2.2 地貌的形成及特征

2.2.1 罗山地质发展史

罗山地质发展史可追溯至中奥陶世，据沉积作用及构造变形特征，划分出以下三个旋回期。

2.2.1.1 加里东期旋回

早古生代加里东早期中祁连与华北板块分裂拉开，逐渐发育成秦—祁—贺三叉裂谷系。罗山位于该裂谷系东缘，由稳定台地（鄂尔多斯台地）向大幅度沉降的海槽（祁连—秦岭海槽）过渡地带。

图2-1 罗山地质土壤野外调查

加里东中期中奥陶世，罗山西部海槽沉降速度加大，沉积了数千米厚的米钵山组斜坡—次深海盆地相浊积岩，同期东部台地上只沉积了厚度仅数百米的浅海碳酸盐岩、陆源细碎屑岩—泥质岩组合（克里摩里组、乌拉力克组、拉什仲组）。晚奥陶世，罗山地区先后发生了第一、第二期构造变形，来自西南方向上的挤压应力，使罗山西部的中构造层发生轻微变质作用，随着压应力的增大，中构造层开始褶皱隆起，裂陷海槽开始逐渐关闭，形成近南北—北北西向的右行斜列式背、向斜组合。同时，沉积正断层开始向逆断层转化。

加里东晚期，罗山地区遭受了第三期构造变形，在先期简单褶皱上叠加了同方向后期褶皱，形成复式褶皱，褶皱边缘的高角度逆冲断层进一步向低角度逆掩断层演化，同时，伴有少量热液活动。构造运动及变形结果，终使西部褶皱活动带回返，与东部地质构造环境趋于一致而进入长期遭受剥蚀阶段，至此，贺兰加里东期裂陷槽最终关闭。

2.2.1.2 华力西—印支期旋回

加里东运动以后，华力西早期，罗山进入了相对稳定时期，褶皱隆起和抬升的广大地区普遍遭受剥蚀。

华力西中期，测区发生了间歇性区域升降运动，海水时进时退，形成了典型的三角州相（含煤层，韦州煤山）碎屑岩及泥质岩夹少量碳酸盐岩建造（土坡组、太原组）。至石炭纪末期，海水全面退出，结束了罗山海相沉积而进人漫长的陆相沉积时期。

华力西晚期以来，沉积盆地仅限于韦州及谭庄，首先沉积了湿热气候条件下形成的泥炭沼泽相及河流相（含煤）碎屑岩建造（山西组及石盒子组下部），随后，气候渐变为干旱，形成了单一的河流相含火山凝灰质碎屑岩建造（石盒子组上部及孙家沟组）。华力西运动造成二叠系与三叠系之间的平行不整合。

印支期以来，沉积了以辫状河流相粗碎屑岩为主的中三叠统二马营组（谭庄）。印支运动使测区发生了第四期构造变形，这是测区最重要的一次构造运动及变形，强大的压应力使中构造层中的大型逆冲断裂活化，并与上构造层底部的泥—炭质滑脱层复合形成逆冲推覆断层，由此派生出一系列叠瓦状排列的冲断岩席及冲断层，也造成了前缘隆起与前陆盆地相间排列的古地形轮廓，随着印支运动的结束，罗山—青龙山逆冲推覆构造带基本定形。印支运动后，测区总体抬升，至整个燕山期一直遭受剥蚀。

2.2.1.3 喜马拉雅期旋回

进人新生代，特别是渐新世开始后，小罗山山前及山间地带沿边界断裂带逐渐沉降，形成继承性断陷盆地，沉积了内陆河湖相清水营组红色含膏细碎屑—泥质岩建造。渐新世未，湖盆逐渐萎缩，出现短暂沉积间断后，至中新世转化为以河流相为主，形成红柳沟组橘红色细碎屑岩建造。

中新世晚期至上新世，喜马拉雅运动使罗山地区遭受了第五期构造变形，除造成上中新统—上新统缺失外，更使第三系普遍褶皱或掀斜，并使山前断裂再次继承性活动。

更新世—全新世、在沟谷、洼地及低缓山麓，先后广泛沉积了湖积、洪积、冲积层及风积黄土。在上述松散层沉积过程中，喜马拉雅后期运动使测区遭受了第六期变形，造成了山前洪积台地局部抬升。

