胡健民王 偉趙 越劉曉春陳 虹董曉朋

1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所,北京 100081;

2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局極地地學(xué)研究中心,北京 100081;

3.自然資源部古地磁與古構(gòu)造重建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081

0 引言

東南極拉斯曼丘陵地區(qū)位于蘭伯特裂谷東緣普里茲灣東岸,在約400 km2的范圍內(nèi),大大小小半島斷續(xù)相連,是東南極大陸巖石出露面積最多的區(qū)域之一。先前研究認(rèn)為拉斯曼丘陵地區(qū)變質(zhì)巖主要是原巖分別形成于中新元古代的變泥質(zhì)、變砂質(zhì)沉積巖和中元古代晚期的復(fù)合正片麻巖(Sheraton et al.,1984)。

90年代初逐漸確認(rèn)東南極存在泛非期構(gòu)造熱事件 (Zhao et al., 1992, 1995b;Shiraishi et al., 1994; Jacobs et al., 1998;Fitzsimons, 2000),但關(guān)于其構(gòu)造屬性一直存在不同的看法。一是認(rèn)為泛非期事件是疊加在環(huán)東南極格林維爾活動(dòng)帶或局部太古宙結(jié)晶基底之上,是東非碰撞造山作用或羅斯大陸邊緣俯沖作用在東岡瓦納陸塊內(nèi)部的構(gòu)造響應(yīng)(Yoshida, 1995; Wilson et al., 1997; Yoshida et al., 2003)。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為是東南極大陸內(nèi)部的另一條碰撞造山帶,代表東南極最后的拼貼,具體位置從普里茲灣向東北延伸到登曼冰川 (Hensen et al., 1997; Meert and Van Der Voo, 1997; Fitzsimons, 2000; Boger et al., 2001; Liu et al., 2003; Zhao et al., 2003; Liu et al., 2006, 2007a, 2007b; Kelsey et al., 2008)。普里茲帶從普里茲灣向南延伸到南極內(nèi)陸格羅夫山地區(qū) (胡健民等,2008;Liu et al., 2006,2009),地球物理探測(cè)顯示向南一直到東南極大陸邊緣 (An et al., 2015)。

目前普里茲帶的研究已得出如下基本認(rèn)識(shí)(Liu et al.,2007a,2009,2013;李淼等,2007;Wang et al.,2008; Grew et al., 2012):①鎂鐵質(zhì)麻粒巖-長(zhǎng)英質(zhì)正片麻巖的原巖時(shí)代為～1380～1020 Ma,這些巖石形成于活動(dòng)大陸邊緣/大陸島弧環(huán)境;②格林維爾期構(gòu)造熱事件的影響普遍存在,并可區(qū)分出＞970 Ma和930～900 Ma兩個(gè)變質(zhì)期次,變質(zhì)條件達(dá)麻粒巖相,并伴有同期紫蘇花崗巖和淡色花崗巖的侵入;③泛非期構(gòu)造熱事件的疊加是區(qū)域性的,達(dá)麻粒巖相,具有順時(shí)針演化的P-T軌跡,同樣伴有紫蘇花崗巖和花崗巖的侵入。

拉斯曼丘陵地區(qū)是多國(guó)南極考察的基地所在,在這個(gè)區(qū)域內(nèi)有中國(guó)的中山站、俄羅斯進(jìn)步站、澳大利亞戴維斯站以及印度巴拉提站等多個(gè)科學(xué)考察站。1989年中山站建成后,持續(xù)的南極科考中,已基本完成了這一地區(qū)變質(zhì)雜巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)和同位素年代學(xué)研究工作,奠定了拉斯曼丘陵地區(qū)巖石-變質(zhì)作用-年代學(xué)格架(Zhao et al., 1992,1993,1995a, 1995b; Tong et al., 1998;Liu et al.,2003;李淼等,2017;陳宣華等,2007;Wang et al.,2008;Tong et al.,2014)。文章在拉斯曼丘陵地區(qū)1∶25000地質(zhì)圖填圖成果基礎(chǔ)上(野外調(diào)查于中國(guó)第29次南極科學(xué)考察期間完成),對(duì)拉斯曼丘陵地區(qū)的構(gòu)造格架、變質(zhì)雜巖的組成和層序、構(gòu)造變形序列與變形特征進(jìn)行了比較詳細(xì)的研究,獲得了一些新的研究結(jié)果。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

拉斯曼丘陵地區(qū)是東南極普里茲灣三大基巖出露區(qū)之一,巖石出露面積僅次于西福爾丘陵和賴于爾群島(圖1),主體構(gòu)造線方向?yàn)楸睎|東—南西西方向,東部米洛半島一帶構(gòu)造線方向?yàn)楸北蔽鳌夏蠔|向,總體上構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的往北東東向翹起的復(fù)式向斜構(gòu)造(圖2)。主要由兩套巖類組成 (Tingey, 1981; Stüwe and Powell, 1989),一類是復(fù)合片麻巖雜巖,包括基性麻粒巖和長(zhǎng)英質(zhì)正片麻巖;另一類是變沉積巖序列,主要為含石墨的矽線石榴片麻巖、長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖以及極少量的鈣硅酸鹽巖,與傳統(tǒng)意義上的孔茲巖系相當(dāng),間夾輝石黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖和少量的花崗偉晶巖脈、混合巖和含榴花崗巖,局部為正長(zhǎng)花崗斑巖、二長(zhǎng)花崗巖。

圖1 東南極拉斯曼丘陵地區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 Location of the Larsemann Hills in East Antarctica

從不同巖石組合的總體分布狀況看,變質(zhì)地層總體走向北東—南東向,由東向西層位逐漸變新(圖2)。東部米洛半島和布洛克尼內(nèi)斯半島產(chǎn)狀變化復(fù)雜,西部巖石片麻理產(chǎn)狀穩(wěn)定。

拉斯曼丘陵北部香港島一帶分布復(fù)合正片麻巖組合,出露層位最低。俄羅斯進(jìn)步站以南東側(cè),灰白色細(xì)粒塊狀片麻巖在中山站地區(qū)是層位最低的一套巖石(Pt2L1),其上為基性麻粒巖巖組(Pt2L2),變形較強(qiáng),沿走向延伸厚度不穩(wěn)定,但層位位置基本上在灰白色細(xì)粒塊狀片麻巖巖組(Pt2L1)與上覆混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L3)之間。再往上為富含矽線石-堇青石組合的泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L4),上部為富含磁鐵礦-鈦鐵礦條帶及柱晶石等含硼礦物的黑云斜長(zhǎng)片麻巖,原巖為泥砂質(zhì)巖,主要分布在中山站所在的米洛半島,西南高地上磁鐵礦-鈦鐵礦條帶及柱晶石集合體等比較富集。米洛半島以西到五岳半島,拉斯曼丘陵地區(qū)的主體巖性為條帶狀混合巖化石榴矽線黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖,原巖應(yīng)為泥質(zhì)砂巖及砂巖(Pt2L5)。該層位巖石發(fā)生強(qiáng)烈的混合巖化,野外主要表現(xiàn)為肉紅色、灰白色條帶狀鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)混合巖化石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖,或者花崗質(zhì)混合巖。拉斯曼丘陵地區(qū)層位最高的巖石組合分布在中西部的華西半島、海西半島及斯圖爾內(nèi)斯半島,主要巖性為深灰色、灰褐色中厚層狀含輝石石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖,有時(shí)夾深灰色基性麻粒巖薄層及含磁鐵礦石英巖夾層等(Pt2L6),也發(fā)生肉紅色、淺肉紅色混合巖化。

