包頭市的地理坐標(biāo)為東經(jīng)109°30′~110°00′,北緯40°20′~41°20′。全市總面積9991平方公里。在地質(zhì)上處于不同性質(zhì)的兩大構(gòu)造單元之間,地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,地殼運動活躍,巖漿活動強烈,沉積類型多樣,地層出露齊全,巖體分布廣泛,變質(zhì)作用顯著,礦產(chǎn)資源豐富。
一、地層及巖性
包頭市境內(nèi)出露的地層較齊全,華北地區(qū)出露的大部分地層市境內(nèi)均有出露。共包括12個系(群)的地層。
(一)上太古界烏拉山群
為包頭市出露的最古老的地層,分布面積廣泛,主要出露于市境西部的烏拉山東端、大青山中西部,呈現(xiàn)北東東向展布,東西長240余公里,南北寬約10~20公里,總面積為3600平方公里。據(jù)其巖性特征,分為5個巖性組,如表3-1-1所示:
包頭地區(qū)地層表
表3-1-1
(1)斜長片夾蛇石化大理巖組:該組出露厚度為6700米,呈灰黑色,為黑云斜長片麻巖夾蛇紋石化大理巖及磁鐵石英巖透鏡體,巖中賦存有小型鐵礦床和鐵礦點。
(2)大理巖組:層厚約2615米,呈灰綠色,為含石棉蛇紋石化大理巖。
(3)斜長片麻巖夾磁鐵石英巖組:呈暗灰色,為黑云斜長片麻巖夾磁鐵石英透鏡體,層厚為11335米,層中賦存有較多的鐵礦點。
(4)二長片麻巖、變粒巖組:為灰黃色二長片麻巖、灰綠色變粒巖夾斜長片麻巖,厚度為4150米。
(5)結(jié)晶大理巖組:為灰白色結(jié)晶大理巖,層厚在800米以上。
(二)下元古界色爾騰山群
主要出露于固陽縣境內(nèi),見于銀號、梅令山、召地等處,其他地帶只零星可見,如白云鄂博東南50公里處,渣爾泰山東北25公里處等。據(jù)該群地層巖性特性可分為2個組:
(1)紅山溝組:地層厚度為7280米,其下部為片巖夾斜長角閃片麻巖、混合巖及大理巖透鏡體;中部以混合質(zhì)斜長片麻巖為主,夾綠泥片巖、含鐵石英巖或磁鐵礦;上部以片巖為主夾斜長角閃巖、片麻巖及磁鐵石英巖或鐵礦層。
(2)哈拉沁組:下部為中厚層至厚層大理巖、石墨千枚巖;中部為絹云母石英片巖、條帶狀石英巖夾含鐵石英巖透鏡體;上部為厚層至中厚層大理巖。
(三)下元古界二道凹群
該群地層主要分布在大青山及其北部地區(qū),據(jù)巖性自下而上劃分為3個組:
(1)下部綠色片巖組:出露于大青山區(qū),主要由綠泥片巖、絹云母片巖和角閃斜長巖等組成,夾有含鐵石英巖和片麻巖等,出露厚度在800米以上。
(2)中部大理巖夾片巖組:主要由致密塊壯大理巖、蛇紋石化大理巖和透閃石化大理巖組成,夾有少量片巖,厚度為510米。
(3)上部片巖夾大理巖組:主要為黑云母石英片巖、綠簾角閃片巖、二云石英鈉長片巖等,夾有多層大理巖和磁鐵石英巖,層厚為578米。
(四)中元古界白云鄂博群
主要分布在白云鄂博礦區(qū),其向西可延伸至達茂旗的熊包子等地,向東可延伸至南部的固陽縣,東西長約600公里,總厚度約7200米。共劃分為6個巖性組:
(1)都拉哈拉組:下部為粗粒長石石英砂巖,上部為石英巖,屬海、河交互相沉積。
(2)尖山組:下部為炭質(zhì)鐵錳板巖夾粉砂巖;中部為炭質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖與石英巖、石英砂巖互層;上部為粉砂質(zhì)、硅質(zhì)板巖及長石石英砂巖、鈣質(zhì)砂巖互層,頂部出現(xiàn)泥、硅質(zhì)灰?guī)r。該巖性組全部為濱海相沉積層。
