2016, Vol. 32
中下地壳韧性剪切带中往往发育巨量的岩浆作用，形成了剪切前、剪切期、剪切后等不同期次的岩体(脉)(Paterson and Tobisch, 1988)，以花岗质岩浆作用最为典型。研究表明单个岩体侵位所需时间往往在十万年至几个百万年之间(Spera, 1980；Paterson and Tobisch, 1992)，其数量级明显小于区域地质事件持续的时间。由于岩浆活动在剪切活动的各个阶段都有发育，所以不同阶段的岩浆活动所记录的深部源区信息对于阐明区域岩石圈演化研究十分重要。剪切带中岩浆岩体(脉)的存在为剪切带构造活动时限的厘定、构造变形与深部作用之间成因关系等问题的研究提供了重要线索(Searle et al., 2010; Cao et al., 2011; Tang et al., 2013; Ni et al., 2015)。
对于构造-岩浆关系判别准则，早期许多地质学家主要基于构造观察，建立了一系列宏观与微观判据(Paterson and Tobisch, 1988; Vernon, 2000)，取得了非常重要的成果。但是由于缺乏对于不同阶段就位的岩浆岩中矿物结晶学组构分析以及精确的年代学约束，许多判据具有很大的不确定性，在实际工作中需要结合多方面的构造关系认真分析使用。近十几年来随着测年技术的不断发展，地质学家越来越多地利用岩浆活动来厘定剪切带活动时限，例如在对红河-哀牢山剪切带的研究中，Searle et al.(2010)、Searle (2006)、Cao et al. (2011)、Tang et al. (2013)、Liu et al. (2015)等开展了剪切带中花岗岩脉与糜棱岩之间宏观构造关系及微观变形特点的研究，有效地厘定了剪切带左行走滑的剪切时限。
中下地壳环境中岩浆的结晶与演化是一个岩浆流动向亚岩浆流动和固态流变逐渐变化的过程，不同阶段就位的岩浆在宏观和微观特点上具有很大的相似性，进而导致对于变形作用(如韧性剪切变形)过程中构造-岩浆活动性的时、空与演化关系的判别由于缺乏足够的宏观构造、显微构造和组构判据而成为一个难点。本文选择辽南金州拆离断层带中具有不同构造特点的花岗质岩石，开展了宏观-微观构造特征分析，并进行期次划分，结合矿物结晶学组构分析查明不同阶段岩浆岩的组构特点，同时，利用锆石U-Pb测年进一步为期次划分提供依据并结合前人成果建立了辽南变质核杂岩区构造-岩浆活动年代学格架。
2 辽南变质核杂岩辽南变质核杂岩位于华北克拉通东部，辽东半岛南部，是华北早白垩世伸展构造的典型代表(图 1)。它具有三层结构，即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，由五部分构成，即上盘弱变形沉积岩层与上叠伸展盆地、中部的拆离断层带、下盘的深成变质岩和同构造花岗质侵入岩体。拆离断层带包括金州(NNE向)与董家沟(NEE向)两个分支拆离断层带(Liu et al., 2005; 图 1)。
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图 1 辽南变质核杂岩构造概图(a)及研究区大地构造位置略图(b) 1-新元古代-古生代地层；2-古元古代岩石；3-太古宙片麻岩；4-同构造岩体；5-饮马湾山岩体外带; 6-上叠盆地; 7-糜棱岩样品位置，自西向东依次为SL1546、SL1534-1、SL545-1；8-不同期次花岗岩样品位置；9-拆离断层带 Fig. 1 Geological map of the Liaonan metamorphic core complex (a) and regional tectonics (b) 1-Neoproterozoic-Paleozoic metamorphic and sedimentary rocks; 2-Paleoproterozoic rocks; 3-Archaean metamorphic rocks; 4-syn-tectonic plutons; 5-the outer zone of the Yinmawanshan pluton; 6-supradetachment basin; 7-sample locations of mylonites, SL1546, SL1534-1, SL545-1 from west to east, respectively; 8-sample locations of granites; 9-detachment fault zone |
