2013, Vol. 29
2. 沈阳地质矿产研究所，沈阳 110034
2. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, Shenyang 110034, China
变质核杂岩是地壳伸展和岩石圈减薄的一种浅部构造表现(刘俊来等, 2006, 2008；林伟等，2011)，中生代是华北岩石圈减薄和伸展构造普遍发育的时代(刘俊来等, 2006, 2008)。医巫闾山变质核杂岩作为华北东部重要的中生代伸展构造之一，受到广泛关注(马寅生等, 1999, 2000; 朱大岗等, 2003; Darby et al., 2004; 梁雨华等, 2009; 李刚等, 2010, 2012; 张必龙等, 2011; Lin et al., 2013)。对于该变质核杂岩的研究，有利于解释华北东部广泛发育的中生代伸展构造及岩石圈减薄的形成机制和动力学背景。马寅生等(1999, 2000) 认为医巫闾山变质核杂岩是对称型变质核杂岩，且拆离断层带围绕变质核发育; Darby et al.(2004)经过研究则认为变质核杂岩不具有对称性, 倾向北西的瓦子峪拆离断层控制了变质核杂岩的形成, 故将其命名为瓦子峪变质核杂岩。但是，瓦子峪拆离断层仅作为变质核杂岩的一个重要组成部分，且变质核杂岩发育在整个医巫闾山地区，所以众多学者普遍接受医巫闾山变质核杂岩这一称谓(朱大岗等, 2003; 梁雨华等, 2009; 李刚等, 2010, 2012; 张必龙等, 2011)。经过多年的研究，关于医巫闾山地区中生代的伸展演化过程普遍持有两种观点。一种观点认为经历了中、晚侏罗世至早白垩世初期的挤压变形和早白垩世的伸展变形(朱大岗等, 2003; 杜建军等，2007；Lin et al., 2012)；另一种则认为经历了中、晚侏罗世伸展, 晚侏罗世末-早白垩世初期挤压以及早白垩世伸展变形(Zhang et al., 2008, 2010；李刚等, 2010, 2012；张必龙等，2011)。辽西地区中、晚侏罗世大规模喷发的中基性火山岩、医巫闾山地区中侏罗世的铁镁质岩脉及侏罗纪同构造侵位的医巫闾山岩体的岩石地球化学数据均显示这些岩浆活动形成于伸展背景之下(张宏等, 2008; Zhang et al., 2008, 2010; 李伍平, 2012)。因此，关于医巫闾山地区中、晚侏罗世的变形特点我们支持后一种观点。研究区早白垩世的伸展作用发生在华北东部区域性伸展和减薄的背景下(刘俊来等, 2006, 2008; Li et al., 2007a, b, 2012;林伟等，2011; Zhu et al., 2012)，本文针对医巫闾山地区早白垩世伸展作用形成的拆离断层、下盘韧性剪切带、上盘同伸展断陷盆地进行系统的详细分析，确定伸展变形特点及其形成机制。
2 地质概况医巫闾山变质核杂岩发育在辽西地区东部，大地构造位置上位于华北陆块东北缘。医巫闾山变质核杂岩系统整体上呈NNE向展布(图 1)，由韧性剪切带、深部韧性拆离带、同构造花岗岩体、主拆离断层(瓦子峪拆离断层) 及断层上盘同伸展断陷盆地(阜新-义县盆地) 组成(李刚等，2012)。
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图 1 医巫闾山地区构造纲要图(据李刚等, 2010, 2012) Q-第四系; K2d-大兴庄组; K2s-孙家湾组; K1f-阜新组; K1ŝ-沙海组; K1j-九佛堂组; K1y-义县组; J2t-髫髻山组; Pt2-中元古界; Ar-太古宇; J2γ-中侏罗世花岗岩; K1γ-石山岩体; 1-角度不整合界线; 2-平行不整合界线; 3-正断层; 4-逆断层; 5-走滑断层; 6-瓦子峪拆离断层; 7-下部韧性拆离带. 8-花岗岩脉; 9-高温伸展型韧性剪切带; 10-低温伸展型韧性剪切带; 11-采样点位; 12-剖面位置；Ⅰ-金岭寺-羊山盆地; Ⅱ-阜新-义县盆地; Ⅲ-下辽河盆地 Fig. 1 Simplified structural map of the Yiwulüshan area (revised after Li et al., 2010, 2012) |
