華北東部晚中生代區(qū)域伸展背景下同構(gòu)造花崗巖體的起源與就位*

李剛 薛吉祥 劉正宏 董曉杰 李文慶 王師捷

1. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 1300612. 自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130061

花崗巖類是構(gòu)成大陸地殼的一種重要巖石類型，因此花崗質(zhì)巖漿產(chǎn)生-遷移-上升-就位-冷凝的整個(gè)過程是巖石圈流變學(xué)特性的重要部分(Annenetal., 2015; Brown, 2013; Brown and Solar, 1998a; Solanoetal., 2012; Vigneresseetal., 1999; 陳國(guó)能等, 2017; 翟明國(guó), 2017)。長(zhǎng)期以來(lái)，地質(zhì)學(xué)家對(duì)花崗質(zhì)巖漿的來(lái)源(Annenetal., 2006; Huppert and Sparks, 1988; Solanoetal., 2012)、熔體的遷移和分異(Clemens and Stevens, 2012; Jeonetal., 2012; 陳國(guó)能等, 2017)、巖漿的上升和侵位(Brown and Solar, 1998a, b; Mattssonetal., 2020; Megerssaetal., 2020; Yanetal., 2011; 馬昌前和李艷青, 2017)以及巖漿冷卻(Vernon, 2000; Vernon and Paterson, 2008)等過程都進(jìn)行了詳細(xì)的研究。雖然，巖漿的產(chǎn)生(origin)、遷移(migration/transport)、上升(ascent/rise)與就位(emplacement)具有完全不同的含義；但是，眾多學(xué)者往往把這些過程結(jié)合在一起來(lái)討論花崗巖體的演化過程。這一過程包含了巖漿的熔融、分異、流動(dòng)、結(jié)晶和巖漿與圍巖的變形特征，以及控制和影響上述行為的各種因素(Brown, 2013; Brown and Solar, 1998a, b; Johnsonetal., 2003; Vernon, 2000)。關(guān)于花崗巖體在地殼中就位機(jī)制的觀點(diǎn)主要集中在剪切帶控制、斷裂帶控制、接觸面或轉(zhuǎn)換帶控制、底辟作用或氣球膨脹作用等(Annenetal., 2015; Brown, 2013; Brown and Solar, 1998a, b; Buddington, 1959; Johnsonetal., 2003; Mahanetal., 2003; Vigneresseetal., 1999; Yanetal., 2011)。巖體的生長(zhǎng)方式則普遍被認(rèn)為是以許多中、小尺度的高角度或近水平的巖席(前者也稱為巖脈、巖墻)經(jīng)過數(shù)百萬(wàn)年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的拼貼、累積生長(zhǎng)并最終形成侵入體或大型巖基(Annenetal., 2015; Brown, 2013; 馬昌前和李艷青, 2017)。對(duì)于上述問題的研究已經(jīng)非常的系統(tǒng)和詳細(xì)，但是仍然存在著不足之處。比如：目前的同構(gòu)造花崗巖體就位模式研究大多集中于造山帶內(nèi)，而板內(nèi)同構(gòu)造花崗巖體的研究相對(duì)較少；缺乏伸展體制下同構(gòu)造巖體就位過程中巖漿流動(dòng)與應(yīng)力關(guān)系的系統(tǒng)總結(jié)；底辟就位模式的正確性存在較大爭(zhēng)議(Clemens and Mawer, 1992; Del Potroetal., 2013 Sumita and Ota, 2011)；花崗巖體累積生長(zhǎng)過程中不同巖席或不同階段巖體的地球化學(xué)特征、巖漿來(lái)源是否具有規(guī)律性。晚中生代期間華北板塊發(fā)生了強(qiáng)烈的巖石圈減薄(或克拉通破壞)和區(qū)域伸展作用，華北東部發(fā)育了一系列以變質(zhì)核雜巖為代表的含有同構(gòu)造花崗巖體的構(gòu)造單元(劉俊來(lái)等, 2006, 2008; 翟明國(guó)等, 2004, 2005)。這些花崗巖體的構(gòu)造-巖漿作用的研究成果顯示，已經(jīng)建立的花崗質(zhì)巖漿演化、就位的經(jīng)典(或被廣泛認(rèn)同的)模式或理論不完全適用于板內(nèi)伸展背景下的花崗巖體。本文以華北東部晚中生代區(qū)域伸展背景下就位的數(shù)個(gè)同構(gòu)造花崗巖體為例，從年代學(xué)和巖石地球化學(xué)特征入手，總結(jié)巖漿源區(qū)的特點(diǎn)及其規(guī)律性；分析各巖體就位機(jī)制的異同，總結(jié)區(qū)域伸展背景下花崗質(zhì)巖漿在不同層次的運(yùn)移方式和就位機(jī)制；分析伸展背景下不同構(gòu)造層次巖漿流動(dòng)與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)系。