下盘主要由太古宙深变质岩以及中生代侵入体构成。其中，太古宙深变质岩为一套TTG岩系并经历了高角闪岩相的变质作用，其锆石U-Pb年龄为2501±17Ma和2436±17Ma (Liu et al., 2005；路孝平等，2004)。下盘中生代侵入体主要有侏罗纪和白垩纪侵入体，多发育于拆离断层带附近。小黑山岩体为一侏罗纪岩体(杨进辉等，2007)，遭受强烈的剪切变形。白垩纪岩体沿金州拆离断层带自北向南主要展布有古道岭岩体、饮马湾山岩体、七星台岩体、赵房岩体、洼子店岩体及赵屯岩体(图 1)，岩体锆石U-Pb年龄自130±5Ma至113±2Ma(Wu et al., 2005；纪沫等，2008)。其中，赵房岩体被认为是典型的剪切后岩体(纪沫等，2009)，未发生变形，其余为同剪切岩体，且由于侵位时间的不同而遭受了不同程度的剪切改造，因而具有不同的变形表现。
2.2 上盘上盘主要由弱变形沉积岩层及受拆离作用控制而形成的上叠盆地组成。瓦房店盆地是辽南变质核杂岩的上叠盆地，盆地东侧为金州拆离断层所围限(图 1)。其总面积约200km2，底部为河流相沉积的砾岩，上覆为湖相沉积物及火山岩。其中火山岩以安山岩为主，其锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为123±7Ma(刘俊来等，2011)，限定了伸展过程中上叠盆地的形成时间及拆离活动的时间。
上盘地层主要包括新元古界和古生界。脆性变形的新元古代石英砂岩、粉砂岩、灰质页岩及灰岩是最常见的上盘岩石。上盘古生代沉积岩包括灰岩、砂岩夹层及下部的页岩(Liu et al., 2005)。
2.3 金州拆离断层带辽南变质核杂岩的拆离断层带可分为两段，即西侧北北东走向的金州拆离断层带及南侧北东东走向的董家沟拆离断层带，二者交汇于金州地区，呈向北东方向开口的“V”字形展布(图 1)。金州拆离断层带延伸并不平直，整体走向近南北、倾向西，在部分地区发生转向，在宏观上拆离断层带表现为“两向两背”的特点(纪沫等, 2008)，其中的运动学标志均指示上盘向西的运动方向。
在拆离过程中，变质核杂岩下盘逐渐剥露到地表，因而在拆离断层面附近的深变质片麻岩遭受了强烈的变形改造，形成了一套完整的构造岩系列，由深至浅分别为片麻岩→糜棱片麻岩→糜棱岩→绿泥石化微角砾岩→超碎裂岩及与微角砾岩相伴生的假玄武玻璃(图 2)。
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图 2 拆离断层带及其下伏构造岩宏观构造特征 (a)主拆离断层面；(b)花岗质碎裂岩；(c)绿泥石化微角砾岩；(d)拆离断层带中发育的鞘褶皱；(e)碎斑糜棱岩；(f)片麻岩 Fig. 2 Macrostructures of tectonites from the detachment fault zone (a) master detachment fault; (b) granitic cataclasite; (c) chloritized microbreccia; (d) sheath folds in the detachment fault zone; (e) mylonite; (f) gneiss |
其中，糜棱岩随深度增加具有不同的变形表现。浅部糜棱岩(SL1546)(图 3a1)脆性破裂发育，整体具碎裂流动特点。长石残斑呈眼球状，多发生破裂。石英集合体呈条带状，内部石英颗粒也拉长呈扁条状，具亚颗粒旋转重结晶的特点。角闪石多呈针柱状且有些发生绿泥石化。在强应变区域，角闪石、黑云母和绿泥石等矿物细粒化形成深色剪切条带，其中分布有透镜状或棱角状的长石、角闪石(绿泥石化)等矿物颗粒，有碎裂流动的特点。岩石中S-C、C’组构明显，指示脆-韧性的剪切环境且脆性表现十分明显(图 3a2)。中部糜棱岩(SL1534-1)(图 3b1)中长石眼球状或棱角状，发生破裂，残斑结构并不清晰。石英集合体条带状分布，其中石英颗粒也具定向性，晶内显示波状消光且发育微裂隙。角闪石呈柱状，具有向黑云母、绿泥石转化的现象。细粒化的角闪石、黑云母、绿泥石等矿物沿面理形成剪切条带，与浅部糜棱岩不同，这里的剪切条带极细，表现为颗粒边界之间的强剪切应变带(图 3b2)。深部糜棱岩(SL1545-1)(图 3c1)中，长石颗粒呈鱼状或半自形板状，也发生脆性破裂。石英集合体条带状分布，多在长石等颗粒周围发生弯曲，其中石英颗粒具颗粒边界迁移重结晶的特点。角闪石多沿面理定向分布，有向黑云母转化的现象。岩石中C’组构明显，指示在深部糜棱岩经历了更高程度的剪切作用(图 3c2)。从石英c轴组构上来看，三者具有很强的相似性，主要为一组Y轴极密，并且向第二、四象限扩展(SL1545-1、SL1546)(图 3a3, b3)或者向四个象限都有扩展(SL1534-1)(图 3c3)，指示岩石遭受了中温条件下的剪切变形并递进叠加了较低温的变形作用。
