磊孤山—东山口侵入岩体路线纳入周口店地质教学指导书

一、路线简介

房山复式岩体研究历史长，成果丰富，早在中国地质大学（武汉）周口店基地创建初期，业已开发成一经典的岩体教学路线，1996年第30届国际地质大会亦将其选择为国际地质参观路线。鉴于此，在2004年周口店基地创建50周年之际，中国地质大学（武汉）与当地政府部门联合对其立碑以示纪念和保护。该路线为房山岩体的观察路线。房山岩体是周口店地区面积最大的侵入体，观察路线位于周口店镇北侧西峰坡—迎风坡—东山口一线，自北东到南西由中心向边部，穿越房山岩体的东南边缘。岩体露头条件较好，观察点均有乡村公路通达，交通便利（图3-7-1）。

图3-7-1 磊孤山—东山口侵入岩体观察路线

二、路线地质概况

房山岩体位于房山区西北，其西界车厂，东临羊头岗，北抵东岭子，南至东山口、关坻，平面上呈南东—北西向延长的椭圆形，出露面积约54km2。房山侵入体与周围地层多为侵入接触关系，局部地段为断层接触。岩体东部、北部接触面向围岩倾斜；西部接触面近直立；南部接触面有的地段倾向岩体内部，有的倾向围岩。总体上看，是向围岩倾斜，为一中等规模岩株。房山岩体主要由位于中心的花岗闪长岩主体和呈不完整环带状分布于边部的石英二长闪长岩组成，并被镁铁质脉岩切割，为一复式岩体（图2-3-1）。

暗色细粒石英闪长岩体零散分布于花岗闪长岩体边缘，过去曾认为前者是后者的边缘相，但实际上两者为侵入接触关系，暗色石英闪长岩侵入稍早，花岗闪长岩侵入稍晚，前者被后者侵入、穿切。主要证据包括：①两者存在侵入接触界线，在关坻、东山口、上店、南关隧洞附近可见侵入接触关系，有些地方可见到花岗闪长岩一侧有窄的、隐约可见的冷凝边；②花岗闪长岩中有暗色细粒石英闪长岩捕虏体；③暗色细粒石英闪长岩流动构造被花岗闪长岩所切割，但在局部地段两岩体之间表现为过渡关系，表明两次侵入时间间隔不是很长。也许是暗色细粒的石英闪长岩体侵位不久，外壳凝固而内部尚未凝固时，较酸性的花岗闪长岩浆接踵而来，可能是同源岩浆“脉动”侵入的结果。

（一）花岗闪长岩体

1．相带划分

花岗闪长岩是房山复式岩体的主体，位于核部。按照岩体内部钾长石斑晶含量、大小和岩石特征的差异，将花岗闪长岩分为3个岩相带，从岩体中央向外依次称为中央相、过渡相和边缘相（图2-3-1）。相带以中央相为核心，呈同心环状分布。南部及东部相带较宽，西北部相带较窄，各相带之间逐渐过渡，钾长石斑晶在过渡相内含量较高。各相带特征见表3-7-1。

表3-7-1 房山复式岩体花岗闪长岩相带特征

注：Or．钾长石斑晶；Pl．斜长石；Q．石英。

2．矿物组成

花岗闪长岩主要由斜长石、钾长石（微斜长石、条纹微斜长石）、石英、黑云母和角闪石组成，副矿物为磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石等。其中钾长石和部分斜长石构成过渡相和中央相斑晶，过渡相中偶见长条状角闪石斑晶。由于岩石为粗粒似斑状结构，单凭薄片定名有误，故前人采用野外和室内相结合的方法对斑晶和基质矿物的含量分别进行统计，8个点的统计结果见表3-7-2。

表3-7-2 花岗闪长岩体各相带矿物成分平均含量

据《1∶5万周口店幅区调报告》，1988。

从边缘到中央，造岩矿物的含量具有明显的变化规律：暗色矿物从多到少，石英由少变多，钾长石斑晶含量由无到逐渐增多，后又减少，反映了岩浆从边缘到中央，由较基性向较酸性的演化。经对比分类，岩体的过渡相和中央相岩石的正确命名应为花岗闪长岩，仅在岩体西北部由于钾长石斑晶含量增多而出现石英二长岩；边缘相的基本名称为石英闪长岩，仅在岩体东部丁家洼一带由于钾长石增多也出现石英二长岩种属。

