延慶千家店地區(qū)硅化木賦存層位及形成時代分析

焦?jié)櫝?，王榮榮，張淑云

?

延慶千家店地區(qū)硅化木賦存層位及形成時代分析

焦?jié)櫝?，王榮榮2，張淑云2

（1.北京市地質研究所，北京 100011；2.中國地質大學，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，得到了眾多學者的關注，但關于硅化木的賦存層位和形成時代一直未有定論，目前主流觀點認為硅化木廣泛發(fā)育于土城子組一段和二段的下部，關于其形成時代則自侏羅紀早期至白堊紀早期的論述均有，這種爭論顯然不利于木化石的保護、科普和進一步深化認識。在千家店土城子組進行的考察結果展現(xiàn)出與前人觀點不同的線索。實地考察、剖面測量和年齡測試結果顯示：原位埋藏硅化木形成時代應為晚侏羅世早期，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出當時水位頻繁升降，水體能量劇烈變化，火山活動暫時陷入沉寂的沉積環(huán)境，較難滿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，該地區(qū)吸引了眾多學者和游客的關注。幾十年來，與該地區(qū)硅化木相關的地質調查和研究成果十分豐富（中國地層典編委會，2000；北京市地質礦產局，1996；北京市地質調查所，1999；北京市地質礦產局，1991；鮑亦岡等，2001）。關于硅化木賦存的層位，研究者一般認為在土城子組一段和二段的下部（趙興國，1999）；而其形成時代則眾說紛紜，未見有學者進行過細致的研究報道。筆者在千家店土城子組進行考察時認為，原位埋藏硅化木應普遍發(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?。煌瑫r通過測年數(shù)據(jù)和對比分析，認為硅化木的形成時代應為晚侏羅世早期。

1　區(qū)域地質背景

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，并劃分為三個巖性段（中國地層典編委會，2000）。根據(jù)筆者在千家店土城子組進行的剖面測量結果，土城子組一段由復成分礫巖、凝灰質砂巖、粉砂質泥巖、泥巖構成沉積韻律；第二段由花崗質礫巖、凝灰質粉砂巖、粉砂巖構成沉積韻律；第三段以復成分礫巖、含礫粗砂巖、砂巖構成沉積韻律。其中硅化木普遍賦存于泥質巖類地層中，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

關于原位埋藏硅化木的出露位置筆者和前人認識出入不大（圖1），而關于硅化木賦存層位的分歧歸根結底是對千家店土城子組一段展布問題的不同認識。

在前人的調查研究中，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。筆者通過剖面測制和實地考察，認為白河以北同樣發(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角礫巖，下部以凝灰質砂巖和粉砂質、泥質巖類為主，中間夾復成份細礫巖和數(shù)層火山凝灰?guī)r；土城子組二段下部以花崗質砂礫巖和砂巖、粉砂巖組成韻律旋回。從巖性組合特征上來看，一段下部和二段下部有著明顯的不同；花崗質礫巖的多次出現(xiàn)表明該時間段有大量外來物質進入。

與上述描述相對比，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展的剖面測量結果，

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)米至十數(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，表明白河以北確實有土城子組一段發(fā)育。

2.3標志層展布特征

除了白云質底礫巖可作為判斷土城子組一段的標志外，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志。由下至上依次為復成分礫巖，紫紅色砂巖、粉砂巖互層和灰綠色流紋質凝灰?guī)r夾紫紅色粉砂巖薄層，最上部為厚約230m由灰紫色復成份細礫巖與紫紅色粉砂巖構成的韻律沉積。該套沉積組合也是一段和二段的分界標志，自此向上開始發(fā)育總厚度約570m的雜色花崗質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”字型沖蝕沉積構造。體現(xiàn)了土城子組一段和二段之間構造環(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行觀察。此外，該套沉積組合還可在三道梁西北的溝道內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