東南極沿岸高級(jí)變質(zhì)事件廣泛存在(Tingey, 1981; Black et al., 1987; Wang et al., 2008; Liu et al., 2009, 2013; Grew et al., 2012)。泛非期峰期變質(zhì)作用條件達(dá)700 MPa和800～850 ℃,變質(zhì)程度為高角閃巖相-麻粒巖相 (Carson et al., 1995),發(fā)生強(qiáng)烈混合巖化作用 (Fitzsimons and Harley, 1991; Dirks and Hand, 1995; Carson et al., 1995; Fitzsimons, 1997)。麻粒巖相變質(zhì)作用年齡為550～500 Ma (Zhao et al., 1992, 1995a; Hensen and Zhou, 1995; Fitzsimons, 1997)。

進(jìn)步花崗巖出露在米洛半島,是一個(gè)北北西方向延伸的長(zhǎng)條狀中粗粒黑云鉀長(zhǎng)花崗巖體,總體延伸方向與圍巖片麻理方向大體一致(圖2)。主要巖石為肉紅色、褐灰色中—粗粒塊狀含石榴子石黑云花崗巖,略具片麻理,礦物成分主要有鉀長(zhǎng)石(40%)、斜長(zhǎng)石(20%)、黑云母(15%)、石英(25%),石榴子石含量變化大,黑云母含量一般小于10%。副礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦、尖晶石、磷灰石和鋯石。

斯圖爾內(nèi)斯半島東北部邊緣-天龍島-澳門(mén)島、香港島南側(cè)島峰、虎頭島、布洛克內(nèi)斯半島北部,拉斯曼丘陵南部如勞基地、龍泉湖、牛頭半島等處也有零星泛非期花崗巖出露?；◢弾r體均呈長(zhǎng)條狀延伸,并且與其侵位處圍巖片麻理的總體產(chǎn)狀一致,除米洛半島中山站—進(jìn)步站一帶花崗巖體呈北北西向延伸外,其他部位基本上呈近東西向延伸。進(jìn)步花崗巖年齡分別為514±7Ma和516±7 Ma (Carson et al., 1996)。由于局部部位花崗巖清楚地切穿了發(fā)育混合巖化淺色脈體的片麻巖,所以花崗巖侵位略晚于泛非期變質(zhì)作用深熔脈體形成的時(shí)代。

2 拉斯曼巖群(Pt2L)

根據(jù)東南極拉斯曼丘陵地區(qū)地質(zhì)圖 (1∶25000)(胡健民等,2021),出露在拉斯曼丘陵地區(qū)的這套變質(zhì)雜巖成層有序,稱之為拉斯曼巖群(Pt2L)。自上而下劃分為含輝石長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L6)、混合巖化石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5)、磁鐵礦化泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L4)、混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組 (Pt2L3)、基性麻粒巖巖組(Pt2L2)、細(xì)粒塊狀片麻巖巖組(Pt2L1)等6個(gè)巖組(圖2,圖3)。

圖3 拉斯曼巖群各巖組代表性巖石Fig.3 Typical rocks of the Larsemann Group in the Larsemann Hills(a) Dark gray thin bedded pyroxene-bearing quartzofeldspathic gneiss; (b) Migmatized garnet-biotite quartzofeldspathic gneiss; (c) Magnetite-bearing pelitic-quartzofeldspathic gneiss; (d) Migmatized quartzofeldspathic gneiss; (e) Mafic granulite; (f) Fine-grained massive gneiss

2.1 含輝石長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L6)

該巖組主體分布在斯圖爾內(nèi)斯半島、布洛克內(nèi)斯半島、華西半島等。主要巖性為深灰色、灰褐色中厚層狀含輝石石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、條帶狀含堇青石石榴黑云石英片巖,偶爾見(jiàn)有深灰色、深灰綠色透鏡狀基性麻粒巖及黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖及含磁鐵礦石英巖夾層等,肉紅色、淺肉紅色混合巖化強(qiáng)烈(圖3a)。

含堇青石石榴黑云石英片巖:主要礦物包括石英(60%)和黑云母(30%)。石英呈他形粒狀,粒徑多為0.5～2 mm。黑云母呈片狀,片長(zhǎng)0.5～1.5 mm,定向排列明顯,褐紅-深褐-淡黃色多色性。石榴子石(5%)呈粒狀,粒徑0.5～2 mm,淡紅色,均質(zhì),極高正突起。堇青石(3%)呈半自形柱狀,柱長(zhǎng)0.5 mm左右。發(fā)育典型的檸檬黃色蝕變礦物集合體。副礦物主要為鐵質(zhì)不透明礦物(2%),多呈不規(guī)則細(xì)粒狀。

含石榴子石黑云二長(zhǎng)片麻巖:主要礦物包括斜長(zhǎng)石(30%)、鉀長(zhǎng)石(23%)和石英(20%)。斜長(zhǎng)石多呈半自形板條狀和他形粒狀,粒徑多為0.4～1 mm。鉀長(zhǎng)石呈他形粒狀,粒徑0.4～1 mm,低負(fù)突起。石英他形粒狀,粒徑多為0.2～0.72 mm。黑云母(15%)片長(zhǎng)可達(dá)0.3～0.8 mm,褐紅-深褐-淡黃色多色性,定向排列明顯。石榴子石(10%)多呈粒狀,粒徑多為0.3～0.6 mm。副礦物主要為鐵質(zhì)不透明礦物(2%),不規(guī)則粒狀和長(zhǎng)條形(鈦鐵礦)。

2.2 混合巖化石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5)

