北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学和构造变形特征及其地质意义

北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学和构造变形特征及其地质意义 北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学和构造变 形特征及其地质意义 第16卷第4期 2004年12月 北京地质 BEUINGGE0L0GY V01.16No.4 Deeember.2004 北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学 和构造变形特征及其地质意义冰 姬广义汪洋’.夏希凡 (1.北京市地质研究所,北京100011;2.中国科学院广州地球化学研究所,广东广州510640; 3.中国地质大学地球科学与资源学院岩石教研室,北京100083) 摘要:本文描述北京北部燕山地区怀柔长园杂岩体及围岩构造变形迹象,并对其成 因进行了初步分析.认为中,晚侏罗世时期构造应力场的变化是杂岩体内岩石构造 变形的主要因素,并以此为根据为该地区燕山期构造一岩浆事件序列的建立提供部 分证据. 关键词:环状杂岩体;构造变形;中生代;长园;燕山;北京 中图分类号:P583;P5422文献标识码:A文章编号:1007?1903(2004)04-0001-13 1引言 对北京北部燕山地区怀柔县南部的长园花岗杂岩体的研究始于2O世纪6o年代,在第 一 轮,第二轮1:5万区域地质矿产调查成果,矿产普查 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ,部分花岗岩专题研究报告, 北京师范大学等地理(地质)系教材,北京市区域地质志等专着中均有论述.分析上述调 研成果等大致可分为三类:其一是以区域地质矿产调查和矿产普查为代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的基础性调查. 前者侧重于宏观形态,接触关系,期次划分或区域对比?,但由于调查时间先后不同,分 幅调查人员不同,调查 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 和工作方法的不同以及形成成果时对资料的取舍原则不同等原 因,未能全面揭示整个杂岩体构造特征.后者侧重于与矿产相关的岩体内外接触带部位, 对矿石类型,矿石矿物等论述较为详细,但对岩体其它部位研究较粗.其二是专题研究成 果,以八达岭花岗岩带侵入岩专题研究为代表J,侧重于对岩带期次(或单元一超单元) 划分和概略研究,而对长园杂岩体未予全面论述.其三是院校教材和区域地质志等.4j, 总体线条较粗,对该杂岩体以概略介绍为主.因此,截止目前尚未有文献对其构造变形特 征进行专门的论述. 本文拟以第二轮1:5万区域地质矿产调查资料为主,结合近期野外调查所获的新资 收稿日期:2004l-l6 ‘本文初稿《北京燕山地区长园环状杂岩体构造变形特征》发表于2001年l1月在宜昌召开的中国花岗岩地质调查与 研究高级研讨班编撰的内部交流论文集中. 国家自然科学基金项目(编号40104003,40376013),中国博士后科学基金,中国科学院王宽诚博士后奖励基金和中国 科学院南海海洋研究所边缘海地质与古环境开放室基金课题(BYH02A03)联合资助. ‘通信作者.E?mail:maryhiva@95777.com ?北京地质学院和北京地质局联合调查队.1961.琉璃庙幅马家坟幅(1:5万)区域地质调查报告. ?姬广义,王世发,李胜才,等.1990.琉璃庙幅.范各庄幅(1:5万)区域地质调查报告. 2姬广义,等:北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学和构造变形特征及其地质意义第4期 料,着重从构造特征方面对该杂岩体构造特征进行叙述和成因分析. 2区域地质特征 长园花岗杂岩体出露于北京市怀柔县城北偏西,与县城最近距离约10km.在大地构 造上位于燕山造山带中段,八达岭中生代火山一侵入杂岩带东段,沙厂一墙子路深断裂西段 (图1). 