地大本科论文-2016届毕业生-地质学专业.doc

本科毕业论文（设计）题目：房山岩体南侧小型花岗岩体的岩石学特征姓 名：王腊彪学 号：20121000311院 系：李四光学院专 业：地质学指导教师：陈能松职 称：教授评 阅 人：骆必继职 称：讲师2016年6月本科生毕业论文（设计）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业论文（设计）房山岩体南侧小型花岗岩体的岩石学特征是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得中国地质大学（武汉）或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已经在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业论文作者（签字）: 签字日期： 年 月 日摘 要摘要：房山岩体南侧小型岩体的相关研究至今相当薄弱，目前已有研究仅局限在个别岩体的岩相学和地球化学方面。本学位论文在野外露头观察的基础上，结合岩石薄片观察、岩石地球化学和锆石年代学分析，对其中代表性的龙眼岩体、牛口峪岩体和灯泡岩体的岩相学特征和岩石成因进行了较系统的研究，并与房山岩体进行了简单的对比研究。研究表明：（1）这三个小型岩体均为中酸性岩，其中的龙眼岩体和牛口峪岩体的岩性为花岗岩，灯泡岩体岩性为石英闪长岩；（2）这些岩体不像房山岩体那样在地球化学上显示典型埃达克质岩石的特征，相反，灯泡石英闪长岩和牛口峪花岗岩具有经典岛弧岩石的特点，而龙眼花岗岩则介于埃达克岩和岛弧花岗岩之间，这表明他们的岩浆源区具有不同的源区成分特征，或来源于下不同深度的地壳部分熔融；（3）灯泡石英闪长岩中的白云母为交代黑云母成因。关键词：周口店，小型岩体，中酸性岩，部分熔融,地壳ABSTRACTAbstract: Available study on those small plutons on south of the Fangshan granite has been made little progress with only simply petrographic observation and limited data of major elements. This dissertation on the basis of the outcrop observation, combined with rock slice, rock geochemistry and the analysis of the zircon age to these small petrographic characteristics of rock mass and rock formation has carried on the preliminary research, and compares them with the fang shan magmatic rock mass. Research shows that: (1) the three small to intermediate-acid rocks, rock mass of Longyan and Niukouyu rock mass as the acid rock, the Dengpao to neutral rock mass; (2) the small rock is not like the Fangshan magmatic rock geochemical typical Adakite qualitative characteristic of the rock. Bulb and niukouyu rock mass with the characteristics of a classic rock island arc,longyan rock between Adakite rock and