仲米山，張國仁，吳子杰,3，高福亮，馬寧寧，潘玉啟，高永釗

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061；2.遼寧省地質(zhì)勘查院有限責(zé)任公司，大連 116100；3.中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，青島 266580；4.山東省地質(zhì)測繪院，濟(jì)南 250000)

0 引言

遼南地區(qū)作為華北克拉通中生代巖石圈減薄最為強(qiáng)烈和典型的地區(qū)，是華北克拉通中生代區(qū)域構(gòu)造演化的縮影，而變質(zhì)核雜巖是伸展構(gòu)造的重要表現(xiàn)形式，是研究克拉通破壞的重要線索。自遼南金州變質(zhì)核雜巖發(fā)現(xiàn)以來[1]，便受到構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專家們的廣泛關(guān)注[2-3]。隨后，有關(guān)學(xué)者在金州變質(zhì)核雜巖東部發(fā)現(xiàn)了萬福變質(zhì)核雜巖，位于遼東半島的金州—蓋縣一線以東，與遼南金州變質(zhì)核雜巖共用同一個(gè)下盤，構(gòu)成變質(zhì)核雜巖對[4-6]。盡管近年來針對遼南中生代伸展構(gòu)造的研究較多，進(jìn)行了較深入的探索[7-15]，但都是在原有資料基礎(chǔ)上的深入討論和總結(jié), 并未發(fā)現(xiàn)新的變質(zhì)核雜巖。作為華北中生代破壞最強(qiáng)烈的地區(qū)，是否有其他變質(zhì)核雜巖的存在，一直是人們比較關(guān)心的問題。本文在“遼寧變質(zhì)核雜巖及控礦規(guī)律研究”項(xiàng)目開展過程中[16], 采集了大量野外基礎(chǔ)地質(zhì)資料，根據(jù)宏觀與微觀構(gòu)造測量，并結(jié)合區(qū)域巖漿活動(dòng)性及其測年資料等[17-18]，揭示了在遼寧南部莊河市栗子房鎮(zhèn)NE方向存在另一個(gè)變質(zhì)核雜巖構(gòu)造，即栗子房變質(zhì)核雜巖。系統(tǒng)論述了該變質(zhì)核雜巖的組成特征、形成時(shí)代、形成模式及動(dòng)力學(xué)機(jī)制等，為深入研究華北克拉通東部中生代巖石圈減薄過程與機(jī)理以及中生代構(gòu)造演化提供了依據(jù)。同時(shí)，變質(zhì)核雜巖與金礦床成因關(guān)系密切，可為下一步金礦勘查提供新思路。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于燕山板內(nèi)造山帶東部，遼東半島南部(圖1(a))，遼南金州變質(zhì)核雜巖東北部(圖1(b))。遼南地區(qū)的基底巖系主體為新太古代變質(zhì)深成巖和表殼巖包體，蓋層包括了從古元古代到中生代的火山-沉積地層。古元古界主要由遼河群片巖組成。新元古界主要由南華系橋頭組長石石英砂巖和含長石石英雜砂巖及頁巖組成。中生界分布局限于小型斷陷盆地內(nèi)部，以陸相沉積巖為主，局部地區(qū)發(fā)育有中-酸性或堿性火山巖(圖1(b))。

1.白堊系；2.拆離斷層帶；3.白堊系小嶺組；4.南華系橋頭組；5.古元古界和古元古代中酸性侵入巖未分；6.早白堊世二長花崗巖；7.晚侏羅世二長花崗巖；8.晚侏羅世花崗閃長巖；9.晚三疊世二長花崗巖；10.晚三疊世閃長巖；11.新太古代變質(zhì)深成巖；12.地質(zhì)界線；13.角度不整合界線；14.拆離斷層及編號；15.韌性剪切帶；16.逆斷層；17.后期脆性斷裂；18.拉伸線理及產(chǎn)狀；19.糜棱面理及產(chǎn)狀；20.巖層產(chǎn)狀；21.片理產(chǎn)狀; 22.片麻理產(chǎn)狀; 23.上盤相對下盤運(yùn)動(dòng)方向；24.同位素取樣位置；25.同位素年齡及測定方法；26.二長花崗巖；27.片麻巖；28.正斷層；29.地質(zhì)剖面