通過巖性組合特征和標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)?；鹕交顒又埃┰诘退挥虺练e的礫巖均為雜色花崗質礫巖，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為主的復成分礫巖，二者在沉積物質來源上有本質的不同。

在白河以北的硅化木公園核心區(qū)西側山坡上發(fā)育有多套復成分礫巖（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

通過上述分析，不論是巖性組合特征、底礫巖發(fā)育特征、標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。

而對于土城子組二段中是否有可能有木化石賦存，筆者通過沉積環(huán)境對比，對其進行了簡單分析。

根據(jù)張元福、王榮榮的研究，硅化木賦存于土城子組下部最大湖泛期的泥質巖層中，而湖泛期前后頻繁的火山活動為其提供了足夠的酸性物質以完成硅化交代（張元福等，2012；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，雜色花崗質砂礫巖和灰綠色粉砂巖組成了約10個韻律旋回，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，同時水體能量的劇烈變化也不利于樹木的掩埋和保存。更加重要的是：在該沉積層位中并未發(fā)現(xiàn)火山沉積，這意味著當時火山活動陷入沉寂，水體環(huán)境中酸性很可能不足，難以滿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代討論

目前，關于千家店硅化木形成時代的論述和報道較為混亂，時間跨度達到180～140Ma，幾乎囊括了大半個侏羅紀。這顯然是不夠嚴謹?shù)摹?/p>

千家店硅化木賦存于土城子組一段下部，因此其形成時代應該是該斷陷盆地沉積的初期。關于土城子組的沉積時代，不少學者做了大量研究（北京市地質研究所，2014；汪洋等，2003；張宏等，2008；劉永清等，2010；鄭月娟等，2010；王思恩等，2013）。筆者在對土城子組時代的研究中，通過鋯石微區(qū)定年，測定千家店土城子組的下部火山巖年齡為157.62±0.69Ma（測試單位：天津地質調查中心試驗測試室），即晚侏羅世早期。結合前人的生物地層對比研究，該時代應較為可靠。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　結論

（1）通過巖性組合特征、底礫巖發(fā)育特征、標志層展布特征和礫巖層特征分析，認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）通過測年數(shù)據(jù)和對比分析，認為硅化木的形成時代應為晚侏羅世早期。

［1］中國地層典編委會. 中國地層典侏羅系［M］. 北京：地質出版社，2000：2～103.

［2］北京市地質礦產局. 北京市巖石地層［M］. 武漢：中國地質大學出版社，1996：111～114.

［3］北京市地質調查所. 三道營子幅（K50E020010）1∶5萬區(qū)域地質調查說明書［R］. 1999.

［4］北京市地質礦產局. 北京市區(qū)域地質志［M］. 北京：地質出版社，1991：186～190.

［5］鮑亦岡，劉振峰，王世發(fā)，等. 2001. 北京地質百年研究——北京地區(qū)基礎地質研究的歷史與最新成果［M］. 北京：地質出版社，87～99.

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

［7］張元福，魏小潔，徐杰，等. 北京延慶硅化木公園地質剖面陸相層序地層特征分析［J］. 地學前緣，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：中國地質大學（北京）， 2015.

［9］北京市地質研究所. 北京市地質遺跡詳查評價與保護對策研究成果報告［R］. 2014.

［10］汪洋，姬廣義. 北京延慶白河堡地區(qū)后城組時代的初步探討［J］. 北京地質，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測年［J］. 中國科學D輯：地球科學，2008，38（8）：960～970.

［12］劉永清，季強，姬書安，等. 華北東北部晚中生代陸相地層、生物群及其年代學研究［J］.地球學報，2010，31（S1）：42～45.

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

［14］王思恩，高林志，萬曉樵，等. 遼西—冀北地區(qū)土城子組的地質時代、年齡及其國際地層對比［J］. 地質通報，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

北京市國土局項目（編號：0747-1361SITCN217）、中國地質調查局項目（編號：1212011220044）

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