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呼和浩特市出露的地層有太古界集寧群、烏拉山群；元古界二道凹群、馬家店群；侏羅系中下統(tǒng)石拐群；侏羅系上統(tǒng)大青山組；白堊系下統(tǒng)固陽組；第三系上新統(tǒng)及第四系等。

前新生代地層分布在北部大青山區(qū)及東部丘陵區(qū)，新生界分布在呼和浩特盆地及其周邊地區(qū)。

太古界集寧群

分布在京包鐵路線以南榆林鄉(xiāng)喇嘛營溝、秦家營一帶及陶卜齊東南山區(qū)，是自治區(qū)最古老的地層。呼和浩特市為集寧群大面積分布區(qū)的西部邊緣，分布面積不大。

該套地層為混合巖化十分強(qiáng)烈的深度質(zhì)巖組成。主要巖性為硅線榴石鉀長片麻巖、角閃斜長片麻巖等，在陶卜齊東南夾有大理巖，出露厚度約1000米左右。根據(jù)大量同位素地質(zhì)年齡測定資料，最后一次變質(zhì)年齡為19～20億年。因此，該群沉積時(shí)代在20億年以前。

太古界烏拉山群

分布在小井鄉(xiāng)豪賴溝、燈隆素、卯獨(dú)慶、猴兒山一帶及土默特左旗臺(tái)閣牧北、大塔南等地，是呼和浩特市山區(qū)分布最廣泛的地層之一。為一套經(jīng)混合巖化作用的中深度變質(zhì)巖石組成，主要巖性有黑云斜長片麻巖夾黑云母石英片巖、變粒巖、淺粘巖、大理巖、石英巖等組成，厚度約7000余米?？煞炙膫€(gè)巖組，最底部為黑云斜長片麻巖夾片巖，厚約1400余米；其上為大理巖夾黑云石英片巖，厚約2000米；再上又為黑云斜長片麻巖夾片巖、淺粒巖，厚約1700米；最上部為石英巖夾片巖、片麻巖，厚約1600米。

其變質(zhì)程度由西向東逐漸加強(qiáng)，在小井鄉(xiāng)豪賴溝、什字鄉(xiāng)一帶大理巖變薄，花崗巖脈體及石英巖夾層增厚。

該套地層與集寧群未見接觸，其上為元古界二道凹群不整合覆蓋，其時(shí)代根據(jù)二道凹群的同位素資料推測，最早在17～21億年，置于集寧群之上。

元古界二道凹群

分布在半山、東紅山口、哈拉沁北、大東溝—烏蘭不浪—水磨、小廟子溝、壩上、干溝子、碾盤石凹—小東溝、前喇嘛溝等地，在陶卜齊東南山區(qū)也有零星分布。

二道凹群是在進(jìn)行呼和浩特幅1∶20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時(shí)，在武川南二道凹發(fā)現(xiàn)該套地層不整合在烏拉山群片麻巖上，且由巖性特殊而建立的。主要分布在呼和浩特市與武川縣交界處的大青山中，哈拉沁采石場和大毛胡同東坡為該群的建群剖面所在地，為一套混合巖化微弱、淺變質(zhì)的片巖、大理巖及石英巖組成，總厚約2000米?？煞譃閮蓚€(gè)巖組，上巖組為云英片巖夾大理巖組，見于烏素圖、哈拉沁、面鋪窯子一帶，厚度大于1000米；下巖組為片巖大理巖組，主要見于二道凹、紅山溝、卯獨(dú)慶、大東溝等地，厚約800余米。

根據(jù)片巖中鋯石鈾—鉛法測定，其同位素年齡為17～21億年，證明該套巖層的沉積時(shí)代小于17～21億年，其下與烏拉山群為不整合接觸。

元古界馬家店群 

為一套淺變質(zhì)礫巖變質(zhì)砂巖及片巖與大理巖，局部地段具邊緣混合巖化?？煞譃閮蓚€(gè)巖組，上巖組為大理巖組。出露于耬鏵山、金鑾殿山喇嘛洞召—摩天嶺南等山區(qū)，為巨厚的碳酸鹽類巖層夾少許泥質(zhì)頁巖，特點(diǎn)為巨厚層狀，含鎂質(zhì)較高，厚度約500米；下巖組為板巖砂礫巖組，主要出露于觀音廟北、大毛胡同、前營子北等地，以碎屑巖為主，局部地段夾碳酸鹽巖薄層，其底部具礫巖和風(fēng)化殼。在大毛胡同見有含鐵石英巖。局部地段礫巖中含金，厚度約500米。在礫巖中錯(cuò)石同位素年齡測定16.67億年。

