難得的地層紀錄:薊縣剖面

地球誕生已有46億年。數十億年間地球上到底發生過多少翻天覆地的變化是一個千古之迷，現在還沒有人能夠給出確切的答案。但科學家正在逐漸接近這一千古之迷的迷底，隱藏在遠古大洋中的各種沉積紀錄就是恢復地球歷史最為關鍵的證據。

01.

距今25億年至18億年間，現今的華北地區大部，是一塊較為穩定的大陸，地質上稱為「華北原地臺」或「華北克拉通」。從距今約18億年開始，較為穩定的華北克拉通發生了大規模的裂解，古陸內部形成了多個裂陷槽，克拉通周圍大洋中的海水湧入這些凹槽，其中最具特色的以現今的燕山山脈和太行山脈為主體的一個大型裂陷槽，自北東向南西方向展布，長度大於1000公裡，寬度大於300公裡，面積與現今的紅海相當，在中國地質界稱為燕遼裂陷槽。

這個裂陷槽以天津薊縣為中心，從18億年開始到8億年前結束，持續了將近10億年，接受了來自周圍陸地數千至萬米厚的沉積物，這些沉積物深埋在地下，經過壓實、膠結等地質作用，變成了一層層的巖石。經過後期的地質作用改造（抬升以及漫長的風化剝蝕），形成了現今的面貌，像數千米厚的巨型天書，半遮半掩散露於華北多地。

02.

最完好的出露地點位於天津薊縣（現在的薊州區）。雖然經歷了億萬年，這套厚度巨大的巖層卻近於完美地抵禦住了的各種磨難，不同時間段內形成的地層之間接觸關係極為清晰，各種沉積現象和化石紀錄保存完好，成為中國乃至世界範圍內十分難得的地層紀錄，在中國地質界通常稱其為薊縣剖面。

最早向世人介紹薊縣剖面的科學家是高振西。在前人的基礎之上，經過3年艱苦卓絕而又非常詳細的野外調查，北大地質系的高振西、熊永先和高平於1934年6月在當時的《中國地質學會志》上用英文發表了華北地區中新元古代地層的初步研究結果，系統介紹了北京西山、河北興隆和天津薊縣等地的地層剖面。

基於當時的認知條件，高振西等將這套地層的稱為震旦系，因此他們的論文題目是：Preliminary Notes On Sinian Stratigraphy Of North China（華北震旦紀地層的初步研究）。從此，薊縣剖面名揚海內外地質界，李四光在其介紹中國地質的英文專著中稱「薊縣剖面之佳在中國乃至整個歐亞大陸恐無出其右者」。

晚年的高振西院士

03.

2018年9月，筆者與來自中國地質科學院地質力研究所學所鄧乃恭、彭華、張瑞豐、孫堯，中國地質大學（北京）特聘教授葛肖虹，北京地勘局工程處的陳芃，永定河研究會的劉德泉以及北京工業大學的梁蓮姬等對薊縣剖面進行了簡短的考察，從最底部的常州溝組一直到下馬嶺組，考察了每個組的地層頂底界線、主要巖性和沉積學特徵。

全體考察人員合影

自左到右依次為：孫堯，陳芃，彭華，葛肖虹，鄧乃恭，劉德泉，張瑞豐，蘇德辰，梁蓮姬

常州溝組典型的巖石——砂巖及其層理構造

一步跨越7億年：常州溝組的時代為18億年，其下面基底變質巖的時代為25億年

說明：這張照片是2018年6月份為天津一位大學老師普及地學科普時拍攝。

研究串嶺溝組頁巖表面的沉積構造

研究串嶺溝組頁巖表面的沉積構造

團山子組典型的薄層砂巖與白雲巖互層：請非地質界的朋友告訴我哪層是砂巖，哪個是白雲巖？為什麼？地質界的朋友就不用回答了吧。

葛肖虹老師在團山子組地層前

大紅峪組巖漿巖前討論：大紅峪組巖漿巖中的鋯石精確測年結果為16.25億年。

大紅峪組上面的波痕（距今約16億年）

高於莊組典型的白雲質灰巖，表面風化後的顏色與新鮮面的顏色截然不同，不要被表面現象欺騙喲。

楊莊組典型的巖石

楊莊組典型的巖石

鐵嶺組中的疊層石

鐵嶺組中的疊層石

鐵嶺組與下馬嶺組的分界線，下部為鐵嶺組巖石，上部為下馬嶺組巖石，兩組巖石中間曾經有較長時間的沉積間斷，標誌著鐵嶺組巖石形成之後，由於當時的海平面下降而成為陸地，被稱為「芹峪運動」或「芹峪上升」

鐵嶺組與下馬嶺組的分界線，圖中為劉德泉先生

近百年來，來自世界各地不同專業的地質學家在萬卷天書中尋找著各自關於地球演化的答案，足跡遍布於華北的千山萬水，成果飛揚在各種專業媒體，並且，一幕幕精彩的科學劇仍在不停上演中。

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