許冠軍，楊偉彬，何 斌，龍 桂，程亮開

（廣東省地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510080）

0 引 言

韌性剪切帶（ductile shear zone）作為中-下地殼直至上地幔頂部變形的重要表現(xiàn)形式，受高應(yīng)變帶內(nèi)巖石塑性流動以及剪切作用的影響，與造山作用的深部過程密切相關(guān)[1-7].韌性剪切帶是研究地殼深部塑性變形的重要內(nèi)容，廣泛應(yīng)用于造山帶巖石圈變形、探討構(gòu)造演化過程及其動力特征探討，是碰撞造山帶或大陸內(nèi)部研究中最為詳盡和深入的地殼中深層次的構(gòu)造帶[4].韌性剪切帶在研究造山帶構(gòu)造動力與形變約束等方面起著舉足輕重的作用，是認(rèn)識深部構(gòu)造層次巖石變形特征以及物質(zhì)能量遷移轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵媒介[3，8].逆沖與滑脫型剪切帶一般形成于大洋俯沖-增生或陸-陸碰撞過程中-下地殼收縮構(gòu)造變形階段[9]，伸展型剪切帶與巖石圈的伸展-減薄過程緊密相連[10-11]，而走滑型剪切帶通常與大陸-洋/ 陸的斜向匯聚作用相關(guān)[12].韌性剪切帶盡管兩側(cè)圍巖位移明顯，但宏觀破裂面并不顯著，其內(nèi)部與周圍巖石呈現(xiàn)為遞進(jìn)式的應(yīng)變演化關(guān)系.鑒于韌性剪切帶形成于高溫高壓的構(gòu)造環(huán)境，以韌性變形為主，故剪切運動過程中伴隨著熔融產(chǎn)物的擴散和運移，通常與金礦、錫礦等礦產(chǎn)資源的成礦作用關(guān)系密切[13-17].因此，韌性剪切帶的變形研究對于理解構(gòu)造背景下陸內(nèi)大型變形帶的地殼深部特征及成礦機制等具有重要的參考價值.

華南陸塊作為亞洲東部主要的大陸塊體，元古代中晚期以來，周緣超大陸裂解與匯聚過程對其構(gòu)造演化產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響[18-20].尤其中-新生代以來，華南陸塊在古亞洲、特提斯和太平洋三大構(gòu)造域多向匯聚的構(gòu)造環(huán)境之下[21-22]，在陸內(nèi)形成了一系列北東（NE）向和北西（NW）向疊加的棋盤格狀斷裂系統(tǒng).其中韌性剪切帶多發(fā)育于NE 向構(gòu)造帶中，且多具早期韌性剪切、晚期脆性活動的特征.前人圍繞華南沿海地區(qū)的吳川—四會斷裂帶[23-25]、瘦狗嶺—羅浮山斷裂帶[26-28]、蓮花山斷裂帶[29-31]等韌性剪切帶，開展了一系列幾何學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)、年代學(xué)、成礦效應(yīng)等方面的研究，揭示出一系列關(guān)鍵的區(qū)域剪切帶的分布演化特征及其可能的蘊礦機理.本文依托“廣東1∶5 萬派潭、增城縣、石龍鎮(zhèn)幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”項目，在廣東正果地區(qū)，首次厘定出區(qū)域內(nèi)存在造山帶尺度，近E—W 走向的韌性剪切帶——正果韌性剪切帶.同時，在查明正果韌性剪切帶幾何學(xué)及運動學(xué)特征的基礎(chǔ)上，選取正果韌性剪切帶中白云母單礦物為年代學(xué)研究對象，開展40Ar/39Ar 測年分析，為研究華南陸內(nèi)地殼變形過程及區(qū)域構(gòu)造活動提供年代學(xué)信息.

