辽南变质核杂岩拆离断层带岩石变形特征研究

辽南变质核杂岩拆离断层带岩石变形特征研究∗关会梅，刘俊来，赵胜金，纪沫中国地质大学，北京（100083）E-mail：guanhuimei2001@摘要：本文通过宏观与微观构造分析研究了辽南变质核杂岩拆离断层带岩石的变形特征。

它们是一套以糜棱岩为主的反映地壳深部岩石在隆升过程中不断演变的构造岩组合。

拆离断层带内岩石宏观和显微构造现象丰富，这些构造现象指示出拆离断层带变形岩石在时间和空间上具有递进变形的特点，是拆离断层在地壳不同层次对变形岩石改造的叠加效果。

断层带内角闪岩相变质岩的出现揭示出辽南变质核杂岩是从中部地壳伸展而形成的。

年代学数据表明拆离断层的作用时限为130～113 Ma。

关键词：辽南变质核杂岩，拆离断层带，显微构造，递进变形中图分类号：P541 序言拆离断层(detachment fault)是当前地质科学研究的热点之一。

脆性剪切变形域中的高角度正断层，向深处常成铲形而变缓，最后可联合成一个较大规模的水平伸展的低角度正断层，即拆离断层[1～3]。

本文通过宏观及显微构造观察，对辽南变质核杂岩的拆离断层带内岩石的变形特征进行了分析，得出拆离断层带岩石具有递进变形特点，并通过年代数据及岩相学分析得出拆离断层的作用时限及形成深度。

2 辽南变质核杂岩的组成辽南变质核杂岩位于华北地台东部辽东半岛南部，郯庐断裂的东侧。

作为典型的科迪勒拉型变质核杂岩，具有三层结构（上盘弱变形沉积岩层、下盘的深成变质岩和中部的拆离断层带），由五部分（上盘弱变形沉积岩层、上盘的上叠伸展盆地（Supradetachment basin）、中部拆离断层带、下盘的深成变质岩和同构造（Synkinematic）花岗质侵入岩体）构成[4～6]（图1）。

上叠伸展盆地规模很小，仅局限于局部地段。

盆地具有显著的东断西超的特点，其东部和南部与拆离断层带接触；下盘的深成变质岩由太古宇片麻岩组成，它们被晚中生代时期同伸展就位的花岗岩所侵入。

辽南变质核杂岩的核部和主拆离断层带内发育的不同阶段、具有不同特点的同构造深成侵入岩体，主要包括朝阳寺岩体、北部饮马湾山岩体、古道岭岩体和分布面积很小的赵屯岩体及赵房岩体。

其中赵屯岩体为片麻状花岗岩，岩石具有明显的晶质塑性变形特点，说明岩体的就位时间早于拆离断层的伸展作用；饮马湾山岩体具有明显的同伸展特征，尤其是拆离断层带附近的部分岩体，具有发育的岩浆流动形成地面理和线理，而且上诉面理和线理与拆离断层带中的面理和线理产状具有一致性[6, 7]；赵房岩体侵位于拆离断层带内，岩石具有明显的岩浆流动特征，说明岩体并未受到拆离断层的影响，是伸展期后就位岩体[8]。

∗本课题得到国家自然科学基金项目(40472105)的资助。

图1 辽南变质核杂岩构造简图1-新元古代-古生代地层；2-太古代深成片麻岩；3-白垩纪上叠伸展盆地；4-中生代花岗质侵入岩（晚期）；5-中生代花岗质侵入岩（早期）；6-中生代花岗质侵入岩（伸展后期）7-韧性剪切带；8-拆离断层带3 拆离断层带的基本特征辽南变质核杂岩的主拆离断层带由金州拆离断层带和董家沟拆离断层带组成，在空间上呈“V”字形向北东敞开(图1)，面理外倾呈穹隆状。

金州以东呈NNE延入黄海，金州以北呈NE经普兰店进入花岗岩之中[4]，并沿着万家岭一直向北延伸。

拆离断层面局部表现为平整光滑的断层面（图2）。

断层面上经常发育镜面和擦痕构造，并时见阶步构造出现。

擦痕构造总体产状为300°35°∠，与区域拉伸线理一致。

阶步构造显示断层下盘向SEE方向位移。

断层带内发育了以糜棱岩为主的多种构造岩类型。

辽南变质核杂岩的拆离断层带发育典型的波瓦状构造[9]。

3.1拆离断层带的岩石学特征拆离断层带从主拆离断层面向着下盘角闪岩相深变质岩石，依次出现了具有不同特点，反映不同地壳层次变形环境的构造岩系，共同构成拆离断层带（图3）。

