摘要
天津蓟县中、新元古界标准地层剖面是享誉世界的同时代“层型剖面”候选剖面，记录着地球演化距今 16.5~7.8亿年间的地质演化历史，蕴含着丰富的地质遗迹信息。为加强地质遗迹保护，天津市地质调查研究院对中、新元古界标准地层剖面地质遗迹开展了多期调查研究。本文在总结蓟县剖面地质遗迹调查成果的基础上，系统分析了重要地质遗迹点的野外地质特征，确定了重要地质遗迹点的地层年代、岩石特征、接触关系、构造特征、化石分布等，对地质公园建设、野外科学考察和中、新元古界地质科学研究具有重要意义。
Abstract
The standard stratigraphic section of the Mesoproterozoic and Neoproterozoic in Jixian County, Tianjin is a candidate section of the same age "type section" which is well-known in the world. It records the geological evolution history of the Earth about 1.65 to 0.78 billion years ago, and contains rich information of geological relics. In order to strengthen the protection of geological relics, Tianjin Institute of Geological Survey has carried out a number of investigations and studies on the geological relics of the standard stratigraphic section of the Mesoproterozoic and Neoproterozoic. On the basis of summarizing the survey results of geological relics in Jixian section, this paper systematically analyzes the field geological characteristics of important geological relics sites, determines the stratigraphic age, rock characteristics, contact relationship, structural characteristics, fossil distribution of important geological relics sites, and is of great significance to the construction of geological park, field scientific investigation and geological scientific research of the Mesoproterozoic and Neoproterozoic.
0 引言
蓟县中、新元古界标准地层剖面（简称蓟县剖面）位于蓟州区北部，燕山山脉东段南麓，构造上为马兰峪背斜的西南翼。剖面北起常州村，南至府君山，南北长约24 km，东西平均宽约350 m，核心面积约 8.90 km2（图1）。该剖面以地层齐全、出露连续、保存完好、顶底清楚、构造简单、变质极浅、古生物化石丰富等得天独厚之特色闻名于世，成为中国北方元古宇的标准剖面所在地。蓟州区在中、新元古代处于燕辽裂陷带内裂陷最为强烈的地带，其间沉积了岩性复杂的巨厚地层序列，赋存着多种金属和非金属矿产资源（葛申，1987），反映了当时的古地理、古气候、古生物、古构造、古地磁等大量地质演化信息（谢乘飞，2012）。
图1蓟州区标准地层剖面常州沟组实测地质剖面图
a—常州沟组实测剖面；b—蓟州区标准地层剖面分布