1 區(qū)域地質(zhì)背景

正果剪切帶位于廣州市增城區(qū)與惠州市龍門縣交界處，范圍為東經(jīng)113°50′30″～113°59′50″，北緯23°22′24″～23°29′58″，屬華南陸塊之羅霄—云開弧盆系，橫跨貴子—增城增生雜巖帶和武夷地塊兩個Ⅳ級大地構(gòu)造單元[32].該區(qū)域具有較為復(fù)雜的基底構(gòu)造，以及相對不完善的地層發(fā)育，主要為元古宇、泥盆-石炭系及第四系，巖漿活動強烈，出露有早志留世、晚三疊世及晚侏羅世花崗巖，構(gòu)造變形作用較強，變形的類型有褶皺構(gòu)造、韌性剪切帶及脆性斷層（圖1）.

元古宇（Pt）巖性為淺灰、灰綠、淺紫色云母片巖、石英云母片巖、堇青石黑云母石英片巖及絹云千枚巖等，從其礦物組合特征及結(jié)構(gòu)特征看，其原巖可能為一套砂泥質(zhì)頁巖，其沉積環(huán)境多為深海、半深海.泥盆—石炭系（D-C）巖性為灰白色石英質(zhì)礫巖、灰白色石英砂巖、頁巖、灰白色灰?guī)r、鈣質(zhì)砂巖，主要為濱淺?！恿飨喑练e，不整合于元古宇之上.第四系（Q）多發(fā)育于山間河谷，巖性多為卵礫石層、砂礫層等，為河流沖洪積物.早志留世花崗巖形成的過程與同碰撞到后碰撞轉(zhuǎn)化階段的構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變有關(guān)，三疊紀(jì)和侏羅紀(jì)花崗巖則都形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境.

2 正果韌性剪切帶的原位特征

正果韌性剪切帶在研究區(qū)首次被發(fā)現(xiàn)，其主要沿正果鎮(zhèn)一帶近東西向延伸至白面石發(fā)育，長16 km，垂直剪切帶走向變質(zhì)變形巖石范圍最寬處可達(dá)6.7 km，整體表現(xiàn)為近東西走向，剪切帶東北側(cè)為第四系覆蓋，西南側(cè)被晚侏羅世花崗巖巖體侵入.

該剪切帶發(fā)育于元古宇、早志留世花崗巖及泥盆—石炭系內(nèi)，由糜棱巖、片麻巖、片巖及片理化巖石組成.其糜棱葉理或片理面總體走向近東西向，局部北東向或北西向，總體傾向南，傾角25°～65°（圖2）.剪切帶內(nèi)巖性整體表現(xiàn)為各種類型的糜棱巖類、片麻巖類、片巖類及片理化巖石類，各類巖石主體的變形產(chǎn)狀相協(xié)調(diào)，表明晚期應(yīng)受同一期構(gòu)造活動作用所致，其不同表現(xiàn)形式應(yīng)與原巖巖性不同有關(guān)（帶內(nèi)的片麻巖、片巖及片理化巖石應(yīng)為剪切作用形成，而非區(qū)域變質(zhì)巖，比如原巖為沉積巖且泥質(zhì)含量較高，則易形成片巖類巖石；原巖為沉積巖且長英質(zhì)礦物含量較高，則易形成片麻巖類巖石；原巖為花崗巖類，則易形成糜棱巖類巖石），各種變形巖石受剪切應(yīng)力作用，強烈置換原巖的原生構(gòu)造.

圖2 廣東省增城地區(qū)正果韌性剪切帶A-A’實測剖面

白面石A—A’剖面分析揭示出該韌性剪切帶特征如下（圖1、圖2）：

（1）逆沖兼具左行走滑的活動性質(zhì).該韌性剪切帶影響的巖層（石）主要包括元古宇、早志留世花崗巖及泥盆—石炭系，副變質(zhì)巖表現(xiàn)為片理化帶，正變質(zhì)巖表現(xiàn)為糜棱巖帶.在野外調(diào)查過程中，多見層間片理撓曲（圖3a）以及早期貫入石英脈受后期構(gòu)造運動影響而發(fā)生彎曲，其形態(tài)均指示該韌性剪切帶的主體運動方向為逆沖擠壓.對花崗質(zhì)糜棱巖中的巖石組構(gòu)及殘斑旋轉(zhuǎn)形態(tài)（圖3b）分析可知，該韌性剪切帶活動性質(zhì)為逆沖兼具左行走滑.