1 華北東部中生代期間的構(gòu)造體制

大規(guī)模的巖石圈減薄和由區(qū)域收縮轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域伸展，是華北東部中生代構(gòu)造體制的主要表現(xiàn)(劉俊來(lái)等, 2006, 2008; 馬寅生等, 2002; 吳福元等, 2008; 翟明國(guó)等, 2003, 2005)。

圖1 華北東部白堊紀(jì)伸展構(gòu)造分布圖(據(jù)劉俊來(lái)等, 2008修改)

華北東部的金伯利巖中的金剛石及其中的礦物包裹體研究表明，華北克拉通曾經(jīng)具有大約200km厚的巖石圈；而對(duì)中-新生代鐵鎂質(zhì)巖漿巖及其中幔源包體的研究和地球物理證據(jù)，表明巖石圈厚度發(fā)生了明顯的減薄(Menziesetal., 2007; Zhengetal., 2012; 路鳳香等, 1991, 2006; 吳福元等, 2008)。華北巖石圈減薄或克拉通破壞的時(shí)限仍存爭(zhēng)議。通過幔源巖石的地球化學(xué)研究結(jié)果顯示中生代地幔巖石圈具有明顯的時(shí)空不均勻性和不均一的化學(xué)性質(zhì)，并指出中生代早期南北向的碰撞作用為地幔性質(zhì)的改變提供了物質(zhì)成分和動(dòng)力條件，因此三疊紀(jì)期間華北克拉通的巖石圈已經(jīng)變得不穩(wěn)定或開始減薄(張宏福等, 2005; 周新華和張宏福, 2006)；中生代中基性、基性侵入巖的年齡分布和源區(qū)演化規(guī)律的研究結(jié)果顯示巖石圈減薄發(fā)生在侏羅-白堊紀(jì)，并于白堊紀(jì)達(dá)到峰期(Xuetal., 2004; Zhangetal., 2005; 徐義剛, 2004)；姜耀輝等(2005)通過遼東半島煌斑巖的年代學(xué)和地球化學(xué)特征研究認(rèn)為巖石圈減薄的開始時(shí)間約為155Ma；由于侏羅紀(jì)期間的巖漿活動(dòng)主要分布在大陸邊緣，而白堊紀(jì)巖漿活動(dòng)則廣泛發(fā)育，因此認(rèn)為侏羅紀(jì)巖漿作用與巖石圈減薄無(wú)關(guān)或減薄較弱(吳福元等, 2008)；通過中-新生代軟流圈來(lái)源的玄武巖的分布特征和形成時(shí)間，認(rèn)為巖石圈減薄發(fā)生在100Ma之后，65Ma之后達(dá)到高峰期(路鳳香等, 2006)。由上可知，雖然對(duì)于巖石圈減薄的時(shí)限認(rèn)識(shí)不同，但是普遍認(rèn)為130～115Ma達(dá)到高峰期，而侏羅紀(jì)期間開始減薄的觀點(diǎn)也得到較多的支持。