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图 3 拆离断层带中不同类型糜棱岩露头、显微构造及石英c轴组构特征 Fig. 3 Macro-microstructures and CPO's of different mylonites from the detachment fault zone |
在辽南变质核杂岩下盘及金州拆离断层带内分布有许多岩体及大量的花岗质岩脉。根据岩体在不同尺度的变形表现将下盘的岩体分为剪切前、剪切期和剪切后三种类型。其中，剪切期岩体可以进一步划分为剪切早期和剪切晚期两类。本文选取金州拆离断层带中具有代表性的岩体及岩脉，开展宏观-微观构造特征分析并进行期次划分，结合石英结晶学组构分析查明不同阶段花岗质岩石的特点。
3.1 宏观与显微构造特征 3.1.1 剪切前岩体及岩脉样品SL1325-1(39°06′39.78″N, 121°46′19.98″E; 图 4a, b)为花岗质糜棱岩，变形极为强烈。在露头上，岩脉近于顺叶理产出，但不是完全整合。岩脉整体呈浅肉红色，透镜状，可见由拔丝状石英及黑云母条带构成的线理，叶理基本不发育，属于L型构造岩(图 4a)。显微镜下，岩石的矿物排列具有强烈的定向性，长石多呈残斑状，边缘发生膨凸重结晶，多发生碎裂，裂隙被云母、石英及由膨凸重结晶所产生的长石颗粒充填，有显示格子双晶的微斜长石发育。长石残斑被细粒石英、云母构成的基质包围。细粒的石英、云母呈条带状分布，构成糜棱叶理；有的云母颗粒遭受剪切形成云母鱼，且内部发生扭折；石英颗粒细小，呈亚颗粒旋转动态重结晶(图 4b)。这些特征指示塑性变形的发生在中温至低温条件下，变形极为强烈且经历了复杂的变形过程，判断为剪切前岩脉。
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图 4 剪切前侵入体宏观及显微构造特征 (a、b)顺层岩脉与其显微特征；(c、d)小黑山岩体边部及其显微特征；(e、f)强烈变形的小型花岗岩株及其显微特征；(g、h)顺层且被剪断的岩脉及其显微特征 Fig. 4 Macro-Microstructures of pre-shearing granites (a, b) concordant granitic dyke and its microstructure; (c, d) the margin of the Xiaoheshan pluton and its microstructure; (e, f) a small intensely deformed pluton and its microstructure; (g, h) concordant and cutted granitic dyke and its microstructure |
样品SL1544(39°19′47.6″N, 121°51′37.8″E; 图 4c, d)位于小黑山岩体边部，金州拆离断层带内部。小黑山岩体由变形的闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩组成，其侵位时间为177~170Ma(杨进辉等，2007)，为剪切前岩体。由于遭受了强烈的剪切作用，岩石发生明显的变形。显微镜下长石多呈眼球状残斑，发生破裂，出现蠕英结构。石英集合体条带状分布，在残斑周围发生弯曲，其中的石英颗粒也被拉长，显示波状消光，颗粒边界不规则，发生颗粒边界迁移重结晶(图 4d)。这些现象指示岩石发生了较高温的变形。岩体边部的岩脉顺层分布于糜棱岩叶理中。岩体内部变形强烈，闪长岩中发育有浅色长英质脉体，它们多呈复杂褶皱状。岩体中有明显的线理，其方向(135°~315°)与区域拉伸线理方向一致。这些岩体中的变形表现也指示其为剪切前岩体。
样品SL1404(39°32′57.9″N, 122°06′48.1″E; 图 4e, f)在野外表现为一小型花岗岩岩株，位于金州拆离断层带内。岩体遭受强烈变形作用，其线理面理与围岩近一致(S:230°∠22°，L:303°∠15°)。在显微镜下，长石、石英颗粒近等粒，均匀分布于岩石中。岩石整体具明显的定向性。长石颗粒轴比较小，显示聚片双晶等晶内变形。石英颗粒被拉长，轴比2：1~3：1，仅显示晶内波状消光，颗粒边界清晰，无亚颗粒。也有石英条带出现，条带平直，延伸长，条带内石英颗粒形状规整，近矩形，晶内显示波状消光(图 4f)。这些变形现象指示动态重结晶比较完全，是中高温变形的表现，也有低温变形叠加的现象。由于遭受了强烈的剪切作用，其早期的岩浆组构已经被完全改造，且线理方向与围岩一致，指示其是剪切前岩体。
