劉同君 李偉民 劉永江 金巍 邵弋倫

1. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 1300612. 自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 1300263. 深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心，海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，青島 2661004. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室，海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，青島 2661005. 奧塔哥大學(xué)地質(zhì)系，達(dá)尼丁 90541.

深熔作用是巖石圈演化最基本的轉(zhuǎn)化過程，對(duì)巖石圈的物理性質(zhì)、變形和流變學(xué)特征都有重要的影響和控制作用(Lejeune and Richet, 1995; Renneretal., 2000; Takeda and Obata, 2003)。前人關(guān)于深熔作用研究成果表明：深部熱流持續(xù)輸入巖石圈-地殼，造成溫度升高，下部地殼-上地幔巖石將經(jīng)歷變質(zhì)作用-部分熔融-巖漿演化-冷卻結(jié)晶等一系列連續(xù)的轉(zhuǎn)變，巖石物理性質(zhì)(應(yīng)變強(qiáng)度、粘滯性、流變性等)會(huì)發(fā)生明顯的改變(Brownetal., 2011)，產(chǎn)生復(fù)雜多樣的流變行為。下地殼的巖石通常都遭受了強(qiáng)烈的部分熔融、構(gòu)造變形和變質(zhì)作用的改造，記錄了豐富的構(gòu)造流變信息，通過對(duì)野外巖石天然流變產(chǎn)物的觀測(cè)來對(duì)構(gòu)造加載的變形進(jìn)行詳細(xì)解剖研究，是直接認(rèn)識(shí)大陸巖石圈流變特征和規(guī)律的必要手段(Burov, 2011; Watts and Burov, 2003)。

內(nèi)蒙大青山-烏拉山地區(qū)是典型的早前寒武紀(jì)造山帶根部巖石出露區(qū)，發(fā)育有大量來自中、下地殼的高級(jí)變質(zhì)-深熔巖石及其豐富的相關(guān)韌性變形和塑性流變構(gòu)造，是開展部分熔融巖石流變行為研究的天然實(shí)驗(yàn)室。前人對(duì)研究區(qū)內(nèi)麻粒巖系和孔茲巖系的變質(zhì)作用進(jìn)行了詳細(xì)的研究(劉喜山, 1994; 金巍等, 1992, 1991; 金巍和李樹勛, 1996; 吳新偉, 2007)，確定大青山地區(qū)麻粒巖系(含TTG片麻巖)變質(zhì)溫壓條件介于760～870℃和0.95～1.09GPa之間，孔茲巖系溫壓條件介于650～880℃和0.35～0.8GPa之間。此外，大青山地區(qū)發(fā)育有不同變質(zhì)級(jí)別的韌性剪切帶(劉喜山等, 1987; 孫德育等, 1990; 李樹勛和劉喜山, 1988)，其中深層次韌性剪切帶的變形以擴(kuò)散蠕變和位錯(cuò)蠕變共存為特征，形成的構(gòu)造巖宏觀上以構(gòu)造片麻巖為主(徐仲元等, 2005; 陳曉鋒, 2007; 劉正宏等, 2008)。

通過野外地質(zhì)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，不同巖石類型和不同產(chǎn)出構(gòu)造部位巖石的深熔程度和構(gòu)造變形特征上具有較大的差異。在雪海溝地區(qū)以高度熔融的TTG與孔茲巖系為主，熔體含量較多，主要以各種形式的淺色脈體形式參與巖石流變或發(fā)生近距離遷移；而在大廟-忽雞溝剖面的北段，以TTG為主的片麻巖總體發(fā)生深熔作用相對(duì)弱，熔體含量較少，以一些平行片麻理的淺色條帶形式參與流變。這些差異是巖石在造山帶中所處的構(gòu)造層次不同，或者構(gòu)造變形機(jī)制差異所致，但這些巖石的深熔與構(gòu)造變形機(jī)制以及巖石流變的關(guān)系研究基本空白。為研究部分熔融對(duì)巖石流變行為的影響，本文通過對(duì)代表不同構(gòu)造層次的內(nèi)蒙古大青山地區(qū)雪海溝和大廟-忽雞溝構(gòu)造剖面內(nèi)巖石宏觀、微觀構(gòu)造變形特征、EBSD組構(gòu)以及鋯石U-Pb年代學(xué)等方面進(jìn)行詳細(xì)的研究，并結(jié)合前人研究資料，剖析不同構(gòu)造層次中不同熔融程度巖石的流變特征及其與造山過程的耦合關(guān)系。

圖1 華北克拉通構(gòu)造劃分圖(a, 據(jù)Zhao et al., 2005)及內(nèi)蒙大青山地區(qū)地質(zhì)簡圖(b, 據(jù)徐仲元等, 2005)Fig.1 The tectonic subdivision of the North China Craton (a, after Zhao et al., 2005) and the simplified geological map in Daqingshan area, Inner Mongolia (b, after Xu et al., 2005)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

內(nèi)蒙古大青山地區(qū)位于華北克拉通北緣孔茲巖帶中段，北側(cè)緊鄰陰山陸塊，南側(cè)與鄂爾多斯陸塊相接，是一條近東西向的古元古代造山帶(圖1)。區(qū)內(nèi)發(fā)育系列的早前寒武紀(jì)高級(jí)變質(zhì)地層和深熔片麻巖，遭受強(qiáng)烈變質(zhì)變形作用改造，發(fā)育有不同層次的構(gòu)造變形帶和大量的流變構(gòu)造(趙慶英, 2004; 陳曉鋒, 2007; 劉正宏等, 2008)。其中早前寒武紀(jì)變質(zhì)地層主要由桑干巖群麻粒巖系(中色、淺色麻粒巖巖組)、下烏拉山巖群黑云角閃片麻巖系(深色、淺色片麻巖巖組)和上烏拉山巖群孔茲巖系(榴云片麻巖巖組、透輝片麻巖巖組和大理巖巖組)組成(徐仲元等, 2001, 2002, 2005, 2007; 楊振升等, 2003, 2006)。早前寒武紀(jì)深熔片麻巖主要由花崗質(zhì)-花崗閃長質(zhì)片麻巖、紫蘇花崗質(zhì)-紫蘇花崗閃長質(zhì)-紫蘇斜長花崗質(zhì)-紫蘇石英閃長質(zhì)片麻巖和石榴花崗質(zhì)片麻巖組成，它們?cè)诳臻g上與相應(yīng)的變質(zhì)地層緊密共生，是變質(zhì)地層發(fā)生部分熔融作用的產(chǎn)物，其縱向和橫向分布不均勻。

圖2 研究區(qū)構(gòu)造剖面圖及采樣位置(a)雪海溝剖面；(b)大廟-忽雞溝剖面Fig.2 Structural profiles and sampling location of the study area