(3)哈拉霍疙特組:是以碳酸鹽巖為主的碳酸鹽巖碎屑巖建造,下部為長石石英砂夾灰?guī)r及板巖;中部為灰?guī)r與石英砂巖互層;上部為灰?guī)r夾石英砂巖。
(4)比魯特組:為泥質(zhì)頁巖碎屑巖建造,其最為明顯的特征是有一條滑塌堆積所形成的礫巖、角礫巖及伴生的濁積巖沉積層,自下而上形成一個從粗到細的沉積旋回。
(5)白音寶拉格組:下部為泥質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖;中部以粉巖為主,有時含礫夾砂質(zhì)板巖。
(6)呼吉爾圖組:是一個成份較復(fù)雜的巖性組,主要為石英砂巖、板巖、砂質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r及次閃綠簾石巖。
(五)中元古界渣爾泰山群
主要分布于固陽縣西斗鋪、前岔沁、東公此老一帶,自下而上分為4個巖性組:
(1)書記溝組:下部主要為含礫石英砂巖、含砂長石石英砂巖、砂礫巖、夾綠簾二云片巖;中部為粗粒長石石英砂巖、含礫長石石英砂巖及絹云母石英片巖;上部為石英巖、絹云母石英片巖、長石石英砂巖、夾粉砂質(zhì)板石。
(2)增隆昌組:為碳酸鹽巖建造,屬濱海相沉積,下部為碎屑巖段,上部為碳酸鹽巖段。固陽縣拉草山白云巖礦產(chǎn)于該組地層中。
(3)阿古魯溝組:為富含炭質(zhì)的泥頁巖碳酸鹽巖建造。碳酸鹽巖占全組厚度的35%。整個巖性組均為單一的水平層理。
(4)劉洪灣組:為一套淺色的碎屑巖,其厚度變化較大,一般為中厚層,見有薄層、微薄層狀的水平層理,沙波狀緩流收斂狀斜層理,并可見波痕。它是受河流影響的濱海相海灘沉積。
(六)中元古界什那干群
該群在包頭地區(qū)出露較少,僅見于固陽縣城南12公里處的東明勝一帶。位于中元古界上部,其與上下地層全為不整合接觸,厚度在1000米左右。主要巖性為含硅質(zhì)條帶的白云巖和硅質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r,僅在其下部夾有砂巖、頁巖及鐵錳質(zhì)頁巖。
(七)晚古生界上石炭統(tǒng)
見于包頭中卜圪素一帶,為山間盆地相沉積。據(jù)巖性差異,又劃分為上部的拴馬樁組和下部的畬太組。
(1)畬太組:在中卜圪素為灰色砂礫巖和礫巖,頂部為具交錯層理的砂巖和灰黑色炭質(zhì)頁巖,含植物化古,層厚32米,與下伏巖層呈假整合或不整合接觸。
(2)拴馬樁組:為淺灰色礫狀石英砂巖、細礫巖與灰綠色、黑綠色粉砂質(zhì)頁巖、砂質(zhì)頁巖互層,夾煤層、煤線、砂巖、粉砂巖,含植物化石,厚732米,與上下地層全為整合接觸。
(八)二疊系
主要發(fā)育在包頭市境內(nèi)的大青山地區(qū),為紫紅色、雜色碎屑巖組成的山間盆地相沉積,其厚度較大,巖相變化明顯,含化石較少。如出露于腦包溝、童盛茂等地的該系地層,多由砂質(zhì)頁巖、砂巖、中粗粒砂巖和礫巖組成,偶夾灰?guī)r條帶和鈣質(zhì)結(jié)核,其下部多炭質(zhì)頁巖夾煤層,含植物化石。
(九)侏羅系
包頭地區(qū)的侏羅系地層是穩(wěn)定的內(nèi)陸盆地相沉積環(huán)境下的產(chǎn)物,為一套陸相含煤地層。
1.中、下侏羅統(tǒng)石拐群:本群包括下侏羅系五當(dāng)溝組、中侏羅系召溝組和長漢溝組。
(1)五當(dāng)溝組:出露于石拐礦區(qū),主要巖性為長石砂巖、頁巖夾煤層,含豐富的植物化石,巖層厚769米,系含煤地層。