2.2.2 罗山地区地层

罗山综合地层区划属华北地层大区。以下马关镇—苏家圈一线为界，西属秦祁昆地层区祁连—北秦岭地层分区之宁南地层小区，东属晋冀鲁豫地层区华北西缘地层分区之桌子山—青龙山地层小区。出露地层自老而新为奥陶系、第三系和第四系。区内奥陶纪地层仅见米钵山组，发育良好，面积约20km2。为一套陆源碎屑岩为主，夹少量碳酸盐岩的斜坡—次深海相沉积。

2.2.2.1 奥陶系地层（Omb）

分布于保护区内的是奥陶系米钵山组，广泛出露于大、小罗山海拔1900m以上的山坡、山顶。岩性下部以灰色、灰绿色硬砂岩、砂岩、板岩为主，夹有灰岩透镜体；上部为条带状灰岩、泥质条带灰岩及少量厚层灰岩、砾状灰岩，岩层厚度约1788m。

图2-2罗山奥陶系地层（大罗山三角架）

2.2.2.2 第三系地层（Eq、Nh）

主要分布于小罗山南侧，为中新统、上新统（未分组），面积较小，岩性除底部有6m厚的砾岩外，主要为砂质粘土岩，伴有少量的砂岩及粉砂岩（红色），岩层平均厚度在160m左右。为一套河湖相的碎屑岩及粘土岩沉积，自下而上划分为清水营组和红柳沟组。

（1）清水营组（Eq）

主要分布于小罗山西麓，为一套紫红色细碎屑岩及泥质岩沉积。清水营组岩性为紫红色厚层粉砂质泥岩夹橘红色厚层粉砂岩，底部为一层含钙质结核泥岩，厚223.9m。角度不整合于奥陶系米钵山组之上，与上覆红柳沟组呈平行不整合接触。清水营组以紫红色泥质岩石沉积为主，沉积韵律性强，发育小型板状交错层理及水平层理，表明该套地层属炎热气候条件下形成的滨湖—广湖相沉积。

（2）红柳沟组（Nh）

主要分布于西南部千家井—席家井一带。为一套橘黄色细碎屑岩及泥质岩沉积。红柳沟组岩性为橘黄—浅土红色中—厚层粉砂岩—粉砂质泥岩韵律层，底部多见含砾粉砂岩，中、上部偶夹灰色中砾岩透镜体，厚度＞171.9m。与下伏清水营组呈平行不整合接触，其上未见顶。红柳沟组以橘黄色泥质岩为主，沉积韵律性强，发育水平层理，表明其属炎热气候条件下形成的浅湖相泥质沉积。

图2-3 第三系地层（小罗山大口子沟）

2.2.2.3 第四系地层（Qs、Qp3pl、Qm）

罗山保护区内第四系地层广泛发育，主要分布在大、小罗山的山前平原。岩性主要由碎石、砂砾、含砾粉砂、黄土状粉砂、细砂和灰黄、黄褐色粘质砂土组成，厚度约259m。据沉积物特征、地貌特征及其相互关系，将其划分为4个类型：上更新统萨拉乌苏组（Qs）、上更新统洪积层（Qp3pl）、上更新统马兰组（Qm）和全新统冲积层（Qh2al）。

（1）萨拉乌苏组（Qs）

本组分布于黄土丘陵间的谷地之中，与丘状、长岭状山脊上剥蚀出露的第三系及上覆黄土层构成非常特征的谷岭相间地貌。其岩性为土黄—棕红色粉砂土或亚砂土与亚粘土互层，底部偶夹透镜状砂砾石层。为一套湖积层，其以水平层理发育为特征，厚8～20rn。

（2）洪积层（Qp3pl）

主要分布于小罗山东侧罗家水—靳儿庄一带。据其沉积物特征分为粗粒相和细粒相。

粗粒相（Qp3pl（a））：沉积物为灰色碎石层夹土黄色含砾粉砂土。砾石以大于5cm者居多，构成洪积台地及平原。据前人钻孔资料，在大罗山东麓厚度＞199m。

细粒相（Qp3pl（b））：沉积物为浅黄—土黄色含砾粉砂土夹灰色碎石层，构成洪积平原，厚数米至数十米。该洪积层缺少古生物资料，但从其沉积的相对层位来看，晚于萨拉乌苏组，与马兰组相当或略早。据宁夏地震局在罗山东麓洪积层中取样测年（C14测年和热释光测年）结果，最老的年龄值为5.85万年，当属晚更新世。