样品SL1349-4-2A(39°06′47.4″N, 121°53′14.4″E; 图 4g, h)为顺糜棱叶理展布并遭受剪断的花岗闪长岩岩脉，岩脉整体呈灰白色，暗色矿物定向排列形成线理，在显微镜下，石英集合体条带状分布，其中石英颗粒拉长形成斜向叶理，颗粒边界不规则，发生颗粒边界迁移重结晶。长石多呈大颗粒残斑状。角闪石出现绿泥石化现象(图 4h)。根据野外及显微构造特征判断为剪切前岩脉。
样品SL1314-1 (39°32′58.08″N, 122°06′46.86″E; 图 5a-c)为近于顺叶理产出的岩脉。其主要由细粒石英、长石及角闪石颗粒构成，矿物颗粒均粒、等粒分布于岩石中。岩石整体具明显的定向性，矿物颗粒长轴均平行定向排布。岩石中也有石英条带出现，条带中石英颗粒多呈矩形。矿物颗粒显示微弱的晶内变形，如石英波状消光，长石具机械双晶。岩石中含少量眼球状长石残斑，但是由于变形改造，残斑结构并不明显。残斑多发生破裂，且先存较大的残斑颗粒边部遭受强烈变形转化为基质，仅残余一小部分，指示长石发生了塑性和脆性变形，所以岩石经历了较高温的剪切变形(图 5c)。根据其产状及变形特征判断该岩脉为剪切前岩脉。
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图 5 SL1314-1与SL1314-2的交切关系及其显微构造特征 (a、b)两岩脉在露头上的交切关系.SL1314-2截切了近顺层展布的SL1314-1并发生褶皱；(c、d) SL1314-1与SL1314-2的显微构造特征 Fig. 5 Cross-cutting relationship between SL1314-1 and SL1314-2 and their microstructures (a, b) cross-cutting relationship of these two dykes. SL1314-2 cut through SL1314-1 which is concordant with the wall rock and folded; (c, d) microstructures of SL1314-1 and SL1314-2 |
赵屯岩体(SL06204、SL09043-4、SL1554，129±3Ma；Liu et al., 2013；Ji et al., 2015; 图 6a)被认为是典型的剪切早期岩体，位于拆离断层下盘的中南部(图 1)。其主要岩性为二长花岗岩，由钾长石、斜长石、石英、黑云母及少量角闪石构成。宏观上，赵屯岩体中发育明显的线理，方向与围岩一致，且岩体边部的岩脉多顺围岩叶理展布，指示岩体的产状与围岩有较高的整合性。在显微镜下观察，长石多呈半自形，长轴略具定向性。石英多呈集合体或拉长的单颗粒，轴比2：1~3：1，集合体内部石英颗粒边界不规则，也显示波状消光。黑云母呈片状且定向分布。局部出现强应变带，表现为矿物颗粒粒度明显减小，具强烈定向性，石英呈细粒集合体状产出(图 6b)。
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图 6 剪切期侵入体露头及显微构造特征 (a、b)赵屯岩体及其显微特征；(c、d)顺层弱变形岩脉及其显微特征 Fig. 6 Macro-microstructures of syn-shearing granites (a, b) macro-microstructures of Zhaotun pluton; (c, d) concordant and weakly deformed granitic dyke and its microstructure |
样品SL1314-2为一切过SL1314-1的岩脉且与围岩叶理高角度相交，并发生褶皱作用(图 5a, b)。褶皱轴面与围岩叶理近平行，说明褶皱作用与糜棱岩化作用相关，岩脉形成于褶皱作用之前，且部分切过糜棱叶理，为剪切早期岩脉。相比SL1314-1，SL1314-2整体粒度变大。岩石具明显的定向性，含长石残斑，且多出现蠕英结构。石英集合体呈条带状分布，其中的石英颗粒多呈矩形或不规则状，具颗粒边界迁移重结晶的特点，颗粒内部显示微弱的波状消光。黑云母呈条带状分布(图 5d)。显微构造特征指示岩石发生了较高温度的固态变形。
