辽南印支期伸展构造显微变形的初步研究

摘要：通过对辽南伸展构造内构造岩中矿物显微变形的观察，研究矿物的变形机制及伸展构造的变形环境。研究表明，伸展构造变形环境沿垂向向上具多次递减的重复分带性。总体表现为温度、压力退变质向上递减。

关键词：显微变形，垂向分带，伸展构造，辽南

中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

0引言

从几何学或动力学观点来看，显微构造与大地构造之间存在着相似性，因此，二者之间存在着十分密切的关系。随着地质构造研究的深入，显微构造研究不仅成为解决大地构造基本问题必不可少的工具，而且已成为构造地质学基础研究工作的重要组成部分【1】。笔者自1994年以来一直在辽南地区从事l/5万区调工作，积累了大量的第一手资料，现拟通过对辽南印支期伸展构造内构造岩中矿物显微变形的观察，对伸展构造内矿物变形机制，变形环境做一尝试性研究。

1辽南印支期伸展构造的基本特征

辽南伸展构造展布于普兰店湾一普兰店一砟窑以东，以南的陆域与海域内(图1)，空间上由两套系统组成(表1)：原地系统一太古宙一古元古代结晶基底，顶部发育一条近水平的韧性剪切带，糜棱岩分布于其中，中北部被中生代花岗岩侵入；异地系统一滑脱岩片，为外来滑移盖层。因构造层次的差异，又分为韧性岩片及脆性岩片。前者包括上元古界青白口系永宁组，钓鱼台组，南芬组，桥头组及长岭子组底部盖层；后者包括上元古界震旦系(不含长岭子组)及古生界寒武系，奥陶系，石炭系，二叠系之上部盖层。韧性岩片内岩石均发生了不同程度的变质、变形。形成一套特殊的顺层固态流变构造及构造岩组合(表1)，为本文所讨论的主要对象。其中南芬组、长岭子组为韧性岩片中强变形带一顺层韧性剪切带。脆性岩片内岩石仅发生较弱或基本未变形。伸展构造滑移方向为自东向西，滑移距离超过25km，同位素测年表明其形成于中三叠世。

2主要矿物变形特征及变形机制

2.1石英：是基底韧性剪切带及韧性岩片内构造岩的主要成分，粒度从微粒、细粒至中粗粒均有，其变形特征基本代表了伸展构造体系下部的变形特征。

石英普遍的变形特点是广泛的不均匀波状消光，几乎所有粒级的石英均有体现，是位错滑动机制的具体表现。颗粒愈大，消光带愈宽大，主要类型有波状消光、带状消光、块状消光、扇状消光，反映了变形的持续性。

在南芬组、基底韧性剪切带中，可见石英呈斑状、透镜状集合体。同一薄片的同一视域内，几种粒级石英往往同时出现，并按不同粒级排列成不同宽度的带状集合体呈“流动组合”面貌，且与云母条带往往相间平行嵌布，反映岩石在显微尺度的极不均匀性。单颗粒之间或呈齿状铰合或呈多边形镶嵌在一起，显示出由动态重结晶机制形成的不稳定齿状边界与强烈恢复作用静态重结晶形成的次稳态，稳态弯曲及平直边界并存的特点，说明在变形过程中，动态与静态是相互转化，不断发展的动静守恒过程。基底韧性剪切带中及南芬组中石英粒径变化甚大，但总体以粗大晶粒为主，细粒部分较少，粗大晶粒常呈斑状、透镜状集合体。构成构造岩中主要斑状体分布，这是高温石英变形构造的一个重要特点。同时亦可见核幔构造，亚晶粒。

矩形石英条带是变形高峰时形成的重要构造类型，是石英经过强烈的塑性变形之后，发生动态恢复及静态重结晶作用的结果，因强烈优选定向的云母条带及强剪切的限制，而形成与面理平行的边界(图2a)。其内主要由矩形石英组成，也表现为多边形石英的镶嵌结构。矩形石英多以单带为主，带宽时局部被云母分隔或内部形成平直化边界。矩形石英的出现，表明石英的变形机制已具有扩散蠕变及颗粒边界滑动的性质(Singh等，1973)。颗粒边界滑动常引起晶体超塑性流动，而颗粒本身并不变形。保留原来的矿物形态，经后期或问歇期强烈的恢复作用及静态重结晶作用，可以形成长条状的矩形条带，厚透镜状集合体。这也是伸展构造内“眼球”和“透镜体”较多的原因。

