北京太古宙水火之爭

盧惠華，李修平

（北京市國土資源局，北京 100013 ）

北京太古宙水火之爭

盧惠華，李修平

（北京市國土資源局，北京 100013 ）

北京太古宙地質研究工作已將近百年。前60年，水成派觀點占統治地位；近30多年，火成派占了優勢。爭議的主要對象是沙廠英云閃長質片麻巖，爭論的焦點集中在：礦體的形態和產狀、塊狀無序的變質巖、巖漿巖對鐵礦的影響、混合巖化、兩群合一等五個問題上。放馬峪基性巖墻群的出現，是中太古代晚期基性巖漿活動的一次標志性地質事件。不同觀點的地質填圖，各走極端。在以往工作的基礎上，本文提出了北京太古宙巖石地層單位劃分表，推出了本區太古宙巖石地層三分方案。

太古宙；片麻巖；混合巖化；基性巖墻群；地層劃分；北京

新中國成立后，本區地質調查和礦產勘探工作十分繁忙。找到了許多礦產，也取得了豐碩的地質成果。但是，不同觀點的地質填圖各走極端。有些問題成了老大難。當前，水火之爭大局未定。筆者企盼，加強交流，凝聚共識，在深入研究北京太古宙地質問題上，一起共同前進！

1 區域地質調查概況

北京古老結晶基底主要出露在密云、懷柔和平谷地區，面積約1500km2。分布有各種古老的變質巖。其中，產出最廣泛的是一種花崗狀的片麻巖。那里賦存有豐富的礦產資源和地質旅游資源。

北京早前寒武紀地質工作是在20世紀初期開始的。1930年，我國地質學家孫健初和王曰倫等，首次把該地區的變質巖稱之為桑干系或桑干雜巖，屬太古代。20世紀50年代末至60年代初，北京地質學院索書田、葉盛基等開展1：5萬第一輪區調，提出了本區太古宙地層劃分方案。由老至新，劃分為兩大群7個組，即：密云群（沙廠組、大漕組、陽坡地組）和張家墳群（石城組、椴樹梁組、山神廟組、宋營子組）。分別屬于早太古代和晚太古代。并認為變質巖系具復雜的褶皺構造和強烈的混合巖化作用。

60—80年代初，北京大學、清華大學、長春地質學院也參加了本區的工作，結論基本上一致。都認為，該區域變質巖的原巖為變質火山—沉積物（表殼巖）。但是，均未查出有古老的巖漿巖體。其中值得提出的是，周紹林等（1984）對該劃分方案作了一些較重要的修改，重點是把張家墳群改成為四合堂群（表1）。區域地質圖反映本區原巖的生成環境是，一片藍色的海洋。以上期間，由北京地質學院所作的區調地質成果曾廣泛在生產和教學中應用（鮑亦岡等，2001）。

表1 密云—懷柔地區太古宙變質巖劃分表Tab.1 Division of Archean metamorphlc rocks in MIyun Hualrou areas

80年代以來，我國引進國外新的變質巖理論，并在冀東地區進行了新觀點、新方法的試點，長春地質學院和地質大學（武漢）曾組隊在這里進行工作。前者，率先采用新觀點、新方法在本區填圖。90年代初，北京市地質調查所王世發、李良景等（1994）按新觀點，采用構造巖石事件方法對密云幅、高嶺幅和墻子路幅進行（第二輪）1：5萬新區調聯測。工作取得突破性進展，成果令人耳目一新。新圖幅圈出7個古老巖漿巖體和兩期基性巖墻群。成果認為，變質區內絕大部分巖石為塊狀無序的變質巖。面型的表殼巖見不到了。并提出了本區古老巖石地層單位早、中、新太古宙的（三分）劃分方案（表2）（鮑亦岡等，2001）。總之，區域地質圖及說明書反映原巖的生成環境是，一片紅色的火海，有大規模和多期古老的巖漿侵入活動。