在遼南地區(qū)的主體構(gòu)造格架中，除后期郯廬斷裂活動(dòng)中發(fā)育的一些NE-NNE向脆性斷裂表現(xiàn)極其顯著外，區(qū)域性拆離斷層和變質(zhì)核雜巖及大面積分布的花崗質(zhì)雜巖也具有重要地位。巨量中生代花崗質(zhì)巖石在遼南地區(qū)大面積分布[16-18]，主體由閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、花崗巖及斑巖組成，LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測年結(jié)果獲得的最大年齡為(224.9±8.5)Ma[16]，最小年齡為(124±2)Ma[19-20]。巖石主體就位于變質(zhì)核雜巖下盤，其就位和演化與栗子房變質(zhì)核雜巖的發(fā)育與剝露有密切的成因聯(lián)系。

2 栗子房變質(zhì)核雜巖的厘定

栗子房變質(zhì)核雜巖構(gòu)造具有3層結(jié)構(gòu)，即上盤巖石、下盤巖石及中部拆離斷層帶；由5部分組成，即下盤的新太古代變質(zhì)深成巖和中生代花崗巖侵入體、中部的拆離斷層帶、上盤的前寒武紀(jì)沉積蓋層和白堊紀(jì)伸展盆地(圖1(c))。

2.1 下盤巖石

栗子房變質(zhì)核雜巖下盤巖石主要由大面積出露的新太古代變質(zhì)深成巖和中生代花崗巖侵入體(包括晚三疊世、晚侏羅世和早白堊世巖體等)構(gòu)成。

2.1.1 新太古代變質(zhì)深成巖

新太古代變質(zhì)深成巖在空間展布上呈橢圓形穹狀隆起，長軸約40 km，呈NNE向展布。變質(zhì)深成巖巖性主要為黑云斜長片麻巖、角閃黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、二長片麻巖和黑云二長片麻巖。新太古代變質(zhì)深成巖遭受了角閃巖相至綠片巖相條件下的變形與變質(zhì)作用的影響，被改造為相應(yīng)的構(gòu)造片麻巖和糜棱巖系列巖石。巖石剪切變形組構(gòu)極其發(fā)育，以NE-SW向展布的片麻理為主要面狀構(gòu)造。由核部雜巖向著拆離斷層帶巖石組構(gòu)表現(xiàn)出一定的變化，尤以葉理組構(gòu)表現(xiàn)最為顯著。在主體巖石中發(fā)育一組由礦物重結(jié)晶生長構(gòu)成的片麻理構(gòu)造，沿拆離斷層帶逐漸被糜棱葉理所取代。

2.1.2 中生代花崗巖侵入體

栗子房變質(zhì)核雜巖核部中生代侵入巖由晚三疊世—早白堊世花崗巖體組成，巖石類型為灰—深灰色細(xì)粒黑云母角閃石閃長巖(δT3)、灰白色中細(xì)粒二長花崗巖(ηγT3)、灰白色中細(xì)粒角閃石黑云母花崗閃長巖(γδJ3)、灰白色中粗粒似斑狀二長花崗巖(ηγJ3)和灰白色中細(xì)粒黑云母二長花崗巖(ηγK1)。巖石總體出露于變質(zhì)核雜巖西北部，在靠近拆離斷層帶東部的栗子房南和小甸子北的晚侏羅世巖體中可見明顯的糜棱狀花崗巖，在巖體邊部受韌性變形作用，原巖已改造為花崗質(zhì)糜棱巖和初糜棱巖，巖石具糜棱結(jié)構(gòu)，條帶狀及眼球狀構(gòu)造。斜長石多呈碎斑，雙晶彎曲，發(fā)育機(jī)械雙晶，部分具半自形板狀殘留。鉀長石呈細(xì)小粒狀碎斑，交代斜長石，呈蠕蟲構(gòu)造、港灣及縫合線構(gòu)造，有些保留半自形板狀晶形。石英集合體呈條帶狀、拔絲狀。黑云母平行分布，具綠泥石化。白云母交代黑云母，有些呈“魚”形。巖體內(nèi)礦物線理由自形或半自形長石、石英及黑云母等礦物顆粒平行定向排列構(gòu)成。巖石的變形特點(diǎn)為固態(tài)流變特征，表明晚侏羅世巖體是構(gòu)造前侵位的。

