卢惠华，李修平

（北京市国土资源局，北京 100013 ）

北京太古宙水火之争

卢惠华，李修平

（北京市国土资源局，北京 100013 ）

北京太古宙地质研究工作已将近百年。前60年，水成派观点占统治地位；近30多年，火成派占了优势。争议的主要对象是沙厂英云闪长质片麻岩，争论的焦点集中在：矿体的形态和产状、块状无序的变质岩、岩浆岩对铁矿的影响、混合岩化、两群合一等五个问题上。放马峪基性岩墙群的出现，是中太古代晚期基性岩浆活动的一次标志性地质事件。不同观点的地质填图，各走极端。在以往工作的基础上，本文提出了北京太古宙岩石地层单位划分表，推出了本区太古宙岩石地层三分方案。

太古宙；片麻岩；混合岩化；基性岩墙群；地层划分；北京

新中国成立后，本区地质调查和矿产勘探工作十分繁忙。找到了许多矿产，也取得了丰硕的地质成果。但是，不同观点的地质填图各走极端。有些问题成了老大难。当前，水火之争大局未定。笔者企盼，加强交流，凝聚共识，在深入研究北京太古宙地质问题上，一起共同前进！

1 区域地质调查概况

北京古老结晶基底主要出露在密云、怀柔和平谷地区，面积约1500km2。分布有各种古老的变质岩。其中，产出最广泛的是一种花岗状的片麻岩。那里赋存有丰富的矿产资源和地质旅游资源。

北京早前寒武纪地质工作是在20世纪初期开始的。1930年，我国地质学家孙健初和王曰伦等，首次把该地区的变质岩称之为桑干系或桑干杂岩，属太古代。20世纪50年代末至60年代初，北京地质学院索书田、叶盛基等开展1：5万第一轮区调，提出了本区太古宙地层划分方案。由老至新，划分为两大群7个组，即：密云群（沙厂组、大漕组、阳坡地组）和张家坟群（石城组、椴树梁组、山神庙组、宋营子组）。分别属于早太古代和晚太古代。并认为变质岩系具复杂的褶皱构造和强烈的混合岩化作用。

60—80年代初，北京大学、清华大学、长春地质学院也参加了本区的工作，结论基本上一致。都认为，该区域变质岩的原岩为变质火山—沉积物（表壳岩）。但是，均未查出有古老的岩浆岩体。其中值得提出的是，周绍林等（1984）对该划分方案作了一些较重要的修改，重点是把张家坟群改成为四合堂群（表1）。区域地质图反映本区原岩的生成环境是，一片蓝色的海洋。以上期间，由北京地质学院所作的区调地质成果曾广泛在生产和教学中应用（鲍亦冈等，2001）。

表1 密云—怀柔地区太古宙变质岩划分表Tab.1 Division of Archean metamorphlc rocks in MIyun Hualrou areas

80年代以来，我国引进国外新的变质岩理论，并在冀东地区进行了新观点、新方法的试点，长春地质学院和地质大学（武汉）曾组队在这里进行工作。前者，率先采用新观点、新方法在本区填图。90年代初，北京市地质调查所王世发、李良景等（1994）按新观点，采用构造岩石事件方法对密云幅、高岭幅和墙子路幅进行（第二轮）1：5万新区调联测。工作取得突破性进展，成果令人耳目一新。新图幅圈出7个古老岩浆岩体和两期基性岩墙群。成果认为，变质区内绝大部分岩石为块状无序的变质岩。面型的表壳岩见不到了。并提出了本区古老岩石地层单位早、中、新太古宙的（三分）划分方案（表2）（鲍亦冈等，2001）。总之，区域地质图及说明书反映原岩的生成环境是，一片红色的火海，有大规模和多期古老的岩浆侵入活动。

