北京市門頭溝區(qū)軍莊鎮(zhèn)地質(zhì)遺跡的特征與開(kāi)發(fā)

李 春 旺

(北京市門頭溝區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校，北京 102300)

0 引 言

地質(zhì)遺跡是指在地球演化的漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史時(shí)期，由于各種內(nèi)外力地質(zhì)作用，形成、發(fā)展并遺留下來(lái)的珍貴的、不可再生的地質(zhì)自然遺產(chǎn)[1]，在科學(xué)研究、科普教育、旅游開(kāi)發(fā)等方面具有重要意義.門頭溝區(qū)是北京市地質(zhì)遺跡最為豐富的地區(qū)之一，齋堂鎮(zhèn)晚更新世馬蘭黃土剖面、雁翅鎮(zhèn)新元古界青白口系地層剖面、妙峰山鎮(zhèn)寒武-奧陶系地層剖面，以及分布于軍莊鎮(zhèn)的眾多地質(zhì)遺跡等，具有相當(dāng)重要的地質(zhì)學(xué)研究?jī)r(jià)值，這些地質(zhì)遺跡分布地區(qū)既是地質(zhì)科學(xué)考察和教學(xué)實(shí)習(xí)基地，又是科普教育的重要場(chǎng)所[2-3].筆者通過(guò)近幾年的實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，位于北京市門頭溝區(qū)軍莊鎮(zhèn)的地質(zhì)遺跡，類型多樣、綜合價(jià)值很高，但相關(guān)研究并不多見(jiàn).由于缺乏相應(yīng)的保護(hù)措施，部分地質(zhì)遺跡在遭受不同程度的破壞.對(duì)軍莊鎮(zhèn)地質(zhì)遺跡的特征進(jìn)行分析，闡述蘊(yùn)含的多重價(jià)值，提出相應(yīng)的開(kāi)發(fā)建議，對(duì)保護(hù)門頭溝區(qū)的地質(zhì)資源，促進(jìn)門頭溝區(qū)的科學(xué)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義.

1 研究區(qū)域概況

軍莊鎮(zhèn)位于北京市門頭溝區(qū)東部，面積為33.47 km2，北與海淀區(qū)、東與石景山區(qū)相鄰，南、西分別與本區(qū)龍泉鎮(zhèn)、妙峰山鎮(zhèn)接壤.軍莊鎮(zhèn)距離北京市昌平區(qū)、豐臺(tái)區(qū)、房山區(qū)直線距離均不足20 km，距北京城區(qū)僅25 km，地理位置十分優(yōu)越.軍莊鎮(zhèn)雖然鎮(zhèn)域面積不大，但地層種類較多，出露較好，主要為古生界奧陶系、石炭系和二疊系地層.在軍莊鎮(zhèn)中部不到11.5 km2的區(qū)域內(nèi)，集中了沉積巖、火成巖以及巖溶地貌、斷層、褶皺、地層不整合接觸面等多種地質(zhì)地貌現(xiàn)象，地質(zhì)遺跡非常豐富(圖1).

2 研究方法

1)文獻(xiàn)分析

資料顯示，軍莊鎮(zhèn)的地層主要為古生界的奧陶系和石炭系、二疊系，在奧陶系與石炭、二疊系之間存在平行不整合接觸關(guān)系，向斜構(gòu)造明顯[4]，其中石炭系、二疊系地層單位均是以本地區(qū)地名命名[5]，巖層中植物化石豐富[6-7].

2)實(shí)地考察

在前期查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，筆者于2010—2016年期間，多次帶領(lǐng)中學(xué)地理教師到本區(qū)域進(jìn)行實(shí)地考察，考察路線分別為：沿灰峪村東北行，再向東至郝家房村；沿郝家房村北行至郝家房北山；從楊家坨村出發(fā)，北行至郝家房南側(cè)；從郝家房出發(fā)，西南行再向東南至楊家坨；從灰峪村向東至軍溫路等.考察期間，發(fā)現(xiàn)多處文獻(xiàn)并未記載的地質(zhì)遺跡，如奧陶系灰?guī)r層面海洋波痕、淺層侵入巖體—閃長(zhǎng)玢巖巖墻、小尺度斷層等，發(fā)現(xiàn)眾多植物化石及昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)化石出露點(diǎn)，并結(jié)合本地區(qū)地形確定出“地形倒置”地質(zhì)遺跡等.

