地质事件研究举例

Answer 1

（一）冀东迁西三屯营地区高级变质杂岩中深部构造相韧性剪切带的提出和复合韧性剪切带的确立

1.区域地质背景

冀东迁西三屯营地区是“八五”（1986～1990）期间中英合作开展高级片麻岩1∶5万区域地质填图方法研究的试点地区。其位置（图9-2-1）是处于三屯营以西的遵化-青龙多相片麻岩线形构造带和东侧的三屯营-太平寨片麻岩复式卵形构造区（杨振升等，1997）的相邻地带。在20世纪80年代中期以前，一直认为复式卵形构造区是由麻粒岩相的迁西群所组成，西侧的线形带则是由角闪岩相为主的遵化群或八道河群所构成。经过五年新填图方法实践表明，复式卵形构造区主体上是由变质深成岩（三屯营片麻岩）所组成。贺同兴等（1992）称为紫苏石英闪长质-英云闪长质片麻岩类；西侧线形带的组成较东部卵形构造区要复杂许多，它既有经过多期韧性剪切变形改造和再造的三屯营片麻岩，又有沿该线形带呈大小不等的透镜状分布的遵化岩群的表壳岩。同时又有较多的呈线形展布的有超基性—基性和中酸性太古宙岩浆岩侵入，这个线形带实际上是个太古宙晚期的规模巨大的构造-岩浆活动带。

图9-2-1 冀东遵化-青龙地区太古宙地质简图

（据杨振升等，1997）

1—三屯营-太平寨片麻岩复式卵形构造区；2—崔杖子片麻岩穹形构造区；3—遵化-青龙多相片麻岩线形构造带；4—迁安片麻岩穹形构造区；5—钠质紫苏花岗岩系；6—钾质紫苏花岗岩系；7—英云闪长岩-奥长花岗岩系；8—上壳岩包体；9—都山花岗岩；10—燕山期花岗岩；11—基性岩；12—混杂岩；13—中上元古界；14—中生界；15—断裂；16—详细填图区：A—1∶5万三屯营幅、蓝旗营幅填图区（1986～1990）

2.复合（深部、中部构造相）韧性剪切带的确定

（1）深部构造相韧性剪切带的提出和原迁西群的解体：三屯营以东的高级片麻岩具有较明显的片麻状和条带状构造的麻粒岩相的层状片麻岩。这些层状片麻岩曾称为迁西群，按其组成成分特征曾分别划分为下部上川组和上部三屯营组。总体产状是近南北向陡倾斜。经过对该区1∶1万地质填图和实测剖面的系统研究（杨振升，1992；刘志宏，1992；刘永江，1992；杨振升，刘志宏，刘永江等，1997）确定了这种层状构造是原有中粗粒弱片麻状的黑云紫苏斜长片麻岩受韧性剪切变形改造形成的，由于变形改造强度不同，可划分出不同等级的应变分带（图9-2-3；图片112～113），在不同应变带内原岩的矿物成分及结构构造也相应发生改变。在强应变带中岩石矿物粒度总体呈中细粒状，强片麻理-条带状构造明显，暗色矿物中原粗粒非定向紫苏辉石在强变形带内呈细粒状首尾相接的链状结构显现（早期紫苏辉石变形破裂定向展布，形成了被动矿物拉伸线理），同时随紫苏辉石减少，黑云母和角闪石矿物增多，构成同构造主动矿物定向明显（图9-2-3b）。岩石变质程度由二辉麻粒岩亚相转变为角闪麻粒岩亚相，这是一种明显的退变质反应。以强变形带为标志新编制的构造图可以看出，深构相类型的韧性剪切带呈现一种网结状的图案（图9-2-2）。三屯营片麻岩中的变质表壳岩在片麻岩中以形态多样的包体形式展布，由于其规模较小、分布又零散，无法重建地层系统，只得统称为迁西表壳岩组合。

图9-2-2 三屯营东侧侯庄一带韧性变形带分布图

（据刘志宏，1992）

1—第四系；2—变质基性超基性杂岩；3—秋花峪片麻岩；4—浅色紫苏斜长片麻岩（三屯营片麻岩）；5—黑云紫苏斜长片麻岩（三屯营片麻岩）；6—深构相韧性变形带；7—中构相韧性变形带；8—浅构相韧性变形带；9—脆性断层；10—地质界线；11—片麻理、构造分异条带产状；12—矿物拉伸线理产状