样品SL1410(39°37′28.6″N, 122°14′48″E; 图 6c, d)为一近于顺叶理展布的花岗质岩脉(图 6c)。岩石整体变形较弱，矿物略具定向性。长石颗粒多为半自形。石英多呈集合体形式，其中的石英颗粒呈不规则状，具有颗粒边界迁移重结晶特点，显示波状消光(图 6d)。显微构造特征指示岩浆流动构造与固态变形的叠加，岩脉可能就位于剪切晚期阶段，并遭受了一定程度的变形改造。
3.1.3 剪切后岩体及岩脉样品SL1403(39°32′57.6″N, 122°06′58″E；图 7a, b)为一小型花岗斑岩体(图 7a)，岩石为斑状结构，块状构造。斑晶主要由斜长石组成，也有石英及黑云母；基质由斜长石、钾长石、石英和黑云母组成(图 7b)。岩石中无变形组构，斑晶多为半自形，无明显定向，指示其未受剪切变形作用改造，为剪切后岩体。
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图 7 剪切后侵入体露头及显微构造特征 (a、b)未变形的花岗斑岩体及其显微特征；(c、d)切穿面理的岩脉及其显微构造特征 Fig. 7 Macro-microstructures of post-shearing granites (a, b) macro-microstructure of undeformed granite porphyry pluton; (c, d) macro-microstructure of undeformed granitic dyke which cuts the foliation |
样品SLJ13003(39°36′52.39″N, 122°14′59.51″E; 图 7c, d)为一明显切过糜棱叶理的岩脉(图 7c)。岩石整体没有变形。长石、石英颗粒呈粒状，显示微弱的晶内变形，多具平直的颗粒边界。云母呈片状且没有定向分布特点(图 7d)。根据上述特点，此岩脉为典型的剪切后岩脉。
3.2 组构特征石英的结晶学优选(crystallographic preferred orientation，CPO)常被用来解释岩石变形运动学特征、温压环境、矿物变形机制等(夏浩然和刘俊来，2011)。本文选择金州拆离断层带中糜棱岩样品及剪切不同阶段的花岗质岩石样品进行石英c轴组构分析，以查明金州拆离断层带的变形特征和不同阶段花岗质岩石的变形表现。
3.2.1 实验方法石英EBSD(electron backscattered diffraction)结晶学优选测定实验在中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。首先，对XZ面定向薄片进行抛光(未变形岩石参照区域线理方向切制)，使用BUEHLER MASTERMET非晶质硅酸胶体抛光液在BUEHLER Alpha & Beta磨抛机中抛光2h，然后，由设备Hitachi S-3400N II扫描电子显微镜上的HKL Nordlys电子背散射衍射(EBSD)探头套件和HKL CHANNEL5软件获取数据。工作电压为15kV，工作距离为18.4mm。
3.2.2 实验结果剪切前和剪切期花岗质岩石石英c轴组构大多表现为中高温组构叠加低温组构的特点。样品SL1325-1发育一组明显的Y轴极密(图 8a1)，与中温条件下柱面a滑移相关。SL1544为一组靠近X轴的极密，指示高温条件下通过柱面〈c〉滑移完成的变形(图 8a2)。SL1404发育有一组Y轴主极密并叠加有一组近似的Ⅰ型交叉环带，指示中温变形叠加了后期低温变形。其中Ⅰ型交叉环带发育较弱，具有低温非共轴递进变形的特点(图 8a3)。样品SL1349-4-2A整体呈一个Ⅰ型交叉环带且开角很小，并在YZ面上存在两个点极密，比较靠近Y轴且近对称分布，是菱面〈a〉滑移的结果(Schmid and Casey, 1986; 图 8a4)。这种组构型式也指示了中温变形与低温变形的叠加。SL1314-1石英c轴组构显示一组近平行于X轴的极密，指示较高温的变形(Martelat et al., 1999; 图 8a5)。赵屯岩体(SL1554)显示的组构比较复杂。首先，存在一组非常弱的X轴极密，还有一组靠近Y轴且近于对称分布的极密，此外也有一组较明显的Z轴极密(图 8b1)。复杂的组构指示赵屯岩体经历了高温、中温和低温变形作用的改造。SL1314-2的组构显示一组明显的Y轴极密(图 8b2)，指示中温变形特点。SL1410的组构显示一组X轴附近的极密且这组极密向第一、三象限扩展(图 8b3)，可能是高温非共轴条件下递进变形的结果(Passchier and Trouw, 2005)。
