变质核杂岩的形成及结构研究

变质核杂岩的形成及结构研究

摘要：本文主要从变质核杂岩的结构和构造、形成时代、分类、形成的主导机制、背景、与成矿的关系以及最近的研究进展和目前仍旧存在的问题几个方面进行了总结研究。

关键词：变质核杂岩；研究进展；存在问题

引言

Davis GH和Coney PJ于1979年首次将广泛分布于北美西部科迪勒拉造山带中一套独特的伸展构造和岩石组合命名和定义为变质核杂岩[1-2]。1980年，由Crienden MD，Coney PJ和GH Davis出版的《Cordilleran Metamorphic Core Complexes》对科迪勒拉变质核杂岩作了比较系统地总结。

1分类

Malavieille（1993）根据造山作用晚期伸展形成的变质核杂岩的几何学，将变质核杂岩分为两类：对称型和非对称型。对称型变质核杂岩的两侧被两条低角度伸展剪切带所限，两条剪切带（拆离断层）分别向两个方向倾斜，其中线理的运动指向也分别指向两个方向；非对称型变质核杂岩的外缘只有一条伸展剪切带，两侧线理倾向相反，但运动指向相同。这说明伸展剪切带原是一条因变质核杂岩的上拱而弯成弓形或穹状，从而使倾斜和运动指向一致的线理改变成倾斜不同但运动指向仍保持一致。两类变质核杂岩几何学上的差异反映了其变形机制和形成过程是不同的。

2 变质核杂岩的结构和构造

2.1 伸展变质核杂岩的特征

2002年，Davis GA和郑亚东，对变质核杂岩系统地给出了定义，并进行了分类和构造背景的研究。他们指出伸展变质核杂岩（MCC）的基本特征包括：

（1）缓倾至中等倾角的具有大规模位移的（几十千米）区域至准区域性延伸的主拆离断层；

（2）与断层相关的糜棱片岩和片麻岩下盘（包括可能出露更深层次的非糜棱化结晶岩）。拆离断层具有特征的构造岩系,即糜棱岩化岩石、绿泥石化角砾岩、微角砾岩(含假熔岩)、断层角砾和断层泥。它们自下而上顺序产出,向上变新且发生后者对前者的叠加。

（3）上盘上地壳基底岩和表壳岩层。关键的一点是，所有变质核杂岩是沿地壳深部（大于10-15km）大型拆离断层大规模地壳伸展和地壳切除（缺失）的产物。

2.2 变质核杂岩的特征

在前人研究基础上，楼法生等（2005）给出了比较详细的变质核杂岩的特征和识别标志。他们认为变质核杂岩应该具有以下特征：

(1)空间上呈穹状、长垣状、椭圆状弧立隆起。

(2)发育拆离断层。拆离断层上、下盘岩石的变形性质绝然不同,上盘为脆性变形域并表现为一期或多期不同类型的正断层,下盘为韧性变形域。

(3)具有双层或三层结构特征。即以拆离断层分开的上盘脆性域和下盘变质核组成的双层结构特征、上部脆性变形层(包括盖层和山前半地堑沉积盆地)、中间韧性流变层及变质核杂岩体组成的三层结构特征。

(4)变质核杂岩体顶部和周缘发育以糜棱岩化岩石为特征的韧性剪切带,糜棱岩化岩石一般具有显著的S-C组构,石英-长石残斑系、拉伸线理等各种剪切标志。

(5)变质核杂岩中的拉伸线理发育,拉伸线理具有区域性一致的趋向,但线理的倾伏方向可以相反。

(6)上部脆性变形域的脆性伸展方向和拆离断层的滑动方向以及下部糜棱岩化岩石中的运动学方向具有一致性,反映了统一的运动方式。

(7)一般变质核杂岩的核部都有不同时期不同规模的花岗岩类岩体侵入,有早于伸展期的老岩体,更多的是同构造期中酸性岩浆岩侵入体，且在岩浆岩的周缘常发育以糜棱岩化为特点的韧性剪切滑脱带。