早白堊世灰白色中細(xì)粒黑云母二長花崗巖(ηγK1)出露于鞍子山一帶，沿吳爐—鄭家山—上腰嶺斷裂帶呈NE向分布，可稱鞍子山巖體。巖體由外向內(nèi)環(huán)帶狀分布明顯，由2種巖性組成，空間上呈NE向套疊式半環(huán)形展布，由外向內(nèi)巖性為灰白色中細(xì)粒黑云母二長花崗巖和灰白色似斑狀黑云母二長花崗巖。巖石為中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造，暗色礦物含量偏高，早期結(jié)構(gòu)略細(xì)，晚期含大量斑晶。主礦物成分有斜長石、鉀長石、石英、黑云母及角閃石。巖體內(nèi)部發(fā)育就位葉理，葉理構(gòu)造發(fā)育程度由邊部到內(nèi)部逐漸減弱，礦物變形及包體壓扁程度依次降低。強(qiáng)侵位變形帶礦物具明顯擠壓及剪切流動(dòng)變形(具塑性變形的糜棱巖化現(xiàn)象)。礦物清晰顯示優(yōu)先方位，葉理構(gòu)造極為發(fā)育，粒狀、柱狀及板狀礦物多呈長透鏡狀、眼球狀、豆莢狀，集合體呈條帶狀，與片狀礦物黑云母等組成相間條帶定向分布，構(gòu)成葉理構(gòu)造。巖石及礦物受力明顯，反映巖漿在就位過程中受強(qiáng)應(yīng)力作用經(jīng)過了塑性流動(dòng)。巖石的變形特點(diǎn)表明該巖體為同構(gòu)造侵入體。該巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素年齡為(124±2)Ma[19-20]。

上述巖體為該區(qū)伸展作用過程和變質(zhì)核雜巖的剝露歷史提供了部分年代學(xué)約束。

2.2 拆離斷層帶

栗子房變質(zhì)核雜巖的拆離斷層帶出露于栗子房鎮(zhèn)以東、新立屯以西，呈NNE向展布，延長約50 km，傾向SEE，傾角20°～30°(圖1(c))。它控制著栗子房變質(zhì)核雜巖的剝露和上盤伸展斷陷盆地的形成及空間展布，同時(shí)也是鞍子山隆起與東側(cè)中生代盆地的界線。斷層帶水平寬度50～100 m不等，斷層帶內(nèi)巖石變形強(qiáng)烈，主要發(fā)育脆性、脆-韌性和韌性變形組構(gòu)，普遍形成斷層泥、構(gòu)造角礫巖、綠泥石微角礫巖、碎裂巖化糜棱巖和糜棱巖等構(gòu)造巖。同時(shí)伴隨各種流體活動(dòng)，形成硅化角礫巖。拆離斷層帶延伸較遠(yuǎn)，由于被其切割的巖石巖性不同，不同部位發(fā)育的構(gòu)造巖組合也不盡相同，有的部位沒有發(fā)育斷層泥，有的部位沒有發(fā)育微角礫巖，有的部位則沒有發(fā)生硅化。斷層多處被第四紀(jì)沉積物所覆蓋，出露不連續(xù)。