医巫闾山地区的韧性剪切带由发生了动力变质作用的太古宙变质基底和中元古代沉积岩组成，并且经历了高温韧性变形和低温脆-韧性变形。剪切带中部和东部岩石以中、高温变形为主，形成构造片麻岩、糜棱岩、构造片岩。太古宇变形不均匀，除发生不同程度的糜棱岩化外，局部的片麻岩中发育由成份分异作用形成的明暗相间的条带状构造，条带发生石香肠化或形成不对称流动褶皱，浅色条带中的长英质矿物集合体形成“眼球”构造。中元古界的变形温度及强度相对略低，岩石成份分异不明显、没有发生强塑性流动变形，主要形成构造片岩、糜棱岩和糜棱岩化岩石。因此，可以将中元古界与太古宇分开，分别划分为中间韧性流变层和变质核(梁雨华等, 2009)。中元古界变质沉积岩变形也不均匀，强变形带与弱变形带相间出现且多平行于岩层层面。长石普遍发生韧性变形，并形成核幔结构、火焰状条纹、蠕英结构；石英普遍发生边界迁移重结晶作用和亚颗粒旋转重结晶作用，并见有矩形石英多晶条带(李刚等，2012)。高温剪切带内岩石宏观变形特点、显微组构分析及EBSD分析结果，显示变形发生在中部地壳的角闪岩相环境下(李刚等, 2012)。高温韧性剪切带内同构造岩脉的同位素测年结果显示，高温伸展变形发生在中、晚侏罗世(张必龙等, 2011; 李刚等, 2012)。剪切带西部岩石以低温环境下的韧性、脆-韧性变形为主(详见下文)。对于低温韧性剪切带内构造岩中的白云母40Ar/39Ar测年结果显示低温伸展变形发生于早白垩世(Darby et al., 2004; 李刚等, 2012)。
在中、晚侏罗世的高温伸展变形过程中，中元古界与太古宇的不整合面作为一个构造薄弱面，发生伸展滑移，形成了一条深部韧性拆离带。由于强烈的拆离滑动，拆离带内岩石达到区内最强的变形程度，下部太古宇多形成构造片岩，上部中元古界多形成糜棱岩(碳酸盐岩发生层内滑移和重熔作用)。
同构造花岗岩体主要为北部中侏罗世侵位的医巫闾山岩体和尖砬子岩体，及南侧早白垩世侵位的石山岩体。侏罗纪岩体内部的岩浆叶理及岩体边部的糜棱叶理与围岩的糜棱叶理或片麻理产状一致；岩体边部与围岩相互夹持呈互层状，两者接触界线与叶理产状基本一致，岩体表现出同构造顺层侵位的特点(李刚等, 2010)。石山岩体变形西强东弱，强变形处发生糜棱岩化，最弱处基本无变形。同构造花岗岩体及韧性剪切带构成了NNE向延伸的医巫闾山隆起。
变质核杂岩的主拆离断层为瓦子峪拆离断层，该拆离断层形成于早白垩世，控制着上盘同伸展断陷盆地的形成和下盘的剥露隆升(Darby et al., 2004; 张必龙等, 2011; 李刚等, 2012)。
医巫闾山西侧是金岭寺-羊山侏罗纪沉积盆地和阜新-义县白垩纪沉积盆地，东侧为下辽河盆地。下辽河盆地被大面积的第四系沉积物所覆盖，仅八道壕镇以西出露少量的上白垩统孙家湾组砾岩(图 1)。下文将详细研究区内早白垩世形成的构造单元。
3 早白垩世形成的构造单元 3.1 断层上盘同伸展断陷盆地主拆离断层上盘的同伸展断陷盆地(阜新-义县盆地) 中发育白垩纪的火山岩及沉积岩组合：下白垩统义县组(K1y) 中基性火山岩夹薄层沉积岩，九佛堂组(K1j) 砂岩、页岩夹砾岩，沙海组(K1ŝ) 粗粒砂岩和中、细砾安山质砾岩夹粉砂岩、泥岩，阜新组(K1f) 含煤层的长石砂岩、粉砂岩、碳质页岩；上白垩统孙家湾组(K2s) 紫红色复成分砾岩，大兴庄组(K2d) 酸性火山岩(图 1)；上白垩统孙家湾组和大兴庄组与下伏下白垩统呈角度不整合接触(图 1)。义县组火山岩形成于区域性伸展背景之下，其喷发时间主要集中在135~120Ma (彭艳东等，2003; 孟凡雪等，2008)。九佛堂组为义县组之上的一套河流相、湖相和山麓相沉积(景山等，2009)，代表了火山活动后的稳定沉降期；沙海组为河流相、湖沼相沉积，其中发育有许多冲积扇和扇三角洲沉积特点，表明沙海组沉积时处于加速沉降阶段；阜新组则表现出由湖泊变为沼泽、湿地环境的水位变浅的沉积特点，反映了区域沉降向稳定或抬升的转变(路爱平，2003)；孙家湾组复成分砾岩中砾石含量可达60%，砾径1~100cm，砾石磨圆、分选很差，表现出快速、近源堆积的特点，砾石成分主要为花岗岩、糜棱岩、构造片麻岩、石英脉等，碎屑物来源于医巫闾山隆起带，是医巫闾山快速隆升的结果，而沉积范围较窄则显示晚白垩世盆地沉降仅限隆起带两侧；大兴庄组火山岩喷发时间为80.83Ma属晚白垩世(邴志波等，2003)，主要分布在研究区内白庙子附近的小范围区域内，平行拆离断层NNE向展布，显示此次火山喷发与断层活动有所关联但是火山喷发及断层活动的强度都不大。
盆地中的地层在平面上表现为NNE向带状展布，不同地层单元的界线基本上都平行于瓦子峪拆离断层，且拆离断层是盆地中各组地层的共有边界(图 1、图 2)，可以看出盆地沉积范围向瓦子峪拆离断层方向收缩，各组地层间界线整体向东倾。而盆地北侧松岭断裂至瓦子峪拆离断层之间的地震剖面(图 2) 则显示松岭断裂与瓦子峪拆离断层共同控制着盆地北部地层的发育(王伟锋等，1998; Lin et al., 2013)。平面图上显示松岭断裂不完全切割义县组地层，剖面图上显示松岭断裂一侧地层厚度小，且义县组这一特点最为明显。据此推测松岭断裂形成于义县组火山岩喷发的中期或后期。整个阜新-义县盆地中地层的发育情况都受到瓦子峪拆离断层(主拆离断层) 的控制。上述特点都说明瓦子峪拆离断层是一个典型的控盆断裂。
