2.2 地貌的形成及特征

2.2.1 羅山地質發展史

羅山地質發展史可追溯至中奧陶世，據沉積作用及構造變形特征，劃分出以下三個旋回期。

2.2.1.1 加里東期旋回

早古生代加里東早期中祁連與華北板塊分裂拉開，逐漸發育成秦—祁—賀三叉裂谷系。羅山位于該裂谷系東緣，由穩定臺地（鄂爾多斯臺地）向大幅度沉降的海槽（祁連—秦嶺海槽）過渡地帶。

圖2-1 羅山地質土壤野外調查

加里東中期中奧陶世，羅山西部海槽沉降速度加大，沉積了數千米厚的米缽山組斜坡—次深海盆地相濁積巖，同期東部臺地上只沉積了厚度僅數百米的淺海碳酸鹽巖、陸源細碎屑巖—泥質巖組合（克里摩里組、烏拉力克組、拉什仲組）。晚奧陶世，羅山地區先后發生了第一、第二期構造變形，來自西南方向上的擠壓應力，使羅山西部的中構造層發生輕微變質作用，隨著壓應力的增大，中構造層開始褶皺隆起，裂陷海槽開始逐漸關閉，形成近南北—北北西向的右行斜列式背、向斜組合。同時，沉積正斷層開始向逆斷層轉化。

加里東晚期，羅山地區遭受了第三期構造變形，在先期簡單褶皺上疊加了同方向后期褶皺，形成復式褶皺，褶皺邊緣的高角度逆沖斷層進一步向低角度逆掩斷層演化，同時，伴有少量熱液活動。構造運動及變形結果，終使西部褶皺活動帶回返，與東部地質構造環境趨于一致而進入長期遭受剝蝕階段，至此，賀蘭加里東期裂陷槽最終關閉。

2.2.1.2 華力西—印支期旋回

加里東運動以后，華力西早期，羅山進入了相對穩定時期，褶皺隆起和抬升的廣大地區普遍遭受剝蝕。

華力西中期，測區發生了間歇性區域升降運動，海水時進時退，形成了典型的三角州相（含煤層，韋州煤山）碎屑巖及泥質巖夾少量碳酸鹽巖建造（土坡組、太原組）。至石炭紀末期，海水全面退出，結束了羅山海相沉積而進人漫長的陸相沉積時期。

華力西晚期以來，沉積盆地僅限于韋州及譚莊，首先沉積了濕熱氣候條件下形成的泥炭沼澤相及河流相（含煤）碎屑巖建造（山西組及石盒子組下部），隨后，氣候漸變為干旱，形成了單一的河流相含火山凝灰質碎屑巖建造（石盒子組上部及孫家溝組）。華力西運動造成二疊系與三疊系之間的平行不整合。

印支期以來，沉積了以辮狀河流相粗碎屑巖為主的中三疊統二馬營組（譚莊）。印支運動使測區發生了第四期構造變形，這是測區最重要的一次構造運動及變形，強大的壓應力使中構造層中的大型逆沖斷裂活化，并與上構造層底部的泥—炭質滑脫層復合形成逆沖推覆斷層，由此派生出一系列疊瓦狀排列的沖斷巖席及沖斷層，也造成了前緣隆起與前陸盆地相間排列的古地形輪廓，隨著印支運動的結束，羅山—青龍山逆沖推覆構造帶基本定形。印支運動后，測區總體抬升，至整個燕山期一直遭受剝蝕。

2.2.1.3 喜馬拉雅期旋回

進人新生代，特別是漸新世開始后，小羅山山前及山間地帶沿邊界斷裂帶逐漸沉降，形成繼承性斷陷盆地，沉積了內陸河湖相清水營組紅色含膏細碎屑—泥質巖建造。漸新世未，湖盆逐漸萎縮，出現短暫沉積間斷后，至中新世轉化為以河流相為主，形成紅柳溝組橘紅色細碎屑巖建造。

中新世晚期至上新世，喜馬拉雅運動使羅山地區遭受了第五期構造變形，除造成上中新統—上新統缺失外，更使第三系普遍褶皺或掀斜，并使山前斷裂再次繼承性活動。

更新世—全新世、在溝谷、洼地及低緩山麓，先后廣泛沉積了湖積、洪積、沖積層及風積黃土。在上述松散層沉積過程中，喜馬拉雅后期運動使測區遭受了第六期變形，造成了山前洪積臺地局部抬升。