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图 8 不同期次侵入体石英c轴组构特征 (a)剪切前侵入体组构特征；(b)剪切期侵入体组构特征；(c)剪切后侵入体组构特征 Fig. 8 Quartz c-axis CPO's of pre-, syn-and post-shearing granites (a) pre-shearing granites; (b) syn-shearing granites; (c) post-shearing granites |
剪切后期的花岗质岩石显示低温或无规律的组构特征。SL1403显示一组非常微弱的X轴高温极密和明显的Z轴低温极密(图 8c1)，而SLJ13003显示的极密没有规律(图 8c2)，指示剪切后的花岗岩仅受到后期低温变形影响或者未发生变形从而石英没有结晶学优选定向而显示杂乱的组构型式。
4 花岗岩岩石年代学 4.1 测试方法本文选取了5个具有代表性的样品进行年代学测试。首先对样品进行锆石挑选，将每个样品分选出的锆石在显微镜下挑选出晶形完好、纯净透明的颗粒用于测试。然后把待测的锆石制成圆形的靶，将锆石抛光至一半。样品靶制好后先进行透射与反射光下的显微照相，再进行阴极发光(CL)照相。最后观察锆石的阴极发光(CL)照片，确定测试点位进行测试。锆石U-Pb同位素定年在中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室和中国地质科学院矿产资源研究所激光烧蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)微区分析实验室共同完成：激光剥蚀系统为美国Coherent公司的Geolas 193准分子固体进样系统，ICP-MS为美国Thermo Fisher公司的X Series 2型四极杆等离子体质谱。测试过程中，激光斑束直径为32 μm，频率为6Hz，采用He作为载气，Ar气作为补偿气。采用美国国家标准参考物质NIST610对仪器进行最佳化，并将其作为微量元素含量测定的外标。采用标准锆石91500 (Wiedenbeck et al., 1995, 2004)作为定年外标，采用标准锆石MUD TANK作为监控样品。在样品测试过程中每测定5个样品点测定两次标准锆石91500，每个样品的信号采集时间为100s，其中前20s为背景信号采集时间，样品信号采集时间为50s。测试完成后，采用软件ICPMSDataCal (Liu et al., 2008)对5件样品的测试数据进行后期处理，年龄计算和协和图的绘制采用Isoplot 3.0完成。
4.2 测试结果样品SL1325-1锆石以无色为主，油脂-玻璃光泽，透明度好，呈长柱状，长短轴比2：1~3：1，少数为碎片状。阴极发光图像中发育岩浆韵律环带，具有锆石残留核，以及发光性明显不同的暗色边(图 9)。样品20个分析点多位于谐和线下方，说明存在铅丢失(吴元保等，2004)。Th/U值在0.1~0.8范围内(表 1)。20个分析点的207Pb/206Pb加权平均年龄值为2398±20Ma(95%置信度，MSWD=1.6)。
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表 1 拆离断层带中花岗质岩石锆石的LA-ICP-MS U-Pb分析结果 Table 1 LA-ICP-MS U-Pb analysis of zircons from granites in detachment fault zone |
样品SL1349-4-2A锆石以无色为主，油脂-玻璃光泽，透明度好，呈长柱状，长短轴比2：1~4：1，少数为碎片状。阴极发光图像中锆石颜色发白，少见岩浆韵律环带(图 9)。锆石Th元素含量极低，有些甚至没有显示，Th/U比值小于0.01(表 1)。样品共有23个分析点，仅有8个点较为符合标准，8个分析点多位于谐和线之上及其周围。8个分析点的206Pb/238U加权平均年龄值为175±6.5Ma(95%置信度，MSWD=1.5)。
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图 9 锆石阴极发光图像、点位及U-Pb年龄 Fig. 9 CL images of zircons, dated spot and ages, and concordia curves from the dated samples |