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图 2 阜新-义县盆地地震剖面(据王伟锋等, 1998; Lin et al., 2013) K2s-孙家湾组; K1f-阜新组; K1ŝ-沙海组; K1j-九佛堂组; K1y.-义县组; Pt2-中元古界; Ar-太古宇 Fig. 2 Seismic profile in the Fuxin-Yixian basin (revised after Wang et al., 1998; Lin et al., 2013) |
盆地南侧义县组出露面积较大，在锦州附近基本不出露义县组以外的其它下白垩统地层。可能是义县组喷发后至孙家湾组沉积之前盆地南侧锦州一带未形成沉积地层；也有可能是这一阶段沉积物厚度较小，并被上白垩统地层覆盖。两种可能都可以说明义县组喷发之后盆地南侧的沉降速率和幅度远小于北侧，推测在义县组喷发之后，拆离断层南侧活动减弱或基本停止，而北侧活动依然比较强烈--伴随着松岭断裂和下白垩统沉积地层的形成。
3.2 瓦子峪拆离断层瓦子峪拆离断层是一条NE-SW向贯穿整个研究区的波瓦状低角度正断层。作为医巫闾山变质核杂岩的主拆离断层，它既是医巫闾山隆起与西侧阜新-义县盆地的界线，又控制着下盘低温伸展型韧性剪切带和上盘同伸展断陷盆地(阜新-义县盆地) 的形成及空间展布(图 1)。
拆离断层面倾向W或NW、倾角小于40°，断层带宽度50~200m不等，断层带内岩石变形强烈，主要发育脆性、脆-韧性变形组构，普遍形成断层泥(图 3a, b)、构造角砾岩(图 3c, d)、微角砾岩、构造片岩(图 3e, f)、角砾岩化糜棱岩等构造岩。同时伴随各种流体活动，形成硅化角砾岩、碳酸盐化角砾岩。拆离断层延伸较远，由于被其切割的岩石岩性不同，不同部位发育的构造岩组合也不尽相同：有的部位没有发育断层泥，有的部位没有发育微角砾岩，有的部位则没有发生硅化、碳酸盐化。
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图 3 拆离断层带内构造岩 (a)-断层泥及其中的角砾；(b)-断层泥显微照片，单偏光镜下为黑色，白色为树胶；(c)-构造角砾岩；(d)-构造角砾岩显微照片，正交偏光；(e)-构造片岩面理；(f)-构造片岩显微照片；(g)-角砾化糜棱岩；(h)-角砾化糜棱岩显微照片，糜棱叶理被后期脆性裂隙截断 Fig. 3 Tectonites in detachment fault zone |
断层多处被第四纪沉积物所覆盖，出露不连续，断层带露头较好部位的观察结果显示：普遍发育构造角砾岩和构造片岩，断层带中心部位岩石变形(破碎) 最强烈。
主拆离断层带位于瓦子峪镇以西的部位是整个拆离断层带露头最好、构造岩组合发育最完整的部位，由东向西(由下至上) 分别为片理化糜棱岩、构造片岩、角砾岩化糜棱岩、微角砾岩、断层泥、硅化角砾岩及构造角砾岩(图 4)。
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图 4 瓦子峪拆离断层剖面图 Fig. 4 Structural profile of the Waziyu detachment fault |
断层带下部靠近下盘发育的构造岩主要发生不同程度的片理化、糜棱岩化，靠近上盘的岩石发生强烈破碎，这指示了由下盘脆-韧性变形向浅部脆性变形过渡的特点(图 4)；断层带中部角砾岩化糜棱岩的出现是脆-韧性变形转变为脆性变形的标志(图 3g, h; 图 4)。从角砾岩化糜棱岩开始向上盘(或向西) 过渡，岩石中的裂隙由疏变密、岩石角砾的相对位移由小变大，说明脆性变形组分逐渐增加。断层带核部是一些碳质成分和碎裂的碳酸盐岩角砾组成的厚约0.5~2m的黑色断层泥(图 3a, b)，断层泥两侧为各种断层角砾岩(图 3c, d) 和微角砾岩，说明核部构造错动最强烈、应力最集中。随着与断层核部距离的增加两侧岩石破碎的程度递减。硅化角砾岩是构造角砾岩在硅质流体的作用下硅化形成的，局部表现出石英岩的特点。
角砾岩化糜棱岩的宏观及微观变形构造都显示糜棱叶理被脆性裂隙所切割(图 3g, h)，角砾岩和微角砾岩的角砾中(图 3d) 同样可以观察到残留的低温韧性变形形成的糜棱叶理。说明在裂隙和角砾形成前岩石经过了低温韧性或脆-韧性变形的过程。由深至浅发育的构造岩序列表现出脆性变形组分逐渐增加、变形温度逐渐降低的特点。断层带中构造岩的分布规律反映了拆离作用经由较深部位缓慢抬升至浅部的过程，而明显的硅化和碳酸盐化说明断层活动伴随着多期的流体活动。断层带内岩石变形特点显示变形温度约250~350℃(Hirth and Tullis, 1992; Stipp et al., 2002)。