蝤曩 誊 ,]回Jz ,le J+K 石山 I? J, 防口 田团固?田,o圆,26 回回12田,囫22团27 冒s圈e固13回,e圃23圈e 叵?田固,?园固24田神 田s固,o固,s圃os田30 图1长园花岗杂岩体地质略图 I.第四系2.侏罗系/侏罗系-白垩系3.寒武系4.青白口系5.蓟县系6.太古界7.碱长花岗岩8.花岗斑岩9.花 岗岩lO.斑状花岗岩II.二长花岗岩l2.石英二长岩l3.石英正长岩l4.花岗闪长岩l5.石英闪长岩l6.闪长岩 l7.辉长岩l8.粗安玢岩l9.主要侵入体编号/主要断层编号20.新生代盆地边界21.侵入体边部倾向22.逆断层 23.正断层24.推测断层25.韧性剪切带26.糜棱岩/眼球状糜棱岩27.糜棱叶理倾向28.线理方向29.倒转岩层倾 向3O.山峰 主要侵入体编号及名称:0西后峪细粒花岗岩体?沙峪斑状花岗岩体?官山花岗闪长岩体?长园石英闪长岩体 ?河防口石英闪长岩体?杏树底下石英闪长岩体?柏崖厂石英闪长岩体?平义分石英闪长岩体 主要断层编号及名称:?墙子路-沙厂深断裂?下李家村-神堂峪村推覆断层?莲花池-苇店韧性剪切带?十三陵. 下庄推覆断层 该杂岩体平面呈卵圆形,由四个侵入体构成.内核为西后峪细粒花岗岩体(出露面积 3.5km,下同),沙峪斑状花岗岩体(23km)半环状位于其南部,官山花岗闪长岩体 (18km)半环状位于沙峪岩体南部,而长园石英闪长岩体(56km)处于最外环,构成 一 环状偏心杂岩体.该杂岩体侵入于以中元古界蓟县系.上元古界青白口系层位为翼部的 黑坨山近东西向背斜构造的南翼,三渡河近东西向倒转向斜轴部,以及下李家村一神堂峪 ‘; 第16卷北京地质3 村北东向推覆断层体系中. 3杂岩体地质特征 3.1长园石英闪长岩体 岩石呈灰绿色一灰色,粒状变晶结构,糜棱结构,片麻状构造(局部眼球状构造).主 要造岩矿物为斜长石,钾长石,石英,黑云母,角闪石和少量辉石(造岩矿物含量和副矿 物特征见表1,表2,下同),根据国际地科联推荐的侵入岩实际矿物含量分类命名的 QAPF三角图,其原始岩浆岩定名为角闪黑云石英闪长岩.考虑到该岩体已经历区域变质 作用,最终定名为:变角闪黑云石英闪长岩. 该岩体在东西方向上构造特征存在差异,东部和中部变形较强形成强应变构造岩;而 西部变形较弱,片麻状构造不发育,宏观上显示块状构造特征,含有大量相当于髫髻山组 安山岩一安山质角砾熔岩成分的包体(包体长宽比在1:1.5,1:2.5之间).在南北方向上, 长园岩体南部和北部的内接触带发育闪长质糜棱岩带,暗色包体和主要造岩矿物均被压扁 拉长,长宽比在1:5,1:10之间,定向排列呈带状(片麻状构造),局部形成超糜棱岩窄 带(细层纹状石英闪长质超糜棱岩).向岩体内部糜棱岩化程度逐渐减弱,局部显示为眼 球状糜棱岩.岩体边部普遍发育大量暗色包体,其变形程度与寄主岩相同,片理(或片麻 理)直接切过包体边界.岩体南部内接触带糜棱叶理总体产状120.,170./_35.,55.,局 部倾角达80..在南部外接触带中发育的下李家村一神堂峪村推覆断层下盘变形变质的青白 口系下马岭组,长龙山组,景儿峪组和蓟县系洪水庄组,铁岭组以及上盘的蓟县系雾迷山 组褶叠层接触部位附近,岩层面理与岩体内接触带片麻理,糜棱叶理协调一致,显示构造 平行化现象.岩体北部内接触带糜棱叶理总体产状170.,200./_33.,38.,局部倾角较陡 可达80.以上;与北侧外接触带浅变质蓟县系雾迷山组一铁岭组褶叠层之透人性面理产状近 于一致.长园岩体东北部受云蒙山杂岩体侵位和后期莲花池一苇店韧性剪切带等影响,片 麻理发生偏转或被切割. 除发育糜棱叶理外,长园岩体内还常见由晚期构造滑动面擦痕构成的线理,走向呈近 东西向90.,110.,倾角一般6.,15..在岩体南部的三渡河一带的外接触带围岩中也发育 类型相似,产状相近的线理. 与长园岩体基本同期侵位的平义分,河防口,柏崖厂等小型石英闪长岩侵人体,出露 于下李家村一神堂峪村推覆断层上盘的蓟县系褶叠层中(图1),它们同样遭受了强烈的构 造变形作用改造,糜棱叶理向南东倾斜(与围岩糜棱面理产状协调). 