本区的岩浆活动从方式上有深成侵入、浅成侵入、溢流熔岩及火山喷发等。根据岩浆演化特征、与围岩接触关系及同位素资料，本区岩浆活动主要发育在新太古代和中生代。
从空间上看，深成侵入体主要出露在柳江向斜的西侧和东南角。浅成侵入体则广泛分布于向斜的两翼，而以东翼更甚。溢流、爆发的岩浆活动则主要集中在向斜核部。
一、侵入岩
(一)新太古代侵入岩
1.地质特征
新太古代侵入岩分布广泛，以深成岩体为主，浅成岩体多呈脉状侵入到深成岩体中。区内侵入岩属于绥中花岗岩或秦皇岛花岗岩的一部分，东与辽西绥中花岗岩体相接，西向抚宁、卢龙一线延展，总体呈北东向展布，与区域构造线方向一致，构成山海关隆起的主体部分。在柳江向斜周围、山海关、鸡冠山、联峰山、山东堡—老虎石一带均有大面积出露。岩石类型主要为黑云母花岗岩、二长花岗岩、正长花岗岩、碱长花岗岩、闪长岩及各种伟晶岩脉、花岗质岩脉和石英脉。
黑云母花岗岩、二长花岗岩和正长花岗岩为本区新太古代侵入岩的主体，分布范围广，侵入体规模大，大部分裸露于地表，风化强烈，岩石中发育各种包体。包体多见于岩体的边缘部位，主要有变粒岩、斜长角闪岩、片麻岩等的残留体或捕虏体和暗色闪长质岩浆包体等。在正长花岗岩中还发育早期黑云母花岗岩的包体。包体形态各异，大小不同，据河北省地质矿产局区域地质调查大队(1987)研究，大者达10余平方千米，小者仅有几厘米。在北戴河海滨一带，包体形态多以长条形、椭圆形为主，大小从数十平方米到几平方厘米均有发育。碱长花岗岩分布局限，在小东山—金山嘴一带有出露，亦发育片麻状闪长质包体。闪长岩呈大的侵入体，主要分布于实习区外北西部的牛心山—双山子一带，在实习区内主要以包体的形式发育在二长花岗岩和碱长花岗岩中。这些包体说明本区新太古代侵入岩的岩浆混合、同化混染等特征。
另外各种岩脉主要分布在花岗岩体中，反映岩浆活动晚期有富含流体的残余岩浆或后期产生的热液活动。
根据前人资料，本区花岗岩的同位素年龄为2412±52Ma～2600Ma，结合地质特征，本区花岗岩的形成时代为新太古代。
2.主要岩石特征
(1)黑云母花岗岩。黄褐色，中粗粒花岗结构、粒状变晶—花岗鳞片变晶结构，块状—似片麻状构造。主要矿物:石英含量约25%，他形粒状;钾长石35%～60%，半自形;斜长石20%～35%，半自形或不规则状，晶体普遍绢云母化，常被钾长石交代成港湾状、蠕虫状、缝合线状等。部分斜长石被钾长石所取代，仅剩微量残留，有的被石英所交代。次要矿物黑云母的含量5%左右，鳞片状，常褪色变为白云母(有时轻度褪色，具绿帘石化)。副矿物有辰砂、磷灰石、磁铁矿等。次生矿物有绢云母等。新鲜的岩石坚硬，风化强烈的呈松散砂粒状。
(2)二长花岗岩。灰白—深灰色，中粗粒半自形—他形粒状结构或似斑状—不等粒花岗结构，块状构造，局部片麻状构造。主要矿物石英的含量18%～25%，他形粒状，大小2～4mm;钾长石10%～35%，半自形，粒径1～6mm，大多为3～6mm，微斜长石具格状双晶;斜长石45%～60%，半自形，粒径4～6mm，具环带构造，有时晶体内有微细的自形斜长石，成分偏基性。次要矿物为黑云母和角闪石，两者含量5%～15%，黑云母形成晚于角闪石，前者大多在后者的裂隙中分布。岩石交代作用明显，钾长石强烈交代斜长石，见有净边结构、蠕虫状结构等。副矿物为榍石、磁铁矿、磷灰石等。次生矿物有绿帘石、绢云母等。
