周口店岩体的成因
在北京西山地区，周口店是一个蜚声国内外的名字。她以神秘、神奇昭示着她的面貌，诉说着一个个源自于人类之初的动人故事。关于这些我们将在下一章中作详细的介绍。在这里，我们要告诉你的，就像美丽的西山一样，周口店也是摇篮。
20世纪初叶，北京的西山培养孕育了中国第一批地质人才，时间过了40年，在新中国成立后的1954年周口店又成了中国地质大学的前身——北京地质学院的地质教学实习基地，可以说，中国地质大学培养的地质类学生都曾受过周口店的洗礼，都与周口店有着不解的情结。
周口店位于北京西南房山区境内，距市区约50千米。中国地质大学地质教学实习基地建在周口店镇，实习区的范围东至房山、西至上方山、南至孤山口、北至羊耳峪。实习区的西北是北京西山。西山呈北东—南西向延伸，海拔1307米的上寺岭为最高峰，千米以上的山峰有十几座。实习区的东南即为华北平原。实习区范围内的地形大多为低山和丘陵，海拔多为150～300米。
在这一地区内有5条河流，由西向东为大石河，它是拒马河的一条支流，源于百花山，东流经北岭，过磁家坞后转向南流经房山东侧入华北平原，这是该地区唯一的一条常流河，是一条农业灌溉和工业用水的重要水源；周口河源于上寺岭南坡，经周口店流入华北平原，上寺岭西坡还是拴马庄河的源头；虻牛河则源于青风岭；另外一条为沙河，源于太平山北坡的丘陵区，流经房山后向南流入华北平原。这4条河流都为季节性小河。
我们知道，周口店不仅是著名的北京猿人的发祥地，而且也是中国地质教育的摇篮，那么这个地区的地质调查的历史自然也是非常引人注目的。周口店地区的地质调查工作以1949年为分界，可分为前后两个阶段。
在前面我们谈到，由于近代中国受到闭关锁国的影响，科学技术在中国没有得到发展，中国地质调查工作最初都是由外国人来进行的。周口店地区也不例外，这种局面一直持续到1914年。美国有一位地质学者名叫庞培勒的人，此人地质考察的足迹遍及世界很多地方，他的学生称他为伟大的探索者，并把他比拟为马可?波罗。此人1923年去世。1924年他的学生维里士在悼念他的文章中提到：当“天朝”（指中国）还在闭关锁国的时候就破关而入。指的就是庞培勒在1863～1864年期间曾深入到中国腹地进行考察的事情。1863年庞培勒来到中国，同年9月到了北京。当时的清政府想为准备建立的水师解决炮舰的燃料问题（当时炮舰烧的煤是英国的）打算在本地开发煤矿，所以经人介绍找到了正在中国逗留的庞培勒，请他帮助勘察煤矿。就这样庞培勒用了近一个月的时间在北京西山一带进行了地质调查，重点自然是煤产地。他采集了煤的样品，并带回美国做了分析。京西煤矿的开采在中国的历史是很早的。在我国的元、明时期开发的规模就已经比较大了。但是，在庞培勒之前没有人对此做过包括煤田地质在内的地质调查，所以他就成为京西地质调查的第一人了。庞培勒观察了岩石的性质，初步划分出地层并据此推断出地质构造的轮廓。
其实，早于庞培勒在1861年时德国的地质学家李希霍芬就来到了中国，但未进行地质调查就离开了，所以晚来的庞培勒反而占了先机。后来李希霍芬从1868～1871年又先后7次在中国进行地质地理考察，京西地区也在考察的范围之内。他的考察十分详细，对煤矿尤为关注。在庞培勒考察的基础上，李希霍芬对西山的地层进行了研究，并纠正了庞培勒的错误，对北京附近地区的地质构造提出了他的看法。后来在1910～1912年间，当时在北京大学任教的德国人梭尔格也赴西山进行地质调查，并绘制了1∶20万北京西山地质图（见照片13）。