（3）捕虏体（包体）。花岗闪长岩体中捕虏体（包体）主要集中于边缘相和过渡相，长轴多在10～50cm之间。处于边缘相中包体因经受强烈的压扁作用而呈铁饼状，其长轴或扁平面大致平行于接触带。它们可大致分为两类：一类为来自围岩的碎块（如大理岩、变质砂岩、角闪岩、各种片麻岩、细粒石英闪长岩等，如官地附近125．5高地所见）；另一类为深部包体。经研究，从边缘相到中央相捕虏体（包体）具有一定的变化规律：数量由多到少；成分由复杂到单一；形状上从次棱角到纺锤状；界线由截然到不清楚至模糊；从没有长石变斑晶（交代斑晶）到出现白色斜长石变斑晶及浅肉红色钾长石变斑晶，改造程度由浅到深（图3-7-2、图3-7-3）。

图3-7-3 房山岩体野外典型地质现象照片

a．花岗闪长岩中央相及包体（迎风坡）；b．过渡相包体被脉体穿插（磊孤山）；c．过渡相岩石及后期穿插脉体；d．房山岩体边缘相（127．2高地）；e．边缘相包体（龙门口）；f．边缘相中围岩捕虏体（125高地）；g．花岗闪长岩与石英闪长岩接触关系；h．枪杆石复式岩体接触关系；i．房山岩体蘑菇石

暗色微粒包体的形态多呈椭球形，大小差别极大，最大的包体长轴可达2～3cm，最小的包体长轴仅2cm。据张金阳等（2013）研究，暗色微粒包体往往发育有向内部弯曲的凹边（图3-7-2e，f），可见寄主岩细脉切穿并分割微粒包体（图3-7-2f），也可见被微粒包体包围的寄主岩团块（图3-7-2g），表明寄主岩浆挤入包体并发生了物质交换。密集的暗色微粒包体群整体上呈岩墙的形态，说明长英质寄主岩浆冷凝过程中形成原生裂隙，镁铁质岩浆沿这些裂隙贯入，并发生物质交换。

图3-7-2 暗色包体（MME）与花岗闪长岩关系（据Xu et al，2012；张金阳等，2013）

a．椭圆形包体与主岩截然分界，大的钾长石斑晶位于主岩与包体边界；b．暗色包体与花岗闪长岩主岩之间浅色过渡带；c．大部分被消耗的暗色包体；d．显示半塑性状态的纺锤形包体；e．环带状暗色微粒包体及向内部弯曲的凹边；f．贯入暗色微粒包体的反向脉及向内弯曲的凹边；g．微粒包体包围的寄主岩花岗闪长岩团块

环带状暗色微粒包体（图3-7-2b，e）核部颜色较深，暗色矿物含量高，粒度相对较细，边部一般较窄并发育不完全，颜色较浅，暗色矿物含量低，粒度相对较粗，浅色的边缘是包体与寄主岩物质发生交换的产物。也可见中心为暗色微粒包体，边部为富云包体组成的复合包体，这是寄主岩浆中黑云母围绕暗色微粒包体集中分布的结果，表明寄主岩浆处于未结晶的液相。这些类型暗色微粒包体一方面说明包体与寄主岩存在物质交换，另一方面说明镁铁质岩浆侵入贯穿于岩浆固结过程的始终，即存在多期次镁铁质岩浆的侵入活动。

微粒包体呈斑状结构，斑晶含量为3%～5%左右，主要有斜长石和少量黑云母、角闪石，偶见钾长石。斜长石斑晶形态多不规则，边界不平直，有的呈卵圆形，其中可含黑云母、角闪石、磷灰石。黑云母斑晶呈深褐色-浅黄色多色性，内部可见针状磷灰石，角闪石斑晶边角钝圆，多色性呈草绿色—褐黄色。包体中除可见与寄主岩中相同的斑晶外，横跨于包体与寄主岩边界的长石斑晶也很多，表明包体中的长石与寄主岩中的长石相同，包体中的长石来源于寄主岩，且长石生长时包体未完全固结。基质中，角闪石呈半自形长柱状，多色性与斑晶角闪石一致，有的具简单双晶，黑云母以半自形为主，多色性与斑晶黑云母一致，局部可见扭折现象，长石多为半自形—自形，石英具波状消光，部分包体中含有少量的褐帘石。基质中长石和石英含量达50%以上，暗色矿物占45%～50%，角闪石含量多于黑云母。

