2016, Vol. 32
云蒙山变质核杂岩是华北晚中生代时期发育的典型伸展构造之一(Davis and Zheng, 1988)，也是华北克拉通破坏过程的重要构造标志。长期以来，对于华北克拉通早白垩世伸展构造的发育背景与条件，一直存在广泛争议。一些学者基于诸如云蒙山变质核杂岩前伸展期发育的四合堂推覆构造的存在，提出属于典型的科迪勒拉型变质核杂岩，是属于造山后伸展垮塌作用的结果(Davis and Zheng, 1988)；部分研究者突出强调深部作用过程对于浅部构造活动的制约，提出浅表伸展构造的发育仅仅是岩石圈甚至地幔尺度地球动力学过程(如拆沉作用)的响应(Wu et al., 2005b; Lin et al., 2008)。近期研究揭示出非加厚地壳岩石圈伸展作用(Parallel Extension Tectonics)综合解释了同时发育的浅部和深部地质过程，这一点已经被数值模拟研究所证实(Wang et al., 2015)。纵观所有争论，其关键之处在于基础地质构造关系有待进一步明确，早期逆冲推覆构造(即四合堂逆冲推覆构造)活动及其与晚期伸展构造(即水峪拆离断层带)之间的时间、空间演化和成因关系等是问题的关键。
在云蒙山地区，前人对于水峪低角度韧性剪切带和四合堂韧性剪切带的特点与关系的讨论一直是热点(冯孙齐等，1983；上官志冠等，1985；史兰斌和陈孝德，1984；王玉芳，1985; 王玉芳等，1989；Davis et al., 1989, 1996a, b；Zheng et al., 1988)。Zheng et al.(1988)通过对水峪低角度正断层的研究，在断层上盘发现了中型逆冲推覆构造，寒武纪岩层推覆于中侏罗统安山质火山岩系之上，并提出了云蒙山地区的热隆-滑覆-推覆的构造模式。Davis and Qian (1989)通过合作研究，确立了云蒙山北缘四合堂地区属于逆冲推覆构造，并且提出了科迪勒拉型变质核杂岩的不对称伸展模式。另外的一些研究者多倾向于对称的伸展模式(白志民，1991；陈能松等，1994；许继峰等，1994；张建新等，1997；王巧云等，2006；张家声等，2007)。进入21世纪以来，对于云蒙山地区的研究进入新的阶段。主要的研究趋势是通过构造地质学、岩石学、地球化学以及年代学研究相结合，深入研究云蒙山地区的热隆升历史、变形变质温压状态、韧性剪切带的岩石流变学特征、低角度断层的形成机制以及该地区缩短与伸展体制的关系及转化等问题(朱大岗等，2000；吴珍汉等，2000；汪洋和邓晋福，2002；马寅生等，2002；邓晋福等，2004；Passchier et al., 2005；王巧云等，2006；曾令森等，2006；张家声等，2007；Davis and Zheng, 2002; Davis et al., 2009；Davis和郑亚东，2002；李建波，2010；夏浩然，2011；Wang et al., 2012)。最近，陈印等(2013, 2014)和Zhu et al.(2015)对四合堂韧性剪切带内同构造岩脉进行了锆石U-Pb年代学研究，获得四合堂韧性剪切带的活动时间为143～138Ma和140～137Ma，认为云蒙山变质核杂岩是拉张背景下以滚动枢纽模式演化的产物。然而，多数前人的研究仅限于单独的剪切带或变质核杂岩本身，对于NE-SW向韧性逆冲变形的四合堂韧性剪切带的变形特征与变形时限依然存在争议。
鉴于中下地壳韧性剪切带中经常缺少可以用于测年的矿物，因此对于剪切作用年代的限定一直是一个难点。由于近年来岩浆岩锆石精确测年技术的发展(如SHRIMP和LA-ICP-MS等)，剪切带中广泛发育的花岗质岩脉的存在为解决这一问题提供了契机。本文通过对云蒙山地区四合堂韧性剪切带的几何学、运动学和年代学的系统研究，尤其是侧重对于其中广泛分布的花岗质岩脉进行分期研究，并开展了系统的锆石U-Pb同位素测年，以期准确地限定四合堂韧性剪切带的活动时限。