蓟州区剖面自 1934 年由高振西教授等发现并研究以来，长期为中外地质学界瞩目。天津地质矿产研究所、中国地质科学院、天津市地质调查研究院等多家国内地学研究机构的专家学者对剖面开展的岩石地层学、古生物地层学、同位素地质年代学、岩石地球化学及微古植物学研究，取得了令人瞩目的研究进展（陆松年等，1992；王永立和董卫宏，2017）。
蓟州区剖面地层总厚 9197 m，由老至新划分为长城系、蓟县系、待建系和青白口系，包括12组级地层单位（图2）（陆松年等，2002）。中元古界长城系地层上覆于太古宇变质岩之上，总厚度为 2690 m，由碎屑岩建造过渡到富镁碳酸岩建造，叠层石和微古植物发育，根据岩石组合特征，划分为常州沟、串岭沟、团山子和大红峪4个组；蓟县系地层上覆于长城系之上，总厚度为 6156 m，岩石类型以碳酸盐岩为主，少量黏土岩和碎屑岩，划分为高于庄、杨庄、雾迷山、洪水庄和铁岭5个组；待建系上覆于铁岭组之上，在剖面上仅有下马岭组，地层厚度仅保留168 m；青白口系上覆于蓟县系下马岭组之上，总厚度 230 m，岩石类型为碎屑岩和碳酸盐岩，划分为龙山组和景儿峪组（陆松年等，1992）。
剖面第一个精确的同位素年龄数据由陆松年和李惠民于 1991 年通过锆石 U-Pb 年龄测定得出，为大红峪组火山岩的（1625±6） Ma（TIMS 法）（李怀坤等，1995）。近期在蓟州区剖面的雾迷山组和铁岭组中首次发现了斑脱岩，并通过锆石SHRIMP U-Pb 同位素年龄测定，分别得到了约 1440 Ma 和约 1485 Ma的年龄数据（李怀坤等，2009），为蓟州区剖面中、新元古界的年代地层结构提供了新的、精确的时间标记，确定了当前蓟州区剖面的地层格架 （李怀坤等，2014）。最新研究结果表明，蓟州区剖面常州沟组作为长城群的第一个组，其底界年龄早于 1650 Ma，比以往认识的 1800 Ma 要年轻 150 Ma； 精确标定蓟县群（自下而上包括高于庄组、杨庄组、雾迷山组、洪水庄组和铁岭组）的时限 1600～1400 Ma，与国际地层表的盖层系相对应；下马岭组时限为 1400～1320 Ma，而不是原来划归的新元古代青白口纪早期（1000～900 Ma）（李怀坤等，2020）。
地质遗迹是在地球历史时期，由内力地质作用和外力地质作用形成，反映了地质历史演化过程和物理、化学条件或环境的变化。国际上对地质遗迹的保护工作十分重视，联合国教科文组织设立了地质遗产工作组，专门负责全球地质遗产保护工作。世界许多国家和地区对地质遗迹保护工作十分重视，其中以美国、加拿大、英国等经济发达国家的地质遗产的保护管理工作领先，他们制定了严格的法规体系，采取了一系列行之有效的保护措施。
图2蓟州及邻区中新元古代地层年代格架
中国对地质遗迹保护工作也十分重视（祁程等，2020；王玉珏等，2024），1984年经国务院正式批准建立国家级自然保护区，2001 年 12 月 10 日原国土资源部批准建立天津蓟县国家地质公园（庞玉奎，2005①）。为此，天津市地质调查研究院先后开展了“天津蓟县中、新元古界标准地层剖面保护” （董卫宏等，2018②）、“华北地区重要地质遗迹调查 （天津）（李志华等，2021）”“天津市地质环境监测地质遗迹巡查”（杨圣坤等，2023③）等地质遗迹调查项目。对剖面地质遗迹的分布、类型、地质特征、科学价值，进行了系统的调查研究和评价（姚慧敏， 2010），并提出了地质遗迹保护对策方案（王国良等，2017）。本文在全面总结蓟县剖面地质遗迹调查研究成果的基础上，分析研究重要地质遗迹点的时代、岩石、构造、化石等地质特征，为进一步加强地质遗迹保护和深入研究中、新元古代地质演化提供基础。
1 蓟县中、新元古界标准地层剖面地质遗迹分布
20世纪80年代以来，天津市地质调查研究院开展了多期地质调查与研究工作，调查结果表明，蓟县中、新元古界标准地层剖面地质遗迹十分丰富 （肖艺等，2020）。截至目前为止，蓟县剖面自常州沟—府君山共发现和确定地质遗迹点120处（图3）。其中地层类地质遗迹共 37 处，主要包括地质界限、地层剖面等；岩石类地质遗迹共 28 处，主要包括典型岩石，岩矿采样点等；构造类地质遗迹共 6 处，主要包括不整合、断层等；重要化石类地质遗迹共 33 处，主要包括叠层石、化石产地及采样点等；典型地质现象地质遗迹共12处，主要包括波纹、斜层理、泥裂等；地貌景观地质遗迹共 4 处，主要包括溶洞、石林等（表1）。
