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据中外地质学家考察,在古老的太古宙时期,嵩山是一望无际的大海;在经历了23亿年前的“嵩阳运动”,8亿年前的“中岳运动”,5、6亿年前的“少林运动”,三次大的地壳运动之后,逐渐形成了山脉,结束了地质史上的元古代;进入了古生代的寒武纪和奥陶纪;又经过约两亿年,此处地壳上升至海平面以上,因其受风化和剥蚀作用,形成了嵩山地区的含煤地层。两亿三千年前后,在我国的版图上,又发生了一次延续很长时间的地壳运动,南北广大地区的“燕山运动”,嵩山地区受到南北方向的推挤,形成了今天的山势地貌。
嵩山在不到20平方公里内清晰地保存着发生在距今23亿年、18亿年和5.7亿年的三次构造运动的遗迹,其不整合接触面清晰,变质变形遗迹多姿多彩。在400平方公里内,连续完整地出露着太古宙、远古宙、古生代、中生代和新生代的岩浆岩、变质岩和沉积岩。五个时期的地质现象在嵩山表露齐全,地质学上称之为世界上罕见的“五代同堂”。马杏垣教授的“重力滑动构造”理论,创立于嵩山,各种滑动遗迹在嵩山都有典型系统的显示。嵩山以其丰富的地质内涵受到世人青睐。观看嵩山五代地质,犹如翻阅一部地质史。嵩山地区的岩浆岩、沉积岩、变质岩的出露,构成了我国最古老的岩象——“登封群”的“登封朵岩”。
嵩山的山体岩石复杂繁多,主要是石英岩岩层。经地质学家研究,嵩山的基底岩石形成于地球发展的早期阶段,它们可能是那时候大量火山、岩浆活动的产物。这些岩石形成时,地球表面空气中氧气含量很少,可能同许多行星体的表面情况差不多,不适于生物生存。迄今为止,还没发现它们之中保存有当时任何生物的遗迹。
大约距今23亿年前,嵩山地壳发生了一次剧烈运动,地质学家们管这次运动叫“嵩阳运动”。“嵩阳运动”之后,地壳开始下沉到海平面以下,接受了巨厚的嵩山群底层的沉积。这个过程大约经历了10多亿年。2009年以来嵩山群地层厚度达到了2100多米,其中由于地壳升降、风化剥蚀等,可能损失了一些,这一段时期属于地质史上的元古代早期。这时,地球上最原始的生物如菌藻类植物慢慢开始形成,在其后期才开始出现一些原始动物。
在距今18亿年前后,地壳又发生了一次变动,巨厚的石英砂岩开始慢慢隆起,并且皱褶成山。这一次地壳运动的推挤力量来自东西方向,所以嵩山群的地层都被推挤成走向接近南北的皱褶了。皱褶作用十分强烈,有的岩
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