表2 太古宙巖石地層單位區域對比表Tab.2 Regional correlation of Archean lithostratigraphic units

新、舊方案截然不同，針峰相對。新方案特點是：古老巖漿巖幾乎占據了整個變質巖區的地盤。表殼巖成了小個分散、孤立的“包體”、“捕虜體”和“殘塊”產出。混合巖化作用被淡化。圖幅說明書展現的是一份以巖漿巖為絕對主體的調研成果。因而，該方案是一個泛火成巖的劃分方案。相反，舊方案的特色是：表殼巖在區域圖上占絕對的主導地位。鐵礦分布規律性明顯。褶皺構造發育。混合巖化強烈。沒有發現古老的巖漿巖。總之，它是一個徹底水成論的劃分方案。

2 爭議的主要問題

國外新理論、新方法的引進，使我國變質巖的地質工作發生了較大的變化。傳統的那一套地層層序法和混合巖化觀點被認為過時了。在經歷近些年的研究之后，獲得了一些新的認識，逐步適應了新的變化。筆者發現，目前北京太古宙地質研究中，有些問題的認識，確實分岐很大。爭議的主要對象是沙廠和大漕地區的片麻巖，存在五個爭議問題。

2.1 關于鐵礦體的形態和產狀

沙廠和大漕地區的片麻巖，分布有豐富的磁鐵石英巖鐵礦。第二輪區調成果強調，本區表殼巖在經受強烈的巖漿侵入作用后，它已成為古老巖漿巖的“捕虜體”、“殘塊”和“包體”。鐵礦又硬又黑，“捕虜體”、“包體”和“殘塊”的特點更為明顯。但是，勘探隊員未接受這種看法。他們在原始編錄和報告編寫中，仍然堅持用傳統觀點，鐵礦是層狀或似層狀地質體。此種認識基于4方面原因 。

（1）在礦區工作中，找不到鐵礦是巖漿巖的“捕虜體”、“殘塊”和“包體”的地質特征。

圖1 密云縣沙廠鐵礦地質圖Fig.1 The geological map of the Shachang iron ore deposit in Miyun county

圖2 密云縣沙廠鐵礦床7勘探線剖面圖Fig.2 The prof i le along exploration line No.7 of the Shachang iron ore deposit in Miyun county

（2）鐵礦呈層狀或似層狀產出，有明確的層位。本區鐵礦不但成層產出，并成組、成帶地分布。眾多的鐵礦，整齊排列，走向和傾向的規律性十分明顯。例如，沙廠（圖1、圖2）和大漕地區的鐵礦，其走向都北東，傾向北西。馮家峪至四合堂地區的鐵礦，近東西走向，都傾向北北東或北北西。據查，該類型鐵礦有礦床、礦點共64處，探明礦床40處，探明鐵礦儲量10億噸（全國各省、市排名第11位）。90%以上的產地和儲量都集中在三個組的片麻巖中（原密云群沙廠組、大漕組和原四合堂群山神廟組），其他四個組，鐵礦極少。101隊周紹林等（1994）認為，這三個組的片麻巖是北京早前寒武紀的三大含鐵層位。其中，大漕組層位礦產地尤其密集，探明儲量居三個層位之首；山神廟組和沙廠組層位探明儲量排第二、三位。山神廟組含礦層位，礦帶穩定延伸長達十余公里（圖3）。

圖3 四合堂群山神廟含礦層鐵礦分布圖Fig.3 The distribution of iron ore in Shanshenmiao orebearing formation of sihetang group

（3）深部勘探的證據。本區勘探都以礦體層狀產出進行設計的。幾十年的實踐表明，剖面設計的精度高，絕大部分鉆孔見礦都在預計孔深范圍之內。此舉有力地證明，礦體層狀產出的認識經得起地表槽探和深部鉆探的檢驗。

（4）礦產遠景評價的證據。鐵礦形態和產狀對礦產遠景評價很重要。如果礦體是“捕虜體”、“殘塊”和“包體”，它就像是浮在巖漿火海中的小舟，是沒有根的。這種情況下的礦產儲量，肯定沒有遠景。但是，大量勘查和開采資料證明，磁鐵石英巖鐵礦向下延伸較穩定，礦產儲量可觀，它已經成為北京以及我國最具工業意義的鐵礦類型。