圖3 層間片理撓曲示意圖（a）及花崗質(zhì)糜棱巖野外照片（b，俯拍）

（2）變質(zhì)變形程度不一.該韌性剪切帶南側(cè)主要位于早志留世花崗巖內(nèi)，中部及北側(cè)主要位于元古宇及泥盆—石炭系內(nèi)（圖1），南側(cè)發(fā)育于早志留世花崗巖內(nèi)的剪切帶表現(xiàn)為糜棱巖，中部發(fā)育于元古宇內(nèi)的剪切帶表現(xiàn)為片麻巖、片巖（圖2），北側(cè)發(fā)育于泥盆—石炭系內(nèi)的剪切帶表現(xiàn)為片理化巖石，變形程度往北逐漸減弱，直至消失.同一條韌性剪切帶不同的變形特征，應(yīng)與其原巖性質(zhì)有關(guān)，雖然巖性表現(xiàn)不一致，但其產(chǎn)狀高度協(xié)調(diào)一致，應(yīng)位于同一韌性剪切帶.

3 40Ar/39Ar 年代學(xué)證據(jù)

3.1 樣品特征

選取韌性剪切帶西北和東南兩個單礦物白云母樣品進(jìn)行40Ar/39Ar 年代學(xué)研究（PM04-20 和PM22-12，圖1），采樣部位其面理均為近東西走向，且同構(gòu)造新生白云母比較發(fā)育，其可代表該期動熱變質(zhì)事件的發(fā)生時間.PM04-20 為白云母二長片麻巖，呈灰白色，片麻狀構(gòu)造，礦物含量為石英約35%、正長石約32%、鈉-更長石約15%，次生礦物白云母約12%、黑云母約3%，具鱗片變晶結(jié)構(gòu)，其他礦物少量，礦物分布定向較明顯.PM22-12 為長石黑云石英片巖，呈褐色，片狀構(gòu)造，礦物含量為石英50%、長石18%，次生礦物黑云母25%、白云母3%，其他礦物少量，礦物分布定向明顯（圖4）.

圖4 PM04-20（a）及PM22-12（b）鏡下照片

3.2 樣品挑選

單礦物的挑選采用標(biāo)準(zhǔn)礦物分離技術(shù)（《40Ar-39Ar 同位素地質(zhì)年齡及氬同位素比值測定（DZ/T 0184.8-1997）（中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部，1998）》），樣品挑選及相關(guān)處理完成于河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室.

3.3 年齡測試

采用鋁箔片將挑選好的單礦物白云母裝入石英管內(nèi)，在石英管的不同區(qū)域置入用于計算中子通量梯度的黑云母標(biāo)準(zhǔn)樣品（ZBH-25）.將真空熔封后的石英管置入HFETR 反應(yīng)堆（中國核動力設(shè)計研究院）中輻照15 h[33].采用核工業(yè)北京地質(zhì)研究院的Argus VI 惰性氣體質(zhì)譜儀對于輻照后的樣品開展Ar 同位素組成研究，樣品排氣采用雙真空鉭片加熱爐設(shè)備，通過階段升溫法實現(xiàn)[33].分別采用兩組液氮U 型冷阱，其高溫組采用鋯-鋁吸氣劑泵（450 ℃）、室溫組采用鋯-鋁吸氣劑泵的順序依次對氣體開展純化處理，在質(zhì)譜儀中對經(jīng)過處理后僅存的惰性氣體開展Ar 同位素組成的測試分析.在輻照過程中，通過引入純凈的CaF2和K2SO4輻照實驗對于樣品中Ca 和K 可能存在的異常干擾信號進(jìn)行校準(zhǔn)[33]（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心）.在反應(yīng)堆內(nèi)，相關(guān)校準(zhǔn)參數(shù)包括：（36Ar/37Ar）ca＝3.539×10-4，（36Ar/37Ar）ca＝8.735×10-4和（40Ar/39Ar）k＝7.98×10-3，結(jié)合基于標(biāo)準(zhǔn)黑云母標(biāo)樣計算的石英管內(nèi)的中子通量梯度數(shù)據(jù)，對于石英管內(nèi)不同區(qū)域單礦物樣本的輻照常數(shù)（J 值）進(jìn)行系統(tǒng)的計算分析，同時，質(zhì)譜中的質(zhì)量歧視校正因子經(jīng)由大氣氬同位素組成的測試分析獲得，并參考Steiger and Jager（1977）的衰變常數(shù)推薦值5.543×10-10[34].采用Antony Koppers 的ArArCALC 2.40 軟件開展系統(tǒng)的40Ar/39Ar 年齡數(shù)據(jù)的相關(guān)計算和分析[35].上述測試由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成.

