北京西山青白口系下马岭组特征变质矿物的特征及其地质意义浅析

京西青白口系下马岭组特征变质矿物的特征及其地质意义浅析

摘要：在房山岩体南侧下马岭组构造片岩中普遍发育绢云母、红柱石、石榴石、磁铁矿等特征变质矿物，这些特征矿物的形成与房山岩体晚期的花岗闪长岩侵位密切相关。通过对这些特征变质矿物的研究，可以推断原岩成分，指示变质条件，以及对此地沉积演化和变质演化的研究具有重要意义。

关键词：下马岭组特征矿物变质条件

正文

周口店地区大地构

造处于华北板块中

部，位于近东西向的

燕山构造带与北北

东向的太行山构造

带的接合部位，区域

上主要由房山侵入

体及围绕其分布的

多期多形式断层和

褶皱组成。区内构造

演化依次经历了太

古宙基底构造变形

旋回，印支期、燕山期、及喜山期变形旋回，区域地层属华北型，发育较全，从太古界到新生界的主要地层单位均有出露，与北京西山全区的地层比较，本区地层经历了不同程度的区域变质作用[1-2]。

1新元古界青白口系下马岭组（Qbx）岩性及构造特征

1.1新元古界青白口系下马岭组在区内分布于一条龙—骆驼山-山顶庙-房山西一带，即区内北部、西部和中南部，因其富含红柱石、石榴子石等多种特征矿物，对于特征变质矿物的研究和此地沉积演化和变质演化作用的研究具有重要意义。

并在断层上盘下马岭组发育近东西走向的次级剥离断层，由于断层作用使其减薄，与下伏地层呈断层接触。

在燕山期变形旋回中，房山岩体从南东向北西侵入，其热动力作用不仅改造了较早侵位的岩体，而且还涉及四周的浅变质围岩，使之置换成新的片理并产生接触热动力变质的特征变质矿物。

1.3研究区岩性以千枚状板岩及粉砂质板岩为主，厚120～170m。三分，底部为褐绿色含磁铁矿千枚状板岩，千枚理发育，磁铁矿呈粒状分布于板岩中，为黑色；中部为暗绿色板岩夹灰黑色、暗色炭质板岩，或互层，含黄铁矿；上部为褐灰色粉砂质板岩夹薄层变质细砂岩。下马岭组和铁岭组之间为平行不整合接触，不整合面起伏不平，具1～3m厚的褐铁矿质古风化壳，是铁岭组沉积后地壳上升（芹峪运动）遭受长期风化作用导致铁质富集的结果。

1.4

下马岭组可见石榴石云母片岩，红柱石石榴石云母片岩，红柱石云母片岩，含磁铁矿千枚岩，红柱石千枚岩等变质岩。

由于特征矿物仅稳定存在于很狭窄的温度——压力范围内，对于外界的变化反应很灵敏，经常作为变质岩形成条件的指示矿物。下马岭组主要特征变质矿物有红柱石，石榴子石。绢云母作为千枚构造的重要判断依据，可以指示变质岩形成条件，因此也列为研究对象。磁铁矿形成于岩浆作用、变质作用、高温热液作用，是变质岩中常见副矿物，也可指示变质岩形成条件，因此也列为研究对象。

2 特征矿物

2.1 红柱石

形态：斜方晶系；柱状，横断面近于正四边形；生长过程中俘获炭质和粘土并定向排列时，横断面见黑十字，纵断面见黑色纵纹。

物理性质：常为灰、黄、褐、红、绿等色，无色者少见；玻璃光泽；透明—半透明；硬度大于小刀，中等解理，相对密度3.15—3.16。

2．2石榴石

形态：等轴晶系；常见菱形十二面体、四角三八面体及其聚形；菱形十二面体晶面上常有平行四边形长长对角线的聚形纹；有时见邻接颗粒分离后的感应面；

物理性质：不同色调的红、黄、绿色，白色或略呈淡黄褐色条纹；玻璃光泽，断口油脂光泽；透明—半透明。硬度：大于小刀；无解理；有脆性（裂纹发育）。相对密度为3.5~4.2。

形态：等轴晶系；反尖晶石结构；呈八面体，较少呈菱形十二面体；菱形十二面体面上长对角线方向常见聚形纹，尖晶石律双晶；具有强磁性；

物理性质：铁黑色；半金属光泽；不透明；硬度大于小刀；无解理；性脆；相对密度5.18；具有强磁性。

2.4绢云母

形态：单斜晶系；假六方板状、短柱状；集合体呈极细小鳞片状集合体，并具有丝绢光泽；物理性质：无色透明，含杂质者呈淡灰、浅绿等色；玻璃光泽，解离面珍珠光泽；硬度小于小刀；具完全解离；相对密度为2.67~3.00。

