周宇章

(安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查管理中心， 安徽合肥 230091)

0 引言

江西田里地處揚子板塊東南緣，介于揚子、華夏板塊之間。區(qū)域內(nèi)廣泛分布前寒武紀變質(zhì)巖系，該巖系為震旦系和中生代地層不整合覆蓋。由于處于兩大板塊的拼合部位，其屬性和內(nèi)部構(gòu)造信息必然對兩大板塊的演化具有重要意義。近20多年來，田里片巖反映的構(gòu)造模式一直是地質(zhì)工作者的研究熱點。

通過多年的研究積累，從構(gòu)造、巖石學、地球化學等多方面對該變質(zhì)巖系構(gòu)造模式獲得了眾多認識：①板塊拼合帶性質(zhì)，但在時限上眾說紛紜，有的學者認為屬于中元古代，是俯沖碰撞的產(chǎn)物[5，3]；有的認為在加里東時期[6，20]，形成后加里東準地臺[20]；而舒良樹（1995，1996）認為形成于中元古代，新元古時期是其重要的活動時期。②許靖華等（1987，1989）認為該變質(zhì)巖系為晚古生代－中生代推覆造山帶，并在皖贛地區(qū)解析出藍田、樂平和西山三個構(gòu)造窗及廬山飛來峰對該觀點進行深入論證[8]。但隨著1∶5萬地質(zhì)調(diào)查工作的開展，這種觀點遭到了置疑[25]。③李正祥等（1995，2002，2003）提出地幔柱說，并結(jié)合Grenville造山特點，認為區(qū)域位于全球Rodinia超大陸聚合和裂解帶上，存在1000～850Ma聚合期和825～745Ma的裂解期活動。④周美夫（2002）則對地幔柱說提出置疑，從而對其Rodinia超大陸的還原模式中華南所處的位置提出新的看法。

多年來各種觀點紛爭不已，主要在與巖石類型地球化學特征解釋的不同，對野外構(gòu)造的觀察分析工作也較為薄弱。筆者曾經(jīng)依托中國地質(zhì)調(diào)查局項目在華南從事構(gòu)造調(diào)查研究，根據(jù)區(qū)域代表性和研究深度等問題，選擇具有代表性的江西田里地區(qū)，從構(gòu)造分析角度對該區(qū)構(gòu)造進行了詳細統(tǒng)計分析，進而對區(qū)域構(gòu)造活動特征提出自己看法，以供商榷。

1 地質(zhì)概況

田里片巖分布于江西廣豐縣北西側(cè)，分布面積約8.5km2，呈北東向展布，構(gòu)成揚子板塊東南緣的變質(zhì)基底，片巖內(nèi)各種構(gòu)造發(fā)育，在區(qū)域演化研究中具代表性意義（圖1）。其上部為新元古地層翁家?guī)X組紫紅色粗礫巖和上墅組火山碎屑巖角度不整合覆蓋。我們選擇出露典型的翁家?guī)X－田里－諸塢地區(qū)，對片巖中構(gòu)造行跡進行了詳細的觀察解析，并結(jié)合區(qū)域年代學特征，對區(qū)域早期構(gòu)造事件進行探討。

圖1 田里地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.1 Geological structure map of the Tianli area

田里片巖屬高綠片巖相副變質(zhì)巖系列，主體巖性以云母石英片巖為主，主要造巖礦物有石英、黑云母、白云母、長石、綠泥石等，黑云母呈多色性，常與白云母、磁鐵礦和石英共生。白云母屬高硅白云母。長石多為鈉長石，以眼球狀出現(xiàn)，呈肉紅色。綠泥石主要由黑云母變質(zhì)形成。原巖主要為泥質(zhì)巖，主要礦物組合為：Ms+Bi+Q+Ab（Mi）；Ms+Chl+Q+Ab（Mi）； Ms+Bi+Chl+Q+Ab； Ms+Mi+Ab。

2 構(gòu)造特征

作為區(qū)域內(nèi)時代最老的地層，又處于揚子、華夏板塊匯聚帶上，田里片巖中蘊含著豐富的構(gòu)造行跡，這些構(gòu)造行跡的恢復對探討區(qū)域、乃至兩大板塊的動力學過程具有積極意義。但由于后期構(gòu)造的改造作用，原生層理難以辨別，僅表現(xiàn)為強烈片理化作用。