2 区域地质背景云蒙山位于华北克拉通内，在构造上处于华北板块北缘、燕山造山带西段，为近东西向的燕山山脉与北东向的军都山脉交汇处。该地区出露的地层主要为太古宇、中上元古界、下古生界。云蒙山地区北部主要由太古宇英云闪长质片麻岩、黑云斜长片岩等组成，构成区域基底变质岩系。本区太古宇的主体英云闪长质片麻岩大多发生了强烈的变形与变质作用。黑云斜长片岩多发生强烈变形，主要分布在梨树沟-石城-黑龙潭-张家坟-四合堂地区。据金文山和管爱莲(1999a, b)研究，太古宇变质基底年龄在2500～2650Ma。云蒙山地区的中上元古界主要呈环状分布在太古宇变质基底周围。长城系主要分布于云蒙山地区北缘和西北缘的四合堂地区和琉璃庙地区。在四合堂地区，由于变形强烈而出露不完整，在琉璃庙地区则出露较为完整。本区的长城系主要由常州沟组砾岩、砂岩和石英岩，串岭沟组页岩和白云岩，团山子组白云岩，大红峪组白云岩和石英砂岩以及高于庄组白云岩、页岩组成。蓟县系主要出露于云蒙山地区的西部和东南部，包括杨庄组厚层白云岩、雾迷山组含叠层石粉晶硅质白云岩、洪水庄组黑色碳质页岩和铁岭组泥晶白云岩和碎屑白云岩。青白口系包括下马岭组泥质粉砂岩和页岩、长龙山组砂质页岩和紫色薄层粉砂岩以及景儿峪组泥质灰岩。其中，长龙山组和景儿峪组主要在分布在云蒙山地区西部和东南部。云蒙山地区长城系、蓟县系和青白口系岩性基本上可以与蓟县标准剖面对比，但在厚度上明显减薄或有缺失。
云蒙山地区出露的下古生界主要为寒武系，分布在云蒙山东南部和西部。寒武系底部为府君山组豹皮灰岩，之上的馒头组、毛庄组主要为紫红色泥岩，中部的徐庄组、张夏组主要为鲕状灰岩，上寒武统以泥质条带灰岩夹竹叶状灰岩为主。在云蒙山地区，奥陶系缺失。中生界只有中侏罗统髫髻山组安山岩与安山质火山碎屑岩。
云蒙山地区出露的显生宙侵入岩主要为晚侏罗世-早白垩世侵入岩(图 1)，主要包括云蒙山花岗闪长岩、密云闪长岩、沙坨子花岗岩、柏岔山花岗闪长岩以及云蒙山南西的长园闪长岩(白志民，1991；姬广义等，2004)。据Davis et al.(1996a, b)研究，这些侵入岩的岩性主要为闪长岩和花岗闪长岩，虽然两种岩性的侵入岩就位时间间隔短，但是没有岩石化学或岩浆演化的继承关系。研究区的闪长岩体主要为石城地区的密云变闪长岩(159Ma)(Shi et al., 2009)、柏岔山闪长岩(127Ma)(Davis et al., 1996a)以及云蒙山南西缘的长园变闪长岩(151Ma)(Davis et al., 1996a)；花岗闪长岩主要有云蒙山北东缘的沙坨子花岗岩(151Ma)(Davis et al., 1996a；Shi et al., 2009)以及云蒙山主体的云蒙山花岗闪长岩(141～143Ma)(Davis et al., 1996a；刘翠等，2004；Shi et al., 2009)。
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图 1 云蒙山地区地质略图(据Davis et al., 1996a, b) 地质略图上部两条紫色虚线区域内为四合堂韧性剪切带，深蓝色虚线与河防口拆离断层内为水峪韧性剪切带；图中★处为锆石U-Pb同位素样品YM1353、YM1355采样点.1-太古宇基底; 2-中上元古界; 3-慕田峪花岗岩；4-柏岔山花岗岩；5-长园闪长岩；6-密云闪长岩；7-云蒙山花岗闪长岩；8-河防口拆离断层；9-崎峰茶断层；10-韧性剪切带；11-四合堂背斜；12-云蒙山背形；13-采样位置 Fig. 1 Sketch geological map of the Yunmengshan area(modified after Davis et al., 1996a, b) |
在云蒙山花岗闪长岩体北部四合堂地区的太古界和中元古界中，发育数条低角度(20°～35°)的逆冲型韧性剪切带。每条韧性剪切带宽约100m左右，总体影响范围为3～10km(张家声等，2007)。剪切带变形改造了太古界、中上元古界、密云闪长岩和云蒙山花岗闪长岩。
四合堂韧性剪切带主要沿云蒙山岩体北部周缘分布，总体呈半圆形(朱大岗等，2000；陈印等，2013)。其强应变带主要由糜棱岩、千糜岩和构造片岩组成。在四合堂韧性剪切带内部，云蒙山花岗闪长岩体和石城变闪长岩体均发育有糜棱面理以及透入性矿物拉伸线理。在靠近韧性剪切带的云蒙山花岗岩体内发育的矿物拉伸线理主要由拉长的石英颗粒和定向排列的长石组成(陈印等，2013)。