3下马岭组特征矿物及其分布

下马岭组构造片岩主要矿物为: 石英( 40%) 、长石( 5%) 、黑云母+ 白云母( 绢云母)

( 30%) 、红柱石( 10%) , 次要矿物为: 赤铁矿+ 褐铁矿( 3%) 、矽线石( 3%) 、石榴子石( 1%～2%) 、十字石( 2%) , 炭质物质( 0.5%) 。

一条龙和骆驼山主要分布有下马岭组的红柱石云母片岩、含磁铁矿板岩；八角寨下马岭组岩层发育含磁铁矿晶粒的千枚岩，并可见褐铁矿风化壳；羊屎沟一带发育石榴子石较为典型。本次课题研究小组从下马岭组底部至顶部大约每隔10米采样，粗略统计各特征矿物百分比，得出以下规律：红柱石总体增多；石榴子石总体持续减少；磁铁矿总体趋势为减小；绢云母基本趋势为增多。

4 以上特征矿物指示的变质条件及成因（温度、压力、原岩成分）

4.1红柱石：

主要形成于低压变质带的较低温部分，温度压力范围为；T从低温到高温，P总<0.5GPa。见于富铝的泥质片岩中，亦见于泥质岩和侵入岩的接触热变质角岩中（例如本溪组红柱石角岩）。北京周口店下马岭组的红柱石是一种低压高温变质矿物, 它在应力作用下发生递进变形, 形成共轭微裂隙等构造, 表明研究区早期的热接触变质作用被晚期的动热变质作用所叠加和改造。

4.2石榴石：

属高压型韧性剪切变形变质带；温度压力范围为：压力范围为P>0.8Gpa，摄氏度T<500；按成分特征,石榴子石通常分为铝系和钙系两个完全类质同象系列：钙系石榴子石形成于压力不大的岩浆岩,接触变质岩和热液脉；铝系的锰铝榴石、铁铝榴石、镁铝榴石则分别形成于压力稍高的低级、压力更高的中级、压力极高的高级区域变质岩及金伯利岩中。

形成于岩浆作用、变质作用和高温热液作用。是各类岩浆岩和变质岩中常见副矿物，是岩浆成因铁矿床、沉积变质铁矿床，接触交代铁矿床和高温气液含稀土元素铁矿床中的主要铁矿物。

4．4绢云母

成因产状：广泛分布于花岗岩和伟晶岩；中温热液交代长石和泥质岩形成绢云母，是寻找热液矿床的标志；区域变质作用可以将各种粘土矿物组成的页岩改造为以绢云母或者白云母为主的千枚岩、绢云母片岩、白云母片岩等。

5 矿物的演变

随变质作用增强：

造岩矿物由绿泥石、绢云母变为绿帘石、角闪石、十字石，再变为角闪石、矽线石、石榴石、最后变为角闪石、辉石、石榴石；

黄铁矿变为磁黄铁矿，褐铁矿变为赤铁矿，磁铁矿、斑铜矿变为黄铜矿、方黄铜矿，闪锌矿变为铁闪锌矿，有机碳变为石墨；

石榴子石受热液蚀变和强烈风化作用后可转变为绿泥石、绢云母、褐铁矿等。

6 由特征矿物分布以及岩相变化推测当时变质环境演化方向

6.1根据区域内下马岭组的特征矿物分布从底部到顶部总体趋势（红柱石总体增多；石榴子石总体持续减少；磁铁矿总体趋势为减小；绢云母基本趋势为增多），以及四种矿物指示的变质条件可判断，自下而上，区域构造应力总体趋于减小，中间可能出现较小波动期；区域构造背景温度总体趋势升高，中间可能出现波动区间；变质程度先增强后有一定程度减弱。

6.2此地特征变质矿物分布主要决定于三个因素

1、下马岭组不同段距离房山岩体距离不同，远离岩体，热量降低。

2、下马岭组不同段沉积矿物不同，因此变质形成的矿物分布有所不同。

3、区域内下马岭组先经受印支运动，形成拆离断层，为强构造应力时期，后经燕山运动旋回，房山岩体侵入，为高温时期。随后变质作用逐渐减弱。

6.3区域内沉积相演变为

下马岭组从早到晚构成一个海侵旋回，为第四个沉积旋回，从早到晚由滨海-潮间-浅海-泄湖环境依次演化，早期为滨岸—-潮间带沉积环境，由于铁岭期末期海退遭受风化剥蚀作用，