圖1 門頭溝區(qū)軍莊鎮(zhèn)地質(zhì)遺跡分布

3 軍莊鎮(zhèn)地質(zhì)遺跡的主要特征

3.1 地層具有代表性

研究區(qū)巖性主要為沉積巖.1928年，我國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家楊曾威、李春昱和黃汲清等在此作了很多工作，并研究了楊家坨煤系的沉積特征，對(duì)本地區(qū)楊家坨煤系地層進(jìn)行了劃分；1963年，楊士恭對(duì)下楊家坨煤系上部地層，首次使用了灰峪組之名，1976年北京礦務(wù)局也將其命名為灰峪組，使該地層成為石炭系上統(tǒng)北京地區(qū)代表剖面[5].同年(1976年)，北京礦務(wù)局分別在本地區(qū)的岔兒溝東側(cè)及岔兒溝與陰山溝分水嶺上測(cè)得二疊系下統(tǒng)地層代表剖面，并分別命名為岔兒溝組和陰山溝組[5].至此，以軍莊鎮(zhèn)地名命名的石炭系上統(tǒng)和二疊系下統(tǒng)的地層剖面，成為北京地區(qū)上古生界地層的代表剖面.

3.2 古生物化石豐富

研究區(qū)含蓋奧陶系、石炭系、二疊系不同時(shí)期的沉積地層.每個(gè)地層中均可采到古生物化石.如在奧陶系石灰?guī)r中可采到角石化石，在石炭-二疊系地層中可采到羊齒類植物化石等.特別是在石炭-二疊系地層中，不僅化石種類多、數(shù)量大，且采集方便，主要有：蘆木化石、輪木化石、櫛羊齒化石、翅羊齒化石、昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)化石(圖2)等.

圖2 軍莊地區(qū)出露化石

3.3 地質(zhì)現(xiàn)象多樣且分布集中

通過(guò)實(shí)地調(diào)查筆者發(fā)現(xiàn)，在軍莊鎮(zhèn)地區(qū)分布有斷層構(gòu)造、向斜構(gòu)造(含“地形倒置”現(xiàn)象)、巖層不整合接觸關(guān)系(含“構(gòu)造面溝谷發(fā)育”現(xiàn)象)、侵入巖巖墻、巖層層面波痕等多種地質(zhì)現(xiàn)象，最集中區(qū)域方圓不足3.2 km2，這些地質(zhì)現(xiàn)象不僅類型多樣且分布集中(圖1).

1)小尺度斷層

在陰山溝向斜北翼的二疊系巖層中，存在一典型的正斷層(圖3).該斷層上盤下降，下盤上升，斷裂面出現(xiàn)短距離的巖層位移，并且斷層上下盤巖層的對(duì)比關(guān)系清晰，巖層移動(dòng)時(shí)的拖曳現(xiàn)象明顯.通過(guò)此斷層現(xiàn)象，可以分析出此處巖層的受力強(qiáng)度及受力方向.

圖3 斷層現(xiàn)象

2)向斜構(gòu)造

在軍莊鎮(zhèn)，從郝家房西北山至西楊家坨村之間，為以西楊家坨北山為中心的向斜地質(zhì)構(gòu)造——陰山溝向斜.在陰山溝向斜的軸面區(qū)，巖層褶曲的轉(zhuǎn)折端明顯.向斜核部的兩翼巖層，走向與傾角大體相同，而傾向則正好相反，均向內(nèi)方傾斜，從橫向剖面看，向斜特征顯著.

此向斜軸為東西走向，向斜中心(核)為二疊系上統(tǒng)地層，由向斜中心(核)向兩側(cè)分別變?yōu)槎B系下統(tǒng)，石炭系上統(tǒng)，石炭系中統(tǒng)以及奧陶系中統(tǒng)不同巖性的地層.受內(nèi)、外力共同作用的結(jié)果，本地區(qū)形成了典型的“向斜成山、背斜成谷”的“地形倒置”現(xiàn)象(圖4).此地質(zhì)現(xiàn)象雖然尺度不大，但表現(xiàn)非常完整，對(duì)分析本地區(qū)地貌成因有重要作用.

3)巖層整合、不整合接觸關(guān)系明顯

在陰山溝向斜的北翼，從郝家房西北山向陰山溝向斜的核(由西北向東南)前行，為典型的華北地區(qū)晚古生代地層剖面，且出露非常完整，依次是：奧陶系中統(tǒng)馬家溝組灰色粉細(xì)晶灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖，石炭系中統(tǒng)清水澗組深灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、基底礫巖、粉紅色層鋁土巖，石炭系上統(tǒng)灰峪組深灰色沙巖、含礫砂巖、黑色炭質(zhì)泥巖，二疊系下統(tǒng)岔兒溝組灰色砂巖、細(xì)砂巖、礫巖夾煤層，陰山溝組粉-粗砂巖和二疊系上統(tǒng)紅廟嶺組肉紅色粗粒石英砂巖.其中，奧陶系中統(tǒng)與石炭系中統(tǒng)之間為平行不整合接觸(懷遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng))(圖5)，其余地層間為整合接觸關(guān)系[5].