表2 太古宙岩石地层单位区域对比表Tab.2 Regional correlation of Archean lithostratigraphic units

新、旧方案截然不同，针峰相对。新方案特点是：古老岩浆岩几乎占据了整个变质岩区的地盘。表壳岩成了小个分散、孤立的“包体”、“捕虏体”和“残块”产出。混合岩化作用被淡化。图幅说明书展现的是一份以岩浆岩为绝对主体的调研成果。因而，该方案是一个泛火成岩的划分方案。相反，旧方案的特色是：表壳岩在区域图上占绝对的主导地位。铁矿分布规律性明显。褶皱构造发育。混合岩化强烈。没有发现古老的岩浆岩。总之，它是一个彻底水成论的划分方案。

2 争议的主要问题

国外新理论、新方法的引进，使我国变质岩的地质工作发生了较大的变化。传统的那一套地层层序法和混合岩化观点被认为过时了。在经历近些年的研究之后，获得了一些新的认识，逐步适应了新的变化。笔者发现，目前北京太古宙地质研究中，有些问题的认识，确实分岐很大。争议的主要对象是沙厂和大漕地区的片麻岩，存在五个争议问题。

2.1 关于铁矿体的形态和产状

沙厂和大漕地区的片麻岩，分布有丰富的磁铁石英岩铁矿。第二轮区调成果强调，本区表壳岩在经受强烈的岩浆侵入作用后，它已成为古老岩浆岩的“捕虏体”、“残块”和“包体”。铁矿又硬又黑，“捕虏体”、“包体”和“残块”的特点更为明显。但是，勘探队员未接受这种看法。他们在原始编录和报告编写中，仍然坚持用传统观点，铁矿是层状或似层状地质体。此种认识基于4方面原因 。

（1）在矿区工作中，找不到铁矿是岩浆岩的“捕虏体”、“残块”和“包体”的地质特征。

图1 密云县沙厂铁矿地质图Fig.1 The geological map of the Shachang iron ore deposit in Miyun county

图2 密云县沙厂铁矿床7勘探线剖面图Fig.2 The prof i le along exploration line No.7 of the Shachang iron ore deposit in Miyun county

（2）铁矿呈层状或似层状产出，有明确的层位。本区铁矿不但成层产出，并成组、成带地分布。众多的铁矿，整齐排列，走向和倾向的规律性十分明显。例如，沙厂（图1、图2）和大漕地区的铁矿，其走向都北东，倾向北西。冯家峪至四合堂地区的铁矿，近东西走向，都倾向北北东或北北西。据查，该类型铁矿有矿床、矿点共64处，探明矿床40处，探明铁矿储量10亿吨（全国各省、市排名第11位）。90%以上的产地和储量都集中在三个组的片麻岩中（原密云群沙厂组、大漕组和原四合堂群山神庙组），其他四个组，铁矿极少。101队周绍林等（1994）认为，这三个组的片麻岩是北京早前寒武纪的三大含铁层位。其中，大漕组层位矿产地尤其密集，探明储量居三个层位之首；山神庙组和沙厂组层位探明储量排第二、三位。山神庙组含矿层位，矿带稳定延伸长达十余公里（图3）。

图3 四合堂群山神庙含矿层铁矿分布图Fig.3 The distribution of iron ore in Shanshenmiao orebearing formation of sihetang group

（3）深部勘探的证据。本区勘探都以矿体层状产出进行设计的。几十年的实践表明，剖面设计的精度高，绝大部分钻孔见矿都在预计孔深范围之内。此举有力地证明，矿体层状产出的认识经得起地表槽探和深部钻探的检验。

（4）矿产远景评价的证据。铁矿形态和产状对矿产远景评价很重要。如果矿体是“捕虏体”、“残块”和“包体”，它就像是浮在岩浆火海中的小舟，是没有根的。这种情况下的矿产储量，肯定没有远景。但是，大量勘查和开采资料证明，磁铁石英岩铁矿向下延伸较稳定，矿产储量可观，它已经成为北京以及我国最具工业意义的铁矿类型。

以上情况表明，本区铁矿以层状或似层状产出是客观事实，是可信的。

2.2 关于“块状无序”的变质岩

第二轮区调成果强调，本区绝大部分岩石是块状无序的变质岩。此意是说，本区绝大部的片麻岩为非层状岩石。此结论依据不足。

（1）“块状无序”观点与实际不符。勘探队员在原始编录过程中发现，沙厂和大漕地区的含矿片麻岩与铁矿是平行排列，彼此互层产出的。而且，这些片麻岩与铁矿、斜长角闪岩、变粒岩等共同组成铁矿带，并构成区内具有清晰标志层（磁铁石英岩或斜长角闪岩）的含矿层，并非所谓“块状无序”。

