河北尚義含瑪瑙硅質礫石層地質特征及成因探討

廉興茂

摘要張家口尚義縣鴛鴦河流域一帶廣泛分布含瑪瑙硅質礫石層，通過野外地質調查，追索礫石層物源地，分析礫石形成時代和成因，認為該套礫石是上新世“尚義古湖”沉積物，是晚新生代古環境變遷及新構造運動的產物。

關鍵詞尚義；瑪瑙；晚新生代；石匣組；古環境

在張家口尚義縣鴛鴦河流域一帶，廣泛分布一套由中細砂和硅質礫石互層構成的晚新生代沉積物，礫石層中含有瑪瑙，當地人稱之為“瑪瑙石”或“肉凍石”；可能因為瑪瑙品級等方面的原因，以往資料鮮有記載。2015年夏，在尚義城南公路施工過程中，礫石層內發現了品級較好的瑪瑙，曾一度引起大規模群體挖掘。至此，該區硅質礫石層中的瑪瑙才重新被人所重視。

尚義縣含瑪瑙硅質礫石層具有一定的研究意義：其一，它是冀西北壩上地區晚新生代地層的重要組成部分；其二，它同時是該區晚新生代地理環境變遷和壩上古湖泊形成、發展、消亡的重要的信息載體；其三，硅質礫石和瑪瑙有一定的觀賞價值，具有一定的經濟價值。為此，結合野外工作中的發現和認識，對該區含瑪瑙硅質礫石層地質特征及成因進行初步探討。

1地理地貌

含瑪瑙硅質礫石層位于位于尚義縣城東一帶，地貌屬壩上丘陵區，相對高差小于50m，起伏較小，多寬緩河谷。區內主要河流為鴛鴦河，鴛鴦河由北、東、南匯入南壕塹水庫后向西南進入內蒙古，再向東南折返回河北，最后匯入洋河支流一東洋河（見圖1）。

壩上地區位于內蒙古高原南緣，地勢平坦遼闊，地形呈南高北低展布，壩頭一帶海拔較高，向北地勢逐漸變平緩；壩下屬中低山區，地勢高差較大。以壩上、壩下分界線為分水嶺，壩上地區多發育由南向北的內陸河流；壩下地區多發育由北向南的外流河。鴛鴦河較為特殊，其發源于壩上，幾經折返，最后匯入壩下外流水域。

2區域地質背景

研究區南部毗鄰尚義一赤城深斷裂，大地構造位置處于內蒙地軸張北臺凹內。區域地層為新太古界紅旗營子群、古元古界化德群、中元古界長城系地層、侏羅系地層、中新統漢諾壩組、上新統石匣組、上更新馬蘭組和全新統。局部海西期花崗巖侵入到紅旗營子群和化德群內。

3地質特征

3.1地層層序

尚義含瑪瑙硅質礫石層下伏地層為新太古界紅旗營子群、元古代花崗巖或中新世漢諾壩組，除在近丘頂處出露外，其上常被晚更新世馬蘭黃土、全新統松散堆積物所覆蓋。

3.2礫石層特征

礫石分布范圍面積大，礫石含量巨大。其中含瑪瑙硅質礫石層與中細砂層互層，沉積韻律明顯，局部發現小型斜層理。砂層物質組成以石英為主，石英顆粒多被粘土質物質包裹，多為假粒級。礫石層厚幾厘米至幾米，各處厚度不一，受地形影響顯著。礫石層與砂層多為灰白色，粒間疏松，未見膠結，砂、礫空隙基質為含砂泥灰質；局部受后期含鐵離子地表水影響，砂、礫層染色呈黃褐色，染色帶多為不規則條帶狀。

3.3礫石特征

礫石成分非常單一，均為硅質，隱晶質，硬度高，不透明。顏色以土黃色為主，還有黑色、深紅色、深綠色、黃白相間色、黑白相間色等。礫徑大小不一，磨圓較好，個別可達5cm以上。礫石多含石英條帶，條帶呈平行狀，流線、流面特征明顯。個別大礫石表面具明顯蜂窩狀。

3.4瑪瑙特征

硅質礫石層中見少量瑪瑙，黃褐色為主，表面發育小凹坑，形狀以橢圓、長圓為主，個體較小，直徑多小于2cm；個別瑪瑙個體較大，直徑可達10cm，但色彩層次較差，以灰白色為主，呈同色圓狀。