圖5 沿巖層不整合接觸帶發(fā)育的溝谷地形

巖層整合與不整合接觸面的存在，均反映出當(dāng)時(shí)地質(zhì)沉積環(huán)境的變化.通過(guò)對(duì)巖層不整合接觸面的分析，可以了解本地區(qū)當(dāng)時(shí)地質(zhì)環(huán)境整體下沉后、又整體抬升、再整體下沉的海陸環(huán)境的變遷，對(duì)認(rèn)識(shí)本區(qū)地質(zhì)發(fā)展史有重要意義.

4)層面波痕及巖墻

在不整合接觸面附近的奧陶系巖層中，巖層層面有大片的大海波痕遺跡出露，面積約12 m2，波長(zhǎng)約為50 cm(圖6).在奧陶系巖層波痕出露處的下方，還有兩處閃長(zhǎng)玢巖巖墻出露(圖7)，它們直接穿透灰?guī)r巖層.

圖6 奧陶系巖層層面大海波痕

圖7 侵入在沉積巖中的巖墻(火成巖)

這兩處地質(zhì)現(xiàn)象，前者反映出海侵環(huán)境下沉積巖在形成過(guò)程中，受水流作用而形成的巖層層面構(gòu)造；后者反映出在沉積巖形成后，受后期巖漿活動(dòng)的影響，熾熱巖漿沿沉積巖裂隙向地表運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，因溫度、壓力的變化在沉積巖中冷卻形成的淺層侵入巖體.通過(guò)對(duì)二者分析，能夠建構(gòu)此地沉積巖當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境以及后期地殼的運(yùn)動(dòng)變化與巖漿活動(dòng)情況.

4 軍莊鎮(zhèn)地質(zhì)遺跡的主要價(jià)值

1)學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值

據(jù)文獻(xiàn)記載[5]，研究區(qū)奧陶系中統(tǒng)巖層與石炭系中統(tǒng)巖層的接觸關(guān)系為沉積平行不整合接觸，奧陶系灰?guī)r上覆雜色、磚紅色礫巖[5]或鋁土巖.但實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，在本區(qū)郝家房西北山上存在奧陶系中統(tǒng)巖層與石炭系中統(tǒng)巖層之間為斷層面的上、下盤接觸，即奧陶系中統(tǒng)巖層與石炭系中統(tǒng)巖層之間為斷層，下盤是奧陶系中統(tǒng)巖層，上盤是石炭系中統(tǒng)巖層.說(shuō)明本研究區(qū)地質(zhì)條件比較復(fù)雜，有關(guān)學(xué)者可來(lái)此作沉積環(huán)境及地應(yīng)力分析等進(jìn)一步的學(xué)術(shù)研究工作.

2)教學(xué)價(jià)值

1916年葉良輔、1928年楊曾威、1936年熊秉信、1938年王竹泉、1963年李星學(xué)、1960年北京礦業(yè)學(xué)院、1961年北京地質(zhì)學(xué)院、1976年北京礦務(wù)局等許多地質(zhì)學(xué)家及地質(zhì)研究單位都曾來(lái)此作過(guò)研究工作，并最終確立了以本區(qū)地名命名的上古生界北京地區(qū)代表剖面，適合地質(zhì)剖面測(cè)定、巖性巖相分析及沉積環(huán)境分析等基礎(chǔ)性教學(xué).

在本地區(qū)開(kāi)展地質(zhì)遺跡考察活動(dòng)，不僅能夠提高地理教師的課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施能力，同時(shí)還加深學(xué)生對(duì)斷層、褶皺、“地形倒置”現(xiàn)象、內(nèi)外力作用等相關(guān)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、綜合思維以及地理實(shí)踐力，提高學(xué)生的地理學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)家鄉(xiāng)的健康情感均具有重要作用.

3)旅游價(jià)值

門頭溝區(qū)旅游資源雖很豐富，但從氣候條件看，旅游旺季集中在春、夏、秋三季，冬季是本地區(qū)的旅游淡季，旅游人數(shù)相對(duì)較少.但地質(zhì)遺跡的最佳觀賞期卻在冬季，這主要是由于冬季樹(shù)木紛紛落葉，便于地質(zhì)遺跡的觀察.因此，開(kāi)發(fā)本地區(qū)的地質(zhì)遺跡資源，一方面可以增加旅游項(xiàng)目，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)收入；另一方面可以從地理的視角認(rèn)識(shí)和欣賞我們所生存的這和世界，從而提升人們的生活品味和精神體驗(yàn)層次.