(3)正长花岗岩。浅肉红色—黄褐色，中细粒变余半自形粒状—似斑状花岗结构，块状构造，局部似片麻状构造。主要矿物石英的含量为23%～30%，他形粒状—不规则状，大小1～3mm;钾长石(微斜长石)50%～55%，晶内常有不规则斜长石的残留斑晶，粒径2～5mm;斜长石10%～15%，粒径2～4mm，具绢云母化、高岭土化。黑云母含量1%～5%，鳞片状，往往褪变为白云母，粒径一般为0.5～1mm。矿物生成顺序可分为两个世代:第一世代为斜长石、黑云母、微斜长石、石英;第二世代为绢云母、白云母、绿帘石等。副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石等。在鸽子窝等地有出露，多呈小规模岩体侵入于上述黑云母花岗岩之中。
(4)碱长花岗岩。浅肉红色，主要由石英(25%～30%)、钾长石(微斜长石，56%～62%)、斜长石(5%～10%)组成，含少量黑云母(2%～8%)、绿帘石(0.5%～2%)、白云母(0.5%～1%)，副矿物为榍石、磷灰石和磁铁矿(总含量0.1%～0.5%)。分布范围小，在小东山等地有出露(王家生等，2004a，2004b)。
(二)中生代侵入岩
1.深成侵入岩
(1)响山花岗岩体。分布在实习区以西的平市庄至响山一带，平面上呈长轴北北东向的不规则椭圆状，长轴延伸长达25km，总面积217km2，呈岩基状产出。实习区内仅见该岩体的东部边缘，侵入于寒武系中，围岩接触变质明显，主要为角岩化和大理岩化，在岩体的内接触带，有较多捕虏体。受岩浆期后热液活动，形成多处中低温热液成因的Cu、Pb、Zn、重晶石、萤石矿点或矿化点。
据前人研究，响山花岗岩体分为中心相和边缘相，两者为渐变过渡关系。中心相为灰白色中粗粒碱性花岗岩，边缘相为肉红色斑状花岗岩。
中心相碱性花岗岩，镜下具花岗文象结构(微斜长石和少量正长石与石英呈文象连生，个别为斑晶)，主要矿物有钾长石(60%～65%)、斜长石(微量)、石英(35%)、碱性角闪石(含量小于5%)，副矿物有磁铁矿、磷灰石等。
边缘相斑状花岗岩，中细粒，镜下鉴定具斑状结构，斑晶为微斜长石、奥长石;基质为花岗结构。主要矿物有钾长石(45%)、钠-奥长石(15%)、石英(30%)、黑云母(含量小于10%)，副矿物有磷灰石、磁铁矿、锆石等。
1975年中国地质科学院地质力学所在响山岩体中心相碱性花岗岩中取样，用K-Ar法测定长石生成年龄为1.0亿～1.01亿年(此值相当于岩体最后冷凝年龄)，属燕山晚期(早白垩世)侵入体。
(2)后石湖山岩体。分布在山海关北4km处，平面上呈近圆形，出露面积45km2，呈岩株状侵入于上侏罗统孙家梁组火山岩中。火山岩呈环形或半环形分布在岩体周围。岩体与火山岩为侵入接触关系(图2-2)。围岩蚀变不明显，仅见有轻微的硅化和局部的黄铁矿化。
图2-2 蟠桃峪南沟东侧后石湖山岩体与上侏罗统孙家梁组火山岩系侵入接触(据柳成志等，2006)
后石湖山岩体岩浆分异作用不明显，仅在岩体南侧出现不足3km2的碱性斑状花岗岩。边缘相结晶粒度略有变细，时而出现斑晶，并有安山岩捕虏体出现，为灰白色中-粗粒碱性花岗岩。
中心相碱性斑状花岗岩，呈肉红色，似斑状结构，镜下鉴定特征同响山岩体边缘相。主要矿物有钾长石(57%～65%)、斜长石(微量)、石英(20%～25%)、碱性角闪石(28%)、碱性辉石(20%)。
边缘相中粗粒碱性花岗岩呈灰白色，具花岗结构，镜下鉴定特征同响山花岗岩体中心相。主要矿物有钾长石(60%～65%)、斜长石(微量)、石英(20%～30%)、碱性角闪石(含量小于60%)、碱性辉石(含量小于40%)。
后石湖山岩体与本区上侏罗统孙家梁组(图2-2)以及区域上与之性质相同的昌黎岩体北东侧与上侏罗统白旗组(J3b)呈侵入接触，即可断定两岩体形成时代应在上侏罗统形成之后。