表1蓟县剖面地质遗迹统计
图3蓟县中、新元古界标准地层剖面地质遗迹点分布图
图4蓟县中、新元古界标准地层剖面重要地质遗迹分布图
1—中元古界的底界；2—大红峪组与高于庄组分界；3—铁岭组一段与铁岭组二段分界；4—铁岭组与下马岭组分界；5—下马岭组与龙山组分界；6—青白口系与寒武系分界
2 中、新元古界地层标准剖面典型地质遗迹点地质特征
蓟县标准剖面地层总厚 9197 m，由老至新分为长城系、蓟县系、青白口系 3个地层单位，包括 11组 105层。蓟县剖面地质遗迹丰富，其中对于岩石学、地层学研究有重要意义的地质遗迹点包括基底与中元古界分界、长城系、蓟县系、青白口系分界、组别间不整合面、典型岩石点、重要化石点及典型地质现象等（图4）。
长城系包括由碎屑岩建造过渡到富镁碳酸盐建造，属河流相、滨海沙滩相、岸边沙泥相、滨海潮浦或潟湖相沉积，其间分布砾岩、含砾粗砂岩、紫红色砂岩、白云岩、火山岩、叠层石等典型岩石遗迹，地层分界、不整合、断层等构造遗迹，干裂、波纹、泥裂、斜层理等地质现象遗迹，宇宙尘、藻类等化石遗迹。蓟县系岩石类型以碳酸盐岩为主，黏土岩和碎屑岩少量，属滨海潮浦相、滨海潟湖相、浅海陆棚岩泥相沉积，分布有丰富的叠层石遗迹，如多角紊乱锥叠层石、块茎状叠层石、拟灌木藻板椎叠层石、伽儿伽诺椎叠层石和圆筒状锥叠层石、短柱状叠层石、疙瘩锥叠层石、炮弹状叠层石等 10 多种不同类型的叠层石，以及波痕、瘤状构造、岩脉、岩溶、桑树鞍藻等地质遗迹。待建系由灰色、灰绿色、灰黑色页岩和粉砂岩组成的一套岩石地层，组成厚度小，地质遗迹点以典型岩石遗迹和地层分界点为主。青白口系岩石类型为黏土岩、碳酸盐岩和碎屑岩，属岸边沙泥相、滨海沙滩相、滨海潟湖相、浅海陆棚相沉积，分布有海绿石砂岩、海绿石页岩、鸭蛋青色泥晶灰岩等岩石遗迹和不整合、炭质宏观化石、波痕、泥裂、斜层理等地质遗迹。现自下而上就重要地质遗迹点地质特征进行分析如下（表2）。
表2蓟县地质剖面重要地质遗迹点一览
2.1 中元古界的底界
中元古界底界位于蓟县常州沟村，是蓟县剖面的起点（图5），遗迹点露头清晰，界限明显，下伏地层为太古宇角闪斜长片麻岩（图5a），上覆地层为中元古界长城系常州沟组砾岩。根据接触面上、下地层在走向、倾向上的显著不同，以及变质程度上的巨大差别，可判明其间为角度不整合接触关系（图5b），其间经历约8亿年沉积间断（赵太平等，2015）。
不整合面以下，是太古宇受混合岩化的铁铝榴石角闪岩相的角闪斜长片麻岩、角闪岩和变粒岩等，片麻岩的顶部为古风化壳。不整合面以上直接接触的是中元古界长城系常州沟组无明显变质的灰紫色厚层—巨厚层含砾石较多的粗砂岩和砾岩 （图5c），岩石紫红色，厚层状，主要由粗粒级的石英及少量长石组成，并含5%～25%砾石，被泥、铁质充填或呈基底式胶结，砾石成分主要为脉石英和石英岩。
紫红色砂岩中含有宇宙尘（图5d）。宇宙尘是地球上除陨石，月球样品以外第三种固体宇宙物质。圆球状宇宙尘为空心球形式，表面具有气孔和溅射物，是研究地球形成早期天体关系的重要信息。
2.2 大红峪组与高于庄组分界
大红峪组与高于庄组分界位于大红峪沟小西沟（图6），该遗迹点也是长城系与蓟县系的分界（图6a），根据岩石与接触面分析，两组地层为平行不整合接触关系。上覆地层高于庄组底部为一层石英状砂岩，层面有波痕。下伏地层为大红峪含锥叠层石燧石白云岩，其锥顶被截切，表示曾受到侵蚀作用，即代表一次沉积间断，称为“青龙上升”，距今16 亿年（曲永强等，2012）。
长城系大红峪火山岩是邻区北京市平谷区熊耳寨—将军关一带的大红峪火山岩向东的延伸，熔岩类主要为粗面岩和钾质玄武岩（图6b），以富钾为显著特点。用先进的单颗粒锆石的铀-铅同位素测年方法测得大红峪组火山熔岩的年龄为 16.25亿年 （李怀坤等，2014）。