侏羅系中下統(tǒng)石拐群

主要分布在大青山山間新陷盆地中，出露地有一前晌、萬家溝、東溝村、榆樹溝北等。為黃綠色砂巖、細(xì)礫巖夾炭質(zhì)頁巖及煤層。煤層不穩(wěn)定，呈透鏡狀，構(gòu)造復(fù)雜。西溝附近受燕山期花崗巖侵入，煤已變質(zhì)為無煙煤。巖層中產(chǎn)擬刺葵，屬松型葉屬等植物化石。

侏羅系上統(tǒng)大青山組

分布于一前晌南、徐泥板申、蘇蓋營、壩口子北、峰家窯子、古樓板、奎素東北等地。是一套以灰綠色、黃綠色地層為主、局部為紫色、紫紅色的陸相地層，其主要巖性為砂質(zhì)膠結(jié)的塊狀礫巖和砂巖，夾有少量灰?guī)r和泥灰?guī)r。在烏蘭板申、壩口子等地礫巖中含金，是尋找礫巖金礦的重要層位。

在西溝門、西合店、一前晌南出露的紫紅色、灰色砂礫巖類硅質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，含有動(dòng)植物化石，稱為下巖段；在西溝門、大珠爾溝、烏蘭板申、壩口子、古樓板一帶分布的紫色、灰綠、黃綠色砂礫巖，含有植物化石，稱為上巖段。

侏羅系上統(tǒng)為山間拗陷堆積，巖性與厚度變化較大，尤以上段最為明顯。如烏蘭板申一帶出露以綠色巖層為主，向西到大珠爾溝耬鏵山一帶則變?yōu)樽仙?、灰紫色、紫紅色地層為主，而且厚度也由2280米增到3330米。

該套地層其下界與侏羅系中下統(tǒng)石拐群不整合接觸，其上為白堊系下統(tǒng)固陽組不整合覆蓋。

白堊系下統(tǒng)固陽組

呼和浩特市分布的固陽組有火山巖段和砂礫巖段。火山巖段分布在烏素圖水庫東山，呈次火山巖穿于大青山組礫巖中，其巖性為灰紫色流紋巖、英安巖等。砂礫巖段分布在烏蘭板申一帶，為灰色、紫色、雜色的礫巖、砂巖、砂質(zhì)粘土等，厚度不大，約30～70米。老道溝一帶的礫巖中含金。第三系上新統(tǒng)三趾馬紅土層分布在烏蘭板申北，為膠結(jié)疏松的磚紅色及雜色粘土層。因產(chǎn)三趾馬化石，故名。

第四系

呼和浩特市地區(qū)分布廣，但集中分布在呼和浩特平原中，據(jù)物探重力資料推斷，總厚度可達(dá)1500米以上。

中下更新統(tǒng)砂礫巖：出露于托克托縣南黃河沿岸及和林格爾縣至托克托縣公路兩側(cè)。主要為黃綠色、灰色、白色粉砂質(zhì)粘土巖、粘土質(zhì)粉砂巖、粉巖砂和粉細(xì)砂巖組成，厚約30米，為豐膠結(jié)巖石；古城一帶山前平原中分布在40米以下，為白色砂礫巖、礫巖層，厚約數(shù)十米，含有蚌、螺等化石。

上更新統(tǒng)黃土：見于面鋪窯子、大窯子一帶沿山坡堆積，為含僵結(jié)石的黃土層，柱狀節(jié)理發(fā)育，出土有古人類石器等，著名的大窯文化遺址即產(chǎn)于該層中。

金新統(tǒng)：沖積層見于河流溝谷中，主要為砂礫淤泥，地表為腐植土，厚10～30米。

沖積、洪積層：見于大青山山前緩坡一帶，為礫石、砂礫層。礫石成分復(fù)雜，磨圓較好，層理不清晰，厚約數(shù)十米。

沼澤沉積泥炭層，分布于土默特左旗妥妥岱、臺(tái)閣牧及西黃合少鄉(xiāng)黑炭板等地。地表為沼澤，沉積有淤泥、砂礫與泥炭，厚約數(shù)米至數(shù)十米。