該巖組分布在布洛克內(nèi)斯半島、牛頭半島及斯圖爾內(nèi)斯半島,在此區(qū)域1∶25萬(wàn)地質(zhì)圖中被稱為石榴子石黑云母石英片巖巖組(胡健民等,2021)。主要為米黃-褐灰色條帶狀含堇青石(斜方輝石、柱晶石)石榴黑云石英片巖(圖3b),塊狀構(gòu)造,石榴子石呈細(xì)條帶狀,片麻理不連續(xù),常常有石英和斜方輝石組成的暗色條帶;上部普遍發(fā)育層狀肉紅色條帶狀花崗質(zhì)混合巖、混合花崗巖,淺色體主要為淺肉紅色鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)脈體,常見(jiàn)早期灰白色-淺灰白色混合花崗質(zhì)淺色體。淺色體主要沿片麻理方向發(fā)育,有時(shí)呈網(wǎng)狀,花崗質(zhì)混合巖化脈體規(guī)模較大,常常可達(dá)1～2 m寬。在斯圖爾內(nèi)斯半島北部,肉紅色混合巖化非常強(qiáng)烈,很多地方甚至以肉紅色混合花崗質(zhì)(正長(zhǎng)巖)脈體為主。

含矽線石堇青石尖晶石黑云二長(zhǎng)片麻巖:主要礦物包括鉀長(zhǎng)石(30%)、斜長(zhǎng)石(25%)和石英(18%)。鉀長(zhǎng)石多呈他形粒狀,粒徑0.5～1.5 mm,發(fā)育細(xì)密鈉長(zhǎng)石條紋。斜長(zhǎng)石多呈他形粒狀,粒徑0.5～1.5 mm。石英多呈他形粒狀,粒徑0.05～0.5 mm。次要礦物主要為黑云母、鐵尖晶石、堇青石和矽線石。黑云母(10%)片長(zhǎng)0.5～2 mm,弱定向。鐵尖晶石(10%)多呈不規(guī)則粒狀,粒徑0.5～1 mm,多與鐵質(zhì)不透明礦物聚集。堇青石(3%)呈不規(guī)則粒狀,粒徑0.5～1.5 mm,發(fā)育聚片雙晶。矽線石(2%)多呈長(zhǎng)柱狀,柱長(zhǎng)可達(dá)1 mm左右,部分顆粒呈板柱狀。副礦物中主要包括鐵質(zhì)不透明礦物(2%),多與鐵尖晶石聚集。原巖可能為鐵質(zhì)硅質(zhì)巖。

淺色花崗質(zhì)脈體:主要礦物主要包括鉀長(zhǎng)石(59%)和石英(25%)。鉀長(zhǎng)石多呈他形粒狀,粒徑0.7～1.5 mm,少數(shù)達(dá)2～3 mm以上,發(fā)育細(xì)密鈉長(zhǎng)石條紋。石英多呈他形粒狀,粒徑0.5～1.5 mm,少數(shù)可達(dá)2 mm以上,波狀消光,表明具有弱塑性變形的特征。黑云母(10%)片長(zhǎng)0.5～1.5 mm。副礦物主要包括鐵尖晶石(3%)、鐵鋁榴石(2%)和鐵質(zhì)不透明礦物(1%)。鐵尖晶石多呈不規(guī)則粒狀,粒徑0.5～1.5 mm。鐵鋁榴石多呈不規(guī)則粒狀,粒徑0.5～1.5 mm。

2.3 磁鐵礦化泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L4)

該巖組主要分布在米洛半島一帶。上、下部為灰白色、褐灰色條帶狀含矽線石堇青石尖晶石黑云二長(zhǎng)片麻巖,混合巖化強(qiáng)烈,淺色體主要為淺肉紅色黑云鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)脈體。下部主要為褐灰色、深灰色條帶狀含矽線石尖晶石鐵質(zhì)石英巖,混合巖化斜方輝石矽線石柱晶石鈦磁鐵礦石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖(圖3c),含鐵石英巖夾層厚度可達(dá)3～5m,是鈦磁鐵礦礦化層位(圖2,圖4)。鈦磁鐵礦、柱晶石、尖晶石多成自形晶,有時(shí)巖石中石英含量較高。

圖4 條帶狀磁鐵礦化泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖Fig.4 Banded magnetically mineralized pelitic-quartzofeldspathic gneiss(a) Outcrop of argillaceous felsic gneiss formation containing magnetite; (b) Magnetite-rich bands

含矽線石尖晶石鐵質(zhì)石英巖:主要礦物包括石英(46%)和鐵質(zhì)不透明礦物(40%)。石英呈他形粒狀,粒徑0.5～2.5 mm。鐵質(zhì)不透明礦物為不規(guī)則粒狀,粒徑可達(dá)2 mm,個(gè)別顆粒包含鐵尖晶石。鐵尖晶石(8%)多呈條帶狀包裹于鐵質(zhì)不透明礦物中,可能是出溶成因,即原來(lái)與鐵質(zhì)礦物呈固溶體。矽線石(2%)呈長(zhǎng)柱狀,發(fā)育柱面解理。少量鉀長(zhǎng)石(4%)和黑云母(＜1%)。鉀長(zhǎng)石他形粒狀,粒徑0.5～1.2 mm,低負(fù)突起。

含石榴子石黑云花崗質(zhì)片麻巖:主要礦物包括斜長(zhǎng)石 (45%)、鉀長(zhǎng)石 (30%)和石英(20%)。斜長(zhǎng)石半自形板條狀和他形粒狀,粒徑2～3 mm。鉀長(zhǎng)石多呈他形粒狀,粒徑2～3 mm。石英呈他形粒狀,粒徑2～3 mm,波狀消光。黑云母(3%)呈片狀,無(wú)明顯定向。石榴子石(2%)呈不規(guī)則粒狀或篩狀,粒徑4 mm左右。

2.4 混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L3)

該巖組主要分布在米洛半島。主要由灰白色混合巖化含石榴子石黑云二長(zhǎng)片麻巖組成(圖3c)。淺色體主要是灰白色含石榴子石矽線石花崗巖脈體,石榴子石與黑云母經(jīng)常聚集成不規(guī)則團(tuán)塊狀及條帶狀。由于混合巖淺色脈體的發(fā)育,導(dǎo)致該類變質(zhì)巖被風(fēng)化后多呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),形成典型的蜂巢狀巖石(圖3d)。

含石榴子石黑云二長(zhǎng)片麻巖:主要礦物包括鉀長(zhǎng)石(35%)、斜長(zhǎng)石(25%)和石英(25%)。鉀長(zhǎng)石半自形板條狀,粒徑0.3～0.5 mm。斜長(zhǎng)石他形粒狀,粒徑0.5～1 mm,部分顆粒發(fā)育細(xì)密鈉長(zhǎng)石條紋。石英呈他形粒狀,粒徑0.3～0.5 mm。石榴子石(8%)主要為鐵鋁榴石,不規(guī)則粒狀,粒徑3～4 mm。黑云母(10%)片長(zhǎng)達(dá)0.2～0.8 mm,具明顯定向性。副礦物主要為鐵質(zhì)不透明礦物(2%)。

