北京西山岩溶洞系的形成及其与新构造运动的关系

形成中国北方岩溶的地层主要为奥陶系马家沟组石灰岩和中元古界蓟县系雾迷山组硅质条带白云岩。上新世石林与第四纪岩溶陡壁组合成的房山地貌主要形成于雾迷山组中,岩溶洞穴发育在马家沟组和雾迷山组中。大石河南岸从上游至下游依次分布鸡毛洞、银狐洞、石花洞、清风洞和孔水洞,由一条地下暗河连为一体,称为石花洞系。石花洞系发育在北岭向斜东北扬起端的马家沟组顶部,与南面的周口店猿人洞系隔着房山闪长岩体。石花洞系中8层不同海拔高度的溶洞可以和永定河的8级阶地进行对比,也可以和8个华北地文期对比,代表了与之相互对应的北京西山新构造隆升的期次。     

石花洞8层溶洞展示北京西山新构造运动的隆升

北京大石河南岸从上游至下游依次分布鸡毛洞、银狐洞、石花洞、清风洞和孔水洞,由一条地下暗河将其连为一体,称为石花洞系。石花洞系为多层溶洞,可分为上下8层,即洞外山顶穿洞（唐县期）和洞穴上下7层。多层溶洞的每一层形成于岩溶水的水平流动带,新近纪以来,随着北京西山间歇性隆升,形成上下不同海拔高度的8层溶洞,可以和北京西山永定河的8级阶地对比,也可以和G．B．Barbour划分的8次华北地文期对比。石花洞的8层溶洞显示北京西山的8次抬升。     

北京西山圣莲山地质公园的岩溶地貌演化

圣莲山地质公园为房山北部大石河上游一个小型完整的岩溶盆地,地质构造属于百花山向斜的南翼。遣景岩石从下至上依次为,寒武纪张夏组鲕粒灰岩、炒米店组条带状石灰岩和奥陶纪石灰岩。遣貌构追为,印支运动．燕山运动和新构造运动。印支运动的南北向挤压形成响山背斜;燕山运动的北西-南东向挤压形成神牛岭和翠屏峰两个方向的岩溶墙;新构遣运动的8次抬升,形成穿洞（通风洞）、孤峰（莲子峰）、脚洞（圣米石塘）,房山地貌（笔架山）、岩溶夷平面（晾马台）、北西向岩溶墙（翠屏峰）、北东向岩溶墙（神牛岭）,溶洞（隐仙洞）岩溶地貌景观。穿洞为北京西山最高的岩溶洞穴,孤峰为残存的新近纪峰林地貌,圣米石塘为孤峰脚洞,笔架山为上新世石林与第四纪岩溶陡壁组合成的房山地貌,晾马台为中更新世形成的岩溶夷平面,翠屏峰和神牛岭为晚更新世形成的岩溶墙,隐仙洞为全新世形成的岩溶洞穴。     

北京西山南部构造及新构造运动与区域岩溶地貌形成、演化

北京西山不仅以地质构造现象丰富、典型著称,而且发育了十分壮观的似峰丛岩溶地貌和石花洞等大型旅游洞穴。本文研究表明:地质构造和新构造运动是造成区域不同岩溶地貌单元差异的两个重要控制因素。地质构造控制了岩溶发育的宏观选择性作用;新构造运动特点决定了岩溶发育具阶段性和继承性,是该区一些特殊岩溶形态形成、发育的主要动因。      

北方岩溶区水文地质环境地质调查进展——以北京西山岩溶区为例

该文是在地质调查项目“北方岩溶水文地质环境地质调查示范”成果基础上归纳编写的.工作区选择北京西山玉泉山泉域、黑龙关泉域和鱼谷洞泉域.调查中采用了地面调查、遥感解译、地球物理勘探、水文地质钻探、示踪试验、水均衡站观测、水化学以及δD、δ18O、C、δ34S、Sr同位素方法手段,获取了大量第一手资料,通过对包括前人资料的综合研究,取得以下主要进展:①查明了该区岩溶水文地质条件和环境问题,将工作区划分为2个含水岩组、3个岩溶水系统和5个子系统;②通过对黑龙关泉域均衡观测,获得了寒武—奥陶系和蓟县系碳酸盐岩裸露区降水入渗系数,并采用最新资料评价了天然资源量和可开采资源量;③针对突出的岩溶水环境问题(含潜在问题),从政策、技术和工程3方面提出了岩溶水保护和环境问题治理的建议.     