以上情況表明，本區鐵礦以層狀或似層狀產出是客觀事實，是可信的。

2.2 關于“塊狀無序”的變質巖

第二輪區調成果強調，本區絕大部分巖石是塊狀無序的變質巖。此意是說，本區絕大部的片麻巖為非層狀巖石。此結論依據不足。

（1）“塊狀無序”觀點與實際不符。勘探隊員在原始編錄過程中發現，沙廠和大漕地區的含礦片麻巖與鐵礦是平行排列，彼此互層產出的。而且，這些片麻巖與鐵礦、斜長角閃巖、變粒巖等共同組成鐵礦帶，并構成區內具有清晰標志層（磁鐵石英巖或斜長角閃巖）的含礦層，并非所謂“塊狀無序”。

（2）地表片麻巖褶皺的啟示。第二輪區調成果視本區大部分片麻巖為非層狀的塊狀巖石，是不可能發生褶皺的。這種認識，與傳統的看法不一致。其實，早在20世紀60年代，區調隊和勘探隊就已經發現，沙廠和大漕地區的片麻巖具有褶皺構造現象。而且，曾經發生過是以向斜為主還是以背斜為主的激烈爭論。近年來周紹林等（1994）的調研再次證實，地表密云群沙廠—大漕片麻巖，存在一系列北東走向，傾向北西的復式等斜褶皺構造。

（3）深部勘探成果驗證。20世紀70年代以來，密云已勘探了一批鐵礦產地，沙廠鐵礦向斜是最早被證實的褶皺構造。資料表明，礦區的含礦片麻巖與鐵礦層一起在深部也發生了褶皺。此后，兵馬營、東莊、大、小漕、達巖等鐵礦區的褶皺構造也得到查明。這些褶皺以礦層為標志，而且都是傾向西，褶皺轉折端呈“C”形或“人”字形。綜合地表和深部勘探成果，勘探隊員確信，沙廠—大漕片麻巖存在系列復式等斜褶皺構造，它們是有序的層狀地質體。

（4）自相矛盾的說法。第二輪區調在本區未找到面型的表殼巖，于是，強調大量的表殼巖被古老的巖漿熔蝕和消化了，因而，褶皺構造僅零星地散布于其“捕虜體”、“殘塊”和“包體”之中。如此，面型的復式褶皺構造也就見不到了。但是，奇怪的是，第二輪區調圖幅成果說明書和《北京地質百年研究》卻引用傳統觀點的資料，大談基底褶皺，細述密云群的褶皺構造情況。兩期褶皺，以第二期褶皺為主體。并指出，二期褶皺（復式）以大、中型尺度為主，一般寬10～15km，長20km以上。其形跡保留較完整。由北向南，依次有前寶嶺復向形、栗榛寨—西恒河復背形、高嶺復向形—閣老峪背形、穆家峪背形與向形、達峪西向形、水峪復向形和郝家莊復背形等（圖4），它們構成了結晶基底的基本格架。這些引述表明，新圖幅說明書和《北京地質百年研究》的作者，自相矛盾，否定了自己，最后與傳統學派走到了一起。

圖4 密云地區太古宙變質巖中的復式褶皺Fig.4 Compound folds within Archean metamorphic rocks in Miyun area

2.3 巖漿巖對鐵礦的影響

第二輪區調成果認為，本區巖漿活動十分發育。巖漿活動對鐵礦影響極大。7個古老巖體面積達1400km2。其中的沙廠英云閃長質片麻巖體1100 km2，是變質區的主體。鐵礦都成了它的“殘塊”、“捕虜體”和“包體”。但是，101隊周紹林等（1994）認為，巖漿巖活動對鐵礦影響不大。沙廠—大漕片麻巖含礦層位，巖漿巖活動不強烈，只發育一些小型的巖體或巖脈。如中酸性（主要）、基性、超基性巖體和巖脈（墻）。它們均為成礦后侵入的地質體，一般與礦體沒有直接關系，僅部分穿切鐵礦，破壞了礦體的連續性。

