近年来，在河北省涿州市境内建成的高官庄－码头省级公路，经过新建的专用大桥（北拒马河公路大桥）跨过拒马河。在大桥施工过程中，在河床深部第四系沉积物中发现了较多砂钙质结核，笔者根据现场地质调查及室内研究成果，对结核的特征及成因等进行了分析。

本区位于河北省与北京市的交界地区，地势西高东低，西部基岩出露区为太行山脉，东部第四系分布区为华北平原北端。主要河流为北拒马河和白沟河。北拒马河发源于西部的太行山脉，向东经来源、易县、涞水、北京、涿州，在涿州东北部汇入白沟河，全长约50km，主河道最宽处80m左右，每年6～9月的雨季河水流量相对较大，其它时间河水干枯或接近干枯（图1）。

1 区域地质概况

1.1 地层

本区西北部山区出露地层及主要岩性为：前寒武系漫山组（Arm）黑云斜长片麻岩，中元古界长城系高于庄组（Chg）灰质白云岩及泥质白云岩，中元古界蓟县系（Jx）白云岩及灰岩，上元古界青白口系（Qn）粘土岩、灰岩及碎屑岩，寒武系（є）灰岩、白云质灰岩、白云岩，奥陶系（O）泥灰岩、灰岩、白云质灰岩，石炭系（C）页岩粉砂岩，二叠系（P）砂岩，侏罗系（J）中基性火山熔岩、火山碎屑岩、河流相碎屑岩，白垩系（K）砾岩，古近系和新近系（E）主要为砾岩、泥岩及砂岩【1】。

第四系上更新统马兰组（Q3m），分布于山区河流阶地上；下段厚度2～10m，为冲洪积、或冰水、冰缘堆积物，主要为砂砾石粘土亚砂土沉积；中段，厚度一般数米—10米，最厚30～40m，为黄土沉积（俗称的马兰黄土），呈灰黄或棕黄色，粒度均匀，多孔隙，常含钙质结核，不含或少含砂砾石层，垂直解理和陡直沟堑较为发育；上段，厚度一般10m左右，由冲洪积或冰水、冰缘成因的次生黄土组成，夹较多砂砾石透镜体【1】。

第四系上更新统欧庄组（Q3o），分布于东部平原地区，在本区未出露地表，主要为冲洪积湖积沉积物，根据沉积物组合特征，分为 3段。下段，厚度59.26m，主要为亚砂土、亚粘土互层，含钙质结核和少量锰结核；中段，厚度31.83m，主要为粉细砂；上段，厚度42.8m，主要由细砂、亚粘土、亚砂土组成，含较丰富的钙质结核【1】。

第四系全新统（Q4），分布于东部平原地区，厚度一般1～10m，最厚30m，为冲洪积成因的亚砂土、亚粘土、砂砾石沉积【1】。

区内出露岩浆岩主要为中生代中酸性岩侵入岩和碱性火山岩（图1）。

1.2 河床地质剖面

河床 0～11.78m 主要为亚粘土，11.78～20.74m主要为含砾石粗砂，20.74～23.72m主要为亚粘土沉积，23.72m以下主要为粗砂沉积。结核发现于7～23号桥墩处，深度40m左右以下的含砾石粗砂沉积层中（图2）。

根据对比，北拒马河床深部第四系中含结核的地层应为欧庄组上段（Q3o3）【1】。

2 结核特征

2.1 结核的类型

根据物质成分特征，结核分为两大类型，即砂钙质结核和钙质结核。砂钙质结核，体积较大、硬度较高、数量多，占 95%。钙质结核，体积较小、硬度较低，数量少，占5%。

2.2 砂钙质结核特征

砂钙质结核，颜色呈浅褐色，形态近等轴状、近棱柱状、较规则扁柱状、不规则扁柱状、锥状及不规则状；长轴一般大于10cm，最大22 cm，最小 5cm；多数表面凹凸不平、呈姜状，少数表面较平整。砂状结构，块状构造，以砂为主，少量砾石，砾砂总量 70%～85%，胶结物总量15%～30%，孔隙式胶结（照片1～6）。

砾石，以灰白色、浅灰色为主，少量呈黑色及灰绿色，呈次棱角状—次圆状，以粒状为主，少数为薄片状（灰绿色为薄片状特有的颜色）；大小一般2～5mm，少数可达10～22mm；成分以硅质岩屑和硅酸盐岩屑为主，少数为石英；含量一般5%～10%。

砂粒，颜色主要为灰色、灰白色及浅灰色，，少数为黑色，偶见肉红色，多呈次棱角状，偶见次圆状，粒度一般0.4～1.5mm，少数可达2mm，属粗砂，成分主要为岩屑和石英，少量长石及不透明矿物等，含量一般70%～85%。