華北東部的區(qū)域伸展作用與巖石圈減薄在時(shí)間上極度耦合，伸展構(gòu)造被認(rèn)為是巖石圈減薄的淺部響應(yīng)(劉俊來(lái)等, 2006; 邵濟(jì)安等, 2000; 翟明國(guó)等, 2003, 2004)。那么華北晚中生代的區(qū)域伸展作用也存在著開啟時(shí)限的問題。

由于二疊-三疊紀(jì)期間華北板塊與周緣板塊的碰撞造山作用，使得華北東部表現(xiàn)出整體近E-W向展布的構(gòu)造格局(Hackeretal., 1998, 2006; Xiaoetal., 2003; 翟明國(guó)等, 2004)。碰撞后的構(gòu)造作用和燕山運(yùn)動(dòng)繼承并加強(qiáng)了華北北部的近E-W向構(gòu)造格架，并于160～150Ma之間開始向NE-NNE向構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折(李三忠等, 2004; 邵濟(jì)安等, 2000; 翟明國(guó)等, 2004; 張長(zhǎng)厚等, 2004)。在構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折的早期階段，不同地區(qū)的伸展與擠壓變形之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間各不相同，而且時(shí)間相近的相同性質(zhì)的構(gòu)造變形所表現(xiàn)出的構(gòu)造極性也并不完全相同(Davisetal., 2009; 李三忠等, 2004; 翟明國(guó)等, 2004; 趙越等, 2004)。進(jìn)入構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折的峰期(135～115Ma)，華北及鄰區(qū)表現(xiàn)出較為普遍的NW-SE向區(qū)域拉伸應(yīng)力場(chǎng)，并形成了大量的伸展斷陷盆地、拆離斷層和變質(zhì)核雜巖(圖1)(劉俊來(lái)等, 2008, 2009; 翟明國(guó)等, 2003)。由此可知：華北東部侏羅紀(jì)期間伸展與擠壓共存的構(gòu)造格局，是近S-N向區(qū)域收縮向NW-SE向區(qū)域伸展過渡的結(jié)果，是區(qū)域伸展作用啟動(dòng)的標(biāo)志；倘若伸展構(gòu)造是巖石圈減薄的淺部響應(yīng)，這一期間的伸展構(gòu)造很可能指示了巖石圈減薄的開始。

華北板塊東部的伸展構(gòu)造及同構(gòu)造巖體主要形成于130～115Ma，而多個(gè)變質(zhì)核雜巖形成之前均存在中-晚侏羅世侵入體(如：遼南變質(zhì)核雜巖、醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖、玲瓏變質(zhì)核雜巖等)。鑒于前文對(duì)于華北侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)構(gòu)造體制的相關(guān)性，本文分別對(duì)變質(zhì)核雜巖內(nèi)的侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)兩期侵入體的地球化學(xué)和就位機(jī)制進(jìn)行綜合分析，以期分析構(gòu)造-巖漿作用和就位機(jī)制的異同。

2 典型同構(gòu)造花崗(質(zhì))巖體的地質(zhì)概況

早白堊世期間華北東部發(fā)育許多以變質(zhì)核雜巖、拆離斷層、斷陷盆地為代表的伸展構(gòu)造。在變質(zhì)核雜巖和拆離斷層系統(tǒng)內(nèi)多伴有同構(gòu)造就位的花崗巖體，也有獨(dú)立形成的巖漿穹窿。本文選取巖漿成因及就位機(jī)制研究比較深入的花崗巖體進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 遼南-萬(wàn)福變質(zhì)核雜巖

