爨底下村神奇的地质遗迹

文图/刘德泉

爨底下是全国历史文化名村,历史悠久,风水好,布局妙,古四合院建筑精巧。这个历史文化名村的地质有什么特点呢?我们做了初步考察研究。

大约5~10亿年前,爨底下村附近的地层在海洋环境中生成。一亿多年来先后经历了燕山运动和喜马拉雅运动,爨底下发生了复杂的地质变迁,形成了有趣的地形地貌,留下了丰富的地质遗迹和奇特的地质景观。

一、爨底下村的地形地貌

1.穹窿构造

爨底下村被大山围裹,四面的卧虎山、蝙蝠山、金龟山、金蟾望月梁等都朝向村子方向。这种岩层向中间聚拢向四周倾斜的地质构造称为“穹窿”。门头沟有比较大的青白口穹窿、上苇甸穹窿,而爨底下是一个小的穹窿。

穹窿是怎么形成的呢?在造山运动过程中岩浆侵入,巨大的顶托力使地层变形隆起,岩层向四周倾斜,状似穹庐。与青白口穹窿、上苇甸穹窿不同的是,爨底下穹窿穹顶的一部分变成了山谷,从远处看爨底下村好像坐落在掀开顶毡的蒙古包中。

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爨底下穹窿构造遗迹(网络照片)

2.高山变深谷

除了火成岩外,地层形成时基本都是水平的。在燕山运动造山过程中地层发生折皱,岩层向上隆起的称为“背斜”,岩层向下凹陷的称为“向斜”。背斜形成山,向斜形成山谷。爨底下村处在一个大的背斜区域,同时又是小的穹窿,穹窿也是背斜的一种。由于岩浆侵入后期迅速收缩,再加上地下的石灰岩溶蚀,地层中出现了较大的空洞,地层崩塌陷落。地表的地层被长期风化剥蚀。经过亿万年漫长的地质变迁,原来高耸的穹顶区域一半变成了沟谷。爨底下村的地质经历了在海洋中形成地层;在燕山运动中折皱隆起;而后,地层崩塌、溶蚀、陷落;地表风化剥蚀变成山谷和小盆地的复杂变化过程。

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环状沉陷遗迹局部

二、爨底下村的地质遗迹

爨底下村地层古老,地质变迁复杂剧烈,因而留下了奇特的地质遗迹。

1.古老的地层

爨底下村的地层比较古老,以村庄为界,村西主要是形成于9—8亿年前的元古界地层。村子和村子以东主要是形成于5亿多年前的寒武系地层。爨底下的地层基本都是在海洋环境中沉积形成的,以石灰岩、白云岩、泥灰岩和红砂岩为主。只出露很少的岩浆侵入岩。

2.明显的地层界面

爨底下地层界线明显,村子西头元古界景儿峪组泥灰岩与寒武系昌平组豹皮灰岩、细晶灰岩界限清晰。两个地层之间有两亿年的沉积间断,缺失元古代晚期震旦系约两亿多年地层。人们从这里经过,一步就能从8亿年元古代的地层跨越到约5.7亿年的古生代寒武系地层,一步跨越两亿多年的地质变迁,让人觉得神秘而有趣。

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元古界景儿峪组与寒武系昌平组的交界面

寒武系昌平组与馒头组的分界线在村子西南山坡一带,昌平组是灰色的豹皮灰岩,而馒头组是紫红色的砂岩和泥岩,岩层的颜色、岩相有明显的区别。界限十分清晰。

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约5.5亿年前寒武系中前期馒头组紫红色岩层

寒武纪中期馒头组和张夏组的地层分界限在村口892路公交车停车场附近,紫红色的馒头组页岩与灰色厚层鲕粒灰岩明显不同,易于区分。由于爨底下地层典型,界限清晰,这里是地质实习和地质知识科普的理想室外课堂。

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寒武系馒头组与张夏组交界面
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地质工作者观察寒武系馒头组与张夏组的交界面

3.岩浆侵入体

斋堂地区在侏罗纪中后期大约1.5亿年前后出现了多次火山喷发。百花山、髽髻山、清水尖等火山岩都是这个时期的产物。与此同时还发生了大面积的岩浆侵入,灵水村的莲花山、斋堂的大独山、小独山、双石头村的东坨都是这个时期的侵入岩。

爨底下也曾经有过岩浆侵入活动。在一线天东口附近,以及村子东南关帝庙、娘娘庙一带也有侵入岩出露。其范围从爨头到村尾,可能波及整个村庄范围,只在一头一尾留下了侵入遗迹。

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关帝庙前出露的岩浆侵入岩

4.断裂遗迹

爨底下之所以会由高山变成山谷,与爨底下断裂发育有直接关系。爨底下有两条主要断裂,一条沿着爨柏沟走向,它与穿越天津关、刘家峪的沿河城大断裂相交。另一条穿过村西延伸到柏峪台方向,去柏峪台经过的山夹子是这条断裂的明显标志。两条断裂在村西交会,使这一带山体下陷,岩层剧烈变形。围绕村子周边还有一圈环形断陷崖壁。断裂加速了山体的溶蚀速度,是爨柏沟形成的重要原因之一。

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因断裂形成的柏峪台山夹子(古道穿过)