5 軍莊鎮(zhèn)地質(zhì)遺跡的開(kāi)發(fā)條件及建議

5.1 軍莊鎮(zhèn)地質(zhì)遺跡的開(kāi)發(fā)條件

1)交通便利

軍莊鎮(zhèn)不僅地理位置優(yōu)越，且交通便利.其地質(zhì)遺跡分布區(qū)臨近省道——軍溫公路，距109國(guó)道不足2.5 km，新修的北京市六環(huán)路恰從其周邊穿過(guò)，有383(大峪-楊坨)、977支(蘋果園東口-東山)和633(清河小營(yíng)-楊坨)路等公交線路可直達(dá)該地區(qū)，交通條件十分便利.

2)地層出露明顯

軍莊鎮(zhèn)由于富含奧陶系中統(tǒng)馬家溝組石灰?guī)r，這種石灰?guī)r是用于制作水泥、電石、溶劑的最重要礦產(chǎn)資源.由于資源開(kāi)發(fā)的需要，曾在這里修筑了通往采石場(chǎng)的公路，該公路橫穿陰山溝向斜北翼巖層，形成了現(xiàn)成的、出露較好的地層剖面.

5.2 軍莊鎮(zhèn)地質(zhì)遺跡的開(kāi)發(fā)建議

1)加強(qiáng)地質(zhì)遺跡的保護(hù)

開(kāi)發(fā)本區(qū)地質(zhì)遺跡的前提，是做好地質(zhì)資源的保護(hù)工作.由于本地區(qū)的巖石是許多建筑材料的重要原料，以前開(kāi)采較為嚴(yán)重，許多很有價(jià)值的地層段受到很大破壞.近年來(lái)，雖然大規(guī)模的巖石開(kāi)采受到限制，但滿足農(nóng)村家庭建房所需的小規(guī)模開(kāi)采還很普遍.如在郝家房村西采石場(chǎng)臨時(shí)房屋北側(cè)的石炭系地層，是化石蘊(yùn)含很豐富地段，2005年化石出露還很普遍，但由于不斷有各種機(jī)構(gòu)相繼來(lái)此采掘化石，致使一些較為完整的化石在此處已很難尋覓.對(duì)此，政府部門應(yīng)首先將本地區(qū)作為地質(zhì)遺跡保護(hù)地保護(hù)起來(lái)，明令禁止各種形式的巖石開(kāi)采；二是進(jìn)行宣傳，做好臨近村民的教育工作；三是加強(qiáng)管理，加大對(duì)盜采的處罰力度.

2)完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

為了方便各類人員來(lái)此地進(jìn)行觀察與考察活動(dòng)，還要做好進(jìn)一步的基礎(chǔ)性工作.首先，通往考察地的公路(郝家房——采石場(chǎng))較窄(只能單行)，路況較差，需要政府部門投入相應(yīng)資金，對(duì)從郝家房通往采石場(chǎng)的行車公路進(jìn)行拓寬、改造.第二，從郝家房南通往采石場(chǎng)的地質(zhì)剖面，由于長(zhǎng)期受雨水沖刷及崩塌的影響，有的地段巖層出露已不明顯，需要做一定清理.

3)加大宣傳力度

加強(qiáng)對(duì)本區(qū)地質(zhì)遺跡的宣傳，不僅有利于地質(zhì)遺跡的開(kāi)發(fā)，同時(shí)有益于地質(zhì)遺跡的保護(hù).一是政府部門可通過(guò)不同媒體，如《北京日?qǐng)?bào)》《京郊日?qǐng)?bào)》《京西時(shí)報(bào)》等市、區(qū)級(jí)刊物及市、區(qū)級(jí)電視臺(tái)等，加強(qiáng)本地區(qū)地質(zhì)遺跡的介紹與宣傳工作，提高其知名度；二是在門頭溝區(qū)旅游規(guī)劃及旅游宣傳產(chǎn)品中，將其作為門頭溝旅游資源的重要組成部分；三是在門頭溝軍溫公路沿線地質(zhì)遺跡附近懸掛標(biāo)識(shí)牌，逐步擴(kuò)大其影響.

6 結(jié) 語(yǔ)

地質(zhì)遺跡是一種自然資源，合理開(kāi)發(fā)不僅可以擴(kuò)大地區(qū)旅游項(xiàng)目，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)也可使人們了解地質(zhì)特征、提高科學(xué)素質(zhì)，更有利于地質(zhì)遺跡的保護(hù).門頭溝楊坨地區(qū)的地質(zhì)遺跡不僅類型多樣，綜合價(jià)值高，且區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯.開(kāi)發(fā)楊坨地區(qū)的地質(zhì)遺跡資源，加強(qiáng)宣傳，不僅有利于門頭溝區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的綜合發(fā)展，也對(duì)保護(hù)地區(qū)地質(zhì)資源、推進(jìn)地質(zhì)遺跡的科學(xué)研究和地學(xué)普及有重要意義.