白垩纪侵位的房山岩体地处华北克拉通中部，太行山隆起和燕山造山带的结合部位^[1].地球化学、岩石学以及构造学研究在岩体时代和侵位机制等方面取得了一些重要认识.马昌前^[1]提出了房山岩体为膨胀型底辟式二次侵位产物.何斌等^[2]则认为房山岩体是典型岩浆底辟构造成因.矿物学研究表明，房山岩体是幔源基性岩浆注入壳源酸性岩浆后形成的混合岩浆脉动式侵位的产物^[3].最近，燕滨等^[4]认为围岩热结构状态差异是造成岩体西北部强变形带的控制因素.万永平等^[5]通过对房山岩体南侧下马岭组构造片岩中红柱石特征研究，认为该变质作用事件发生在约3km左右深度，可能与岩体侵位有关.然而，关于房山岩体的侵位过程及构造背景并不十分清楚.岩浆岩的磁组构可以反映岩浆流动、侵位时构造应力以及岩石成岩后的构造变形^[6~8].本文报道房山岩体东山口-凤凰亭剖面的磁组构研究结果，为认识房山岩体侵位时岩浆流动方向及其构造应力环境提供制约.

房山岩体出露面呈椭圆形，面积约54km²，是一个以花岗闪长岩为主体的燕山期中型岩株^[1].岩体呈同心环状，可依次划分为边缘相、过渡相和中心相，分别由中粒花岗闪长岩、似斑状花岗闪长岩和巨斑状花岗闪长岩组成^[9].已知的黑云母和角闪石K-Ar年龄约为132Ma^[1]或128Ma^[10].蔡剑辉等^[11]获得该岩体中心部位的高精度锆石年龄为130.7±1.4Ma，马芳等^[12]得到全岩-矿物Rb-Sr等时线年龄为126±3Ma.上述同位素结果表明，房山岩体侵位于早白垩世，形成于华北岩浆活动和克拉通破坏的峰期^{[13, 14]}.

为了分析房山岩体的侵位和后期构造应变，我们选择房山岩体西南翼的东山口-凤凰亭剖面进行磁组构研究.自边缘相（东山口）至中心相（凤凰亭）依次设置了FS1~FS9共9个采样点（图 1），用便携式汽油钻共钻取119块定向样品，样品利用磁罗盘和太阳罗盘定向.室内加工成2 cm高的圆柱样品用于磁组构测量.

图 1

Fig. 1

图 1 （a）房山侵入岩体大地构造位置简图（引自陶继东等，2007）[14]；（b）房山侵入岩体地质简图（引自周正国等，1992）[9]和采样点分布图 1.第四系；2.线理产状；3.面理产状；4.包体走向；5.本研究采样点；6.凤凰亭巨斑状中细粒花岗闪长岩单元；7.迎风坡似斑状粗粒花岗闪长岩单元；8.东山口中粗粒花岗闪长岩单元；9.关坻中细粒石英闪长岩单元；10.相带界限；11.岩浆上涌挤压片理. Fig. 1 (a) Sketch tectonic location map of the Fangshan pluton (Modified after Tao J D, et al., 2007)[14]; (b) Sketch geological map of the Fangshan pluton (Modified after Zhou Z G, et al., 1992)[9] and localities of sampling sites 1. Quaternary; 2. Strike and dip of lineation; 3. Strike and dip of foliation; 4. Strike of enclaves; 5. Sampling sites; 6. Fenghuangting fine-grained porphyritic granodiorite unit; 7. Yingfengpo coarse-grained porphyritic granodiorite unit; 8. Dongshankou coarse-grained granodiorite unit; 9. Guandi fine-grained quartz-diorite unit; 10. The boundary of facies zones; 11. Upwelling of magma extrusion foliation.

为了认识样品中磁性矿物的种类以及粒度等特征，每个采样点选择1~2块样品（共14块样品）进行岩石磁学研究.磁化率随温度变化（χ-T曲线）用捷克Agico公司生产的KLY-3卡帕桥（温度控制系统为CS-3），在氩气环境中加热.磁滞参数（包括饱和剩磁M_rs，饱和磁化强度M_s，矫顽力B_c和剩磁矫顽力B_cr）、等温剩磁（IRM）获得曲线及反向场退磁、磁化强度随温度变化（J-T曲线）使用居里秤VFTB测量.部分代表性样品的测量结果如图 2所示.样品的磁化率和磁化强度在580℃左右时迅速降低，表明磁铁矿为主要载磁矿物.加热和冷却曲线基本可逆，说明在实验过程中磁性矿物没有发生变化（图 2）.