為了深入探討區(qū)域構(gòu)造變形的特征，筆者對田里片巖進行了詳細的野外考察。大量系統(tǒng)的統(tǒng)計測量表明，區(qū)域上總體發(fā)育四期變形構(gòu)造（圖2）：

2.1 傾向NW的緊閉線形褶皺

圖2 翁家?guī)X－田里構(gòu)造剖面圖Fig.2 Wengjialing-Tianli structural profile

圖3 赤平投影中構(gòu)造信息圖解Fig.3 Schematic diagram of structural information in a stereographic projection

該組構(gòu)造是區(qū)內(nèi)可觀察到的最早期構(gòu)造行跡，分布廣泛發(fā)育，是田里片巖的主要構(gòu)造表現(xiàn)形式。露頭可觀察的是緊密發(fā)育的軸面劈理，為典型的片理結(jié)構(gòu)化構(gòu)造，總體傾向北西，產(chǎn)狀穩(wěn)定（305°∠35°）（圖2A 、3A）。軸面劈理（片理）有三種表現(xiàn)形式：①巖石發(fā)生定向緊密破裂，肉眼難以分辨劈理域；②云母類層狀硅酸鹽礦物的定向排列，使得面理面具有強烈絹絲光澤；③粒狀礦物的層狀、線狀分布，表現(xiàn)為片理面上豐富的線理，線理主要為重結(jié)晶的石英、次生方解石等礦物的線狀定向排列和拉長（圖4A）。軸面劈理強烈發(fā)育，我們推斷區(qū)域相應(yīng)存在一期緊閉褶皺，褶皺翼間角小于30°，兩翼與軸面劈理大致平行，強烈的應(yīng)力變形導致在野外難以發(fā)現(xiàn)該期褶皺轉(zhuǎn)折端。

圖4 田里片巖中構(gòu)造變形Fig.4 Structural deformation in the Tianli schist

局部地區(qū)可見褶皺軸面與面理平行（310°∠40°），樞紐傾向北東（40°∠10°）的膝折構(gòu)造（圖2A）。該帶發(fā)育規(guī)模和強度不大，發(fā)育于片巖內(nèi)部，總體上受片理化應(yīng)力場控制。膝折帶寬約1.5cm，其不遠處膝折作用消失，說明膝折產(chǎn)生于褶曲作用中，所受壓應(yīng)力較小。在線形褶皺形成過程中有應(yīng)力間歇期，期內(nèi)應(yīng)力方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生膝折構(gòu)造。

2.2 “Z”型柔流褶皺

該類型褶皺見于片巖內(nèi)部碳酸巖化石英云母片巖中，而邊部云母片巖中則少見（圖2D，圖4B），表現(xiàn)為片理面褶皺化，規(guī)模不大，但透入性強。褶皺樞紐變化較大，軸面相對穩(wěn)定，平行于區(qū)域片理面，總體傾向北西（310°∠40°）（圖3B），樞紐傾向北西（310°∠22°）。褶皺以彎流和剪切褶皺作用為主，表現(xiàn)為沿片理面定向排列的石英、方解石等粒狀礦物發(fā)生不規(guī)則褶皺作用，呈“Z”型，表明褶皺形成于強烈的右行韌性剪切褶皺作用，形成時巖石呈塑性狀態(tài)。局部可見石英、方解石在轉(zhuǎn)折端被拉長，呈橢球狀。

在該剪切褶皺作用下，區(qū)內(nèi)發(fā)育一套韌性剪切帶，僅在田里片巖內(nèi)發(fā)育，是由各種成分的構(gòu)造片巖和糜棱巖化巖石組成的動力變質(zhì)巖帶。帶內(nèi)新生構(gòu)造面理發(fā)育，巖石變形強烈（圖5），出現(xiàn)弱混合巖化，形成糜棱巖化云母石英片巖、糜棱巖化鈣質(zhì)云母石英片巖、眼球狀糜棱巖和鈣質(zhì)糜棱巖等。通過顯微構(gòu)造特征分析，結(jié)合前人在此工作基礎(chǔ)[4]，歸納區(qū)域巖石顯微構(gòu)造特征主要有如下幾點：

圖5 田里片巖中右行剪切構(gòu)造變形特征Fig.5 Deformation characteristics of right-lateral shear structure in the Tianli schist