2.2.2 羅山地區地層

羅山綜合地層區劃屬華北地層大區。以下馬關鎮—蘇家圈一線為界，西屬秦祁昆地層區祁連—北秦嶺地層分區之寧南地層小區，東屬晉冀魯豫地層區華北西緣地層分區之桌子山—青龍山地層小區。出露地層自老而新為奧陶系、第三系和第四系。區內奧陶紀地層僅見米缽山組，發育良好，面積約20km2。為一套陸源碎屑巖為主，夾少量碳酸鹽巖的斜坡—次深海相沉積。

2.2.2.1 奧陶系地層（Omb）

分布于保護區內的是奧陶系米缽山組，廣泛出露于大、小羅山海拔1900m以上的山坡、山頂。巖性下部以灰色、灰綠色硬砂巖、砂巖、板巖為主，夾有灰巖透鏡體；上部為條帶狀灰巖、泥質條帶灰巖及少量厚層灰巖、礫狀灰巖，巖層厚度約1788m。

圖2-2羅山奧陶系地層（大羅山三角架）

2.2.2.2 第三系地層（Eq、Nh）

主要分布于小羅山南側，為中新統、上新統（未分組），面積較小，巖性除底部有6m厚的礫巖外，主要為砂質粘土巖，伴有少量的砂巖及粉砂巖（紅色），巖層平均厚度在160m左右。為一套河湖相的碎屑巖及粘土巖沉積，自下而上劃分為清水營組和紅柳溝組。

（1）清水營組（Eq）

主要分布于小羅山西麓，為一套紫紅色細碎屑巖及泥質巖沉積。清水營組巖性為紫紅色厚層粉砂質泥巖夾橘紅色厚層粉砂巖，底部為一層含鈣質結核泥巖，厚223.9m。角度不整合于奧陶系米缽山組之上，與上覆紅柳溝組呈平行不整合接觸。清水營組以紫紅色泥質巖石沉積為主，沉積韻律性強，發育小型板狀交錯層理及水平層理，表明該套地層屬炎熱氣候條件下形成的濱湖—廣湖相沉積。

（2）紅柳溝組（Nh）

主要分布于西南部千家井—席家井一帶。為一套橘黃色細碎屑巖及泥質巖沉積。紅柳溝組巖性為橘黃—淺土紅色中—厚層粉砂巖—粉砂質泥巖韻律層，底部多見含礫粉砂巖，中、上部偶夾灰色中礫巖透鏡體，厚度＞171.9m。與下伏清水營組呈平行不整合接觸，其上未見頂。紅柳溝組以橘黃色泥質巖為主，沉積韻律性強，發育水平層理，表明其屬炎熱氣候條件下形成的淺湖相泥質沉積。

圖2-3 第三系地層（小羅山大口子溝）

2.2.2.3 第四系地層（Qs、Qp3pl、Qm）

羅山保護區內第四系地層廣泛發育，主要分布在大、小羅山的山前平原。巖性主要由碎石、砂礫、含礫粉砂、黃土狀粉砂、細砂和灰黃、黃褐色粘質砂土組成，厚度約259m。據沉積物特征、地貌特征及其相互關系，將其劃分為4個類型：上更新統薩拉烏蘇組（Qs）、上更新統洪積層（Qp3pl）、上更新統馬蘭組（Qm）和全新統沖積層（Qh2al）。

（1）薩拉烏蘇組（Qs）

本組分布于黃土丘陵間的谷地之中，與丘狀、長嶺狀山脊上剝蝕出露的第三系及上覆黃土層構成非常特征的谷嶺相間地貌。其巖性為土黃—棕紅色粉砂土或亞砂土與亞粘土互層，底部偶夾透鏡狀砂礫石層。為一套湖積層，其以水平層理發育為特征，厚8～20rn。

（2）洪積層（Qp3pl）

主要分布于小羅山東側羅家水—靳兒莊一帶。據其沉積物特征分為粗粒相和細粒相。

粗粒相（Qp3pl（a））：沉積物為灰色碎石層夾土黃色含礫粉砂土。礫石以大于5cm者居多，構成洪積臺地及平原。據前人鉆孔資料，在大羅山東麓厚度＞199m。

細粒相（Qp3pl（b））：沉積物為淺黃—土黃色含礫粉砂土夾灰色碎石層，構成洪積平原，厚數米至數十米。該洪積層缺少古生物資料，但從其沉積的相對層位來看，晚于薩拉烏蘇組，與馬蘭組相當或略早。據寧夏地震局在羅山東麓洪積層中取樣測年（C14測年和熱釋光測年）結果，最老的年齡值為5.85萬年，當屬晚更新世。