（2）中部构造相韧性剪切带的建立：通过对三屯营以西，高家店燕山期花岗岩南侧纪庄子—张庄子一带的大比例尺构造填图及三屯营北大韦庄-桃树沟实测剖面的系统研究发现，这一地区原划为遵化群的地层，实际上是已遭程度不同的深部构造相韧性变形改造的三屯营黑云紫苏斜长片麻岩单位，又遭受到中部构造相的韧性剪切变形作用叠加再改造，形成了一条宽大的中部构造相的陡倾韧性剪切带（杨振升，1992；刘志宏，1992；杨振升，刘志宏，刘永江等，1997）。这个北北东向的中部构造相韧性剪切带呈明显线性分布，按应变强度划分的强变形带其宽度不同，有的较窄仅几米宽，有的可达几百米不等，彼此平行展布。在强应变带内的矿物组成中，辉石类矿物全部消失，新生黑云母和角闪石类矿物明显定向，构成强片麻理（图9-2-4，9-2-5）。

图9-2-3 三屯营东区侯庄水库三屯营片麻岩中应变分带的实测剖面

（据杨振升，刘志宏，刘永江等，1997）

a—在深部构造相中不同应变强度分带的黑云紫苏斜长片麻岩中的组构及矿物组合演变特征；b—镜下素描图（倍数为6×10）

3.复合韧性剪切变形事件的确定对研究区地质事件序列建立的意义

（1）明确了三屯营以东原迁西群地层系统在三屯营一带并不存在，这里主体是一套以黑云紫苏斜长片麻岩（三屯营片麻岩）的变质深成岩所构成，其中分布零星的高级变质的表壳岩等包体，应为本区最古老的岩石（迁西表壳岩），由三屯营片麻岩的叶理所构成的复式卵形构造，是代表本地区一次重要构造事件，在此基础上又遭到呈网结状深构相韧性剪切变形的改造（图片116～117）。

（2）三屯营以西发现的线形的中构相韧性剪切带是在已遭到深构相韧性剪切变形改造的三屯营片麻岩基础上发生的，因此这部分呈层状片麻岩产出的岩石也不是所谓的遵化群的一部分，它是三屯营片麻岩单位先后遭到两次不同构造相的韧性剪切变形改造的结果，应是个由麻粒岩相到角闪岩相的退变质带，这里表现的是复合韧性剪切变形的产物。因此，在遵化—青龙这个复合线形韧性剪切带内，受到中部构造相韧性剪切变形影响的除了三屯营片麻岩单位外，还有遵化岩群的大型包体、秋花峪片麻岩（2515±2Ma）（图片118～119）、小关庄片麻岩（2495±8Ma）及青杨树变质辉长岩（2536±1Ma）等（耿元生等，2005提供了年龄数据）。由于中构相韧性剪切带已影响到上述2500Ma的侵入岩，表明中构相韧性剪切带形成时间应在本区新太古代晚期岩浆侵入事件之后。

（3）由于发育在本区呈北西向展布的石门基性岩墙（斜长角闪岩）横切上述复合韧性剪切带（图9-2-5），而石门岩墙被推断为古元古代的产物。因此，复合剪切带的形成时间应是形成新太古代之后和石门岩墙侵入之前。

图9-2-4 三屯营以西纪庄子韧性变形带分布图

（据刘志宏，1992）

1—第四系；2—中生代花岗岩（高家店花岗岩）；3—石门岩墙；4—黑云角闪斜长片麻岩（三屯营片麻岩），黑云紫苏斜长片麻岩（三屯营片麻岩）；5—斜长角闪岩、辉石岩；6—磁铁石英岩；7—破碎带、断层；8—浅构相韧性变形带；9—中构相韧性变形带；10—深构相韧性变形带；11—片麻理、构造分异条带产状；12—矿物拉伸线理产状