图2-4 罗山东麓洪积层（大罗山东风沟护林点）

图2-5 马兰黄土（小罗山白梁坡）

（3）马兰组（Qm）

主要分布于西南部的施家塘、黑山墩、王家古窑子一带。其岩性为浅黄—土黄色粉砂土、亚砂土。厚数米至数十米。

（4）冲积层（Qh2al）

罗山地区全新世现代冲击层分布于城沟河谷及现代冲沟水系中，由灰、黄灰、褐灰色砂砾石层，夹含砾粉砂土及亚砂土，厚数米。

根据初步现场调查结合文献资料，罗山主要分布的岩石有11种（矿物3种），所有岩石类型均制作了标本，并进行了分类（图2-7）。大、小罗山地区不同地层的岩性总结如下：

2.2.3 罗山地质构造

罗山跨华北板块南缘鄂尔多斯稳定地块与北祁连—北秦岭褶皱带两大构造单元（以下马关镇—苏家圈隐伏断裂为界），大地构造性质属被动大陆边缘裂谷活动带向稳定陆块过渡的双重性构造带。自奥陶纪以来，经历了多期强度不等的构造运动和变形，总体以逆冲推覆构造活动为主要形式，是青藏高原东北缘弧形推覆构造带与鄂尔多斯西缘逆冲构造活动带的组成部分。根据M.Matauter（1980）造山带构造分带理论，可将测区划分为3个构造层：

图2-6 罗山全新世现代冲击层（大罗山毛牛洼）

表2-1 岩石标本登记

图2-7 罗山岩石标本

表2-2 罗山地区地层系统

①中构造层

由奥陶系米钵山组斜坡—次深海重力流沉积岩系构成，表现为地壳中浅部脆性挤压剪切变形，早期以轻微变质作用和褶皱作用为主，伴有弱的断裂活动，晚期则以断裂活动占主导地位。

②上构造层（韦州煤山，罗山缺）

由上古生界的石炭—二叠系三角州相沉积建造构成。与下伏中构造层之间为微角度不整合接触，属地壳浅部脆性挤压剪切变形。表现为开阔的弯滑褶皱作用和脆性断裂活动。

③表构造层

由新生界半固结—松散状陆相沉积层组成。覆盖于前两个构造层之上，本身无明显变形，但卷人了中、上构造层的后期挤压剪切变形。表现为不均衡的褶皱、脆性断裂及新构造活动。

（1）褶皱构造及变形特征

褶皱构造为罗山的主要变形形迹之一，属脆性挤压变形，不同构造层表现形式有明显差异。

①中构造层褶皱

由弯滑褶皱作用形成，经历了第二、第三期变形后定型，后受第四、第五期变形（主要是断裂活动）改造。形态保存较完整，褶皱两侧多被大型断裂限定，内部断裂不甚发育。代表性褶皱有小罗山复式背斜：纵贯小罗山南北，北段轴向近南北，南段转为北北西，轴线平面形态呈舒缓的反“S”形，长13km，宽2～3km，向北倾伏，倾伏角10～15°，南端及西侧被表构造层覆盖。两翼次级褶皱发育不均衡，西翼以开阔型短轴不对称褶皱、箱状褶皱或挠曲为主，东翼中、南段次级褶皱不甚发育，而北段发育开阔型短轴近对称褶皱。总体上，该复式背斜两翼基本对称，西翼产状250～280°∠25～30°，东翼产75°～110°∠25～30°，主轴面近于直立或略向西倾。属长轴半开阔型近对称圆滑褶皱类型。

②上构造层褶皱（韦州煤山，罗山缺）

本构造层褶皱为韦州向斜南延部分，地表全被表构造层覆盖。据钻孔及物探解译资料，该向斜展布于测区东部至东邻青龙山一带，轴向北北西，延伸长超过42km，宽6～12km。总体呈一向北开口的长箕状形态。该区核部地层为太原组，两翼为土坡组。西翼产状较陡，倾角多在30°以上，东翼较缓，倾角一般在10～30°之间。总体属长轴宽缓型不对称褶皱类型。