拆離斷層帶底部糜棱巖面理發(fā)育，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，傾向SE-SEE(蓋層一側(cè))，產(chǎn)狀(105°～150°)∠(15°～30°)(圖2(a))，僅局部地段可能受后期構(gòu)造疊加影響產(chǎn)狀變化較大。除發(fā)育糜棱面理外，普遍可見礦物拉伸(生長)線理。糜棱面理上的新生礦物絹云母、綠泥石等呈纖維狀集合體定向排列。大顆粒的長石、石英集合定向拉長或旋轉(zhuǎn)顯示，線理方位為SE-SEE向，產(chǎn)狀(100°～140°)∠(10°～30°)(圖2(b))。糜棱巖帶中S-C組構(gòu)、旋轉(zhuǎn)碎斑系、剪切褶皺、眼球狀構(gòu)造及殘斑拖尾等構(gòu)造發(fā)育，這些構(gòu)造清楚地指明了上盤相對下盤由NWW向SEE方向運(yùn)動(dòng)的特征(圖3(a)，(b)，(c)，(d))。

(a)糜棱面理產(chǎn)狀(b)拉伸線理產(chǎn)狀

接近拆離斷層面的巖石主要由構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、碎粉巖、碎裂巖化糜棱巖等脆性構(gòu)造巖組成，是在遞進(jìn)變形早期階段形成的糜棱巖基礎(chǔ)上發(fā)育起來的。這套巖石還常常因伴隨的流體活動(dòng)而發(fā)生綠泥石化、綠簾石化作用，形成綠泥石化綠簾石化角礫巖(圖 3(e)，(f))。

(a)糜棱巖中發(fā)育S-C組構(gòu)和長英質(zhì)脈剪切褶皺，指示上盤由NW向SE下滑(b)糜棱巖中花崗質(zhì)細(xì)脈受剪切發(fā)育S-C組構(gòu)

2.3 上盤巖石

栗子房變質(zhì)核雜巖的上盤巖石包括前寒武紀(jì)沉積蓋層及白堊紀(jì)伸展盆地，兩者都經(jīng)歷了拆離斷層同期的次生正斷層的改造作用。

2.3.1 前寒武紀(jì)沉積蓋層

栗子房變質(zhì)核雜巖上部蓋層主要由古元古代遼河群和少量南華系橋頭組構(gòu)成。主體出露于變質(zhì)核雜巖東部大孤山一帶，巖性主要為片巖、千枚巖、板巖等。受拆離斷層伴生的剪切作用與伸展期后變形作用的改造，部分地層遭受了不同程度的變形改造，以脆性-韌性變形為主。在靠近拆離界面及附近，巖石韌性變形強(qiáng)烈，尤其是能干性較弱的巖層，均遭受糜棱巖化作用，形成糜棱巖及構(gòu)造片巖，發(fā)育順層流變褶皺及線理等。遠(yuǎn)離拆離界面，變形減弱，過渡為正常沉積，保留原始沉積層理。此外，在上述蓋層巖石中還發(fā)育多條正斷層，這是由于沿主滑脫面拆離作用的結(jié)果(圖1(d))。

2.3.2 白堊紀(jì)伸展盆地

白堊紀(jì)伸展盆地是栗子房變質(zhì)核雜巖的一個(gè)重要組成部分，分布于拆離斷層上盤，為白堊系小嶺組，呈NE向展布。西側(cè)的北部以拆離斷層為邊界，南部則以伴隨拆離斷層發(fā)育的次級高角度正斷層為邊界，東部由小甸子—大孤山—栗子房構(gòu)成其盆地邊界，角度不整合于遼河群蓋縣巖組絹云片巖之上(圖1(c)，(d))，盆地面積88 km2。由陸相火山巖及沉積碎屑巖組成，厚度>2 173.13 m。小嶺組為一套爆發(fā)兼溢流為主的中性-酸性火山巖系，其主要巖性為：下部以沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖為主，夾粉砂質(zhì)頁巖和泥晶灰?guī)r扁豆體，在該巖性段內(nèi)含腹足類化石和植物化石碎片；中部為安山質(zhì)角礫凝灰?guī)r、安山質(zhì)角礫熔巖、安山巖、安山質(zhì)沉角礫凝灰?guī)r、安山質(zhì)沉火山角礫巖、凝灰質(zhì)礫巖、凝灰質(zhì)粉砂巖，夾頁巖、黏土巖和泥晶灰?guī)r扁豆體；上部以英安質(zhì)火山角礫和流紋巖為主，夾石英安山巖和凝灰質(zhì)礫巖，自下而上巖漿由中性向酸性演化。