四合堂韧性剪切带上盘的太古宙变质基底受到强烈剪切变形的影响，构造置换作用形成了与四合堂韧性剪切带几乎一致的面理和矿物拉伸线理，各类运动学指示标志表现为上盘向SW方向的运动(图 2)；在四合堂的东西方向，受四合堂韧性剪切带影响的区域宽度有10km以上。在靠近四合堂韧性剪切带的区域，太古宙变质基底内岩石发育的透入性面理与矿物拉伸线理的产状与韧性剪切带内的岩石面理与线理一致，说明该区域内岩石的构造置换较为彻底。在远离四合堂韧性剪切带的区域，太古宙变质基底内的岩石面理倾角逐渐增大，但是倾向均为NE与NW向，以NE倾向为主。矿物拉伸线理倾伏向主要为NE向，随着远离剪切带的距离加大，构造置换愈不完全(陈印等，2013)。
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图 2 四合堂韧性剪切带的变形现象 (a)四合堂韧性剪切带东段二平台地区的“望京台”处地貌，可见上盘向SW的运动；(b)四合堂韧性剪切带附近的变形花岗质岩脉，指示上盘向SW的运动；(c)四合堂韧性剪切带附近的变形花岗质岩脉，围岩为密云闪长岩，岩脉发生了褶皱变形和石香肠化，指示上盘向SW的运动；(d)四合堂北部的剪切带内的变形花岗质岩脉，指示上盘向S的运动；(e)四合堂剪切带内花岗质岩脉变形形成的A型褶皱，指示上盘由N向S的运动；(f)四合堂韧性剪切带附近的变形花岗质岩脉，围岩为密云闪长岩，指示上盘向S的运动 Fig. 2 Deformation characteristics of the Sihetang shear zone |
四合堂韧性剪切带西段主要位于变质基底的片麻岩内，向南消失于元古界盖层之下。四合堂韧性剪切带北西缘的怀柔县柏查子以北，云蒙山岩体受四合堂韧性剪切带的影响较强。野外出露的云蒙山花岗岩均发生塑性变形；在怀柔县柏查子以南出露的云蒙山岩体塑性变形较弱或没有，说明其基本上未卷入韧性剪切变形。
在四合堂剪切带西侧(柏查子-青石岭)，剪切带为NNE走向，向NW倾斜。糜棱岩面理产状倾向介于NW-NNW(300°～320°)，倾角介于15°～50°。矿物拉伸线理倾伏向以NNW(340°～350°)向为主，倾伏角5°～30°。
四合堂韧性剪切带的北段与东段沿中元古界长城系盖层顶面和底面延伸，剪切带主体位于太古宙变质基底和早白垩世云蒙山花岗闪长岩岩体内。在四合堂剪切带北段(密云四合堂附近)，剪切带走向近E-W向，北倾。糜棱岩面理倾向介于350°～50°之间，倾角为10°～35°。矿物拉伸线理倾伏向为350°～30°，倾伏角为10°～30°。在四合堂剪切带东侧(二平台-石城以北)，剪切带为NE走向，向NE倾伏。糜棱岩面理倾向介于15°～35°，倾角为5°～25°。矿物拉伸线理倾伏向为NE-SW(10°～25°)，倾伏角一般为5°～30°。
在野外露头上有大量证据，如岩脉的变形(包括石香肠)、矿物不对称旋转碎斑等，均指示四合堂韧性剪切带的运动方向为上盘自NE向SW的低角度逆冲(图 2)。
3.2 四合堂地区构造-岩浆活动关系花岗岩(脉)在中下地壳韧性剪切带中普遍发育，云蒙山地区发育有大量的花岗岩脉体。识别岩体(脉)中的岩浆流动构造、亚岩浆流动构造和晶质塑性变形构造，以鉴别剪切带中剪切前、剪切期(包括剪切前期和剪切后期)、剪切后花岗岩(脉)和理解剪切作用过程中构造变形与岩浆作用之间的关系，阐明韧性剪切带各个阶段岩浆活动的性质，是正确理解韧性剪切带演化规律及其大地构造属性和相应深部过程的重要依据。
云蒙山北部的四合堂地区主要发育了石城变闪长岩和云蒙山花岗闪长岩。前者主要矿物成分是角闪石、斜长石、石英和黑云母，并且受到强烈的韧性剪切变形作用改造；后者岩体内含有少量花岗岩和伟晶岩岩脉。由于存在岩脉的大量侵入，石城变闪长岩与云蒙山花岗闪长岩之间很难找到截然的接触边界。根据野外观测，云蒙山花岗闪长岩穿插进入了石城变闪长岩。在四合堂韧性剪切带内发育的所有岩脉，都与晚侏罗世-早白垩世岩浆侵位事件密切相关，为伴随着剪切带活动的岩浆侵入形成的同构造岩脉。