含石榴子石矽線石花崗質(zhì)脈體:主要礦物包括鉀長(zhǎng)石(53%)、斜長(zhǎng)石(10%)和石英(25%)。鉀長(zhǎng)石多呈他形粒狀,粒徑0.5～1.5 mm,具有細(xì)密鈉長(zhǎng)石條紋。斜長(zhǎng)石多呈他形粒狀—半自形板條狀,粒徑0.3～0.8 mm,蠕英結(jié)構(gòu)。石英多呈他形粒狀,粒徑0.3～1mm。矽線石(10%)多呈長(zhǎng)柱狀,柱長(zhǎng)0.5 mm。副礦物堇青石(＜1%)和鐵質(zhì)不透明礦物。堇青石含量,多遭受蝕變呈檸檬黃色或黃褐色,粒徑多為0.1～0.2 mm;鐵質(zhì)不透明礦物(＜1%)顆粒細(xì)小,分散分布。

2.5 基性麻粒巖巖組(Pt2L2)

該巖組主要分布在米洛半島中山站站區(qū)一帶。巖性為深灰色、深灰綠色基性麻粒巖(圖3e)。典型礦物組合為斜方輝石+斜長(zhǎng)石+角閃石+Fe-Ti氧化物+黑云母。巖石普遍經(jīng)歷較強(qiáng)的韌性剪切變形,發(fā)育一組拉伸線理以及典型的A型褶皺和鞘型褶皺,與上覆混合巖化片麻巖之間的剪切變形帶比較明顯。

基性麻粒巖:主要由斜長(zhǎng)石(20%)、單斜輝石(25%)、斜方輝石(25%)、角閃石(20%)等組成。斜長(zhǎng)石呈半自形板條狀和不規(guī)則粒狀,粒徑＜0.1 mm,少量為0.1～0.4 mm。單斜輝石和斜方輝石呈不規(guī)則粒狀和半自形柱狀,粒徑0.3～1 mm,部分粒徑＜0.1 mm。角閃石多呈半自形柱狀及不規(guī)則粒狀,粒徑0.5～2 mm。石榴子石(5%)多呈不規(guī)則粒狀,粒徑0.5～1 mm。石榴子石周邊發(fā)育斜長(zhǎng)石和斜方輝石蠕蟲(chóng)狀集合體,應(yīng)當(dāng)是減壓退變的產(chǎn)物。黑云母(2%)片長(zhǎng)0.3～0.6 m。鐵質(zhì)不透明礦物(3%)多呈不規(guī)則粒狀,粒徑多為0.1～0.3 mm。

2.6 細(xì)粒塊狀片麻巖巖組(Pt2L1)

該巖組可以分為兩類。一類是變質(zhì)砂巖,主要出露于中山站六角樓、俄羅斯進(jìn)步2站、布洛克內(nèi)斯半島、牛頭半島及斯圖爾內(nèi)斯半島。其中出露于中山站六角樓至俄羅斯進(jìn)步2站一帶的變質(zhì)砂巖中石榴子石多呈條帶狀定向分布,形成弱的片麻理(圖3f)。其礦物組合主要為斜長(zhǎng)石+鉀長(zhǎng)石+石英+黑云母+石榴子石+矽線石+Fe-Ti氧化物±尖晶石。出露于布洛克內(nèi)斯半島、牛頭半島和斯圖爾內(nèi)斯半島的變質(zhì)砂巖的礦物組合與上述變質(zhì)砂巖類似,只是某些礦物的含量不同,如尖晶石、石榴子石和矽線石等。第二類為變質(zhì)泥質(zhì)巖,原生露頭主要出露于米洛半島一帶和斯圖爾內(nèi)斯半島西部,典型礦物組合為斜長(zhǎng)石+鉀長(zhǎng)石+石英+石榴子石+黑云母+矽線石+Fe-Ti氧化物±堇青石。

含石榴子石黑云二長(zhǎng)片麻巖:主要由鉀長(zhǎng)石(37%)、斜長(zhǎng)石(30%)和石英(20%)等組成。鉀長(zhǎng)石他形粒狀,粒徑0.5～2 mm。斜長(zhǎng)石呈半自形板條狀和他形粒狀,粒徑0.3～1 mm。石英呈他形粒狀,粒徑0.3～1 mm。黑云母(5%)片長(zhǎng)0.3～0.5 mm,定向不明顯。石榴子石(3%)多呈不規(guī)則粒狀或渾圓狀,粒徑0.1～0.8 mm。石榴子石多成條帶狀定向分布,形成弱的片麻理。矽線石(2%)呈長(zhǎng)柱狀,0.1～0.2 mm,與暗色礦物聚集分布。鐵尖晶石(2%)多呈不規(guī)則粒狀,少數(shù)包裹于鐵質(zhì)不透明礦物質(zhì)中分散分布,與不透明礦物、矽線石和黑云母相對(duì)集中分布。不透明礦物(1%)不規(guī)則粒狀,少數(shù)呈板條狀,多數(shù)與鐵尖晶石聚集,少數(shù)分散分布。

3 構(gòu)造變形特征

拉斯曼巖群經(jīng)歷了新元古代格林維爾期(D1)和新元古代—早古生代泛非期變質(zhì)變形作用(D2～D4)與北東—南西向擠壓(D5),中新生代伸展破裂(D6)。

3.1 構(gòu)造格架

現(xiàn)今拉斯曼丘陵地區(qū)構(gòu)造格架主要形成于泛非期構(gòu)造作用以及晚期伸展破裂。包括翡翠半島-紫陽(yáng)湖復(fù)式向斜、露巖一-海珠半島-華西半島向斜和斯圖爾內(nèi)斯半島疊加褶皺變形區(qū)等主要構(gòu)造。

(1)翡翠半島-紫陽(yáng)湖復(fù)式向斜

正如前述,拉斯曼丘陵地區(qū)主體構(gòu)造線方向?yàn)楸睎|東—南西西方向,東部米洛半島一帶構(gòu)造線方向?yàn)楸北蔽鳌夏蠔|向,總體上構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的往北東東向翹起的復(fù)式向斜構(gòu)造(圖2)。根據(jù)拉斯曼巖群不同巖組的分布,向斜構(gòu)造的核部位于斯圖爾內(nèi)斯半島的北部,主要由含輝石長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L6)層狀片麻巖組成,翼部地層主要為混合巖化石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5),上部為層狀肉紅色條帶狀花崗質(zhì)混合巖、混合花崗巖,局部地方為米黃-褐灰色條帶狀石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云石英片巖等(圖2)。從地層出露寬度分析,向斜核部總體比較寬緩,褶皺軸向南西西方向緩傾,但由于向斜核部片麻理產(chǎn)狀一般比較陡,主體＞45°,因此該褶皺的核部應(yīng)該是包絡(luò)面比較寬緩的復(fù)式向斜。

