對(duì)變質(zhì)核雜巖性質(zhì)的綜合分析

冉冶

隨著石油地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造熱年代學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)以及構(gòu)造解析等方面的發(fā)展，對(duì)變質(zhì)核雜巖的時(shí)代、動(dòng)力來源、變形機(jī)制、構(gòu)造演化等性質(zhì)的研究得到不斷的推進(jìn)。該文主要從變質(zhì)核雜巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、形成時(shí)代、分類、形成的主導(dǎo)機(jī)制、背景、與成礦的關(guān)系以及最近的研究進(jìn)展進(jìn)行分析。

變質(zhì)核雜巖；性質(zhì)；分析；地質(zhì)特征

從上世紀(jì)90年代以后，國內(nèi)地質(zhì)學(xué)界專業(yè)人員對(duì)變質(zhì)核雜巖的性質(zhì)啟動(dòng)了新一輪的研究，并且取得了積極的進(jìn)展，這使學(xué)界對(duì)變質(zhì)核雜巖的成因、成分、性質(zhì)、影響也有了新的認(rèn)識(shí)。經(jīng)過20多年的研究，國內(nèi)普遍接受的對(duì)變質(zhì)核雜巖的定義應(yīng)為：一組圓形或橢圓形由強(qiáng)烈變形變質(zhì)的巖石組成的孤立隆起，大多數(shù)有巖體侵入其中，或者被遠(yuǎn)比核部巖石變形、變質(zhì)輕的巖石覆蓋，或者被覆以拆離并遠(yuǎn)距離運(yùn)移的蓋層。

1.結(jié)構(gòu)和構(gòu)造分析

伸展變質(zhì)核雜巖的特征。質(zhì)核雜巖（MCC），根據(jù)Davis GA和鄭亞東等人的研究，基本特征包括：與斷層相關(guān)的糜棱片巖和片麻巖下盤（包括可能出露更深層次的非糜棱化結(jié)晶巖）。拆離斷層具有特征的構(gòu)造巖系,即糜棱巖化巖石、綠泥石化角礫巖、微角礫巖(含假熔巖)、斷層角礫和斷層泥。它們自下而上順序產(chǎn)出,向上變新且發(fā)生后者對(duì)前者的疊加。緩傾至中等傾角的具有大規(guī)模位移的（幾十千米）區(qū)域至準(zhǔn)區(qū)域性延伸的主拆離斷層；上盤上地殼基底巖和表殼巖層。關(guān)鍵的一點(diǎn)是，所有變質(zhì)核雜巖是沿地殼深部（大于10~15km）大型拆離斷層大規(guī)模地殼伸展和地殼切除（缺失）的產(chǎn)物。

變質(zhì)核雜巖的主要特征。2005年，樓法生等對(duì)變質(zhì)核雜巖的給出了比較詳細(xì)的特征和識(shí)別標(biāo)志。他們認(rèn)為變質(zhì)核雜巖應(yīng)該具有以下特征：變質(zhì)核雜巖體頂部和周緣發(fā)育以糜棱巖化巖石為特征的韌性剪切帶,糜棱巖化巖石一般具有顯著的S-C組構(gòu),石英-長石殘斑系、拉伸線理等各種剪切標(biāo)志。變質(zhì)核雜巖中的拉伸線理發(fā)育,拉伸線理具有區(qū)域性一致的趨向,但線理的傾伏方向可以相反。上部脆性變形域的脆性伸展方向和拆離斷層的滑動(dòng)方向以及下部糜棱巖化巖石中的運(yùn)動(dòng)學(xué)方向具有一致性,反映了統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)方式。一般變質(zhì)核雜巖的核部都有不同時(shí)期不同規(guī)模的花崗巖類巖體侵入,有早于伸展期的老巖體,更多的是同構(gòu)造期中酸性巖漿巖侵入體，且在巖漿巖的周緣常發(fā)育以糜棱巖化為特點(diǎn)的韌性剪切滑脫帶。