5.夷平面与台地

据地质学家研究,北京西山一亿多年来经历了造山运动、夷平作用、抬升下切的变化过程。一亿多年前的燕山运动使北京周边出现了许多高山。历经数千万年的风化剥蚀,6500万年前新生代开始时,北京西山一带已经变成准平原。新生代以来又经历了重大的地质变迁,称为喜马拉雅运动。这次地质变迁以喜马拉雅山迅速隆起为主要标志。这期间北京西山也在抬升,据地质学家研究6500万年来西山抬升了约1700余米,抬升至今还在进行中。一方面西山在抬升,另一方面河流在下切,西山由准平原重回高山深谷的地貌。这种变化被称为“返老还童”。爨底下村附近留下了明显的山岳抬升、河流下切的遗迹。黄草梁是5000多万年前古老的夷平面,柏峪台与灵岳寺高度相当是2300多万年前的夷平面。爨底下老村所在地的砂砾平台与斋堂大墩台唐县期夷平面高度相当,大约是500多万年前的古河床。爨底下村附近最晚的河流下切标志是双石头村南台,它与马兰台形成时间大体相当,大约是10万年来河流淤积下切的产物。

三、爨底下的地质景观

1.一线天峡谷

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“一线天”峡谷

柏峪与爨底下之间有一段奇特的峡谷,人们称为“一线天”。曲曲折折的峡谷内修通了公路,宽七八米、十几米不等,而峡谷上仅仅一两米宽,只见一线蓝天,是比较罕见的下宽上窄的峡谷。据当地老人讲,公路修成以前,峡谷很深很险,不能通行。我们对周边环境进行了考察,发现峡谷上原来是一条古河道,这一带岩层是比较破碎的石灰岩,河水顺着河道中的岩石裂隙不断渗漏,在河道下形成了溶洞。河道不断侵蚀下切,与其下的溶洞连通成为了峡谷。原来峡谷内宽窄不一,深浅悬殊,有些地段深不见底,形成一道不可逾越的天堑。上个世纪八十年代把峡谷内填平修成了公路,险隘变成了通途。现在大家看到的一线天峡谷虽然已经没有原来那么险峻神秘了,但是依然是具有观赏性。是比较罕见的峡谷类型。

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“一线天”峡谷上的古河道遗迹

一线天是比较典型的河道下切与溶洞连通形成的溶蚀峡谷。有趣的是,至今还能看到一线天峡谷上原有的旧河道遗迹。

2.斑马石:寒武系沉积旋回地层

沉积旋回是指地层形成过程中,沉积作用和沉积条件按相同的次序不断重复而组成的层序。沉积旋回常表现为岩性、岩相的交替变化。与地壳运动、 海平面进退,气候变化所引起的沉积环境周期性变化有关。

爨底下村口停车场东侧寒武系石灰岩岩壁上,有一段石灰岩与泥灰岩相间的条痕灰岩,当地老百姓叫“斑马石”。其实,它是很好的沉积旋回景观。表明五亿多年前在寒武纪中期爨底下村一带曾经有一段浅海周期性的沉积环境。有一位地质博士曾经以爨底下“斑马石”作为沉积旋回研究的例子。可见“斑马石”在旋回研究中具有一定的典型意义。

大自然的变迁既神妙莫测,有时又有规律可循。爨底下斑马石为我们提供了认识地质旋回的例证,对旅游者来说既欣赏了自然景观,又学习了地质知识,是很好的享受。

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“斑马石”:寒武系沉积旋回景观

3.崖壁藏书

爨底下村子西头南侧路边有一处七八米高的崖壁,是约8亿年前的元古界景儿峪组板状泥灰岩。经过复杂的地质变迁其地层基本保持水平,轻微的断裂与漫长的风化溶蚀,使岩层像一摞古书,码放整齐。这是一部记录爨底下村8—9亿年前地质变迁的“宏制巨著”。

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崖壁藏书  元古界约8亿年前地层景观

4.古道雄关

柏峪与爨底下村之间有一道小山梁,把爨柏沟拦腰截断。柏峪一侧坡度较缓,相对高差只有几十米,而爨底下一侧则沟深山险,相对高差近百米。一线天峡谷穿越山梁的南侧形成天然水道,峡谷中的公路把柏峪和爨底下紧密地连接起来。原来峡谷内怪石嶙峋,深不见底,不能通行,人们只能绕行悬崖上的盘山小路。明代利用这里的有利地形修筑了爨里安口,防御蒙古骑兵入侵。现在崎岖险陡的古道还在,安口的建筑已成废墟。很少有人知道一线天峡谷原本是一道天堑,这里曾经是重要的古道雄关。

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“爨里安口”古道

5.美妙的山势景观

因为爨底下村周边地层向村子聚拢,穹顶下陷剥蚀后周边形成了许多朝向村落的山体景观。气势磅礴,栩栩如生。为爨底下古村落增加了神圣而神秘的色彩。

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爨底下东北侧的卧虎山
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金龟山
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蝙蝠山
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金蟾望月
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庙宇下的侵入岩脉
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爨底下出水口的“门插岭”

参考文献:

  1. 北京市地质矿产局《北京市岩石地层》中国地质大学出版社2008年7月
  2. 郭旭东《北京第四纪地质导论》重庆出版社2007年12月
  3. 1:50000《门头沟地质矿产图》门头沟房地局地质科提供

作者注:

  1. 本人在爨底下考察期间巧遇北京市地质工程勘察院在爨底下考察,我随同考察队看了部分有关地层,听了讲解,很受启发。得到张志林总工和其他老师员工的关照。特此鸣谢。
  2. 区博物馆谭勇馆长对考察活动给予了大力支持。深表感谢。
  3. 此文是我自己对爨底下考察研究的体会,有错误或不妥之处请方家批评指正。

 

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