island arc basalts. Their source area has different physical and chemical conditions. Different degree of partial melting of different depth is derived from the lower crust; (3) the white mica for replacement of biotite formation in the light bulb rock mass.Keywords: zhoukoudian, small rock mass, intermediate-acid rocks, partial melting, the earths crust目 录第一章 序言11.1选题依据11.2研究思路11.3工作阶段与工作量21.4初步认识3第二章 区域地质概况42.1大地构造位置42.2研究区地质概况42.2.1官地杂岩与地层42.2.2 构造作用82.2.3 岩浆作用92.2.4 变质作用9第三章 周口店小型侵入体地质学和岩石学特征113.1 地质学特征113.1.1 龙眼岩体113.1.2 牛口峪岩体113.1.3 灯泡岩体113.2岩相学特征123.2.1 龙眼岩体133.2.2 牛口峪岩体143.2.3 灯泡岩体17第四章 锆石年代学184.1样品采集与分析方法184.2锆石U-Pb定年18第五章 地球化学特征225.1主量元素225.2微量元素245.2.1 稀土元素255.2.2不相容元素27第六章 岩浆成因与构造环境296.1岩浆成因296.2构造环境31第七章 结论33致 谢34参考文献35中国地质大学（武汉）学士学位论文 第一章 序言1.1选题依据 周口店地区出露若干中酸性侵入体，其中以房山岩体面积最大，小的侵入体主要分布在房山岩体南侧，包括龙眼岩体、牛口峪岩体和灯泡岩体。房山岩体的研究成果相当丰硕。在岩相学方面，杨增威（1928）对房山岩体的岩相学和岩石成因进行了初步的研究1。邱家骧（1964）提出房山岩体是一个中型岩株2。后经过一些学者的进一步研究，得出房山岩体是由两个岩体组成的复式岩体：一个是暗色细粒石英闪长岩体，一个是花岗闪长岩体。后者是房山岩体的主体，约占出露面积的96%以上。在岩体侵位机制方面王人镜等（1990）提出房山侵入岩体是发生过两次侵入活动的复式岩株3。房山岩体的同心环状结构，是岩浆脉动式侵位的结果（覃锋，2006）4。马昌前等（1992）通过对岩体中普遍含有的暗色微粒包体的研究提出房山岩体存在岩浆混合作用机制5。在年代学方面蔡剑辉等（2005）使用锆石U-Pb定年法获得房山岩体主体花岗闪长岩的年龄为130.71.4 Ma6，证明了房山岩体主体形成于早白垩世。张金阳等（2013）等测得石英闪长岩的锆石U-Pb年龄为131.62.1 Ma，闪长玢岩锆石U-Pb年龄为128.11.4 Ma7。证明了房山岩体花岗闪长岩体比石英闪长岩体侵入的晚。在岩浆起源方面，陶继东（2007）8和张金阳等（2013）7都认为房山岩体岩浆来源于加厚下地壳的部分熔融。然而，相比于房山岩体，有关房山岩体周边的一些小型侵入体的相关研究就相对有限。虽然小型岩体规模较小，但是对于完善周口店教学区地质教学资源，以及完善研究区侵入岩研究内容有一定的帮助，值得做一些基础性的研究工作。周口店的小型侵入体，前人（王人镜等）对它们进行了初步的岩相学研究，主要是野外的产出状态和岩体岩性方面。其中牛口峪岩体为菱铁矿化花岗闪长岩，灯泡岩体由于蚀变严重前人把它暂定为花岗岩，龙眼岩体为白云母花斑岩。并且认为他们属于燕山运动产物，可能晚于房山侵入体。然而这仅仅是根据地质产状、区域构造和岩浆活动一般规律的推测，并没有年龄方面的证据。对于小型岩体的地球化学特征、岩石成因及岩浆起源等问题没有相关的基础研究。1.2研究思路这次生产实习本人在陈能松老师的带领指导下，我选择“龙眼岩体”、“灯泡岩体”、“牛口峪岩体”为本次毕业设计的研究对象，对其基础的岩相学和岩石地球化学特征进行相关的研究分析。