（1）剪切帶內(nèi)小型剪切褶皺、不對稱旋轉(zhuǎn)碎斑、S-C組構(gòu)、云母魚等顯微構(gòu)造發(fā)育，其運動學標志和石英光軸巖組圖分析，都反映了該剪切帶主體是自北北西向南南東剪切，并具右行剪切性質(zhì)；

（2）石英位錯類型，有：自由位錯、弓型位錯、位錯環(huán)、位錯網(wǎng)、位錯壁、位錯纏結(jié)和亞顆粒。位錯密度ρ=2.13×109/cm2。表明石英處于較高溫度和剪切應(yīng)力的熱力學背景下，其顯微機制為位錯攀移、滑移、晶界滑移；

（3）經(jīng)計算剪切帶形成時的差異應(yīng)力為235MPa，溫度為463℃，應(yīng)變速率為：ε=1.7×10-12/S，這與世界各地的典型造山帶中韌性剪切帶的應(yīng)變速率基本一致。

該韌性剪切帶的變質(zhì)變形以及流變學特征，反映了其構(gòu)造形成的環(huán)境為較深構(gòu)造層的高綠片巖相。

2.3 “S”型閉合褶皺

該期褶皺疊加于線形褶皺之上，線形褶皺片理面褶皺化（圖2B，圖4C），軸面傾向北東（68°∠26°）（圖4B），樞紐傾向北西（305°∠35°）。翼間角約60°，半波長與波幅比（W：A）約為1∶1。在應(yīng)力擠壓下，內(nèi)部物質(zhì)由兩翼向轉(zhuǎn)折端流動，造成轉(zhuǎn)折端厚度較大，而翼部相對減薄，表現(xiàn)出縱彎褶皺作用中彎流作用特征，形成為頂厚褶皺。從褶皺形態(tài)分析，其形成于左行剪切應(yīng)力作用。局部可見石英脈在轉(zhuǎn)折端部分被拉斷，呈“S”型展布，尤其在褶皺轉(zhuǎn)折端部位，可見石英脈呈兩端尖滅的狀體沿面理分布。

與該期褶皺同期也可見韌性剪切帶發(fā)育，主要發(fā)育于田里片巖內(nèi)，北東走向，早期片理面受剪切作用呈“S”型褶皺形態(tài)，樞紐、軸面直立。該期剪切帶向東延入不整合于片巖之上的翁家?guī)X組底部礫巖中（圖6），礫石受剪切作用而呈定向排列，面理直立，NE60°走向。

圖6 左行韌性剪切帶切穿翁家?guī)X組底礫巖Fig.6 Left-lateral ductile shear zone cutting through basal conglomerate of the Wengjialing Formation

2.4 寬緩褶皺

該期褶皺在區(qū)內(nèi)局部地區(qū)可見（圖2C、圖4D），強度不大，分布范圍較小。軸面傾向北東（57°∠47°），樞紐向南東傾伏。半波長與波幅比約為3∶1，翼間角115°。該期褶皺變形不強，沒有引起內(nèi)部物質(zhì)流動現(xiàn)象，僅表現(xiàn)為片理面褶曲作用。

3 變形時代

中元古代田里片巖的原巖和變形時代分析，目前已有較為豐富翔實的資料積累。關(guān)于原巖時代，余達淦（1990）云母片巖鋯石（U-Pb法）等時線年齡1691Ma（R＝0.9998），Rb-Sr等時線年齡924Ma，鑒于Rb-Sr同位素體系的封閉溫度相對較低，后期區(qū)域變質(zhì)作用對同位素體系發(fā)生了均一化作用，因而Rb-Sr等時線年齡代表了后期變質(zhì)作用的年齡，而U-Pb同位素體系則較好的記錄了原生年齡值，我們推斷原巖時代中元古代。

由于區(qū)域內(nèi)構(gòu)造變形變質(zhì)主要線形褶皺和“Z”型柔流褶皺的強擠壓剪切作用，可以通過變質(zhì)礦物進行測齡，而其他的構(gòu)造形變相對較弱，僅能根據(jù)地層交切關(guān)系進行分析時代。通過對區(qū)域糜棱巖化白云母石英片巖的白云母Ar-Ar測齡（表1），目前獲得兩個坪年齡為1107.8±16.6Ma[7]和1019±0.9Ma[4]，該組構(gòu)造變形年齡表示線形褶皺和“Z”型柔流褶皺代表了中元古末四堡造山期兩個階段的構(gòu)造行跡，從兩者疊加關(guān)系分析，1107Ma表示線形褶皺的變形年齡，1019Ma則代表了柔流褶皺的變形年齡。