（2）地表片麻岩褶皱的启示。第二轮区调成果视本区大部分片麻岩为非层状的块状岩石，是不可能发生褶皱的。这种认识，与传统的看法不一致。其实，早在20世纪60年代，区调队和勘探队就已经发现，沙厂和大漕地区的片麻岩具有褶皱构造现象。而且，曾经发生过是以向斜为主还是以背斜为主的激烈争论。近年来周绍林等（1994）的调研再次证实，地表密云群沙厂—大漕片麻岩，存在一系列北东走向，倾向北西的复式等斜褶皱构造。

（3）深部勘探成果验证。20世纪70年代以来，密云已勘探了一批铁矿产地，沙厂铁矿向斜是最早被证实的褶皱构造。资料表明，矿区的含矿片麻岩与铁矿层一起在深部也发生了褶皱。此后，兵马营、东庄、大、小漕、达岩等铁矿区的褶皱构造也得到查明。这些褶皱以矿层为标志，而且都是倾向西，褶皱转折端呈“C”形或“人”字形。综合地表和深部勘探成果，勘探队员确信，沙厂—大漕片麻岩存在系列复式等斜褶皱构造，它们是有序的层状地质体。

（4）自相矛盾的说法。第二轮区调在本区未找到面型的表壳岩，于是，强调大量的表壳岩被古老的岩浆熔蚀和消化了，因而，褶皱构造仅零星地散布于其“捕虏体”、“残块”和“包体”之中。如此，面型的复式褶皱构造也就见不到了。但是，奇怪的是，第二轮区调图幅成果说明书和《北京地质百年研究》却引用传统观点的资料，大谈基底褶皱，细述密云群的褶皱构造情况。两期褶皱，以第二期褶皱为主体。并指出，二期褶皱（复式）以大、中型尺度为主，一般宽10～15km，长20km以上。其形迹保留较完整。由北向南，依次有前宝岭复向形、栗榛寨—西恒河复背形、高岭复向形—阁老峪背形、穆家峪背形与向形、达峪西向形、水峪复向形和郝家庄复背形等（图4），它们构成了结晶基底的基本格架。这些引述表明，新图幅说明书和《北京地质百年研究》的作者，自相矛盾，否定了自己，最后与传统学派走到了一起。

图4 密云地区太古宙变质岩中的复式褶皱Fig.4 Compound folds within Archean metamorphic rocks in Miyun area

2.3 岩浆岩对铁矿的影响

第二轮区调成果认为，本区岩浆活动十分发育。岩浆活动对铁矿影响极大。7个古老岩体面积达1400km2。其中的沙厂英云闪长质片麻岩体1100 km2，是变质区的主体。铁矿都成了它的“残块”、“捕虏体”和“包体”。但是，101队周绍林等（1994）认为，岩浆岩活动对铁矿影响不大。沙厂—大漕片麻岩含矿层位，岩浆岩活动不强烈，只发育一些小型的岩体或岩脉。如中酸性（主要）、基性、超基性岩体和岩脉（墙）。它们均为成矿后侵入的地质体，一般与矿体没有直接关系，仅部分穿切铁矿，破坏了矿体的连续性。

2.4 对混合岩化作用的认识

第二轮区调成果淡化本区的混合岩化，强调岩浆岩化的作用。把沙厂组、大漕组、山神庙组等含矿地层圈定为沙厂英云闪长质片麻岩体，为原地—半原地型岩浆岩，属TTG岩套。101队周绍林等（1994）则认为，本区遭受了不同程度的花岗岩化和混合岩化作用，但是，以混合岩化为主。密云群片麻岩处于高级变质区，主要岩性是条带状混合岩化的片麻岩和变粒岩，褶皱构造发育，片麻岩普遍有区域变质岩的残留。恢复原岩，密云群沙厂—大漕含矿片麻岩是表壳岩，是混合岩化了的表壳岩。对四合堂群片麻岩的认识，早在1987年，王恩林和麦延庆等已确认其为岩浆岩杂岩（英云闪长岩、花岗闪长岩、角闪石岩和闪长岩），不具地层含义。实际上，该群片麻岩区域性变质特点最明显，不但层状构造清晰，变质程度低，而且混合岩化也弱。