2.4 對混合巖化作用的認識

第二輪區調成果淡化本區的混合巖化，強調巖漿巖化的作用。把沙廠組、大漕組、山神廟組等含礦地層圈定為沙廠英云閃長質片麻巖體，為原地—半原地型巖漿巖，屬TTG巖套。101隊周紹林等（1994）則認為，本區遭受了不同程度的花崗巖化和混合巖化作用，但是，以混合巖化為主。密云群片麻巖處于高級變質區，主要巖性是條帶狀混合巖化的片麻巖和變粒巖，褶皺構造發育，片麻巖普遍有區域變質巖的殘留。恢復原巖，密云群沙廠—大漕含礦片麻巖是表殼巖，是混合巖化了的表殼巖。對四合堂群片麻巖的認識，早在1987年，王恩林和麥延慶等已確認其為巖漿巖雜巖（英云閃長巖、花崗閃長巖、角閃石巖和閃長巖），不具地層含義。實際上，該群片麻巖區域性變質特點最明顯，不但層狀構造清晰，變質程度低，而且混合巖化也弱。

2.5 有關“兩群合一”方案的爭議

第二輪區調成果認為，四合堂群與密云群表殼巖沒有大的區別，因而把前者并入密云群中。筆者認為，這樣做依據不充分。①密云群受麻粒巖相變質作用，四合堂群是低角閃巖相變質。②密云群強混合巖化，四合堂群為弱混合巖化。③密云群褶皺構造復雜，具等斜褶皺構造；四合堂群褶皺構造簡單，呈單斜層。④密云群鐵礦石含輝石，顆粒粗，礦石品位略低，氧化程度高；四合堂群鐵礦石含角閃石，顆粒細，礦石品位略高，氧化程度較低。⑤兩群呈斷層接觸關系。

總之，經翻復的實踐和認識，勘探隊員得出結論，沙廠—大漕片麻巖不是塊狀無序的巖漿巖，而是層狀有序的地質體，是表殼巖。這個表殼巖具等斜褶皺構造特征，具標志性作用。

3 巖石地層單位的劃分

前面介紹了北京地質學院和北京市地質調查所的太古宙巖石地層單位劃分方案。下面介紹兩個新的劃分方案。一個是天津地質礦產所的兩分方案；另一個是筆者提出的三分方案。

3.1 天津地質礦產所方案

1996—1998年，天津地質礦產所在北京市地質調查所工作的基礎上，開展本區的地質研究工作。金文山等（2000年）發表了《北京地區早前寒武紀結晶基底地質》專著。專著內容涉及北京，也涉及全國。分析內容豐富，評述也精彩。該專著及其巖石地層單位的劃分方案（表3），反映了本區古老變質巖最新的研究成果。該所的方案是兩分方案。兩大表殼巖系，一個置于中太古代的底部；另一個則放在新太古代頂部。并指出這些表殼巖的原巖是雜砂巖、中酸、中、中基性火山巖及其碎屑巖、鐵硅質沉積巖。該所特別強調混合巖化作用，并認為條帶狀混合巖在表殼巖區占主體地位。顯然，天津地質礦產所和北京市地質調查所兩個單位對本區表殼巖的認識差異較大。如前述，北京市地質調查所的成果，看不到一塊面型表殼巖的圖形和文字描述。表殼巖都成為了小個的“捕虜體”、“殘塊”和“包體”。天津地質礦產所則確認面型表殼巖的存在，有圖和文字描述，還指出兩大表殼巖系分布面積比第一輪區調圈定的兩群面積小，但相差不大。

表3 北京地區早前寒武紀巖石地層單元Tab.3 Precarnbrian lithostratigraphic units in Beijing

在巖漿巖方面，天津地質礦產所圈出了5個古老巖體，并稱它們是TTG-M-ME雜巖。雜巖以TTG質巖石為主，混合巖和區域變質巖為輔。這些雜巖地質體，彼此混雜產出。比較而言，北京市地質調查所強調古老巖體活動強度大、分布廣，以英云閃長質片麻巖為主。但是，天津地質礦產所對沙廠英云閃長質片麻巖有不同的認識，并認為巖漿巖的活動，沒有那么強烈和那么廣泛。

天津地質礦產所兩大表殼巖系的劃分方案，與20世紀60年代兩大群劃分方案沒有大的區別，而且兩者都強調了混合巖化的作用。該方案3個方面的問題處理欠妥。①未利用區內豐富的鐵礦資料。僅用很少的文字描述，鐵礦被“靠邊了”；②未利用區內褶皺構造的成果。理論上承認表殼巖褶皺構造十分普遍，實質卻以露頭不好，勘探程度低、難以恢復為由把它也“靠邊了”；③未利用區內深部礦區的勘探成果。由于這些原因，該專著的論據顯得單薄。因此，專著對爭議問題的論證，顯得依據較少。