四合堂地区岩脉的主要类型为中-粗粒花岗岩岩脉、碱性花岗质岩脉和粗大的伟晶岩岩脉(张家声等，2007)。脉体的厚度变化较大，最薄的仅有1mm左右，最宽的厚达数米，并且与围岩界线明显。总体而言，偏早期的岩脉主要是细粒或中等粒度的花岗质岩脉，偏晚期的岩脉往往粒度粗大，偏伟晶质。该地区出露的几乎所有岩脉都经历了不同程度的变形作用。通过对四合堂地区各个区域岩脉的研究，可将四合堂地区的岩脉大致分为6类。其中，构造前1期，同构造4期，构造后1期(表 1)。各类岩脉在整个地区均有发育，而且在北部的四合堂韧性剪切带附近岩脉的发育较南部的水峪韧性剪切带的发育更为普遍，期次更为明显。
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表 1 云蒙山地区四合堂韧性剪切带中岩脉分期表 Table 1 Characteristics of granitic dikes from the Sihetang shear zone in the Yunmengshan area |
构造期前(剪切前)岩脉A：主要特点是岩脉发育与围岩具有相同的面理，面理叠加在围岩与岩脉之上，有些岩脉与围岩的界线已不清晰。此类岩脉总体上出露很少，脉体较细，宽度1～20mm，成分不统一，多为石英质，也不易与同构造岩脉区分(图 3a)。
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图 3 四合堂剪切带内的花岗质岩脉 (a)怀柔柏查子地区的构造期前岩脉，岩脉具有与围岩一致的产状；(b)密云张家坟北野外露头上的同构造最早期岩脉(样品YM1353-8)，花岗质岩脉与围岩(石城变闪长岩)的面理近于平行；(c)云蒙山北部张家坟北野外露头上的同构造早-中期岩脉，岩脉脉体粗大且出现大量分支脉，岩脉面理与围岩面理以小角度斜交；(d)云蒙山北部张家坟北野外露头上的同构造中-后期岩脉，花岗质岩脉发育较弱的面理，多与围岩面理以中等角度相交(约30°～45°)；(e)同构造中-后期花岗质岩脉与围岩面理以中等角度相交，脉体的布丁化现象显著；(f)云蒙山北部张家坟北野外露头上的同构造最晚期岩脉，花岗质岩脉与围岩面理以高角度(50°～70°)相交，且切过早期岩脉 Fig. 3 Granitic dikes within the Sihetang shear zone |
同构造(同剪切)岩脉B：即剪切过程中就位的岩脉，为云蒙山地区出露的岩脉中最典型、最普遍发育的，也是本次研究的重点。以下列举的同构造各个阶段岩脉主要选自石城以北的张家坟-二平台剖面，并且各阶段岩脉可以在该地区其他野外露头上在成分、形态等方面一一对应(图 4)。
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图 4 石城以北的张家坟-二平台附近的野外露头照片与剖面素描图 露头上出露同构造的各期次岩脉, B1、B2、B3、B4为同构造岩脉，C为构造期后岩脉，围岩为密云闪长岩，YM1353-7，YM1353-8，YM1353-10为采样位置 Fig. 4 Outcrop photograph and sketch near the Zhangjiafen-Erpingtai in northern Shicheng |
同构造最早期岩脉B1：岩脉以细晶花岗质岩脉和碱性花岗质岩脉为主，主要矿物组合为斜长石、石英与少量黑云母。几乎所有的矿物都定向排列，石英呈明显的塑性拉长(图 3b)。这类岩脉已经被剪切带所完全置换，总体变形强烈，岩脉内发育透入性面理和线理，与围岩(石城变闪长岩)面理近于平行，几乎顺面理发育，厚度不大，多为1～5cm厚，沿面理延伸较远(＞10m)。在部分地区可以形成布丁构造或紧闭褶皱，褶皱的轴面平行于围岩面理，褶皱枢纽与围岩线理平行。