3 生成的主导机制

变质核杂岩形成过程中岩浆作用与伸展作用的主从关系问题。这一问题的实质就是变质核杂岩形成机制中岩浆作用与伸展作用谁占主导地位的问题。是垂向的岩浆活动诱发了侧向的地壳伸展？还是侧向构造伸展引发了深部岩浆的垂向上涌？伸展作用主导论者认为，由于水平方向的强烈伸展—拆离，引起了大尺度的地壳减薄，均衡作用使上地幔岩浆上隆，并使拆离断层下盘上拱，从而形成变质核杂岩。岩浆作用主导论者则强调热隆作用的重要性，认为是与变质核杂岩紧密相伴的同构造中、酸性岩浆岩的侵入，引起地壳变热-体积膨胀，在上涌岩浆流的氢气球效应下，诱发地壳块片从高到低滑脱-伸展-拆离，最终形成变质核杂岩。

4 形成背景

现已发现的变质核杂岩具有不同的几何特征及形成时代，其形成背景也不尽相同，根据已被确认的变质核杂岩构造的实例，总结起来变质核杂岩可形成于如

下背景中：

（1）大洋板块俯冲期的大陆边缘弧内背景。例如美国科迪勒拉科罗拉多河下游伸展走廊中的新世维普尔山变质核杂岩和其它核杂岩等；

（2）俯冲期弧后背景。如希腊爱琴海渐新世—中新世末的Ios变质核杂岩；

（3）陆陆碰撞带中具有平行汇聚方向的同造山伸展作用的上板块。如高喜玛拉雅新第三纪下板块推进期的藏南拆离断层系和意大利亚平宁山北部的晚中新—上新世下板块后撤时的Alpi Apuane变质核杂岩；

（4）陆-陆碰撞带中同造山期从挤入体中侧向逃逸构造。如中阿尔卑斯中新世和以后的Rhone—Simplon拆离断层—Lepontine穹隆变质核杂岩和东阿尔卑斯的中新世Tauern构造窗变质核杂岩；

（5）陆-陆碰撞带中的后造山垮塌，部分沿重新活动的同造山逆冲断层。如挪威南部加里东造山带的泥盆纪Nordfjord—Sogn拆离断层和俄罗斯横过贝加尔的一些早白垩世变质核杂岩；

（6）与雁行状板内走滑断层系相关的走滑伸展区。如加州死谷的黑山，时代可能为上新世—全新世的“龟背构造”和不列颠哥伦比亚和华盛顿州时代可能为始新世的Omineca变质核杂岩；

（7）近岸海中活动的海底扩张裂谷系向陆缘的扩展或可能的转换。如巴布亚新几内亚的第四纪Woodlark—D＇Entrecasteaux裂谷系；

（8）与板块边界相互作用的关系不清、成因不明的板内伸展区。如阴山（大青山）和燕山（云蒙山）白垩纪变质核杂岩。

5 与金和多金属矿密切相关

变质核杂岩构造的拆离断层赋矿有如下有利条件：①浅层大气水和深层岩浆流体及其交汇；②上盘氧化环境和下盘还原环境于拆离断层带构成有利矿质沉淀的氧化-还原界面；③大量断层和强烈破碎带为含矿溶液的运移、渗滤和成矿物质的沉淀、聚集提供了通道和空间；④变质核杂岩往往是多期岩浆活动的中心，岩浆—热液活动、伸展隆起和构造剥蚀形成了高地热梯度和高热流环境，为成矿元素的活化、萃取、迁移、富集提供了良好条件，具有重要经济意义。

6 变质核杂岩研究进展及存在问题

通过30年的研究，目前对变质核杂岩的研究业已取得很大的进展，研究的内容也越来越丰富。例如：

（1）基于系统的地球化学和同位素分析，可以了解伸展过程中岩浆的形成