③表构造层褶皱

测区表构造层未见明显褶皱。

（2）断裂构造

罗山保护区地质构造横跨两个一级构造单元，以牛首山—固原大断裂为界，以西属祁连褶皱系，以东属中朝准地台，大断裂与大、小罗山平行，以北北西方向穿过两山东麓。本区在加里东期发育了一条北北东向的背斜褶皱，构成了大、小罗山的山体，山体组成为砂岩—碳酸岩建造的奥陶系米钵山组。根据地表出露及物探资料，罗山保护区内发育一条区域性大断裂，并构成了构造分区界线。牛首山—固原大断裂由甘肃境内延入保护区，大致沿六盘山东麓、罗山东作近南北向延伸，经王府台、青铜峡、元子山逐渐转为北北西向，过元子山后则呈近东西向延伸，长达580km该断裂纵向南北贯穿全区（图2-7）。

罗山东缘断裂沿大罗山和小罗山东缘延伸，断裂带北起周家圈，经谭庄、王登圈至庙山附近，长约50km。断裂总体走向345～350°，倾向西，倾角65～80°。断裂在地表的地貌标志明显，在山前冲积扇中形成高度大约为5m的陡坎。罗山东缘断裂分割了奥陶系与新生界地层，断裂以西为奥陶系砂岩，断裂以东为第三系清水营组、红柳沟组，以及第四系黄土层和冲洪积。在大罗山东缘北段，奥陶系砂岩逆冲于下—中更新统冲洪积砂砾石之上，主断裂倾向南西西，并发育反冲断层，而且断层晚期又被全新统冲洪积覆盖。大罗山东缘南段红庙沟附近，奥陶系砂岩与红柳沟组粉砂岩为正断层接触，并形成宽约10m的破碎带，断层倾向东，倾角约为75°。同时在大罗山山前上更新统冲积扇中，也发育一系列倾向北东东的正断层，断距1～5m不等。在小罗山东缘，多条山前冲沟发生拐弯，其右行位移达到了115m，表明罗山东缘断裂在全新世具有右行走滑的特征。另外，断裂还错断了奥陶系砂岩以及上覆的上更新统冲洪积砂、砾石层，并被最新的冲洪积层覆盖。

2.2.4 罗山矿产资源

罗山米钵山组自下而上可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个稳定副矿物组合带，以副矿物组合中的稳定副矿物锆石+电气石+褐铁矿与次稳定副矿物磷灰石+金红石+磁铁矿之比值代表副矿物成熟度指数，其曲线自下而上表现为两个由高到低的旋回性变化，而总体趋势则是由高到低，揭示出副矿物及其母岩从沉积（剥蚀）早期的高成熟度跳跃式变为低成熟度。米钵山组简单的副矿物组合及其相对较高的成熟度特征，表明其物源区为稳定型岩石建造区域。

罗山境内石炭—二叠纪地层地表未见出露，但据宁夏韦州煤田普查地质勘探钻孔资料，下马关镇以东地下有该时期地层存在，总体为一套三角州相（含煤）碎屑岩及粘土岩为主的沉积建造。可分为土坡组和太原组。二者合称为羊虎沟群。土坡组为一套以陆源碎屑岩和粘土岩为主，夹少量碳酸盐岩及煤层的沉积，垂向上局部具向上变粗的逆粒序结构，发育中—小型板状交错层理，富含植物化石及少量腕足、珊瑚，表明该套地层属典型的三角州相沉积。太原组地表未见出露，据钻孔资料，罗山东侧韦州盒地地下均有该组存在。为一套以碎屑岩为主，夹少量粘土岩、碳酸盐岩及煤层的三角州相沉积。

罗山境内第三纪地层发育，主要分布于西南部的千家井—席家井—西牛嘴一带，为一套河湖相的碎屑岩及粘土岩沉积，自下而上划分为清水营组和红柳沟组。清水营组矿物地层可建立一个副矿物组合带，即电气石+稠石十金红石带，其主要副矿物由石榴石、电气石、锆石、绿帘石、榍石、金红石等组成。红柳沟组矿物地层可建立一个副矿物组合带，即褐铁矿+电气石带，其主要副矿物由褐铁矿、电气石、锆石、绿帘石、磁铁矿等组成。

图2-8 罗山东麓全新世断裂分布

2.2.5 罗山地形图

图2-9宁夏罗山国家级自然保护区三维地形图