同构造早-中期岩脉B2：主要为中粗粒浅色花岗质岩脉，主要矿物组合为斜长石、石英与少量黑云母。几乎所有的矿物都定向排列，石英呈明显的塑性拉长。脉体较B1厚度更大，且出现大量分支脉，岩脉面理与围岩面理以小角度斜交，多不大于10°。在露头上一般宽10～30cm，长10m左右。这类岩脉普遍被剪切带部分置换，部分地区可见发育不对称褶皱，可以指示上盘向SW的逆冲运动。在露头上可以观察到此期岩脉切穿早期的岩脉(图 3c)。
同构造中-后期岩脉B3：该期岩脉发育较弱的面理，多与围岩面理以中等角度相交(约30°～45°)，脉体内矿物颗粒较细，石英颗粒直径约0.5mm。主要矿物组合为斜长石、石英与少量黑云母。几乎所有的矿物都定向排列，石英呈较弱的塑性拉长。局部地区可以观察到脉体的布丁化现象显著，野外露头上可以观察到此期岩脉切穿前两期岩脉(图 3d, e)。
同构造晚期岩脉B4：在露头上多呈现为与围岩面理以高角度(50°～70°)相交的伟晶岩脉或花岗质岩脉，主要矿物组合为斜长石、石英与少量黑云母。该期岩脉受剪切带构造置换很弱，只有部分岩脉内有极微弱的面理发育，脉体内部弱变形或轻微变形，石英变形很弱，粒度粗大。在局部露头上可以观察到此期岩脉切穿前三期岩脉(图 3f)。
4 四合堂地区构造-岩浆活动性的锆石U-Pb年代学约束 4.1 测试方法为限定四合堂韧性剪切带的运动时间，选取了云蒙山地区北东部出露于四合堂韧性剪切带下盘的张家坟-二平台一线2个不同露头5件同构造岩脉样品(YM1353、YM1355)进行LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄测定(图 1)。
为了保证能够从样品中挑选出足量的岩浆锆石，在野外采集测年样品时，挑选的测年样品均为新鲜未风化的花岗质岩脉，且每件测年样品重量都在10kg以上，并且严格注意与围岩以及其它期次岩脉区分，以免影响实验结果。测年样品的粉碎与锆石单矿物分离在河北省廊坊市峰泽源岩矿检测技术有限公司完成。锆石挑选、制靶以及阴极发光(CL)照相在北京奥金顿科技有限公司完成。锆石U-Pb同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所LA-MC-ICP-MS实验室完成。
4.2 测试结果四合堂地区的第一组3件年龄样品YM1353采集于四合堂韧性剪切带下盘的张家坟-二平台露头(图 4)。同构造最早期岩脉B1样品YM1353-8的锆石具有岩浆环带结构，其Th/U比值为0.46~2.3，为典型的岩浆成因锆石；锆石206Pb/238U加权平均年龄为173.4±2.1Ma (MSWD=0.43)，代表其对应期次岩脉的岩浆结晶年龄(图 3b、图 5a-c、表 2)。同构造中-后期岩脉B3样品YM1353-10的锆石具有岩浆环带结构，其Th/U比值为0.40~2.4，为岩浆成因锆石，锆石206Pb/238U加权平均年龄为156.3±3.1Ma(MSWD=0.16)，代表其对应期次岩脉的岩浆结晶年龄(图 3d, e、5d-f、表 3)。同构造最晚期岩脉B4样品YM1353-7的锆石具有岩浆环带结构，其Th/U比值为0.28~2.5，为典型的岩浆成因锆石；锆石206Pb/238U加权平均年龄为150.0±1.6Ma(MSWD=1.15)，代表其对应期次岩脉的岩浆结晶年龄(图 3f、5g-i、表 4)。
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图 5 云蒙山张家坟-二平台地区岩脉锆石U-Pb同位素年龄 (a)样品YM1353-8的锆石阴极发光照片和年龄值；(b)样品YM1353-8的锆石年龄谐和图；(c)样品YM1353-8的锆石加权平均年龄; (d)样品YM1353-10的锆石阴极发光照片和年龄值；(e)样品YM1353-10的锆石年龄谐和图；(f)样品YM1353-10的锆石加权平均年龄; (g)样品YM1353-7的锆石阴极发光照片和年龄值；(h)样品YM1353-7的锆石年龄谐和图；(i)样品YM1353-7的锆石加权平均年龄 Fig. 5 CL images of zircons, dated spot and ages, concordia curves and weighted ages from the dated dikes in the Zhangjiafen-Erpingtai in Yunmengshan area |
