从口镇沿冶峪河谷向北溯源而上,依次出现奥陶系海相碳酸岩,石炭系海陆交互相砂岩、泥岩夹透镜状灰岩及薄煤层,二叠系和和三叠系陆相碎屑岩偶夹海泛层泥岩、泥灰岩。
实习区出露的地层主要为寒武一奥陶系、二叠系和中生界(图2)。由新到老分述如下:
刘家沟组(T
1L):下部灰色厚层石英砂岩;上部为紫红色中厚层泥岩和灰绿色薄层粉砂岩、紫红色泥岩与紫红色含砾砂岩五层,局部可见紫红色砾岩。厚300m。
石千峰组(P
2Sh):下部黄色、灰绿色块状长石石英粗砂岩与紫红色薄层泥岩五层;上部灰绿色厚层砂岩、粉砂岩,局部中粗粒长石砂岩;顶部灰绿色中厚层砂岩与泥岩五层。厚427m。
上石盒子组(P
2Sh):下部黄绿色粉砂质泥岩,局部夹石英砂岩透镜体,最底部为灰白色石英砂岩;中部黄色、黄绿色含砾长石石英砂岩,局部夹粉砂质泥岩,砂岩具大型交错层理;上部黄色粉砂岩、泥岩。紫红色泥岩和粉砂岩中产植物化石。厚165m。
下石盒子组(P
1Sh):下部为灰白色厚层状石英砂岩、灰白色长石石英砂岩,斜层理发育;上部二层的紫红色、灰色、杂色铝土质泥岩、粉砂岩、泥岩与黄色、灰绿色粉砂岩中产植物化石。厚142m。
山西组(P
1Sh):底部灰白色中粗粒含砾石英砂岩,向上为紫红色石英砂岩;中部紫红色、灰色泥岩、页岩;上部为灰绿色、紫红色泥岩五层:顶部夹数层煤层。产植物化石,厚37m。
寒武一奥陶系(Cm-O):灰色中厚层灰岩、白云质灰岩,产直角石。见古溶洞角砾石,风化后由于铁质浸染表面呈红褐色。未见顶、底面。
图2
金川湾-口镇路线地质图
二、剖面列述
在口镇—花园口,沿冶峪河河谷,奥陶纪、石炭纪—三叠纪地层断续出露。由于一系列褶皱和断层的影响,岩层倾角不一,大致向北倾斜,同时使得出露的地层有许多重复。经几条实测剖面的拼接现把此地C—P系列述如下(图2-2)。此地奥陶纪地层由于靠近山前断裂,断层、褶皱等影响较大,层序复杂。三叠纪地层由于覆盖以及断层等的破坏出露不好。
图2-2 口镇—花园村地质剖面图
上覆地层:下、中三叠统纸坊组(T1+2z):紫红色砾岩,紫红色岩屑中粗粒长石石英砂岩。
平行不整合
上二叠统石千峰组(P2sq):出露厚度为22.2m。
整合
上二叠统上石盒子组(P2s):总厚度为179.2m。
上石炭统太原组(C2t):总厚度4.5m。本组在口镇地区成透镜体产出,所以在许多地点下奥陶统马家沟组(O1m)的淡紫红色白云质灰岩与二叠系山西组的含砾石英砂岩直接呈平行不整合接触。
5.深灰色碳质粉砂质泥岩、页岩,夹深灰色细粒长石砂岩,此层呈透镜体产出。在深灰色碳质页岩中见有Neuropteris
sp.等植物化石;
1.褐红色—灰褐色褐铁矿层,岩石比重大,主要矿物为褐铁矿和赤铁矿,层理不明显,此层出露于响龙潭边的溶洞底部,下部被覆盖,出露不全。
>0.8m
从响龙潭向南50m,在冶峪河边可见到下奥陶统马家沟组(O1m)的淡紫红色白云质灰岩与石炭系太原组的接触关系,在这里,此层成断续的褐铁矿小透镜体产出,透镜体大小一般为10—30cm。
平行不整合
下伏地层:下奥陶统马家沟组(O1m):淡紫红色白云质灰岩。
鄂尔多斯盆地南部延长组沉积体系类型形成于不同的地质背景,物源方向和沉积环境也不同,因此沉积特征和分布规律差异较大.以主力含油层段长8油组为例,辫状河三角洲体系主要位于盆地西南缘较陡坡带,砂体为长石砂岩,以槽状层理构造发育、前三角洲中有重力流沉积为特征;重力流沉积主要分布在盆地南部渭北地区的长7油层段,以岩屑砂岩为主,形成于深湖环境中,发育的鲍玛组合层序有ABCE、ADE、AE和BCE型序列;东北方向水系形成了曲流河三角洲体系,主要位于盆地东北缓坡带上,三角洲分流河道伸展距离长,朵体规模大,以长石细砂岩为主,河口砂坝发育.