(2)召溝組:分布于石拐礦區(qū),主要為砂巖、頁巖、油頁巖夾煤層,含豐富的植物化石,層厚920米,為該區(qū)主要的含煤地層。
(3)長漢溝組:僅見于石拐礦區(qū),層厚181~404米,具有西薄東厚的變化趨勢。
石拐群與其上下地層均為角度不整合接觸。
2.上侏羅統(tǒng)地層:系火山沉積地層,其下部為沉積地層,上部為零星分布的火山巖,據(jù)此劃分為大青山組和白女羊盤組:
(1)大青山組主要見于土右旗的大青山一帶,厚度為991~4757米,為1套巨厚的紫、灰綠色相間的陸相粗碎屑巖,呈東西向帶狀分布。
(2)白女羊盤組:為一套陸相噴出巖,分為上、中、下3層,下部為玄武巖夾砂礫巖及凝灰?guī)r;中部為安山巖;上部為流紋巖夾凝灰?guī)r及泥灰?guī)r。主要見於固陽西南金家窯子處,巖層厚度為1350~3910米。
(十)白堊系:
該系地層發(fā)育於固陽盆地內(nèi),其沉積厚度巨大,沉積類型多樣,生物化石豐富。下部為灰白、黃褐色礫巖、砂礫巖和砂巖,偶見暗紫色泥巖;中上部為灰、灰黑色泥巖、頁巖與黃灰、灰綠色砂巖、粉砂巖互層,常夾泥灰?guī)r、石膏和可采煤層,頂部可見少量紅色砂巖、泥巖。巖層厚度變化大,從450~2600米不等。
(十一)第三系
市境內(nèi)的第三系主要發(fā)育于白云鄂博礦區(qū)及固陽縣興順西鄉(xiāng)一帶。主要沉積了該系上新統(tǒng)固陽組,其巖性為雜色碎屑巖夾泥巖及煤層,局部為玄武巖層。
(十二)第四系
市境內(nèi)的第四系分布十分廣泛,固陽縣的中部、南部地區(qū)及土右旗的絕大部分地區(qū)為第四系所覆蓋。另外在各處河床、河漫灘或低階地中也隨處可見。主要為白色砂礫巖層及砂層粘砂土,厚5~24米。其中,下更新統(tǒng)不甚發(fā)育,有時在山前或山麓地帶可見有洪積層、沖洪積層。
包頭市的地理坐標(biāo)為東經(jīng)109°30′~110°00′,北緯40°20′~41°20′。全市總面積9991平方公里。在地質(zhì)上處于不同性質(zhì)的兩大構(gòu)造單元之間,地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,地殼運動活躍,巖漿活動強烈,沉積類型多樣,地層出露齊全,巖體分布廣泛,變質(zhì)作用顯著,礦產(chǎn)資源豐富。
一、地層及巖性
包頭市境內(nèi)出露的地層較齊全,華北地區(qū)出露的大部分地層市境內(nèi)均有出露。共包括12個系(群)的地層。
(一)上太古界烏拉山群
為包頭市出露的最古老的地層,分布面積廣泛,主要出露于市境西部的烏拉山東端、大青山中西部,呈現(xiàn)北東東向展布,東西長240余公里,南北寬約10~20公里,總面積為3600平方公里。據(jù)其巖性特征,分為5個巖性組,如表3-1-1所示:
包頭地區(qū)地層表
表3-1-1
(1)斜長片夾蛇石化大理巖組:該組出露厚度為6700米,呈灰黑色,為黑云斜長片麻巖夾蛇紋石化大理巖及磁鐵石英巖透鏡體,巖中賦存有小型鐵礦床和鐵礦點。
(2)大理巖組:層厚約2615米,呈灰綠色,為含石棉蛇紋石化大理巖。
(3)斜長片麻巖夾磁鐵石英巖組:呈暗灰色,為黑云斜長片麻巖夾磁鐵石英透鏡體,層厚為11335米,層中賦存有較多的鐵礦點。
(4)二長片麻巖、變粒巖組:為灰黃色二長片麻巖、灰綠色變粒巖夾斜長片麻巖,厚度為4150米。
(5)結(jié)晶大理巖組:為灰白色結(jié)晶大理巖,層厚在800米以上。
(二)下元古界色爾騰山群
主要出露于固陽縣境內(nèi),見于銀號、梅令山、召地等處,其他地帶只零星可見,如白云鄂博東南50公里處,渣爾泰山東北25公里處等。據(jù)該群地層巖性特性可分為2個組:
