北京八達嶺斑狀花崗巖研究

曹義+王敏+陳志明+廖錦波

摘要：通過野外實地考察和室內微觀研究相結合，對北京八達嶺地區斑狀花崗巖的特征及成因進行了探究，對斑狀花崗巖與細粒花崗巖的接觸關系進行了分析。結果表明：研究區斑狀花崗巖出露地表的部分已嚴重風化，主要的構成礦物為鉀長石、石英和黑云母，鉀長石粒徑可達2 cm左右，是斑狀花崗巖顯著的特點；研究區斑狀花崗巖有后期侵入形成的細粒花崗巖巖脈；斑狀花崗巖內有淺色花崗閃長質包體和暗色閃長質包體存在；斑狀花崗巖中還有少量次要礦物斜長石、磁鐵礦和副礦物榍石。

關鍵詞：八達嶺斑狀花崗巖；細粒花崗巖；巖脈；包體

中圖分類號：P588.121

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）20-0149-03

1 引言

1.1 選題依據

八達嶺花崗巖體是北京西山分布著的侵入體中最大的一個，是一個結構相當復雜的巖體，已知是由基性到酸性的各種類型巖石所組成[1]。八達嶺花崗巖與居庸關的堿性花崗巖同屬花崗巖中的不同類型，為了能夠進一步了解與八達嶺堿性花崗巖不同類型的其它花崗巖的特征及其成因，選擇八達嶺長城沿線的花崗巖對其特征及其成因進行研究。

1.2 研究思路、研究內容及意義

要了解八達嶺長城沿線斑狀花崗巖的特征及其成因，首先必須要通過閱讀大量的文獻和資料來知道前人對八達嶺斑狀花崗巖的研究程度，了解在前人的研究方法上有沒有本人可以借鑒的。其次再進行系統的野外考察，弄清八達嶺長城沿線斑狀花崗巖與周圍其它類型花崗巖的相互接觸關系，并對典型區域的巖石進行采樣及照片采集。所以，對斑狀花崗巖的野外觀察、較系統的采樣及對樣品的偏光顯微鏡巖相結構分析是本次研究的關鍵。

本文重點研究以下三個方面內容：①八達嶺斑狀花崗巖的礦物組成、結構特征；②八達嶺斑狀花崗巖和細粒花崗巖的關系；③八達嶺斑狀花崗巖中的包體特征。其研究意義在于通過對八達嶺長城沿線斑狀花崗巖的特征及其成因的研究，為進一步開展八達嶺花崗巖特征和成因的研究工作奠定基礎。

2 野外地質考察

2.1 考察路線和采樣點

此次野外地質考察從八達嶺的前山停車場至后山的滾天溝，沿線共設了4個采樣點，采樣點以及采樣編號如下：采樣點①編號：13BDL-01；采樣點② 編號：13BDL-02；采樣點③編號：13BDL-03；采樣點④編號：13BDL-04.

2.2 典型地質特征

2.2.1 八達嶺斑狀花崗巖的礦物組成、結構特征及其成因環境

在樣點①出露地表的斑狀花崗巖多已嚴重風化，呈現黃色到淺褐色；從新鮮面可見鉀長石大的可達1～2 cm左右，形狀較為規則，顏色為肉紅色；其次，還可見石英和黑云母。樣點④區域的斑狀花崗巖中鉀長石的粒徑普遍比前幾個樣點大。這與斑狀花崗巖的成巖環境有很大聯系，花崗巖屬于火成巖中的酸性巖類，是分布最廣的深成巖類，主要由鉀長石、富鈉斜長石以及石英組成，并含有少量的黑云母或角閃石。其組成成分中通常鉀長石多于斜長石，鉀長石多呈半自形板狀，柱狀，肉紅或淡黃，在巖石的斷口上可見長石的解理面。

關于特點，斑狀花崗巖屬花崗巖類，也具有花崗巖的特征，具似斑狀結構；其中僅有斑狀花崗巖中有微紋長石斑晶的似斑狀結構這一特征，也是辨別斑狀花崗巖的主要標志；斑狀花崗巖中鉀長石斑晶成分簡單，斑晶為自形柱狀和板狀， 其晶體邊緣呈鑲嵌。

關于成因環境，似斑狀結構多見于斑狀花崗巖，成巖巖漿中富含鉀、鋁、硅組分，這些組成成分在一定條件下能夠達到鉀長石的形成要求；可見，巖漿中富含鉀、鋁、硅組分是形成似斑狀結構中鉀長石的物質基礎；其次，燕山期四個成巖階段環境條件都較穩定，巖漿要在結晶條件穩定的環境中，才能形成似斑狀結構；再次，結晶作用時間相對較長，在穩定的結晶環境中，巖漿從邊緣較高成巖溫度緩慢地冷卻到中心相對較低的成巖溫度，需經歷較長時間，這種巖漿結晶時間也就較長；最后容易生成含有大晶體礦物的鉀長石[6]；這一系列的因素造就了似斑狀結構的斑狀花崗巖。