(四)岩石
汤峪路线:
岩浆岩
该区出露的侵入岩包括酸性、基性和超基性岩,主要有花岗岩、辉长岩和辉石岩。
花岗岩
燕山期花岗岩主要出露在宽坪群中,以岩脉的形式分布,厚度不等,最厚约15 m,最薄约2 m,一般薄约10
m(图5-1),呈东西向、北西西向分布,局部出露眼球状混合岩花岗岩。
1.
辉长岩
辉长岩体主要出露在本区南部,呈北西走向,出露面积较大,常呈岩墙状、岩脉状,宽几十米到几百米。本区南缘有少量出露。岩体具片理化,弱蚀变。在汤峪河东山前断裂带中也有辉长岩出露,构造蚀变强烈。辉长岩体为加里东期侵入。
2.
辉石岩
辉石岩在区内出露较少,仅在汤峪南部可以见到。岩体中辉石含量多,结晶颗粒粗大,基本看不到长石,并有后期长英质脉体贯入,辉石退化变质成为绿泥石、角闪石。结合区域资料分析,该岩体为加里东期侵入。
3.
山前断裂-汤峪水库大坝路线观测
在汤峪口山前断裂-汤峪水库大坝一带,教师沿公路讲授,学生可以观测到宽坪群变质岩、褶皱以及各类脉岩的侵入。
4.
宽坪群变质岩及原岩恢复
根据岩石中矿物、结构、构造及成因(游振东等,1988),宽坪群变质岩有沉积成因和火山成因两种类型,既有正变质岩又有副变质岩,两种类型的变质岩交互出现。
副变质岩主要为云母石英片岩(包括绢云石英片岩、黑云石英片岩、二云石英片岩)、二云母片岩和石英岩及少量千枚岩。
云母石英片岩的矿物成分以石英为主,其次为各类云母,绢云母多者被称为绢云石英片岩,黑云母多者被称为黑云石英片岩,既有黑云母又有白云母者被称为二云石英片岩;二云母片岩的矿物成分以黑云母和白云母为主,还可见到绢云母和少量石英;在石英岩中,石英矿物的含量高达百分之九十以上;千枚岩的矿物成分以绢云母为主。
这类变质岩具有以下特征:(1) 一般成层性甚好,厚度稳定,分布较广,层间构造协调;(2)
绢云石英片岩有变余砂状结构,绢云千枚岩有变余泥质-砂质结构,黑云石英片岩中还可见到变余斜层理。这些特征表明了长英质片岩类和石英岩的原岩为正常沉积岩。
正变质岩主要为绿片岩和角闪石片岩及少量斜长角闪岩。
绿片岩矿物成分主要有绿泥石、绿帘石、阳起石、钠长石、石英、白云母等。根据矿物共生组合,可分为绿帘钠长绿泥石片岩、阳起绿帘绿泥石片岩、绿帘钠长阳起石片岩、绿泥钠长阳起石片岩等等。
角闪石片岩的原岩成分与绿片岩相似,主要矿物为普遍角闪石,其次为石英、斜长石。绿帘石多者可称为绿帘角闪石片岩。
斜长角闪岩主要由角闪石和斜长石组成。矿物成分除角闪石和斜长石之外,可见绿泥石、绿帘石和少量黑云母、白云母等,块状构造或微显片理构造。
此类变质岩的主要特征可概括为以下几点:(1)
呈层状或透镜状沿走向厚度变化大,常夹有云母石英片岩或大理岩透镜体;(2)在绿片岩或绿帘角闪石片岩中,均见有变余晶屑,还可见到不规则的长石聚斑定向排列,但分布不均匀,可能为杏仁构造的残留。这些特征表明,宽坪群绿片岩和角闪质岩石的原岩为中基性火山岩。
综上所述,宽坪群属火山-沉积建造。
5.