前期从野外地质入手，在野外对小型岩体的岩性；野外产出状态，包括大小、形态及空间分布；与围岩的接触关系和岩体内部构造与围岩构造等进行调查和记录。后期通过室内岩相学、岩石地球化学和锆石U-Pb年龄的分析回答三个问题。第一是三个小型岩体的成因、构造环境和侵位年龄？第二是这三个小型岩体与房山岩体的异同？第三是灯泡岩体中的白云母是原生的还是交代黑云母成因的？1.3工作阶段与工作量 这次毕业设计整体上分为四个工作阶段。第一个阶段为：阅读实习区相关文献，了解前人的研究成果、解决了哪些问题和没有解决哪些问题。第二个阶段为：实习地野外地质考察、重要地质信息记录、样品采集编录。第三个阶段为：样品处理，包括岩石薄片鉴定、岩石样品全岩主量元素和微量元素的地球化学数据处理、锆石U-Pb年龄。同时阅读相关的文献，学习薄片分析、地球化学的处理方法。第四个阶段为：论文撰写和答辩。本次实习的实际工作量和研究样品的位置、名称如下表（表1-1）表 1-1 工 作 量 统 计项 目单 位数 量野外工作天10野外观测路线条7观测点个29信手剖面幅1素描幅10野外照片张47主微量元素件4锆石年龄样件2薄片样件4化学样件4锆石阴极发光图像件2样品号GPS坐标名称Wlb-15-2E1155751.10 N394135.96灯泡岩体Wlb-15-3E1155559.57 N394211.62龙眼岩体Wlb-15-4E1155559.56 N394212.30Wlb-15-6E1155710.25 N394128.06牛口峪岩体1.4初步认识 经野外地质路线和露头观察、样品采集以及样品薄片岩相学观察鉴定、代表性样品地球化学分析资料的处理分析，初步认识到灯泡岩体为中性岩，龙眼岩体和牛口峪岩体为酸性岩。岩浆来源于下地壳不同深度的部分熔融。灯泡岩体中的白云母为交代黑云母成因。后面将首先介绍三个小型岩体岩相学和地球化学特征的基础上，然后探讨它们的成因、构造环境和侵位年龄。第二章 区域地质概况2.1大地构造位置 在大地构造上，周口店地处华北克拉通东部陆块的西北缘，接近中部造山带（图2-1）9。图2-1 华北克拉通基底示意图（据赵国春略修改，2009）2.2研究区地质概况研究区主要由太古宇杂岩体和元古界-中生界盖层组成10。元古代至古生代发生过多次造陆事件，中新生代以来构造活动，岩浆活动和变质作均有发生。2.2.1官地杂岩与地层研究区出露的地层有元古界、古生界和中生界的地层（图2-2）。一、新太古代官地杂岩该区房山岩体边缘零星分布着新太古代的岩石，俗称“官地杂岩”，上覆地层与其呈剥离断层接触。官地杂岩主要以两个岩块分别分布在房山岩体南缘的官地-周家坡-山顶庙-牛口峪一带和东岭子-南观-东流水东-朱各庄东一带，其主要由变质的深成侵入体和少量变质表壳岩组成。图2-2 周口店地区区域地质略图(据姚丽锦修改，2007)（1.太古宇(官地杂岩) ; 2.中元古界长城系; 3.中元古界蓟县系; 4.新元古界青白口系; 5.寒武- 奥陶系; 6.石炭- 二叠系; 7.上三叠统; 8.侏罗系; 9.白垩系; 10.花岗闪长岩; 11.逆冲断层; 12.低角度正断层; 13.高角度正断层; 14.向斜轴迹; 15. S1片理产状; 16.背斜轴迹；17.图2-3范围.图2-3 小型岩体的位置及采样点位置二、元古界元古界地层包括中元古界和上元古界地层。中元古界地层主要出露在一条龙房山，磁家务南大寨和黄院西南地区，出露地层包括长城系、蓟县系；上元古界地层出露在黄院、一条龙和山顶庙一带，出露地层为青白口系。1.长城系（Chc）长城系自下而上包括常州沟组、串岭沟组、团山子组和大红峪组。常州沟组为一套厚2330米的灰白色石英砂岩，与太古宙呈断层接触关系；串岭沟组为厚106米、未见其顶底的灰黑色薄层砂质板岩和变质细砂岩互层组合；团山子组厚度大于97.3米，岩性以灰色白云岩、硅质白云岩夹两层红色、浅黄色砂岩为主，由于含铁多，受到风化作用影响，表面呈橘红色，其与串岭沟组呈断层接触；大红峪组自下而上分别为厚层的长石石英砂岩、灰白色中厚层石英砂岩和红色厚层长石石英砂岩。2.