据上述区域构造、岩性、地层对比和接触关系分析，本区两个岩体应属燕山期侵入，与区域上的白垩纪岩浆活动三个阶段的第二阶段相吻合，属燕山运动第三期侵入的岩体。
2.浅成侵入岩
本区浅成侵入体规模不大，主要呈岩床、岩墙、岩株、岩脉产出，岩性从基性到酸性均有。主要岩体特征如下:
(1)辉绿岩或辉绿玢岩。辉绿岩或辉绿玢岩呈岩墙、岩床、岩脉分布在潮水峪、亮甲山、鸡冠山等地，侵入于前中生代沉积岩或变质岩中。
辉绿岩:呈灰黑色、灰绿色或黑灰色，镜下鉴定为斑状结构或无斑细晶—隐晶结构。基质为细粒或辉绿结构至隐晶结构，个别具球粒结构，气孔构造。
辉绿玢岩:呈岩墙、岩床或岩脉产出，见于亮甲山、潮水峪等地。岩石呈灰绿色，斑状结构，斑晶为辉石，多已绿帘石化或碳酸盐化。基质为隐晶质，镜下鉴定为辉绿结构，块状构造。在亮甲山上的辉绿玢岩岩墙中见有围岩捕虏体。
(2)闪长玢岩。闪长玢岩呈岩株、岩枝、岩脉产出，如分布在东部落南的老炼炉岩株，浅水营—上花野的岩枝，潮水峪、沙河寨、288高地的岩脉或岩株。
老炼炉闪长玢岩岩株:该岩株出露面积约3km2，侵入于下寒武统—中寒武统地层中，围岩蚀变不明显。依据矿物成分、结构、构造可分为中心相和边缘相，两岩相为渐变过渡关系。中心相闪长玢岩，呈灰绿色、斑状结构、斑晶为自形的普通角闪石、少量的斜长石、辉石;基质为细粒—微晶结构的斜长石、角闪石及少量的辉石、黑云母，块状构造。边缘相石英黑云母闪长玢岩，呈绿灰色，风化后为灰黄色、灰褐色、灰白色，斑状结构;斑晶为普通角闪石和斜长石，角闪石已绿帘石化，尤其在岩体南部绿帘石化强烈，斜长石为中长石，还有少量的黑云母;岩体北侧出现较多的黑云母为斑晶，基质为细晶，而南侧基质为微晶，构成南北两侧边缘相岩石的不同特征，基质矿物成分主要为斜长石、半自形的角闪石以及少量的黑云母、他形的粒状石英。
潮水峪闪长玢岩岩脉:潮水峪见有三条闪长玢岩岩脉，沿北西向断裂充填，岩脉一壁平直、一壁舒缓波状，延伸较远。岩脉沿走向NW290°方向侵入于下古生界上寒武统至下奥陶统地层中，明显晚于辉绿岩或辉绿玢岩形成的时代。闪长玢岩呈灰白色，风化面灰黄色，斑状结构，角闪石斑晶少于斜长石。镜下鉴定斜长石为中长石，基质为辉绿结构。根据控制闪长玢岩岩脉的断裂性质判断，该期闪长玢岩岩脉侵入与实习区北西向构造有成因关系。
(3)正长斑岩-闪长玢岩或正长斑岩-二长斑岩。该类岩体呈岩株状产出，分布在张岩子村西南、牛鼻子山、蟠桃峪、石门寨、上平山、赵家峪、潮水峪等地。
牛鼻子山岩体:地表出露东西长1200m，南北宽700m，呈椭圆状侵入于小刘庄东南寒武系灰岩中。岩体南侧致密块状隐晶质灰岩受侵入体影响，表现出微弱的绿色蚀变。岩体北侧与围岩呈断层接触。岩体可大致划分为中心相和边缘相，两者呈渐变关系。中心相肉红色二长斑岩，斑状结构，斑晶为酸性斜长石和正长石，含量各占总体的20%左右，有时见有黑云母斑晶;基质为细粒—隐晶质结构，主要矿物有钾长石、斜长石，石英含量在10%以下，块状构造。边缘相黄色、灰黄色正长斑岩，斑状结构，斑晶为正长石和少量黑云母、角闪石以及斜长石;基质为细粒—隐晶质的正长石、石英，亦有少量黑云母、角闪石微晶，显流动构造及斑杂构造。
据岩石化学成分计算，牛鼻子山岩体属铝过饱和类型、过碱性至弱碱性岩石。区域上(1∶20万山海关幅地质图)与牛鼻子山岩体相同类型的立木沟岩体侵入于上侏罗统张家口组(相当于孙家梁组)。据此推断，牛鼻子山岩体形成的时代略晚于响山岩体，属白垩纪中期。