表1长园花岗杂岩体主要矿物成分 4姬广义,等:北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学和构造变形特征及其地质意义第4期 3.2官山花岗闪长岩岩体 岩石呈灰绿色与略带红色构成的斑杂色.中-细粒变晶结构(局部具少斑结构),初糜 结构,片麻状.微片麻状构造,眼球状构造.主要造岩矿物为斜长石,钾长石,石英,黑 云母,含少量白云母,其原始岩浆岩定名为黑云母花岗闪长岩.考虑到该岩体已经历区域 变质作用,最终定名为:变黑云母花岗闪长岩. 该岩体呈向南凸出的长条状包围沙峪斑状花岗岩体,片麻理总体向南东方向倾斜,倾 角65.,75..岩体东部片麻状构造最为发育,形成花岗闪长质糜棱岩,眼球状糜棱岩,向 西有减弱的趋势.在南北方向上,片麻状构造以南部较发育(总体倾向南东,倾角40., 55.),向北减弱,但在与沙峪岩体接触处有所增强(该处片麻理产状总体上向北西倾斜, 倾角40.,80.).岩体南部还发育与长园石英闪长岩体成分相当的包体,以及由于黑云母 含量较多而显示出的暗色条带. 该岩体与长园石英闪长岩体之间的接触界线是宽25-30m的过渡带,表现为:岩石成 分由石英闪长岩逐渐过渡到花岗闪长岩.但官山岩体与沙峪斑状花岗岩体间界线截然. 表2长园花岗杂岩体主要副矿物成分 长园岩体,沙峪岩体,西后峪岩体为人工重砂样统计(据文献[2]);官山岩体为薄片中统计的百分含量;+为数 粒;/为未鉴定出. 3.3沙峪斑状花岗岩岩体 岩石呈粉红色,中细粒似斑状结构(局部糜棱结构),块状构造(局部片麻状构造). 主要造岩矿物为斜长石,钾长石,石英,白云母,含少量黑云母,定名为:变斑状白云母 花岗岩. 该岩体近东西向展布,平面呈椭圆形.与长园和官山岩体接触界线清晰.在与长园岩 体接触的沙峪岩体内接触带可见与长园岩体成分相当的包体.沙峪岩体边缘具5,10cm 宽的冷凝边.岩体内变形组构发育程度远不如长园和官山岩体,S组构仅在局部清晰,并 呈北东40.,50.方向的带状展布,在大部分露头上仅依稀可见,其中的岩石已糜棱岩化, 钾长石,斜长石具圆化构成眼球状(核幔)构造;其叶理走向为北东,但倾向和倾角变化 较大,规律性不强. 3.4西后峪细粒花岗岩岩体 岩石呈灰白略带淡粉红色,细粒近等粒变晶结构,块状构造-微片麻状构造.主要造 岩矿物为斜长石,钾长石,石英,白云母,定名为:变细粒白云母花岗岩. 该岩体平面形态似球面三角形.与长园石英闪长岩体和沙峪斑状花岗岩体接触处岩性 突变,界线明显.岩体内除局部具窄的较强变形带(石英压扁拉长,白云母定向排列) 第l6卷北京地质5 外,仅白云母略显总体走向北东一北东东方向的排列趋势,且难以准确测量倾角,但其总 体走向与的长园岩体北部的糜棱叶理走向相比有约25.,30.的交角.该岩体内未见线理. 长园杂岩体中各岩体的地质接触关系显示它们侵位的先后顺序为:长园石英闪长岩一 官山花岗闪长岩一沙峪斑状花岗岩一西后峪细粒花岗岩.长园石英闪长岩的锆石U—Pb年 龄为151?2MaL5J,锆石SHRIMP年龄为152.7?3.2Ma;表明这一嵌套式岩体组合属于 晚侏罗世早期(牛津阶)及其以后时期岩浆侵入活动的产物.官山与长园岩体之间存在的 岩性过渡带,可能表明两者之间属涌动式接触关系,暗示二者在侵位时间上间隔很小.沙 峪岩体与长园,官山岩体之间,西后峪岩体与长园,官山,沙峪岩体之间的侵入接触关系 截然,属脉动式接触.沙峪,西后峪岩体尚无可靠的同位素地质年代学数据;1:20万怀柔 幅区域地质调查中将沙峪岩体的形成时代归为晚侏罗世,西后峪岩体为早白垩世. 4架岩体矿物学特征 4.1长园石英闪长岩体矿物学特征 斜长石,聚片双晶一卡钠复合双晶,强绢云母化,常具净化边,粒度0.1,4mm,内部 包裹大量早期矿物(黑云母,斜长石,石榴子石,锆石,绿帘石等),构成筛状变晶结构 并具波状消光.钾长石为条纹一格子双晶长石(以前者为主),波状消光明显,粒度0.2,2 mm,包裹大量早期矿物(绢云母化斜长石,石英,黑云母,磷灰石,条纹长石等),构成 筛状变晶结构,部分钾长石中还含有大量的尘土状粘土质颗粒.石英常成团粒状聚集,粒 度0.1,1mm,强波状消光,部分晶体中含有微粒尘土状物质.