近年來鋯石U-Pb測(cè)年研究表明，桑干巖群形成于新太古代晚期，同時(shí)記錄有2500～2450Ma和1950～1850Ma兩期變質(zhì)年齡(Maetal., 2012; 蔡佳, 2014; 孟炳儒, 2007)，表明其經(jīng)歷兩期高級(jí)變質(zhì)變形事件的改造。下烏拉山巖群形成于新太古代晚期-古元古代早期，并且同樣遭受了古元古代早期和古元古代晚期的高級(jí)變質(zhì)作用(王惠初, 2001; 宋海峰等, 2005; 徐仲元等, 2015; 張維杰等, 2000; 劉建輝等, 2013; 張琳等, 2016; 馬銘株, 2015)?？灼潕r系其原巖形成時(shí)間在2000～1950Ma之間，在1950～1850Ma之間遭受高角閃巖相-麻粒巖相的變質(zhì)作用(董春艷等, 2009; Dongetal., 2013; 吳昌華等, 2006; Wanetal., 2009, 2013; Xiaetal., 2008; 蔡佳, 2014)。對(duì)于眾多不同類型的原地或半原地深熔片麻巖來說，其原巖形成于新太古代晚期，并經(jīng)歷了古元古代早期和晚期兩次變質(zhì)作用(董曉杰, 2012; 徐仲元等, 2015; Maetal., 2012; 董春艷等, 2009; 石強(qiáng)等, 2018; Shietal., 2019)。這些巖石普遍經(jīng)歷古元古代晚期構(gòu)造熱事件的影響，應(yīng)是古元古代晚期(～1950Ma)陰山陸塊與鄂爾多斯陸塊俯沖碰撞拼合的產(chǎn)物。

2 構(gòu)造變形特征

內(nèi)蒙古大青山高級(jí)變質(zhì)雜巖經(jīng)歷了多期次、不同環(huán)境下的構(gòu)造作用疊加與改造，具有十分復(fù)雜的變質(zhì)變形歷史，使得其保留的構(gòu)造樣式較為復(fù)雜(楊振升等, 2006; 陳曉鋒, 2007; 徐仲元等, 2002, 2005, 2007; 劉正宏等, 2017)。同一構(gòu)造環(huán)境下，不同地區(qū)由于巖石力學(xué)性質(zhì)差別，也會(huì)產(chǎn)生不同的構(gòu)造形跡。筆者在詳細(xì)的野外宏觀構(gòu)造特征識(shí)別的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步研究造山帶根部巖石流變行為，選擇雪海溝(圖2a)和大廟-忽雞溝(圖2b)典型剖面開展詳細(xì)的宏、微觀構(gòu)造解析。

2.1 宏觀構(gòu)造特征

(1)雪海溝構(gòu)造帶

雪海溝構(gòu)造帶(剖面)位于包頭市東河區(qū)東北方向，主要出露山和原片麻巖(紫蘇花崗質(zhì)片麻巖)、基性麻粒巖(原巖為輝長巖)、石榴黑云片麻巖、斜長角閃巖、立甲子片麻巖(鉀長花崗質(zhì)片麻巖)等。發(fā)育明顯的流面構(gòu)造，片理傾向?yàn)镾E方向，傾角50°～70°。構(gòu)造帶多為深熔巖體，熔體比例較高，通常呈類似網(wǎng)脈狀的強(qiáng)流變帶和其間夾持的似菱形的弱變形域構(gòu)成的面狀流變特征，局部偶見眼球狀和條帶狀構(gòu)造。區(qū)域內(nèi)見強(qiáng)變形片麻巖夾有被拉斷的基性巖脈透鏡體(圖3a)，呈定向分布，基性巖透鏡體長軸向S-SE方向傾伏，代表其流動(dòng)方向。TTG片麻巖、斜長角閃片麻巖中發(fā)育大量淺色條帶，多為流褶皺構(gòu)造(圖3b-d, f)，表明其變形為粘塑性變形。此外，構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育有A型褶皺(鞘褶皺)和典型的L構(gòu)造巖(圖3e)。

圖3 雪海溝構(gòu)造帶宏觀構(gòu)造特征(a)強(qiáng)變形片麻巖夾有基性巖脈透鏡體；(b、c)揉流褶皺；(d) TTG中的條帶狀構(gòu)造；(e)暗色輝長巖和淺色熔體脈呈桿狀透鏡產(chǎn)出，構(gòu)成L構(gòu)造巖；(f)石榴黑云片麻巖熔體流動(dòng)變形Fig.3 Macroscopic structural characteristics of Xuehaigou structural belt

圖4 大廟-忽雞溝構(gòu)造帶宏觀構(gòu)造特征(a) TTG片麻巖中的弱條帶狀構(gòu)造；(b)強(qiáng)變形紫蘇花崗質(zhì)片麻巖；(c)鉀質(zhì)花崗巖中的條帶狀構(gòu)造；(d)輝長巖部分熔融；(e)石榴黑云片麻巖中的褶曲構(gòu)造；(f)片麻巖夾暗色麻粒巖條帶Fig.4 Macroscopic structural characteristics of Damiao-Hujigou structural belt

(2)大廟-忽雞溝構(gòu)造帶

大廟-忽雞溝構(gòu)造帶位于包固公路沿線地區(qū)，區(qū)內(nèi)巖石類型豐富，主要為(二輝)麻粒巖、片麻巖系、石榴黑云片麻巖、鈣硅酸巖以及一系列的變質(zhì)深熔片麻巖(紫蘇花崗質(zhì)片麻巖)和變質(zhì)深成侵入巖(TTG)組成，各類巖石均發(fā)生了不同程度的變質(zhì)-深熔作用，其宏觀構(gòu)造樣式略有不同(圖4)。構(gòu)造面理產(chǎn)狀陡傾或近于直立，可能與后期變形作用疊加和改造有關(guān)。構(gòu)造帶內(nèi)巖石部分熔融程度強(qiáng)弱不一，總體相對(duì)熔融程度低，在TTG片麻巖，斜長角閃片麻巖、紫蘇花崗質(zhì)片麻巖等巖石中明顯發(fā)育較規(guī)則的條紋條帶狀構(gòu)造(圖4a, c)，變形強(qiáng)烈，少量熔體聯(lián)通匯集，并沿著流面方向展布，構(gòu)成熔融線理(圖4b)。局部地區(qū)輝長巖包體有明顯的熔融條帶(圖4d)，在易熔巖系(如石榴黑云片麻巖)中發(fā)育有明顯揉皺褶曲現(xiàn)象(圖4e)，也存在部分條帶狀構(gòu)造。此外，眼球狀花崗質(zhì)片麻巖變形明顯，巨大的長石斑晶或長石集合體強(qiáng)烈拉長顯示出十分明顯的礦物拉伸線理，并夾有暗色麻粒巖條帶(圖4f)。