4成因分析

4.1物源來源

在野外調查過程中，在幾處漢諾壩玄武巖裂隙內了發現有深紅色、土黃色硅質脈體充填，脈體寬5cm～0.5m，呈帶狀、眼球狀，局部流線、流面特征明顯，個別處見色帶分明的瑪瑙。硅質脈體受同期或后期構造應力作用，脈體多呈碎裂狀，為后期風化剝蝕、搬運提供了可能。

含瑪瑙硅質礫石層范圍廣，厚度大，礫石量巨大，礫石磨圓好，為搬運產物。所以有理由推測有體積較大的硅質脈體作為物源，而非由若干單一硅質脈體提供。隨著地質時代變遷，硅質礫石物源地后期又被沉積物、風積物所覆蓋。

4.2形成時代

硅質脈體侵入到漢諾壩組玄武巖裂隙內，硅質脈體的形成時代可能為漢諾壩玄武巖噴發的晚期，或是在漢諾壩玄武巖形成后（上新世）由于構造運動侵入而形成。所以硅質脈體的形成時代應為中新世晚期或上新世。

通過野外調查，發現含瑪瑙硅質礫石層多直接上覆于漢諾壩玄武巖之上，其上多被晚更新世馬蘭黃土覆蓋。另外，局部見砂、硅質礫石層與紅色粘土互層，根據以往地質資料，壩上地區紅色粘土層為上新世石匣組。所以，有理由推測含瑪瑙硅質礫石層形成時代應為中新世以后，晚更新世以前，屬于上新世的可能性非常大。

4.3尚義古湖演化

根據區域研究表明，尚義古湖盆四周為玄武巖高臺地和山脈，白上新世初期開始形成，由于地勢低洼，而將鴛鴦河等河流逐漸吸引到該盆地中來；從而在尚義盆地形成內陸古湖，此時鴛鴦河為內陸河流。湖泊形成過程中，河流沖積相、沖積相和洪積相交替發育，為硅質礫石層形成提供水動力條件。

古湖盆地在這個時期內，隨著湖水面積擴大，沉積物增多，到上新世末期在尚義古湖盆地內沉積了厚度可觀的沉積物。古湖盆地盆地經歷了不對稱的隆升過程，原來的沉積物有多次再搬運、沉積的可能。在周而復始的搬運、沉積過程中，其它礫石由于硬度較低，逐步磨損形成了細砂，而硅質礫石硬度大，在動蕩水流的作用下形成了含瑪瑙硅質礫石層。

上新世末、第四紀初，喜馬拉雅造山運動進入一個全新的時期，即新構造運動期。這一地質時期內，陰山、燕山迅速抬升，到上新世晚期，尚義古湖盆地東部因為構造活動而抬升，鴛鴦河向西南侵蝕下切，最后尚義古湖打開，湖水經內蒙古西流外泄，內陸水系變成了外流水系。受地形影響，鴛鴦河在內蒙受阻折向東流回河北，最后與洋河匯合，尚義地區現代水系格局基本形成；鴛鴦河幾經折返，新構造運動的標志，是構造運動的產物。另外，通過地理地貌推測南壕塹水庫可能為尚義古湖的遺留痕跡。

4.4古環境變遷

在尚義縣城北見大面積泥灰質松散沉積物分布，局部見灰白色泥灰質沉積物和磚紅色粘土互層，另外在含瑪瑙硅質礫石、砂層內普遍見泥灰質膠結物。上述地質現象都說明尚義古湖屬封閉（或半封閉）湖泊，淺水半深水環境，高鹽度。隨著大地構造活動的加劇，古湖盆地海拔上升，溫度下降，湖泊進入蒸發環境，泥灰質正是這種環境下的產物?；野咨嗷屹|沉積物和磚紅色粘土層的沉積韻律，可能代表沉積期氣候在干燥炎熱的大背景下的多期小旋回變化。

5結論

1）地質體的地層層序建立是解決地質問題的基礎，為了更加深入了解和認識含瑪瑙硅質礫石層的地質時代和成因，在以后工作中，應加強該區晚新生代地層層序研究。

2）由于礫石層本身的復雜性，且缺少系統的專門研究，隨著研究工作的深入，礫石層的地質時代和成因待進一步探討。

3）尚義含瑪瑙硅質礫石層最主要的地質環境意義應為新構造意義，并對尚義古湖形成和發展有一定的指示意義，是尚義古湖消亡及壩上高原隆起的一個重大地質地貌事件。