表1 田里片巖白云母40Ar/39Ar法實驗數(shù)據(jù)Table 1 40Ar/39Ar analysis data of muscovite from the Tianli schist

值得注意的是視年齡中出現(xiàn)421Ma，表明區(qū)域存在加里東構(gòu)造運動的地質(zhì)記錄。

4 討論

4.1 中元古末Rodinia超大陸的聚合

1.3～1.0Ga全球性Grenville造山事件在華南稱為四堡造山運動，這次造山事件表現(xiàn)強烈，形成了皖贛－桂北的大范圍中元古代淺變質(zhì)巖分布，構(gòu)成了揚子板塊的褶皺基底。同時皖南、贛北、湘中、黔東北、桂北地區(qū)均記錄了新元古代地層不整合于中元古代地層之上，區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)為翁家?guī)X組底部礫巖角度不整合于田里片巖之上，這表明Rodinia超大陸的聚合在華南有著良好的記錄。除了地層記錄外，在構(gòu)造年代學上也提供了大量的證據(jù)，舒良樹（1995）測得贛東北斷裂帶中藍片巖Ar-Ar同位素年齡為866Ma，為四堡造山運動提供了上限。皖贛地區(qū)兩套蛇綠巖的證實表明了中元古末造山俯沖造山的存在，其中贛東北張村蛇綠巖中輝長巖Sm-Nd等時線年齡為1034±24Ma[2]，由基性巖漿分異成因的大洋斜長花崗巖鋯石U-Pb年齡968±23Ma[14]。皖南伏川蛇綠巖中輝長巖Sm-Nd等時線年齡為1024±30Ma[29]、935±10Ma[2]，表明在1000Ma左右在皖贛地區(qū)有廣泛的造山運動記錄。

4.2 新元古時期Rodinia超大陸裂解

Rodinia超大陸在華南的裂解時期，主要分830～795Ma和780～745兩大階段[14]，王劍根據(jù)華南區(qū)域新元古地層沉積特征，將其細分為四個階段，分別為820Ma（駱家門組的復理石建造）、800Ma（虹赤村組夾基性火山巖的石英砂巖建造）、780～750Ma（上墅組的雙峰式火山巖）以及750～690Ma（南沱冰磧巖）[22]。通過區(qū)域巖性對比，研究區(qū)翁家?guī)X組巖性組合相當于駱家門組和虹赤村組 。虹赤村組中下部流紋巖鋯石SHRIMP年齡為802～807Ma[21]和797Ma[14]表明翁家?guī)X組代表了Rodinia超大陸裂解的產(chǎn)物。從微古生物來看，翁家?guī)X組中微古植物群以線形藻和球形藻為主11∶25萬上饒市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，2004，為國內(nèi)外新元古常見分子，這反映了翁家?guī)X組代表著裂解事件的開始于新元古時期。

從巖漿發(fā)育狀況，浙江道林山花崗巖（816Ma）與次塢輝綠巖構(gòu)成雙峰式侵入巖組合也為Rodinia超大陸的新元古裂解事件提供了地質(zhì)事實[30]。皖南許村、石耳山等巖體的巖石化學、同位素年代學特征也很好的反映了該期裂解事件的存在[11，14]。同樣的記錄也反映在雙峰式火山巖記錄中，比如皖南井潭組火山巖同樣具有上墅組特征。

4.3 構(gòu)造變形對Rodinia超大陸聚合的響應(yīng)

巖石化學、構(gòu)造年代學研究充分證明了中新元古代Rodinia超大陸聚合與裂解事件的存在，本文采用構(gòu)造分析手段初步對區(qū)域Rodinia超大陸的聚合事件進行了探討。