前面我们曾谈到，1913年由中国人自己培养的地质人才曾对西山地区进行了地质调查，并取得了很大的成果。1916年，毕业于地质研究所的叶良辅等人任职于地质调查所，尔后叶良辅等13人在1918年测制完成了1∶5万北京西山地质图，1920年发表了《北京西山地质志》。他们的调查工作为北京西山的地质研究打下了良好的基础。从1920～1929年地质调查所在周口店进行了第四纪洞穴堆积物及化石的研究，参加的人员有安特生（瑞典科学家）、师丹斯基（瑞典科学家）、李捷、步林（瑞典科学家）、德日进（法国科学家）、杨钟健、裴文中等，发表了大量有关洞穴层中第四纪化石研究的文章。1929年，裴文中发现了北京猿人头盖骨化石，一时间，周口店轰动了全世界。
应该说至20世纪30年代，地质调查在西山地区进行得已经比较深入了。1933年，刘清香、周宗俊测制了1∶2.5万房山县幅、横流水及坨里幅地质图，并对地层进行了划分。地层的划分由老至新为：震旦纪石英岩、奥陶纪石灰岩、石炭二叠纪杨家屯煤系、二叠纪红庙岭砂岩、侏罗纪门头沟系以及九龙山系，第四系和花岗岩，其地质构造与叶良辅等人所绘的是相同的。1935～1937年陈恺、熊永先、杨杰、谢家荣、何作霖等人经过对西山地区的考察后都发表文章详细地探讨了这一地区的地层和构造，周口店地区也都在研究范围之内。
在20世纪40年代，地质调查工作在西山地区开展的不多，这主要是当时的社会环境影响的结果。尽管如此，裴文中、贾兰坡等人仍坚持周口店北京猿人及其他动物化石的研究和有关地层及岩石性质方面的研究。
新中国成立后，国家对北京西山地区组织了许多次综合性地质调查。
20世纪50年代，在对周口店地区进行的地质研究中，进一步发掘北京猿人及山顶洞人遗迹仍为重要的工作。除此之外，对这一地区的地质构造、岩石地层，以及第四纪冰川等方面也做了较多的研究探讨。这一时期有代表性的文章有：《周口店多足类化石》（贾兰坡、刘宪亭，1950）、《房山侵入体之岩石成因学的研究》（王述平，1950）、《北京西山的硬绿泥石带》（王嘉荫，1951）、《周口店第四纪冰川现象的观察》（王曰伦、贾兰坡，1952）、《北京市周口店—坨里一带的地质构造》（郑剑东，1957）等。
在这里应该提及的，周口店自1954年成为原北京地质学院地质教学实习基地后，通过教学科研的结合，对周口店地区的地质研究起到了很大的推动作用。如在1954年由前苏联地质学家帕夫林诺夫指导周口店教学的过程中，对侵入体岩相带的划分及原生构造等提出了一些新的认识；1956年北京地质学院教授高平先生在指导周口店地质教学实习过程中，对周口店、黄院一带的前寒武纪和早古生代地层进行了对比，基本上搞清了该地区的地层系统和构造轮廓；1961年由北京地质学院编著的《北京地质》一书中，对周口店地区的地质、矿产情况作了介绍；1962年北京地质学院教授马杏垣先生在领导周口店教学实习过程中，对历年地质教学实习进行了总结，包括地质构造、第四纪地质和地貌、水文地质等方面，编制出了1∶1万的实习区地质图及地貌第四纪地质图（见照片 14）。结束了十年浩劫的“文革”后，中国又迎来了科学的春天和教育的复苏，20世纪80年代初武汉地质学院（也是中国地质大学的前身）又以教学实习为基础对周口店地区的地质和教学实习工作进行了第二次较全面的总结，并取得了一些新的进展。1984年中国地质大学受北京地质矿产局的委托，对周口店的邻近地区进行了全面、系统的地质调查和专题研究，1980年通过了最终成果验收，出版了《北京西山地质研究》专辑。这可认为是周口店地区地质研究的新成果，并把这一地区的地质调查研究工作上升到了一个新的阶段。