（二）苏格兰西北部早前寒武纪刘易斯杂岩中的基性岩墙与陡倾直立带的变形事件判定

1.区域地质背景

苏格兰西北部本土（Mainland）及其西侧的外赫布里底群岛（Outer Hebrides）出露古老的早前寒武纪变质杂岩被称之为刘易斯杂岩（Lewisian Complex）。这个地区是属于北大西洋克拉通的一个组成部分（Windley，1984）。在刘易斯杂岩之上，不整合覆盖有未变质的托里东岩系和寒武系—奥陶系碎屑岩—碳酸盐岩地层。这里分布的刘易斯杂岩以是否受到古元古代的Laxforian期构造-岩浆事件影响，而划分为两套片麻岩类，基本未受影响的被称为斯考里（Scourie）片麻岩：受影响的为莱克斯福德（Laxford）片麻岩。根据这一特点Park和Tarney（1987）将西北部本土区刘易斯杂岩分布范围划分为北部、中部和南部3个区域（图9-2-6）。南、北两部分主要是由莱克斯福德片麻岩所构成，而中部区是由斯考里片麻岩所组成，后者保留有完好的麻粒岩相高级变质特征。此外，在南部区有呈北西向展布的古元古代的玛丽湾群（Loch Moree Group）。而整个地区呈北西向侵入的斯考里（Scourie）岩墙是这个地区的一个重要划时代的标志物。

图9-2-5 迁西三屯营大韦庄桥头—桃树洼构造岩石应变分带实测剖面

（据杨振升，刘志宏，刘永江等，1997）

（上图）及中部构造相中不同应变强度带内在原岩为黑云紫苏斜长片麻岩中形成的复合片麻理的组构与矿物组合演化特征（上图am为石门岩墙，下图为镜下素描图倍数为5×10）

2.北部区陡倾直立带构造

苏格兰西北部本土，由刘易斯杂岩组成的呈北西走向陡倾直立带构造是个具有特色的构造地貌景观。图片120～121是北部区Loch Eriboll（艾里保湾）西侧的大西洋海岸的露头，由浅色条带状片麻岩和暗色基性岩构成明显的陡倾直立构造带，其中有莱克斯福德期的花岗岩脉和花岗伟晶岩脉平行岩层条带贯入，较宽的基性岩具有明显平行围岩片麻理—条带构造的透入性叶理，甚至由于强烈挤压作用引起石香肠化，一些较薄的暗色基性岩则出现明显的构造尖灭现象，这些基性岩皆属于斯考里岩墙，但它们已遭到了莱克斯福德期的强烈变形改造。图片122～123在平面上看到岩墙本身的组构特征。通过重点区域的系统填图发现，斯考里岩墙在中部区的斯考里片麻岩中也广泛可见，但这里的岩墙本身并未受变形影响，完好保留有原始的岩浆结构（图片126～127），而进入了莱克斯福德期影响区域内，不仅平缓产出的麻粒岩相的斯考里片麻岩逐渐转变为呈北西向分布的陡倾层状片麻岩，同时斯考里岩墙也与其一起发生形态和内部组构的协调变形，并同时随后还发生有莱克斯福德期花岗岩和伟晶岩的侵入。

3.中部区斯考里片麻岩与斯考里岩墙

中部区是苏格兰西北部刘易斯杂岩中保存着基本未受古元古代莱克斯福德期变形与岩浆事件影响的高级变质地质体，斯考里片麻岩是一套具有明显条带状构造特征的英云闪长质-奥长花岗质片麻岩。其中含有较多的暗色岩的岩条和透镜体，他们被褶皱成十分复杂的平卧式褶皱（图片124），在一些地段还有不同样式的叠加褶皱出现（图片125）。总体产状形态呈一种宽缓的穹形（或背形）构造样式。在中部区呈北西向展布的斯考里基性岩墙不仅沿张性裂隙贯入，而且相当多的这类岩墙是与斯考里片麻岩被改造成直立条带状片麻岩直接接触，在图片122中可清楚地看到这种接触关系，图片127是这种未受后期变形改造的斯考里基性岩墙中保存完好的变余岩浆结构。Attfield（1987）在中部区发现斯考里片麻岩中存在前斯考里基性岩墙侵入事件的韧性剪切带——Canisp剪切带。事实上，北部与中部区分界的莱克斯福德韧性剪切带（LSZ）就是形成于斯考里岩墙侵入之前的（图9-2-7）Inverian（印弗里）期，而沿此期韧性剪切带贯入的斯考里岩墙的变形则是莱克斯福德期的产物。故而莱克斯福德韧性剪切带实际上是个复合韧性剪切带，也即是个复合的陡倾直立带。