宽坪群多期变形
宽坪群具多期变形特征。不同级别同斜紧闭褶皱和较开阔的弯滑褶皱在山前断裂-汤峪水库大坝一带公路边均可见到,水库大坝西侧的溢洪道内亦可发现。规模较大者宽达2-3m,较小者仅10-20cm。同斜紧闭褶皱的主要特征是轴面片理与各类片岩的片理近于平行,褶皱两翼产状相似,局部地段可见片内无根褶皱、肠状褶皱、勾状褶皱等,伴随早期中基性脉岩侵入;倒转褶皱较为开阔,表现为以片理为变形面形成的褶皱,轴面倾角较陡,且与劈理近于平行,因此,其生成比同斜紧闭褶皱要晚;直立水平褶皱形成最晚,轴面近于直立,枢纽近于水平是此类褶皱的主要特征。
- (四)刘秀桥剖面
剖面中主要有宽坪群变质岩系,以及辉长岩、花岗岩(岩体)岩脉的侵入。
图5-5 汤峪刘秀桥实测地质剖面
1.
剖面概述
剖面中依次出现:
§
(1) 硅化岩,有黄铁矿化和石英脉贯入;
§
(2)
黄铁云英岩、绢云岩、二云母石英片岩,黄铁矿增加(>3%),石英脉较多,裂隙发育,有绿泥石化、绿帘石化和玻化岩(由地震引起),出现花岗岩脉,局部保留早期的糜棱面理;
§
(3) 辉长岩岩体,是在张性空间中侵入,有片理化、弱蚀变,辉石含量60%左右,斜长石含量30-40%,无石英或极少,
岩石呈深灰色,中-粗粒结构,灰白色斜长石和黑色粒状辉石都成近等轴状它形粒状相间分布,块状构造,粗粒辉石两组解理近于直交;
§
(4)斜长角闪岩,流变构造、同斜紧闭褶皱发育,轴面和片理近于平行,长英质变质分异,暗色、浅色矿物分别集中到一起,石英脉和花岗质岩脉发育,有弯曲、石香肠化和透镜体化,斜长角闪岩中还夹有云母片岩;
§
(5)
花岗岩出露较宽,岩石呈肉红色,具半自形粒状结构-花岗结构,主要矿物长石、石英和云母,局部可见由混合岩化形成的眼球状花岗岩,石英呈拔丝状,斜长石呈(似)眼球状,有旋转碎斑,具粗糜棱岩化;
§
(6)
黑云斜长片岩中有花岗岩(脉)侵入,岩脉出现石香肠化、透镜体化,并褶皱,夹有两条厚约30cm的花岗岩脉,再向南出现斜长角闪岩。辉石岩出露于西坡采石厂导线终点以西约200m高处,为粗粒它形粒状岩石,主要由辉石组成,后期花岗岩脉、长英质脉穿入其中。
口镇路线:下奥陶统
深灰色(局部紫红色,特别是与上覆地层接触带)钙质白云岩,与上石炭统断层接触。
上石炭统太原组
杂色泥岩,底部为褐铁矿、铝土矿层,局部有硅质岩和煤层,泥岩中含有大量植物化石。
下二叠统山西组
灰白色、青灰色含砾石英砂岩为主夹深灰色泥岩。下石盒子组:下部以杂色泥岩为主,局部为灰色长石石英砂岩;上部为杂色泥岩夹菱铁矿结核;底部为含砾长石石英砂岩。
上二叠统上石盒子组
下部为杂色泥岩夹砂岩;底部为黄色长石石英砂岩;上部为杂色泥岩夹菱铁矿结核;顶部为长石石英砂岩。石千峰组:淡黄、青灰色厚层长石石英砂岩夹紫红色泥岩,偶夹浅灰色泥质灰岩。
下、中三叠统
为一套灰绿色中厚层砂岩夹粉砂岩、泥岩。
(
五)构造
汤峪路线