2.5 有关“两群合一”方案的争议

第二轮区调成果认为，四合堂群与密云群表壳岩没有大的区别，因而把前者并入密云群中。笔者认为，这样做依据不充分。①密云群受麻粒岩相变质作用，四合堂群是低角闪岩相变质。②密云群强混合岩化，四合堂群为弱混合岩化。③密云群褶皱构造复杂，具等斜褶皱构造；四合堂群褶皱构造简单，呈单斜层。④密云群铁矿石含辉石，颗粒粗，矿石品位略低，氧化程度高；四合堂群铁矿石含角闪石，颗粒细，矿石品位略高，氧化程度较低。⑤两群呈断层接触关系。

总之，经翻复的实践和认识，勘探队员得出结论，沙厂—大漕片麻岩不是块状无序的岩浆岩，而是层状有序的地质体，是表壳岩。这个表壳岩具等斜褶皱构造特征，具标志性作用。

3 岩石地层单位的划分

前面介绍了北京地质学院和北京市地质调查所的太古宙岩石地层单位划分方案。下面介绍两个新的划分方案。一个是天津地质矿产所的两分方案；另一个是笔者提出的三分方案。

3.1 天津地质矿产所方案

1996—1998年，天津地质矿产所在北京市地质调查所工作的基础上，开展本区的地质研究工作。金文山等（2000年）发表了《北京地区早前寒武纪结晶基底地质》专著。专著内容涉及北京，也涉及全国。分析内容丰富，评述也精彩。该专著及其岩石地层单位的划分方案（表3），反映了本区古老变质岩最新的研究成果。该所的方案是两分方案。两大表壳岩系，一个置于中太古代的底部；另一个则放在新太古代顶部。并指出这些表壳岩的原岩是杂砂岩、中酸、中、中基性火山岩及其碎屑岩、铁硅质沉积岩。该所特别强调混合岩化作用，并认为条带状混合岩在表壳岩区占主体地位。显然，天津地质矿产所和北京市地质调查所两个单位对本区表壳岩的认识差异较大。如前述，北京市地质调查所的成果，看不到一块面型表壳岩的图形和文字描述。表壳岩都成为了小个的“捕虏体”、“残块”和“包体”。天津地质矿产所则确认面型表壳岩的存在，有图和文字描述，还指出两大表壳岩系分布面积比第一轮区调圈定的两群面积小，但相差不大。

表3 北京地区早前寒武纪岩石地层单元Tab.3 Precarnbrian lithostratigraphic units in Beijing

在岩浆岩方面，天津地质矿产所圈出了5个古老岩体，并称它们是TTG-M-ME杂岩。杂岩以TTG质岩石为主，混合岩和区域变质岩为辅。这些杂岩地质体，彼此混杂产出。比较而言，北京市地质调查所强调古老岩体活动强度大、分布广，以英云闪长质片麻岩为主。但是，天津地质矿产所对沙厂英云闪长质片麻岩有不同的认识，并认为岩浆岩的活动，没有那么强烈和那么广泛。

天津地质矿产所两大表壳岩系的划分方案，与20世纪60年代两大群划分方案没有大的区别，而且两者都强调了混合岩化的作用。该方案3个方面的问题处理欠妥。①未利用区内丰富的铁矿资料。仅用很少的文字描述，铁矿被“靠边了”；②未利用区内褶皱构造的成果。理论上承认表壳岩褶皱构造十分普遍，实质却以露头不好，勘探程度低、难以恢复为由把它也“靠边了”；③未利用区内深部矿区的勘探成果。由于这些原因，该专著的论据显得单薄。因此，专著对争议问题的论证，显得依据较少。