圖5 雪海溝構(gòu)造帶顯微構(gòu)造特征18BT04-13：黑云斜長片麻巖；18BT04-5：石榴黑云片麻巖；16BT03-6：二輝麻粒巖；16BT06-1：紫蘇花崗質(zhì)片麻巖；18T22-3：英云閃長巖. Bt-黑云母；Qtz-石英；Pl-斜長石；Hb-角閃石；Di-透輝石；Grt-石榴子石Fig.5 Microstructure characteristics of Xuehaigou structural belt

總體來說，典型剖面內(nèi)各類巖石普遍遭受到復(fù)雜的變形-變質(zhì)-深熔作用影響，但從同種巖石宏觀變形和所含熔體比例的角度對(duì)比分析，認(rèn)為由雪海溝至大廟-忽雞溝地區(qū)應(yīng)體現(xiàn)了造山帶地殼結(jié)構(gòu)層次由深至淺的特點(diǎn)。不同構(gòu)造層次下同種巖石熔融程度差別較大，具有明顯的構(gòu)造流變特征差異。在深部構(gòu)造層次下(雪海溝地區(qū))深熔作用較強(qiáng)，熔體含量較多，主要以各種形式的淺色脈體(熔體)參與巖石流變或發(fā)生近距離遷移，流動(dòng)褶曲占主導(dǎo)變形地位；在中深部構(gòu)造層次下(大廟-忽雞溝地區(qū))熔融程度相對(duì)較低，熔體含量較少，以一些平行片麻理的淺色條帶參與流變，發(fā)育明顯較規(guī)則的條紋條帶狀構(gòu)造。此外，不同巖性其熔融程度存在很大的差別，孔茲巖系(石榴黑云片麻巖和變粒巖)屬于易熔巖系，而基性麻粒巖、斜長角閃片麻巖、TTG片麻巖和鈣硅酸鹽巖都屬于難熔巖系，在流變過程中常常以變形透鏡體形式存在。

2.2 微觀組構(gòu)

研究區(qū)內(nèi)巖石普遍遭受變質(zhì)-深熔作用的影響，巖石中古成體和新成體界線清晰，發(fā)育有大量的顯微構(gòu)造變形特征。其中古成體為未受到或少量受到部分熔融作用的混合巖初始組成部分，新成體為在深熔作用下部分熔融形成的巖石或源于外部的侵入脈體(Sawyer and Brown, 2008)。

雪海溝構(gòu)造帶古成體中動(dòng)態(tài)重結(jié)晶方式為顆粒邊界遷移為主(GBM)(圖5a)，見有高溫塑性蠕英結(jié)構(gòu)(圖5b, c)；此外，礦物顆粒具有較好的流動(dòng)定向性(圖5d, e)，如黑云母和透輝石。新成體中見有轉(zhuǎn)融形成的大顆粒礦物(圖5f, g)，如角閃石和石榴石，同樣見有復(fù)晶石英條帶(圖5h)及長英質(zhì)礦物發(fā)育的三邊平衡結(jié)構(gòu)(圖5i)。

大廟-忽雞溝構(gòu)造帶古成體中動(dòng)態(tài)重結(jié)晶方式以亞顆粒旋轉(zhuǎn)(SGR)(圖6a)和顆粒邊界遷移重結(jié)晶為主(GBM)(圖6b)，見有塑性流動(dòng)變形構(gòu)造(圖6c-f)，如長石發(fā)育的扭折、核幔構(gòu)造以及石英的變形紋等；此外，見到部分礦物受熔體影響呈微弱旋轉(zhuǎn)定向(圖6g)。新成體中見有復(fù)晶石英條帶(圖6h)及高溫下靜態(tài)恢復(fù)作用形成的三邊平衡結(jié)構(gòu)(圖6i)。

3 EBSD組構(gòu)分析

電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)是通過分析晶體背散射衍射圖像來確定晶體軸向，進(jìn)而確定晶體顆粒的排列取向性，確定晶體內(nèi)發(fā)育的活動(dòng)滑移系，進(jìn)而估算礦物的變形溫度和滑移系(劉俊來等, 2008; 許志琴等, 2009; Liangetal., 2015)。本次EBSD測(cè)試分析在在自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，其測(cè)試樣品如表1所示，具體實(shí)驗(yàn)操作流程參見劉俊來等(2008)。數(shù)據(jù)采用下半球等面積赤平投影的形式表示，選取前人研究中與所測(cè)試礦物主要滑移系有關(guān)的晶面、晶帶和晶棱進(jìn)行投點(diǎn)，組構(gòu)圖解(XZ面)的坐標(biāo)軸設(shè)置為X軸平行于拉伸線理方向，XY為面理，Z垂直面理方向，每個(gè)極圖下面的Max表示其最大極密值。

3.1 結(jié)晶優(yōu)選方位

斜長石發(fā)育滑移系為(010)[100]， 表明其發(fā)生在高溫(700～850℃)、中壓(4～10kbar)環(huán)境下(Závadaetal., 2007; Hariganeetal., 2008)。測(cè)試結(jié)果表明不同構(gòu)造環(huán)境下的斜長石結(jié)晶優(yōu)選方位(CPO)差異較大，在深部構(gòu)造層次熔融程度較高的環(huán)境下，古成體區(qū)域中的斜長石普遍不發(fā)育或發(fā)育弱CPO，極密值相對(duì)較小，如樣品18BT04-5和18BT22-3 (圖7)。在中深部構(gòu)造層次熔融程度較低的環(huán)境下，古成體區(qū)域中的斜長石CPO發(fā)育明顯，極密值相對(duì)較大，如樣品16BT15-1和18BT28-7 (圖7)。此外，在同一樣品的古成體中斜長石相比新成體更容易發(fā)育強(qiáng)CPO，且極密值普遍也要高于新成體區(qū)域。因此，斜長石CPO發(fā)育強(qiáng)弱可能主要受熔體含量影響，并且在富熔體環(huán)境中會(huì)弱化其變形強(qiáng)度。

表1 測(cè)試樣品基本信息

圖6 大廟-忽雞溝構(gòu)造帶顯微構(gòu)造特征18BT28-2：麻粒巖；18BT28-7：英云閃長巖；16BT35-2：麻粒巖；15BT21-6：變質(zhì)輝長巖；16BT15-1：石榴黑云片麻巖；16BT25-1：斜長角閃片麻巖；15BT21-7：英云閃長巖. Rt-金紅石Fig.6 Microstructure characteristics of Damiao-Hujigou structural belt

圖7 斜長石EBSD組構(gòu)極密圖Fig.7 EBSD pole figures of plagioclase

角閃石發(fā)育的滑移系為(100)[001]和(010)[001]，說明其變形溫度在600℃以上(曹淑云, 2007; Tathametal., 2008; 嵇少丞等, 2013; Getsinger and Hirth, 2014; Ko and Jung, 2015)?？傮w來說，不同樣品古成體中角閃石發(fā)育強(qiáng)晶格優(yōu)選方向(CPO)，但差異較大。但同一巖性中的角閃石在深部構(gòu)造層次(如樣品18BT22-3)和中深部構(gòu)造層次(如樣品18BT28-7)下CPO差異較小(圖8)，說明不同地殼構(gòu)造層次下其CPO基本一致，受深熔作用影響不大。