3 栗子房變質(zhì)核雜巖的形成

3.1 變質(zhì)核雜巖形成時(shí)限及演化過程

栗子房南部和小甸子北部晚侏羅世巖體的固態(tài)流變及碎裂巖化現(xiàn)象，說明栗子房變質(zhì)核雜巖拆離斷層的發(fā)育在其成巖之后。而鞍子山巖體的強(qiáng)侵位變形帶礦物具明顯擠壓及剪切塑性流動(dòng)變形，表明其為同構(gòu)造巖體。測得鞍子山巖體(ηγK1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素年齡為(124±2)Ma[19]，即早白堊世。由此,可以得出栗子房變質(zhì)核雜巖形成于早白堊世。據(jù)構(gòu)造前、同構(gòu)造花崗巖年齡及上盤伸展斷陷盆地火山巖時(shí)代可探討栗子房變質(zhì)核雜巖的演化過程[4]。

(1)晚侏羅世前，該區(qū)開始發(fā)生區(qū)域伸展活動(dòng)，切過中、下部地殼的拆離斷層誘發(fā)巖漿上涌而發(fā)生中酸性巖漿侵位，從而形成一系列中酸性侵入巖(圖4(a))。

(2)晚侏羅世—早白堊世，大規(guī)模的拆離斷層活動(dòng)使斷層切過中、上部地殼，同時(shí)改造早期三疊紀(jì)和侏羅紀(jì)巖體，使得巖體邊部遭受固態(tài)流變剪切變形。當(dāng)拆離斷層伸展剝離至地表時(shí)，又使得白堊紀(jì)火山-沉積巖發(fā)生掀斜(圖4(b))。

(3)早白堊世，鞍子山巖體在較淺層次侵位，巖體邊部靠近拆離斷層帶附近發(fā)生塑性流變剪切變形，栗子房變質(zhì)核雜巖經(jīng)歷了總體隆升和冷卻過程(圖4(c))。

(a)晚侏羅世前，區(qū)域伸展活動(dòng)開始，中酸性巖漿侵位

3.2 變質(zhì)核雜巖形成機(jī)制

劉俊來等[5]指出，早白堊世華北克拉通乃至東亞地區(qū)伸展構(gòu)造廣泛發(fā)育并具有共性與統(tǒng)一性，都具有運(yùn)動(dòng)學(xué)極性、幾何不對稱性、形成時(shí)間近等時(shí)性與跨越性、遍布但分布不均勻性且規(guī)模上具有級序性等。具有上述統(tǒng)一性特點(diǎn)的金州變質(zhì)核雜巖、萬福變質(zhì)核雜巖和栗子房變質(zhì)核雜巖即發(fā)育于相似的深部巖石圈結(jié)構(gòu)背景環(huán)境中，東亞巖石圈的區(qū)域性NW-SE向均勻伸展是華北克拉通乃至東亞地區(qū)區(qū)域伸展構(gòu)造發(fā)育的動(dòng)力學(xué)背景環(huán)境的解釋[5]。早白堊世，本區(qū)處于板內(nèi)拉張的構(gòu)造背景，此時(shí)地幔上涌，熱流值增高，加熱并逐漸軟化了下地殼，使其部分熔融，形成大規(guī)模巖漿侵位，引發(fā)地殼伸展減薄，同時(shí)由于巖漿的大規(guī)模強(qiáng)力底辟侵入，加速了伸展作用的進(jìn)行。對于早白堊世區(qū)域伸展作用的動(dòng)力來源，自侏羅紀(jì)以來開始發(fā)生N向(NWW向)俯沖的古太平洋板塊與歐亞板塊之間的交互作用是最為重要的因素，古太平洋板塊俯沖作用的轉(zhuǎn)向、回退、變速以及擠壓后地殼松弛等綜合作用是導(dǎo)致華北克拉通東部巖石圈減薄，引起歐亞板塊邊緣及東部巖石圈遭受強(qiáng)烈的伸展作用改造的主要原因[21-30]。

