2020, Vol. 29
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2. 中国地质调查局 沈阳地质调查中心, 辽宁 沈阳 110034
2. Shenyang Center of China Geological Survey, Shenyang 110034, China
辽东半岛南部地区地质构造复杂，尤其是中生代伸展构造极其发育，变质核杂岩作为伸展构造的重要表现形式受到研究学者的广泛关注[1-12].孟庆成等首先在1 : 5万三十里堡等五幅区调中提出辽南金州变质核杂岩❶.杨中柱等开展了辽南伸展构造的研究，首次公开报道了“辽南金州变质核杂岩”，讨论了其组成及特征并初步探讨了它的形成机制[1].之后关会梅、刘俊来等[4-5]又在辽南金州变质核杂岩的东部万福一带厘定出了万福变质核杂岩，指出辽南金州变质核杂岩与万福变质核杂岩是共用同一下盘的变质核杂岩对，并对其形成模式和形成机制进行了探讨.辽东半岛是早白垩世时期一个强烈伸展的地区，对于其中伸展构造的研究，是认识区域岩石圈或地壳演化的重要途径.变质核杂岩遍布中国东部地区，其形成与演化具有一定的时序性[2-7].它们的区域组合规律与递进演化关系可能有助于解决中国东部地区中生代区域岩石圈减薄问题，但目前尚缺乏系统而深入的研究工作.
❶孟庆成, 等.辽宁省1:5万三十里堡等五幅区调报告.辽宁省地质勘查院, 1994.
本次工作依托于“辽宁变质核杂岩及控矿规律研究”项目，在庄河新房和栗子房一带首次发现并厘定出新房变质核杂岩和栗子房变质核杂岩构造，二者与金州变质核杂岩和万福变质核杂岩在空间展布、形成时间、运动学特征、形成模式和形成机制上都有一定的成因联系（图 1）.本文试图通过讨论各变质核杂岩的时空关系和动力学特征，为华北东部中生代陆内伸展作用和成矿地质背景提供依据和新的找矿思路.
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图 1 辽东半岛南部变质核杂岩分布简图 Fig.1 Distribution map of metamorphic core complexes in southern Liaodong Peninsula a-金州变质核杂岩(Jinzhou MCC); b-万福变质核杂岩(Wanfu MCC); c-新房变质核杂岩(Xinfang MCC); d-栗子房变质核杂岩(Lizifang MCC); 1-白垩系(Cretaceous); 2-拆离断层(detachment fault); 3-上盘相对下盘运动方向(relative movement of hanging wall to footwall); 4-线理赤平投影(stereographic projection of lineation) |
辽东半岛南部地区的基底岩系主体为太古宙片麻杂岩和表壳岩，北部地区有古元古代辽河群变质岩系.太古宇岩石主要有以得胜片麻杂岩为代表的早期TTG岩系和由亮甲店片麻岩构成的晚期石英闪长岩系岩石，它们占据了太古宇岩石发育区的主体（＞95%）.变质表壳岩由具密切伴生关系的角闪石岩、斜长角闪岩和磁铁石英岩组成，它们均呈大小不一的透镜状、条带状及不规则状的“包裹体”，零星（＜5%）分布于片麻岩中.盖层包括从新元古代到中生代的火山-沉积地层.古元古界主要由片岩、石英岩、白云岩组成；新元古界主要由变质长石石英砂岩和含长石石英杂砂岩及少量片岩和板岩组成；古生界分布在南部沿海地区，以灰岩与间层状砂岩和局部出现的页岩等沉积岩为主；中生界分布于局限小型断陷盆地内部，以陆相沉积岩为主，局部地区发育有中-酸性或碱性火山岩[4].
在辽东半岛南部地区的主体构造格架中，除后期发育的一些北东-北北东向脆性断裂表现极其显著以外，区域性拆离断层和变质核杂岩及大面积分布的花岗质杂岩占主导地位.巨量中生代花岗质岩石在该区大面积分布，主要由二长花岗岩、花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩及花岗斑岩组成.岩体主体就位于变质核杂岩的下盘和周围，其就位和演化与变质核杂岩的发育与剥露具有密切的成因联系.