圖8 角閃石EBSD組構(gòu)極密圖Fig.8 EBSD pole figures of amphibole

3.2 取向差角分布

滑移系及相應(yīng)CPO不一定代表礦物經(jīng)受位錯(cuò)蠕變(Bons and den Brok, 2000; Jiangetal., 2000)。引入取向差角分布數(shù)據(jù)圖能夠更加直觀地判斷礦物的顯微構(gòu)造特征及變形機(jī)制。取向差(Misorientation)指多晶集合體中兩個(gè)晶體的晶體學(xué)方位差，一般采用取向差角分布圖(Misorientation Angle Distribution, MAD)來分析優(yōu)選特征，每個(gè)數(shù)據(jù)的獲取可以采取隨機(jī)選取兩個(gè)顆粒計(jì)算或者只選取相鄰顆粒對(duì)來計(jì)算，其中橫坐標(biāo)為取向差分布角度、縱坐標(biāo)為某一角度范圍在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的頻度。通過分析理論隨機(jī)分布曲線與實(shí)際分布的關(guān)系，可以分析多晶集合體的微觀動(dòng)力學(xué)過程(劉世然等, 2016; Wheeleretal., 2001)。

取向差角可分為相鄰取向差角和隨機(jī)取向差角。前人研究表明相鄰取向差角在0°～10°區(qū)間比例高代表受位錯(cuò)蠕變影響，而隨機(jī)取向差角與理論曲線頻率越接近，且相鄰取向差角在0°～10°區(qū)間比例低則代表受擴(kuò)散蠕變影響(Ishiietal., 2007; Menegonetal., 2013; Mukaietal., 2014; Czaplińskaetal., 2015)。

部分樣品取向差角分布圖如圖9所示。深部構(gòu)造層次下，在樣品18BT22-3中，古成體和新成體區(qū)域中斜長石隨機(jī)取向差角分布與理論值十分接近，且相鄰取向差角在0°～10°區(qū)間比例低，表明受擴(kuò)散蠕變影響；古成體中角閃石相鄰取向差角在0°～10°區(qū)間比例高，受到位錯(cuò)蠕變的作用；在樣品18BT04-5中，斜長石在古成體和新成體區(qū)域內(nèi)的位錯(cuò)角分布類似，且礦物隨機(jī)對(duì)位錯(cuò)角分布與理論值亦十分接近，受擴(kuò)散蠕變影響。中深部構(gòu)造層次下，在樣品18BT28-7中，斜長石在新成體和古成體區(qū)域中分布相似，但低角度位錯(cuò)角(0°～10°)所占比例明顯高于其他樣品，受到位錯(cuò)蠕變影響最大；古成體中角閃石受明顯的位錯(cuò)蠕變作用影響。

圖9 部分樣品取向差角度分布圖Fig.9 Orientation difference angle distribution diagrams of partial samples

從上述結(jié)果來看，深部構(gòu)造層次下樣品中的斜長石普遍受擴(kuò)散蠕變影響，受晶內(nèi)變形影響不大；中深部構(gòu)造層次下樣品中保留了少量位錯(cuò)蠕變特征。角閃石在不同構(gòu)造層次環(huán)境下均表現(xiàn)出位錯(cuò)蠕變特征。

4 古元古造山期變質(zhì)變形年代學(xué)研究

4.1 樣品采集

為進(jìn)一步限定高級(jí)變質(zhì)深熔巖變形時(shí)代，本文在研究區(qū)內(nèi)深熔作用強(qiáng)烈部位采集高級(jí)變質(zhì)巖石進(jìn)行鋯石U-Pb年代學(xué)研究。下面對(duì)本文進(jìn)行鋯石U-Pb測(cè)年的3個(gè)樣品作簡要描述：

(1)紫蘇花崗巖(16BT03-5，40°34′55.5″N、110°05′58.4″E)樣品采自雪海溝內(nèi)，屬山和原片麻巖。野外觀察點(diǎn)上深熔作用發(fā)育，紫蘇輝石充分結(jié)晶，顆粒大，見有明顯的熔體相物質(zhì)(圖10a)。樣品主要由長石和石英組成，含少量輝石，發(fā)育長石、石英斑晶，粒徑在2～5mm之間，斑晶間充填有長石、石英細(xì)粒集合體，顯示深熔熔體結(jié)晶成因(圖10b)。

圖10 大青山地區(qū)高級(jí)變質(zhì)巖野外及巖相學(xué)特征Hy-紫蘇輝石；Pth-條紋長石；Qtz-石英；Pl-斜長石；Bt-黑云母；Grt-石榴石Fig.10 Field and petrographic characteristics of high grade metamorphic rocks in Daqingshan area

(2)石榴黑云斜長片麻巖樣品采自忽雞溝南部2km左右(16BT31-2，40°49′30.3″N、110°04′22.2″E)。觀察點(diǎn)上深熔作用發(fā)育，可見大量揉皺構(gòu)造，也存在部分條帶狀構(gòu)造(圖10c)。樣品由斜長石(40%～45%)、鉀長石(5%～10%)、石英(15%～20%)、黑云母(15%～20%)和石榴石(5%～10%)組成，部分長石絹云母化，石榴石應(yīng)為黑云母分解(進(jìn)變質(zhì))產(chǎn)物。一些石榴石斑晶含有黑云母+石英+長石包裹體，其邊緣被細(xì)粒石英+斜長石+鉀長石集合體侵蝕和取代(圖10d)。

(3)黑云二長花崗質(zhì)片麻巖樣品采自前店附近(18BT06-1，40°46′52.25″N、110°4′44.14″E)。觀察點(diǎn)上巖石遭受深熔作用改造，變形強(qiáng)烈，見有大量淺色脈體，說明其熔融程度高(圖10e)。巖石主要由石英(15%～25%)、斜長石(20%～25%)、條紋長石(45%～50%)和黑云母(～10%)組成。鏡下觀察黑云母呈定向分布，石英和斜長石細(xì)粒集合體也呈定向分布(圖10f)。

4.2 測(cè)試樣品及方法

樣品的鋯石分選以及制靶工作分別在河北廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所、北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。鋯石U-Pb測(cè)年在自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，主要采用激光剝蝕-電感耦合等離子質(zhì)譜儀聯(lián)機(jī)(LA-ICP-MS)方法，在連接GeoLas200M激光剝蝕系統(tǒng)的Agilient 7500a型ICP-MS儀器上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)中采取單點(diǎn)剝蝕方法，以He作為剝蝕物質(zhì)的載氣，激光束斑直徑為32μm，頻率為10Hz，激光能量為90mJ，每個(gè)分析點(diǎn)的氣體背景采集時(shí)間為20s，信號(hào)采集時(shí)間為40s，具體的測(cè)試流程及鉛校正方法參見文獻(xiàn)(Andersen, 2002; Yuanetal., 2004)。數(shù)據(jù)處理采用GLITTER 4.0軟件包，利用Isoplot 4.15進(jìn)行年齡計(jì)算、諧和圖繪制以及207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡計(jì)算。