該變質(zhì)核雜巖是發(fā)育在遼東半島南部的兩個(gè)成對(duì)發(fā)育的變質(zhì)核雜巖，二者共用一個(gè)下盤(圖1、圖2)。位于西側(cè)的遼南變質(zhì)核雜巖具有經(jīng)典的三層結(jié)構(gòu)模式，包括上盤斷陷盆地和原地巖塊、中間主拆離斷層(金州拆離斷層)、由太古宙-古元古代的變質(zhì)雜巖及同構(gòu)造花崗巖體組成的下盤(Jietal., 2015; Liuetal., 2013; 劉俊來(lái)等, 2011)。東側(cè)的萬(wàn)福變質(zhì)核雜巖，由萬(wàn)福拆離斷層與上盤沉積蓋層和下盤中生代花崗巖體組成，而下盤的南部則與遼南變質(zhì)核雜巖的北部相同(圖2, 關(guān)會(huì)梅等, 2008; 劉俊來(lái)等, 2011)。

圖2 遼南-萬(wàn)福變質(zhì)核雜巖地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Ji et al., 2015; Liu et al., 2013修改)

拆離斷層及下盤的韌性剪切帶內(nèi)巖石發(fā)生強(qiáng)烈變形，糜棱葉理和拉伸線理十分發(fā)育，礦物也表現(xiàn)出豐富的微觀變形組構(gòu)(Liuetal., 2005, 2017)。變質(zhì)核雜巖核部的花崗巖體主要分為晚侏羅世(177～157Ma)和早白堊世(130～113Ma)兩類(Jietal., 2015; Liuetal., 2005, 2017)。前者形成于變質(zhì)核雜巖之前，被剪切變形疊加并形成糜棱巖；后者為變質(zhì)核雜巖的同構(gòu)造巖體，而且可以進(jìn)一步分為伸展早期、伸展晚期、伸展期后三個(gè)主要就位期次(圖2)(Jietal., 2015; Liuetal., 2005, 2013, 2017)。

遼南-萬(wàn)福變質(zhì)核雜巖的構(gòu)造演化過程已經(jīng)基本確定：約135Ma時(shí)開始了深部的伸展-拆離(金州韌性剪切帶)，在130～120Ma之間為早期的慢速伸展-隆升階段，并伴有早期同構(gòu)造巖體就位；萬(wàn)福拆離斷層約120Ma開始活動(dòng)，并形成變質(zhì)核雜巖對(duì)；120～113Ma進(jìn)入快速剝蝕-冷卻階段，同時(shí)就位伸展晚期花崗巖體；其后變質(zhì)核雜巖的伸展變形十分微弱，就位切割拆離斷層帶的小型巖體或巖脈(伸展期后巖體)。

2.2 醫(yī)巫閭山(瓦子峪)變質(zhì)核雜巖

醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖發(fā)育在遼寧省西部的阜新-義縣盆地與下遼河盆地之間(圖1、圖3a)。該變質(zhì)核雜巖最早被稱為醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖(馬寅生等, 1999)；后來(lái)Darbyetal. (2004)強(qiáng)調(diào)了瓦子峪拆離斷層(早白堊世)對(duì)變質(zhì)核雜巖的控制作用，并指出存在早期的韌性變形，進(jìn)而將其厘定為瓦子峪變質(zhì)核雜巖。

圖3 醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a,據(jù)李剛等, 2012修改)和海棠山巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b,據(jù)Zhang et al., 2014)

醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖具有三層結(jié)構(gòu)：上盤斷陷盆地受到瓦子峪拆離斷層和后期正斷層的控制，其中發(fā)育白堊紀(jì)火山-沉積巖；中間為瓦子峪拆離斷層和低溫韌性剪切帶；下盤為前寒武紀(jì)變質(zhì)巖和中生代侵入體(圖3a)。中生代侵入體主要為中-晚侏羅世花崗巖體(醫(yī)巫閭山巖體和尖砬子巖體)和早白堊世石山花崗巖體。

醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖主要經(jīng)歷了兩期強(qiáng)烈的韌性變形(Linetal., 2013b; 李剛等, 2012)。早期高溫韌性變形影響了前寒武系地質(zhì)體，在新元古代蓋層與下伏太古宇-古元古界變質(zhì)雜巖之間發(fā)生了明顯的剪切滑動(dòng)；礦物拉伸線理和旋轉(zhuǎn)殘斑、不對(duì)稱褶皺等指示了上部巖層向SSW方向近水平剪切滑動(dòng)；核部的中-晚侏羅世花崗巖體(169～155Ma)是就位于韌性剪切帶內(nèi)的同構(gòu)造巖體(Lietal., 2013; Linetal., 2013b; 李剛等, 2012, 2019)。