20世纪60年代以来对周口店地区的地质研究工作较有代表性的文章及成果有：《周口店第四纪冰川遗迹》（冯英俊，1964）、《北京西山区的窗棂构造简记》（马杏垣，1964）、《与房山侵入体有关的几个地质学岩石学问题的讨论》（邱家骧等，1964）、《房山侵入体花岗闪长岩岩石学研究》（王人镜，1964）及《北京西山的香肠构造》（马杏垣，1965）、《北京周口店牛口峪地区连环式旋卷构造》（李东旭，1926）、《北京上方山云水洞实测记述》（叶俊林、王根元等，1982）、《北京西山的褶叠层与“顺层”固态流变构造群落》（单文琅等，1984）、《从构造特征论北京西山的印支运动》（宋鸿林等，1984）等。
早在1975年北京地质研究所在1∶20万和1∶5万地质测量找矿基础上编制了1∶10万《北京市地形地质图》，1976年唐山地震后，北京市组织了地震地质会战，编辑出版了1∶10万《北京地区活动构造体系图》、《北京地区构造体系图》及《北京地区主要断裂调查报告资料汇编》。所有这些对周口店地区的地质研究都有重要的参考价值。1979年是周口店北京猿人第一个头盖骨发现50周年，为此开展了周口店北京猿人遗址多学科综合研究。并于1985年出版了《北京猿人遗址综合研究》专著，系统地总结了有关周口店地区的新生代地层、古人类、动物化石、孢粉、岩溶洞穴、古土壤及年代学等方面的研究成果。
周口店伴随着中国地质科学和中国地质教育的历史已被载入了史册。每当人们提起周口店这个名字时自然会回忆起中国地质科学发展史上那些令人难忘的人和故事，因为它已经属于世界，属于人类社会共同的财富。
岩浆因具极高的温度和很大的内部压力，往往向地壳薄弱或构造活动地带上升，并在沿途不断熔化围岩或俘虏崩落的岩块，从而不断扩大其侵占的空间，冷凝后形成各种侵入岩体。地下岩浆上升侵入并占据一定空间的作用，叫侵入作用。根据岩浆侵入的环境和侵入作用方式，可以分为深成侵入作用和浅成侵入作用。各种侵入作用所形成的岩体都具有一定的产状。所谓产状是指岩体的形状、大小、与围岩的接触关系，以及形成时期所处的地质构造环境。一、深成侵入作用及其岩体产状在地下相当深处的岩浆侵入活动，称深成侵入作用。这种侵入是通过岩浆对围岩的熔化、排挤、俘虏碎块以及变质等方式而逐渐占据空间的。其结果是形成深成岩体。深成岩体处于压力大温度高的条件下，冷凝过程可以上百万年计，故往往形成结晶良好、颗粒粗大的岩石。岩体一般规模很大。其主要产状有岩基、岩株等。（一）岩基出露面积很大，一般大于100km2，甚至可超过几万平方千米，向下延伸可达10—30km；多由花岗岩类岩石构成；其长轴方向常平行于褶皱山脉，构成褶皱山脉的核心；岩体切穿围岩层理，呈不谐和关系；围岩常有显著的变质现象；被挤碎的围岩碎块常常堕入岩体中，称为捕虏体。我国各大山脉如天山、昆仑山、秦岭、祁连山、大兴安岭以及江南丘陵等都有不同时代的花岗岩岩基出露。（二）岩株出露面积不超过100km2，平面形状多为浑圆形；主要由中、酸性岩石组成，与围岩呈不谐和关系。岩株可能是独立的小岩体，或是岩基的分枝部分，也可能是岩基顶部的凸起部分。如北京周口店的花岗闪长岩岩体就是较典型的岩株。