3.2 提供研讨的方案

太古宙水火之争，使争议的主要对象和主要问题逐步有了明确的认识。综合历年来的研究成果，笔者提出划分方案供研讨（表4），说明如下。

（1）表壳岩方面。采纳101勘探队和天津地矿所的意见，承认面型表壳岩的存在，保留旧方案两大群的划分。即大体上保留原密云群两个组（沙厂组和大漕组）和原四合堂群两个组（西湾子组和山神庙组）。表壳岩分布面积，约占变质岩区三分之二，它仍然是北京古老结晶基底最主要的地质体。此外，采纳101勘探队的观点，表壳岩系包含三大含铁层位和众多铁矿产地。还应指出，密云群表壳岩具系列等斜褶皱构造特征，它与铁矿一样具标志性意义。

（2）古老岩浆岩方面。方案包括北京市地质调查所圈出的六个岩体（不含沙厂英云闪长质片麻岩）。也包含天津地质矿产所圈出的五个杂岩。这些古老岩体，除宋营子、苇子峪和阳坡地三个岩体较大之外，其余的都是小个体。总共分布面积约占变质岩区三分之一。

表4 北京太古宙岩石地层单位划分表Tab.4 Archean lithostratigraphic units in Beijing

（3）采纳基性岩墙群的研究成果。放马峪基性岩墙群主要分布在密云水库附近的片麻岩中，北东走向。脉体宽数米至数百米不等，长数百米至数千米。岩墙穿切了密云群片麻岩，也切穿了（黑卧、苇子峪、宋营子）三个老岩体。因此，这些地质体的先后关系是：密云群片麻岩最老；其次是三个老岩体，再其次是放马峪基性岩墙。贺高品等（1993）对岩墙（辉长岩）取样进行Sm-Nd法测定，该岩石全岩年龄2858Ma（等时线）。由此推断，该岩墙群的出现，可能是本区中太古代晚期基性岩浆活动一次重要的标志性事件。

（4）采纳Sm-Nd法测定成果。据了解，Sm-Nd法对研究古老变质岩的年代测定效果较好。尤其是对超镁铁质岩更有效。王世发等对密云群表壳岩采了6个样，进行Sm-Nd法测定。其中，有3个样品模式年龄达到3454.98～4049.48Ma。模式年龄作为表壳岩成岩时代的大致数据是可行的。这几个数据应引起关注。王世发等（2001）认为，“这可能表明表壳岩的成岩时代为始太古代至古太古代”。

王世发等（1994）对两期基性岩墙群的研究和对密云群表壳岩采样进行Sm-Nd法测定，为本区岩石地层单位划分提供了重要的资料。重视新研究成果和采纳Sm-Nd法测定的数据，是表（4）方案的指导思想，尽管方案划分依据还不够充分，但是，这样做，重要信息不会被忽视。为激发人们研究的热情；为深入探索北京古老基底地质，笔者就抛砖引玉试一下吧！

4 结束语

北京太古宙水火之争，已到了成果收获的阶段。抱着总结经验教训，防止填图扩大化和提高地质研究程度的目的，再说几点想法：

（1）要正确区分两种铁矿的产出环境。 本区铁矿有两种产出环境。一种铁矿，产出于表壳岩中。这种铁矿（特别是大、中型），多呈层状和似层状产出，是矿区的重要矿体，是主要的勘探对象。它们经受过强烈区域变质、褶皱、断裂的作用和混合岩化的影响，但是，受岩浆岩作用影响相对较弱，处境相对平静。另一种铁矿，散布于杂岩体中。它们除受区域变质、褶皱、断裂作用外，还受多期、次岩浆岩的强烈侵扰、熔蚀作用。经历复杂。矿体成了侵入体的“包体”、“捕虏体”和“残块”。但是，这样产出的铁矿比较少，非主要勘探对象。