3.2 提供研討的方案

太古宙水火之爭，使爭議的主要對象和主要問題逐步有了明確的認識。綜合歷年來的研究成果，筆者提出劃分方案供研討（表4），說明如下。

（1）表殼巖方面。采納101勘探隊和天津地礦所的意見，承認面型表殼巖的存在，保留舊方案兩大群的劃分。即大體上保留原密云群兩個組（沙廠組和大漕組）和原四合堂群兩個組（西灣子組和山神廟組）。表殼巖分布面積，約占變質巖區三分之二，它仍然是北京古老結晶基底最主要的地質體。此外，采納101勘探隊的觀點，表殼巖系包含三大含鐵層位和眾多鐵礦產地。還應指出，密云群表殼巖具系列等斜褶皺構造特征，它與鐵礦一樣具標志性意義。

（2）古老巖漿巖方面。方案包括北京市地質調查所圈出的六個巖體（不含沙廠英云閃長質片麻巖）。也包含天津地質礦產所圈出的五個雜巖。這些古老巖體，除宋營子、葦子峪和陽坡地三個巖體較大之外，其余的都是小個體。總共分布面積約占變質巖區三分之一。

表4 北京太古宙巖石地層單位劃分表Tab.4 Archean lithostratigraphic units in Beijing

（3）采納基性巖墻群的研究成果。放馬峪基性巖墻群主要分布在密云水庫附近的片麻巖中，北東走向。脈體寬數米至數百米不等，長數百米至數千米。巖墻穿切了密云群片麻巖，也切穿了（黑臥、葦子峪、宋營子）三個老巖體。因此，這些地質體的先后關系是：密云群片麻巖最老；其次是三個老巖體，再其次是放馬峪基性巖墻。賀高品等（1993）對巖墻（輝長巖）取樣進行Sm-Nd法測定，該巖石全巖年齡2858Ma（等時線）。由此推斷，該巖墻群的出現，可能是本區中太古代晚期基性巖漿活動一次重要的標志性事件。

（4）采納Sm-Nd法測定成果。據了解，Sm-Nd法對研究古老變質巖的年代測定效果較好。尤其是對超鎂鐵質巖更有效。王世發等對密云群表殼巖采了6個樣，進行Sm-Nd法測定。其中，有3個樣品模式年齡達到3454.98～4049.48Ma。模式年齡作為表殼巖成巖時代的大致數據是可行的。這幾個數據應引起關注。王世發等（2001）認為，“這可能表明表殼巖的成巖時代為始太古代至古太古代”。

王世發等（1994）對兩期基性巖墻群的研究和對密云群表殼巖采樣進行Sm-Nd法測定，為本區巖石地層單位劃分提供了重要的資料。重視新研究成果和采納Sm-Nd法測定的數據，是表（4）方案的指導思想，盡管方案劃分依據還不夠充分，但是，這樣做，重要信息不會被忽視。為激發人們研究的熱情；為深入探索北京古老基底地質，筆者就拋磚引玉試一下吧！

4 結束語

北京太古宙水火之爭，已到了成果收獲的階段。抱著總結經驗教訓，防止填圖擴大化和提高地質研究程度的目的，再說幾點想法：

（1）要正確區分兩種鐵礦的產出環境。 本區鐵礦有兩種產出環境。一種鐵礦，產出于表殼巖中。這種鐵礦（特別是大、中型），多呈層狀和似層狀產出，是礦區的重要礦體，是主要的勘探對象。它們經受過強烈區域變質、褶皺、斷裂的作用和混合巖化的影響，但是，受巖漿巖作用影響相對較弱，處境相對平靜。另一種鐵礦，散布于雜巖體中。它們除受區域變質、褶皺、斷裂作用外，還受多期、次巖漿巖的強烈侵擾、熔蝕作用。經歷復雜。礦體成了侵入體的“包體”、“捕虜體”和“殘塊”。但是，這樣產出的鐵礦比較少，非主要勘探對象。