拉斯曼丘陵地區(qū)沿褶皺軸向北東東方向,主要地層為混合巖化石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5),下部為米黃-褐灰色條帶狀石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖、云母石英片巖等,上部為層狀肉紅色條帶狀花崗質(zhì)混合巖、混合花崗巖。由于西部混合巖化強(qiáng)、東部混合巖化弱,所以向東部在香港島、布洛克尼內(nèi)斯半島、牛頭半島處以米黃-褐灰色條帶狀石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖、云母石英片巖等為主。香港島南部向西主要為層狀肉紅色條帶狀花崗質(zhì)混合巖。

在牛頭半島和米洛半島之間的內(nèi)拉海灣一帶向斜核部翹起,以東在米洛半島出露拉斯曼巖群下部第1～4巖組(Pt2L1～Pt2L4)。

(2)露巖一-海珠半島-華西半島向斜

在翡翠半島-紫陽(yáng)湖復(fù)式向斜南側(cè)發(fā)育相對(duì)緊閉的向斜,即露巖一-海珠半島-華西半島向斜(圖2)。向斜核部地層為含輝石長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L6)層狀片麻巖,翼部為混合巖化黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5)米黃-褐灰色條帶狀石榴黑云母斜長(zhǎng)片麻巖及肉紅色條帶狀花崗質(zhì)混合巖。向斜西翹起端在斯圖爾內(nèi)斯半島東海岸中部露巖一一帶,東翹起端在華西半島南部。

(3)布洛克內(nèi)斯半島-牛頭半島疊加褶皺變形區(qū)

三角半島、布洛克內(nèi)斯半島、牛頭半島及米洛半島南部,主要出露混合巖化石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5)米黃-褐灰色條帶狀含石榴子石黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云石英片巖等,以及局部呈條帶狀出露的肉紅色混合巖化花崗質(zhì)片麻巖,形成比較開(kāi)闊的軸向北東東向向斜核部。牛頭半島南部和米洛半島南部,出露含磁鐵礦泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L4)下部的混合巖化斜方輝石矽線石柱晶石鈦磁鐵礦石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖,為混合巖化石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5)之下地層出露形成的背斜軸跡。該區(qū)域片麻理走向變化比較大,但是拉斯曼丘陵地質(zhì)圖(1∶25000)上清楚地顯示北東東向向斜為主的構(gòu)造格架(胡健民等,2021),片麻理走向的變化也反映出存在一期走向北北西向褶皺疊加。太極峰南側(cè)混合巖化石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5)清楚地顯示疊加褶皺的存在。

(4)米洛半島疊加褶皺變形區(qū)

米洛半島出露拉斯曼巖群下部幾乎所有變質(zhì)巖組(Pt2L1～Pt2L5) 以及進(jìn)步花崗巖體。米洛半島是拉斯曼丘陵地區(qū)疊加變形最強(qiáng)烈的區(qū)域,而且主體構(gòu)造線方向與拉斯曼丘陵地區(qū)其他島嶼北東—北東東向走向不一致,表現(xiàn)為明顯的北北西向(圖2,圖5)。由北東往南西方向有一系列緊閉的背向斜構(gòu)造組成,進(jìn)步花崗巖體呈北北西向長(zhǎng)條形沿一背斜軸侵位,背斜核部的拉斯曼巖群第4巖組(Pt2L4)呈殘留狀。觀景山一帶由細(xì)粒塊狀片麻巖巖組 (Pt2L1)和基性麻粒巖巖組(Pt2L2)形成軸向北北西向背斜核部,但這個(gè)背斜的長(zhǎng)短軸之比顯示褶皺輪廓為短軸褶皺特點(diǎn),存在早期軸向北東—北北東向褶皺(圖6)。類似的褶皺在油泵房南側(cè)也存在,只是褶皺輪廓稍微復(fù)雜,但殘留的北東向褶皺軸還可以識(shí)別。由于北北西向緊閉褶皺的疊加,早期褶皺一方面呈殘留狀,另一方面褶皺軸也發(fā)生彎曲。此外,在鎂鐵質(zhì)麻粒巖分布的位置發(fā)育的低角度韌性剪切帶將在3.3節(jié)中介紹。

圖5 拉斯曼丘陵米洛半島中山站地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.5 Structural geological map of the Mirror Peninsula in the Larsemann Hills

3.2 復(fù)合型透入性變質(zhì)變形面理

(1)拉斯曼丘陵地區(qū)透入性面理是復(fù)合型變質(zhì)變形面理(圖6),由格林維爾期與泛非期變形面理疊加形成(S1-3)。泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖的片麻理是由長(zhǎng)石、石英集合體條帶與黑云母等暗色礦物相對(duì)富集的條帶相間構(gòu)成,堇青石、矽線石、石榴子石、柱晶石以及尖晶石等順片麻理分布(S1-2)?；旌匣◢徺|(zhì)片麻巖的片麻理主要由石英、長(zhǎng)石等淺色礦物與黑云母、輝石等暗色礦物定向排列形成(S3∥S1-2)。有時(shí)候可以在復(fù)合變形面理中發(fā)育早期殘留面理順片理褶皺變形,如圖6a中S1褶皺以及S1-2褶皺。褶皺了的基性麻粒巖變形面理主要由斜長(zhǎng)石等淺色礦物和透輝石、斜方輝石及角閃石等暗色礦物定向排列構(gòu)成。

圖6 高溫變質(zhì)泥質(zhì)片麻巖中發(fā)育的不同期次變形面理(S1、S1-2及S3)Fig.6 Deformation foliations (S1, S1-2, and S3) developed in the high-temperature metamorphic pelitic gneiss(a) S3, S1-2 and residual early foliation S1; (b) S3 is parallel to the composite foliation formed by the superimposition of S1 and S2

(2)拉斯曼丘陵地區(qū)變質(zhì)雜巖早期片麻理(S1-2)及深熔脈體(S3)發(fā)育不規(guī)則流變褶皺和緊閉不對(duì)稱褶皺,常形成共軸遞變疊加褶皺。順片麻理發(fā)育的不對(duì)稱剪切褶皺顯示頂部向南南西方向的下滑,滑動(dòng)方向與拉伸線理傾伏方向一致(圖7a、7b)。圖7c為面理和拉伸線理統(tǒng)計(jì)測(cè)量方位,顯示面理傾向南東,傾角30°左右,拉伸線理平行于褶皺樞紐線理,為傾向線理。

