延慶千家店地區(qū)硅化木賦存層位及形成時(shí)代分析

焦?jié)櫝桑鯓s榮，張淑云

?

延慶千家店地區(qū)硅化木賦存層位及形成時(shí)代分析

焦?jié)櫝?，王榮榮2，張淑云2

（1.北京市地質(zhì)研究所，北京 100011；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京100083）

北京延慶千家店土城子組中的硅化木自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，得到了眾多學(xué)者的關(guān)注，但關(guān)于硅化木的賦存層位和形成時(shí)代一直未有定論，目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為硅化木廣泛發(fā)育于土城子組一段和二段的下部，關(guān)于其形成時(shí)代則自侏羅紀(jì)早期至白堊紀(jì)早期的論述均有，這種爭(zhēng)論顯然不利于木化石的保護(hù)、科普和進(jìn)一步深化認(rèn)識(shí)。在千家店土城子組進(jìn)行的考察結(jié)果展現(xiàn)出與前人觀點(diǎn)不同的線索。實(shí)地考察、剖面測(cè)量和年齡測(cè)試結(jié)果顯示：原位埋藏硅化木形成時(shí)代應(yīng)為晚侏羅世早期，賦存層位為土城子組一段下部，而土城子組二段下部的沉積特征反應(yīng)出當(dāng)時(shí)水位頻繁升降，水體能量劇烈變化，火山活動(dòng)暫時(shí)陷入沉寂的沉積環(huán)境，較難滿(mǎn)足形成木化石的基本要求。

千家店；硅化木；土城子組；晚侏羅世早期

0　引言

千家店鎮(zhèn)位于北京市延慶縣東北部深山區(qū)，自發(fā)育于土城子組中的硅化木發(fā)現(xiàn)以來(lái)，該地區(qū)吸引了眾多學(xué)者和游客的關(guān)注。幾十年來(lái)，與該地區(qū)硅化木相關(guān)的地質(zhì)調(diào)查和研究成果十分豐富（中國(guó)地層典編委會(huì)，2000；北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局，1996；北京市地質(zhì)調(diào)查所，1999；北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991；鮑亦岡等，2001）。關(guān)于硅化木賦存的層位，研究者一般認(rèn)為在土城子組一段和二段的下部（趙興國(guó)，1999）；而其形成時(shí)代則眾說(shuō)紛紜，未見(jiàn)有學(xué)者進(jìn)行過(guò)細(xì)致的研究報(bào)道。筆者在千家店土城子組進(jìn)行考察時(shí)認(rèn)為，原位埋藏硅化木應(yīng)普遍發(fā)育于土城子組一段下部，土城子組二段并不具備良好的硅化木形成條件，發(fā)現(xiàn)木化石的可能性較小；同時(shí)通過(guò)測(cè)年數(shù)據(jù)和對(duì)比分析，認(rèn)為硅化木的形成時(shí)代應(yīng)為晚侏羅世早期。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

硅化木發(fā)育于千家店土城子組地層中。該套地層由林朝棨于1942年在遼寧省北票土城子附近創(chuàng)名。在北京地區(qū)該套地層原名后城組，經(jīng)地層清理后，改名土城子組，并劃分為三個(gè)巖性段（中國(guó)地層典編委會(huì)，2000）。根據(jù)筆者在千家店土城子組進(jìn)行的剖面測(cè)量結(jié)果，土城子組一段由復(fù)成分礫巖、凝灰質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖構(gòu)成沉積韻律；第二段由花崗質(zhì)礫巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、粉砂巖構(gòu)成沉積韻律；第三段以復(fù)成分礫巖、含礫粗砂巖、砂巖構(gòu)成沉積韻律。其中硅化木普遍賦存于泥質(zhì)巖類(lèi)地層中，在下德龍灣附近的白河南北兩岸均有出露。

2　千家店土城子組一段展布情況

關(guān)于原位埋藏硅化木的出露位置筆者和前人認(rèn)識(shí)出入不大（圖1），而關(guān)于硅化木賦存層位的分歧歸根結(jié)底是對(duì)千家店土城子組一段展布問(wèn)題的不同認(rèn)識(shí)。