(1)紅山溝組:地層厚度為7280米,其下部為片巖夾斜長角閃片麻巖、混合巖及大理巖透鏡體;中部以混合質(zhì)斜長片麻巖為主,夾綠泥片巖、含鐵石英巖或磁鐵礦;上部以片巖為主夾斜長角閃巖、片麻巖及磁鐵石英巖或鐵礦層。
(2)哈拉沁組:下部為中厚層至厚層大理巖、石墨千枚巖;中部為絹云母石英片巖、條帶狀石英巖夾含鐵石英巖透鏡體;上部為厚層至中厚層大理巖。
(三)下元古界二道凹群
該群地層主要分布在大青山及其北部地區(qū),據(jù)巖性自下而上劃分為3個組:
(1)下部綠色片巖組:出露于大青山區(qū),主要由綠泥片巖、絹云母片巖和角閃斜長巖等組成,夾有含鐵石英巖和片麻巖等,出露厚度在800米以上。
(2)中部大理巖夾片巖組:主要由致密塊壯大理巖、蛇紋石化大理巖和透閃石化大理巖組成,夾有少量片巖,厚度為510米。
(3)上部片巖夾大理巖組:主要為黑云母石英片巖、綠簾角閃片巖、二云石英鈉長片巖等,夾有多層大理巖和磁鐵石英巖,層厚為578米。
(四)中元古界白云鄂博群
主要分布在白云鄂博礦區(qū),其向西可延伸至達茂旗的熊包子等地,向東可延伸至南部的固陽縣,東西長約600公里,總厚度約7200米。共劃分為6個巖性組:
(1)都拉哈拉組:下部為粗粒長石石英砂巖,上部為石英巖,屬海、河交互相沉積。
(2)尖山組:下部為炭質(zhì)鐵錳板巖夾粉砂巖;中部為炭質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖與石英巖、石英砂巖互層;上部為粉砂質(zhì)、硅質(zhì)板巖及長石石英砂巖、鈣質(zhì)砂巖互層,頂部出現(xiàn)泥、硅質(zhì)灰?guī)r。該巖性組全部為濱海相沉積層。
(3)哈拉霍疙特組:是以碳酸鹽巖為主的碳酸鹽巖碎屑巖建造,下部為長石石英砂夾灰?guī)r及板巖;中部為灰?guī)r與石英砂巖互層;上部為灰?guī)r夾石英砂巖。
(4)比魯特組:為泥質(zhì)頁巖碎屑巖建造,其最為明顯的特征是有一條滑塌堆積所形成的礫巖、角礫巖及伴生的濁積巖沉積層,自下而上形成一個從粗到細的沉積旋回。
(5)白音寶拉格組:下部為泥質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖;中部以粉巖為主,有時含礫夾砂質(zhì)板巖。
(6)呼吉爾圖組:是一個成份較復(fù)雜的巖性組,主要為石英砂巖、板巖、砂質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r及次閃綠簾石巖。
(五)中元古界渣爾泰山群
主要分布于固陽縣西斗鋪、前岔沁、東公此老一帶,自下而上分為4個巖性組:
(1)書記溝組:下部主要為含礫石英砂巖、含砂長石石英砂巖、砂礫巖、夾綠簾二云片巖;中部為粗粒長石石英砂巖、含礫長石石英砂巖及絹云母石英片巖;上部為石英巖、絹云母石英片巖、長石石英砂巖、夾粉砂質(zhì)板石。
(2)增隆昌組:為碳酸鹽巖建造,屬濱海相沉積,下部為碎屑巖段,上部為碳酸鹽巖段。固陽縣拉草山白云巖礦產(chǎn)于該組地層中。
(3)阿古魯溝組:為富含炭質(zhì)的泥頁巖碳酸鹽巖建造。碳酸鹽巖占全組厚度的35%。整個巖性組均為單一的水平層理。
(4)劉洪灣組:為一套淺色的碎屑巖,其厚度變化較大,一般為中厚層,見有薄層、微薄層狀的水平層理,沙波狀緩流收斂狀斜層理,并可見波痕。它是受河流影響的濱海相海灘沉積。
(六)中元古界什那干群