张岩子村西南岩体:出露面积仅为1000m×500m，呈北北东-南北向延伸，侵入于新元古界青白口系碎屑岩中。岩体北侧、西侧局部与下寒武统府君山组灰岩呈断层接触。据张岩子实测剖面，由北东向南西岩相变化比较明显，故划分为中心相和边缘相。中心相石英二长斑岩，呈灰白色，具斑状结构，斑晶为少量的斜长石和正长石，并有少量石英;基质为细粒—微晶结构，主要为斜长石、正长石、石英以及少量黑云母等;局部具流动构造。边缘相二长斑岩，呈灰黄色-肉红色，具斑状结构，斑晶为斜长石和正长石，并有少量黑云母;斑晶占总体积的20%，富含玻基，流动、气孔构造发育，气孔内有方解石、石英充填物。
据岩石化学成分计算，属铝过饱和类型，碱性至弱碱性岩石，与牛鼻子山岩体属同期产物，岩相略有不同。
(4)花岗斑岩。本区花岗斑岩主要分布在沙锅店东山、蟠桃峪、揣庄、赵家峪、小王山东等地，呈岩墙、岩株状产出。在沙锅店、小刘庄两处所见花岗斑岩岩性一致，风化面红褐色，新鲜面灰黄色，斑状结构，由肉红色钾长石、石英作斑晶，基质细粒。镜下鉴定长石为微斜长石，石英(假象)被熔蚀，基质为显微隐晶质，块状构造。
(5)石英正长斑岩或石英斑岩。石英正长斑岩见于126高地北采石坑，呈岩脉产出，斑状结构，斑晶中条纹长石多于石英。条纹长石呈半自形，石英呈他形，基质为微晶结构、微文象结构，块状构造。
石英斑岩见于沙锅店东山，侵入于下奥陶统石灰岩中。呈岩墙产出，走向NE50°，宽5～8m。岩石呈灰黄色，具斑状结构，斑晶为石英(15%～20%，普遍具熔蚀现象)、钾长石(5%，已风化为黏土矿物)，基质为隐晶质，块状构造。
实习区石英正长斑岩或石英斑岩与浅成岩侵入体(288高地和石岭所见碱性岩脉、牛鼻子山岩体)属同期产物。
二、火山岩
区内火山岩主要分布于柳江向斜核部和后石湖山周围，为中侏罗统兰旗组和上侏罗统孙家梁组。
中侏罗统兰旗组的火山岩岩石类型较多，按形成环境分为火山碎屑岩、火山熔岩、次火山岩。火山碎屑岩前已述及，其他喷出岩主要类型特征如下:
(1)杏仁状角闪安山岩。具斑状玻基交织结构，杏仁状构造。杏仁体呈不规则状，含量25%，由方解石充填。斑晶约占10%，主要由棕色角闪石和少量辉石、斜长石组成。基质由条状微晶斜长石、角闪石和脱玻化隐晶长石及微量磁铁矿组成。副矿物主要为磁铁矿。
(2)角闪安山岩。斑状交织结构，块状构造。斑晶含量35%，由斜长石、角闪石和少量辉石组成，角闪石和辉石两者含量约占15%。基质由隐晶长石、角闪石和少量磁铁矿组成。斜长石微弱绢云母化。
(3)辉石安山岩。灰色，斑状结构，基质玻基交织结构，杏仁状或块状构造，斑晶含量占25%～30%，由0.3～1mm的斜长石和辉石构成，个别辉石被绿泥石所交代，基质由条状斜长石、玻璃质(已脱玻化为隐晶长石)及微量磁铁矿构成，副矿物为磁铁矿。
(4)安山玄武岩。紫色，斑状结构，基质似粗玄结构，块状构造，斑晶约占30%，主要由斜长石和少量辉石、橄榄石组成，后两者约占10%，斜长石斑晶具环带构造。基质由斜长石和少量磁铁矿组成，长石多呈较短的板条状和粒状，磁铁矿分布其间，呈似粗玄结构。橄榄石被蛇纹石铁质所取代，斜长石具碳酸盐化，副矿物有磁铁矿等。
(5)安山质含砾凝灰熔岩。碎屑熔岩结构，块状。基质约占岩石总体积的50%，由火山玻璃和少量微晶斜长石组成。火山碎屑物含量约占50%，主要为0.5～2mm的安山岩岩屑，其次为少量的2～4mm的安山岩角砾和斜长石晶屑，偶见闪长玢岩岩屑，因成分或结构的不同可分为多种类型，碎屑棱角不太明显。
上侏罗统孙家梁组的火山岩仅在本区东南角蟠桃峪一带有所出露，岩石类型有流纹质、粗面质、粗安质火山熔岩、凝灰岩和火山碎屑岩。