燕山期接触热变质作用

北京西山典型的接触热变质作用见于周口店侵入体周围的围岩中。研究表明 ( 刘国惠等，1977; 《中国地质学》扩编委员会，1999) ，周口店岩体的围岩经历了复合变质作用，即在伴随燕山期地壳运动所形成的低级区域变质的基础上，由于岩体的侵入又叠加了本区最主要的一次变质作用，两次变质作用的时间间隔不长或基本上是连续的，同属燕山期。发生接触热变质作用的显生宇围岩包括蓟县系、青白口系、寒武系和下奥陶统以及石炭系、二叠系、三叠系和下侏罗统。主要的岩石类型以发育有定向片理构造为特征，为角岩类、大理岩类、接触片岩类、接触片麻岩类等。

5. 4. 2. 1 两期叠加的变质作用

从古生代以来，本区和华北广大地区一样，经历了相对稳定的发展阶段。至侏罗纪，地壳又重新剧烈活动，发生强烈坳陷，堆积了巨厚的陆相含煤建造和火山-沉积建造。由于随后的燕山运动及其伴随的区域性应力和热力等作用，使北京西山某些地段发生第一次中低压、低温区域变质作用，侏罗系及前侏罗系变质为板岩、千枚岩和片岩，出现硬绿泥石、绿泥石变质带。第一期区域变质作用带在北京西山分布较广，达数百平方千米，而与侵入体无依存关系，形成的变质矿物组合如表 5. 12 所列，此外，尚有方解石参加的组合。从变质矿物组合看，第一期区域变质作用应属绿片岩相的石英-钠长石-白云母-绿泥石亚相。

表 5. 12 第一期区域变质作用的变质矿物组合

( 据 《中国地质学》扩编委员会，1999，综合)

随着燕山运动的深入发展，该区褶皱和断裂进一步发育，为岩浆上侵提供了通道和空间，以周口店花岗闪长岩体为代表的岩浆岩得以逐步侵入，并在岩体围岩中形成了该区最主要的一次变质作用。由于围岩已遭受过第一期低级区域变质而具有板状、千枚状、片状构造，并在原区域应力场继续作用下经历第二次变质作用，又因周口店岩体规模较小 ( 实为一岩株) ，冷却较快，给予围岩的热力不很大。因此变质岩石的矿物组合虽有改造，但一般并不产生岩石组构的根本改变，很少具有块状和角岩状特征，这与常见的热变质作用生成的岩石构造有一定差异。对于这种中低压、中高温的变质作用，《中国地质学》扩编委员会 ( 1999) 称之为动力-热变质作用。

依据代表性变质矿物和矿物组合的不同，刘国惠等 ( 1977) 和 《中国地质学》扩编委员会 ( 1999) 将该区第二期区域动力热流变质作用从远离岩体到近岩体划分为黑云母带、红柱石带、铁铝榴石 － 十字石带、矽线石带 4 个带。周口店幅区调报告中将其归并为红柱石-黑云母带、铁铝榴石-十字石带、矽线石带 3 个带。Wang et al. ( 1996) 认为应该为红柱石-黑云母带、红柱石-十字石带和红柱石-钾长石带。不管如何划分，它们大致都是与热变质的 3 个变质相相当的，其形成的矿物组合特征可综合为表 5. 13。

表 5. 13 第二期区域动力热流变质作用形成的矿物组合

5. 4. 2. 2 第二期变质作用的渐进变质带

研究表明，该区不仅存在两期变质作用，而且后期区域动力热流变质作用产生的 4 个渐进变质带亦非同时形成，它们经历了一个逐渐递进和叠加的过程，归纳起来可分为 4 个阶段 ( 《中国地质学》扩编委员会，1999) 。

( 1) 第一阶段: 形成黑云母带

在区域变质已形成硬绿泥石、绿泥石带之后，周口店花岗闪长岩体逐渐上侵时，产生第一期区域变质的区域应力和热力，仍在一定程度上起着作用，而围岩又遭受岩体早期带来的热流影响，于是在变质砂岩、板岩和千板岩中，形成相当宽广的黑云母带，显微镜下可见黑云母取代绿泥石和硬绿泥石的现象。在离岩体较远处，黑云母为绿黄色、褐黄色的小鳞片，随着离岩体越近，色泽变浓、变深，成为黄褐色、红棕色的大鳞片。在这一阶段，碳酸盐岩石只有很轻微的变质，还不能产生钙硅酸盐类变质矿物。