表1辽南印支期伸展构造几何结构表

石英三结点结构典型普遍。颗粒间界线平直，在结点处成120°夹角的稳态结构。它是变形过程中强烈静态重结晶的重要特征，是在变形速率慢，具有间歇性或变形中止后，岩石仍处于高温状态而导致的恢复作用之结果。

矩形石英条带、三结点结构现象集中分布于基底韧性剪切带，南芬组及桥头组底部的构造岩之中，反映变形过程中温压的强烈分带性。

永宁组中变石英砂岩、砾岩，钓鱼台组变石英砂岩，桥头组中变石英砂岩中石英变余砂状结构普遍，但“砂粒”中可见波状消光，这表明该部位变形强度明显偏弱。

2.2长石：基底韧性剪切带中构造岩内的主要矿物成分。构造岩中，长石以糜棱基质(0.2mm>d>0.03mm)及残斑(3mm>d>0.2mm)存在。呈糜棱基质存在的长石与石英组成长英质细条带，沿面理或环绕残斑定向排列，为碎裂流动机制的产物，长石残斑边部圆化，其内部微裂隙发育，被石英、绿泥石等注入。长石残斑具不对称拖尾，其主要由重结晶石英小颗粒，长石碎粒及云母构成，显示S-C构造，残斑本身发生明显的扭折及边缘变形带，其组合形态为σ、δ型构成良好的指向标志。长石残斑内机械双晶发育，主要类型为“聚片双晶”，“格子双晶”，可见不均匀消光、双晶弯曲，为双品滑移机制的表现。

长石残斑包括钾长石、斜长石。斜长石残斑边部可见石英析出。形成明亮的镶边(图2b)。钾长石与斜长石边部发生交代，形成蠕虫状、孤岛状的“应力蠕英”结构(图2c)，表现为斜长石与石英的互生体沿二者边界生长。Simpscn(1985)提出其为水和钙长石交代碱性长石的结果，即：

3KA·lSi3O8·NaAlSi3 O8十CaAl2Si2O8· NaAlSi3 O8+H2O

(钾长石)(钙长石)

CaAl2Si2 O8·2NaAlSi3O8十6SiO2 +K2O+KAl2C(Al·SiO3)O10 (OH)2

(偏钠斜长石) (石英)(白云母)

在长英质集合体中，可见钾长石内出溶钠长石应力条纹，形成应力条纹结构(图2d)，表现为钠长石呈蠕虫状、火焰状沿面理或垂直面理产出。

应力蠕英结构，应力条纹结构，是由应力导致的出溶作用，其实质也是位错机制在起作用。

2.3方解石：韧性岩片内南芬组、长岭子组及脆性岩片中的重要矿物成分，其变形特征、赋存方式反映着构造部层位的变化。

南芬组糜棱岩(仅限金州大和尚山地区)内方解石有两种赋存方式：一种粒度在0.02mm-0.1mm之间，为糜棱基质，与云母等片状矿物及细粒石英组成条带环绕残斑或沿面理分布，显示流动特征；另一种为残斑，细粒化明显，沿长轴定向排列，内部双晶弯曲，共轨双晶发育。

南芬组、长岭子组大理岩中方解石呈不规则粒状，矩形及长条状，相互联结成条带状定向分布，单颗粒间彼此界平直并可见三结点结构，表明静态重结晶作用强烈。方解石机械双晶发育，长岭子组上部方解石双晶细密，密度大于1μm，南芬组内主解石普遍强烈扭折。