2．石英闪长岩体

石英闪长岩体是相对早期侵位的岩体，分布于花岗闪长岩体的外缘，受后者的侵入和穿切，分割成零散的十几个小岩体。最大的分布于羊耳峪—东流水一带，呈新月形，长4000m，最宽处约500m，面积约2km2，其次为丁家洼、官地及东山口等地岩体（图2-3-1）。矿物组成特征见表3-7-3。

表3-7-3 石英闪长岩矿物含量（据谭应佳和叶俊林，1987）

东山口石英闪长岩为灰色，细粒，有不明显的条带状构造，原生节理发育，围岩捕虏体较多。根据矿物成分统计，定名为角闪黑云母石英闪长岩。为便于同花岗闪长岩体边缘相区别，定名为暗色细粒石英闪长岩。

关坻闪长岩为灰黑色，暗色矿物比东山口多，细粒等粒结构。镜下普通角闪石内有透辉石残余，角闪石具环带。斜长石为中长石，比东山口更显基性，具环带。岩石中碳酸盐化强。根据矿物含量统计定名为暗色细粒闪长岩。

东流水石英闪长岩，岩石为灰白色，细—中粒连续不等粒结构。岩石化学成分指示稍偏酸性。据矿物成分定名为角闪石英闪长岩。

石英闪长岩皆以细—中粒等粒结构、颜色深、暗色矿物含量高等特征而区别于花岗闪长岩体边缘相。(www.xing528.com)

3．房山岩体岩石化学

岩体从早至晚即从岩体的边缘至内部，SiO2、Na2O和K2O含量增加；MgO、Fe2O3、FeO和CaO含量减少，Al2O3含量无明显变化。在K2O-SiO2图解中，绝大多数样品的投影点均落在高钾钙碱性系列岩区，只有个别样品落入钾玄岩系列区域内（张丽芬等，2006）。在（La／Yb）N-（Yb）N图解中，周口店岩体主期花岗闪长岩投影点全部落在埃达克岩区，早期石英二长闪长岩落入埃达克岩与典型的岛弧钙碱性岩的过渡区边缘；而在Sr／Y-Y图解中，周口店岩体全部落入了埃达克岩的区域，表明周口店岩体两期岩石具有与埃达克质岩非常相似的地球化学特征。具有高Si、低Mg特征（Xu et al，2012），初始Sr、Nd同位素比值分别为0．751～0．7055、0．5115～0．5118，εNd（t）在-13．7～-17．9（张丽芬等，2006；蔡剑辉等，2005）。综合元素与同位素地球化学特征，推断房山岩体起源于加厚的大陆下地壳（Xu et al，2012）或来自中生代时增生在华北下地壳底部年轻的基性麻粒岩的部分（张丽芬等，2006）。

4．房山岩体侵位时间

从房山岩体侵入接触的最新地层为下二叠统，以及岩体热变质晕圈影响到中侏罗统龙门组来看，岩体的侵位时间应在中侏罗世之后。已有的同位素定年结果，包括蔡剑辉等（2005）获得的花岗闪长岩SHRIMP锆石U-Pb年龄130．7±1．4Ma；Sun et al（2010）对花岗闪长岩、石英闪长岩和微粒包体的锆石SIMS和LA-ICP-MS U-Pb定年，获得的花岗闪长岩年龄（130～134Ma）（自边缘到核部分别是133±1Ma、132±1Ma、130±1Ma／SIMS；132±2Ma、134±2Ma／LA-ICP-MS），石英闪长岩年龄为130～134Ma，暗色微粒包体的年龄为134Ma。Yan et al（2010）对早期石英闪长岩两件角闪石Ar-Ar定年，获得坪年龄为134．3±0．4Ma和136±0．5Ma；Xu et al（2012）对花岗闪长岩、微粒包体和镁铁质脉岩的LA-ICP-MS定年，获得三者年龄分别为136±2Ma、136±2Ma和134±2Ma。上述结果显示，暗色细粒石英闪长岩侵位时间为130～136Ma；花岗闪长岩的侵位时间为130～134Ma，微粒暗色包体年龄134～136Ma，镁铁质脉岩岩浆侵位时间在134Ma左右，以上不同作者采样不同的定年方法所获得年龄在误差范围内基本一致，反映暗色细粒石英闪长岩、花岗闪长岩和镁铁质微粒暗色包体以及晚期的切割早期岩体的镁铁质脉岩，其形成时间非常接近。它们均为在早白垩世侵位的岩体。