二、浅成侵入作用及其岩体产状在地壳浅处的岩浆侵入活动称浅成侵入作用。这种侵入是岩浆在压力作用下沿着断层、裂隙或层理贯入的方式进行的。其结果形成浅成岩体。浅成岩的规模较小，冷却较快，所以常常形成结晶颗粒较细或大小不均的斑状结构。其主要产状有岩盘、岩床、岩墙等。（一）岩盘又称岩盖。一般是由粘性较大的中、酸性岩浆顺岩层层理贯入，并将上覆岩层拱起而成的中间凸起、边部变薄的穹窿状岩体。其规模不大，但直径亦可达数千米；围岩顶板多被剥蚀掉，底板多是平整的，岩体边缘与围岩岩层是平行的，呈谐和关系；围岩亦多有变质现象。（二）岩床流动性较大的岩浆顺着岩层层理侵入形成的板状岩体称岩床。它的特点是：主要是由基性岩构成。岩床的规模大小不定，厚度从几厘米到几百米以上，延伸从几米到几百千米。岩体与围岩的顶板和底板是平行的，围岩有时有轻微的变质现象。（三）岩墙和岩脉岩浆沿着岩层裂隙或断层贯入所形成的板状岩体称岩墙。它的特点是：1）岩墙产状一般较陡，规模有大有小：厚度从几厘米到几千米，长度从几十米到几百千米。2）岩性比较复杂，基性到酸性的都有。3）岩墙切断围岩，呈不谐和接触。4）围岩可能有变质现象。5）根据岩墙和围岩的抵抗风化能力，岩墙在地貌上常表现为凸出的山脊或凹入的沟谷。岩墙有时沿着一系列裂隙侵入，形成大体平行的岩墙群，如在北京八达岭关沟中就可见到数目繁多的岩墙群。有时候在火山口的周围还可形成环状或放射状岩墙群。一个地方的岩墙有时是一次侵入而成的，有时是多次侵入形成，呈彼此互相穿插的关系。此外，还有一种近似岩墙的岩体称为岩脉。一般说，岩墙与围岩之间没有成因上的联系，而岩脉则有成因上的密切关系。例如，一个深成岩体当其主体部分凝固之后，而其内部还残留有未凝固的岩浆，这部分残余岩浆可以侵入到母岩中去形成岩脉。如在花岗岩体中经常见到有贯入其中的伟晶岩脉或细晶岩脉，它们之间就有成因上甚至成分上的联系。比方一个岩浆体侵入石灰岩，二者就无任何成因上的关系，这就是典型的岩墙。前面谈到火山爆发后，熔浆及一些火山碎屑常常把火山管道填充起来形成火山颈或称岩颈。火山颈是介于喷出和浅成侵入的中间类型
埃达克岩的成因主要考虑基性源岩 ( 大洋岩石圈或基性下地壳) 、较高的压力 ( 1. 2 ～4 GPa) 、热源以及区域地球动力学背景等因素 ( 刘红涛等，2004) 。其中，热源和区域地球动力学背景是诱发源区熔融的动因，但不同地区其作用的方式可能会有很大差别。只有源岩和源区压力才是决定埃达克岩地球化学特殊性的基本控制因素。不论是热洋壳还是冷洋壳的熔融，或是加厚陆壳的基性下地壳熔融，只要源区压力使得源岩中大部分斜长石和一定量角闪石发生分解，石榴子石在残余固相中占有较大的比例 ( 即含角闪石的榴辉岩和/ ( 或) 无斜长石的石榴子石角闪岩、麻粒岩或榴辉岩) ，通过脱水熔融即可形成具有埃达克岩地球化学特征的岩石 ( Rapp et al.，1991，1995，1999，2003; Peacock et al.，1994;Sen et al.，1995; Rapp，1997; Prouteau et al.，1999，2001) 。