圖7 條帶狀混合片麻巖和泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖中發(fā)育的順層褶皺(進(jìn)步站)Fig.7 Bedding folds developed in banded migmatitic gneiss and pelitic-quartzofeldspathic gneiss in the Progress Station(a) Straching lineation; (b) Shearing folds; (c) Stereographic projection of deformation foliation and lineation

3.3 低角度韌性剪切帶

沿著細(xì)粒塊狀片麻巖巖組(Pt2L1)與基性麻粒巖巖組 (Pt2L2)界線附近及基性麻粒巖巖組(Pt2L2)分布的位置發(fā)育低角度韌性剪切變形(D4;圖5),形成一系列軸向近水平、軸面近直立的A型褶皺群,褶皺軸與變形巖石中拉伸線理方向一致(圖8)?；月榱r層位穩(wěn)定,但厚度變化較大,常常呈大小不等的透鏡狀殘留。剪切帶之下細(xì)粒塊狀片麻巖巖組(Pt2L1)中發(fā)育平行剪切帶的低角度剪切深熔脈體,脈體平直,一般寬度1～3 cm,間距20～40 cm。褶皺軸面走向北西—南東向,拉伸線理平行于褶皺樞紐線理,近水平,傾伏角小于10°(圖8d)。因此這個(gè)剪切帶上發(fā)育的剪切褶皺群有一系列A型褶皺構(gòu)成。剪切帶上盤(pán)泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖順片理發(fā)育的緊閉褶皺及各種不規(guī)則流變褶皺。

圖8 中山站附近低角度韌性剪切帶內(nèi)發(fā)育的A型褶皺群Fig.8 A-type fold group developed in a low angle ductile shear zone near the Zhongshan Station(a and b) The A-type fold parallel to the extensional lineation in the low angle ductile shear zone (The dark rock is mafic granulite, and the light rock is pelitic-quartzofeldspathic gneiss); (c) The extensional lineation developed in the deformed rock is parallel to the fold axis; (d) Polar stereographic projection of foliation and lineation in the shear zone

泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖與混合片麻巖中,礦物線理主要由矽線石、長(zhǎng)石、黑云母等柱狀、片狀礦物,以及拉長(zhǎng)的長(zhǎng)英質(zhì)礦物集合體定向排列形成(圖9)?；月榱r中,礦物線理主要由角閃石、輝石及長(zhǎng)石等礦物定向排列形成。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)測(cè)量,線理傾伏向南南東,傾伏角小于30°(圖7c)。有時(shí)可見(jiàn)深熔作用導(dǎo)致麻粒巖相變質(zhì)巖破裂成構(gòu)造角礫巖狀,淺色脈體沿破裂處貫入。大致同時(shí)期,受南南西—北北東向擠壓作用控制,在海珠半島-華西半島及斯圖爾內(nèi)斯半島等地形成了中厚層狀含輝石石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖(Pt2L6)為核部的北北東向向斜構(gòu)造,順褶皺軸部有花崗巖體侵位。之后被晚期北北東向褶皺疊加,形成典型的穹狀疊加構(gòu)造(圖5)。

圖9 剪切變形帶中泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖礦物定向組構(gòu)Fig.9 Mineral oriented fabric of pelitic-quartzofeldspathic gneiss in ductile shear zone(a) Schistose and columnar minerals are strongly oriented in biotite plagioclase gneiss rich in sillimanite; (b) Ductile deformed granitic leucosome veins, in which quartz and plagioclase are plastically deformed into strips Qtz—quartz; Pl—plagioclase; Bt—biotite; Sil—sillimanite

低角度韌性剪切變形之后,平行于剪切帶發(fā)生強(qiáng)烈的混合巖化作用,在拉斯曼丘陵地區(qū)中西部斯圖爾內(nèi)斯半島、五岳半島及九龍半島等地,混合巖化作用導(dǎo)致先前變質(zhì)地層呈殘留狀,但地層的層序基本保持,混合巖化作用也主要發(fā)生在條帶狀混合巖化含輝石石榴矽線黑云斜長(zhǎng)片麻巖中,屬于混合巖化石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5)。

拉斯曼丘陵地區(qū)大部分位置巖石的片麻理產(chǎn)狀較陡,在同一地點(diǎn)平面上觀察,一些軸面陡傾的不對(duì)稱褶皺常常指示相反的剪切指向,造成一種矛盾的結(jié)果。但在產(chǎn)狀相對(duì)平緩的地區(qū),比如進(jìn)步站一帶,也發(fā)育順片麻理的緊閉掩臥褶皺,即強(qiáng)烈的順片麻理剪切褶皺(圖10a)。剖面上,進(jìn)步站及中山站兩地都顯示頂向南南西方向的下滑(圖10b)?；瑒?dòng)方向應(yīng)該是巖石中拉伸線理的傾伏方向。

圖10 拉斯曼丘陵條帶狀混合片麻巖和泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖中順層褶皺(進(jìn)步站)Fig.10 Bedding folds in the banded migmatitic gneiss and pelitic-quartzofeldspathic gneiss near the Progress Station in the Larsemann Hills(a) Banded migmatitic gneiss; (b) Pelitic-quartzofeldspathic gneiss

3.4 D5期脆性破裂變形及晚期花崗巖脈侵入

拉斯曼丘陵地區(qū)多處發(fā)育不規(guī)則的脆性破裂變形,表現(xiàn)為麻粒巖相變質(zhì)巖破裂成構(gòu)造角礫巖狀,或者碎裂巖狀。角礫巖塊規(guī)模不等,幾cm到幾m,甚至更大。巖塊形狀多為角礫狀、棱角狀,或者不規(guī)則角礫狀,相鄰角礫之間往往具有可以拼貼的邊界。碎裂變形帶的延伸不穩(wěn)定,從中山站東南高地碎裂帶出露的情況看,很可能具有低角度面狀分布的特點(diǎn)。沿著這些破裂帶有晚期淺色混合花崗質(zhì)脈體貫入并將角礫巖塊膠結(jié)起來(lái),花崗質(zhì)脈體沒(méi)有變形,礦物也沒(méi)有定向分布特征,表明貫入時(shí)不存在定向性很強(qiáng)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用(圖11a)。

圖11 淺色混合花崗質(zhì)脈體沿泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖的脆性破裂貫入Fig.11 Leucosome veins injected along the brittle fractures of pelitic-quartzofeldspathic gneiss(a) Leucosome veins injected along the brittle fractures; (b) Shear deformed lecosome veins