拆离断层带内发育的构造岩包括：片麻岩、糜棱片麻岩、糜棱岩（图3a）、角砾糜棱岩（图3b）、微角砾岩（图3c）、假玄武玻璃（图3d）和断层泥。

除假玄武玻璃和断层泥通常发育在断层面上，与其他构造岩之间经常以显著的间隔性界限出现外，其他构造岩带之间以及糜棱片麻岩与区域片麻岩之间均呈渐变过渡关系，分布在断层带内。

其中糜棱片麻岩中保留部分早期的片麻状构造；糜棱岩包括角闪质糜棱岩和花岗质糜棱岩；角砾糜棱岩中则保留糜棱叶理（图3b）。

它们的依次出现与过渡关系为下盘的逐渐剥露与隆升提供了依据。

图2辽南变质核杂岩拆离断层带的宏观构造特点a-大王水库拆离断层面，其中断层面上黑色光滑的部分分布着假玄武玻璃，黄色的部分为薄层状微角砾岩；b-莲山拆离断层面，断层面上发育两组剪节理构造测量资料揭示出，无论是主拆离带、上盘或下盘岩石、还是核部的花岗岩中，普遍发育一组特征的伸展线理构造，线理具有统一的方向性，并且具有相同的运动方式（上盘向着NWW方向运动）。

由此也证实了核部花岗岩岩体的就位具有同构造就位性质。

图3 拆离断层带内构造岩a-糜棱岩，黑云母及长英质分异脉定向形成面理，长石形成眼球构造，长英质脉形成剪切条带；b-角砾糜棱岩，可见糜棱岩发生碎裂作用，形成角砾糜棱岩，糜棱叶理明显；c-微角砾岩，具有绿泥石化现象；d-脉状假玄武玻璃及微角砾岩3.2拆离断层带岩石变形特征拆离断层带内岩石的构造现象丰富。

主拆离断层带内发育了变质核杂岩各个部分中变形变质最为强烈的多种构造岩，岩石类型以糜棱岩为主，由于受到强烈的韧性剪切作用，岩石中普遍发育多种宏观及微观构造，如：眼球构造、σ组构、压力影构造、剪切条带、S-C组构、石香肠构造、鞘褶皱、骨牌构造等，这些构造清楚的指明了上盘由SEE向NWW的运动特征。

角砾糜棱岩和微角砾岩碎裂现象明显，岩石有不同粒级的角砾组成。

3.2.1拆离断层带岩石的露头变形特征糜棱面理是拆离断层带中最为显著的面状构造，主要由细粒的石英、长石及暗色矿物绿泥石、云母以及变质分异细脉形成（图3a）。

拉伸线理在韧性剪切带中上部强应变域中表现明显，由糜棱面理面上拔丝状石英、黑云母及帘石类细粒矿物集合体定向排列以及长石、角闪石等碎斑拖尾显示出来。

S－C组构中的S面理由串珠状石英、暗色矿物的斜向排列以及长石、角闪石的偏转及旋转显示；C面理由细粒的石英、黑云母条带及新生和重结晶的矿物定向排列显示。

露头上的微型断裂表现为切割糜棱面理的同倾向陡倾微型正断层，沿裂隙有绿泥石充填，表明伸展构造由深部向浅部运动的连续性。

糜棱岩带内褶皱复杂且变形强烈，主要由变质分异细脉、新生矿物条带状集合体显示，在XZ面上表现为程度不等的斜歪褶皱，因剪切而在短翼部拉断，统计褶皱轴面倒向西，YZ面上褶皱形态复杂，褶皱构造为上下剪切面理所限制，并可见被其截切，变形强烈地段发育有鞘褶皱。