3.3 断层下盘韧性剪切带主拆离断层(瓦子峪拆离断层) 的下盘发育一条与断层平行、宽约1~5km的韧性剪切带，这条剪切带叠加在中-晚侏罗世伸展作用形成的高温伸展型韧性剪切带的西侧(图 1)。剪切带内晚期低温环境下的脆-韧性变形改造早期形成的高温塑性变形，形成一条低温伸展型韧性剪切带(李刚等, 2012)。
早期高温环境下伸展作用形成的构造片麻岩、糜棱岩等，在晚期伸展变形过程中进一步发生动力变质和退变质作用，形成糜棱岩(图 5a)、片理化的糜棱岩、碎裂化糜棱岩、构造片岩(图 5b) 等，同时发育破劈理(图 5a)、伸展褶劈理等组构。在晚期变形改造强烈的部位，相对于早期形成的构造岩，岩石发生进一步的片理化、糜棱岩化，形成构造片岩、糜棱岩。相对于早期高温环境下的构造岩，低温环境下形成的构造岩中白云母、绿泥石的含量增加，以低温变形组构为主。这是低温环境下脆性、脆-韧性变形的产物，大部分破劈理与糜棱叶理和片理平行，局部呈小角度相交( < 5°)，而伸展褶劈理则显示剪切作用具有伸展特点。
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图 5 低温韧性剪切带中构造岩 (a)-发育破劈理的糜棱岩，白线代表劈理产状；(b)-构造片岩；(c)-花岗质糜棱岩显微照片，长石发育裂隙(白线表示长石裂隙) 或发生蚀变，石英动态重结晶，重结晶颗粒细小，消光不均匀；(d)-构造片岩显微照片，早期高温环境下形成的石英条带再次发生重结晶作用形成透镜状集合体，细粒石英和云母类矿物定向形成片理 Fig. 5 Tectonites in lower temperature ductile shear zone |
低温剪切带中岩石可见明显的矿物定向排列，平直的石英条带和云母条带相间排列。石英发生低温韧性变形，具有波状消光、亚颗粒、膨凸式动态重结晶(BLG)、亚颗粒旋转动态重结晶(SGR)(图 5c, d)，重结晶形成的石英颗粒内部也具有波状消光。早期伸展作用形成的矩形石英多晶条带被改造、进一步重结晶(图 5d)。长石主要发生脆性破裂，相对较深的部位出现双晶弯曲、波状消光等低温韧性变形组构(图 5c)。白云母条带或细粒石英亚颗粒、动态重结晶颗粒经常围绕长石残斑。低温变形过程中许多黑云母发生退变质作用形成绿泥石、白云母，靠近断层带退变作用强烈，远离断层带退变程度减弱。岩石宏观变形与长石、石英的显微变形特点显示变形温度为300~400℃(Simpson, 1985; Hirth and Tullis, 1992; Stipp et al., 2002; 胡玲等, 2009)。
利用EBSD技术对低温剪切带中的3个标本中石英 < C>轴的优选方位进行分析，得到的组构图显示岩石经过两期变形，晚期低温变形强烈叠加并改造早期高温组构(图 6)。
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图 6 石英 < C>轴组构图 采样位置见图 1 Fig. 6 Quartz c-axis preferred orientation diagrams Sample locations are shown in Fig. 1 |
标本YB-11-2是距离主拆离断层带不足100m处的构造片岩。石英 < C>轴组构图中在2、4象限的基圆上靠近Z轴处发育一组极好点极密，显示石英低温变形时的底面 < a>滑移组分。在靠近Y轴附近有两个非常弱的点极密，代表了极少量的菱面 < a>滑移。说明在断层带附近低温伸展变形对岩石的改造非常彻底，很少保留早期高温环境下的晶格优选特点。
标本YB-12是中元古界变质沉积岩中定向拉长的石英岩砾石。组构图中位于2、4象限的基圆上发育一组非常好的点极密，在1、3象限的基圆上及Y轴附近分别发育次级点极密。图中可看出各个点极密具有相互连接形成以Y轴为中心的交叉环带的趋势，交叉环带代表早期高温变形时的石英 < C>轴组构图，晚期低温变形使石英颗粒中底面 < a>滑移组分增加从而导致2、4象限点极密的密度增加并改变了早期组构图中的交叉环带。
标本YB-56是尖砬子山岩体西南部边缘的糜棱岩化花岗岩，采样位置距离拆离断层较远，位于低温剪切带较深的部位。组构图中两个点极密位于YZ面附近靠近Z轴的位置，显示石英主要发生菱面 < a>滑移。这是因为变形时岩石处于较深部位，变形的温度比浅部略高。