在前人的調(diào)查研究中，千家店地區(qū)土城子組一段僅發(fā)育于白河以南，而白河以北則由于超覆作用，土城子組一段缺失。筆者通過(guò)剖面測(cè)制和實(shí)地考察，認(rèn)為白河以北同樣發(fā)育了一定厚度的土城子組一段地層。土城子組一段底部為白云質(zhì)角礫巖，下部以凝灰質(zhì)砂巖和粉砂質(zhì)、泥質(zhì)巖類(lèi)為主，中間夾復(fù)成份細(xì)礫巖和數(shù)層火山凝灰?guī)r；土城子組二段下部以花崗質(zhì)砂礫巖和砂巖、粉砂巖組成韻律旋回。從巖性組合特征上來(lái)看，一段下部和二段下部有著明顯的不同；花崗質(zhì)礫巖的多次出現(xiàn)表明該時(shí)間段有大量外來(lái)物質(zhì)進(jìn)入。

與上述描述相對(duì)比，白河以北（硅化木公園核心區(qū)）的硅化木賦存層位明顯與土城子組一段下部的特征相符。

圖1　硅化木賦存位置Fig.1 Accurrence Location of the Petrified Wood

2.1巖性組合特征

根據(jù)前人研究成果和筆者開(kāi)展的剖面測(cè)量結(jié)果，

2.2底礫巖發(fā)育特征

土城子組與霧迷山組接觸帶上發(fā)育一套厚層底礫巖，隨著所處沉積位置的不同，礫巖厚度約數(shù)米至十?dāng)?shù)米不等。礫石成份均為霧迷山組白云巖，磨圓和分選較差，顆粒呈高角度排列，表現(xiàn)出快速的沖積扇沉積特征。

實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，該套礫巖層在白河南北兩岸的土城子組底部均有出露，表明白河以北確實(shí)有土城子組一段發(fā)育。

2.3標(biāo)志層展布特征

除了白云質(zhì)底礫巖可作為判斷土城子組一段的標(biāo)志外，在土城子組一段上部發(fā)育有一套典型的沉積組合，可作為判斷土城子組一段的重要標(biāo)志。由下至上依次為復(fù)成分礫巖，紫紅色砂巖、粉砂巖互層和灰綠色流紋質(zhì)凝灰?guī)r夾紫紅色粉砂巖薄層，最上部為厚約230m由灰紫色復(fù)成份細(xì)礫巖與紫紅色粉砂巖構(gòu)成的韻律沉積。該套沉積組合也是一段和二段的分界標(biāo)志，自此向上開(kāi)始發(fā)育總厚度約570m的雜色花崗質(zhì)砂礫巖和灰綠色砂巖、粉砂巖組成的韻律層，礫巖層底部普遍發(fā)育“V”字型沖蝕沉積構(gòu)造。體現(xiàn)了土城子組一段和二段之間構(gòu)造環(huán)境及沉積環(huán)境的突然變化。

上述沉積組合在白河以北硅化木公園核心區(qū)西側(cè)的山梁上同樣有穩(wěn)定出露，可由園區(qū)修建的登山步道攀登至山頂進(jìn)行觀察。此外，該套沉積組合還可在三道梁西北的溝道內(nèi)以及花盆村東的千沙公路沿線觀察到良好露頭（由于陸相斷陷盆地沉積的特殊性，千沙公路沿線的沉積物存在一定的相變，但總體巖石組合特征依然明顯）。

以上標(biāo)志層的展布情況表明白河峽谷以北同樣發(fā)育了一定厚度的土城子組一段地層，而該套地層恰巧就是目前已發(fā)現(xiàn)的硅化木發(fā)育最集中的地區(qū)。

2.4低水位體系域沉積礫巖特征

通過(guò)巖性組合特征和標(biāo)志層展布特征的分析我們知道：土城子組二段中下部（大規(guī)模火山活動(dòng)之前）在低水位域沉積的礫巖均為雜色花崗質(zhì)礫巖，而土城子組一段在低水位域沉積的礫巖為以安山巖和凝灰?guī)r為主的復(fù)成分礫巖，二者在沉積物質(zhì)來(lái)源上有本質(zhì)的不同。