3.4 測試結(jié)果

樣品PM04-20 年齡譜由14 個加熱階段組成：第1 階段獲得的年齡值為（67.65±6.93）Ma，明顯偏低，存在39Ar 丟失，第1 階段到第6 階段及第13 階段到第14 階段的39Ar 析出量較少，占比小，誤差大，不穩(wěn)定，無地質(zhì)意義；第7 至第12 階段的視年齡從（160.00±0.79）Ma 變化到（161.38±0.90）Ma，相應(yīng)的39Ar 析出量總和為83.58%，由此計算得到的坪年齡為（160.80±0.65）Ma（表1、圖5a），等時線年齡（159.53±1.22）Ma（圖5b）和反等時線年齡（159.51±1.22）Ma（圖5c）與坪年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致，表明樣品在該階段無明顯的氬過?；驓鍋G失，說明了坪年齡值具有很高的可靠性，可代表白云母的結(jié)晶年齡；第2 階段到第6 階段及第13 階段到第14 階段的39Ar 析出量較少，但其視年齡值與主體坪年齡值也基本一致.

圖5 PM04-20 和PM22-12 白云母40Ar/39Ar 坪年齡（a、d）、40Ar/36Ar-39Ar/36Ar 等時線年齡（b、e）及36Ar/40Ar-39Ar/40Ar 反等時線年齡（c、f）

樣品PM22-12 年齡譜由10 個加熱階段組成：第1 階段獲得的年齡值為（216.68±19.33）Ma，明顯偏老，說明該樣品白云母可能存在一定的過剩氬（40Ar）.雖然樣品可能產(chǎn)生了一定程度的過剩氬（40Ar），但是在獲取坪年齡的同時進(jìn)行等時線年齡計算，可以消除過剩氬（40Ar）對年齡測定的影響.第1、第2 及第10 階段的39Ar 析出量較少，占比小，誤差大，不穩(wěn)定，無地質(zhì)意義；第3 至第9 階段的視年齡從（159.71±0.79）Ma 變化到（160.85±0.84）Ma，相應(yīng)的39Ar 析出量總和為92.09%，由此計算得到的坪年齡為（160.17±0.65）Ma（表1、圖5d），其計算出的等時線年齡（159.83±0.90）Ma（圖5e）和反等時線年齡（160.07±0.89）Ma（圖5f）與坪年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致，再次表明所測樣本在該階段無明顯的氬過剩或氬丟失，也說明了坪年齡值具有很高的可靠性，可代表白云母的結(jié)晶年齡.第2 階段和第10 階段的39Ar 析出量較少，但其視年齡值與主體坪年齡值基本一致.

綜上所述，于該韌性剪切帶獲得的（160.80±0.65）Ma 和（160.17±0.65）Ma 兩個坪年齡質(zhì)量可靠，基本代表了該剪切帶的形成時間.