中山站附近的晚期淺灰白色塊狀粗粒、偉晶狀石榴(或含石榴子石)黑云母花崗巖,主要礦物為長(zhǎng)石和石英,黑云母含量一般小于15%。明顯切穿了上述長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖的片麻理,尤其是在接觸處未見(jiàn)二者巖性的過(guò)渡以及由巖體侵位造成的成分混染及交代現(xiàn)象。混合花崗質(zhì)脈體的延伸很不穩(wěn)定,或者說(shuō)很少見(jiàn)到沿一個(gè)方向延伸超過(guò)2 m的脈體,而它們的延伸以及與片麻理的明顯切割關(guān)系顯示,淺色花崗巖脈體是沿片麻巖發(fā)育的張性破碎帶的裂隙貫入的。有時(shí)可以見(jiàn)到沿混合花崗質(zhì)脈體發(fā)生韌性剪切變形(圖11b)。

3.5 晚期高角度正斷層與近南北向密集破劈理(D6)

衛(wèi)星遙感影像清楚地顯示,拉斯曼丘陵地區(qū)東部幾個(gè)半島及期間海灣的邊界呈西北—西北西走向的筆直陡崖,西部斯圖爾內(nèi)斯半島、九龍半島及五岳半島等的邊界是近南北向筆直延伸的陡崖(圖2)。這種地貌特征一般都是高角度正斷層導(dǎo)致的,因此認(rèn)為拉斯曼丘陵地區(qū)存在一期走向西北—西北西向及近北南向的正斷層,它們切割了拉斯曼丘陵地區(qū)變質(zhì)雜巖單元及早古生代花崗巖體。此外,拉斯曼丘陵地區(qū)還發(fā)育一組近直立的北東—北北東走向破劈理,將先前各期變形構(gòu)造切穿(S6;圖12)。

圖12 拉斯曼巖群晚期變形面理(S6)Fig.12 Late deformation foliation (S6) of the Larsemann Group(a and b) Late dense cleavage in NE-NNE trending; (c and d) Stereographic projection of late deformation foliation (Lower hemisphere projection)

4 討論

4.1 拉斯曼巖群時(shí)代及層序

目前還沒(méi)有確切的拉斯曼巖群形成時(shí)代的研究結(jié)果,但是拉斯曼丘陵主要變質(zhì)與巖漿作用的時(shí)代已有很多資料。相應(yīng)的地質(zhì)事件已經(jīng)獲得了比較準(zhǔn)確的同位素年齡:①拉斯曼丘陵地區(qū)經(jīng)歷了兩期變質(zhì)作用,早期變質(zhì)時(shí)代為 1000～900 Ma(Tong et al., 1998, 2006, 2014)峰期變質(zhì)作用的時(shí)代為541～534 Ma (趙越等, 1993; Zhang et al., 1996; Fitzsimons, 1997);②根據(jù)變質(zhì)作用研究,混合巖化淺色脈體的出現(xiàn)應(yīng)該略晚于峰期變質(zhì)作用時(shí)代,所以峰期變質(zhì)作用的時(shí)代構(gòu)成了D2期構(gòu)造變形時(shí)代下限;③已有研究已經(jīng)獲得了很多進(jìn)步花崗巖的同位素年齡,Carson et al. (1996)獲得的兩組鋯石U-Pb年齡分別是514±7 Ma和516±7 Ma。

文中對(duì)拉斯曼巖群變質(zhì)巖做了一些碎屑鋯石分析測(cè)試,試驗(yàn)在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地調(diào)中心完成。測(cè)試結(jié)果顯示,6個(gè)樣品中均有相當(dāng)數(shù)量的鋯石落在不一致線上,其上交點(diǎn)年齡在1162～1014 Ma,下交點(diǎn)年齡在510～450 Ma之間(圖13)。因此,文中將拉斯曼巖群的時(shí)代置于中元古代。

圖13 樣品LSM119、LSM140、LSM144、LSM142、LSM325和LSM373鋯石測(cè)年結(jié)果Fig.13 Zircon dating results of the samples LSM119, LSM140, LSM144, LSM142, LSM325 and LSM373

此外,關(guān)于拉斯曼丘陵地區(qū)的這套變質(zhì)雜巖的層序還有待進(jìn)一步的工作,文中研究結(jié)論主要來(lái)自于拉斯曼丘陵地區(qū)地質(zhì)圖圖面反映出來(lái)的實(shí)際巖石地層序列(胡健民等,2021)。當(dāng)然,這也是一個(gè)復(fù)雜變質(zhì)巖區(qū)恢復(fù)建立變質(zhì)雜巖層序的最重要一步。在拉斯曼丘陵地區(qū)米洛半島東部、斯圖爾內(nèi)斯半島及布洛克內(nèi)斯半島南部等地存在復(fù)合正片麻巖,由于強(qiáng)烈的變質(zhì)變形作用的改造,均已成為層狀,已經(jīng)難以恢復(fù)侵入巖體原始產(chǎn)狀。如果這些正片麻巖的原巖是火山熔巖,那么它應(yīng)該也是拉斯曼巖群的一部分,所以也是拉斯曼巖群所建層序的組成部分。因此,研究查明拉斯曼巖群的組成、建立符合實(shí)際情況的層序,應(yīng)該還需要進(jìn)一步深入的研究工作。

4.2 變形時(shí)代

(1)拉斯曼丘陵地區(qū)區(qū)域性主變形面理為格林維爾期與泛非期構(gòu)造熱事件形成的復(fù)合型變形面理。由于格林維爾期變形面理呈殘留狀,但是由于后來(lái)D2～D4期構(gòu)造變形的強(qiáng)烈疊加,以及同構(gòu)造期混合巖化深熔脈體對(duì)先前以片麻理為代表的變形面理的強(qiáng)烈改造,使得除片麻理之外的D1期變形的其他構(gòu)造行跡很難鑒別。目前一般認(rèn)為D1變形發(fā)生于格林維爾期構(gòu)造事件,但對(duì)于D1期變形構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)學(xué)指向問(wèn)題沒(méi)有明確的研究結(jié)果。

(2)目前所見(jiàn)到主變形面理很可能主要是普里茲造山帶最初碰撞過(guò)程的記錄(D2)。根據(jù)對(duì)構(gòu)成片麻理的礦物組合的研究,確定其為拉斯曼丘陵地區(qū)峰期變質(zhì)礦物組合,屬于高溫麻粒巖相環(huán)境下的變形產(chǎn)物。

D3～D4期變形是一次持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的遞進(jìn)變形過(guò)程,在這一過(guò)程中巖石發(fā)生順層混合巖化形成順片麻理的淺色脈體及淺肉紅色花崗質(zhì)混合巖化脈體(D3),大體同時(shí)或之后形成低角度韌性剪切變形帶及復(fù)雜的不規(guī)則狀流變褶皺,以及各種緊閉的不對(duì)稱剪切褶皺(D4)。根據(jù)變形構(gòu)造行跡與混合巖化作用之間的關(guān)系,確認(rèn)D3～D4期變形主要發(fā)生在混合巖化階段。在片麻理產(chǎn)狀較為平緩的地區(qū)統(tǒng)計(jì)測(cè)得的拉伸線理向南南東—南南西方向緩傾伏,可能指示了造山帶晚期的伸展變形階段,麻粒巖相變質(zhì)底層,如西福爾丘陵太古宙變質(zhì)地體,沿著這個(gè)低角度韌性變形帶被抬升到近地表。