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表 2 四合堂韧性剪切带中花岗质岩脉(YM1353-8)锆石U-Pb同位素分析数据 Table 2 Zircon U-Pb isotopic data of the granitic dike (YM1353-8)from Sihetang shear zone |
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表 3 四合堂韧性剪切带中花岗质岩脉(YM1353-10)锆石U-Pb同位素分析数据 Table 3 Zircon U-Pb isotopic data of the granitic dike(YM1353-10) from Sihetang shear zone |
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表 4 四合堂韧性剪切带中花岗质岩脉(YM1353-7)锆石U-Pb同位素分析数据 Table 4 Zircon U-Pb isotopic data of the granitic dike (YM1353-7)from Sihetang shear zone |
样品YM1355包括测年样品YM1355-7与YM1355-10，均位于云蒙山地区北部的四合堂剪切带的东段下盘的另一露头剖面上(图 6)。该剖面上的岩脉与张家坟-二平台露头YM1353上出露的岩脉在颜色、成分、变形程度与期次划分等方面均可对应。其中，样品YM1355-7所在岩脉为该期次最早的一期(B1)。岩脉为花岗质岩脉，呈白色，细晶结构，岩脉相对较细，宽约5～10cm，岩脉内部所发育的面理与围岩面理近于平行或以小角度截切，沿面理延伸较远(10m)，在部分露头上可见该期次岩脉发生石香肠化或形成紧闭褶皱(图 7a, b)。样品锆石呈长柱状，弱环带结构，其Th/U比值为0.10～2.0，主体大于0.4，为岩浆成因锆石特征；样品YM1355-10的岩脉为最晚一期岩脉(B4)，成分为粗粒花岗质。这一期岩脉发育很弱的面理，脉体较宽，多为10～25cm，多与围岩面理以高角度相交(图 7g, h)。锆石Th/U比值为0.10～2.0，主体大于0.4，具岩浆成因锆石特征。
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图 6 云蒙山北部张家坟一带野外露头照片与剖面素描图 露头上出露同构造的各期次岩脉，B1、B2、B3、B4为同构造岩脉，围岩为密云闪长岩，YM1355-7，YM1355-10为测年样品采样位置 Fig. 6 Outcrop photograph and sketch of the Zhangjiafen in northern Yunmengshan |
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图 7 云蒙山北部张家坟地区样品YM1355-7和YM1355-10的野外露头照片与锆石U-Pb同位素年龄 (a)张家坟地区最早期岩脉发生石香肠化或形成紧闭褶皱；(b)张家坟地区最早期岩脉的野外照片；(c)张家坟地区最早期岩脉的显微镜下照片；(d)样品YM1355-7的锆石阴极发光照片和年龄值；(e)样品YM1355-7的锆石年龄谐和图；(f)样品YM1355-7的锆石加权平均年龄图；(g)粗粒花岗质岩脉，脉体穿过早期的岩脉；(h)最晚期岩脉的野外照片；(i)最晚期岩脉的显微照片；(j)样品YM1355-10的锆石阴极发光照片和年龄值；(k)样品YM1355-10的锆石年龄谐和图；(l)样品YM1355-10的锆石加权平均年龄图 Fig. 7 The Outcrop photographs, CL images of zircons, dated spot and ages, concordia curves and weighted ages of the samples YM1355-7 and YM1355-10 from Zhangjiafen in northern Yunmengshan |