晚期脆-韌性變形形成了變質(zhì)核雜巖，主要表現(xiàn)為瓦子峪拆離斷層和下盤低溫韌性剪切帶的形成，以及同期的石山花崗巖體的就位(Darbyetal., 2004; Lietal., 2013; Linetal., 2013b)。白堊紀(jì)石山巖體的鋯石U-Pb年齡(125～123Ma)與低溫剪切帶云母Ar-Ar年齡(133～107Ma)相近，巖漿線理與拉伸線理產(chǎn)狀一致，說明該巖體是晚期伸展變形的同構(gòu)造巖體(Darbyetal., 2004; Lietal., 2013; Linetal., 2013b; 李剛等, 2012, 2016)。兩期伸展變形之間有一期收縮運(yùn)動(dòng)，對(duì)區(qū)內(nèi)影響較小(李剛等, 2012)，本文不予討論。

在醫(yī)巫閭山巖體以北約20km處，發(fā)育晚侏羅世海棠山巖體。該巖體具有與醫(yī)巫閭山巖體一致的NNE向展布特征，而且不同巖性單元(或巖席)呈現(xiàn)出環(huán)形分布的特點(diǎn)(圖3b)。對(duì)該巖體的巖漿組構(gòu)和變形組構(gòu)研究較少，空間上是醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖向NE的延伸，可能與西側(cè)拆離斷層、中生代盆地及周圍前寒武系構(gòu)成一個(gè)新的變質(zhì)核雜巖系統(tǒng)。

2.3 房山巖漿穹窿

房山巖體位于北京西南周口店附近(圖1)，在平面圖上顯示由一個(gè)相對(duì)較大的近圓形房山巖體和數(shù)個(gè)小型巖株構(gòu)成的侵入體系統(tǒng)以及發(fā)生強(qiáng)烈褶皺、剪切的圍巖構(gòu)成(圖4, Heetal., 2009; Yanetal., 2011; 何斌等, 2005)。房山地區(qū)在中-晚三疊世經(jīng)歷了伸展作用，形成低角度拆離斷層；晚三疊世至侏羅紀(jì)期間形成了區(qū)內(nèi)的近E-W向逆沖斷層和褶皺；而后形成了發(fā)育在研究區(qū)東部，疊加、改造早期斷層和褶皺的NNW向逆沖斷層；早白堊世(134～128Ma)房山巖體就位及圍巖發(fā)生的構(gòu)造變形最終形成了巖漿穹窿；后期的斷層形成了現(xiàn)今的盆山格局(Heetal., 2009; Sunetal., 2010; Yanetal. 2011; 何斌等, 2005及其中參考文獻(xiàn))。

圖4 房山巖漿穹窿地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)He et al., 2009; Yan et al., 2011 修改)

房山巖體的巖性和結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的分帶性：外部為較窄的石英閃長(zhǎng)巖帶，內(nèi)部為花崗閃長(zhǎng)巖(圖4)。內(nèi)部的花崗閃長(zhǎng)巖也具有自外向內(nèi)的中粒→斑狀→巨斑狀的結(jié)構(gòu)分帶性(Heetal., 2009; 何斌etal., 2005)。巖體就位過程中，在內(nèi)部形成巖漿定向組構(gòu)，圍巖發(fā)生糜棱巖化和褶皺變形。

2.4 玲瓏變質(zhì)核雜巖

玲瓏變質(zhì)核雜巖位于膠東半島北部，總體呈NNE向延伸。該變質(zhì)核雜巖由玲瓏主拆離斷層將下盤玲瓏巖體和上盤弱變形的前寒武系和未變形的中新生代蓋層分開，并且在北側(cè)被NEE向郭家?guī)X韌性剪切帶和郭家?guī)X巖體切割(圖5)。