該群在包頭地區(qū)出露較少,僅見于固陽縣城南12公里處的東明勝一帶。位于中元古界上部,其與上下地層全為不整合接觸,厚度在1000米左右。主要巖性為含硅質(zhì)條帶的白云巖和硅質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r,僅在其下部夾有砂巖、頁巖及鐵錳質(zhì)頁巖。
(七)晚古生界上石炭統(tǒng)
見于包頭中卜圪素一帶,為山間盆地相沉積。據(jù)巖性差異,又劃分為上部的拴馬樁組和下部的畬太組。
(1)畬太組:在中卜圪素為灰色砂礫巖和礫巖,頂部為具交錯層理的砂巖和灰黑色炭質(zhì)頁巖,含植物化古,層厚32米,與下伏巖層呈假整合或不整合接觸。
(2)拴馬樁組:為淺灰色礫狀石英砂巖、細礫巖與灰綠色、黑綠色粉砂質(zhì)頁巖、砂質(zhì)頁巖互層,夾煤層、煤線、砂巖、粉砂巖,含植物化石,厚732米,與上下地層全為整合接觸。
(八)二疊系
主要發(fā)育在包頭市境內(nèi)的大青山地區(qū),為紫紅色、雜色碎屑巖組成的山間盆地相沉積,其厚度較大,巖相變化明顯,含化石較少。如出露于腦包溝、童盛茂等地的該系地層,多由砂質(zhì)頁巖、砂巖、中粗粒砂巖和礫巖組成,偶夾灰?guī)r條帶和鈣質(zhì)結(jié)核,其下部多炭質(zhì)頁巖夾煤層,含植物化石。
(九)侏羅系
包頭地區(qū)的侏羅系地層是穩(wěn)定的內(nèi)陸盆地相沉積環(huán)境下的產(chǎn)物,為一套陸相含煤地層。
1.中、下侏羅統(tǒng)石拐群:本群包括下侏羅系五當(dāng)溝組、中侏羅系召溝組和長漢溝組。
(1)五當(dāng)溝組:出露于石拐礦區(qū),主要巖性為長石砂巖、頁巖夾煤層,含豐富的植物化石,巖層厚769米,系含煤地層。
(2)召溝組:分布于石拐礦區(qū),主要為砂巖、頁巖、油頁巖夾煤層,含豐富的植物化石,層厚920米,為該區(qū)主要的含煤地層。
(3)長漢溝組:僅見于石拐礦區(qū),層厚181~404米,具有西薄東厚的變化趨勢。
石拐群與其上下地層均為角度不整合接觸。
2.上侏羅統(tǒng)地層:系火山沉積地層,其下部為沉積地層,上部為零星分布的火山巖,據(jù)此劃分為大青山組和白女羊盤組:
(1)大青山組主要見于土右旗的大青山一帶,厚度為991~4757米,為1套巨厚的紫、灰綠色相間的陸相粗碎屑巖,呈東西向帶狀分布。
(2)白女羊盤組:為一套陸相噴出巖,分為上、中、下3層,下部為玄武巖夾砂礫巖及凝灰?guī)r;中部為安山巖;上部為流紋巖夾凝灰?guī)r及泥灰?guī)r。主要見於固陽西南金家窯子處,巖層厚度為1350~3910米。
(十)白堊系:
該系地層發(fā)育於固陽盆地內(nèi),其沉積厚度巨大,沉積類型多樣,生物化石豐富。下部為灰白、黃褐色礫巖、砂礫巖和砂巖,偶見暗紫色泥巖;中上部為灰、灰黑色泥巖、頁巖與黃灰、灰綠色砂巖、粉砂巖互層,常夾泥灰?guī)r、石膏和可采煤層,頂部可見少量紅色砂巖、泥巖。巖層厚度變化大,從450~2600米不等。
(十一)第三系
市境內(nèi)的第三系主要發(fā)育于白云鄂博礦區(qū)及固陽縣興順西鄉(xiāng)一帶。主要沉積了該系上新統(tǒng)固陽組,其巖性為雜色碎屑巖夾泥巖及煤層,局部為玄武巖層。
(十二)第四系
市境內(nèi)的第四系分布十分廣泛,固陽縣的中部、南部地區(qū)及土右旗的絕大部分地區(qū)為第四系所覆蓋。另外在各處河床、河漫灘或低階地中也隨處可見。主要為白色砂礫巖層及砂層粘砂土,厚5~24米。其中,下更新統(tǒng)不甚發(fā)育,有時在山前或山麓地帶可見有洪積層、沖洪積層。