黑云母包裹辉石,角闪石, 长石,石榴子石,磁铁矿等构成筛状变晶结构,0.1,1mm,晶纹弯曲,强波状消光,常 见交代角闪石并保留闪石式解理的现象.绿帘石有两种,其一颗粒细小,小于0.1mm, 常被包裹于斜长石中;其二颗粒较大,0.1,1mm,常交代斜长石或早期暗色矿物,并与 其它暗色矿物聚集成团,或呈条带状分布,有时见其包裹黑云母,磁铁矿等构成筛状变晶 结构.榍石,0.5,2mm,交代暗色矿物(黑云母,角闪石)或磁铁矿生成,产于暗色矿 物或磁铁矿中(或边部),并见包裹暗色矿物或磁铁矿微粒的现象.石榴子石,0.1,0.5 mm,多为自形粒状,常被包裹于暗色矿物,磁铁矿或斜长石中. 4.2官山花岗闪长岩体矿物学特征 钾长石为条纹长石,部分具环带,强波状消光,常构成大的变斑晶(长轴10,15 mm),包裹强绢云母化斜长石,磁铁矿,石英,辉石,磷灰石等早期矿物构成筛状变晶结 构.斜长石,聚片双晶为主,0.1,4mm,绢云母化强烈,波状消光(部分晶体晶纹弯 曲),常包裹白云母,辉石,绿帘石,磷灰石等矿物构成筛状变晶.石英,呈近等轴粒状, 直线型或齿状镶嵌接触,0.2,1mm,多晶聚集呈团粒状或条带状分布,常与黑云母一起 定向排列构成条带状或眼球状构造的边缘.辉石,0.05-0.5mm,被角闪石,黑云母交代 呈残余状.角闪石,0.1,0.2mm,交代辉石并常被黑云母交代,包裹斜长石,磁铁矿等 矿物构成筛状变晶.黑云母有两种(均有被绿帘石,绿泥石交代的现象),其一半自形, 粒度较大,0.1,3mm,包裹辉石,角闪石,石榴子石,磁铁矿,斜长石等构成筛状变晶; 6姬广义,等:北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学和构造变形特征及其地质意义第4期 其二为半自形,粒度较小,0.1—0.5mm,呈团粒状或残余状分布,在解理缝中常产有榍 石微粒.榍石,自形为主,0.05-0.1mm,多分布于暗色矿物(角闪石,黑云母)解理缝 中或磁铁矿的边部.石榴子石,呈自形粒状,0.1—0.5mm,边部常有磁铁矿包裹(单偏 光下呈”黑眼圈”状).白云母,沿节理缝产于斜长石内部.绿帘石和绿泥石,交代除石 英外的所有早期矿物. 4.3沙峪斑状花岗岩体矿物学特征 钾长石以条纹长石为主,0.1—4mm,波状消光,包裹斜长石,磁铁矿,石榴子石, 石英等构成筛状变晶结构.斜长石,0.1—4mm,波状消光(部分晶体晶纹弯曲),包裹细 粒斜长石,白云母,条纹长石构成筛状变晶.石英,自形.半自形,0.5—1mln,颗粒间直 线型一齿状镶嵌接触,强波状消光,晶体内常含大量尘点状微粒,常见多个晶体聚集成团 (外型似圆粒状,粒度可达3mm)或定向排列.白云母,1—2mm,多为单一的矿物呈条 带状分布,或与细粒长英质矿物一起定向排列构成糜棱面理.黑云母,1—2mm,常被绿 泥石交代呈残余状.石榴子石,自形粒状,0.1—0.2mm,常被包裹于磁铁矿中(单偏光 下呈”黑眼圈”状). 4.4西后峪细粒花岗岩体矿物学特征 钾长石以条纹长石为主,少量为格子双晶长石,1—2mm,波状消光明显,常包裹白 云母,钾长石,斜长石,石榴子石及石英构成筛状变晶结构.斜长石,聚片双晶为主,少 量具卡钠复合双晶,0.1—2mm,波状消光(部分晶体可见明显的晶棱弯曲现象),包裹白 云母,斜长石,磁铁矿和石榴子石构成筛状变晶结构.石英,呈自形等轴一半自形粒状, 0.1—1mm,直线型或齿状镶嵌接触,部分构成多晶条带,具强烈波状消光.白云母,细 鳞片状,0.1—1mm,产于斜长石,钾长石中,或与石英一起定向排列构成糜棱面理.石 榴子石,自形粒状,0.1—0.2mm,多被包裹于磁铁矿或其它矿物中. 5杂岩体变形组构所反映的构造事件 根据前面第三节的描述,长园杂岩体及其围岩的变形组构特征表现为:(1)杂岩体南 部,西部和北部外接触带的中一上元古界岩层中发育塑性流变带(褶叠层);南部和北部与 杂岩体接触部位围岩发育透人性面理;杂岩体南部内接触带的片麻理与外接触带围岩中发 育的透人性面理发生构造平行化.(2)外环的长园石英闪长岩体(东部及中部)和官山 花岗闪长岩发育强烈的透人性片麻状构造,中心的沙峪和西后峪花岗岩的片麻状构造迹象 显着减弱,以局部发育窄的强变形带为特征.