脆性岩片内方解石主要为原生沉积方解石，基本未受变形变质作用改造，底部南关岭组内可见粒度粗大的方解石被拉长，并可见其构成压力影核部，南关岭组底部泥灰岩、灰岩内方解石机械双晶极为发育，双晶纹细密平直，宽度多小于lμm。

2.4云母：基底韧性剪切带及南芬组、长岭子组内构造岩的主要矿物成分。多数为伸展变形过程中长石、粘土质矿物分解生成的新晶粒，其长轴强烈优选定向，平行最大剪切拉伸方向，与小型剪切面成S-C组构。

云母包括黑云母、白云母、绢云母三种。云母集合体的规模、类型，反映了构造层次性。基底韧性剪切带内糜棱岩中主要为黑云母、白云母条带，云母首尾相连，延伸稳定，云母膝折、云母鱼极为发育，韧性岩片底部糜棱岩、千枚岩中的云母主要为白云母，少量黑云母及绢云母；上部板岩、干枚岩中则为显微鳞片状绢云母条纹，同时，滑脱岩片中的白云母均为多硅白云母。

3变形环境分析

在不同的温压条件下，矿物具不同的变形机制，会显示不同的变形形为和变形现象，据此可推断其变形时的环境：

伸展构造中，韧性剪切带内石英普遍发生韧性变形，主要表现为重结晶波状消光，矩形石英条带，石英在高于300℃时，开始显示塑性变形(Scholz，1988)，矩形石英条带的出现表明其变形相完全可达高绿片岩相(刘正宏等，1992；张一均等，1995；胡玲，1998)【2-3-4】。而韧性岩片内永宁组、钓鱼台组、桥头组内变石英砂岩中变余砂状结构的保留，表明韧性岩片内温压的分布总体由下至上具由强减弱的复式分带性(表2)。

表2辽南印支期伸展构造变形环境(垂向)特征格架

长石的变形现象比较特殊，其内部显微破裂由溶出石英、绿泥石所充填；机械双晶，表明变形环境可达中绿片岩相，应力蠕英结构，应力条纹结构的出现，表明伸展构造底部环境可达高绿片岩相，温度可高达550-600℃(张一均等，1995；胡玲，1998)【3-4】。

方解石的变形特征较好地反映了滑脱岩片上部的变形环境。研究表明，方解石机械双晶与变形温度密切相关(Gronshong，RH．1988；EVails，M．A．and Dunne，W．M．1991；Burk hard，M．1993)：l 50℃以下产生的方解石机械双晶宽度小于lμ m，反之大于l|μm；在双晶条带上，200℃以下产生的方解石机械双晶条带平直，200℃一250℃双晶条带有弯曲、尖灭现象；250℃以上双晶个体发生重结晶，呈块状、不规则状，原先的变形痕迹消失，而成变质组构。据此推断南关岭组变形温度会小于l50℃，面长岭子组变形温度要高于250℃。

依矿物变形机制、变形组构的空间变化，建立辽南印支期伸展构造变形环境垂向变化格架(表2)，表明伸展构造体系的温度、压力在垂向向上具有由强减弱的多次重复递减分带性，由高绿片岩相塑性变形的中部构造层次递减到脆性变形的浅表部构造层次。反映伸展构造影响已深部至中部构造层，南芬组、长岭子组为两个明显高温、高压带，从一个侧面有力证明了二者为伸展构造内的强应变带一韧性剪切带，与宏观特征相符。

4结论

辽南印支期伸展构造内矿物显微变形特征表明，由下至上其变形环境具垂向多次重复递减的复式分带性，由高绿片岩相中部层构造层次之韧性变形减弱到浅部构造层次的脆性变形。伸展构造影响深至中部构造层次。

参考文献

1、许志琴编著：地壳变形与显微构造，地质出版社，北京，1984

2、刘正宏等：糜棱岩中矩形石英条带的特征及成因，长春地质学院学报，1992，增刊

3、张一均等：变形组构的生成温度，国外前寒武纪地质，1995.1

4、胡玲著：显微构造地质学概论，地质出版社，1998

作者简介：董万德，1961年出生，男，高级工程师，从事区域地质调查工作。