变质分异细脉在受剪切的过程中，逐渐拉长减薄，在进一步剪切作用中形成剪切条带或无根钩状褶皱。

以上这些宏观构造均为发育在拆离断层下盘，受剪切作用形成的，它们的存在为判断拆离断层带剪切运动方式提供了依据。

3.2.1拆离断层带岩石的显微变形特征拆离断层带的不同部位，由岩石的变形环境不同而表现出不同的岩石类型。

不同矿物在同一类变形岩石中也具有不同的表现，尤其在糜棱岩和角砾糜棱岩中不同矿物的差异表现更加明显。

在糜棱岩带中由于矿物细粒化程度不同，矿物表现出糜棱岩化程度的显著变化。

石英具有强烈的晶质塑性变形特点，发育动态重结晶、单晶丝带和多晶条带等（图4c、e、f），形成相应的变形－恢复和重结晶结构型式。

斜长石类矿物则可以保存从晶质塑性变形至微破裂变形的不同显微构造组合，普遍发育有“曲颈状”构造、眼球构造、σ组构、δ组构、剪切条带、晶体的扭折、多米诺构造、晶内裂隙、穿晶裂隙等多种显微构造（图4b~d、f），反映了在地壳不同深度的不同变形温压条件下斜长石的表现差异。

云母类矿物发育云母鱼、S－C组构和扭折等韧性变形为主的构造（图4a、e）。

角砾糜棱岩中则由石英保存的从晶质塑性变形至微破裂变形的不同显微构造组合反映岩石不同的变形环境，如多种形式的不均匀消光（扇面状消光、带状消光等）、核幔结构等显微构造（图4d、g、h），长石只表现出脆性变形，如多米诺构造、穿晶裂隙及碎裂等显微构造（图4g、h）。

云母类矿物也以碎裂等脆性变形为主。

上述各种宏观和微观构造都清楚的指明了上盘SEE→NWW的运动特征。

面状构造具有统一向西的倾向，倾角多小于20°，局部倾角较小，接近水平。

图4变形显微构造现象a-黑云母的扭折；b-长石的扭折；c-长石的曲颈化现象，长石颗粒波状消光，周围石英呈条带状；d-长石的晶内裂隙，可见图中三条晶内裂隙沿裂隙面两侧断距从上到下逐渐变小直至尖灭；e-黑云母鱼及由其表现的S—C面理；f-长石的δ-型旋转残斑及石英的拔丝条带；g-长石残斑的穿晶裂隙，周围的基质为碎裂形成的岩屑角砾，长石残斑的右下方可见石英集合体仍保留早期的糜棱叶理；h-角砾糜棱岩中斜长石的多米诺构造；（a、e、f为单偏光照片，b~d、g、h为正交偏光照片）4拆离断层带的构造岩的时空演化与递进变形过程拆离断层带的构造岩在时间和空间上具有递进变形的特点。

我们通过对拆离断层带内构造岩显微构造现象的观察分析可以得到岩石发生递进变形作用的证据。

其中，糜棱岩中保留了早期片麻岩中高温变形的痕迹；碎裂岩和碎裂岩化糜棱岩中保留了早期糜棱岩中发育的叶理及变形现象。

剪切带的脆性变形阶段以碎裂岩和低角度或高角度断层的发育为标志。

拆离断层带构造岩在从深部到浅部的抬升过程是递进变形过程，具有时间和空间的演化。

浅部构造岩中保留了早期构造岩的构造型式，是由于早期变形的深部层次构造岩被后期浅部层次构造叠加所致。

拆离断层带内片麻岩与糜棱片麻岩中角闪石发生细粒化，塑性变形表明变形环境为角闪岩相温压条件，岩石的片麻理以及糜棱片麻粒与糜棱面理的区域一致性。

糜棱片麻岩与糜棱岩的低角闪岩相，证明了辽南变质核杂岩的拆离断层切割深度到达中地壳。

拆离断层的发展和演化为区域伸展提供了证据。

4.1拆离断层带的时空演化图5 碎裂化糜棱岩的多阶段演化通过显微构造分析，我们发现碎裂化的糜棱岩具有递进变形的特点（图5），反映了拆离断层带内变形岩石的时空演化过程。

我们从图5中可以看出：具有裂隙的斜长石残斑为片麻岩的重结晶作用下形成的。

在下盘的抬升过程中片麻岩中的长石发生双晶滑移形成机械双晶。

进一步的抬升过程中，岩石中的石英发生塑性拉长、拔丝，形成与剪切方向有一个小的交角的石英条带，同时长石表现为脆性破裂。

同一薄片其它位置长石破裂和骨牌式构造的周围有石英条带的调节作用（图4h），而不是石英也发生破裂，说明长石的脆性变形与石英的韧性变形是在同一时期形成的。

抬升到此，岩石已由片麻岩发展成为糜棱岩。

长石与石英条带之间以及周围区域的石英碎屑和石英基质（石英碎基）为更浅层次下的表现，这时石英也表现了脆性变形――碎裂作用。