(3)杂岩体东部片麻理的产状由于受云蒙山 片麻状花岗杂岩体侵位影响而有所改变. 长园和官山岩体主体发育的产状平行的透人性片麻理,长园岩体与围岩的构造平行化 的现象表明(图1,2),长园和官山岩体共同经历了下李家村.神堂峪村推覆断层系统所代 表的韧性构造变形事件.长园岩体东部与云蒙山杂岩体接触带,由于后者侵位所的影响, 导致长园岩体内接触带的片麻理产状平行于接触界线,这暗示下李家村.神堂峪村推覆断 层系统的韧性变形结束于143Ma(云蒙山杂岩体的侵位年代). 主体位于下李家村一神堂峪逆掩断层下盘的长园岩体具有与位于该断层上盘的石英闪 第l6卷北京地质7 长岩小侵入体(平义分,河防口,柏崖厂等)相同的变形特征(图1).同时,地质填图 资料显示在长园岩体南部边界中段,岩体与围岩的接触带与下李家村一神堂峪逆掩断层的 断层面重合(图1),暗示岩体可能刺穿了该断层面.这些现象均反映长园岩体(以及官 山岩体)很可能为同构造侵位岩体.但这一结论尚需要下面两方面工作的支持,(1)对 那些小侵入体的野外地质特征和同位素年代做进一步的深入研究,(2)进一步研究长I岩 体与下李家村一神堂峪逆掩断层的断层面之间的接触关系,方可得出确切的结论. 圈10豳?121315 图2长园花岗杂岩体信手剖面图 1.青白口系长龙山组2.青白口系下马岭组3.蓟县系铁岭组4.蓟县系洪水庄组5.蓟县系雾迷山组四段6.西后峪细 粒花岗岩7.沙峪斑状花岗岩8.官山花岗闪长岩9.长园石英闪长岩l0.韧性剪切带l1.碳酸质糜棱岩l2.砂质构 造片岩l3.粉砂质构造片岩l4.糜棱岩l5.眼球状糜棱岩l6.下李家一神堂峪推覆断层 长园岩体片麻理的形成,既不同于区域混合岩化,也不同于岩浆上升固结过程中相对 围岩运动而发生的构造分异,而是该岩体在地壳韧性变形构造层次(ductiledeformation levelindeepcrust)中发生过变形变质的产物. 长园岩体和官山岩体呈中部向南凸出的弧形展布,这应当与其后侵位的沙峪岩体强力 侵位所导致的扩展空间效应关系密切.在官山岩体与沙峪岩体接触带南侧,官山岩体内接 触带构造片麻理的发育可为例证. 沙峪岩体的变形组构远不如官山岩体发育,反映沙峪岩体侵位时下李家村一神堂峪村 推覆断层系统的韧性变形已经结束.但在沙峪岩体局部出现的线状展布的强应变带,则反 映了燕山造山带晚侏罗世一早白垩世时期区域构造应力强度随时间的改变,以及主应力方 向的偏转.沙峪岩体东部糜棱岩带的展布方向与长园岩体和官山岩体的透入性片麻理走向 之间,反时针偏转约10.左右的现象,似可作此证明.岩体东部糜棱叶理倾向和倾角变化 较大,可能是由于受到莲花池一苇店韧性剪切带活动的影响,同时与早白垩世后期变质核 杂岩下盘的伸展韧性变形也可能有成因联系. 西后峪岩体侵位对前期岩体的挤压作用表现得很不明显,自身不发育明显的透入性变 形组构,反映该岩体侵位时对其围岩产生的侧向压力较小,这间接地表明该岩体侵位于挤 8姬广义,等:北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学和构造变形特征及其地质意义第4期 压应力相对松驰的阶段.但从该岩体内部仍然发育有北东走向的强应变窄带来看,该岩体 成岩后曾经受到北西一南东方向的挤压.这一作用力的方向与此前地质时期内的主压应力 方向有约10.,15.的交角,可能反映了早白垩世区域应力场的变化. 综合来看,长园杂岩体及其围岩构造组构特征,从一个侧面反映出八达岭火山一侵入 杂岩带在晚侏罗世一早白垩世时期区域构造的演化以及应力场的变化.长园,官山岩体发 育的透人性组构,是发生在晚侏罗世早期(牛津阶)向北推覆的下李家村一神堂峪村断层 韧性变形的产物;而沙峪,西后峪岩体的组构特征则反映,在晚侏罗世晚期一早白垩世时 期构造应力场的主应力方向发生过相对于晚侏罗世早期主应力方向而言的反时针扭动. 6杂岩体岩浆成分的演化 长园杂岩体的岩石化学成分从早至晚表现出由中基性岩到酸性岩的演化(表3).最 早侵位的长园石英闪长岩的SiO含量低于63%,而官山花岗闪长岩的SiO含量为63%左 右,沙峪花岗岩SiO含量为68%,西后峪花岗岩SiO含量大于70%.