內蒙古查干通格地區(qū)中深構造相韌性剪切帶的變形特征及動力學意義

劉永慧　蘇宏偉　趙清旭

摘要：內蒙古查干通格地區(qū)中深構造相韌性剪切變形所涉及的地質體為新太古代變質表殼巖和變質深成巖體，構造形跡保存較好的為變質深成體，其巖石變形強弱不均一，片麻巖發(fā)生糜棱巖化，面理及礦物拉伸線理發(fā)育亦不均一。強變形域中糜棱片麻理均勻而密集、間隔多小于1cm，石英多呈拔絲狀，礦物相對集中呈條紋狀、條帶狀，定向分布，構成礦物拉伸線理非常發(fā)育，局部可見S-C組構、書斜構造等；弱變形域中眼球狀構造非常發(fā)育，眼球大小不一，長軸定向，與兩側拖尾構成“σ”型碎斑系，片麻理不均勻，間隔多在2em以上；石英呈壓扁狀、竹節(jié)狀，集合體呈透鏡狀定向分布。宏、微觀的“σ”系及S-C等組構均顯示北東向的斜逆沖型韌性剪切變形，變質程度相當于高綠片巖相-低角閃巖相。

關鍵詞：中深構造相 韌性剪切帶 變形特征及意義

1 區(qū)域地質概況

查干通格位于內蒙古阿拉善盟中東部，大地構造位置位于華北陸塊北緣西段，阿拉騰敖包新太古代陸緣裂谷帶與沙布更次——朱拉扎嘎毛道中元古代陸緣拗陷帶的交接部位。

區(qū)內出露的地層主要為中元古界白云鄂博群哈拉霍疙特組、二疊統(tǒng)蘇吉火山巖、上白堊統(tǒng)烏蘭蘇海組和第四系沉積。地質體主要有新太古界的變質表殼巖、變質深成體及變質基性巖墻。顯生宙侵入巖發(fā)育，從石炭紀到侏羅紀均有活動。

早前寒武紀巖石經歷了廣泛而強烈的變形變質改造，形成了十分復雜的構造圖形和變質巖石組合。

新太古界色爾騰山巖群主要分布在乃木毛道、特爾木圖、查干德爾蘇一帶，呈近東西向展布，出露面積約64km²，為一套高綠片巖相-低角閃巖相變質的碎屑巖-碳酸鹽巖夾中酸性火山巖。

中元古界白云鄂博群研究區(qū)內僅見白云鄂博群哈拉霍疙特組二段和三段巖石，為一套低綠片巖相的淺變質巖系，其與周邊地質體多呈斷層接觸。

研究區(qū)內前寒武紀巖石經歷了兩期褶皺變形，新太古代主要發(fā)育一系列以片理、片麻理為變形面理的緊閉線性褶皺，中元古代發(fā)育露頭級同斜倒轉褶皺和寬緩的背、向斜（形）。褶皺樣式復雜，形態(tài)不一，同期伴隨有韌性剪切變形的發(fā)生（見表1-1）。

斷裂構造發(fā)育，以北東東向和北西向為主，對區(qū)內地質體的破壞比較強烈。

2 中深構造相韌性剪切變形（帶）

本區(qū)在新太古代中晚期，在收縮機制下的中深構造相韌性剪切變形，其出露范圍較廣，在工作區(qū)的北西部、中部和南部均有（見圖1-1）。

在查干通格地區(qū)的韌性剪切變形（帶）中，發(fā)生了韌性剪切變形的地質體有新太古代變質表殼巖、變質深成體和變質基性巖墻以及中元古界哈拉霍疙特組巖石。變形巖石中眼球體及碎斑均比較發(fā)育，主要由單礦物長石或石英構成，均發(fā)生了脆性變形和塑性變形，其變形特征不盡相同，而且剪切變形（帶）中不同的巖性變形也有差異，它們的存在為剪切帶的變形特征提供了有力證據(jù)。

2.1宏觀特征

中深構造相韌性剪切變形（帶）總體走向為北東向，由于褶皺構造的影響糜棱面理傾向南西、南和南東，總體傾向為南東，傾角在30°-55°之間，線理向南西傾伏。該剪切變形分布范圍較廣，由于覆蓋及后期巖體、構造等破壞現(xiàn)已不完整，出露寬度約3-6公里，研究區(qū)內出露長度10公里左右。韌性變形巖石為新太古代變質表殼巖和變質深成體，但保留其構造形跡最好的是大布蘇山片麻雜巖、哈布達哈拉片麻巖和乃木毛道片麻巖。

巖石變形強弱不均一，糜棱面理及礦物拉伸線理發(fā)育亦不均一，變形的分帶性不明顯。但按巖石的變形強弱和構造巖石的組合，可在大布蘇山——哈布達哈拉——乃木毛道中深構造相韌性剪切變形帶中區(qū)分出強、弱二種變形域，從強變形域到弱變形域呈漸變狀，野外宏觀上，強變形域中韌性剪切變形保留較好，