4.3 測(cè)試結(jié)果

(1)紫蘇花崗巖(16BT03-5)

CL圖像顯示該樣品中的鋯石主要分兩種，其中多數(shù)呈柱狀，少數(shù)呈渾圓狀(圖11a)。柱狀鋯石粒徑在100～200μm之間，多具核-幔-邊結(jié)構(gòu)，其中核部鋯石呈灰黑色，遭受強(qiáng)烈的變質(zhì)重結(jié)晶作用，Th、U重新分配，巖漿環(huán)帶模糊；幔部鋯石淺灰色，無環(huán)帶，結(jié)構(gòu)均一，部分顆粒不發(fā)育幔部鋯石；變質(zhì)增生邊呈灰色，無環(huán)帶，結(jié)構(gòu)均一，邊部寬窄不一，變化范圍較大。對(duì)于渾圓狀鋯石來說，其粒徑在100～150μm，結(jié)構(gòu)均一，無環(huán)帶。在22顆鋯石上進(jìn)行了28個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析。

測(cè)試結(jié)果表明，繼承性的鋯石的U含量和Th/U比值分別為96×10-6～2391×10-6和0.13～2.61，變化很大；變質(zhì)鋯石的U含量和Th/U比值分別為67×10-6～472×10-6和0.29～3.58(表2)。樣品的鋯石年齡結(jié)果可分為三組：第一組繼承性鋯石記錄的207Pb/206Pb年齡為2355～2503Ma；第二組為變質(zhì)鋯石，其記錄的207Pb/206Pb年齡相對(duì)較老，分布在2406～2485Ma之間，加權(quán)平均年齡為2443±26Ma(MSWD=0.86，n=6)；第三組也為變質(zhì)鋯石，其207Pb/206Pb年齡分布在1844～1948Ma之間，加權(quán)平均年齡為1867±24Ma(MSWD=0.024，n=4)(圖11b)。

表2 紫蘇花崗巖(樣品16BT03-5)鋯石U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)

(2)石榴黑云斜長片麻巖(16BT31-2)

CL圖像顯示該樣品中的鋯石呈短柱狀和渾圓狀，長寬比為1:1～3:1，鋯石粒徑在80～140μm之間(圖11c)。陰極發(fā)光下顯示兩種類型的鋯石：其一具有核邊結(jié)構(gòu)，繼承核呈灰黑-黑色，內(nèi)部發(fā)育模糊巖漿結(jié)晶環(huán)帶或?yàn)榻Y(jié)構(gòu)均勻的變質(zhì)鋯石，核部與邊部界限較清晰，變質(zhì)增生邊常具有灰色-黑色的弱發(fā)光效應(yīng)，無環(huán)帶特征，變質(zhì)增生邊寬度變化較大。其二多呈渾圓狀，少數(shù)呈半自形晶，灰-灰黑色，內(nèi)部無明顯分帶特征，部分具有冷杉樹狀結(jié)構(gòu)，具有變質(zhì)鋯石結(jié)構(gòu)特征。在20顆鋯石上進(jìn)行了28個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析。

測(cè)試結(jié)果表明，繼承性核部的U含量和Th/U比值分別為218×10-6～1055×10-6和0.08～0.28；變質(zhì)鋯石的U含量和Th/U比值分別為210×10-6～592×10-6和0.06～0.37(表3)。樣品的鋯石年齡結(jié)果可分為三組：第一組以繼承鋯石為代表，其記錄的207Pb/206Pb年齡為2072～2386Ma；第二組為變質(zhì)鋯石，其記錄的207Pb/206Pb年齡分布在1881～1939Ma，加權(quán)平均年齡為1894±23Ma(MSWD=0.031，n=5)；第三組也為變質(zhì)鋯石，其記錄的207Pb/206Pb年齡分布在1792～1870Ma，加權(quán)平均年齡為1851±25Ma(MSWD=0.19，n=16)。在部分鋯石中我們可以清楚的觀察到這兩期變質(zhì)年齡的存在，如18、19數(shù)據(jù)點(diǎn)分別為同一鋯石的核部年齡(1939±19Ma)和邊部年齡(1827±20Ma)(圖11d)。

(3)黑云二長花崗質(zhì)片麻巖(18BT06-1)

CL圖像顯示該樣品中的鋯石多呈柱狀，粒徑在120～200μm之間，具典型的核-幔-邊結(jié)構(gòu)。其中核部鋯石多呈灰黑色，具有巖漿結(jié)晶環(huán)帶結(jié)構(gòu)，部分環(huán)帶結(jié)構(gòu)因受后期改造已不明顯。幔部鋯石呈深灰-灰黑色，結(jié)構(gòu)均勻，部分蠶食核部鋯石，顯示出變質(zhì)重結(jié)晶成因，部分顆粒不發(fā)育幔部鋯石；邊部主要呈灰白色，無環(huán)帶，結(jié)構(gòu)均一，邊部寬窄不一，變化范圍較大(圖11e)。在20顆鋯石上進(jìn)行了30個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析。

測(cè)試結(jié)果表明，繼承性核部的U含量和Th/U比值分別為85×10-6～376×10-6和0.69～1.85；變質(zhì)鋯石的U含量和Th/U比值分別為144×10-6～1513×10-6和0.01～0.28(表4)。

該樣品的鋯石年齡結(jié)果可分為三組：第一組以繼承鋯石為代表，其記錄的207Pb/206Pb年齡為2134～2394Ma；第二組為變質(zhì)鋯石，其記錄的207Pb/206Pb年齡分布在1891～1954Ma，加權(quán)平均年齡為1940±61Ma(MSWD=0.35，n=6)；第三組也為變質(zhì)鋯石，其記錄的207Pb/206Pb年齡分布在1830～1867Ma，加權(quán)平均年齡為1848±31Ma(MSWD=0.108，n=11)。在部分鋯石中我們可以清楚的觀察到這兩期變質(zhì)年齡的存在，如26、27數(shù)據(jù)點(diǎn)分別為同一鋯石的幔部年齡(1911±19Ma)和邊部年齡(1847±20Ma)(圖11f)。

圖11 樣品典型鋯石CL圖像和鋯石U-Pb諧和圖Fig.11 Cathodoluminescence images of representative zircons and age probability diagrams of investigated sample