在TAS图解上均属 于亚碱性系列(图3),在SiO一TFeO/MgO图解中均属于钙碱性(图4),在硅钾图中各点 均落在高钾钙碱性系列区域(图5).因此,长园杂岩体的4个岩体都属于高钾钙碱性系 列火成岩.长园石英闪长岩的ACNK值(过铝指数)为0.86,0.88,官山花岗闪长岩为 0.91,均属准铝质花岗岩类,而沙峪花岗杂岩体的硅钾图解 Shoshoniteseries:橄榄安粗岩系列,Hig}I-Kcalc-alkalineseries 高钾钙碱性系列,Calc-alkalineseries:钙碱性系列,Low—K (tholeiite)series:低钾(拉斑)系列 侵入长园杂岩体的云蒙山花岗杂岩在化学成分上属于高钾钙碱性系列(图3,5;数 据来自文献),其ACNK值绝大多数为0.98,1.05,属弱过铝.准过铝花岗岩,仅沙坨子 花岗岩ACNK值等于1.11,属强过铝质花岗岩. 结合前面第三节和第五节的论述可以看出,晚侏罗世早期侵位的长园石英闪长岩和官 山花岗闪长岩的SiO,含量低于65%,属于高钾钙碱性准铝质侵入岩,其侵位时间至少在 以下李家村一神堂峪村断层为代表的韧性推覆变形事件结束之前,亦有可能早于该期韧性 推覆断层的起始活动时间.而沙峪和西后峪花岗岩SiO:含量大于67%,为高钾钙碱性过 铝质酸性侵入岩,其侵位时间在下李家村.神堂峪村推覆断层所代表的韧性变形事件结束 之后.这一事实表明,晚侏罗世早期逆冲推覆运动所引发的地壳增厚,导致中酸性岩浆中 壳源组分的增加,使其更富SiO:和铝质.Davis等(2001)基于对云蒙山花岗杂岩体的研 究指出,该杂岩体成分的变化表现为151Ma之前的幔源岩浆向151Ma之后具明显的地壳 混染特征演化,这是对燕山造山带晚侏罗世挤压变形(Davis等厘定的第?和/或?期)所 导致的地壳增厚的反应J.因此,长园杂岩体与云蒙山花岗杂岩体岩浆成分的变化反映了 相同的地质演化特征;这暗示了燕山造山带构造.岩浆活动的某些内在规律. 采用Maniar和Piccoli提出的对花 岗岩类(SiO:i>60%)的主量元素化学 特征判别图解对长园杂岩体进行构造 背景判别(图6—8).从图6,8可以看 出,长园石英闪长岩,官山花岗闪长岩 成分点落在岛弧造山带,大陆弧造山 带,大陆碰撞造山带花岗岩类(IAG+ CAG+CCG)的范围内;再根据长园和 官山岩体ACNK指数小于1.05,判定它 们属于岛弧造山带或大陆弧造山带花岗图6长园杂岩体的TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2图解 岩类(即IAG+CAG),属于造山地区的变形作用仍然发生时侵位的花岗岩类.而沙峪岩 10姬广义,等:北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学和构造变形特征及其地质意义第4期 体,西后峪岩体以及云蒙山花岗杂岩的成分点均落在后造山花岗岩类(POG)的范围内 (图6,8),判定它们形成于后造山(Post—orogenic)背景中.按照Maniar和Piccoli的定 义,他们所指称的后造山花岗岩类是造山地区的变形作用结束后形成的,与造山作用在时 空上均有联系,仍属于造山作用产物.显然根据主量元素特征,长园杂岩体形成的总体 大地构造背景是挤压造山环境,与野外地质证据吻合.同时,主量元素特征判别结果显示 早期的长园和官山岩体是与挤压变形密切相关的岩浆活动产物,而沙峪和西后峪岩体是挤压 变形结束后应力松弛阶段形成的后碰撞花岗岩.这与第五节构造变形分析得出的结论相同. 图7长园杂岩体的Fw.Mw图解 7讨论 7.1区域构造活动序列 C? 图8长园杂岩体的FMw—Cw图解 根据前面的论述,可以将长园杂岩体及其周边围岩构造组构所反映的主要地质事件归 纳如下:(1)长园石英闪长岩侵位(151Ma)一(2)官山花岗闪长岩侵位一(3)下李家村一 神堂峪逆掩断层活动,长园和官山岩体卷入该韧性变形系统,经历角闪岩相变质作用一 (4)云蒙山花岗岩侵位(143Ma)一(5)沙峪花岗岩侵位一(6)莲花池一苇店韧性剪切带活 动一(7)长园,官山和沙峪岩体经历区域变质作用(变质级最高可能达到麻粒岩相)一 (8)西后峪花岗岩侵位一(9)作为云蒙山变质核杂岩下盘一部分的长园杂岩体及其围岩通 过伸展拆离而抬升到地壳浅部层次,经历角闪岩相到绿帘角闪岩相退变质作用(始于, 120Ma)一(10)经剥蚀而出露地表. 