北京西山宏观藻类化石的发现

1980年,作者于北京西山青白口系的命名地点——青白口村西,发现了宏观藻类化石。这些化石呈椭圆形、卵形、肾形及鞋底形等多种形态,有的带有拟茎构造。它们与广泛出现在我国东部前寒武系相当地层中的宏观藻类可以对比。     

北京西山岩溶水中硝酸盐来源及迁移特征

西山岩溶水作为北京市重要的供水水源,在区域水文地质调查过程中发现西山岩溶水补给区一些样品硝酸盐浓度偏高,然而其周围岩溶水中硝酸盐浓度并未见明显变化（浓度均值为18.81 mg/L）,具点状硝酸盐源特征。岩溶含水层中硝酸盐分布特征和影响因素具有重要的研究意义。文章利用岩溶水化学和同位素分析结果研究了岩溶水硝酸盐分布和来源,利用IsoSource软件计算各来源的贡献率。结果表明:军庄—永丰屯径流区和军庄—古城—玉泉山泉径流区岩溶水中硝酸盐主要来源于生活废水、土壤有机氮矿化和大气沉降,贡献率值分别为37.1%、36.3%、26.6%;潭柘寺—四季青岩溶水中硝酸盐在潭柘寺补给区有养殖场废水下渗影响,径流区中硝酸盐含量低并发生反硝化降解作用。永定河水源硝酸盐不是岩溶水硝酸盐的主要来源。研究成果对西山岩溶水中硝酸盐的控制具有重要参考价值。     

基于遥感技术的北京西山岩溶水系统划分

岩溶水是北京地下水重要组成部分,对岩溶水系统进行划分有利于针对各岩溶水系统的特征,采用相应的评价方法、开发方式和保护措施。以2011年SPOT5遥感图像为基础数据,经过前期图像预处理,对地质构造、地形地貌、地表沟系等对岩溶含水层起约束作用的因子进行遥感图像解译和信息提取:结合野外调查修正,和已有工作基础,得到各解译信息的空间分布特征,通过分析各因子与岩溶发育的关系,对北京西山地区岩溶水系统进行二级划分,共划分一级系统4个,二级系统5个。同时,与以往划分结果进行了对比分析,以期对西山地区的岩溶水开发利用、研究提供技术支撑。     

北京西山地区岩溶旅游资源、洞穴环境容量、环境问题及其对策

北京西山地区岩溶旅游资源丰富,可分为山、水、洞三大类九个亚类,分别构成了各具特色的五个景区。虽然五个景区开发程度不一,但大都出现了许多环境问题,其中包括过分重视工业发展对旅游环境的破坏、旅游污染及景区自身环境美化不够等。本文在景观介绍和环境问题分析的基础上,对石花洞、银狐洞及云水洞旅游环境容量还进行了预测,最后提出了解决环境问题的一些建议。      

北京西山下苇甸中寒武统碳酸盐岩微相及沉积相研究

采用微相分析的方法,对北京西山下苇甸剖面中寒武统碳酸盐岩的生物组合、颗粒成分、基质类型及其结构等微相特征做了深入研究,区分出8种碳酸盐岩微相类型,即微角砾状生屑-岩屑泥粒灰岩,异地生屑泥粒—粒泥灰岩,含包壳鲕粒和磨圆生屑的泥粒—粒泥灰岩,含包壳鲕粒的颗粒灰岩,海百合茎泥粒灰岩,同心圆鲕粒颗粒灰岩,泥晶鲕粒颗粒—泥粒灰岩,放射鲕粒颗粒—泥粒灰岩。8种微相类型在中寒武统剖面上不等同出现构成了代表两次海平面下降—上升的演化过程,即由徐庄组下部的开阔台地相开始,向上至徐庄组上部变化为滩前斜坡相,张夏组下部又返回至开阔台地相,最后在张夏组上部又以滩前斜坡相告终。     