測(cè)試結(jié)果表明， 樣品中的鋯石記錄有新太古代晚期，古元古代早期和古元古代晚期的年齡。結(jié)合鋯石CL圖分析，新太古代晚期和古元古代早期年齡主要在鋯石核部記錄，多為發(fā)生不同變質(zhì)重結(jié)晶作用的巖漿鋯石，鋯石邊部往往具有扇形結(jié)構(gòu)，記錄有古元古代晚期變質(zhì)-熱事件年齡，高Th/U值顯示高級(jí)變質(zhì)作用成因特點(diǎn)，說明研究區(qū)內(nèi)巖石在古元古代晚期遭受高級(jí)變質(zhì)作用改造，與大青山地區(qū)古元古代晚期造山構(gòu)造熱事件有關(guān)(徐仲元等, 2015; Wanetal., 2009, 2013; Dongetal., 2013)。

對(duì)于古元古代晚期的變質(zhì)年齡來說，根據(jù)鋯石結(jié)構(gòu)特征進(jìn)一步分為三個(gè)年齡階段：～1940Ma，～1894Ma和～1848Ma，指示了區(qū)內(nèi)不同時(shí)代的變質(zhì)作用，證實(shí)大青山地區(qū)這一構(gòu)造熱事件經(jīng)歷了長期復(fù)雜的演化歷史。蔡佳(2014)根據(jù)孔茲巖系變質(zhì)鋯石年齡直方圖并結(jié)合巖相學(xué)觀察和年代學(xué)結(jié)果進(jìn)一步劃分出～1950Ma，～1900Ma和～1850Ma三個(gè)年齡階段，分別對(duì)應(yīng)于陰山陸塊和鄂爾多斯陸塊碰撞、孔茲巖峰后減壓退變質(zhì)和碰撞后近等壓降溫構(gòu)造折返的時(shí)代。說明加厚地殼的伸展減薄在～1900Ma時(shí)早已經(jīng)開始。

表3 石榴黑云斜長片麻巖(樣品16BT31-2)鋯石U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)

對(duì)于華北克拉通古元古代晚期構(gòu)造體制從擠壓向伸展的轉(zhuǎn)換時(shí)間，前人進(jìn)行了一系列的研究。馬銘株(2015)認(rèn)為深熔作用及其產(chǎn)物石榴石花崗巖的形成標(biāo)志著華北克拉通古元古代晚期構(gòu)造體制從擠壓向伸展的轉(zhuǎn)換，石榴石花崗巖中的鋯石邊部年齡為～1900Ma，代表其伸展的時(shí)間。趙國春(2009)認(rèn)為～1920Ma的超高溫變質(zhì)事件與造山之后的伸展環(huán)境下地幔巖漿底侵有關(guān)，而且Pengetal. (2010, 2011)在徐武家地區(qū)測(cè)出輝長巖墻群年齡為～1930Ma，進(jìn)一步佐證這一觀點(diǎn)。Jiaoetal. (2013)在集寧小什字地區(qū)測(cè)得石榴石巖的變質(zhì)年齡為～1890Ma，認(rèn)為其代表孔茲巖開始折返的時(shí)代。Yinetal. (2011)認(rèn)為1870Ma的退變質(zhì)時(shí)代代表了孔茲巖帶碰撞造山后構(gòu)造抬升階段。此外，部分研究者認(rèn)為孔茲巖帶變泥質(zhì)巖的變質(zhì)鋯石所記錄的1850～1920Ma為碰撞后折返抬升的時(shí)代(Yinetal., 2009, 2011; 趙國春, 2009; 周喜文和耿元生, 2009; Zhaoetal., 2010; Dongetal., 2013)，該時(shí)代與賀蘭山S型花崗巖的形成時(shí)代相吻合(～1880Ma; Yinetal., 2009)，而S型花崗巖被普遍認(rèn)為是陸-陸碰撞造山后的折返過程中高級(jí)變泥質(zhì)巖減壓熔融的產(chǎn)物(蔡佳等, 2015; 盧良兆等, 1992, 1996)。

圖12 造山帶演化結(jié)構(gòu)示意圖(據(jù)劉同君等, 2020)Fig.12 Schematic diagram of the evolutionary structure of the orogenic belt (after Liu et al., 2020)

綜上所述，大青山地區(qū)造山變質(zhì)-深熔演化過程至少持續(xù)100Myr以上，其伸展作用可能在～1900Ma甚至更早階段就已經(jīng)開始。

5 討論

5.1 礦物變形機(jī)制

礦物在高溫條件下受到應(yīng)力作用而發(fā)生晶質(zhì)塑性變形，由于不同的礦物其結(jié)晶學(xué)、結(jié)構(gòu)、成分、流變特性和變形條件等的不同，進(jìn)而表現(xiàn)出不同的變形機(jī)制，同一種礦物在不同的變形環(huán)境下其變形表現(xiàn)和變形機(jī)制也有較大差異(曹淑云, 2007; 胡玲等, 2009)。

(1)斜長石

大青山地區(qū)高級(jí)變質(zhì)巖巖石內(nèi)，斜長石顆粒普遍存在。區(qū)內(nèi)巖石普遍遭受高角閃巖-麻粒巖相變質(zhì)作用，斜長石顆粒顯示高溫變形特征，其重結(jié)晶類型主要為亞顆粒旋轉(zhuǎn)和顆粒邊界遷移重結(jié)晶。此外，部分樣品中斜長石發(fā)育微裂隙、扭折帶、波狀消光、核幔構(gòu)造、三邊平衡結(jié)構(gòu)和鑲嵌狀新晶集合體等構(gòu)造現(xiàn)象。