4 構(gòu)造意義探討

中生代華南大陸主要由揚子和華夏兩大地塊所構(gòu)成，并處于全球三大構(gòu)造板塊的匯聚拼接地帶，使得華南大陸的構(gòu)造演化極其復(fù)雜，形成了在板塊構(gòu)造圍限作用下的獨特大陸構(gòu)造[36-37]（圖6a-b）.華南地塊的中生代構(gòu)造運動和巖漿活動自侏羅紀(jì)始深受太平洋板塊和伊澤納吉板塊俯沖的深刻影響.晚侏羅世時期，由于伊澤納吉板塊向歐亞板塊西北方向俯沖，太平洋板塊在揚子地塊表現(xiàn)為平俯沖模式，對江南造山帶以及毗鄰的華夏地塊的深部活動均造成一定的影響[37-38].目前，國內(nèi)學(xué)者對華南大陸中生代重大地質(zhì)問題的討論主要集中在：（1）對其構(gòu)造特征模式的轉(zhuǎn)換機制及其時間尺度約束的研究方面[39-43]；（2）華南大陸構(gòu)造活動來自周圍大尺度板塊構(gòu)造演化，亦或陸域多期構(gòu)造復(fù)合所致[43-47].另外，目前對于侏羅紀(jì)時期的不同時段的華南大陸構(gòu)造演化并非完全明確，諸如華南板塊擠壓或拉張所涉及的構(gòu)造層次及其時空差異性，等等.這些問題也仍需進(jìn)一步深入探討[41].因此，對正果韌性剪切帶的識別和研究有助于揭示華南侏羅紀(jì)時期的構(gòu)造演化過程，以期對理解燕山運動在華南地區(qū)的響應(yīng)提供新的地質(zhì)證據(jù).

圖6 晚侏羅世花崗巖Rb-（Yb+Ta）（a）和Rb-（Y+Nb）（b）構(gòu)造判別圖解（底圖據(jù)[49]）

綜合區(qū)域地質(zhì)資料分析，對附近晚侏羅世花崗巖（圖1 正果鎮(zhèn)東南側(cè)）進(jìn)行鋯石U-Pb定年，年齡為（161.9±2.6）Ma[48]，與正果韌性剪切帶的白云母Ar-Ar 坪年齡（160.80±0.65）Ma 和（160.17±0.65）Ma 基本一致，表明正果韌性剪切帶與該期花崗巖應(yīng)同為晚侏羅世早期同構(gòu)造形成的產(chǎn)物.結(jié)合該套花崗巖構(gòu)造環(huán)境分析，顯示其形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境[48]（圖6），說明該期花崗巖的形成處于擠壓構(gòu)造體制之下.結(jié)合該剪切帶左行逆沖的變形特征，說明這次碰撞事件同時具有水平收縮和側(cè)向擠出的地質(zhì)效應(yīng)，暗示晚侏羅世早期（～160 Ma）華南大陸構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換可能尚未結(jié)束，以及該時期華南大陸東南沿海的構(gòu)造演化為周緣板塊構(gòu)造效應(yīng)的響應(yīng).

5 結(jié)論

（1）正果韌性剪切帶整體走向近東西，傾向南，傾角25°～65°，最寬可達(dá)6.7 km，主要由糜棱巖類、片麻巖類、片巖類及片理化巖石類組成，其變形特征為逆沖兼具左行走滑.

（2）正果韌性剪切帶40Ar/39Ar 年齡結(jié)果為（160.80±0.65）Ma 和（160.17±0.65）Ma，與附近形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境下的花崗巖具一致的形成時代（161.9±2.6）Ma，表明該剪切帶形成于晚侏羅世早期太平洋板塊與華夏地塊的持續(xù)俯沖-匯聚，表現(xiàn)出垂直于板塊擠壓應(yīng)力的水平收縮和平行于板塊擠壓應(yīng)力的側(cè)向擠出的構(gòu)造變形樣式，具有水平收縮和側(cè)向擠出的地質(zhì)效應(yīng).