我们将上述研究区地质事件依据其时代早晚归为如下几个构造活动序列:(1),(3)事件 为第一序列,(4),(7)为第二序列,(8)为第三序列,(9)为第四序列,(1O)为第五序列.其 中第一序列的时限被很好地限定为晚侏罗世牛津阶(152,144Ma),第二序列的时限也可以较 好地限定在晚侏罗世晚期(基末利阶一提塘阶),第三序列的时限大致为早白垩世早期,第四序 列为早白垩世晚期,第五序列则发生在晚白垩世.新生代时期. 根据Davis等(2001)归纳的燕山造山带中生代构造年代学格架],本文研究区的第 一 构造序列属于Davis等的?期以承德推覆体和十三陵逆掩断层为代表的向北的逆冲推覆 活动(具体而言为?a一云蒙山西南晚侏罗世褶皱和变质作用).由于我们将下李家村一神堂 第16卷北京地质 峪逆掩断层识别为十三陵逆掩断层的同期构造,所以可将Davis等的111a期构造归结为? 期的一部分,或者更为确切地说,长园一带的晚侏罗世变形变质作用是晚侏罗世早期向北 运动的逆冲推覆事件在地壳深部韧性变形层次的反应. 本研究区的第二构造序列属Davis等(2001)的?期.以较早活动的四合堂nappe构造 和稍晚发育的密云水库韧性逆冲推覆断层为代表的向南逆冲的构造活动.莲花池.苇店韧 性剪切带可能属于密云水库韧性逆冲推覆断层系统的一部分.由于位于密云水库韧性逆冲 推覆断层下盘的云蒙山花岗岩体侵入到长园石英闪长岩体中,所以我们推断长园,官山和 沙峪岩体在晚侏罗世晚期由于密云水库韧性逆冲推覆断层的活动而被压盖到中地壳深部层 次,经历了最高可达麻粒岩相的进变质作用.这个认识的佐证之一是,本文前述的长园杂 岩体岩石学和构造变形特征,其二是云蒙山花岗杂岩可能经历过麻粒岩相变质作用J. 本研究区的第四构造序列属于Davis等(2001)的?期.中白垩世伸展变形的一部分. 虽然我们根据长园和官山岩体中部南侧的透人性片麻理与下李家村.神堂峪逆掩断层 上下盘的变形组构产状之间的一致性,推断长园和官山岩体发育的透人性片麻理组构代表 了晚侏罗世早期向北运动的逆冲推覆构造的韧性变形;但这一点还有可争议之处.Davis 等(1996)倾向于将这些透人性片麻理解释为长园和官山岩体卷入晚侏罗世晚期发育的四 合堂nappe构造的韧性变形组构,而对应于晚侏罗世早期向北运动的逆冲推覆构造的韧性 变形,在长园一带则仅表现为长园岩体东南接触带附近的变形组构与围岩的同斜背斜变形 组构的一致性.这是一个值得进一步深入研究的问题. 无论长园和官山岩体发育的透人性片麻理组构形成于晚侏罗世早期还是晚侏罗世晚 期,Davis等(2001)和我们对该组构的构造分析结果均显示,燕山造山带晚侏罗世时期 地壳深部层次经历了强烈的韧性挤压变形.因此,那种仅仅根据对京冀地区某些晚侏罗世 髫髻山组(148Ma)火山岩地球化学特征以及髫髻山组和后城组的沉积组合分析而得出 的,燕山地区晚侏罗世为伸展构造背景的认识?与野外地质构造证据不符. 7.2岩浆作用与构造变形的关系 根据上述构造活动序列,我们认为燕山造山带岩浆成分的演化受到区域构造变形的强 烈影响.岩石化学资料显示长园石英闪长岩,官山花岗闪长岩,沙峪和西后峪花岗岩均属 于高钾钙碱性系列的火成岩,其中沙峪花岗岩的形成及其成分特征与晚侏罗世早期区域挤 压变形事件导致的地壳增厚直接相关,云蒙山花岗岩的形成及其成分特征与晚侏罗世早期 和晚期两次区域挤压变形事件导致的地壳增厚直接相关?,长园石英闪长岩和官山花岗 闪长岩也有可能属于同构造侵位的花岗岩类,其与挤压推覆构造的关系密切.因此,那种 认为燕山地区中生代高钾质岩浆岩的构造背景为陆内伸展环境的认识是不符合地质实际 的?”.Davis等(2001)根据他们对云蒙山花岗岩的研究得出了同样的认识].目前, 有限的云蒙山花岗岩微量元素资料显示,其具有类似埃达克岩(adakite)的地球化学特 征…,成份上可以与安第斯山地区地壳厚度达50km的秘鲁CordilleraBlanca岩基相对比. 