京北军都山地区岩墙冷却过程及其结构成因探讨

王 敏，王春乐

(首都师范大学 资源环境与旅游学院，北京100048)

1 引言

京北军都山地区是半覆盖的中山区，植被茂盛，地势陡峻，基岩露头出露较差仅占30%～40%，常规地质工作比较困难。该地区是中国震旦系广布的地区，主要由碎屑岩，碳酸盐岩和火山岩建造组成，在地貌上常构成单面山或褶皱山。此外区域南部和东北部分布有前震旦系变质岩系、寒武系和奥陶系的碳酸盐岩层，侏罗系火山岩系仅分布于区域的西北部。本区由于多期构造运动影响，构造十分复杂，岩浆岩广泛分布，其中燕山期岩浆岩活动最为强烈。

本文拟在沿线地区进行仔细观察、采样、制作切片之后，对其宏观和微观岩相、岩墙群的形成机制进行分析，而后进行偏光显微镜下的分析。采取野外系统观察、采样和室内细致研究相结合的思路，展开对京北军都山地区岩墙的研究。

2 区域地质背景

笔者所考察研究的岩墙主要位于南口山前断层，为军都山隆起与京西丘陵平原区的分界断层，在构造上处于北东向太行山构造带与东西向燕山构造带的交接部位，深浅部的地质构造环境较为复杂。平原和山区相对高差为400～500 m，山区除个别海拔高于1000 m的中山(莲花山、风陀梁、磨盘山)外，多为小于1000 m的低山及低山与平原交界的山前丘陵地带，一般高程为几十至百余米不等。区内这种层状地形面的普遍发育，反映的是晚第三纪以来山区间歇性的抬升作用，从而显示出3个不同的层状地形面，由高到低依次为1000 m左右，800～500 m和300～150 m。中、晚更新世和全新世冲、洪积扇环绕山麓呈带状分布。在南口山前，山地东南与平原交界处，自白羊城经南口村至虎峪一带是北东向的山前断裂带(图1)。

图1 南口山前断层的几何展布

3 京北军都山地区岩墙野外地质

在野外工作的基础上，按照岩石的结构和产状特征，可以初步判断附近区域以花岗岩和石英正长岩为主。其中正长岩组成岩体的外环，岩体中心为花岗岩。花岗岩大部分岩石表面被风化，通过观察其新鲜剖面可以看到主要成分以浅色矿物钾长石和石英为主，还含少量黑云母。该区域内的岩墙薄厚不一，碱性花岗岩内部有大量岩墙分布，在围岩接触部位岩墙也很多，这些岩墙密集成群，形成壮观的地貌景观(图2)。

黑山坨花岗岩位于中心部位，岩石颜色较浅，呈中—细粒等粒结构，主要矿物为石英、碱性长石、斜长石。暗色矿物主要是镁质黑云母，不含角闪石。在考察点12处，研究者可以清楚地观察到花岗岩体中包含有形状规则不一的捕虏体。笔者在经过对多地岩墙实地考察后，选取具有典型性特征的考察点2处岩墙进行相关的显微结构分析并做深入探讨研究，以此望获得对京北军都山地区岩墙冷却以及岩石结构的初步探讨性研究成果。

图2 野外考察线路

4 京北军都山地区岩墙冷却和结构响应

笔者分别对同一岩墙的中心位置及其与围岩的接触面附近进行采样，通过观察可以看出前者的晶体颗粒较粗，后者的晶体颗粒较细。作者推测采样点处的岩墙冷却过程为：起初在此处发生了强烈的构造运动并形成较大的裂隙，温度极高的基性岩浆侵入裂隙对周围的酸性花岗岩围岩造成一定的侵蚀破坏，岩浆侵入伴随着强大的压力致使原有裂隙扩大，围岩破碎掉入岩浆并熔融，岩墙岩性介于基性和酸性之间。随着岩浆的冷却，岩浆的温度从边缘向中心逐渐降低，冷却的时间也越来越长，愈往中部岩墙晶体的形状更加不规则，形成的结晶颗粒更粗，甚至会发育为斑状结构和残影体。故采样点处的岩墙冷却时间和温度属于正相关关系，温度越高岩墙的冷却过程越漫长。

通常岩脉中的晶粒状矿物质的大小会根据接触距离的长短而不同。在火成岩体的边缘或是其附近处的晶粒大小通常会远远小于在中心处的晶粒，这种现象被解释为是因冷却速度不同所导致的。

5 京北军都山地区岩墙显微结构分析

通过岩墙的显微结构特征研究可以了解岩石中矿物颗粒本身的特点，如结晶程度、晶粒大小、晶粒形状等，以及颗粒之间的相互关系所反映出来的岩石组成的特征。形成环境，矿物微观特征差异与其形成环境有着必然的联系。

本次显微结构照片取集以一般性为准则，主要对岩墙边缘样本和中部样本采取显微结构照相并进行初步分析，以此来获得较为准确的岩墙岩石矿物结构信息。样品14－4位于岩墙与围岩的接触边，通过显微结构图可以清楚的观察到该岩石为隐晶质结构，具有针状微晶。主要含有角闪石、钾长石、黑云母等矿物(图3)。

图3 岩墙显微照片－针状微晶(样品14－4)

中部的样本6、9、12大多数具有煌斑结构，斑晶以角闪石、云母为主，基质由自形的铁镁矿物和自形——半自形晶长石、以及小板条状角闪石组成微晶自形结构，暗色矿物大于40%。

观测点2处岩墙呈块状构造，比较致密均一。岩墙的边缘结晶较细，内部结晶较粗。主要含有角闪石、基性斜长石和辉石，少量黑云母、石英，初步判断此岩墙介于酸性和基性之间。很明显，该岩墙边缘与中部的岩石结构有明显差异，作者猜想这很可能与岩墙冷却过程中的诸多因素有关。

6 结论

(1)京北军都山地区存在燕山期黑山坨——大石坡环状复合岩体的中生代岩墙群黑山坨岩体晚于大石坡岩体并侵位于大石坡岩体中央。可见，该地区构造运动岩浆活动频繁剧烈。

(2)宽度较大的岩墙主要含有角闪石、基性斜长石和辉石，并含有少量橄榄石、黑云母、磁铁矿、石英。质地均一致密，块状构造。岩墙边缘结晶细小，中部较边缘粗大。

(3)京北军都山地区岩墙符合岩墙冷却和结构响应的一般性规律。岩墙的结构符合边缘或是其附近处的晶粒大小通常会远远小于在中心处的晶粒。