胶结物，呈黄褐色，成分为泥晶碳酸钙，主要均匀分布于砂砾间，少量呈6～40mm的不规则团块产出，平均含量10%～20%。

2.3 钙质结核特征

钙质结核，黄褐色，不规则等轴状，表面凹凸不平，呈姜状，大小 6×4×3.5cm 左右，硬度较小，易碎，成分为泥晶碳酸钙（见照片6）。

3 成因分析

从形态分析，结核无明显搬运特征；从成分看，结核中的砂砾成分，与河床的砂砾成分相同。所以，结核是原地形成的。

砂钙质结核中胶结物和钙质结核的成分为泥晶碳酸钙，说明当时河水中碳酸盐成分含量较高。

正常情况下的河水为淡水，而河水中碳酸盐成分含量的增高，说明当时环境存在异常。这种异常，导致地表径流CO2含量升高、溶蚀性增强。溶蚀性增强的地表径流，溶蚀了西部山区广泛存在的碳酸盐岩，是本身碳酸钙含量增加。这种地表径流汇集于拒马河，顺河而下，在河床的低洼处聚集下渗到河床砂砾石间，经蒸发浓缩碳酸盐矿物析出，并对砂砾石进行胶结，形成砂钙质结核。在砂层局部的空隙中，形成钙质结核。由于砂层未固结，所以，空洞不可能太多、太大，所以钙质结核较少、较小。

4 结核对比

拒马河床深部砂层中的结核，与以往文献报道的结核对比，认为不同有二：①结核的主要成分不同，拒马河床深部第四系中的结核，主要成分为粗砂，以往文献报道的结核主要成分为碳酸钙；②赋存地层不同，拒马河床深部第四系中结核赋存地层为粗砂，以往文献报道结核赋存地层为黄土（马兰组中段）、亚砂土和亚粘土（欧庄组上段）。

相同点为：①地质时代均为晚更新世；②均由地表径流碳酸钙含量较高所致。

同样的地质时期，同样的地表径流，形成的结核特征不同，主要原因为沉积盆地特征不同。

马兰组中段和欧庄组上段中的钙质结核，沉积环境为地表盆地，渗透性较差的黄土、亚砂土及亚粘土，导致盆地中富含碳酸钙的水在地表浓缩、钙质析出、形成钙质结核。

北拒马河床深部砂层中的结核，沉积环境为河床局部的凹陷。由于粗砂层渗透性好，导致凹陷中富含碳酸盐的河水快速下渗，充填于砂粒间，碳酸盐析出，胶结砂粒，形成砂钙质结核；河水下渗，充填于砂层中局部存在的小型空洞中，形成钙质结核。

6 研究意义

（1）对钻井施工及工程的影响：由于砂钙质结核硬度大、不易破碎，导致桥墩钻井施工难度加大。由于结核呈星散状分布，所以不会造成不均匀沉陷，对工程不会产生负面影响。

（2）地层学意义：由于欧庄组上段中的结核与河床深部第四系中的结核为同一次地表径流成分异常导致，所以，对应的地层时代和层位相同，即河床深部第四系中含结核砂层应为欧庄组上段。如此，本区欧庄组上段在河床中为含砂钙质结核和钙质结核的粗砂，其它部位主要为含钙质结核的亚砂土和亚粘土。所以，北拒马河床深部第四系中结核的发现丰富了本区上更新统欧庄组的内容。

（3）环境意义：根据有关资料分析【1，3～7】，

本区以至整个华北地区第四系中的结核，有一定的层位，均产于上更新统中。这说明晚更新世时期本区以至整个华北地区存在大气异常，使地表径流中 CO2含量增高，导致侵蚀性增强。所以，第四纪晚更新世时期，涿州地区的大气异常，不是偶然因素所致的局部现象，而是整个华北地区大气异常的一部分，异常的原因有待进一步研究。

参 考 文 献

1 河北省地质矿产局. 河北省北京市天津市区域地质志[M]. 北京：地质出版社，1989，280～306

2 尹嘉珉. 河北及周边省区公路网地图集[M]. 北京：中国地图出版社，2015，45

3 河南省地质矿产局. 河南省区域地质志[M]. 北京：地质出版社，1989，293～310

4 内蒙古自治区地质矿产局. 内蒙古自治区区域地质志[M]. 北京：地质出版社，1991，332

5 辽宁省地质矿产局. 辽宁省区域地质志[M]. 北京：地质出版社，1989，315～317

6 山西省地质矿产局. 山西省区域地质志[M]. 北京：地质出版社，1989，241

7 山东省地质矿产局. 山东省区域地质志[M]. 北京：地质出版社，1991，234