石英组构优选方位分析显示，晚期伸展变形时石英颗粒主要发生底面 < a>滑移和菱面 < a>滑移，说明伸展变形的温度为300~400℃(Kruhl, 1996; Passchier and Trouw, 2005; Virginia et al., 2008)。
综合岩石宏观、微观变形特点及组构优选方位分析结果，可知低温伸展型韧性剪切带内岩石主要发生低温脆性、脆-韧性变形，变形温度约250~400℃。主拆离断层带内岩石变形温度最低(250~350℃)，由拆离断层向下盘过渡岩石的变形温度逐渐增加。
这些低温变形组构发育在瓦子峪拆离断层下盘1~5km的范围内(即低温伸展型韧性剪切带)，剪切带中岩石变形不均匀，越靠近瓦子峪拆离断层低温组构发育越多，碎裂化岩石只发育在靠近断层带部位，强变形带与弱变形带交替发育，离断层越近强变形带的宽度和密度越大。尖砬子山和医巫闾山花岗岩岩体的西部也受到低温伸展变形作用的改造，岩体西侧受改造强烈，变形特点与剪切带相似。强变形带与弱变形带也具有交替发育的特点，强变形部位形成糜棱岩，石英拔丝拉长、细粒化，弱变形部位形成糜棱岩化岩石，局部仍然可见早期伸展作用形成的高温变形组构及岩浆就位时形成的岩浆叶理。
3.4 伸展方向虽然医巫闾山地区经历了多期构造变形，但韧性剪切带东部和西部剪切叶理的产状基本一致，主要倾向NW。早白垩世的低温伸展变形主要影响医巫闾山地区的西侧，形成低温韧性剪切带(李刚等, 2012)。西部低温韧性剪切带中的线理倾伏向NW或NWW (图 7)，与拆离断层面擦痕线理的投影结果一致。局部见有轴向NE的宽缓褶皱，褶皱两翼发育NW-SE向对称的线理。低温剪切带北部的线理产状较为复杂，倾向NW至NE的线理均有发育。这是由于早期伸展形成的深部韧性拆离带、岩浆侵位，挤压形成的褶皱及晚期伸展形成的拆离断层共同作用于这一区域，使这里岩层的产状变化复杂，进而导致这一区域不同部位形成的线理产状变化较大。并且在低温韧性剪切带中还发育少量NE-SW向倾伏的线理，这些线理与高温剪切带中线理产状相近(图 7)。低温韧性剪切带中部分发育NE-SW向线理的部位岩石表现出高温韧性变形的特点，是残留的早期高温变形组构，说明低温变形对医巫闾山西侧的改造并不完全。少量NE-SW向线理发育的部位岩石表现为低温韧性变形，但是褶皱和各种岩脉比较发育，导致线理的产状与区域应力场方位不同。剪切带中、东部矿物拉伸线理NE-SW向倾伏，同构造岩体中岩浆线理SW向倾伏(图 7)。
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图 7 剪切带内线理玫瑰图解(据李刚等, 2012) Fig. 7 Rose diagram of lineations in ductile shear zones (after Li et al., 2012) |
两期伸展作用形成的剪切带内均发育许多S-C组构、伸展褶劈理、不对称褶皱等具有指向意义的组构，这些组构共同指示了剪切带内上方岩层向西滑移的特点(张必龙等, 2011; 李刚等, 2012; Lin et al., 2013)。因此，根据剪切带中线理产状的统计结果确定医巫闾山地区早白垩世向NWW (270°~290°) 伸展滑移，中、晚侏罗世向SW (220°~236°) 伸展滑移，两期伸展滑移方向顺时针旋转约60°。
4 拆离断层带构造岩中白云母40Ar/39Ar年代学选取低温伸展型韧性剪切带中靠近主拆离断层的一块样品(YB-13) 和离拆离断层较远、靠近医巫闾山岩体的一块标本(YB-15)，对其中的白云母进行40Ar/39Ar同位素测年(采样位置见图 1)。
经过粉碎、分选后的样品在显微镜下挑选出白云母单矿物，将0.18~0.28mm粒径的白云母包在纯铝铂纸中，之后封闭于石英玻璃瓶中，置于中国原子能科学研究院49-2反应堆B4孔道进行中子照射，照射时间为24h，中子通量为2.2464×1018。用于中子通量监测的样品是中国周口店K-Ar标准黑云母(ZBH-25，年龄为132.7Ma)。
样品测试在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室常规40Ar/39Ar定年系统完成。在850~1400℃的温度范围内进行12步加热释气，每个加热点在恒温状态下保持20min。使用RGA10型质谱仪记录Ar同位素信号。数据处理时，采用实验室编写的40Ar/39Ar Dating 1.2数据处理程序对各组Ar同位素测试数据进行校正计算，再采用Isoplot 3.0(Ludwing, 2003) 计算坪年龄及等时线年龄(数据见表 1)。