圖2-4 羅山東麓洪積層（大羅山東風溝護林點）

圖2-5 馬蘭黃土（小羅山白梁坡）

（3）馬蘭組（Qm）

主要分布于西南部的施家塘、黑山墩、王家古窯子一帶。其巖性為淺黃—土黃色粉砂土、亞砂土。厚數米至數十米。

（4）沖積層（Qh2al）

羅山地區全新世現代沖擊層分布于城溝河谷及現代沖溝水系中，由灰、黃灰、褐灰色砂礫石層，夾含礫粉砂土及亞砂土，厚數米。

根據初步現場調查結合文獻資料，羅山主要分布的巖石有11種（礦物3種），所有巖石類型均制作了標本，并進行了分類（圖2-7）。大、小羅山地區不同地層的巖性總結如下：

2.2.3 羅山地質構造

羅山跨華北板塊南緣鄂爾多斯穩定地塊與北祁連—北秦嶺褶皺帶兩大構造單元（以下馬關鎮—蘇家圈隱伏斷裂為界），大地構造性質屬被動大陸邊緣裂谷活動帶向穩定陸塊過渡的雙重性構造帶。自奧陶紀以來，經歷了多期強度不等的構造運動和變形，總體以逆沖推覆構造活動為主要形式，是青藏高原東北緣弧形推覆構造帶與鄂爾多斯西緣逆沖構造活動帶的組成部分。根據M.Matauter（1980）造山帶構造分帶理論，可將測區劃分為3個構造層：

圖2-6 羅山全新世現代沖擊層（大羅山毛牛洼）

表2-1 巖石標本登記

圖2-7 羅山巖石標本

表2-2 羅山地區地層系統

①中構造層

由奧陶系米缽山組斜坡—次深海重力流沉積巖系構成，表現為地殼中淺部脆性擠壓剪切變形，早期以輕微變質作用和褶皺作用為主，伴有弱的斷裂活動，晚期則以斷裂活動占主導地位。

②上構造層（韋州煤山，羅山缺）

由上古生界的石炭—二疊系三角州相沉積建造構成。與下伏中構造層之間為微角度不整合接觸，屬地殼淺部脆性擠壓剪切變形。表現為開闊的彎滑褶皺作用和脆性斷裂活動。

③表構造層

由新生界半固結—松散狀陸相沉積層組成。覆蓋于前兩個構造層之上，本身無明顯變形，但卷人了中、上構造層的后期擠壓剪切變形。表現為不均衡的褶皺、脆性斷裂及新構造活動。

（1）褶皺構造及變形特征

褶皺構造為羅山的主要變形形跡之一，屬脆性擠壓變形，不同構造層表現形式有明顯差異。

①中構造層褶皺

由彎滑褶皺作用形成，經歷了第二、第三期變形后定型，后受第四、第五期變形（主要是斷裂活動）改造。形態保存較完整，褶皺兩側多被大型斷裂限定，內部斷裂不甚發育。代表性褶皺有小羅山復式背斜：縱貫小羅山南北，北段軸向近南北，南段轉為北北西，軸線平面形態呈舒緩的反“S”形，長13km，寬2～3km，向北傾伏，傾伏角10～15°，南端及西側被表構造層覆蓋。兩翼次級褶皺發育不均衡，西翼以開闊型短軸不對稱褶皺、箱狀褶皺或撓曲為主，東翼中、南段次級褶皺不甚發育，而北段發育開闊型短軸近對稱褶皺。總體上，該復式背斜兩翼基本對稱，西翼產狀250～280°∠25～30°，東翼產75°～110°∠25～30°，主軸面近于直立或略向西傾。屬長軸半開闊型近對稱圓滑褶皺類型。

②上構造層褶皺（韋州煤山，羅山缺）

本構造層褶皺為韋州向斜南延部分，地表全被表構造層覆蓋。據鉆孔及物探解譯資料，該向斜展布于測區東部至東鄰青龍山一帶，軸向北北西，延伸長超過42km，寬6～12km。總體呈一向北開口的長箕狀形態。該區核部地層為太原組，兩翼為土坡組。西翼產狀較陡，傾角多在30°以上，東翼較緩，傾角一般在10～30°之間。總體屬長軸寬緩型不對稱褶皺類型。