空間上呈穹狀、長垣狀、橢圓狀弧立隆起。發(fā)育拆離斷層。拆離斷層上、下盤巖石的變形性質(zhì)絕然不同,上盤為脆性變形域并表現(xiàn)為一期或多期不同類型的正斷層,下盤為韌性變形域。具有雙層或三層結(jié)構(gòu)特征。即以拆離斷層分開的上盤脆性域和下盤變質(zhì)核組成的雙層結(jié)構(gòu)特征、上部脆性變形層(包括蓋層和山前半地塹沉積盆地)、中間韌性流變層及變質(zhì)核雜巖體組成的三層結(jié)構(gòu)特征。

2.變質(zhì)核巖的形成年代

綜合目前國內(nèi)外報(bào)道的變質(zhì)核雜巖年代學(xué)資料，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度分析，燕山期到第三紀(jì)形成的變質(zhì)核雜巖占主導(dǎo)地位：國外文獻(xiàn)報(bào)道的變質(zhì)核雜巖以第三紀(jì)占主體，國內(nèi)報(bào)道的變質(zhì)核雜巖則主要在燕山期形成，其次是新生代構(gòu)造期。

3.變質(zhì)核巖的分類

Malavieille（1993）根據(jù)造山作用晚期伸展形成的變質(zhì)核雜巖的幾何學(xué)，將變質(zhì)核雜巖分為兩類：對(duì)稱型和非對(duì)稱型（圖1）。兩類變質(zhì)核雜巖幾何學(xué)上的差異反映了其變形機(jī)制和形成過程是不同的。

4.變質(zhì)核巖生成的主導(dǎo)機(jī)制

變質(zhì)核雜巖形成過程中巖漿作用與伸展作用的主從關(guān)系問題。這一問題的實(shí)質(zhì)就是變質(zhì)核雜巖形成機(jī)制中巖漿作用與伸展作用誰占主導(dǎo)地位的問題。是垂向的巖漿活動(dòng)誘發(fā)了側(cè)向的地殼伸展？還是側(cè)向構(gòu)造伸展引發(fā)了深部巖漿的垂向上涌？伸展作用主導(dǎo)論者認(rèn)為，由于水平方向的強(qiáng)烈伸展—拆離，引起了大尺度的地殼減薄，均衡作用使上地幔巖漿上隆，并使拆離斷層下盤上拱，從而形成變質(zhì)核雜巖。巖漿作用主導(dǎo)論者則強(qiáng)調(diào)熱隆作用的重要性，認(rèn)為是與變質(zhì)核雜巖緊密相伴的同構(gòu)造中、酸性巖漿巖的侵入，引起地殼變熱-體積膨脹，在上涌巖漿流的氫氣球效應(yīng)下，誘發(fā)地殼塊片從高到低滑脫-伸展-拆離，最終形成變質(zhì)核雜巖。除了上述構(gòu)造關(guān)系外，伸展作用與巖漿作用的成因關(guān)系，目前多采用兩種方法加以確定：時(shí)間關(guān)系以及巖漿巖的巖性和巖石地球化學(xué)。

5.變質(zhì)核巖的形成背景

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的變質(zhì)核雜巖具有不同的幾何特征及形成時(shí)代，其形成背景也不盡相同，根據(jù)已被確認(rèn)的變質(zhì)核雜巖構(gòu)造的實(shí)例，總結(jié)起來變質(zhì)核雜巖可形成于大洋板塊俯沖期的大陸邊緣弧內(nèi)背景、俯沖期弧后背景、陸-陸碰撞帶中同造山期從擠入體中側(cè)向逃逸構(gòu)造、近岸海中活動(dòng)的海底擴(kuò)張裂谷系向陸緣的擴(kuò)展或可能的轉(zhuǎn)換，以及與板塊邊界相互作用的關(guān)系不清、成因不明的板內(nèi)伸展區(qū)等。

6.變質(zhì)核巖與多金屬礦的關(guān)聯(lián)