2 金州和万福变质核杂岩金州和万福变质核杂岩作为典型的科迪勒拉型变质核杂岩，均具有典型的三层结构和5个部分：上盘为新元古代-古生代弱变形沉积岩层、中生代上叠伸展盆地，中部为拆离断层带（由主拆离断层及下伏糜棱岩系构成），下盘为太古宙片麻杂岩和同构造中生代花岗质侵入岩体[1, 4]（图 1a、b）.
金州变质核杂岩是由北北东转向北东东向的金州-董家沟弧形主拆离断层带围限太古宙变质岩下盘与元古宇和下古生界沉积岩层上盘构成的一个特殊构造单元.宏微观运动学特征指示上盘岩石相对下盘岩石由南东东向北西西方向滑移伸展（图 1a）.万福变质核杂岩除夹河山一带的出露部分为北西走向以外，总体走向南北.宏微观构造特征显示上盘由北西西→南东东方向运动（图 1b）.大量年代学数据表明金州变质核杂岩和万福变质核杂岩均形成于早白垩世[2-11]，且在早白垩世同构造花岗岩中可见早期三叠世-侏罗纪糜棱岩捕掳体.
3 新房变质核杂岩特征新房变质核杂岩构造是本次工作新识别出的，该构造位于庄河东北吴炉镇新房-李家屯一带（图 1c）.
3.1 岩石组成新房变质核杂岩具有典型的三层结构（上盘弱变形沉积岩层、下盘的深成变质岩和中部的拆离断层带），由4个部分（上盘新元古代-古生代弱变形沉积岩层，中部的拆离断层带，下盘的太古宙糜棱岩、片麻杂岩和同构造中生代花岗质侵入岩体）构成（图 2a）.
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图 2 新房变质核杂岩地质构造简图及岩石露头 Fig.2 Geological structure sketch of Xinfang metamorphic core complex and rock outcrops 1-白垩系（Cretaceous）；2-古生界（Paleozoic）；3-新元古界（Neoproterozoic）；4-古元古界（Paleoproterozoic）；5-早白垩世二长花岗岩（Early Cretaceous monzogranite）；6-早中侏罗世二长花岗岩（Early-Middle Jurassic monzogranite）；7-晚侏罗世花岗闪长岩（Late Jurassic granodiorite）；8-地质界线（geological boundary）；9-角度不整合界线（angular unconformity）；10-拆离断层及编号（detachment fault and number）；11-韧性剪切带（ductile shear zone）；12-逆断层（reverse fault）；13-剖面位置（section position）；14-拉伸线理（stretching lineation）；15-糜棱面理产状（mylonite foliation attitude）；16-片理产状（schistosity attitude）；17-上盘相对下盘运动方向（movement direction of hanging wall to footwall）；18-原同位素取样位置及U-Pb年龄（previous isotope sampling location and U-Pb age）；19-本次工作同位素取样位置及U-Pb年龄（isotope sampling location and U-Pb age of this study） |
上部盖层发育新元古界青白口系钓鱼台组、南芬组、桥头组以及古生界寒武系.岩石类型主要包括变质石英砂岩、板岩、石英岩、石英绢云质糜棱岩、灰岩、白云岩及页岩.由于拆离作用，该套地层总体减薄，局部缺失钓鱼台组，个别层位发育保留不全.在东部界面附近缺失钓鱼台组，与南芬组断层接触.在靠近主拆离界面及附近，岩石变形强烈，尤其是能干性较弱的岩层，发育顺层流变褶皱及线理等.能干性较强的石英砂岩等常发育一系列密集的破劈理及节理，使岩石破碎，局部呈角砾状.在远离主界面向上，变形减弱，过渡为正常沉积，保留原始沉积层理.此外，在上述盖层岩石中发育多条正断层，这是由于沿主滑脱面拆离作用的结果（图 2a）.