EBSD測(cè)試結(jié)果表明斜長石發(fā)育滑移系為(010)[100]，表明其發(fā)生在高溫(700～850℃)中壓(0.4～1.0GPa)環(huán)境下(Zavadaetal., 2007; Hariganeetal., 2008)，其變形機(jī)制為亞晶粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶和顆粒邊界遷移重結(jié)晶。在新成體中斜長石普遍不發(fā)育結(jié)晶優(yōu)選方向(CPO)，而在古成體中其CPO發(fā)育程度視巖石遭受深熔作用強(qiáng)度而定。總體而言，其在造山帶地殼深部構(gòu)造層次熔融程度較高環(huán)境下的古成體區(qū)域不易形成CPO，而在造山帶地殼中深部構(gòu)造層次熔融程度較低的環(huán)境下容易形成CPO。造成這種現(xiàn)象的原因與斜長石在變形過程中所經(jīng)歷的變形機(jī)制有關(guān)。在熔融程度低的環(huán)境下，礦物變形受位錯(cuò)蠕變的影響，長石發(fā)育強(qiáng)CPO(Imonetal., 2004; Bergeretal., 1996; Passchier and Trouw, 2005)，而在熔融程度較高的環(huán)境下，礦物變形機(jī)制為顆粒流動(dòng)、顆粒邊界滑移和擴(kuò)散蠕變，長石CPO不明顯(Viegasetal., 2016; Menegonetal., 2013; 巴合達(dá)爾·巴勒塔別克等, 2019)。通過對(duì)發(fā)生熔融的部分樣品進(jìn)行取向差角研究進(jìn)一步支持了這一觀點(diǎn)，在深部構(gòu)造層次熔融程度較高樣品中(18BT22-3)新成體和古成體的長石礦物普遍受擴(kuò)散蠕變影響，受晶內(nèi)變形影響不大，在中深部構(gòu)造層次熔融程度較低的樣品中(18BT28-7)保留了少量位錯(cuò)蠕變特征，保持強(qiáng)CPO和高溫滑移系。這種現(xiàn)象主要是深熔熔體分?jǐn)?shù)在巖石中所占比例不同造成的，在中深部地殼熔融程度較低的環(huán)境下，礦物質(zhì)點(diǎn)相互接觸，以固態(tài)骨架來調(diào)節(jié)變形，易形成位錯(cuò)蠕變，而在深部地殼熔融程度較高的環(huán)境下，固態(tài)骨架崩解，易形成擴(kuò)散蠕變，在更高熔體環(huán)境下(如在新成體區(qū)域中的礦物)，礦物質(zhì)點(diǎn)懸浮在熔體中，機(jī)械行為主要受液相流體粘度控制，以顆粒流動(dòng)(超塑性流)變形機(jī)制為主(劉正宏等, 2017)。

(2)角閃石

角閃石顆粒在研究區(qū)內(nèi)的麻粒巖、黑云斜長片麻巖、紫蘇花崗質(zhì)片麻巖和英云閃長巖中普遍存在。EBSD測(cè)試結(jié)果表明角閃石發(fā)育滑移系為(100)/(010)[001]，說明其變形環(huán)境是在高溫低應(yīng)狀態(tài)件下，伴隨有動(dòng)態(tài)重結(jié)晶、位錯(cuò)滑動(dòng)以及亞顆粒形成(Dollinger and Blacic, 1975; Rooneyetal., 1970, 1975; Skrotzki, 1992)。在不同巖性下角閃石的結(jié)晶優(yōu)選方向(CPO)差異較大，但同一巖性在不同構(gòu)造層次下其CPO依然保留很大程度的相似性，如英云閃長巖中的樣品18BT28-7和18BT22-3，說明角閃石結(jié)晶優(yōu)選方向受深熔作用影響不大。通過對(duì)英云閃長巖(樣品18BT28-7和18BT22-3)進(jìn)行取向差角分析，角閃石在熔融程度不同的構(gòu)造環(huán)境下均表現(xiàn)出位錯(cuò)蠕變特征。

5.2 巖石流變機(jī)制

內(nèi)蒙古大青山地區(qū)廣泛發(fā)育中-下地殼尺度麻粒巖相變質(zhì)的高級(jí)變質(zhì)巖，隨變質(zhì)-深熔作用的增強(qiáng)，熔體的出現(xiàn)弱化了巖石的流變結(jié)構(gòu)，形成固-液兩相變形介質(zhì)參與下的變形環(huán)境，發(fā)生大規(guī)模的塑性流動(dòng)變形。巖石流變構(gòu)造在宏觀上多呈面狀分布，邊界不十分清楚，總體由類似網(wǎng)脈狀的強(qiáng)流變帶和其間夾持的似菱形的弱變形域構(gòu)成，其宏觀上形成不對(duì)稱流動(dòng)組構(gòu)、條紋條帶構(gòu)造、熔融線理、層內(nèi)流動(dòng)褶皺等構(gòu)造形跡，對(duì)應(yīng)的構(gòu)造巖主要為發(fā)育有片麻狀構(gòu)造的各類構(gòu)造片麻巖。

受變形環(huán)境的影響，同種巖性(構(gòu)造片麻巖)在造山帶不同地殼構(gòu)造層次下具有不同的流變樣式。在深部構(gòu)造層次下(以雪海溝構(gòu)造剖面為代表)其深熔作用較強(qiáng)，熔體含量較多，固體顆粒形成集合體，甚至孤立固體顆粒可以懸浮在液態(tài)熔體中，主要以各種形式的淺色脈體形式參與巖石流變或發(fā)生近距離流變遷移，這種深層次流變特征總體上表現(xiàn)為宏觀不出現(xiàn)規(guī)則的條帶和條紋狀構(gòu)造，通常為由熔體流動(dòng)夾帶礦物顆粒流形成的網(wǎng)狀的斷續(xù)條帶狀構(gòu)造，發(fā)育L構(gòu)造巖和不規(guī)則的A型鞘褶皺，微觀上單個(gè)礦物受擴(kuò)散蠕變、顆粒邊界滑移和顆粒流動(dòng)(超塑性流)影響，一般沒有明顯的晶內(nèi)變形組構(gòu)，如斜長石，不發(fā)育或發(fā)育弱CPO。而在中深部構(gòu)造層次下(以大廟-忽雞溝構(gòu)造剖面為代表)其深熔作用總體相對(duì)較弱，熔體含量較少，固體顆粒相互連接支撐構(gòu)成承重格架，總體表現(xiàn)為宏觀上形成一些平行片麻理的較規(guī)則變形條帶和條紋構(gòu)造，少量熔體聯(lián)通匯集，多為帶狀展布，構(gòu)成熔融線理，微觀上通常單礦物有位錯(cuò)蠕變變形，如斜長石、角閃石，發(fā)育有強(qiáng)CPO。此外，在相同構(gòu)造層次下，受巖石本身應(yīng)變強(qiáng)度影響，各類構(gòu)造片麻巖流變機(jī)制也存在較大差別。總之，孔茲巖系(石榴黑云片麻巖和變粒巖)屬于易熔巖系，熔體含量較多，在差應(yīng)力作用下淺色熔體發(fā)生遷移、聚集和沉淀，形成形態(tài)不一、規(guī)模不等的淺色熔融團(tuán)塊、脈體(劉正宏等, 2017)；而基性麻粒巖、斜長角閃片麻巖、TTG片麻巖和鈣硅酸鹽巖都屬于相對(duì)難熔巖系，熔體含量相對(duì)較少，主要形成規(guī)則條紋條帶構(gòu)造。

綜上所述，造山帶下地殼巖石的塑性流動(dòng)主要是由位錯(cuò)蠕變、擴(kuò)散蠕變和顆粒流動(dòng)這三種變形機(jī)制造成的，隨著根部地殼層次的加深，變質(zhì)-深熔程度逐漸增大，深熔巖石固-液組分比例不斷變化，其變形機(jī)制會(huì)發(fā)生相應(yīng)調(diào)整，進(jìn)而導(dǎo)致各類構(gòu)造片麻巖呈現(xiàn)不同的宏觀構(gòu)造樣式。