許多變質(zhì)核雜巖與金和多金屬礦密切相關(guān)，如湖南的桃林鉛鋅礦和安徽的月山銅鐵礦、小秦嶺金礦、江浪的李伍銅礦等，使得變質(zhì)核雜巖的研究內(nèi)涵更加豐富?？偨Y(jié)起來變質(zhì)核雜巖構(gòu)造的拆離斷層賦礦有如下有利條件：淺層大氣水和深層巖漿流體及其交匯；上盤氧化環(huán)境和下盤還原環(huán)境于拆離斷層帶構(gòu)成有利礦質(zhì)沉淀的氧化-還原界面；大量斷層和強(qiáng)烈破碎帶為含礦溶液的運(yùn)移、滲濾和成礦物質(zhì)的沉淀、聚集提供了通道和空間；變質(zhì)核雜巖往往是多期巖漿活動(dòng)的中心，巖漿—熱液活動(dòng)、伸展隆起和構(gòu)造剝蝕形成了高地?zé)崽荻群透邿崃鳝h(huán)境，為成礦元素的活化、萃取、遷移、富集提供了良好條件，具有重要經(jīng)濟(jì)意義。

7.當(dāng)前變質(zhì)核雜巖研究的進(jìn)展和展望

當(dāng)前研究工作的進(jìn)展。通過專業(yè)人員多年的研究，目前對(duì)變質(zhì)核雜巖的研究業(yè)已取得很大的進(jìn)展，研究的內(nèi)容也越來越豐富。主要包括：精確的年代學(xué)研究可以揭示拆離斷層的變形及活動(dòng)時(shí)間，核部的剝露歷史等，明確二者之間的關(guān)系對(duì)于進(jìn)一步確定巖漿活動(dòng)和伸展作用之間的成因關(guān)系；顯微技術(shù)方面的進(jìn)展（EBSD和透射電鏡）也有利于揭示變質(zhì)核雜巖的剝露歷史和形成機(jī)制；基于系統(tǒng)的地球化學(xué)和同位素分析，可以了解伸展過程中巖漿的形成和地幔作用以及殼幔物質(zhì)的交換，分析巖漿的成因機(jī)制，并探討變質(zhì)核雜巖的形成動(dòng)力學(xué)背景；運(yùn)動(dòng)學(xué)渦度的發(fā)展和最大有效力矩準(zhǔn)則的提出和應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)學(xué)渦度可以通過極摩爾圓法、石英晶組與形組、最大有效力矩法等測(cè)量和計(jì)算。依據(jù)這些方法可知變質(zhì)核雜巖伸展拆離的應(yīng)變演化過程以及古應(yīng)力方向等。

今后需要努力的方向。目前，對(duì)于變質(zhì)核雜巖的研究仍存在不少問題有待進(jìn)一步的研究和解決，例如：變質(zhì)核雜巖是否一定存在巨厚地殼柱被切失？巖漿作用和伸展作用在變質(zhì)核雜巖形成過程中誰占主導(dǎo)地位？與Anderson正斷層成因機(jī)制相沖突的低角度拆離斷層的成因問題以及大陸深層流變學(xué)問題等。

[1]GA Davis,鄭亞東.變質(zhì)核雜巖的定義、類型及構(gòu)造背景.地質(zhì)通報(bào),2002.21

[2]Crienden M D， Coney P J， Davis G H. Cordilleran metamorphic core complexes.TheGeological Society of America，INC，1980

[3]P J Coney. Tertiary evolution of Cordilleran metamorphic core complexes (in Cenozoic paleogeography of the western United States) Pacific Coast Paleogeography Symposium, 1979.03

[4]朱志澄.變質(zhì)核雜巖和伸展構(gòu)造研究述評(píng).地質(zhì)科技情報(bào),1994.13

[5]宋鴻林.變質(zhì)核雜巖研究進(jìn)展、基本特征及成因探討.地學(xué)前緣,1995.02