下盘核部主要由太古宙变质深成岩和其中的表壳岩包裹体组成.变质深成岩为片麻杂岩，代表地壳深部变形特点的变质基底.在空间展布上，变质基底呈椭圆形穹状隆起，长轴约20 km，沿北西向延伸，主要分布在新房变质核杂岩下盘的北部地区.变质核东、西、南面均以拆离断层与盖层下部新元古界相接触，接触面被韧性剪切带所环绕（图 2a）.
小孤山岩体（ηγJ1-2）是新房变质核杂岩下盘构造岩前侵入体，分布于小孤山、东高丽城山等地，呈北东向不规则状产出.侵入新太古代变质深成岩和大营岩体，被鞍子山岩体、姜油房岩体及光明山岩体所侵.岩体南部与韧性剪切带均呈断层接触，见有较弱的面理，产状外倾，岩石具有弱片麻状构造.石英、长石具微弱的定向拉长趋势，反映小孤山岩体后期遭受到韧性剪切作用，证实其为构造前侵入岩.黑岛花岗斑岩截切韧性剪切带，说明其为构造后侵入岩.
新房变质核杂岩拆离断层带沿盖层岩系（新元古界-古生界）底部青白口系钓鱼台组与太古宙片麻岩之间接触界面发育，呈缓倾斜的波状曲面，在平面上总体呈穹隆状展布，形态为向北西开口的反“C”型，是在伸展体制下形成的一种低角度脆韧性正断层，产状较缓，分别向西、南、东倾斜.由于后期叠加及改造，现存的拆离断层带沿盖层与基底接触界面断续出露，并呈向南弧形展布，西自新房一带，东至李家屯，东西长约7 km.界面附近产状多有变化，但总体与下盘片麻理和上盘盖层的层理产状一致（图 2a）.拆离断层带由下而上从韧性-脆性递进变化，底部岩石韧性变形强烈，发育糜棱岩带，糜棱面理具透入性，由细粒石英、长石及新生矿物绿泥石、绢云母等强定向显示.糜棱面理向外（盖层一侧）缓倾，倾角多小于30°，呈缓穹隆状.接近拆离断层面的岩石主要由构造角砾岩、碎裂岩、碎裂岩化糜棱岩等脆性构造岩组成，再向远离主拆离断层面依次发育角砾糜棱岩和微角砾岩，它们是在递进变形早期阶段形成的糜棱岩基础上发育起来的.
3.2 运动学特征新房变质核杂岩糜棱面理随所处部位不同而变化，围绕核部穹隆向外侧倾斜，倾角为20~40°.线理产状较稳定，总体走向近东西向，产状（240~290°）∠（12~30°）（图 1c）.野外露头可见韧性剪切流变褶皱、S-C组构、石香肠构造、旋转碎斑系、褶曲的长英质脉、眼球构造、σ组构、剪切条带、书斜构造等，均一致指明了上盘由北东东→南西西的运动特征（图 2b、c）.
3.3 形成时限变质核杂岩的核部侵入岩形成时代可以反映变质核杂岩的形成时代.本次在核部构造前片麻状黑云二长花岗岩中采集样品，测得锆石U-Pb年龄为174±2 Ma（年龄数据另文未发表），即早-中侏罗世，说明核杂岩形成于174±2 Ma之后.同时在侵入于韧性剪切带未变形变质的角闪黑云花岗斑岩中采集样品，测得锆石U-Pb年龄为128±0.7 Ma（年龄数据另文未发表），即早白垩世，说明核杂岩在128±0.7 Ma之前应已开始.结合区域伸展构造事件及上盘同构造早白垩世伸展盆地，将新房变质核杂岩形成时间限定在早白垩世（＞128 Ma）.
4 栗子房变质核杂岩特征栗子房变质核杂岩构造也是本次工作新识别的.该构造位于庄河市栗子房镇东北方向（图 1d）.