蓟县系高于庄组燧石条带白云岩中叠层石发育，叠层体构成不规则小礁体或似层状礁体（图6c）。叠层体由块茎体或少数粗短的次圆柱体组成，多数具加粗平行至微散开分叉，大都分叉一次，少数两次。柱体界限清楚，一般间距 1～2 cm，柱体间通常为碎屑白云岩所充填，微构造通常为规则的条带状。
在高于庄组发现桑树鞍藻（图6d），是一种呈直线形、蛇曲形、螺旋形等多种产出形态的窄带状碳质宏观藻类化石。它的发现将宏观真核生物出现的时间大大提前，提前到蓟县纪早期，受到国内外的极大关注（梅冥相，2009）。
图5中元古界底界常州沟组典型地质遗迹点
a—太古宇基底变质岩；b—太古宇与中元古界分界；c—上覆常州沟组含砾粗砂岩；d—宇宙尘
2.3 铁岭组一段与铁岭组二段分界
铁岭组一段与铁岭组二段分界位于小岭子村东（图7），二者岩石界面明显。野外可见铁岭组二段砾岩直接覆盖在一段灰绿色页岩之上，此现象在燕山铁岭组分布地区普遍可以见到，表明一段沉积后期，地壳抬升，不仅没有沉积地层，反而遭受剥蚀，造成沉积间断，称为“铁岭上升”（孟晓庆， 2006），两组间为平行不整合接触关系。
下伏地层铁岭组一段上部是含锰泥质白云岩夹页岩（图7a）。所夹页岩下部是黑色，上部为翠绿色。翠绿色页岩含有大量陆源碎屑如石英、长石、云母，翠绿色是因为含有海绿石黏土矿物所致。从成因上看，页岩中的海绿石既有碎屑成因又有自生成因，颗粒越细，自生成因的可能性就越大。
上覆地层铁岭组二段底部（图7b）为灰色、紫红色含白云质结核的砾岩、白云质灰岩及灰白色板层状泥砂质灰岩。最底部为紫红色、黄褐色铁质细砾岩，厚 0.1～0.2 cm，砾石成分主要有铁质砂岩、硅质岩，砾径小于2 mm。
图6大红峪组和高于庄组典型地质遗迹点
a—大红峪组与高于庄组分界；b—火山熔岩；c—块茎状高于庄叠层石；d—桑树鞍藻
图7铁岭组一段、二段典型地质遗迹点
a—铁岭组一段翠绿色页岩；b—铁岭组二段特征岩石
2.4 铁岭组与下马岭组分界
铁岭组与下马岭组分界位于铁岭村南小西沟近沟口处（图8），是蓟县系与待建系分界（图8a），二者间为平行不整合接触。蓟县系下马岭组的底部砾岩或含砾粗砂岩覆盖在待建系铁岭组灰色灰岩或紫红色、绿色页岩之上。沿这个接触面，还有墨绿色铁绿泥石粗砂岩，有时成为贫铁矿透镜体，其下为受铁锰质强烈污染的古风化壳，和一薄层因钙质淋失而遗留的燧石结核层。表明铁岭组沉积后期，地壳抬升，不单没有沉积地层，反而遭受剥蚀，造成沉积间断，并称为“芹峪上升”（孟晓庆，2006）。
铁岭组发育铁岭叠层石和不规则墙叠层石。铁岭叠层体（图8b）由粗短巨大的柱体和扁柱体组成，柱体大小不一，以简单平行分叉和加粗平行分叉为主，越分越小，个别有微散开分叉，体表面平整，有粉红色填充物，不具明显的壁，基本层多数为平缓的穹形，横断面为同心圆形或长圆形。不规则墙叠层石（图8c）的叠层体由不规则的板状柱体组成，部分分叉多次，为加宽平行到微散开分叉，体侧部无壁，多为参差不齐的檐，有连层，基本层的微构造为壳层状。
下马岭组典型岩石（图8d）为黄绿色、灰绿色、灰色粉砂质页岩与条带状、透镜状细砂岩、粉砂岩互层。本组页岩在蓟县剖面页岩中含黏土矿物最低，黏土平均含量为59%。粉砂平均含量为39.2%，其余为细砂、细砂岩、粉砂岩条带、透镜体内多有水平纹层和羽状斜层理，它们与页岩组成韵律式互层，平均每米可重复39次。
2.5 下马岭组与龙山组分界
下马岭组与龙山组分界位于后寺沟沟口（图9），遗迹点露头清晰，界限分明，是待建系与青白口系分界（图9a），两组间为假整合接触。下伏下马岭组黑色—灰绿色页片状粉砂岩和页岩，被上覆龙山组黄色底砾岩所覆盖，二者间的接触面起伏不平。表明下马岭组沉积后期，地壳抬升，不仅没有沉积地层，反而遭受剥蚀，与北京西山青白口村一带对比，蓟州区下马岭组缺失中、上部地层，所以二者间应有较大的沉积间断，称为“蔚县上升”（牛树银等，2017）。
海绿石砂岩为龙山组典型岩石（图9b），灰绿色薄—中层状的海绿石砂岩与薄板—薄片状的海绿石细砂岩粉砂岩互层。海绿石主要以两种形式出现，其一为棕绿色碎屑，常沿交错层理分布；另一为不规则状，充填于碎屑孔隙之间，呈胶结物形式出现。此外，岩石中大多数含数量不等的长石及少量电气石和黑云母。海绿石砂岩形成在浅海条件下，可见斜层理、波痕、干裂等沉积标志。