图 2

Fig. 2

图 2 典型样品岩石磁学结果 （a）χ-T曲线；（b）J-T曲线；（c）磁滞回线；（d）Day图.其中SD，PSD和MD分别表示单畴、假单畴和多畴；（a）和（b）中的实线/虚线分别代表升/降温曲线. Fig. 2 Rock magnetic results of representative samples (a) χ-Tcurves; (b) J-T curves; (c) Hysteresis loops; (d) Day plot. SD, PSD and MD are single domain, pseudo-single-domain and multidomain, respectively; the solid (dashed) line in (a) and (b) represents heating (cooling) curve.

IRM获得曲线显示，在0.3 T时样品已获得了饱和剩磁的95%~99%.所获得的饱和等温剩磁（SIRM）的范围是（0.5~9.5）×10^-3Am²·kg^-1，平均值为（3.9±2.8）×10^-3Am²·kg^-1.磁滞回线（图 2c）在约0.3~0.5T时闭合.样品的矫顽力的范围是1.5~4.5 mT，平均值为（3.1±1.0）mT；剩磁矫顽力的范围是18~35 mT，平均值为（26.8±5.0）mT.在Day图上，样品的载磁矿物磁铁矿显示为多畴（MD）颗粒特征^[15].

全部119块样品完成了磁化率各向异性（AMS）测量.实验采用KLY-4型卡帕桥，Anisoft软件包程序自动计算样品的磁化率椭球特征值（磁化率各向异性度P值、磁线理L、磁面理F、磁椭球扁率E、磁椭球形状因子T和主磁化率轴的空间坐标）.全部样品的AMS分析结果见表 1.P值的范围是1.058~1.433，平均值为1.189；L值的范围是1.002~1.163，平均值为1.033；F值的范围是1.005~1.289，平均值为1.151；E值的范围是0.95~1.257，平均值为1.114；T值的范围是-0.831~0.964，平均值为0.622.我们注意到，只有7个样品的T值小于0，其中6个属于FS7采点，1个属于FS9采点.由于FS8采点只有3个样品，并且距离FS7采点很近，所以在以后的讨论中FS8采点与FS7采点的数据合并记为FS7.

F-L弗林图（图 3a）上，大部分样品落在了对角线的下方，显示AMS椭球呈压扁状，其中FS9采点样品数据靠近原点，FS7采点的数据几乎沿着对角线分布，其F值和L值的变化范围较大.T-P关系图（图 3b）上，大部分样品落在了T=0的上方，其中FS9采点的P值较小，FS7采点数据分布在T=0附近.图 4显示了采点主要参数平均值变化，从FS1到FS9采点F、E、T值有明显变小的趋势；而L值逐渐变大.

图 3

Fig. 3

图 3 全部样品的磁组构特征 （a）F-L弗林图解；（b）T-P参数关系图. Fig. 3 Magnetic fabrics of all measured samples (a) Flinn plot of magnetic foliation (F) to lineation (L); (b)T-P plot.

图 4

Fig. 4

图 4 各采样点的磁化率椭球主要参数平均值分布图 （a）F、P、E、L值变化；（b）T值变化. Fig. 4 Variations of parameters of AMS ellipses (F、P、E、L and T) at different sampling sites

图 5和表 1给出了AMS椭球主轴空间分布状况.各采样点之间有很好的一致性，其基本特征是：最小磁化率主轴近于水平，沿着近NNE-SSW方向展布（平均方向201°∠3°），而最大磁化率主轴则沿着近NWW-SEE方向展布（平均方向291°∠13°），中间磁化率主轴亦沿NWW-SEE方向展布，但总体陡倾（平均方向97°∠76°）.

图 5

Fig. 5

图 5 样品的AMS投影图（其中方块、三角、实心圆分别代表最大磁化率轴K1，中间磁化率轴K2，最小磁化率轴K3） （a）所有样品；（b）FS2采样点；（c）FS5采样点；（d）FS9采样点. Fig. 5 Stereographic projection of major axis of AMS ellipsoids of samples. Square, triangle and circle are the maximum susceptibility axis K1, the intermediate susceptibility axis K2 and the minimum susceptibility axis K3, respectively (a) All samples; (b) Samples of site FS2; () Samples of site FS5; (d) Samples of site FS9.