样品YM1355-7与YM1355-10的锆石206Pb/238U加权平均年龄为161.7±1.4Ma(MSWD=0.74)和151.1±3.0Ma(MSWD=0.53)，分别对应该期次岩脉的岩浆结晶年龄(图 7、表 5、表 6)。
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表 5 四合堂韧性剪切带中花岗质岩脉(YM1355-7)锆石U-Pb同位素分析数据 Table 5 Zircon U-Pb isotopic data of the granitic dike(YM1355-7) from Sihetang shear zone |
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表 6 四合堂韧性剪切带中花岗质岩脉(YM1355-10)锆石U-Pb同位素分析数据 Table 6 Zircon U-Pb isotopic data of the granitic dike(YM1355-10)from Sihetang shear zone |
上述采样点YM1353与YM1355均位于云蒙山地区北部的四合堂剪切带内部，所采集的样品均为同构造花岗质岩脉。采样点YM1353的3个锆石定年样品YM1353-8、 YM1353-10与YM1353-7的锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为173.4±2.1Ma(MSWD=0.43)，156.3±3.1Ma(MSWD=0.16)和150.0±1.6Ma(MSWD=1.15)(图 5)；采样点YM1355的2个锆石定年样品YM1355-7、YM1355-10的锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为161.7±1.4Ma(MSWD=0.74)和151.0±3.0Ma(MSWD=0.53)(图 7)。这些年龄代表了四合堂韧性剪切带的同构造岩脉的岩浆结晶年龄。这5件同构造岩脉年龄同时也限定了四合堂韧性剪切带的活动时间大约在170～150Ma。尽管本次研究掌握的四合堂韧性剪切带的最早活动时间资料尚不充足，但是基本可以确定四合堂早期逆冲型剪切活动时间持续到晚侏罗世150Ma左右。
5 四合堂逆冲型韧性剪切带构造-岩浆活动阶段性在云蒙山北部四合堂地区中生代发生的主要构造变形事件为四合堂逆冲推覆体南北向的收缩变形，通过对四合堂韧性剪切带进行详细的几何学、运动学与年代学研究，建立起四合堂地区逆冲型韧性剪切作用早期构造演化的四期构造-岩浆演化序列。
四合堂地区出露的侵入岩主要为晚侏罗世-早白垩世侵入体，主要包括云蒙山花岗闪长岩、云蒙山北东的密云闪长岩、沙坨子花岗岩以及柏岔山花岗闪长岩。其中闪长岩主要为石城地区的密云变闪长岩(159Ma)(Shi et al., 2009)、柏岔山闪长岩(127Ma)(Davis et al., 1996a)；花岗岩体主要有云蒙山北东缘的沙坨子花岗岩(151Ma)(Davis et al., 1996a；Shi et al., 2009)以及云蒙山花岗闪长岩(141～143Ma)(Davis et al., 1996a；刘翠等，2004；Shi et al., 2009)。
大约在170Ma(晚侏罗世)，四合堂地区发生了大规模自NE向SW的韧性逆冲变形，形成了近东西向、影响区域宽度约10km、并且总体呈现半圆形的四合堂逆冲型韧性剪切带，形成了研究区四期与韧性逆冲构造活动相关的岩脉。5件同构造花岗质岩脉锆石U-Pb定年限定了四合堂逆冲型韧性剪切带的活动时间大约在170～150Ma。