圖5 玲瓏變質(zhì)核雜巖地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Charles et al., 2011, 2013修改)

玲瓏拆離斷層是一個(gè)傾向SE的低角度拆離斷層，北側(cè)疊加脆性斷層(圖5)；斷層帶內(nèi)巖石發(fā)生韌性變形和脆性變形，變形組構(gòu)及礦物線理顯示上盤向SE滑移，處于NW-SE向伸展背景(Charlesetal., 2011, 2013)。下盤玲瓏巖體呈NE向延伸，鋯石U-Pb年齡為160～150Ma，且?guī)r體內(nèi)部包含多個(gè)與花崗巖年齡一致的混合巖巖塊，以及早白堊世(122～118Ma)粉紅色花崗質(zhì)巖株或巖脈(Charlesetal., 2011, 2013; Wangetal., 1998; Yangetal., 2012)。

郭家?guī)X巖體(130～126Ma)和郭家?guī)X韌性剪切帶侵入并截?cái)嗔肆岘囎冑|(zhì)核雜巖(Charlesetal., 2011, 2013; Wangetal., 1998; 關(guān)康等, 1998)。巖體的鋯石U-Pb年齡(130～126Ma)與剪切帶黑云母Ar-Ar年齡(124Ma)基本一致，表明郭家?guī)X巖體是韌性剪切變形的同構(gòu)造巖體。

對(duì)玲瓏變質(zhì)核雜巖的研究揭示了其詳細(xì)的構(gòu)造演化過程：160～150Ma，中-下部地殼的部分熔融和花崗質(zhì)巖漿就位形成玲瓏巖體；150～130Ma(也許巖漿就位晚期時(shí)已經(jīng)開始)，巖體冷卻并開始緩慢抬升，同時(shí)形成玲瓏拆離斷層和韌性剪切帶；130～123Ma，郭家?guī)X巖體作為郭家?guī)X韌性剪切帶的同構(gòu)造巖體就位于地殼淺部，二者共同截?cái)嗔岘囎冑|(zhì)核雜巖的北部；122～118Ma，兩期韌性剪切帶和同構(gòu)造巖體被后期脆性斷層切割，無(wú)明顯定向組構(gòu)的粉色或淺肉紅色巖株、巖脈侵入早期巖體，最后的粉色侵入巖代表著伸展作用基本停止(Charlesetal., 2011, 2013; Wangetal., 1998; 關(guān)康等, 1998; 陸麗娜等, 2011)。

3 花崗質(zhì)巖漿的起源

前文列舉的典型同構(gòu)造巖體的地球化學(xué)研究已經(jīng)十分全面，本文對(duì)前人研究成果加以歸納總結(jié)，進(jìn)而探討巖漿來(lái)源的規(guī)律。這些同構(gòu)造巖體可分為中-晚侏羅世(177～150Ma)、早白堊世(135～120Ma，130～113Ma)兩個(gè)就位階段。上述侵入體的中酸性、酸性巖石單元(巖席)的地球化學(xué)特征具有一定的相似性：總體具有偏鋁質(zhì)或弱過鋁質(zhì)特征；Sr/Y比值高、變化范圍大；稀土配分模式圖中輕-重稀土分餾明顯；富集大離子親石元素，而虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(Jietal., 2015; Sunetal., 2010; Wuetal., 2005; Yanetal., 2011; Yangetal., 2004, 2012; Zhangetal., 2014; 李剛等, 2016, 2019; 楊進(jìn)輝等, 2007)。