样品SL1404锆石呈无色透明，多呈长柱状，轴比2：1~3：1，长轴长度50~100μm不等。阴极发光下锆石颗粒颜色发白，可见岩浆韵律环带(图 9)。Th/U值多在0.2~0.6之间(表 1)。锆石整体具有岩浆成因的特点(吴元保等，2004)。14个分析点的206Pb/238U加权平均年龄值为180.7±3.8Ma(95%置信度，MSWD=2.8)，可以代表该花岗岩的结晶年龄。
样品SL1410中锆石多呈细长柱状，轴比2：1~4：1，长轴50~120μm不等，少量呈碎片状。阴极发光下锆石颗粒颜色发白，可见岩浆韵律环带(图 9)。该样品共25个测点，其中10个测点达到协和标准，包括一个继承锆石207Pb/206Pb年龄2595Ma。Th/U值在0.3~1.5之间(表 1)，锆石整体具岩浆成因特点(吴元保和郑永飞，2004)。9个分析点的206Pb/238U加权平均年龄值为123.4±4.3Ma(95%置信度，MSWD=2.1)，可以代表该花岗岩脉的结晶年龄。
样品SL1403中锆石无色透明、多为长柱状，轴比1.5：1~3：1，长轴50~150μm不等。阴极发光下，锆石振荡环带发育十分明显(图 9)。锆石Th/U值在1.0~2.1之间(表 1)，具有明显的岩浆成因特点(吴元保和郑永飞，2004)。17个分析点的206Pb/238U加权平均年龄值为114.9±1.7Ma(95%置信度，MSWD=1.8)，可以代表未变形花岗岩体的结晶年龄。
5 讨论:构造-岩浆关系判别准则的建立与构造-岩浆活动阶段性划分花岗质侵入体与剪切活动在时间上具有剪切前、剪切期、剪切后的关系，它们的存在也为剪切活动时间的厘定提供了线索。但侵入体期次的确定一直是一个难点，尤其是剪切前和剪切期侵入体之间通常非常难判别，因为它们都可能遭受了强烈的改造。Vernon et al. (1989)、Searle (2006)、Cao et al. (2011)等已经对剪切带中花岗质侵入体期次判别提出了一些判据。总体来说，侵入体与围岩叶理间的构造关系，侵入体内部形态及显微构造特征和矿物的变形是用来判断侵入体期次的重要要素。
剪切前侵入体的特点一般有如下几点：第一，如果侵入体规模较大，则其可以被剪切带截切，在剪切带中的岩石强烈变形，剪切带之外的部分未变形(图 10a1)。但是这条判据可能只适用于走滑剪切带，并不能适用于拆离断层，因为拆离断层下盘经历了大规模的伸展与剥露，发生了巨量的位移。如果剪切前岩体被拆离断层截切，其在上盘的部分也可能没有被剥露到地表(图 10b1)。第二，在岩体的强烈变形部分与未变形部分之间存在应变梯度。对于拆离断层带中的剪切前岩体来说，虽然在野外可能无法找到其位于上盘的未变形部分，但是由于岩体与下盘一起经历了拆离剥露的过程，所以自拆离断层带由近及远，岩体内可能会出现由糜棱结构向片麻状结构的过渡(图 10b1)。在辽南变质核杂岩中，小黑山岩体为典型的剪切前岩体且规模较大，其在糜棱岩带内的部分岩石(SL1544)(图 4c, d)糜棱岩化现象明显，发生了强烈的固态变形，而远离拆离断层带的部分岩体呈明显的片麻状并保留了部分岩浆组构(如半自形长石颗粒定向排列等)，而且发育的线理及片麻理与围岩一致。这些特征都表明小黑山岩体随下盘一起经历了较完整的拆离剥露过程。第三，后期剪切变形组构叠加在早期高温岩浆组构之上。剪切变形组构包括S-C组构、残斑结构、蠕英结构、矿物重结晶等固态变形及亚岩浆流动组构。在剪切前的岩脉中，岩石发育明显的固态变形组构，具有残斑结构或者颗粒呈均粒等粒定向分布，早期的岩浆组构很少能保留下来。在宏观上，岩脉顺糜棱叶理展布且面理线理与围岩一致。从组构特征上看，剪切前岩体及岩脉多发育中高温组构并叠加有低温组构，其中高温组构可能是早期岩浆组构的体现(图 10b1)。第四，剪切前岩体中不含糜棱岩(围岩)捕掳体。
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图 10 剪切前、剪切期和剪切后岩体及岩脉判别特征(图a参考Searle，2006) Fig. 10 Features of pre-, syn-and post-shearing granitic plutons and dykes (a is revised from Searle, 2006) |