區(qū)域內(nèi)由于片理化強烈，原生層理難以識別，根據(jù)田里、蔣家塢附近發(fā)現(xiàn)的兩套南北向展布的石英巖，石英巖中發(fā)育與主期面理一致的密集面理，推斷該石英巖產(chǎn)狀代表了原生層理。結(jié)合巖層強應(yīng)變層和弱應(yīng)變層的關(guān)系，推斷D1為南北向，代表了區(qū)域最早期褶皺變形。章澤軍等（2003a、2003b）在贛北通過區(qū)域構(gòu)造解析，認為南北向構(gòu)造代表了該區(qū)最早期構(gòu)造行跡。但該期構(gòu)造僅表現(xiàn)為局部殘留，難以進一步對其動力學特征進行深入討論。

除D1外，田里片巖中露頭可見4期構(gòu)造變形：Ⅰ緊閉線形褶皺和Ⅱ期“Z”型變形構(gòu)造為區(qū)域主構(gòu)造行跡，僅在中元古代田里片巖中發(fā)育，表現(xiàn)為強擠壓和剪切作用。根據(jù)構(gòu)造年代學研究，Ⅰ和Ⅱ期代表了四堡造山運動的構(gòu)造形變，作為全球Grenville造山的一個部分，反映了Rodinia超大陸的聚合特征。其中Ⅰ期變形年齡為1108Ma，Ⅱ期變形發(fā)生于1019Ma，兩期變形說明四堡造山過程中存在間歇期。構(gòu)造行跡上表現(xiàn)的構(gòu)造應(yīng)力場為NW-SE方向，考慮到加里東期NE-SW方向構(gòu)造應(yīng)力疊加改造作用，推斷四堡造山期構(gòu)造應(yīng)力場應(yīng)該為近N-S向，即四堡造山期初始構(gòu)造行跡為近東西走向，在后期NE-SW擠壓應(yīng)力疊加影響下，發(fā)生偏轉(zhuǎn)為現(xiàn)在的行跡產(chǎn)狀。

Ⅲ期變形表現(xiàn)為左行剪切作用和閉合褶皺，其中韌性剪切帶切穿震旦紀翁家?guī)X組底部礫巖中，而在中生代地層中則沒有發(fā)育。結(jié)合構(gòu)造年代學分析，該期構(gòu)造變形可能產(chǎn)生于加里東期，時限約在421Ma左右。由于位于揚子－華夏板塊拼合帶江紹斷裂帶附近，江紹斷裂帶在加里東時期表現(xiàn)為板塊的俯沖碰撞、走滑作用，受其影響，本期變形表現(xiàn)為縱彎皺褶作用，發(fā)生左行擠壓剪切活動。該期構(gòu)造行跡表現(xiàn)不是很強，可能由于早期面理的消減的結(jié)果。

Ⅳ褶皺變形在區(qū)域表現(xiàn)較弱，據(jù)區(qū)調(diào)資料21∶5萬廣豐縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，1996，該行跡與區(qū)域中生代地層中構(gòu)造行跡一致，表現(xiàn)為燕山期后造山作用形成的產(chǎn)物。

綜合分析表明：田里片巖內(nèi)主要記錄了Grenville造山期（四堡造山期）的構(gòu)造行跡，受揚子、華夏板塊構(gòu)造事件影響，加里東期構(gòu)造行跡在區(qū)域也表現(xiàn)較豐富，并且改造了早期構(gòu)造。中生代以來的構(gòu)造事件在區(qū)域上表現(xiàn)較弱。

5 結(jié)論

通過對田里片巖構(gòu)造分析，本文初步形成以下主要認識：

（1）江西田里片巖原巖原生層理為南北向，根據(jù)構(gòu)造年代學研究成果，四堡期片區(qū)構(gòu)造分兩階段，即緊閉線形褶皺和“Z”型柔流褶皺，其中線形褶皺軸面原始產(chǎn)狀可能為東西向，傾向北，后期應(yīng)力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，傾向北西。該期構(gòu)造促成了揚子、華夏兩大板塊的拼合，這是對全球Grenville造山運動的良好反映，促成了Rodinia超大陸的形成。

（2）加里東期，在江紹斷裂帶活動影響下，使早期面理發(fā)生偏轉(zhuǎn)，為傾向北西；同時造成片理面發(fā)生褶皺，呈“S”型閉合褶皺，且伴隨左行韌性剪切帶發(fā)育。由于面理的應(yīng)力消減作用，褶皺變形不強。

（3）燕山期構(gòu)造應(yīng)力影響較弱，主要表現(xiàn)為開闊型褶皺。