5.3 大青山地區(qū)構(gòu)造環(huán)境演化過程

大青山-烏拉山構(gòu)造帶內(nèi)主要以古元古代變質(zhì)深熔巖系和新太古代TTG巖系為主，并且大都經(jīng)歷了高角閃巖相-麻粒巖的變質(zhì)作用。研究認(rèn)為造山帶內(nèi)古元古代變質(zhì)巖主要經(jīng)歷近峰期變質(zhì)、峰后減壓退變質(zhì)和近等壓降溫退變質(zhì)三期變質(zhì)階段(金巍和李樹勛, 1996; 盧良兆等, 1996; Guoetal., 2012; 蔡佳, 2014)，反映地殼由構(gòu)造埋深到抬升減薄的演化歷史。

華北克拉通西部的陰山陸塊和鄂爾多斯陸塊在～1950Ma發(fā)生俯沖-碰撞作用，形成古元古代陸-陸碰撞構(gòu)造帶(董春艷等, 2009; Wanetal., 2009, 2013; Yinetal., 2009, 2011; 周喜文和耿元生, 2009)。擠壓造山過程中，地殼中深部巖層強(qiáng)烈褶皺，逆沖斷裂等構(gòu)造現(xiàn)象普遍發(fā)育，部分上地殼巖石同時(shí)也被卷入下地殼區(qū)域，形成加厚的地殼巖石圈(圖12a)(盧良兆等, 1992)。隨著等溫面的恢復(fù)，下插的上地殼巖石在深部層次下達(dá)到固相線溫度(～750℃)以上，進(jìn)入變質(zhì)深熔階段(ca.1950～1900Ma)，經(jīng)歷峰期中-高壓麻粒巖相變質(zhì)作用的改造。下地殼熔融區(qū)因高級(jí)變質(zhì)重熔作用而導(dǎo)致不同巖石強(qiáng)度不一，同時(shí)改變了原有的巖石流變性質(zhì)，形成系列的水平熔融軟弱層，造山帶內(nèi)的孔茲巖系及重熔花崗巖主要在此階段形成，除部分新太古代巖系發(fā)生熔融外，大部分相對(duì)難熔保持原有的剛性強(qiáng)度。固相線以上的韌性變形域內(nèi)，巖石在地殼自重的持續(xù)負(fù)荷下發(fā)生近水平的應(yīng)變剪切，在這種動(dòng)力成因機(jī)制下巖石呈近水平的扁平棱形塊體(錢祥麟等, 1994)(圖12b)。隨著加厚地殼熱弛豫升溫，重力不穩(wěn)定的地殼趨于伸展，以減薄地殼降低勢(shì)能趨于平衡(李江海, 1992)，造成了造山帶后期的伸展-垮塌，表現(xiàn)為上地殼的脆性擴(kuò)展和下地殼的韌性減薄(Vanderhaeghe and Teyssier, 2001)。在減壓過程中由于重力均衡作用導(dǎo)致高壓變質(zhì)的造山帶根部發(fā)生快速折返抬升(～1900Ma)，記錄峰期后減壓退變質(zhì)階段(圖12c)。在后造山階段，隨著剝蝕作用的持續(xù)進(jìn)行，下地殼在構(gòu)造均衡作用下繼續(xù)緩慢抬升至近地表，記錄了近等壓降溫的退變質(zhì)過程(圖12d)。

總之，下地殼深熔區(qū)主要以塑性流動(dòng)變形為主，發(fā)育有近水平的熔融層，其流變性質(zhì)決定其構(gòu)造特征是褶皺不發(fā)育而以近水平的流變?yōu)橹?。本次研究的大青山造山帶典型剖面的宏微觀構(gòu)造樣式均較好的保存了變質(zhì)-深熔過程中根部巖的構(gòu)造變形響應(yīng)。此外，近年來完成的所有GGT剖面顯示(劉昌銓等, 1991; 滕吉文等, 2010)下地殼層次內(nèi)近水平狀態(tài)的結(jié)構(gòu)特征，應(yīng)是深部構(gòu)造作用的最基本狀態(tài)，是強(qiáng)弱應(yīng)變區(qū)帶構(gòu)成的變形分隔的網(wǎng)絡(luò)格架。遭受深熔作用的巖石主要在這種近水平的地殼結(jié)構(gòu)下發(fā)生塑性流動(dòng)變形。而對(duì)于目前大青山地區(qū)呈現(xiàn)的近東西向的陡傾葉理帶來說，可能是后期隆升過程中一系列的逆沖作用造成的，此外，研究區(qū)在顯生宙經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(如：晚古生代、中生代的逆沖推覆)(劉正宏等, 2001, 2002; 徐仲元等, 2001)，導(dǎo)致古元古代造山帶原始的構(gòu)造樣式被疊加改造，隨之呈現(xiàn)的是大青山-烏拉山造山帶下地殼巖石復(fù)雜的構(gòu)造疊加樣式。

6 結(jié)論

(1)深部構(gòu)造層次高級(jí)深熔條件下，宏觀上主要以各種形式的淺色脈體(熔體)參與巖石流變或發(fā)生近距離(熔體)遷移，通常為由熔體夾礦物顆粒流形成的網(wǎng)狀的斷續(xù)條帶狀構(gòu)造，微觀上單個(gè)礦物受擴(kuò)散蠕變、顆粒邊界滑移和顆粒流動(dòng)(超塑性流)影響，一般沒有明顯的晶內(nèi)變形組構(gòu)，CPO發(fā)育不明顯。

(2)在中深部構(gòu)造層次條件下，宏觀上形成一些平行片麻理的較規(guī)則變形條帶和條紋構(gòu)造，少量熔體聯(lián)通匯集，并沿著流面方向展布，構(gòu)成熔融線理，微觀上通常單礦物有位錯(cuò)蠕變變形，CPO發(fā)育明顯。

(3)斜長石在中深部構(gòu)造層次熔融程度較低的環(huán)境下變形機(jī)制以位錯(cuò)蠕變?yōu)橹?，在深部?gòu)造層次熔融程度較高的環(huán)境下發(fā)生擴(kuò)散蠕變；角閃石CPO受深熔作用影響不大，不同構(gòu)造環(huán)境下均表現(xiàn)出明顯的位錯(cuò)蠕變特征。

(4)深熔巖石變形機(jī)制分析和同位素年代學(xué)研究表明，大青山造山帶地殼的變質(zhì)-深熔作用可能在～1900Ma甚至更早階段就已經(jīng)開始，并在上覆載荷的作用下，形成近水平的熔融流變層，隨后深熔巖石的塑性流動(dòng)變形伴隨加厚地殼的伸展減薄-隆升過程而逐漸硬化并遭受剝露。

致謝對(duì)吉林大學(xué)自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在鋯石U-Pb和EBSD組構(gòu)測(cè)試方面給予的支持表示感謝。同時(shí)感謝審稿專家給予的寶貴修改意見。