高钾钙碱性埃达克岩 ( HKCAA) 的形成有 3 种模型: ①底侵至下地壳底部的玄武质岩浆的部分熔融 ( Atherton et al.，1993) ; ②加厚的下地壳底部基性岩的部分熔融 ( 张旗等，2001a，2001b) ; ③拆沉的下地壳沉入地幔，受到下部软流圈地幔的加热，导致部分熔融形成埃达克质岩浆 ( Kay et al.，1993) 。增厚下地壳的熔融已经获得许多实验岩石学资料的证实，许多研究者 ( Rapp et al.，1991; Peacock et al.，1994; Wolf and Wyllie，1994) 分别在不同压力条件下对变玄武岩、高 Al 玄武岩、天然低 K 钙质角闪岩、角闪岩等进行了高压熔融试验。结果表明，高压 ( > 1. 0 GPa) 条件下当石榴子石为残留相时，熔体出现强烈的重稀土亏损和诸多类似埃达克岩的地球化学特征 ( 肖龙等，2004) 。
与中国东部燕山期高 Sr 低 Y 型中酸性火成岩一样，包括周口店岩体的 Mg#、Sr-Nd 同位素等特征明显不同于俯冲洋壳部分熔融形成的埃达克岩，而与典型增厚陆壳底侵玄武岩部分熔融 ( Atherton et al.，1993; Stern et al.，1996; Petford et al.，1996; Wolde et al.，1996) 和受地壳 AFC 影响 ( Stern et al.，1996) 形成的埃达克质岩相似。其相容元素 Mg、Cr 和 Ni 含量较低，HREE 部分 ( Ho-Lu) 显示较为平坦的分布，弱的负 Eu 异常，表明残留物中可能有角闪石 ( ± 斜长石) 存在，或有斜长石分离结晶作用的影响。
续金海和马昌前 ( 2003) 根据前人的实验结果认为中国东部燕山期高 Sr 低 Y 型中酸性火成岩，可能形成于加厚地壳开始减薄及地壳从挤压向拉张伸展转换的环境下，源岩为偏碱性的玄武岩。所对应的岩浆，与下地壳底侵的碱性玄武岩和/或拉斑玄武岩在压力 1. 0 ～1. 5 GPa 和温度 850℃ ～ 1080℃ 之间发生部分熔融有关，熔融的残余相为辉石岩类，岩浆在上升侵位过程中还受到了地壳 AFC 的影响。
肖龙等 ( 2004) 研究认为，中国东部燕山期高 Sr 低 Y 型中酸性火成岩的高 K2O 特点可能是源岩成分的差异、富钾幔源熔体的大量参与和壳幔物质混染造成的; 中国东部大范围高钾钙碱性埃达克岩的形成可能起源于被小比例软流圈熔体交代富集的底侵增厚的下地壳层，岩浆形成时压力 >2GPa、温度 >1075℃。岩浆事件与地幔柱上涌导致的区域岩石圈减薄，燕山期岩浆大爆发和深部构造体制的转换密切相关。
因此，周口店岩体的形成应该与俯冲洋壳的部分熔融无关，而与增厚陆壳底侵玄武岩部分熔融形成的埃达克岩关系密切，从而同时具有 EM Ⅰ型富集地幔的同位素标志和埃达克岩的地球化学性质。
岩体的同位素特征
答：两期岩石的εNd( t) 值均远高于 Jahn et al. ( 1999) 归纳出的华北克拉通古老下地壳的 εNd( t) 值 ( － 44 ～－ 32) ，而与汉诺坝二辉麻粒岩包体的 εNd( t) 值 ( － 18 ～ － 8) 比较接近 ( 张国辉等，1998) ，表明周口店岩体的岩浆来源可能与汉诺坝二辉麻粒岩相近，而与...
研究方法及技术思路
答：1) 充分收集和利用前人已有研究成果和资料，避免重复。周口店岩体和北京西山中生代区域热变质岩研究程度较高，已发表大量分析测试和实验数据，这是本书充分利用的研究起点。2) 周口店岩体形成深度和源区深度的研究，采用: ①详细、精确测定周口店岩体各期次的化学成分、造岩矿物化学成分。特别注意分析数据...