4.1 岩石组成栗子房变质核杂岩构造具有三层结构，即上部沉积盖层、下部变质基底及中间的拆离断层，由5部分组成，即上盘古元古界盖层、中生代断陷盆地，中部拆离断层带，下盘太古宙变质基底和同构造侵入岩（图 3a、b）.
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图 3 栗子房变质核杂岩地质构造简图及岩石露头 Fig.3 Geological structure sketch of Lizifang metamorphic core complex and rock outcrops a-栗子房变质核杂岩地质构造简图（geological structure sketch of Lizifang MCC）；b-图切剖面（cutting section）；c-太古宙黑云斜长质糜棱岩中发育S-C组构和长英质脉剪切褶皱，指示上盘由北西向南东下滑（S-C fabric and shear fold of felsic vein in the Archean biotite plagioclastic mylonite）；d-花岗质脉受剪切作用形成S-C组构，指示上盘由北西向南东下滑（S-C fabric of granitic dike formed from by shearing）；1-白垩系小岭组（Cretaceous Xiaoling fm.）；2-南华系桥头组（Nanhuan sys. Qiaotou fm.）；3-古元古代地层与中酸性侵入岩（Paleoproterozoic strata and acid-intermediate intrusive rocks）；4-早白垩世二长花岗岩（Early Cretaceous monzogranite）；5-晚侏罗世二长花岗岩（Late Jurassic monzogranite）；6-晚侏罗世花岗闪长岩（Late Jurassic granodiorite）；7-晚三叠世二长花岗岩（Late Triassic monzogranite）；8-晚三叠世闪长岩（Late Triassic diorite）；9-新太古代变质深成岩（Neoarchean metamorphic plutonite）；10-地质界线（geological boundary）；11-角度不整合界线（angular unconformity）；12-拆离断层及编号（detachment fault and number）；13-逆断层（reverse fault）；14-剖面位置（section position）；15-拉伸线理（stretching lineation）；16-糜棱面理产状（mylonite foliation attitude）；17-片理产状（schistosity attitude）；18-上盘相对下盘运动方向（movement direction of hanging wall to footwall）；19-本次工作同位素取样位置及U-Pb年龄（isotope sampling location and U-Pb age of this study） |
栗子房变质核杂岩的上盘岩石包括前寒武纪沉积盖层及白垩纪伸展盆地，二者都经历了拆离断层同期的次生正断层的改造作用.上部盖层主要由古元古代辽河群和少量南华系桥头组构成.主体出露于变质核杂岩东部大孤山一带，岩性主要为片岩、千枚岩、板岩.受拆离断层伴生的剪切作用与伸展期后变形作用的改造，部分地层遭受了不同程度以脆性-韧性变形为主的改造.在靠近主拆离界面及附近，岩石韧性变形强烈，尤其是能干性较弱的岩层，均遭受糜棱岩化作用，形成糜棱岩及构造片岩，发育顺层流变褶皱及线理等.在远离主界面向上，变形减弱，过渡为正常沉积，保留原始沉积层理.此外，在上述盖层岩石中发育多条正断层，这是由于沿主滑脱面拆离作用的结果.
白垩纪伸展盆地是栗子房变质核杂岩的一个重要组成部分，分布于拆离断层上盘，沉积上称为白垩系小岭组，呈北东向展布，西侧的北部以主拆离断层为边界，南部则以伴随主拆离断层发育的次级高角度正断层为边界，东部由小甸子-大孤山-栗子房构成其盆地边界，角度不整合于辽河群盖县岩组绢云片岩之上（图 3a）.小岭组为一套爆发兼溢流为主的中性-酸性火山岩系.
栗子房变质核杂岩下盘岩石主要由大面积出露的中生代花岗岩侵入体和新太古代变质深成岩构成.新太古代变质深成岩呈椭圆形穹状隆起，长轴约40 km，呈北北东向展布.岩性主要为黑云斜长片麻岩和黑云二长片麻岩.变质深成岩受到角闪岩相至绿片岩相条件下的变形与变质作用的影响，被改造为相应的构造片麻岩和糜棱岩系列岩石.岩石剪切变形组构极其发育，以北东向展布的片麻理为主要面状构造.由核部杂岩向着主拆离断层岩石组构表现出一定的变化，尤以其中的叶理组构最为显著，在主体岩石中发育一组由矿物重结晶生长构成的片麻理构造，向着主拆离断层逐渐被糜棱叶理所取代.