在白河以北的硅化木公園核心區(qū)西側(cè)山坡上發(fā)育有多套復(fù)成分礫巖（可沿登山步道觀察露頭），這同樣可作為白河以北發(fā)育土城子組一段的證據(jù)。

3　千家店硅化木賦存層位分析

通過(guò)上述分析，不論是巖性組合特征、底礫巖發(fā)育特征、標(biāo)志層展布特征還是低水位域沉積礫巖特征，都有較充分的證據(jù)證明：在下德龍灣白河以北有一定厚度的土城子組一段發(fā)育，而幾乎所有已發(fā)現(xiàn)的原地直立埋藏木化石均賦存此處。

而對(duì)于土城子組二段中是否有可能有木化石賦存，筆者通過(guò)沉積環(huán)境對(duì)比，對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

根據(jù)張?jiān)！⑼鯓s榮的研究，硅化木賦存于土城子組下部最大湖泛期的泥質(zhì)巖層中，而湖泛期前后頻繁的火山活動(dòng)為其提供了足夠的酸性物質(zhì)以完成硅化交代（張?jiān)５龋?012；王榮榮，2015）。

反觀土城子組二段，其中下部約570m厚的沉積層位中，雜色花崗質(zhì)砂礫巖和灰綠色粉砂巖組成了約10個(gè)韻律旋回，表現(xiàn)出頻繁的湖侵湖退體系域變化。這種頻繁的變化較不利于穩(wěn)定的湖泊沉積的形成，同時(shí)水體能量的劇烈變化也不利于樹(shù)木的掩埋和保存。更加重要的是：在該沉積層位中并未發(fā)現(xiàn)火山沉積，這意味著當(dāng)時(shí)火山活動(dòng)陷入沉寂，水體環(huán)境中酸性很可能不足，難以滿(mǎn)足硅化交代形成木化石的基本要求。

因此，整體而言，土城子組二段中發(fā)育硅化木的可能性較小。

4　千家店硅化木形成時(shí)代討論

目前，關(guān)于千家店硅化木形成時(shí)代的論述和報(bào)道較為混亂，時(shí)間跨度達(dá)到180～140Ma，幾乎囊括了大半個(gè)侏羅紀(jì)。這顯然是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

千家店硅化木賦存于土城子組一段下部，因此其形成時(shí)代應(yīng)該是該斷陷盆地沉積的初期。關(guān)于土城子組的沉積時(shí)代，不少學(xué)者做了大量研究（北京市地質(zhì)研究所，2014；汪洋等，2003；張宏等，2008；劉永清等，2010；鄭月娟等，2010；王思恩等，2013）。筆者在對(duì)土城子組時(shí)代的研究中，通過(guò)鋯石微區(qū)定年，測(cè)定千家店土城子組的下部火山巖年齡為157.62±0.69Ma（測(cè)試單位：天津地質(zhì)調(diào)查中心試驗(yàn)測(cè)試室），即晚侏羅世早期。結(jié)合前人的生物地層對(duì)比研究，該時(shí)代應(yīng)較為可靠。該火山巖層位于木化石賦存層位上部約20m處，其年齡基本能夠代表硅化木形成的年齡。

5　結(jié)論

（1）通過(guò)巖性組合特征、底礫巖發(fā)育特征、標(biāo)志層展布特征和礫巖層特征分析，認(rèn)為千家店白河以北發(fā)育有一定厚度的土城子組一段地層，而原位埋藏硅化木應(yīng)發(fā)育于土城子組一段下部，二段中發(fā)現(xiàn)硅化木的可能性較小。

（2）通過(guò)測(cè)年數(shù)據(jù)和對(duì)比分析，認(rèn)為硅化木的形成時(shí)代應(yīng)為晚侏羅世早期。

［1］中國(guó)地層典編委會(huì). 中國(guó)地層典侏羅系［M］. 北京：地質(zhì)出版社，2000：2～103.

［2］北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局. 北京市巖石地層［M］. 武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1996：111～114.