2.2.2 八達嶺斑狀花崗巖和細粒花崗巖的關系

此次的野外地質考察中發現樣點③出現了不同類型的花崗巖，此花崗巖與前兩個樣點相同的斑狀花崗巖相互交錯形成，初步確定為細粒花崗巖，顏色為淺灰色，并出現嚴重風化現象，且沿節理面嚴重破碎。該類巖石中鉀長石的粒徑減小許多，石英的含量也少了許多，幾乎不見黑云母，但在該花崗巖中發現有假化石

的現象，并且大量地存在。淺色細粒花崗巖及巖脈屬后期侵入體，剖面東西向的厚度約為11.8 m，此剖面巖石向西約10 m和11.2 m處出現兩條同類型的細粒花崗巖巖脈，兩條巖脈交匯于山頂的蓋層之下。通過初步的研究可以確定這塊區域為小面積的細粒花崗巖侵入到大面積斑狀花崗巖的侵入接觸關系。并且可以確定作為侵入者的細粒花崗巖要比被侵入的斑狀花崗巖成巖時間要晚。經過進一步研究可以大致確定這條作為侵入者的細粒花崗巖走向近似為南北走向；在此，筆者作者有個大膽的猜想，基于前期在居庸關一帶進行的野外地質考察中，本文作者發現實習所經區域有很多的巖墻和侵入體的走向都大致呈南北走向，與筆者現在所觀察到的細粒花崗巖侵入體的走向近似一致，而且在考察中所見巖墻和侵入體的成巖時間也要比被侵入的巖體成巖時間晚。所以，筆者大膽的認為是否在某個地質時期北京八達嶺居庸關一帶巖體大規模侵入之后，階段性的出于張性環境，出現了數條近似南北走向的張裂，使得后期不同類型的巖墻和侵入體沿大斷裂帶侵入，才形成現如今北京八達嶺居庸關一帶的復雜巖墻分布特征，但具體原因有待進一步研究。

2.2.3 八達嶺斑狀花崗巖中的包體特征

在樣點④的斑狀花崗巖中筆者還發現了兩種不同類型的包體。

包體指一塊包在火成巖中的外來物質。花崗巖類侵入體中包體可分為三種類型：捕擄體、富云母包體和微晶粒狀包體[4]。

其中一種包體初步判定為淺色花崗閃長質包體，呈棱角或近似圓狀；另一種包體呈不同程度的渾圓狀，是典型的火成巖結構，此包體比寄主的顏色更加深，成分更加基性，初步判定為暗色閃長質包體。無論何種包體都具有相似的巖石特征，都呈現灰黑色，以細粒——微粒近等粒結構為主，礦物組成主要為斜長石、少量堿性長石和石英，暗色礦物有黑云母及角閃石，有時可見明顯類似于主巖礦物的長石和石英斑晶[4]。值得一提的是，據白志民（1990）提到八達嶺花崗巖屬于対臼峪花崗巖單元，而對臼峪酸性侵入巖中的包體多屬微晶粒狀包體，所以在此區域發現淺色花崗閃長質包體和暗色閃長質包體也正好與史書中所論證的相吻合。

2.3 小結

通過野外地質考察發現，此次研究的八達嶺斑狀花崗巖主要發育于燕山晚期，是本研究區主要的花崗巖類型，也是一種十分復雜的巖體；經過宏觀觀察可知，構成八達嶺斑狀花崗巖的主要礦物有鉀長石、石英以及黑云母，其中又以鉀長石的含量最多、粒徑最大；此外，在此研究區域內還發現有近似南北走向的細粒花崗巖侵入體和細粒花崗巖巖脈現象，并推測此研究區是否在某個地質時期發生過大規模近似南北走向的張裂；另外，研究區的斑狀花崗巖內還有淺色花崗閃長質包體和暗色閃長質包體存在的現象。

3 八達嶺花崗巖顯微結構特征分析

3.1 斑狀花崗巖的顯微結構特征分析

通過觀察斑狀花崗巖在偏光顯微鏡下圖片，發現在斑狀花崗巖中石英分布較多，呈粒狀，具有多種同質多像變體，柱面上有明顯的橫紋，淺色的為鉀長石，是組成斑狀花崗巖的主要礦物，呈肉紅或淺黃，半透明，有兩組解理直交。從鉀長石和石英所占組成斑狀花崗巖礦物比例之多可知，這兩種礦物是斑狀花崗巖的主要組成礦物。在觀察中還發現在斑狀花崗巖中還存在少量的黑云母礦物，有明顯的單向最完全解理，黑褐至黑色，黑云母也是斑狀花崗巖的組成礦物。此外，在其中發現了少量的斜長石，只是因為粒徑較小和含量較少才不易被發現。通過把幾張不同采樣點獲得的偏光顯微鏡圖片進行比較發現在其中暗色礦物的含量在逐漸增加，這也進一步說明在同一種類型的巖石中其主要構成礦物的分布不一定是均勻的。觀察中還發現一種橫斷面形狀為菱形的礦物，而且這種橫斷面形狀為菱形的礦物只在斑狀花崗巖內部的局部區域中出現；經過查閱資料可初步認定其為斑狀花崗巖中的副礦物榍石，榍石晶形多以單晶體出現，呈扁平的楔形，長石晶體界面彎曲而改變；顯然，榍石小晶體的取向關系與鉀長石的生長過程有關，榍石可以提煉出鈦，也可以被當作寶石[7]。另外，還發現了一些在單偏光下呈不透光的暗色礦物，可初步確定這種暗色礦物為斑狀花崗巖中的次要礦物磁鐵礦，不透明，無解理。