蓟县系（Jx）蓟县系自下而上包括雾迷山组、洪水庄组和铁岭组和下马岭组。 雾迷山组主要岩性为白云岩，其中有一段发育叠层石；洪水庄组岩性主要以灰黑色含锰质板岩为主，含有黄铁矿层，厚38米；铁岭组从下到上岩性分别为：巨厚层灰色的锰质白云岩夹薄层石英岩，浅灰色厚层结晶白云岩，黑色、深灰色薄层-中层结晶白云岩夹板岩、片岩，灰色中-厚层结晶白云岩含少量硅质条带和硅质透镜体，顶部为灰色中厚层含叠层石白云岩（图2-4左），厚186-215米。下马岭组的岩性主要以千枚状板岩及粉砂质板岩为主，厚120-180米，底部含磁铁矿。与铁岭组是平行不整合接触，之间具有厚1-3米的褐铁矿质古风化壳（图2-4右）。图2-4a拴马庄西铁岭组顶部的叠层石大理岩图2-4b 拴马庄西铁岭组，下部发育古风化壳3.青白口群（Qn）新元古界的青白口群出露齐全，该群自下而上分为龙山组和景儿峪组。龙山组厚20米多，明显的分为两部分：下部是灰色厚层变质中粗粒石英砂岩，局部含有海绿石；上部是浅灰色含黄铁矿千枚状板岩；景儿峪组自下而上为白色薄-中层的大理岩，灰色、灰黄色的钙质板岩。总厚度为36-55米。三、 下古生界下古生界只发育了寒武系和下奥陶统。1.寒武系（）本区寒武系从下到上包括府君山组、馒毛组、徐庄组、张夏组和黄院组。府君山组下部是豹皮灰岩夹白云质灰岩，上部是纹带灰岩夹豹皮灰岩产三叶虫，厚25-45米；馒毛组岩性为杂色页岩夹灰黄色大理岩透镜体，含三叶虫化石；徐庄组岩性为灰绿色千枚状板岩、粉砂质板岩夹中厚层鲕状灰岩和泥质灰岩，产三叶虫，厚41米；张夏组岩性为灰绿色千枚状板岩、粉砂质板岩夹中厚层鲕状灰岩和结晶灰岩，鲕粒比徐庄组的大而明显，厚134米；黄院组下部为灰黄色泥质条带灰岩夹少量薄层鲕粒灰岩、局部见少量竹叶状灰岩，上部为灰色薄-中层纹带状灰岩，总厚123米。2.奥陶系（O）奥陶系只发育下奥陶统。从下到上分别为冶里组、亮甲山组和马家沟组。冶里组岩性为浅灰色-青灰色中厚层纹带状灰岩夹少量豹皮灰岩及黄色板岩，产角石；亮甲山组岩性为灰色中-厚层结晶白云岩，夹23层灰色膏溶角砾岩，含少许燧石团块，厚度为70米；马家沟组岩性为青灰色厚层结晶灰岩、纹带状灰岩夹少量白云质灰岩，产角石，厚200-300米。四、上古生界-中生界和新生界本区上古生界缺失泥盆系及下石炭统，岩层经历过轻度区域变质作用，局部受到岩浆侵入作用的影响。1.上石炭统-中二叠统从下到上包括本溪组、太原组、山西组和杨家屯组。本溪组底部岩性为硬绿泥石角岩及红柱石角岩，下部为杂色粉砂质板岩及变质粉砂岩，中部为含黄铁矿压力影板岩，上部为灰色、灰黑色红柱石角岩；太原组地层由12个沉积旋回组成。旋回的下部主要为灰色、褐灰色中厚层变质细粒石英砂岩夹灰黑色板岩，上部主要为灰黑色、褐灰色薄层粉砂岩、板岩、粉砂质板岩夹有薄煤层；山西组地层由两个沉积旋回组成。下部旋回的底部为褐灰色中厚层变质中粗粒岩屑砂岩、顶部是黑色炭质板岩夹煤层。上部旋回底部为深灰色中厚层变质中细粒变质岩屑砂岩，顶部为黑色炭质板岩、粉砂质板岩夹煤层；杨家屯组有23个沉积旋回组成。以粗碎屑沉积为主。旋回下部由灰黑色厚层变质中-粗粒岩屑砂岩、含砾石岩屑砂岩组成，上部由灰色中-厚层变质细粒岩屑砂岩、粉砂岩及板岩组成。2.上二叠统-三叠系从下到上包括红庙岭组和双泉组。红庙岭组由多个沉积旋回组成。旋回的下部由土黄色、褐黄色厚层-巨厚层变质含砾长石石英粗砂岩组成，上部由红色板岩、粉砂质板岩和粉砂岩组成；双泉组下部为灰紫色、灰绿色、黄褐色中-厚层变质中细粒砂岩及板岩组成，上部以灰色中厚层变质细砂岩为主夹变质粉砂岩和板岩。3.侏罗系本区侏罗系包括南大岭组、窑坡组、龙门组和九龙山组。南大岭组由灰紫色、浅灰色变质玄武岩及拉斑玄武岩组成；窑坡组由炭质粉砂质板岩和千枚岩组成；龙门组由变质砾岩、板岩和变质砂岩组成；九龙山组由变质砾岩、变质砂岩和凝灰质砂岩、粉砂岩组成。4.新生界新生界地层主要为第四系，包括土壤层，洪冲积砂砾层以及残存堆积亚砂土层。2.2.2 构造作用研究区的地质构造十分复杂，经历了太古宙-早元古代漫长的基底演化阶段、中元古代-三叠纪的盖层发展阶段和印支时期的板内造山阶段。