（2）區分正、副變質片麻巖應有依據。 古老變質片麻巖正、副的區分，要有標準，不能光靠經驗，也不能單靠其外觀及其組構。筆者認為，應以野外地質依據為主，室內化驗分析為輔。總結勘探隊的教訓和體會，主要靠三個野外地質依據。第一，含鐵層位地質特征的存在（鐵礦成組、成帶與圍巖互層產出，具標志層的作用，存在三個含鐵層位）。第二，獨特的構造地質模式（具標志物的單斜層或復式等斜褶皺）。第三，片麻巖中多見有區域變質巖的殘留物。用三個依據檢查，密云群表殼巖都具備。它是一個受變質、受混合巖化、被褶皺了的地質體。四合堂群表殼巖也具備這三個依據。但是，與密云群表殼巖有所不同，它的第二個依據，不是等斜褶皺，而是以鐵礦為標志的單斜層地質體。其特點是，巖層成層性好，延伸穩定。陽坡地片麻巖的工作程度較低；它缺少鐵礦標志層；其它的標志物和尖棱褶皺群，人們看法不一，為有爭議的地質體。

（3）因地制宜選擇工作方法。 總體上說，在古老變質巖區，應該采用新方法（構造-巖石-事件）進行地質填圖。但是，工作方法的選用，也要靈活，因地制宜。本區有兩大群混合巖化片麻巖的存在。這是兩大塊表殼巖，兩者的面積都很大。據多年礦區勘探的經驗，盡管表殼巖區地質構造復雜，但是，采用傳統的層序法進行粗略的地層劃分，還是可行的。這樣做，不排斥新方法在全區的應用。有關全區的太古宙變質巖石地層單位的劃分，采用新方法編制，內容更全面，意義更深刻，效果更好。

（4）要加強交流，互相學習。 勘探隊和區調隊要相互學習，加強交流。勘探隊要學區調隊的新觀點、新方法和新成果，以開闊眼界，長知識、長經驗。區調隊應學勘探隊的深部成果和表里結合的經驗。地質調查時，不要輕視表殼巖的研究。編圖寫報告要考慮到勘探成果的利用。

（5）變質巖巖石年代學工作仍很薄弱，嚴重影響研究工作的深入，有待加強。

（6）要解放思想，走創新的道路。學習國外先進是應該的，但是，要結合實際，總結自己特色。要有新思維，在此基礎上，開展變質巖區新一輪的區調，以提高本區古老結晶基底地質的研究程度。

筆者長期在基層工作，從勘探角度看問題多，不妥之處，請批評指正。本文在編寫過程中得到游振東教授的精心指導，在此表示衷心的感謝！

鮑亦岡，劉振鋒，王世發，等，2001. 北京地質百年研究[M].北京：地質出版社.

賀高品，葉慧文，夏勝利，1993. 北京密云地區變質基性巖墻的Sm-Nd同位素年齡及其地質意義[J].巖石學報，9(3)：312-317.

金文山，李雙保，管愛蓮，2000. 北京地區早前寒武紀結晶基底地質[M].北京：地質出版社.

周紹林，陳東明，李致瑞，等，1994. 北京早前寒武紀地質及鐵礦[M].北京：地質出版社.

The Neptunism vs Plutonism on the Origin of Archean Rocks in Beijing

LU Huihua, LI Xiuping

(The Municipal Bureau of Land and Resources, Beijing 100013)

The study on the Archean rocks in Beijing has lasted near 100 years. The fi rst 60 years it was dominated by the neptunist point of view; while in the later more than 30years the plutonism became predominant. The major topic of debate is the origin of the tonalitic gneiss developed in Shachang. The focus of the conf l ict is concentrated at the 5 issues： the form and mode of occurrence of the iron ore bodies, the massive disordered metamorphic rocks, the magmatism, the migmatization and the combination of the two major rock groups. The intrusion of Fangmayu basic dyke swarm is an key important geological event in Late Mesoarchaeozoic time. The results of regional geological survey have gone extreme due to different points of view. Based on the long term iron ore exploration in this area, the present paper puts forward a new three-fold variant on the subdivision of Archean lithostratigraphic units.

Archean; tonalite; migmatization; Basic dyke swarm; Subdivision of lithostratigraphic; Beijing

P534

A

1007-1903（2017）01-0042-08

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.01.007

盧惠華（1935- ），男，研究員，主要從事礦產資源研究。E-mail：luhuihua716@126.com