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表 1 构造岩中白云母40Ar/39Ar分析数据 Table 1 40Ar/39Ar date of muscovite in tectonite |
样品YB-13中的白云母在加热阶段中由7~11共5个阶段(即1150~1350℃)，所获得的视年龄比较稳定，年龄谱具有平坦的年龄坪，坪年龄为132.64±0.90Ma，累计39Ar占68.5%，MSWD=0.090(图 8a)；反等时线年龄为132.71±0.75Ma (图 8b) 和坪年龄基本一致，40Ar/36Ar初始值为288.8±9.1和大气氩比值(295.5±0.5) 非常接近，说明坪年龄数据非常准确可靠。
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图 8 构造岩中白云母40Ar/39Ar坪年龄(a、c) 及反等时线年龄(b、d) Fig. 8 40Ar/39Ar plateau age (a, c) and inverse isochron age (b, d) of muscovite in tectonites |
样品YB-15中的白云母在加热阶段中由3~12共10个阶段(即950~1400℃)，所获得的视年龄非常稳定，年龄谱具有平坦的年龄坪，坪年龄为117.17±0.69Ma，累计39Ar占90%，MSWD=0.33(图 8c)；反等时线年龄为116.8±1.3Ma (图 8d) 和坪年龄非常接近，40Ar/36Ar初始值为314±51比大气氩比值稍大但是在误差范围内基本一致，说明受过剩氩的影响很小，坪年龄数据准确可靠。
5 讨论 5.1 拆离作用活动时限的约束拆离断层带中构造岩的宏观和微观变形特点显示构造变形的温度和白云母封闭温度相近，构造岩中白云母40Ar/39Ar同位素测年所获得的年龄代表了白云母的冷却(约300℃) 年龄。样品YB-13与YB-15中白云母的冷却年龄有约15Ma的差距，远远大于40Ar/39Ar同位素测年的误差范围。
YB-13的采样地点距离瓦子峪拆离断层很近，上文分析可知靠近拆离断层的部位变形温度相对较低，因此可以认为YB-13达到白云母封闭温度时正是拆离断层活动、低温韧性剪切带形成的时期(132.64±0.90Ma)。此时YB-15所处的部位相对较深，而且剪切带仍处于强烈活动阶段，地温梯度和剪切作用产生的热量共同导致该样品的变形温度大于白云母封闭温度。大约15Ma之后(117.17±0.69Ma)，样品YB-15抬升并降温至封闭温度。
多年来在医巫闾山地区积累了一系列的40Ar/39Ar同位素年代学数据，图 9中标出低温韧性剪切带中的数据。来自同一参考文献中的同一种矿物所获得的年代学数据普遍具有靠近拆离断层的年龄较老、远离拆离断层年龄较新的特点(同一参考文献中的数据具有相同的系统误差、同一种矿物具有相同的封闭温度，因此同一文献中的同一种矿物的年龄具有可比性)：如本文中的白云母年龄和Lin et al.(2013)给出的白云母及黑云母年龄(图 9)。白云母和黑云母同位素年代学数据的这一特点说明早白垩世伸展变形过程中靠近瓦子峪拆离断层的岩层抬升的时间比东部早(图 10)。角闪石封闭温度大于低温韧性剪切带的变形温度，由它获得的同位素年龄不能代表晚期伸展变形，本文暂不讨论。
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图 9 医巫闾山西侧低温韧性剪切带中40Ar/39Ar数据分布 Fig. 9 Distribution of 40Ar/39Ar date of lower temperature ductile shear zone west of the Yiwulüshan area |
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图 10 医巫闾山变质核杂岩早白垩世伸展-隆升模型 黑色箭头代表随时间演化序列，白色小钉子代表采样位置，指示自东向西逐渐抬升 Fig. 10 Mode of the Early Cretaceous extension and uplift of Yiwulüshan metamorphic core complex |