表 1(Table 1)

表 1 北京房山岩体样品的磁组构分析结果 Table 1 The result of magnetic fabrics of the Fangshan pluton, Beijing

表 1 北京房山岩体样品的磁组构分析结果 Table 1 The result of magnetic fabrics of the Fangshan pluton, Beijing

岩浆岩的磁组构与岩浆流动、侵位时应力环境和冷凝后遭受后期构造改造作用有关.一般来说，岩浆流动和应力作用可以改变岩石内磁性矿物的排列，使岩石产生较为强烈的磁各向异性.岩浆岩中典型磁铁矿颗粒为等轴状或骸晶状，具有弱的晶体形态各向异性，它们一般不产生强的磁各向异性.在岩浆流动中，这些各向同性磁铁矿颗粒受到结晶硅酸盐颗粒框架限制，从而形成各向异性分布和产生强的磁各向异性.在应力作用为主的情况下，应变椭球与磁化率椭球之间的3个主轴互相平行，具有共轴关系，可以用磁化率椭球方位来指示应变椭球方位^[16].岩石磁学实验表明，房山岩体的主要载磁矿物为MD磁铁矿颗粒，为岩浆原生磁性矿物，因而它们代表的磁各向异性主要反映岩体形成时的岩浆流动特征以及岩体侵位时期的构造应力^[6].

对东山口-凤凰亭剖面AMS测量分析表明，AMS椭球为压扁状，扁率E值平均值为1.114；椭球形状因子T值平均值为0.622；磁各向异性度P值平均值高达1.189；F-L弗林图表明，磁面理发育.对于压扁状椭球，最小磁化率主轴代表最大应变轴，也就是最大压应力方向.由图 5可见，磁面理产状陡倾，走向为NWW-SEE方向，反映挤压应力来自近NNE-SSW方向，可能由区域燕山构造挤压应力控制.最大磁化率主轴分布近NWW-SEE方向，如果磁线理受岩浆流动方向控制，则反映出房山岩体是沿着E-W方向流动迹象明显.

房山岩体AMS磁组构反映的是岩浆侵位期间应力还是岩浆冷凝后的应力改造?我们认为，房山岩体AMS组构主要反映岩浆的流动和侵位时期的挤压构造环境，而不是后期构造改造的产物.主要理由如下：（1）AMS椭球从边缘相FS1到中心相FS9采点逐渐由压扁状向球状过渡（图 4），说明从外到内受到的挤压作用减小；在FS9采点P、E、L、F都达到最小值，说明在该点没有受到显著的作用力.如果磁组构是岩浆冷凝固结后形成，如后期构造挤压作用改造，则会出现局域性较为一致的压扁率特征，而非出现本研究所观测到的自边缘相向中央相有序递减的规律；（2）原生多畴磁铁矿是磁化率信号的载体，没有观测到边缘相到中央相磁性矿物的显著变化；（3）观测到的磁化率各向异性椭球的最大轴的产状与野外观测到的暗色包体长轴的和挤压片理的产状一致；（4）花岗岩体容易保存原始的磁组构信息，且在野外没有看到明显的后期变形的影响.我们注意到，FS7采点的样品几乎落在E=1的线上，E的平均值为1.022，反映近于纯剪切变形；在T-P参数图可以看到样品的T值在零线附近，该处岩体磁面理和磁线理同等发育，而P值变化范围很大，这可能与该点处于过渡相和中央相接触带位置，或局部效应有关^[17~19].

马昌前（1988）发现岩体内的微粒包体显示的应变椭球体长轴走向和岩体边界平行，一般从岩体中央到边缘应变强度有规律增大.我们发现东山口-凤凰亭剖面上AMS椭球磁化率主轴空间展布具有很好的一致性，说明岩体在侵入过程中受到来自NNE-SSW方向的稳定的挤压作用影响.如果在采样剖面上岩石的变化（边缘相的中粒花岗闪长岩、过渡相的似斑状花岗闪长岩和中心相的巨斑状花岗闪长岩）是多期次侵入的话，那么其AMS组构就可能不会沿采样剖面出现单调的有规律变化.采样剖面的AMS组构可能说明房山岩体是一次岩浆侵入的产物.在今后的工作中有必要进行房山岩体其他部分以及围岩的相关磁组构研究，为揭示岩体侵位机制提供更为全面的认识.

综上所述，房山岩体的主要载磁矿物为原生的MD磁铁矿颗粒.东山口-凤凰亭剖面的AMS分析表明，AMS椭球体为压扁状，磁面理发育.AMS主轴展布反映岩体侵位过程中受到NNE-SSW方向的挤压作用，AMS组构反映的应力作用从边缘相到中央相逐渐变小.

作者感谢吴福元研究员、罗照华教授和贺怀宇副研究员在野外提供的帮助.