该区位于北秦岭加里东褶皱带的北缘(黄邦强等,1984),宽坪群具多期变形特征。早期褶皱近东西向,呈同斜紧闭褶皱,局部出现平卧褶皱,发生轴面片理S1及肠状褶皱、勾状褶皱等,伴随早期中基性脉岩侵入,为前寒武纪变形。中期褶皱也为近东西向,与早期褶皱枢纽交角不大(<20°)或近于共轴叠加,形成较开阔的弯滑褶皱,产生S2折劈理,为加里东期变形。在燕山早期,有垂直叠加的南北向水平褶皱和与轴面近于平行的断裂。沿断褶带及与第二期背形交汇部位有燕山期花岗岩侵入。晚期出现断裂变形,形成NW向张扭性断裂及大规模由北向南的推覆。
区内断裂构造发育,地表出现的深大断裂主要有秦岭北坡山前断裂和库岭口-何家山断层。另外,还有几条隐伏断层(图5-1)。宽坪群中的小断层和裂隙也非常发育。
节理在本区十分发育,特别是在山前断裂破碎带。宽坪群中副变质岩(尤其是云母石英片岩)中尤其发育。通过野外的观测,对节理进行分期、配套,可发现该区节理分为早、中、晚三期。其中早期往往为剪节理,中、晚期都为张节理。早期节理、裂隙被硅质或铁质充填,而晚期节理无任何充填物。这些节理的透入性和连通性均较好,为降水的下渗和
汇入深大断裂提供了良好的介质,对汤峪温泉起到一定的控制作用。
秦岭北坡山前断裂
汤峪山前断裂是秦岭北缘断裂带的一部分(中国地震学会专业委员会,1982)。在汤峪口以西为北东向,汤峪口以东转为近东西走向,断面北倾,地表倾角一般大于50°。山前断裂对汤峪温泉起主要的控制作用。野外观察、测量、素描和认识学习主要为以下三条剖面:
汤峪河东山前断裂
剖面位于汤峪河东岸,方位207°,为山前断裂破碎带。破碎带宽达60多米(图5-2)。图5-2 东汤峪河东山前裂实测剖面图
剖面起始处的断层由北东向和北西向的两条断层交汇而成近东西向断裂。断裂以北出露第四系坡积物,以南为破碎带,依次出露以下岩层和岩石:
基性辉长岩沿断裂面的张性空间侵入,说明该断裂切割很深。另外,斜长角闪蚀变岩中残留的早期糜棱面理,钾长石英脉透镜体化、碎裂,这都说明汤峪河东山前断裂经历了压→张→压→张的多期活动。
汤峪河东山前断裂的节理可分为早、中、晚三期,既有剪节理,也有张节理。早期张节理一般有黄铁矿充填,晚期张节理没有充填物。
汤峪西沟口山前断裂
汤峪西沟口山前断裂构造带中的断裂十分发育。从图5-3中可以看到七个断层,断层破碎带宽达上百米,其中还形成小地堑,局部保留了早期韧性剪切的特征。该构造带中的断裂大多经过多期活动。从图5-3A中可以看到,断层下盘所发育揉皱的轴面与断层面的锐夹角指示上盘运动方向向上,说明早期为逆断层性质,是压性活动的结果。而上盘又有石英脉贯入,说明后期经过张性构造活动。从图5-3B中可以见到碎裂的石英透镜体,说明早期张性活动中有石英脉贯入,中期经压性活动使石英脉透镜体化,后期又经张性活动使透镜体碎裂。综上所述,该构造带曾经历了压→张→压→张的多期(次)构造活动。
汤峪山前断裂的新构造运动十分活跃。除了第四系山前断裂次生叠瓦状逆断层外,还表现为断裂两侧剧烈的垂直差异运动。有资料显示(彭建兵等,1992),渭河谷地还在继续沉降,接受沉积,秦岭山系还在继续抬升,遭受剥蚀。这说明,秦岭北坡山前断裂表现为继承性的正断层仍在活动。除此以外,汤峪地区第四纪地层出露特征也说明了本区山前断裂的新构造活动强烈,同为二级阶地的Q2砾石层,在北东向断层的北面、疗养院西侧与在北东向断层南面层面高差达100m,而它们的水平距离还不到200m,这有力地证明了断裂以南的山区大副度上升而断裂以北则相对下降。