強變形域：該帶中巖石具有強烈變形特征，糜棱片麻理均勻而密集、間隔多小于1cm，條帶狀、條紋狀構造及礦物拉伸線理非常發(fā)育，局部可見S-C組構、書斜構造（見圖1）等，具有明顯的塑性流動和輾滾特征。石英多呈拔絲狀，長寬比可達10：1，相對集中呈條紋狀定向排列，斜長石呈0.5mm±粒狀，鉀長石呈0.2-1.4mm之間的粒狀，黑云母0.2-1.5mm片狀，相對集中沿片麻理定向分布。

弱變形域：眼球狀構造非常發(fā)育（見圖2），眼球大小不一，長軸定向，明顯透鏡化，與兩側拖尾構成“σ”型碎斑系，片麻理不均勻，間隔多在2cm以上；石英呈0.2-4.0mm壓扁狀、竹節(jié)狀，集合體呈透鏡狀定向分布，斜長石0.5-1.5mm粒狀，個別呈變余半自形，鉀長石0.5-2.0mm粒狀，黑云母0.2-0.8mm鱗片狀，多發(fā)生強綠泥石化，沿片麻理定向分布。

2.2微觀特征

2.2.1不同巖性的變形差異

在中深構造相韌性剪切變形（帶）中，構造形跡保存較好的是英云閃長質、花崗閃長質、花崗質糜棱片麻巖系，由于礦物顆粒粗大，細粒化作用以及變形變質作用均十分顯著，但不同巖石間的變形差異較小，僅在不同的變形域中巖石的顯微組構有所不同。

強變形域中的石英多呈拔絲狀，最長可達5.5mm，長寬比可達8：1，具強烈的波狀消光；局部相對集中，呈條紋狀定向排列，并有尖滅現(xiàn)象；斜長石呈0.5mm±粒狀，部分為條狀，雙晶紋平行長軸，鉀長石呈0.2-2.4mm之間的粒狀，黑云母0.2-1.5mm片狀，呈定向狀或帶狀，相對集中，沿片麻理定向分布。

弱變形域中的微觀上，石英粒度0.2-4.0mm間不等粒狀，壓扁狀，具強烈波狀消光，呈竹節(jié)生長，集合體呈條痕狀，透鏡狀定向分布；斜長石0.5-1.5mm粒狀，部分長條狀、泥化、絹云母化；鉀長石0.5-2.0mm粒狀，部分呈板狀，泥化，偶爾白云母化；黑云母0.2-0.8mm鱗片狀，多發(fā)生強綠泥石化，部分發(fā)生分解，析出鐵質，退色變?yōu)榘自颇?，定向分布明顯。

2.2.2礦物的變形

在查干通格地區(qū)的中深構造相韌性剪切變形（帶）中，構成碎斑的主要為斜長石和鉀長石，它們多呈眼球狀和透鏡狀，多數(shù)碎斑的長軸定向于糜棱面理，礦物的變形特征明顯，形式多樣，且保存較好，受后期改造變動小，其主要的變形結構如下：

①旋轉碎斑系

在眼球狀花崗質糜棱片麻巖中，眼球體大小不等，構成眼球狀碎斑的為鉀長石，多由大小不等的細粒鉀長石顆粒構成，表明其發(fā)生了動態(tài)重結晶作用。在韌性基質的強烈剪切流動過程中，鉀長石的殘碎斑晶及其集合體也隨之旋轉，形成不對稱的眼球狀殘碎斑晶（σ碎斑系），眼球體兩側拖尾由動態(tài)重結晶的細小石英晶粒組成，并沿糜棱面理的剪切方向延伸（見圖3、圖4），顯示右旋斜逆運動，上盤運動方位為15°∠32°。

②分離結構

有消光域一致的分割成數(shù)粒斜長石構成的一種顯微結構，斜長石碎斑雖然分成數(shù)個獨立體，它們的消光方位完全一致，之間由微粒長英質充填連接，數(shù)粒分離的斜長石其排列的長軸方向仍平行于糜棱巖面（見圖5）。

③滑動位移

橢球狀斜長石碎斑雖然整個晶體保持連續(xù)性，但雙晶紋已沿晶體剪切面滑動位錯，其剪切裂隙模糊不清，寬窄不一（見圖6）。

④雙晶變形

構成眼球狀碎斑的斜長石聚片雙晶紋明顯的彎曲變形，雙晶紋呈舒緩波狀，顯示了碎斑在剪切作用過程中產生的變形效應（見圖7）。

⑤膝折結構

在花崗質糜棱片麻巖中黑云母鱗片發(fā)生膝折現(xiàn)象，不同的消光位其膝折的清晰程度不同，但晶體仍保持完整性（見圖8）。

⑥單晶石英條帶

單晶石英構成條帶狀、條紋狀（見圖9），顆粒邊緣有圓滑形和鋸齒不規(guī)則形，其長軸方向與糜棱面理具一定夾角，部分近于平行，單晶石英顆粒是由微細粒石英重結晶形成。