3.2 細粒花崗巖的顯微結構特征分析

從細粒花崗巖在偏光顯微鏡下的結構圖中可以清晰的辨別出鉀長石、石英和斜長石，而且構成細粒花崗巖的鉀長石和斜長石這兩種主要礦物在細粒花崗巖中的含量大致相等，細粒花崗巖中石英的含量要比斑狀花崗巖中石英的含量要高出許多；細粒花崗巖中的暗色礦物和次要礦物的含量卻比斑狀花崗巖中暗色礦物和次要礦物的含量要少很多。從中還可觀察到在細粒花崗巖局部地方出現有淺色的礦物侵入的現象；此外，還觀察到細粒花崗巖中鉀長石礦物表面有高嶺土化現象。在此，作者簡單的談一談細粒花崗巖和斑狀花崗巖的關系。細粒花崗巖和斑狀花崗巖均屬于火成巖，只是兩種巖石中礦物顆粒本身的特點和顆粒之間的相互關系有所差別，從產狀來看為細粒花崗巖侵入斑狀花崗巖。斑狀花崗巖具有似斑狀結構，主要礦物為鉀長石，石英和黑云母，另有少量次要礦物斜長石、磁鐵礦和副礦物榍石，而細粒花崗巖的主要成分也為鉀長石和石英，但黑云母含量很少。

4 八達嶺斑狀花崗巖的成因討論

關于八達嶺斑狀花崗巖的成因討論主要有以下幾點。

（1）通過對八達嶺斑狀花崗巖的野外地質考察和偏光顯微鏡下的觀察研究發現斑狀花崗巖是研究區域內主要巖石類型，斑狀花崗巖具有似斑狀結構，主要組成礦物有鉀長石、石英以及黑云母，另外含有少量的次要礦物斜長石、磁鐵礦和榍石。

（2）細粒花崗巖侵入體和巖脈，顏色為淺灰色，解理發育，多沿節理面發生破碎，細粒花崗巖的主要成分為鉀長石和石英，黑云母含量很少。

（3）細粒花崗巖為八達嶺斑狀花崗巖侵位后再次侵入，呈東北—西南走向，與該區域上大規模侵入的巖墻具有相似的特點，但細粒花崗巖與區域上的基性巖墻不同，可能是與八達嶺斑狀花崗巖同源巖漿后期侵入形成。

（4）八達嶺斑狀花崗巖的結晶較粗，具斑狀、似斑狀結構，反映了其較深的結晶深度，淺色花崗閃長質和暗色閃長質包體的存在，表明其為早期巖漿成分的殘留，與四橋子處于巖體與圍巖接觸帶附近，發育圍巖捕擄體是不同的，反映了巖漿侵入過程、侵位環境對花崗巖結構的制約。

5 結論

通過野外地質考察和微觀研究相結合對北京八達嶺地區斑狀花崗巖的特征及成因已得出了初步的結論。

（1）斑狀花崗巖特征。宏觀上來看，斑狀花崗巖是研究區域內主要巖石類型；從微觀來看，斑狀花崗巖具似斑狀結構，主要構成礦物有鉀長石、石英和黑云母，鉀長石粒徑可達2 cm左右，這是斑狀花崗巖最顯著的特點。

（2）斑狀花崗巖成因。此研究區域的斑狀花崗巖為巖漿沿大斷層侵入作用形成的侵入巖。由于地殼的不穩定性，大的斷層在被侵入之后又不斷形成新的斷裂，在巖漿第一次侵入完成并成巖之后，接著巖漿又沿新的斷裂不斷侵入，如此反復多次；又由于巖漿在每次侵入時的溫度、壓力和侵位位置不可能完全相同，導致巖漿在結晶程度和巖相上都有所差別，遂形成了研究區內的斑狀花崗巖和細粒花崗巖。

（3）斑狀花崗巖與研究區內不同類型巖石的關系。由于巖漿的結晶程度不同，在此區域內還出現了細粒花崗巖的侵入體和巖脈現象。經筆者研究后發現，是細粒花崗巖侵入到先成巖的斑狀花崗巖中；其次，在斑狀花崗巖中還發現有淺色花崗閃長質包體和暗色閃長質包體的現象，淺色花崗閃長質包體呈近似圓狀；暗色閃長質包體呈不同程度的渾圓狀。

（4）顯微鏡下觀察，發現在斑狀花崗巖中還有少量次要礦物斜長石、磁鐵礦和副礦物榍石。

參考文獻：

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