北京西山寒武系层序地层

为了使北京西山地质学方面的研究更为全面,并为其他地区寒武系的研究提供对比,以北京西山地区出露的寒武纪地层为根据.进行了层序地层学和沉积学方面的研究.该区寒武纪地层多为碳酸盐岩,岩石类型以各种灰岩及白云岩为主.按照层序地层学的原理和工作方法,结合区域层序界面特征把该区寒武系划为16个三级层序,其中SQ1-SQ3为Ⅰ型层序,Ⅱ型层序则较为发育,SQ4-SQ16都为Ⅱ型层序.研究区寒武系属于典型的碳酸盐岩台地沉积.由于寒武纪研究区内地形地势平缓,构造沉降比较稳定,因而深切谷等标志不发育,所有层序都缺失低水位体系域(LST)或陆架边缘体系域(SMST)沉积.     

华北克拉通古元古代末-新元古代地质事件——来自北京西山地区寒武系和侏罗系碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学的证据

华北克拉通是否同华南克拉通一样保存有与Rodinia超大陆聚合和裂解有关的年龄记录是理解华北克拉通元古宙构造演化的重要科学问题.本文对位于华北克拉通燕辽裂陷槽的北京西山地区的寒武系和侏罗系碎屑岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,目的是通过碎屑锆石年龄揭示华北克拉通前寒武纪尤其是古元古代末-新元古代重要地质事件.定年结果显示,北京西山寒武系徐庄组的钙质细砂岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～1.38Ga和～1.14Ga.此外,还有～ 1.56Ga、～912Ma、～814Ma、～740Ma、～630Ma和～507Ma的年龄组.侏罗系窑坡组长石质岩屑细砂岩和粉砂质泥岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～2.5Ga、1.88～1.8Ga、～1.74Ga、～1.6Ga和186Ma.此外,还有～2.77Ga、～2.0Ga、～1.2Ga、～488Ma、～256Ma和～233 Ma的年龄组.这三个岩石具有较低的成分和结构成熟度,指示较近的物源区,其碎屑物质可能大部分来自华北克拉通内部和北缘,因此其碎屑锆石的年龄组可记录华北克拉通前寒武纪重要地质事件.～2.77Ga、～2.5Ga、2.1～ 2.0Ga和1.88～1.8Ga的年龄组分别对应华北克拉通早前寒武纪发生地壳生长、克拉通化、裂谷和造山等重要地质事件;～ 1.74Ga、～ 1.6Ga、～ 1.56Ga、～1.38Ga、～912Ma和～814Ma的年龄组记录了华北克拉通最终克拉通化后开始的古元古代末-新元古代的多期裂谷事件.与1.3～ 1.0Ga、～740Ma和～630Ma的年龄组相对应的岩石在华北克拉通出现甚少,而该时期的岩浆岩和变质岩在华南克拉通广泛发育,且可能与Rodinia超大陆汇聚和裂解的不同阶段相对应.华北克拉通显生宙碎屑岩中碎屑锆石保存的古元古代末-新元古代地质事件的记录对探讨华北克拉通在元古宙的地质演化及华北克拉通与华南克拉通的关系可提供重要的依据.     

北京西山谷积山背斜地热系统成因模式及远景区预测

北京西山隆起区没有天然温泉出露。近年来,在谷积山背斜相继钻井发现了40～49℃的地下热水,但对地热系统成因尚无研究。运用地质、水文地质、地球化学等方法开展研究,结果表明热储为蓟县系雾迷山组白云岩岩溶裂隙水,热水为HCO_3-Ca·Mg型,为中-弱碱性、微硬度、氟水型淡热矿水,初步称为北京西山谷积山地热田。构建了地热系统成因模式,分析热源为谷积山背斜深部隐伏的燕山期酸性花岗岩体产生的放射性元素衰变生热,为隆起山地碳酸盐岩层状热储的地热系统类型,不同于一般隆起山地导热断裂对流地热系统类型。结合西山地区广泛发育的穹窿型构造与燕山期岩浆活动特征,初步预测西山下苇甸穹窿等穹窿型构造具有形成地热系统的地热地质条件,有潜力成为地热资源的富集远景区。     