⑦石英顆粒S-C組構

在眼球狀條帶狀鉀長花崗質糜棱片麻巖中，石英集合體延長方向與單晶石英長軸方向斜交，構成S-C組構（見圖10），指示右旋運動。

3 動力變質巖類型及變質作用

分布于大布蘇山和乃木毛道等地的中深構造相韌性剪切變形（帶），動力變質巖主要為英云閃長質、花崗閃長質、花崗質糜棱片麻巖，巖石經歷廣泛而強烈韌性剪切變形變質作用形成，變質程度相當于高綠片巖相或高綠片巖相-低角閃巖相，由于后期巖體的侵蝕占位以及白堊系地層的覆蓋，出露很不完整，連續(xù)露頭長度均小于10km，寬度小于3km，總體呈近東西向展布。

糜棱片麻巖定向構造十分發(fā)育，由強烈塑性變形而形成的條帶條紋狀構造、眼球糜棱片麻狀、板狀片麻狀構造組成；礦物拉伸及生長線理亦十分發(fā)育，由定向分布的云母和長英質條帶等構成，具典型的“S-L”型構造巖特征。巖石中礦物粒度已顯著變細，多為0.1-1.5mm之間，少數(shù)1.5-5mm，大小不等，粒徑變化較大，重結晶作用較強。鉀長石眼球體大小不等，長軸定向，均已明顯透鏡化，與兩側拖尾構成“σ”型碎斑系，顯示右旋斜逆剪切特征（圖11）。

質中石英集合體呈條帶狀、條紋狀、拔絲狀定向，單晶之間呈直邊鑲嵌，部分為彎曲鑲嵌，廣泛出現(xiàn)矩形邊接觸，個別可見S-C組構。在鉀長石（微斜長石、條紋長石）集合體條帶中可見細粒直邊鑲嵌結構，反映動態(tài)重結晶作用達到穩(wěn)定平衡，云母相對集中呈紋帶狀定向分布。

中深構造相韌性剪切變形變質作用涉及的地質體為新太古代變質表殼巖和變質深成體，變質作用初期是在伸展體制下伴隨沉積物下沉而產生遞增變質作用，隨后發(fā)生了變質深成巖的侵位，依據(jù)侵入變質深成巖的祖宗毛道變質基性巖墻，即斜長角閃巖的礦物組合：斜長石+角閃石±黑云母±石英，確定該套巖石已進入中級變質作用，變質作用達到低角閃巖相。之后，地殼由伸展轉為收縮，發(fā)生了大規(guī)模的縱彎褶皺和中深構造相逆沖型韌性剪切變形，使高溫礦物局部發(fā)生綠片巖相退變質，鏡下可見黑云母多發(fā)生強綠泥石化，部分發(fā)生分解，析出鐵質，退色變?yōu)榘自颇?，共生礦物組合為：黑云母+白云母+斜長石+石英、黑云母+鉀長石+石英。根據(jù)礦物共生組合特征，結合巖石的變形特征可以確定：新太古代的變質深成體及變質表殼巖的動力變質環(huán)境為中深構造相，（退）變質程度相當于高綠片巖相-低角閃巖相。熱力學條件P=2-6.5×10⁸Pa，T=556-628℃。

4 運動學及動力學特征

在中深構造相韌性剪切變形帶中保留其構造形跡最好的是大布蘇山片麻巖，乃木毛道片麻巖和哈布達哈拉片麻巖。

它們最特殊的宏觀構造，就是透人性分布的條帶——條紋、眼球狀、糜棱片麻狀構造，粗大的鉀長石眼球狀透鏡體長軸定向，兩側基質礦物圍繞其定向構成明顯的“σ”型壓力影，長英質礦物及暗色礦物分別相對集中呈“紋層”狀相互平行分布，構成發(fā)育良好的葉理。在葉理面上由長英質條帶、眼球體長軸以及定向分布的黑云母、白云母和電氣石等礦物，構成發(fā)育良好的礦物拉伸線理和生長線理。顯微資料顯示，石英集合體呈條帶、條紋、豆莢狀、拔絲狀定向，部分石英呈矩形邊接觸，部分呈齒狀并見S-C組構，白云母、黑云母集合體呈線痕狀定向，鱗片平行葉理，在鉀長石集合體條帶中，微斜長石呈細粒三直邊鑲嵌接觸的平衡結構，顯示穩(wěn)定靜態(tài)重結晶作用顯著。綜合前面所描述的宏觀和微觀剪切變形特征所反映的運動學標志，說明這期變形為收縮體制下的北東向右旋斜逆沖型韌性剪切變形。

卷入這一變質期的地質體有新太古界色爾騰山巖群柳樹溝巖組、點力素泰巖組，新太古代大布蘇山片麻雜巖和乃木毛道片麻巖套。根據(jù)祖宗毛道變質基性巖墻同位素年齡（2230±18Ma）和東鄰幅中元古界渣爾泰山群書記溝組不整合于新太古代哈布達哈拉片麻巖之上，同時結合變質變形和區(qū)域對比資料，說明在2500Ma前發(fā)生了一次區(qū)域變質作用，變質作用類型為中低壓區(qū)域動力熱流變質作用，變質程度達高綠片巖相一低角閃巖相，變形變質時代應為新太古代晚期。