（2）区分正、副变质片麻岩应有依据。 古老变质片麻岩正、副的区分，要有标准，不能光靠经验，也不能单靠其外观及其组构。笔者认为，应以野外地质依据为主，室内化验分析为辅。总结勘探队的教训和体会，主要靠三个野外地质依据。第一，含铁层位地质特征的存在（铁矿成组、成带与围岩互层产出，具标志层的作用，存在三个含铁层位）。第二，独特的构造地质模式（具标志物的单斜层或复式等斜褶皱）。第三，片麻岩中多见有区域变质岩的残留物。用三个依据检查，密云群表壳岩都具备。它是一个受变质、受混合岩化、被褶皱了的地质体。四合堂群表壳岩也具备这三个依据。但是，与密云群表壳岩有所不同，它的第二个依据，不是等斜褶皱，而是以铁矿为标志的单斜层地质体。其特点是，岩层成层性好，延伸稳定。阳坡地片麻岩的工作程度较低；它缺少铁矿标志层；其它的标志物和尖棱褶皱群，人们看法不一，为有争议的地质体。

（3）因地制宜选择工作方法。 总体上说，在古老变质岩区，应该采用新方法（构造-岩石-事件）进行地质填图。但是，工作方法的选用，也要灵活，因地制宜。本区有两大群混合岩化片麻岩的存在。这是两大块表壳岩，两者的面积都很大。据多年矿区勘探的经验，尽管表壳岩区地质构造复杂，但是，采用传统的层序法进行粗略的地层划分，还是可行的。这样做，不排斥新方法在全区的应用。有关全区的太古宙变质岩石地层单位的划分，采用新方法编制，内容更全面，意义更深刻，效果更好。

（4）要加强交流，互相学习。 勘探队和区调队要相互学习，加强交流。勘探队要学区调队的新观点、新方法和新成果，以开阔眼界，长知识、长经验。区调队应学勘探队的深部成果和表里结合的经验。地质调查时，不要轻视表壳岩的研究。编图写报告要考虑到勘探成果的利用。

（5）变质岩岩石年代学工作仍很薄弱，严重影响研究工作的深入，有待加强。

（6）要解放思想，走创新的道路。学习国外先进是应该的，但是，要结合实际，总结自己特色。要有新思维，在此基础上，开展变质岩区新一轮的区调，以提高本区古老结晶基底地质的研究程度。

笔者长期在基层工作，从勘探角度看问题多，不妥之处，请批评指正。本文在编写过程中得到游振东教授的精心指导，在此表示衷心的感谢！

鲍亦冈，刘振锋，王世发，等，2001. 北京地质百年研究[M].北京：地质出版社.

贺高品，叶慧文，夏胜利，1993. 北京密云地区变质基性岩墙的Sm-Nd同位素年龄及其地质意义[J].岩石学报，9(3)：312-317.

金文山，李双保，管爱莲，2000. 北京地区早前寒武纪结晶基底地质[M].北京：地质出版社.

周绍林，陈东明，李致瑞，等，1994. 北京早前寒武纪地质及铁矿[M].北京：地质出版社.

The Neptunism vs Plutonism on the Origin of Archean Rocks in Beijing

LU Huihua, LI Xiuping

(The Municipal Bureau of Land and Resources, Beijing 100013)

The study on the Archean rocks in Beijing has lasted near 100 years. The fi rst 60 years it was dominated by the neptunist point of view; while in the later more than 30years the plutonism became predominant. The major topic of debate is the origin of the tonalitic gneiss developed in Shachang. The focus of the conf l ict is concentrated at the 5 issues： the form and mode of occurrence of the iron ore bodies, the massive disordered metamorphic rocks, the magmatism, the migmatization and the combination of the two major rock groups. The intrusion of Fangmayu basic dyke swarm is an key important geological event in Late Mesoarchaeozoic time. The results of regional geological survey have gone extreme due to different points of view. Based on the long term iron ore exploration in this area, the present paper puts forward a new three-fold variant on the subdivision of Archean lithostratigraphic units.

Archean; tonalite; migmatization; Basic dyke swarm; Subdivision of lithostratigraphic; Beijing

P534

A

1007-1903（2017）01-0042-08

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.01.007

卢惠华（1935- ），男，研究员，主要从事矿产资源研究。E-mail：luhuihua716@126.com