北京西山侏罗纪南大岭组玄武岩的继承锆石年代学及其含义

文中报道了北京西山侏罗纪南大岭组玄武岩的锆石结晶年龄。115个已分析的南大岭组玄武岩中的锆石绝大部分是继承的。它们的年龄峰值集中在~190Ma,~310Ma,~430Ma和~520Ma。此外,还有~171Ma,~830Ma和~1840Ma的年龄组,个别太古宙末和元古宙初期的继承锆石也可观察到。我们认为(174±8)Ma年龄组的锆石有可能是南大岭组玄武岩喷溢期结晶的锆石。古元古代和太古宙的继承锆石很可能来自中下地壳基底的岩石。~830Ma的锆石颗粒的来源有待今后资料进一步积累说明,不排除华北克拉通岩石圈也曾经历过此事件。190Ma的锆石组与区域早侏罗世陆内的构造-岩浆作用有关。~310Ma的锆石组形成于晚古生代古亚洲洋洋壳向华北克拉通的俯冲。而~430Ma和~520Ma的锆石组可能于古大陆拼合的全球事件引发的邻近陆块岩石圈深部的热扰动中生成。这些继承锆石的年龄表明:华北克拉通岩石圈至少在古生代就经历了幕式的改造。因此,其演化很可能是长期的、幕式的和渐进的。我们的观测不排斥早白垩世至早期新生代期间华北克拉通岩石圈可能经历的剧变,但是似乎不支持全球岩石圈在深部对超大陆裂解产生响应的观点。     

再论北京西山山地壶穴的形态特征与成因机制

北京西山"京西古道"的"驮兽蹄窝",近些年来因为进山旅游的人越来越多而名声大噪,常见诸报刊、电视、网络等媒体。至于其真正成因,却鲜有学者深究。通过对出现"驮兽蹄窝"的北京西山牛角岭、石佛岭和峰口庵三个垭口详细的野外观察和实地测量,认为基岩路面上那些圆形、椭圆形或多边形凹坑,是历史上无数次暴雨流挟带砂砾冲刷与磨蚀基岩坡面上原先的构造和岩性薄弱部位而逐渐形成的山地壶穴（hillside potholes）,属于正常的雨流侵蚀现象（rain-induced erosion）。壶穴的分布特征（在山脊垭口两侧,沿基岩路面上沟槽成串分布）、几何形态的非对称性、内壁的水平擦痕、底部的中央岛现象,以及长、短轴长度、长短轴比（a/b）、宽深比（D/h）和长轴倾向的统计结果与D-h相关性等数据,皆证明"驮兽蹄窝"的成因是不可能的。     

北京西山地区髫髻山组和东岭台组火山岩的地球化学特征与岩浆起源

北京西山地区分布着大量的髫髻山组火山岩,区域上髫髻山组被东岭台组角度不整合覆盖。西山地区火山岩样品的主要氧化物含量变化范围比较大,如: SiO2=51.94%～77.30%,Al2O3=12.85%～19.17%,Na2O=1.65%～5.82%,K2O=0.83%～4.52%,Fe2O3 =0.95%～9.30%,CaO=0.13%～7.08%,且主要氧化物的含量与SiO2具有线性相关关系。同时,这些火山岩具有LREE富集、HREE明显亏损、Eu异常不明显、高的Sr,Ba 含量和Sr/ Y,La/Yb 比值等特征。火山岩的钕同位素成分变化大,且相当富集(εNd＝-11～-17),都分布在古老下地壳和富集地幔之间, 因此推断北京西山地区髫髻山组火山岩和东岭台组火山岩的形成与富集地幔起源的基性岩浆与古老下地壳组分相互作用有关。