这暗示燕山造山带在晚侏罗世时期地壳厚度可达50km. 沙峪岩体和云蒙山花岗质杂岩岩石化学成分上看属于造山变形作用结束后侵位的POG 花岗岩.但正如Davis等(1996,2001)所指出的,这些花岗质杂岩卷入了晚侏罗世晚期 密云水库韧性逆冲推覆断层的韧性构造变形过程,逆冲推覆作用,韧性剪切活动与云蒙山 12姬广义,等:北京怀柔长园花岗杂岩体岩石学和构造变形特征及其地质意义第4期 花岗质杂岩的侵位和重结晶同时发生’.因此,沙峪岩体和云蒙山花岗质杂岩的侵位时 限被限制在晚侏罗世晚期挤压构造发育期内,从地质构造的角度而论它们属于与变形作用 同时侵位的花岗岩类.这表明花岗岩类形成的真实构造背景远不是仅仅利用岩石化学判别 图解就能够正确识别的. 花岗岩的岩石化学反映的是地壳深部特定物理化学条件下所形成岩浆的成分特征.对于 造山运动的不同阶段而言,在挤压变形的初期地壳厚度相对较薄,随挤压变形作用的延续地 壳不断增厚.显然,地壳厚度的变化将导致深部物理化学条件的变化.因此,当造山带地壳 达到一定厚度时所形成的花岗岩类,其成分特征必然不同于在此之前阶段所形成的花岗岩 类.对于长园一带而言,在晚侏罗世早期向北运动的逆冲推覆作用发生前或发生后的一段 时间内,地壳厚度相对较薄,形成具有岛弧造山带或大陆弧造山带花岗岩类(1AG+CAG +CCG)成分特征的长园石英闪长岩和官山花岗闪长岩;在下李家村一神堂峪逆掩断层活 动之后,地壳已明显加厚,此时形成的沙峪花岗岩具有造山变形作用结束后侵位的花岗岩 类(POG)成分特征;而晚侏罗世晚期逆冲推覆活动导致地壳进一步增厚,在此挤压变形 过程中同构造侵位的云蒙山花岗岩也必然具有POG花岗岩类的成分特征.这是燕山造山 带多期挤压变形所导致的地壳厚度显着增大的必然后果.所以,在判别花岗岩类形成的构 造背景时应将野外地质证据放在第一位,运用地球化学判别图解时需要保持审慎的态度. 7.3区域变质作用 长园杂岩体的矿物组合特征(第四节及表1,2)和变形特征(第三节)表明,其曾 经经历区域变质作用的改造.我们推测其最高变质级应该达到麻粒岩相一高角闪岩相由 于长园杂岩体后期经历了角闪岩相的退变质作用的改造,所以其经历的最高变质级的矿物 组合已无法识别,地质方面的理由参见7.1小节的论述. 如7.1小节所述,我们认为杂岩体在区域构造位置上位于云蒙山变质核杂岩体的下 盘,随着区域性伸展断层的运动,长园杂岩体由中地壳部位逐渐被剥露到地壳浅部.在此 过程中云蒙山杂岩体又经历了角闪岩相一绿帘角闪岩相区域退变质作用.其中长园和官山 岩体(尤其是岩体东部)由于构造位置相对较高,目前保留的退变质矿物组合为绿帘角闪 岩相?:石英一钾长石一斜长石一绿帘石一白云母一黑云母,角闪石一黑云母一绿泥石.沙峪和西 后峪岩体所处构造位置相对较低,目前保留的退变质矿物组合基本属于角闪岩相?:石 英一钾长石一斜长石一白云母?黑云母,角闪石一黑云母.铁铝榴石,斜长石一黑云母一铁铝榴石等. 基于对长园杂岩体矿物组合,变形特征的研究,我们认为其可以代表燕山造山带中生 代新生的中部地壳或上地壳下部的岩石组合. 参考文献 [1]白志民,许淑贞,葛世伟.1990.八达岭花岗杂岩[M].北京:地质出版社.51—104. 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Theoniginofthedefomationwasalsodiscussed.Weproposedthatthechangeoftectonicstress fieldduringMiddlleandLateJurassicperiodisthemainfactortocausethevariationofdeforma— tionalpattemamongtheplutonsinChangyuanGranitoidcomplex. Keywords:Granitoidcomplex;Tectonicdeformation;Mesozoic;Changyuan;YanshanOro— genieBeh;Beijing Correspondingauthor:E—msi]~mmyhiva@95777.corn(WANGYang)