瓦子峪低温伸展型韧性剪切带向南延伸至锦州一带，在石山镇附近被石山岩体截切(图 1)，石山岩体中锆石U-Pb测年结果为123Ma (吴福元等，2006)。该岩体西侧岩石受到构造作用的影响发生糜棱岩化，而岩体东部未发生变形，说明该岩体在此次伸展作用的晚期侵位，医巫闾山地区南端在120Ma左右已基本停止活动。同伸展沉积盆地中义县组火山岩喷发代表了区内强烈伸展阶段(135~120Ma)(彭艳东等, 2003; 孟凡雪等, 2008)。义县组之上的下白垩统地层发育在同伸展断陷盆地的中部及北部(图 1)，这些地层显示了区域沉降的沉积环境，说明在义县组喷发结束、石山岩体就位之后(约120Ma)，研究区南部基本稳定，而中部和北部仍处于伸展断陷阶段。这一结论与根据上盘断陷盆地中地层发育特点所推测的结论一致。
综上所述，135~120Ma是医巫闾地区强烈伸展活动的阶段，120Ma左右伸展作用开始由南向北逐渐减弱。到了距今117.17±0.69Ma时样品YB-15所处位置降温至白云母封闭温度，代表了早白垩世伸展作用晚期的冷却年龄，医巫闾山地区早白垩世伸展作用持续时间约为15Ma，而且可能更长。此次伸展作用还具有西侧先隆升、自西向东逐渐抬升的特点。
5.2 医巫闾山地区早白垩世的构造演化研究区在中侏罗世晚期至晚侏罗世早期发生了顺层伸展滑移，此次伸展作用使太古宇和中元古界发生动力变质，形成构造片麻岩、糜棱岩、构造片岩等不同类型的构造岩(李刚等, 2010, 2012)。岩石的宏观和微观变形特点显示此次伸展变形发生在中部地壳的角闪岩相环境下，并形成了NNE向展布的医巫闾山高温伸展型韧性剪切带和发育在太古宇与中元古界之间的深部韧性拆离带(李刚等, 2012)。
中-晚侏罗世伸展变形之后研究区发生了短暂的挤压变形，本次挤压变形发生在晚侏罗世晚期至早白垩世的早期，辽西地区主要表现为发育一系列的逆冲断层、褶皱及土城子组(J3t) 碎屑堆积(赵越等, 2004)。在研究区内晚侏罗世的挤压构造表现的并不强烈，仅在局部形成了一些宽缓的褶皱。这些皱褶的轴向多呈S-N向或NE-SW向延伸，褶皱两翼早期伸展作用形成的线理、旋转残斑等构造形迹保留完好、挤压变形的改造和置换较弱。
早白垩世是华北岩石圈大规模减薄的阶段，华北地区形成了许多的伸展构造(刘俊来等, 2006, 2008; Li et al., 2007a, b, 2012;林伟等，2011; Zhu et al., 2012)，医巫闾山地区也发生了较强的伸展变形。
在中、晚侏罗世高温伸展作用结束后，经过侏罗纪末短暂的挤压或平静期，135Ma左右医巫闾山地区再次进入伸展拆离阶段，形成了NNE向延伸的瓦子峪拆离断层，并分别在断层上、下盘形成了同伸展断陷盆地(阜新-义县盆地) 和低温伸展型韧性剪切带(李刚等，2012)。中元古界与太古宇之间的深部韧性拆离带形成于中、晚侏罗世的角闪岩相环境下(李刚等，2012)，而早白垩世形成的瓦子峪拆离断层切割该韧性拆离带和中元古界，断层下盘的低温韧性剪切带叠加在早期高温韧性拆离带的西侧(图 10)。在同伸展盆地中发育的义县组火山岩的喷发时间为135~120Ma，与拆离断层(132~123Ma) 及低温韧性剪切带形成(133~126Ma) 的时间基本一致。医巫闾山地区在123Ma左右，南侧石山岩体就位，北侧松岭断裂开始形成。伸展作用从南部向北开始逐渐减弱，医巫闾山地区北部持续伸展的时间在15Ma以上，同时在伸展盆地中形成湖泊、沼泽和湿地环境。在132Ma左右，现今可观测到的拆离断层附近抬升并冷却至白云母封闭温度；117Ma左右医巫闾山岩体西侧抬升至白云母封闭温度(图 10)。早白垩世伸展作用和拆离断层的形成形成了研究区的盆岭格局，同时伸展作用持续时间南短北长对应着医巫闾山北高南低的地势特征，由此推测早白垩世是医巫闾山变质核杂岩核部隆升的重要阶段，且核部的隆升是由NWW-SEE向的伸展作用导致的。由于区域的伸展作用和盆地的不均衡沉降作用，盆地中发育了一系列的断层，这些断层多平行于盆地边界呈NNE向延伸(图 1、图 2)。
随着时间发展，伸展作用逐渐减弱，盆地中新充填的碎屑沉积物逐渐减少。进入晚白垩世医巫闾山变质核杂岩的核部(即医巫闾山隆起) 再次快速隆升，两侧盆地中形成了孙家湾组复成分砾岩(K2s) 并伴随着大兴庄组中酸性火山岩(K2d) 喷发。上白垩统与下白垩统之间的角度不整合界面，表明晚白垩世的构造活动与早白垩世伸展活动并非同一期次。晚白垩世的快速隆升与早白垩世形成的拆离断层在空间上具有继承性，但是由于缺少区内晚白垩世的构造形迹和大兴庄组的地球化学数据，不能确定是在何种体制下形成的。