图9-2-6 苏格兰西北部地质略图

（据Park和Tarney，1987，经简化）

1—后刘易斯期盖层；2—加里东造山带的西缘；3—上壳岩；4—莱克斯福德期侵入岩；5—未划分的刘易斯杂岩。LSZ—莱克斯福德（Laxford）剪切带；CSZ—勘尼斯（Canisp）剪切带；LMG—玛丽湾群；OHF—外赫里底断层；SHIC—南哈里斯火成杂岩

4.陡倾直立带与岩墙关系的研究在该区地质事件序列建立的作用

从苏格兰西北部本土地区刘易斯杂岩中的陡倾直立带和斯考里岩墙关系的几十年研究工作表明，斯考里片麻岩形成之后至莱克斯福德期的历史演变，通过Canisp韧性剪切带的发现和莱克斯福德韧性剪切带是复合剪切带性质的确立，表明，斯考里岩墙侵入前已发生有Inverian期构造事件（Canisp和Laxford韧性剪切带形成），之后有斯考里岩墙贯入，在莱克斯福德期时，莱克斯福德韧性剪切带包括贯入其中的斯考里岩墙又一同接受莱克斯福德期变形改造，并再变形，同时出现该期席状花岗岩及伟晶岩的贯入。

图9-2-7 是图9-2-6的中部区太古宙地块北缘的莱克斯福德剪切带（LSZ）构造简图

（据Coward，1984）

斯考里岩墙切过了向北东渐强的斯考里（印弗里）褶皱，剪切带中部变形最强部位以花岗岩岩席带为标志1—斯考里岩墙；2—片麻岩叶理；3—斯考里晚期褶皱迹线理；4—莱克斯福德剪切带；5—花岗岩席带

（三）辽东南部片麻岩区中近水平产出的董家沟-登沙河韧性剪切带中地质事件信息

1.区域地质背景

辽东南部大连金州地区东侧，大和尚山及其以东地区在古老片麻岩的基底与新元古界—古生界沉积盖层之间的接触关系是一条特征明显的韧性滑脱断层也被称为拆离断层，这个断层之下，在基底片麻岩系中形成一条出露宽度可达1～5km，延伸达30km以上的近东西向的韧性剪切带（图9-2-8），曾被称为响水寺-董家沟-登沙河韧性变形带（杨振升，1985，1988）。它是由糜棱岩化程度不同的糜棱岩系及未受糜棱岩化作用影响的原岩残体和一些宽窄不同的同构造期及后构造期侵入的花岗质岩脉所组成（图片128），整个剪切带产状虽有波状起伏，但整体表现平缓。通过近十年来辽宁地调院在区内进行的1∶5万和1∶25万区域地质填图，对其全貌已有了较清楚的认识，根据对其中同构造侵入的花岗岩的Rb-Sr等时线年龄为223±4Ma的数据确定为印支期的产物，并认为这个大型糜棱岩带是印支早期水平剪切机制下的顺层滑脱构造系统组成部分（陈荣度，李显东等，2001）。本部分要讨论的问题中心，是通过对董家沟-登沙河韧性剪切带内部组构和构造的分析，发现其中有若干可疑地质体，追查它们的来源，进而探讨这个韧性剪切带的形成与有关地质事件的演化过程。

2.董家沟-登沙河韧性剪切带的组成及其内部结构

董家沟-登沙河韧性剪切带是产生在基底岩系与盖层相邻地段，这里的基底主要由三套片麻岩所组成（图9-2-8），按其先后顺序，较早的也是本区最老地质单位被称为得胜片麻杂岩，它是一套岩性复杂的条带状黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩及斜长角闪岩所组成，其中含有数量不等的变质表壳岩（如磁铁石英岩、斜长角闪岩等）的一套变形较复杂的片麻杂岩。其上则为岩性较为单一的条带状角闪黑云斜长片麻岩（亮甲店片麻岩）最后一个单位是规模相对较小的步云山片麻岩（中细粒黑云二长片麻岩）。董家沟-登沙河韧性剪切带基本上就产生在靠近盖层的这套片麻岩中。上述这套片麻岩系，其总体产状也甚平缓，一般倾角为10°～20°，局部可达30°～40°。