在170～160Ma，四合堂地区NE向SW的韧性逆冲变形继续进行，期间四合堂地区侵入了大量的同构造岩脉；在160～150Ma，伴随着四合堂逆冲型韧性剪切带的发育，云蒙山地区的密云闪长岩(159Ma)(Shi et al., 2009)、沙坨子花岗岩(151Ma)(Davis et al., 1996a；Shi et al., 2009)开始发育，并且被四合堂逆冲型韧性剪切带改造。
在150Ma之后，云蒙山花岗闪长岩(141～143Ma)(Davis et al., 1996a；刘翠等，2004；Shi et al., 2009)和柏岔山闪长岩(127Ma)(Davis et al., 1996a)开始发育，这些较晚期的岩体可能受到四合堂逆冲型韧性剪切变形晚期阶段活动以及与水峪剪切带剪切变形作用的影响(Davis和郑亚东, 2002; 陈印等, 2013; Zhu et al., 2015)。这些卷入剪切带的岩体均经历了不同程度的韧性变形，在靠近四合堂剪切带的地区，岩石面理、长石残斑等运动学标志均与四合堂韧性剪切带的剪切方向一致。
由此可见，四合堂韧性早期逆冲变形作用时限为170～150Ma，随后，四合堂地区受云蒙山区域伸展构造体制影响，叠加了后期的拆离滑脱构造，并最终形成了该区的主体构造格架(夏浩然，2011；陈印等, 2013, 2014)。
6 区域构造意义云蒙山北部四合堂地区中生代发生的主要构造变形事件为四合堂逆冲推覆体南北向的收缩变形，该期变形在邻区亦有响应。区域上，阴山褶皱带中的呼和浩特地区以及燕山褶皱带中的逆冲断层均记录了晚侏罗世-早白垩世的NNE-SSW挤压事件(Davis et al., 2001; Guo et al., 2012; Meng et al., 2014)。阴山-燕山褶皱带中的上侏罗统与下白垩统的角度不整合亦为该期事件的沉积构造响应(Davis et al., 2001; Zhang et al., 2008)。本文研究结果显示，四合堂逆冲型韧性剪切变形作用早期演化可以追溯到大约170Ma，并持续到约150Ma。该期韧性逆冲变形可能与西伯利亚板块和华北板块之间的蒙古-鄂霍茨克洋关闭后的陆陆碰撞造山相联系(Zhu et al., 2015)。
早白垩世，华北地区处在NWW-SEE向伸展构造背景下，形成了辽西医巫闾山变质核杂岩(马寅生等，1999；Darby et al., 2004；张必龙等, 2011, 2013；朱光等，2016)、辽南变质核杂岩(Liu et al., 2005; Yang et al., 2007；Lin et al., 2008; 刘俊来等, 2008, 2011)、云蒙山变质核杂岩等一系列变质核杂岩构造，它们是华北克拉通在岩石圈减薄的具体体现。
7 结论(1) 在四合堂地区大规模的上盘自NE向SW向的韧性逆冲变形形成了近东西向并且总体呈半圆形的四合堂逆冲型韧性剪切带。卷入剪切带的岩体均经历了不同程度的韧性变形，在靠近四合堂剪切带的地区，岩石面理、长石残斑等运动学标志均与四合堂韧性剪切带的剪切方向一致。
(2) 四合堂韧性剪切带中岩脉厘定为构造期前(剪切前)岩脉、同构造期(同剪切)岩脉和构造期后(剪切后)岩脉等三个主要期次，其中同构造岩脉可进一步分为同构造最早期岩脉，同构造早-中期岩脉，同构造中-晚期岩脉和同构造晚期岩脉。
(3) 四合堂韧性剪切带内不同变形阶段的同构造花岗质岩脉的锆石U-Pb加权平均年龄分别为173.4±2.1Ma、156.3±1.6Ma、150.9±1.6Ma、161.7±1.4Ma和151.0±3.0Ma，限定了四合堂韧性剪切带NE-SW向韧性逆冲时限为170～150Ma。
致谢 野外工作得到了张若愚、夏增明、郑媛媛、王文龙、耿晓磊、高鑫磊、郭雯、赖玙婧、周明的大力支持与帮助，在此表示衷心感谢！| [] | Bai ZM. 1991. The characteristics and genesis re-recognized of Yunmeng mountain complex. Beijing Geology (3) :1–11. |
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