［3］北京市地質(zhì)調(diào)查所. 三道營(yíng)子幅（K50E020010）1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查說(shuō)明書(shū)［R］. 1999.

［4］北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局. 北京市區(qū)域地質(zhì)志［M］. 北京：地質(zhì)出版社，1991：186～190.

［5］鮑亦岡，劉振峰，王世發(fā)，等. 2001. 北京地質(zhì)百年研究——北京地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)研究的歷史與最新成果［M］. 北京：地質(zhì)出版社，87～99.

［6］趙興國(guó). 加強(qiáng)保護(hù)特色地質(zhì)景觀——北京延慶辛家柵子硅化木化石群［J］. 北京地質(zhì)， 1999，11（4）：26～27.

［7］張?jiān)＃盒崳旖埽? 北京延慶硅化木公園地質(zhì)剖面陸相層序地層特征分析［J］. 地學(xué)前緣，2012，19（1）：68～77.

［8］王榮榮. 千家店火山沉積盆地地層特征及古地理環(huán)境分析［D］. 北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）， 2015.

［9］北京市地質(zhì)研究所. 北京市地質(zhì)遺跡詳查評(píng)價(jià)與保護(hù)對(duì)策研究成果報(bào)告［R］. 2014.

［10］汪洋，姬廣義. 北京延慶白河堡地區(qū)后城組時(shí)代的初步探討［J］. 北京地質(zhì)，2003，15（4）：1～5.

［11］張宏，韋忠良，柳小明，等. 冀北—遼西地區(qū)土城子組的LA-ICP-MS測(cè)年［J］. 中國(guó)科學(xué)D輯：地球科學(xué)，2008，38（8）：960～970.

［12］劉永清，季強(qiáng)，姬書(shū)安，等. 華北東北部晚中生代陸相地層、生物群及其年代學(xué)研究［J］.地球?qū)W報(bào)，2010，31（S1）：42～45.

［13］鄭月娟，陳樹(shù)旺，丁秋紅，等. 冀北—遼西地區(qū)侏羅紀(jì)土城子組的時(shí)代歸屬［J］. 地質(zhì)與資源，2010，19（4）：292～295.

［14］王思恩，高林志，萬(wàn)曉樵，等. 遼西—冀北地區(qū)土城子組的地質(zhì)時(shí)代、年齡及其國(guó)際地層對(duì)比［J］. 地質(zhì)通報(bào)，2013，32（11）：1673～1690.

Occurrence Strata and Formation Age of Petrified Wood in Qianjiadian Area
of Yanqing County

JIAO Runcheng1， WANG Rongrong2， ZHANG Shuyun2
（1.Beijing Institute of Geology， Beijing 100011； 2.China University of Geosciences， Beijing 100083）

The petrified wood of Tuchengzi Formation in Qianjiadian area of Yanqing County， has attracted received many scholars’ attention since it was discovered. However， its hosting strata and formation age are uncertain. At present， the main view is that the petrified wood is widely developed in lower part of the first and second unit of Tuchengzi Formation. However， its formation age is discussed from the Early Jurassic to the Early Cretaceous. These arguments are clearly not conducive for the wood fossil protection and further study. Profile measurement and fieldworks show that the petrified wood likely formed in the early stage of Late Jurassic， and it developed likely in lower part of the first unit of Tuchengzi Formation. The sedimentary characteristics of lower part of the second unit of Tuchengzi Formation reflect an inapposite environment， which presented as frequent water lift， dramatic changes in the energy of water， a temporary silence of volcanic activity. The environment is difficult to meet the basic requirements of the formation of wood fossil.

Qianjiadian area； Petrified wood， Tuchengzi Formation， the early stage of Late Jurassic

P534.52

A

1007-1903（2016）02-0056-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.02.011

北京市國(guó)土局項(xiàng)目（編號(hào)：0747-1361SITCN217）、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目（編號(hào)：1212011220044）

焦?jié)櫝桑?986- ），男，碩士，主要從事遙感地質(zhì)和地質(zhì)遺跡相關(guān)工作。郵箱：tanner-doll@126.com