5.3 伸展作用的动力学背景西太平洋地区各板块的构造运动和俯冲作用对中国东部中生代的构造演化影响重大(李三忠等, 2004; Li et al., 2007a, b, 2012;Zhu et al., 2012)。太平洋板块的飘移方向曾经发生过多次转折，140~125Ma太平洋板块向南西漂移，125Ma左右太平洋板块的俯冲方向由南西方向转变为北西方向(图 11)(Sun et al., 2007; 孙卫东等, 2008)。前者与医巫闾山地区早白垩世伸展作用开始并达到最强烈的时间一致，后者与区内伸展作用开始逐渐减弱的时间基本一致。但是，140~125Ma太平洋板块向南西漂移，医巫闾山地区伸展作用(132~117Ma) 的方向为北西西，两者之间存在较大的交角。而此时依泽纳吉板块向NNW方向俯冲(Maruyama et al., 1997; Sun et al., 2007; 孙卫东等, 2008)，显然医巫闾山地区早白垩世的伸展作用不可能只受控于太平洋板块的俯冲作用，而是受到依泽纳吉板块和太平洋板块俯冲的的共同制约。中国东部中生代的盆地、变质核杂岩、断层等地壳尺度的变形构造的形成、演化和运动学极性等都受到西太平洋各板块运动的制约(Li et al., 2012; Zhu et al., 2012)，华北东部白垩纪伸展运动方向的转变与太平洋板块和依泽纳吉板块漂移方向的改变相对应(Zhu et al., 2012)。
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图 11 中国东部及西太平洋白垩纪构造简图(据Maruyama et al., 1997; Liu et al., 2005; Sun et al., 2007) 黑色箭头代表所在板块早白垩世漂移方向，白色箭头代表所在板块晚白垩世的漂移方向，虚线箭头指示板块边界迁移方向，黑色三角代表俯冲方向 Fig. 11 Sketch map of the Cretaceous tectonic framework in eastern China and western Pacific (revised after Maruyama et al., 1997; Liu et al., 2005; Sun et al., 2007) |
华北东部古地磁资料显示早白垩世以来朝鲜半岛相对于欧亚大陆发生了顺时针方向的旋转(朱日祥等，2002)，Liu et al.(2005)认为这种旋转作用是辽南、辽西等一系列伸展构造的成因(图 11)。这种地块旋转很可能是依泽纳吉板块和太平洋板块在地质历史的不同阶段漂移方向、速度的变化共同引起的。
华北东部广泛发育的伸展断陷盆地和变质核杂岩等伸展构造形成的峰期与华北东部岩石圈大规模减薄的时间基本一致(刘俊来等, 2006, 2008; Li et al., 2007a, b, 2012;Liu et al., 2005; Zhu et al., 2012)。这些伸展构造各阶段运动学极性的主方向及运动学极性的转变时间与西太平洋各板块漂移主方向及漂移方向的转变时间基本一致，说明这些伸展构造及其所指示的岩石圈减薄均受到太平洋内板块活动的制约(Li et al., 2012; Zhu et al., 2012)。
在华南、华北和中国东北部有许多地质证据表明自侏罗纪初中国东部就受到西太平洋地区板块活动的影响(Chen et al., 2008; Yu et al., 2012)。因此，医巫闾山地区中、晚侏罗世的伸展活动也可能受到西太平洋地区板块活动的影响，并且中、晚侏罗世与早白垩世两期伸展作用方向近60°的顺时针旋转与侏罗纪和早白垩世依泽纳吉板块和太平洋板块漂移方向的转变有关。
6 结论(1) 早白垩世(132~117Ma) 医巫闾山发生了绿片岩相环境下的NWW向伸展滑移，形成了瓦子峪拆离断层、阜新-义县伸展盆地及下盘低温伸展型韧性剪切带。
(2) 早白垩世医巫闾山地区伸展活动具有西侧比东侧抬升早和北部伸展作用持续的时间比南部长的特点。进入晚白垩世，医巫闾山再次快速隆升并伴随孙家湾组砾岩的沉积。
(3) 医巫闾山地区早白垩世伸展变形的启动与减弱的时间与西太平洋地区的板块活动具有密切联系。
致谢 衷心感谢两位审稿专家给出的宝贵意见和编辑部对于本文的支持！EBSD分析工作在中国地质大学(北京) 地质过程与矿产资源国家重点实验室完成，40Ar-39Ar测年工作在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室完成，在此一并表示感谢。| [] | Bing ZB, Liu WH, Huang ZA, Zhang FS. 2003. Stratigraphic sequence and age of the Upper Cretaceous Daxingzhuang Formation in western Liaoning Province. Geological Bulletin of China, 22(5): 351–355. |
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