栗子房变质核杂岩核部中生代侵入岩由晚三叠世-早白垩世花岗岩体组成.早白垩世灰白色中细粒黑云母二长花岗岩（ηγK1）出露于鞍子山一带，呈北东向分布，岩体由外向内环带状分布明显，由2种岩性组成，空间上呈北东向套叠式半环形展布，由外向内岩性为灰白色中细粒黑云母二长花岗岩、灰白色似斑状黑云母二长花岗岩.岩石为中细粒花岗结构、似斑状结构，块状构造、片麻状构造，暗色矿物含量偏高，早期结构略细，晚期含大量斑晶.主矿物成分有斜长石、钾长石、石英、黑云母及角闪石.岩体内部发育就位叶理，叶理构造发育程度由边部到内部逐渐减弱，矿物变形及包裹体压扁程度依次降低.强侵位变形带矿物具明显挤压及剪切流动变形（具塑性变形的糜棱岩化现象）.矿物清晰显示优先方位，叶理构造极为发育，粒状、柱状及板状矿物多呈长透镜状、眼球状、豆荚状，集合体呈条带状，与片状矿物黑云母等组成相间条带定向分布.岩石及矿物受力明显，反映岩浆在就位过程中受强应力作用经历了塑性流动.岩石的变形特点表明该岩体为同构造侵入体.同位素年龄124±2 Ma（LA-ICP-MS）[13].
栗子房变质核杂岩的拆离断层带出露在栗子房镇以东新立屯以西，呈北北东向展布，延长约50 km，倾向南东东，倾角20~30°（图 3a）.它控制着栗子房变质核杂岩的剥露和上盘伸展断陷盆地的形成及空间展布，同时也是鞍子山隆起与东侧中生代盆地的界线.断层带水平宽度50~100 m不等，断层带内岩石变形强烈，主要发育脆性、脆-韧性和韧性变形组构，普遍形成断层泥、构造角砾岩、绿泥石微角砾岩、碎裂岩化糜棱岩和糜棱岩等构造岩.同时伴随各种流体活动，形成硅化角砾岩.断层多处被第四纪沉积物所覆盖，出露不连续.拆离断层带底部糜棱岩面理发育.
4.2 运动学特征栗子房变质核杂岩糜棱面理产状较稳定，倾向南东-南东东（盖层一侧），产状（105~150°）∠（15~30°），仅局部地段可能受后期构造叠加影响产状变化较大.除发育糜棱面理外，还普遍可见矿物拉伸（生长）线理.由糜棱面理上的新生矿物绢云母、绿泥石等呈纤维状集合体定向排列或由大颗粒的长石、石英集合的定向拉长或旋转显示，线理方位统计为南东-南东东向，产状（100~140°）∠（10~30°）（图 1d）.糜棱岩带中，S-C组构、旋转碎斑系、剪切褶皱、眼球状构造及残斑拖尾等构造发育，这些构造清楚地指明了上盘由北西西→南东东的运动特征（图 3c、d）.
4.3 形成时限晚侏罗世岩体属于构造前岩体，岩体遭受拆离断层带变质变形作用改造，而白垩纪岩体（124±2 Ma）则属同构造侵位岩体[13].岩体就位时代对于拆离断层作用的活动年龄给予了初步的约束，同时在拆离上盘形成早白垩世伸展盆地.再结合万福变质核杂岩与其具有相同的运动学特征和形成构造背景，推测其应为早白垩世华北克拉通破坏峰期产物.
