京北軍都山地區巖墻冷卻過程及其結構成因探討

王 敏，王春樂

(首都師范大學 資源環境與旅游學院，北京100048)

1 引言

京北軍都山地區是半覆蓋的中山區，植被茂盛，地勢陡峻，基巖露頭出露較差僅占30%～40%，常規地質工作比較困難。該地區是中國震旦系廣布的地區，主要由碎屑巖，碳酸鹽巖和火山巖建造組成，在地貌上常構成單面山或褶皺山。此外區域南部和東北部分布有前震旦系變質巖系、寒武系和奧陶系的碳酸鹽巖層，侏羅系火山巖系僅分布于區域的西北部。本區由于多期構造運動影響，構造十分復雜，巖漿巖廣泛分布，其中燕山期巖漿巖活動最為強烈。

本文擬在沿線地區進行仔細觀察、采樣、制作切片之后，對其宏觀和微觀巖相、巖墻群的形成機制進行分析，而后進行偏光顯微鏡下的分析。采取野外系統觀察、采樣和室內細致研究相結合的思路，展開對京北軍都山地區巖墻的研究。

2 區域地質背景

筆者所考察研究的巖墻主要位于南口山前斷層，為軍都山隆起與京西丘陵平原區的分界斷層，在構造上處于北東向太行山構造帶與東西向燕山構造帶的交接部位，深淺部的地質構造環境較為復雜。平原和山區相對高差為400～500 m，山區除個別海拔高于1000 m的中山(蓮花山、風陀梁、磨盤山)外，多為小于1000 m的低山及低山與平原交界的山前丘陵地帶，一般高程為幾十至百余米不等。區內這種層狀地形面的普遍發育，反映的是晚第三紀以來山區間歇性的抬升作用，從而顯示出3個不同的層狀地形面，由高到低依次為1000 m左右，800～500 m和300～150 m。中、晚更新世和全新世沖、洪積扇環繞山麓呈帶狀分布。在南口山前，山地東南與平原交界處，自白羊城經南口村至虎峪一帶是北東向的山前斷裂帶(圖1)。

圖1 南口山前斷層的幾何展布

3 京北軍都山地區巖墻野外地質

在野外工作的基礎上，按照巖石的結構和產狀特征，可以初步判斷附近區域以花崗巖和石英正長巖為主。其中正長巖組成巖體的外環，巖體中心為花崗巖。花崗巖大部分巖石表面被風化，通過觀察其新鮮剖面可以看到主要成分以淺色礦物鉀長石和石英為主，還含少量黑云母。該區域內的巖墻薄厚不一，堿性花崗巖內部有大量巖墻分布，在圍巖接觸部位巖墻也很多，這些巖墻密集成群，形成壯觀的地貌景觀(圖2)。

黑山坨花崗巖位于中心部位，巖石顏色較淺，呈中—細粒等粒結構，主要礦物為石英、堿性長石、斜長石。暗色礦物主要是鎂質黑云母，不含角閃石。在考察點12處，研究者可以清楚地觀察到花崗巖體中包含有形狀規則不一的捕虜體。筆者在經過對多地巖墻實地考察后，選取具有典型性特征的考察點2處巖墻進行相關的顯微結構分析并做深入探討研究，以此望獲得對京北軍都山地區巖墻冷卻以及巖石結構的初步探討性研究成果。

圖2 野外考察線路

4 京北軍都山地區巖墻冷卻和結構響應

筆者分別對同一巖墻的中心位置及其與圍巖的接觸面附近進行采樣，通過觀察可以看出前者的晶體顆粒較粗，后者的晶體顆粒較細。作者推測采樣點處的巖墻冷卻過程為：起初在此處發生了強烈的構造運動并形成較大的裂隙，溫度極高的基性巖漿侵入裂隙對周圍的酸性花崗巖圍巖造成一定的侵蝕破壞，巖漿侵入伴隨著強大的壓力致使原有裂隙擴大，圍巖破碎掉入巖漿并熔融，巖墻巖性介于基性和酸性之間。隨著巖漿的冷卻，巖漿的溫度從邊緣向中心逐漸降低，冷卻的時間也越來越長，愈往中部巖墻晶體的形狀更加不規則，形成的結晶顆粒更粗，甚至會發育為斑狀結構和殘影體。故采樣點處的巖墻冷卻時間和溫度屬于正相關關系，溫度越高巖墻的冷卻過程越漫長。

通常巖脈中的晶粒狀礦物質的大小會根據接觸距離的長短而不同。在火成巖體的邊緣或是其附近處的晶粒大小通常會遠遠小于在中心處的晶粒，這種現象被解釋為是因冷卻速度不同所導致的。

5 京北軍都山地區巖墻顯微結構分析

通過巖墻的顯微結構特征研究可以了解巖石中礦物顆粒本身的特點，如結晶程度、晶粒大小、晶粒形狀等，以及顆粒之間的相互關系所反映出來的巖石組成的特征。形成環境，礦物微觀特征差異與其形成環境有著必然的聯系。

本次顯微結構照片取集以一般性為準則，主要對巖墻邊緣樣本和中部樣本采取顯微結構照相并進行初步分析，以此來獲得較為準確的巖墻巖石礦物結構信息。樣品14－4位于巖墻與圍巖的接觸邊，通過顯微結構圖可以清楚的觀察到該巖石為隱晶質結構，具有針狀微晶。主要含有角閃石、鉀長石、黑云母等礦物(圖3)。

圖3 巖墻顯微照片－針狀微晶(樣品14－4)

中部的樣本6、9、12大多數具有煌斑結構，斑晶以角閃石、云母為主，基質由自形的鐵鎂礦物和自形——半自形晶長石、以及小板條狀角閃石組成微晶自形結構，暗色礦物大于40%。

觀測點2處巖墻呈塊狀構造，比較致密均一。巖墻的邊緣結晶較細，內部結晶較粗。主要含有角閃石、基性斜長石和輝石，少量黑云母、石英，初步判斷此巖墻介于酸性和基性之間。很明顯，該巖墻邊緣與中部的巖石結構有明顯差異，作者猜想這很可能與巖墻冷卻過程中的諸多因素有關。

6 結論

(1)京北軍都山地區存在燕山期黑山坨——大石坡環狀復合巖體的中生代巖墻群黑山坨巖體晚于大石坡巖體并侵位于大石坡巖體中央。可見，該地區構造運動巖漿活動頻繁劇烈。

(2)寬度較大的巖墻主要含有角閃石、基性斜長石和輝石，并含有少量橄欖石、黑云母、磁鐵礦、石英。質地均一致密，塊狀構造。巖墻邊緣結晶細小，中部較邊緣粗大。

(3)京北軍都山地區巖墻符合巖墻冷卻和結構響應的一般性規律。巖墻的結構符合邊緣或是其附近處的晶粒大小通常會遠遠小于在中心處的晶粒。