图9-2-8 辽南大连地区董家沟-亮甲店地质构造略图

（据金州等1∶25万地质图简化，2006）

1—第四系；2—中三叠世糜棱岩化花岗岩；3—新元古界—古生界；4—步云山片麻岩（中细粒黑云二长片麻岩）；5—亮甲店片麻岩（黑云角闪斜长片麻岩）；6—得胜片麻杂岩（黑云斜长片麻岩，角闪黑云斜长片麻岩）；7—正断层；8—主韧性滑脱断层；9—北东向糜棱岩带；10—董家沟-登沙河韧性剪切带；11—片麻理产状；12—糜棱岩面理产状；13—韧性剪切带与北部片麻杂岩之间的过渡界线

糜棱岩带内原岩残体类型

韧性剪切带原岩主体是由得胜片麻杂岩所组成，经浅构造相由东向西韧性剪切滑脱构造变形，发生了糜棱岩化作用，导致片麻杂岩由角闪岩相向绿片岩相退变的转化，片麻理及条带状构造消失，被糜棱叶理所代替，同时由于变形不均匀，在这个宽大的糜棱岩带内保留了众多的原岩的残迹，这主要表现为：

（1）其中有规模不等的原岩透镜体，这些透镜体表明其原岩相当于得胜片麻杂岩的成分，如图9-2-9的大型条带状片麻岩的褶皱残体及如图9-2-10规模较小的由条带状黑云透辉斜长片麻岩的透镜状残块。

（2）在韧性剪切带内还有规模不同的变质超基性岩的透镜体。如图9-2-11在糜棱岩中有透镜状的角闪石岩，其中规模较大的角闪岩透镜体被两组剪切节理分割多个小块体，在块体边缘可以见到十分显明的浅绿色阳起石构成的外壳（表现出退变质作用的一种可靠证据）。

图9-2-9 糜棱岩带中的大型褶皱构造包体

1—糜棱岩；2—褶皱构造包体

图9-2-10 糜棱岩带内的褶皱构造包体

1—长英质脉体；2—据条纹状结构的伟晶岩；3—糜棱岩；4—透辉斜长片麻岩

图9-2-11 糜棱岩带中的角闪石岩包体分布形式

1—长英质脉体；2—糜棱岩；3—角闪石岩

图9-2-12 和尚屯东沟糜棱岩带内平行X轴的剖面

1—具条纹结构的长英质脉；2—具条纹结构的伟晶岩脉；3—透镜化的变质基性岩；4—糜棱岩片理

（3）在韧性剪切带中可以见到有一定规模的斜长角闪岩层状体，如图9-2-12这是个平行糜棱叶理分布的宽20～40cm，长可达4～5m的斜长角闪岩透镜体，它已发生了不同程度的退变，尤其在斜长角闪岩的边部已有明显的绿泥石化的退变边，由绿泥石叶片构成的叶理与糜棱岩叶理产状一致。

同构造与后构造花岗岩特征

除上述糜棱岩带中残留的各类原岩组成成分外，还有一种十分特征的红色花岗岩浆活动的表现，这主要为：

（1）剪切带内，在靠近主滑脱面一带，这种红色花岗岩呈宽窄不同的脉状体分布在糜棱岩带内，这类花岗岩岩脉内石英具明显定向组构，构成一种条纹状结构，可称其为同构造侵位的花岗岩脉，由于脉体延伸与糜棱叶理平行，它实际上是透镜化的岩席，一些厚度较大的，如图9-2-13下部的1米多厚的条纹状花岗岩脉还保留原样，而一些厚度较薄的条纹状花岗岩脉则与糜棱岩叶理一起，在韧性剪切带的递进变形中共同形成了复杂的不协调褶皱（如图9-2-13的上部和左下部半封闭状及全封闭式的鞘褶皱），图9-2-14也反映了这种特征。