龙山组上部的海绿石页岩（图9c）呈黄绿色，页理发育。层内含有丰富的微古植物，层面上还常见圆盘形和椭圆形的碳质宏观化石 Chuaria circularis 和 Shouhsienia shouhsienensis 等（图9d），因此是龙山组重要的含化石层位。
图8铁岭组与下马岭组典型地质遗迹点
a—铁岭组与下马岭组分界；b—铁岭叠层石；c—不规则墙叠层石；d—下马岭组砂页岩互层
2.6 青白口系与寒武系分界
青白口系与寒武系分界位于西井儿峪北山，是中、新元古界标准地层剖面的终点（图10）。青白口纪末发生的蓟县运动（梅村等，2011），使本区与地台一起隆升为陆，处于剥蚀阶段，因此青白口系与寒武系为不整合接触关系（图10a）。下伏地层景儿峪组下部为砖红色、紫红色，中部为灰绿色，俗称鸭蛋青色，上部为灰色、暗绿色，其中鸭蛋青色泥质泥晶灰岩是景儿峪组典型岩性（图10b）。岩石泥晶结构，主要由泥晶方解石组成，含少量泥质。岩石单层厚度较薄，以薄—中层状为主，层理多数平直，部分波状层理发育，上部岩层中也可见交错层、冲刷面等沉积构造。
图9下马岭组与龙山组典型地质遗迹点
a—下马岭组与龙山组分界；b—海绿石砂岩；c—海绿石页岩；d—宏观藻类化石
景儿峪组为中、新元古界标准地层剖面的终点，其上覆地层为昌平组，为一套灰色、灰黑色厚层—块状豹斑粉晶—微晶白云质灰岩、厚层细粉晶-微晶灰岩及灰质白云岩。由此处向上50 m为昌平组三叶虫化石采样点（图10c），内产中华来得利基虫 Pteroredlichia chinensis，凤阳大古油栉虫 Megapalaeolenus fengyangensis等三叶虫化石（图10d）。
图10青白口系与寒武系典型地质遗迹点
a—青白口系与寒武系分界；b—鸭蛋青色泥质泥晶灰岩；c—昌平组三叶虫化石采样点；d—三叶虫
3 结论
（1）最新地质遗迹调查结果显示，蓟县中、新元古界标准地层剖面自常州村太古宇与中元古界分界起始，至府君山元古宇与古生界分界为止，剖面野外长度约 24 km，沿途共确定地质遗迹点 120 处，包括地层分界点、岩石点、构造点、地貌点、化石点等，这些地质遗迹点地质构造形式多样，野外露头清晰，保护状况良好，是野外考察、科学研究的理想场所。其中具有典型地质构造特征的重要地质遗迹点包括中元古界的底界、大红峪组与高于庄组分界、铁岭组一段与铁岭组二段分界、铁岭组与下马岭组分界、下马岭组与龙山组分界、青白口系与寒武系分界等。记录了地球演化距今 16.5～8亿年间的地质演化史，赋存着大量反映当时古地理、古气候、古生物、古构造、古地磁等自然信息，具有极高的科研和科普价值。这些珍贵的地质遗迹点虽然已经得到一定的保护，但保护力度仍需加强，以便为今后的世界级地质公园申报和进一步的科学研究夯实基础。
（2）通过野外调查及综合研究，这些重要地质遗迹点的地质特征揭示了华北地台在中、新元古界时期区域地质的发展历史。长城系与下伏太古宇的角度不整合接触反映了华北地台基底形成阶段和地台盖层发育阶段的分界，中间经历了约 8 亿年的沉积间断。此后的中、新元古代时期，本地区经历了 3 次沉降期和 4 次抬升期的地史发展过程，在地层剖面中形成了大红峪组和高于庄组间的平行不整合接触、铁岭组二段与铁岭组一段平行不整合接触、待建系下马岭组与蓟县系铁岭组之间的一条不连续界线、青白口系龙山组与待建系下马岭组之间的沉积间断界线、景儿峪组与下寒武统昌平组之间的不整合共6个不整合面地质遗迹点。分别反映了青龙上升、铁岭上升、芹峪上升、蔚县上升和蓟县运动保留的地质纪录。这些地质界限遗迹点的年代学研究，为恢复华北地台区域地质发展史提供了很宝贵的素材。
注释
① 庞玉奎 .2005，天津蓟县国家地质公园地质遗迹调查与保护报告[R]. 天津: 天津市地质环境监测总站.
② 董卫宏，胡海博，杨圣坤，张逐月，董志华，李志华，赵萌，肖艺 .2018. 天津蓟县中、上元古界标准地层剖面保护成果报告[R]. 天津: 天津市地质调查研究院.
③ 杨圣坤，董卫宏，张逐月，肖艺，胡海博，李志华，董志华，赵萌 .2023，天津蓟县国家地质公园地质遗迹监测2018—2023年度成果报告[R]. 天津: 天津市地质环境监测总站.