栗子房變質(zhì)核雜巖構(gòu)造是在遼東半島南部地區(qū)新厘定的一個(gè)白堊紀(jì)變質(zhì)核雜巖構(gòu)造，是一個(gè)科迪勒拉型(Cordillera)變質(zhì)核雜巖構(gòu)造，也是華北克拉通東部晚中生代變質(zhì)核雜巖群最東部的一個(gè)變質(zhì)核雜巖構(gòu)造[5]，其形成與剝露是晚中生代時(shí)期華北克拉通東部巖石圈減薄的結(jié)果，與其他變質(zhì)核雜巖一起為深入研究華北克拉通東部晚中生代巖石圈減薄過程與機(jī)理提供了有力證據(jù)。

3.3 變質(zhì)核雜巖與成礦關(guān)系

本研究主要對金礦與變質(zhì)核雜巖的關(guān)系進(jìn)行了初步研究，一般太古宙基底Au元素含量高于陸殼正常克拉克值的2～3倍[31]，便可成為金礦的主要成礦物質(zhì)來源，變質(zhì)核雜巖在伸展過程中形成的拆離斷層和一系列張裂隙可為成礦熱液提供通道和儲(chǔ)存空間，上部巨厚的沉積蓋層可為成礦熱液聚集形成良好的封閉條件，因此變質(zhì)核雜巖的韌性拆離斷層帶是尋找金礦床的有利部位，如膠東“焦家式”金礦[32]、遼西阜新排山樓金礦[33]、大連金州的董家溝金礦和普蘭店的孫家溝金礦[1]以及近年新發(fā)現(xiàn)的遼南莊河新房大型金礦[16，34]都是形成于變質(zhì)核雜巖的拆離斷層帶附近。由此，栗子房變質(zhì)核雜巖的拆離斷層帶也將是下一步金礦勘查的主要靶區(qū)。

4 結(jié)論

(1)遼東半島南部栗子房地區(qū)存在一個(gè)科迪勒拉型變質(zhì)核雜巖，即栗子房變質(zhì)核雜巖。該核雜巖具有3層結(jié)構(gòu)和5個(gè)部分，即由新太古代變質(zhì)深成巖及中生代花崗巖侵入體構(gòu)成的下盤、由不同層次的構(gòu)造巖組成的中部拆離斷層帶以及由前寒武紀(jì)沉積蓋層和白堊紀(jì)伸展盆地構(gòu)成的上盤。

(2)拆離斷層帶糜棱巖S-C組構(gòu)、旋轉(zhuǎn)碎斑系、剪切褶皺、眼球狀構(gòu)造及殘斑拖尾等宏觀與微觀構(gòu)造學(xué)特征顯示，栗子房變質(zhì)核雜巖運(yùn)動(dòng)學(xué)特征為上盤相對下盤由NWW向SEE方向運(yùn)動(dòng)。

(3)利用區(qū)內(nèi)構(gòu)造前和同構(gòu)造侵入巖時(shí)代，將栗子房變質(zhì)核雜巖形成時(shí)代限定為早白堊世，其經(jīng)歷了區(qū)域伸展、巖漿上侵、整體隆升、巖漿冷卻和上疊構(gòu)造盆地發(fā)育等演化過程。區(qū)域伸展動(dòng)力主要來源于古太平洋板塊與歐亞板塊的交互作用。栗子房變質(zhì)核雜巖的發(fā)現(xiàn)可為闡明華北克拉通東部晚中生代巖石圈減薄過程及巖石圈的力學(xué)和流變學(xué)屬性提供依據(jù)。

(4)變質(zhì)核雜巖與金礦床成礦關(guān)系密切，栗子房變質(zhì)核雜巖的拆離斷層帶可作為下一步金礦勘查的重點(diǎn)靶區(qū)，成礦潛力較大。

致謝：感謝項(xiàng)目組其他同事在項(xiàng)目前期野外工作和資料收集方面給予幫助，感謝李顯東正高級工程師和王海鵬正高級工程師在成文過程中的悉心指導(dǎo)，感謝審稿專家對論文提出的建設(shè)性修改意見！