研究现状与存在的问题
答：虽然周口店岩体是我国研究历史最为悠久的岩体之一，但其研究工作尚在不断完善中，研究程度还有待于进一步提高。周口店岩体所具有的高 Sr 低 Y 等地球化学特征与埃达克岩非常相似，使人们考虑周口店岩体是否应该属于埃达克岩，这样其成因和侵位机制就需要进行重新考虑。宋鸿林 ( 1996) 曾认为周口店侵入体是...
铅同位素示踪
答：因而钾长石的 Pb 同位素组成可以代表岩浆形成时的初始同位素组成，并以此作为判断这些岩石的物质来源和成因的重要依据 ( 李昌年，1992) 。在207Pb /204Pb-206Pb /204Pb ( 图 4. 3) 中，与各类地幔具有良好的线形关系，表明其地幔岩石演化产物的可能性。相对于其他类型的地幔，周口店岩体岩石的钾...
岩石的稀土元素
答：同时表现的无铕异常或轻微的负铕异常 ( δEu =0. 81 ～1. 07) ，暗示周口店岩体的岩浆熔出后，源区残留物中有石榴子石而无斜长石，斜长石几乎全部进入熔浆，这与实验岩石学的结论是一致的。4) 花岗闪长岩的边缘相、过渡相和中央相亏损重稀土和 Y 的特征( w( Yb) <1. 8× 10－ 6，w(...
什么是侵入作用
答：与围岩呈不谐和关系。岩株可能是独立的小岩体，或是岩基的分枝部分，也可能是岩基顶部的凸起部分。如北京周口店的花岗闪长岩岩体就是较典型的岩株。二、浅成侵入作用及其岩体产状在地壳浅处的岩浆侵入活动称浅成侵入作用。这种侵入是岩浆在压力作用下沿着断层、裂隙或层理贯入的方式进行的。
细晶岩类
答：图2－40 细晶岩(北京周口店，单偏光，d=2.5mm)3.细晶岩的成因和矿产 细晶岩的成因多种多样，大多数细晶岩应是主侵入体固结后的残余岩浆沿岩体及附近围岩中的裂隙充填而形成的。富水的残余岩浆在贯入裂隙时，因压力骤降，H2O会快速汽化逃逸，体系处于无水的固相线温度之下，导致残余熔体快速成核...
北京周口店猿人遗址保护区的遗址保护
答：周口店遗址于2015年8月16日举行新闻发布会，宣布猿人洞保护建筑工程正式启动。北京市文物局局长舒小峰介绍，拟在猿人洞搭建覆盖面积3700余平方米的保护棚，以隔绝雨、雪、冰雹、阳光等自然因素对遗址的损坏。该方案以“最小遮盖、消除隐患、融入自然”为设计原则，拟在猿人洞搭建覆盖面积3700余平方米的保护...
火成岩的野外调查
答：侵入岩野外调查的最基本的内容是:(1)火成岩体的内部组成(岩石类型)和内部构造;(2)岩体内部不同岩类或组成单元之间的关系(包括包体和岩墙、岩脉等);(3)火成岩体的形态和大小特征;(4)火成岩体与围岩的关系;(5)围岩构造;(6)岩石成因和构造环境标志(与火成岩体侵位深度、剥蚀深度、岩浆混合、同化混染、分离...
岩浆岩的相
答：表1-6 侵入岩相特征 （2）在侵入体的形成过程中，岩体的边缘部位和中央部位形成的物理化学条件常有所不同，因此，岩体的边缘和中央部分在成分和结构上常有明显的差别。有些岩体常可根据其中央和边部岩性的不同划分出边缘相、过渡相和中央相（图1-26）。图1-26 北京房山周口店岩体相带划分 AnZ—...