③表構造層褶皺

測區表構造層未見明顯褶皺。

（2）斷裂構造

羅山保護區地質構造橫跨兩個一級構造單元，以牛首山—固原大斷裂為界，以西屬祁連褶皺系，以東屬中朝準地臺，大斷裂與大、小羅山平行，以北北西方向穿過兩山東麓。本區在加里東期發育了一條北北東向的背斜褶皺，構成了大、小羅山的山體，山體組成為砂巖—碳酸巖建造的奧陶系米缽山組。根據地表出露及物探資料，羅山保護區內發育一條區域性大斷裂，并構成了構造分區界線。牛首山—固原大斷裂由甘肅境內延入保護區，大致沿六盤山東麓、羅山東作近南北向延伸，經王府臺、青銅峽、元子山逐漸轉為北北西向，過元子山后則呈近東西向延伸，長達580km該斷裂縱向南北貫穿全區（圖2-7）。

羅山東緣斷裂沿大羅山和小羅山東緣延伸，斷裂帶北起周家圈，經譚莊、王登圈至廟山附近，長約50km。斷裂總體走向345～350°，傾向西，傾角65～80°。斷裂在地表的地貌標志明顯，在山前沖積扇中形成高度大約為5m的陡坎。羅山東緣斷裂分割了奧陶系與新生界地層，斷裂以西為奧陶系砂巖，斷裂以東為第三系清水營組、紅柳溝組，以及第四系黃土層和沖洪積。在大羅山東緣北段，奧陶系砂巖逆沖于下—中更新統沖洪積砂礫石之上，主斷裂傾向南西西，并發育反沖斷層，而且斷層晚期又被全新統沖洪積覆蓋。大羅山東緣南段紅廟溝附近，奧陶系砂巖與紅柳溝組粉砂巖為正斷層接觸，并形成寬約10m的破碎帶，斷層傾向東，傾角約為75°。同時在大羅山山前上更新統沖積扇中，也發育一系列傾向北東東的正斷層，斷距1～5m不等。在小羅山東緣，多條山前沖溝發生拐彎，其右行位移達到了115m，表明羅山東緣斷裂在全新世具有右行走滑的特征。另外，斷裂還錯斷了奧陶系砂巖以及上覆的上更新統沖洪積砂、礫石層，并被最新的沖洪積層覆蓋。

2.2.4 羅山礦產資源

羅山米缽山組自下而上可劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個穩定副礦物組合帶，以副礦物組合中的穩定副礦物鋯石+電氣石+褐鐵礦與次穩定副礦物磷灰石+金紅石+磁鐵礦之比值代表副礦物成熟度指數，其曲線自下而上表現為兩個由高到低的旋回性變化，而總體趨勢則是由高到低，揭示出副礦物及其母巖從沉積（剝蝕）早期的高成熟度跳躍式變為低成熟度。米缽山組簡單的副礦物組合及其相對較高的成熟度特征，表明其物源區為穩定型巖石建造區域。

羅山境內石炭—二疊紀地層地表未見出露，但據寧夏韋州煤田普查地質勘探鉆孔資料，下馬關鎮以東地下有該時期地層存在，總體為一套三角州相（含煤）碎屑巖及粘土巖為主的沉積建造。可分為土坡組和太原組。二者合稱為羊虎溝群。土坡組為一套以陸源碎屑巖和粘土巖為主，夾少量碳酸鹽巖及煤層的沉積，垂向上局部具向上變粗的逆粒序結構，發育中—小型板狀交錯層理，富含植物化石及少量腕足、珊瑚，表明該套地層屬典型的三角州相沉積。太原組地表未見出露，據鉆孔資料，羅山東側韋州盒地地下均有該組存在。為一套以碎屑巖為主，夾少量粘土巖、碳酸鹽巖及煤層的三角州相沉積。

羅山境內第三紀地層發育，主要分布于西南部的千家井—席家井—西牛嘴一帶，為一套河湖相的碎屑巖及粘土巖沉積，自下而上劃分為清水營組和紅柳溝組。清水營組礦物地層可建立一個副礦物組合帶，即電氣石+稠石十金紅石帶，其主要副礦物由石榴石、電氣石、鋯石、綠簾石、榍石、金紅石等組成。紅柳溝組礦物地層可建立一個副礦物組合帶，即褐鐵礦+電氣石帶，其主要副礦物由褐鐵礦、電氣石、鋯石、綠簾石、磁鐵礦等組成。

圖2-8 羅山東麓全新世斷裂分布

2.2.5 羅山地形圖

圖2-9寧夏羅山國家級自然保護區三維地形圖