受这些地质活动的影响，区内褶皱和断裂构造均有发育，现分别阐述如下：一、褶皱研究区的褶皱轴向主要为近EW向和NE向展布（图2-2）。向形主要有南窖向形、凤凰山向形和太平山向形。背形主要为展布于长操-李各庄-谷积山一线的箱状背形带。其中南窖向形两翼较陡、中间产状平缓。凤凰山向斜北翼较缓、南翼陡倾。太平山向形北翼较陡、南翼较缓。对于太平山和凤凰山向斜的成因，何斌等认为是房山岩体底劈过程中在围岩拖曳下形成的周缘向斜11。二、断裂研究区内的断裂有南大寨断层带、发育在黄山店一带的推覆构造以及剥离断层。南大寨断层带在南大寨以北，走向由近东西向突变为近南北方向延伸，近东西向区段的断层面大致向南倾斜；近南北向区段断层面大致向东倾斜。南大寨以南走向逐渐地变为北东向。2.2.3 岩浆作用研究区燕山期的岩浆侵入活动主要是以中、酸性岩为主。具有代表性的为房山岩体（130.71.4 Ma，蔡剑辉等，2005），此外在牛口峪、东山口一条龙还有一些小型岩体，如：灯泡岩体、牛口峪岩体和龙眼岩体等。房山岩体东临羊头岗，西至车场，北抵东岭子，南至东山口，平面上近于圆形，大约60平方公里大小。房山岩体为一复式侵入岩体，是一个两次侵入多次脉动的同心带状复式岩株，岩体边缘零星分布着第一次侵入的石英闪长岩；岩株主体为第二次侵入的花岗闪长岩，从中心到边缘分为三个相带，分别为中央相、过渡相和边缘相（王人镜等，1989）12。中央相岩性为巨斑状花岗闪长岩，过渡相岩性为斑状花岗闪长岩，边缘相岩性为中粒花岗闪长岩。岩体与围岩的接触面较陡一般倾向围岩。房山岩体与官地杂岩呈侵入接触关系。小型岩体分布在房山岩体南侧一条龙、牛口峪一带，规模很小，不到一个平方公里大小。对于房山岩体，马昌前等总结出气球膨胀式的侵位机制。房山岩体边缘分布的被压扁的暗色包体可以作为此种机制的一种证据（图2-5a）。何斌等认为其为典型的岩浆底劈构造11。陶继东（2007）8和张金阳等（2013）7都认为房山岩体岩浆来源于加厚下地壳的部分熔融。2.2.4 变质作用研究区多数岩石都遭受了不同程度的变质作用，包括区域变质岩、接触热变质岩及动力变质岩。研究区的区域变质发生在新太古代晚期252120 Ma（颜丹平，2005；刘兵等，2008）13，为区域角闪岩相变质。形成斜长角闪岩、片麻岩、变粒岩等，可能伴随混合岩化作用，形成各种混合岩化区域变质岩和混合岩。主要记录在官地杂岩的岩石中。官地杂岩由变质的深成侵入体和变质表壳岩组成。接触变质作用与中生代房山岩体的侵位有关，距今年龄约130 Ma（颜丹平，2005）13。该岩体的侵位使其围岩发生特征的接触变质作用，由内而外发育了矽线石带、红柱石-十字石带和红柱石-黑云母带（中国地质大学（武汉）北京地质调查大队，1988）10。羊屎沟-一条龙一带发育明显接触前进变质带，在东山口一带形成大理岩和接触片岩和片麻岩类，在太平山一带主要形成角岩类岩石。官地杂岩受到了强烈的动力变质作用。主要动力变质作用产物为花岗闪长质糜棱岩、基性糜棱岩和碎裂岩。官地山顶庙途中82.2高地东侧150m公路旁的官地杂岩中的粗粒伟晶质花岗片麻岩受韧性变形影响，石英强烈拉长呈纹带状（图2-5b）。图2-5a房山岩体边缘中被压扁的暗色包体图2-5b，官地杂岩麻棱岩的纹带状石英第三章 周口店小型侵入体地质学和岩石学特征3.1 地质学特征小型侵入体分布于房山侵入体以南一条龙、牛口峪一带，出露面积都很小。前人将其分别称为龙眼岩体、灯泡岩体和牛口峪岩体（谭应佳等）15。3.1.1 龙眼岩体龙眼岩体分布于东山口一条龙西段东山头，因为其形态上似一条龙的眼睛，故起名为“龙眼岩体”。岩体规模不大，长几十米，宽10余米，为小的岩枝。岩体侵位于中元古界铁岭组和下马岭组地层中。可能受该岩体的影响，铁岭组大理岩发生了轻微矽卡岩化。与下马岭组强烈的变形相比，龙眼岩体的变形主要体现为劈理，与下马岭组变质岩的较晚期的劈理构造同期。在与变质地层接触处，龙眼岩体的边缘未发育冷凝边。因此，龙眼岩体与围岩应为侵入接触关系，且时间上晚于房山岩体，但间隔不长。龙眼岩体的岩石风化面呈土黄色，新鲜面黄白色（