( 2) 第二阶段: 形成红柱石带

随构造运动发展，岩体上侵到较高的位置，侧压力相应增大，热流温度升高，围岩发生进一步变质，出现热变质作用的典型矿物———红柱石。这一阶段的红柱石，在显微镜下无色，结晶不好，常具筛孔结构，含有较多量的细粒石英和少量黑云母，有时含硬绿泥石。红柱石中黑云母包片，比基质中的黑云母小 1 ～3 倍，而且前者的排列方向，与基质中黑云母构成的片理成大角度斜交，这都说明包片中黑云母与基质中黑云母不是同时形成的，前者较早，后者较晚，而红柱石的形成则应晚于早期黑云母。红柱石带的宽度因地而异，但总的是小于黑云母带的宽度。同时，碳酸盐岩石变为结晶灰岩或大理岩，出现少量白云母，构成白云母带，与泥质岩石中的红柱石带相当。

( 3) 第三阶段: 形成铁铝榴石-十字石带

这是热流和应力影响最明显的阶段，以片岩和角页岩中出现铁铝榴石和十字石为主要特征，两者共生或分别产出。显微镜下，铁铝榴石包含无色细粒红柱石，十字石含硬绿泥石。在含十字石和铁铝榴石的岩石中，常有红柱石伴生，本阶段的红柱石已变为浅红色、粉红色、结晶完好的空晶石。这种颜色转变，是由于温度升高，Fe^{3 +}置换了 Al^{3 +}或 ( 和)部分 Fe^{2 +}转变为 Fe^{3 +}之故。本带宽度小于红柱石带的宽度。

本阶段，由于原岩性质不同，在三叠系的部分变质凝灰岩中，出现普通角闪石-绿帘石和奥-中长石组合。碳酸盐岩石已变为大理岩类，出现大量透闪石和钙长石，构成透闪石带。

( 4) 第四阶段: 形成矽线石带

侵入体热流对围岩的影响达到高峰，致使岩石中的矿物组分发生进一步演化，出现矽线石。它多呈灰白色、毛发状，由于岩体中含有大量流体，矽线石常与白云母一起交代红柱石，甚至在矿物内部出现交代分带现象: 中间部分为红柱石残留体，往外为白云母，再往外为矽线石。在强烈的交代作用下，有的红柱石几乎全部变为矽线石，甚至黑云母也被矽线石和白云母所替代。但可能由于高温作用的时间较短，影响范围不大，主要表现为紧靠接触带的片岩、角页岩中形成宽约 20 ～30 m 的矽线石带。

大理岩中生成的主要变质矿物有: 镁橄榄石、符山石、钙铁榴石、透辉石和硅灰石等，相应地形成橄榄石透辉石带。

在岩体的北部和南部，岩体与层位较低的中新元古界岩石之间，局部经历了边缘混合岩化阶段，其开始时间，可能紧接第二次变质作用或始于它的后期阶段，而终止时间较晚。

综上所述，第二次的变质作用随时间的推移，经历了由低级到高级的 4 个发展阶段，即黑云母阶段、红柱石阶段、十字石-铁铝榴石阶段和矽线石阶段，这 4 个阶段构成了一个应力较强、温度逐渐升高的过程，而分布范围却逐渐缩小，因此最后出现在空间上以岩体为中心，由内向外，由矽线石到黑云母的 4 个矿物带。虽然这几个阶段间显示了由于变质因素变更而形成变质矿物的转变，但它们不能称为多期变质作用，只是与燕山运动有密切关系的同一期变质作用多变质阶段的产物，因此相应的变质作用，称为同一变质期的多阶段变质作用。

上述第一期区域变质作用和第二期动力-热变质作用各阶段的发展可用表 5. 14 概括。

表 5. 14 周口店岩体围岩变质作用时空关系发展示意图表

( 据 《中国地质学》扩编委员会，1999，修改)