图9-2-13 和尚东沟糜棱岩中的鞘褶皱

1—糜棱岩片理；2—具条纹状结构的花岗岩脉

图9-2-14 和尚屯东沟糜棱岩带内垂直X轴的剖面

1—具条纹结构的长英质脉；2—具条纹结构的伟晶岩脉；3—韧性变形带中的壳褶皱；4—糜棱岩片理

（2）和上述条纹状花岗岩岩脉同成因的还有如图9-2-10，9-2-12，9-2-14中条纹状红色花岗伟晶岩脉。事实上，这些花岗岩、伟晶岩岩脉，其产状皆属沿糜棱叶理侵入的同构造岩席体。

（3）另一类红色花岗岩和伟晶岩与糜棱岩带呈明显的横切叶理的侵入关系，如图9-2-15横切糜棱岩叶理的花岗岩岩枝，有些细的分支也沿糜棱叶理贯入，但这类花岗岩脉内部不显定向组构，图9-2-16则是一条1m左右宽的伟晶岩脉斜切糜棱叶理穿入。这种横切糜棱叶理的无变形组构的花岗岩与伟晶岩显然是韧性剪切带形成后的产物，与前述条纹状同构造花岗质脉岩很有可能属同源不同阶段的侵入体。

图9-2-15 糜棱岩带内后构造侵位的花岗岩脉及其宽缓的褶皱变形

1—花岗岩；2—眼球状糜棱岩；3—糜棱岩图9-2-9～9-2-16引自杨振升等（1988）

图9-2-16 沿糜棱岩片理贯入的后构造伟晶岩与片理一起形成宽缓褶皱

1—伟晶岩；2—糜棱岩片理

3.董家沟-登沙河韧性剪切带与其北侧的片麻杂岩之间的相互关系

从图9-2-8中可见，两者是一种过渡关系，图9-2-17就是这一过渡关系的代表，这里的黑云斜长片麻岩有糜棱岩化的影响，同时也有未受影响的黑云斜长片麻岩，产在其中的白色斜长花岗岩脉内部基本未受变形改造，但其形体已显示出部分受变形影响而拉长变细，在这里更为明显的一个事实是已不见有任何种类型的印支期红色花岗岩浆活动的迹象。

图9-2-17 弱糜棱岩化的黑云斜长片麻岩中的白色斜长花岗岩略显透镜化现象（东刘家店南）

1—糜棱岩化黑云斜长片麻岩；2—黑云斜长片麻岩；3—白色斜长花岗岩

图9-2-18 黑云角闪斜长片麻岩中的白色斜长花岗岩脉的产出特征（亮甲店）

1—黑云角闪斜长片麻岩；2—白色斜长花岗岩

对上文提到剪切带中的糜棱岩化白色斜长花岗质岩脉（图片129，130，131）的原岩，从图9-2-17，9-2-18中可以看出，它们实际上是北部片麻岩在董家沟-登沙河韧性剪切带产生之前就已存在，它们实际可能是由该区的中部构造相的近水平滑脱导致局部深熔作用引起浅色体富集形成的斜长花岗岩脉。这可从图9-2-19中得到启示，这个露头显示亮甲店片麻岩受到近水平滑脱作用引起的矿物成分分类聚集的一个实例。而南侧剪切带中退变的暗色岩也是这类片麻岩中的包体或侵入的基性岩席被浅构相剪切带改造的表现（图9-2-20）。

图9-2-19 黑云角闪斜长片麻岩中的顺层韧性剪切变形形成的中构相的条纹-条带状构造片麻岩（亮甲店）

1—暗色条带（黑云母、角闪石富集）；2—浅色条带（白色斜长石、石英富集）

图9-2-20 在黑云角闪斜长片麻岩中具冷凝边的斜长角闪岩岩席（亮甲店南）

1—黑云角闪斜长片麻岩；2—斜长角闪岩

4.韧性剪切带中的构造-岩浆事件演化序列

董家沟—登沙河韧性剪切带是叠加在一个已经发生过中部构造相近水平滑脱引起深熔作用的构造片麻岩带的背景下，又在印支早期产生由东向西的滑脱作用而形成的一个近水平产出的浅部构造相的韧性剪切带。沿着这个带形成有同构造早期的红色花岗岩岩脉、伟晶岩岩席，并和糜棱岩叶理一起，在沿叶理发生的剪切作用下，由递进变形引起了剪切带内不均匀的剪切流变褶皱，其后又被同期花岗质岩浆再贯入，形成岩枝状的花岗岩与伟晶岩。