現(xiàn)有的地質(zhì)證據(jù)可以清楚地限定D2期變形的時(shí)間:D3～D4期構(gòu)造變形的變形面理是區(qū)域變質(zhì)作用形成的片麻理,該片麻理的變質(zhì)作用研究結(jié)果認(rèn)為其是峰期變質(zhì)作用形成的 (Carson et al., 1995);D2期變形是拉斯曼丘陵地區(qū)峰期變質(zhì)作用之后區(qū)域混合巖化作用過(guò)程的同變質(zhì)變形過(guò)程:大量的混合巖化淺色脈體及泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、基性麻粒巖等發(fā)生低角度韌性剪切變形及同步流變褶皺變形,是變形發(fā)生在混合巖化階段的最好證據(jù);進(jìn)步花崗巖切穿混合巖化泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖及混合片麻巖的片麻理及混合巖化淺色脈體,進(jìn)步花崗巖是D2期變形的時(shí)間上限,因此變形時(shí)代在550～515 Ma左右。

(3)D5期變形為混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖發(fā)生脆性破裂,形成復(fù)雜的角礫狀巖塊,這些角礫狀巖塊被淺色花崗質(zhì)脈體貫入,淺色脈體的時(shí)代為497 Ma左右。因此,這次變形應(yīng)該發(fā)生在510～497 Ma左右。角礫狀巖塊的產(chǎn)狀目前還不是很清楚,但根據(jù)其在中山站一帶的產(chǎn)出特征,它很可能代表一個(gè)近水平或低角度的脆性破裂帶,是D2期低角度順層韌性剪切變形帶在近地表疊加的脆性變形帶。它的意義在于將沿低角度韌性剪切變形帶抬升到地殼淺部的麻粒巖相變質(zhì)地體繼續(xù)抬升到近地表。碰撞后造山帶地殼處于拉伸狀態(tài),麻粒巖相長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖已經(jīng)位于近地表位置,而深部的深熔作用繼續(xù)進(jìn)行。D3期深熔作用發(fā)生在巖石圈張性過(guò)程,且發(fā)生深熔作用的物質(zhì)也比上述片麻巖主變質(zhì)期時(shí)的原巖酸性程度要高,或者其深熔分異作用較為徹底,侵位上來(lái)的花崗質(zhì)脈體暗色礦物含量很少。

(4)由米洛半島軸向北北西向褶皺解析出來(lái)的D5期變形,它所代表的北西南東向擠壓變形區(qū)域上的構(gòu)造意義有待進(jìn)一步揭示。中山站地區(qū)地質(zhì)圖清楚地顯示早期北北西向褶皺被晚期北東東向褶皺疊加,形成比較典型的穹狀疊加構(gòu)造(圖2,圖5)。這一期疊加褶皺在拉斯曼丘陵中西部的海珠半島-華西半島及斯圖爾內(nèi)斯半島等地分別形成了以上部深灰色、灰褐色中厚層狀含輝石石榴子石黑云母斜長(zhǎng)片麻巖段為核部的北東東向緊閉向斜構(gòu)造(圖2)。順褶皺軸部侵位有與進(jìn)步花崗巖類似的花崗巖體。

(5)D6期高角度正斷層及近直立的北東—北北東向密集破劈理很可能記錄了蘭伯特裂谷形成過(guò)程中區(qū)內(nèi)所受到的拉張破壞 (陳宣華等,2007)。也可能代表拉斯曼丘陵地區(qū)受到了側(cè)向剪切作用,有兩種可能:①由查爾斯王子山太古宙變質(zhì)地體與西福爾丘陵太古宙變質(zhì)地體的相對(duì)水平錯(cuò)動(dòng)造成;②由查爾斯王子山及西側(cè)格羅夫山地區(qū)的垂向抬升造成的垂向剪切作用形成。

5 結(jié)論

(1)拉斯曼丘陵地區(qū)變質(zhì)雜巖主體以副變質(zhì)巖為主,成層有序。根據(jù)變質(zhì)雜巖組合的差異,自上而下可以劃分含輝石長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L6)、混合巖化石榴黑云長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L5)、磁鐵礦化泥質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組(Pt2L4)、混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖巖組 (Pt2L3)、基性麻粒巖巖組(Pt2L2)、細(xì)粒塊狀片麻巖巖組(Pt2L1),文中將發(fā)育在拉斯曼丘陵地區(qū)的變質(zhì)雜巖稱之為拉斯曼巖群(Pt2L)。

(2)根據(jù)已獲得的同位素年齡資料、文中獲得的碎屑鋯石年齡分布特征,以及變質(zhì)-巖漿事件研究成果,將拉斯曼巖群的時(shí)代確定為中元古代。

(3)拉斯曼丘陵地區(qū)總體構(gòu)造走向?yàn)楸睎|—北東東向,為一個(gè)區(qū)域性緊閉復(fù)式向斜構(gòu)造,向斜軸向北東—北東東方向翹起;在拉斯曼丘陵?yáng)|部米洛半島一帶,保留了早期軸向北北西方向的褶皺,以及拉伸方向?yàn)楸北睎|方向、沿著基性麻粒巖巖組與下伏塊狀細(xì)粒片麻巖巖組界面附近發(fā)育的低角度韌性剪切帶。

(4)拉斯曼丘陵地區(qū)經(jīng)歷了兩次重要的變質(zhì)-巖漿-變形事件,記錄了6次構(gòu)造變形。D1:格林爾期區(qū)域變質(zhì)作用及區(qū)域性片麻理;D2～D4:泛非期變質(zhì)-變形及順層混合巖化、復(fù)合型區(qū)域片麻理形成、進(jìn)步花崗巖漿侵位、低角度韌性剪切變形;D5:北西—南東方向擠壓作用及軸向北東東向緊閉褶皺形成;D6:脆性破裂和高角度正斷層等。

致謝:野外填圖過(guò)程中得到中國(guó)第29次南極科學(xué)考察隊(duì)及曲探宙領(lǐng)隊(duì)、中山站站長(zhǎng)張北辰研究員和第29次南極考察越冬隊(duì)全體隊(duì)員以及度夏隊(duì)王連仲、劉婷婷,何紅昂等隊(duì)員的大力支持和幫助,其中越冬隊(duì)鄧德迎、楊升高、袁樂(lè)先、田忠翔等參加了野外填圖,在此致以誠(chéng)摯的謝意。