汤峪温泉
秦岭北坡山前断裂带有多处温泉分布。汤峪温泉就是其中一处。它们的分布都明显受活断层控制。要求学生参观温泉,了解汤峪温泉的构造控制因素主要是山前断裂。
汤峪温泉出露有五个泉眼,其中四个呈235°方向排列,另一个位于以上四个的东南方向。它们的出露位置都位于汤峪河东山前断裂带内北东和北西走向断层以及隐伏断层F4的交汇带附近。这表明汤峪温泉的出露位置明显受活断层控制。
。汤峪温泉的出露依赖于热异常及活断层交汇带与低地势在垂直方向上的重叠,即北东向和北西向山前断裂与隐伏断层F4交汇带与低地势位置的结合。这就是汤峪温泉的形成模式,它明显受活断层控制。
褶皱:小褶皱特征
宽坪群变质岩系中小褶皱特别发育,主要是同斜紧闭褶皱,局部出现面理置换,存在同一方向的两期面理,早期面理透入性好(图版Ⅳ—3)。如图5-5C所示,斜长角闪岩中的石英脉随面理褶皱,明显地呈现出背、向形特点。该区褶皱为多期叠加而成,如图5-5D、图版Ⅳ—4所示,斜长角闪岩中出现两期花岗岩脉,早期花岗质脉呈倒转褶皱弯曲,晚期花岗质脉没有倒转,两期褶皱近于平行。
该剖面上褶皱总的构造型式发育规律是:由早期线形紧闭型到晚期的宽缓开阔型;轴面构造由片理→折劈理→破劈理;褶皱形成机制由弯流→弯滑;变形由褶皱(伴随小型韧性剪切带)到脆性断裂,由韧性变形到脆性变形。
库岭口-何家山断层
该断层走向北西,倾向北东,倾角77°,为一正断层,错断宽坪群地层,主断面为断层崖。构造岩带宽35 m,其中构造角砾岩带宽5
m,碎裂带宽30 m,角砾呈浑圆状,上盘部分为第四系所覆盖,具有先压后张的多期活动特征。
小断层特征
剖面上小断层也十分发育。断层走向主要为东西向、北东向以及北西向。这些断层都表现出多期活动的特征。如断层F2沿C面理滑动,上盘S面理与断层面的锐夹角指示下盘运动方向向下,表示早期为逆断层,后期才变为正断层。断层上盘的石英脉有透镜体化,说明此断层又经过压性活动。因此,该断层表现出了压→张→压→张的多期(次)活动过程。
综上所述,剖面上断裂多数具多期(次)活动特征,其性质在不同发展阶段或同一阶段的不同时期内有所不同,往往是挤压与拉张互为交替,反复出现。
构造蚀变
区内发育多阶段、多期(次)的构造活动。在构造带上,蚀变作用强烈,主要有硅化、黄铁矿化、绿泥石化和绿帘石化。
在刘秀桥剖面的构造带中,上述四种蚀变均有发育。在标本Tb-1(玻化、绿帘石化云英岩)的薄片中,可清楚看到绿帘石、绿泥石和黄铁矿,显示出构造蚀变的特征;还可见到石英的环状消光和亚颗粒,说明该区曾经历过塑性变形和脆性变形多期(次)的构造活动。
口镇路线:
本区构造运动具有多期性,产生了不同性质和不同构造样式的构造变形。本区早古生代构造运动相当强烈,下古生界和前寒武系地层发生了强烈变形,形成以紧闭倒转粮皱(轴面南倾)和相同产状的断裂为主的构造面貌,显示了早古生代向北推挤的构造应力场,并造成了上古生界与下古生界之间的高角度不整合。晚古生代和印支期(三叠纪)构造运动在本区