5 变质核杂岩动力学特征依据几何学、运动学、形成时限和形成机制对辽东半岛南部地区变质核杂岩的初步研究，认为金州变质核杂岩、新房变质核杂岩、万福变质核杂岩和栗子房变质核杂岩均形成于早白垩世克拉通破坏峰期，其动力学来源与Izanagi板块向欧亚板块之下俯冲有关[14]，且均为近东西向伸展，说明其形成于相似的构造背景.早白垩世是华北克拉通破坏的峰期，在华北乃至东亚地区伸展构造广泛发育，它们在几何学、运动学和形成时限上都具有相似性.具有上述统一性特点的地壳伸展构造组合发育于相似的深部岩石圈结构背景环境中，东亚岩石圈的区域性北西-南东向均匀伸展是华北克拉通地区乃至东亚地区区域伸展构造发育的动力学背景环境的解释[4-8].对于早白垩世区域伸展作用的动力来源，自侏罗纪以来开始发生西向（北西西向）俯冲的Izanagi板块与欧亚板块之间的交互作用是最为重要的因素，Izanagi板块俯冲作用的转向、回退、变速以及挤压后地壳松弛等综合作用是导致华北克拉通东部岩石圈减薄，和引起欧亚板块边缘及东部岩石圈遭受强烈的伸展作用改造的主要原因[15-21].多个变质核杂岩的形成始于地壳的区域性伸展，伸展作用诱发了花岗岩岩浆的形成与就位，而结束于假玄武玻璃和断层泥等构造岩的形成.下盘构造前花岗岩同位素年龄为晚侏罗世之前，同构造花岗岩的锆石U-Pb年龄均为早白垩世，上盘同构造伸展盆地也为早白垩世，而切过主拆离断层带的花岗斑岩体锆石U-Pb年龄为早白垩世晚期.
6 变质核杂岩与成矿本次主要针对金矿与变质核杂岩的关系进行了初步研究，一般太古宙基底Au元素含量要高于陆壳正常克拉克值的2~3倍[22]，其可作为金成矿的初始矿源层.变质核杂岩在伸展过程中形成的韧性剪切带使初始矿源层中金含量进一步富集，其可称为后生矿源层.后生矿源层的金丰度要比初始矿源层的金丰度又高2~3倍[23].初始矿源层中金的赋存状态是复杂的，可活化金的比例较小，而后生矿源层内的金是从初始矿源层中活化而来的，其绝大部分已经历了一次活化，在后期地质作用或韧性剪切带同期作用下，可活化金的比例提高.同时，上部巨厚的沉积盖层为成矿热液聚集形成良好的封闭条件，因此变质核杂岩的韧性拆离断层带是寻找金矿床的有利部位.如金州的董家沟金矿和普兰店的孙家沟金矿就是形成于金州变质核杂岩的拆离断层带附近.近年新发现的新房大型金矿床也是形成于新房变质核杂岩带，都形成于早白垩世自东向西的伸展过程，也说明二者不仅形成于相同的动力学背景，且具有相同的成矿地质条件，所以这两个核杂岩带可作为下一步重点金矿勘查区.万福变质核杂岩和栗子房变质核杂岩至今未发现大型金矿床，是否有金矿床的存在还需要进一步研究.
7 结论（1）通过对辽东半岛南部变质核杂岩的综合研究，新识别出新房变质核杂岩和栗子房变质核杂岩.
（2）金州变质核杂岩和新房变质核杂岩总体运动方向为上盘相对下盘向西剪切滑移，万福、栗子房变质核杂岩总体向东剪切滑移.对于变质核杂岩各个组成单元开展的构造分析与测年资料综合分析揭示出，各变质核杂岩均形成于早白垩世克拉通破坏峰期，其动力学来源与Izanagi板块向欧亚板块之下俯冲有关.
（3）金州变质核杂岩和新房变质核杂岩具有良好的金矿成矿地质条件，拆离断层带附近可作为下一步重点金矿勘查区.
致谢: 在成文过程中得到李显东教授级高工和王海鹏教授级高工的悉心指导，论文插图是在姜淑娥、樊硕、江洋等同志绘制基础上修改的，审稿专家对论文提出了建设性修改意见，在此一并表示感谢！
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