三、教学内容及要求

（1）了解房山复式岩体位置、规模、平面形态及侵入时代。

（2）观察并描述复式岩体相带或单元划分标志及各自岩石学特征。

（3）观察认识岩体的原生构造并进行测量。

（4）观察描述析离体、捕虏体及浆混体（成因不明者可统称包体）发育的位置、含量变化、形态特征并进行岩性鉴定。

（5）观察鉴别不同岩体、岩脉的穿插关系及形成的先后顺序。

（6）观察描述岩体与围岩的接触关系。

（7）横穿岩体相带测制岩体信手地质剖面图并对典型地质现象进行素描和利用数码相机拍照。

（8）分别按常规方法和GPS、计算机软件系统在纸质地形图、数字化地形图上定地质观察点并勾绘相带界线及岩体与围岩的接触界线。

（9）系统采集不同相带基岩标本和不同风化类型的样品，以便镜下薄片鉴定和利用便携式测试分析仪进行地球化学测试分析工作。

四、教学进程及安排

1．西峰坡

路线起点，观察花岗闪长岩体中央相岩性、结构、构造，准确定名；观察钾长石巨斑晶（长4～5cm）的环带构造；统计斑晶数量。

2．磊孤山东南坡采场

此处为岩体过渡相，相距不远有多个采石点，其地质内容皆同且岩石露头均佳。若有数个教学班可安排在不同处进行观察。教学进程可依次安排介绍岩体地质概况、岩体工作方法、过渡相岩石观察描述、原生构造的观察与测量、过渡相与边缘相分界、定点及在地形图上勾绘岩相界线，以此为起点开始制作岩体信手地质剖面图。

从磊孤山东南坡向南至127．2高地的路线地质中，除完成过渡相与边缘相的分界任务外，还应安排观察浆混体、析离体、捕虏体由内向外其大小、形状、数量及成分变化的有关内容。在这一带蘑菇石成群出现，千姿百态、景观秀美，可安排学生在此照相、素描并讨论其成因，引导学生回忆地质风化作用及特征。

3．127．2高地南侧

该观察点为花岗闪长岩体边缘相与石英闪长岩的分界。依次安排如下观察内容并完成相应工作：127．2高地南侧为花岗闪长岩与石英闪长岩接触关系所在，二者岩性、粒度及颜色的差异、原生构造交切关系、伴生岩脉与二者关系、三者形成顺序等均为主要观察内容，确定岩性分界点并勾绘地质界线；继续绘制地质信手剖面图。

4．官地村西侧大路旁

观察描述复式岩体与围岩的接触关系。岩体在此处的岩性为石英闪长岩，露头良好、岩石新鲜、便于观察描述。围岩为太古宇官地杂岩，岩性为灰色、灰黄色片麻岩，已风化，其中有长英质脉体发育。可提示岩体与围岩呈侵入接触，其证据和标志在官地村村东等处可见，将在另外路线中安排观察此项内容。于此点完成岩体信手地质剖面图。

5．官地村西约300m处101．8高地

此点位于公路旁侧，所观察露头被称为“枪杆石”。观察描述数种侵入岩（其中有脉岩）岩性特征并观其穿插关系。可展开讨论，最后完成定点、勾绘地质界线及素描和照相等任务。

6．一条龙北坡

为岩体与围岩接触处，描述岩体的岩性特征并给予正确定名；观察围岩的岩性组合特征并判断其时代归属和组名。详细观察二者的侵入接触关系（岩体呈树枝状侵入于围岩中）。完成定地质点、勾绘地质界线和侵入接触关系素描及照相任务。从磊孤山—127．2高地—官地村西侧采用穿越路线进行地质观察，而从此点至一条龙西端（被称为“龙头”）则采用追索路线进行工作并勾绘岩体与围岩接触地质界线。

（视频讲解二维码：No．3-7-1／2／3）

五、思考与讨论

（1）通过此路线观察实践，本人对岩浆岩岩石学的知识掌握程度如何？还需在哪些方面加强？

（2）侵入体的观察研究及工作方法与地层学的工作方法有何差异？

（3）房山复式岩体岩石学特征、岩体内部相带（单元）划分标志、岩体内部及边缘的各类“包体”、岩体的原生构造及岩体与围岩接触关系等地质现象或内容观察及了解程度如何？

（4）试分析复式岩体侵位机制。

（5）个人写出有关岩体观察研究小结。