剪切期侵入体由于受剪切带控制通常分布在剪切带内或其附近(图 10a2, b2)。由于侵入的时间不同，岩石的变形程度也会不同。剪切晚期侵入的岩脉经历了弱的晶内塑性变形，而剪切早期的岩脉可以显示岩浆流动或结晶后高温至中温固态变形。固态塑性变形可能会叠加在岩浆构造之上。野外特征上，剪切期岩脉变形比围岩弱，多顺糜棱叶理展布或形成褶皱，轴面平行于叶理，指示褶皱作用与剪切作用密切相关，且岩脉内的叶理与围岩的叶理是连续的(图 10c)。其叶理在与围岩接触带部位较发育，在中部弱发育。而且剪切期侵入体中可含有围岩包体，包体多被拉长平行排列(图 10c)。较大规模的同构造岩体中可能记录了从岩浆组构到固态变形的连续转变，其中岩浆组构也受到区域变形的严格控制，超过其自身作用的结果(Zibra et al., 2012；图 10b2)。此外，同构造岩体往往靠近剪切带分布且可能受剪切作用的限制而呈特定的形状(Weinberg et al., 2004)，而另一方面，同构造岩体的发育也影响着拆离断层的整体展布特征(纪沫等，2008)。从组构特征上来看，剪切期侵入体也是整体发育中高温组构，其中剪切早期岩体(SL1554，赵屯岩体)发育有高温、中温及低温三类组构，指示其经历了较完整的剪切作用，保留了部分岩浆组构及剪切早期在较深层次的中温组构，然后叠加了剪切后期快速抬升过程中的低温组构。而剪切后期岩脉(SL1410)发育一组高温组构，也有低温组构叠加的表现，指示其更多地保留了高温岩浆组构的特征(图 10b2)。
剪切后侵入体明显截切糜棱叶理。岩石整体未发生变形，可显示岩浆流动形成的定向构造或无定向，矿物均匀分布，呈自形半自形，石英、长石颗粒可能显示微弱的显示晶内变形。岩体中可能含有围岩或糜棱岩包体。从组构特征上看，岩石多显示杂乱的或低温极密占主导的组构型式，指示剪切后的花岗质岩石受到后期低温变形影响或者石英没有结晶学优选定向而显示杂乱的组构型式。一些规模较大的剪切后岩体可能受自身作用形成岩浆组构，与区域构造作用无关，其组构特征也保留了岩浆组构特征(图 10b3)。
应用宏观构造、显微构造与组构分析，结合年代学测试可以很好地对于辽南地区构造-岩浆活动进行精细的阶段性划分。首先，剪切早期同构造花岗岩脉年龄指示拆离作用最晚开始于134Ma (Liu et al., 2013)。第一阶段(134~130Ma)，由区域性岩石圈伸展造成的拆离作用开始发育，在中下地壳表现为韧性而在上地壳可能还具有脆性的特点；在第二阶段(130~115Ma)中，伸展作用进入主期阶段，变质核杂岩下盘的剥露及岩浆活动都活跃起来。在125±5Ma，下盘进入到快速剥露阶段且辽东半岛岩浆活动也达到峰期，发育了一系列的同构造侵入体，如饮马湾山岩体、七星台山岩体及洼子店岩体等。与此同时，上叠盆地也开始形成，并有火山岩沉积的记录(玉皇顶安山岩，126±6Ma；刘俊来等，2011)。第三阶段(115Ma之后)，拆离活动趋于停止，赵房岩体(113Ma)为典型剪切后岩体，指示拆离活动最晚在113Ma停止(纪沫等，2009)。本文对剪切后岩体(SL1403)进行了年代学测试，可以将剪切活动停止的时间提前至115Ma。
6 结论(1) 根据金州拆离断层带中花岗质侵入体的野外及显微构造特征，可将其划分为剪切前、剪切期(包括剪切早期、剪切晚期)、剪切后岩体(脉)。通过对不同期次岩体(脉)宏观、微观构造及石英c轴组构特点进行总结归纳，丰富了构造-岩浆关系判据。
(2) 应用宏观构造、显微构造与组构分析，结合年代学测试综合分析揭示出，辽南变质核杂岩构造-岩浆活动性划分为三个主要阶段，拆离作用始于134Ma之前，134~130Ma期间发生初始伸展作用，130~115Ma为主伸展期，也是区域岩浆活动峰期(约125Ma)时期，在115Ma伸展作用停止活动。
致谢 感谢相鹏老师、冯李强同学在年代学测试过程中的帮助。感谢两位审稿人对本文的中肯建议，对本文的完善提供了很大的帮助。| [] | Cao SY, Liu JL, Leiss B, Neubauer F, Genser J , Zhao CQ. 2011. Oligo-Miocene shearing along the Ailao Shan-Red River shear zone: Constraints from structural analysis and zircon U-Pb geochronology of magmatic rocks in the Diancang Shan massif, SE Tibet, China. Gondwana Research , 19 (4) :975–993. DOI:10.1016/j.gr.2010.10.006 |
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