3.1 中-晚侏羅世巖體

侏羅紀(jì)侵入體主要有遼南變質(zhì)核雜巖核部的小黑山和峪屯巖體，醫(yī)巫閭山地區(qū)的醫(yī)巫閭山巖體、尖砬子巖體和海棠山巖體，以及玲瓏地區(qū)的玲瓏巖體。其中，小黑山和峪屯巖體被早白堊世伸展變形所改造，且沒有證據(jù)表明巖體就位時(shí)圍巖發(fā)生了變形作用，但是二者與已被證實(shí)的同構(gòu)造巖體的形成時(shí)間基本一致(Charlesetal., 2011; Linetal., 2013b; Wuetal., 2005; 李剛等, 2012)，本文收集二者的地球化學(xué)研究成果以佐證其他同構(gòu)造巖體源區(qū)的規(guī)律性。

遼南-萬(wàn)福地區(qū)的侏羅紀(jì)小黑山和峪屯巖體面積較小(圖2)，小黑山巖體就位時(shí)間為177～170Ma，主要巖性為石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖；峪屯巖體就位時(shí)間157Ma，主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖。巖體的主、微量元素特征及同位素分析結(jié)果顯示二長(zhǎng)花崗巖的巖漿主要來(lái)源于古老下地殼的部分熔融，包體中較大的εNd(t)值(-6.2)和較低的模式年齡顯示受到地?；蛐律貧r漿的混染(表1; Wuetal., 2005; 楊進(jìn)輝等, 2007)。石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖則主要來(lái)自新生地殼的部分熔融(Wuetal., 2005)。除了就位時(shí)間比小黑山巖體晚之外，峪屯巖體的初始 (87Sr/86Sr)i值更高、εNd(t)值更負(fù)、由Sr-Nd同位素獲得模式年齡中更老(表1, Wuetal., 2005)。這些特征表明峪屯巖體與小黑山巖體的巖漿成分不同，前者更多的來(lái)自古老下地殼的部分熔融。

醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖核部的醫(yī)巫閭山巖體和尖砬子巖體的就位時(shí)間、巖石組合、主要地球化學(xué)參數(shù)基本一致(表1; Zhangetal., 2014; 李剛等, 2019)。巖石地球化學(xué)分析結(jié)果具有高壓埃達(dá)克巖的特征、極低的εNd(t)值和εHf(t)值、古老的模式年齡和許多大于1.6Ga的繼承鋯石，表明巖漿來(lái)源于古老下地殼的部分熔融(Zhangetal., 2014; 李剛等, 2019)。

醫(yī)巫閭山巖體北側(cè)的海棠山巖體，雖然就位時(shí)代與前者相近，但巖性組合差異明顯。后者按照輝長(zhǎng)-閃長(zhǎng)巖(YU)、花崗閃長(zhǎng)巖(LU)、黑云二長(zhǎng)花崗巖(SU)、巨斑狀二長(zhǎng)花崗巖(DU)、斑狀二長(zhǎng)花崗巖(MU)的順序由外向內(nèi)呈環(huán)形分布(圖3b)。最外圍腰衙門單元(YU)的鋯石U-Pb年齡為172Ma，巖石地球化學(xué)特征分析結(jié)果顯示巖漿起源于巖石圈地幔；大巴溝單元(DU, 168Ma)的花崗質(zhì)巖漿起源于地幔底侵作用形成的鐵鎂質(zhì)-中性物質(zhì)的部分熔融；其他更年輕的巖石單元與醫(yī)巫閭山巖體一樣，來(lái)源于古老下地殼的部分熔融，但是其中的鐵鎂質(zhì)包體指示了幔源物質(zhì)的混入(表1, Zhangetal., 2014)。

玲瓏變質(zhì)核雜巖位于華北板塊與揚(yáng)子板塊碰撞帶——蘇魯造山帶的北側(cè)。核部發(fā)育侏羅紀(jì)巖體為玲瓏巖體，也有將其分為玲瓏單元和欒家河單元(Charlesetal., 2013; Yangetal., 2012)。兩個(gè)單元形成時(shí)代和主量元素、微量元素及同位素特征基本一致，巖漿來(lái)源于加厚下地殼的部分熔融并有一定量的幔源物質(zhì)參與(Yangetal., 2012)。

上述侵入體的巖漿主要來(lái)源于古老下地殼和新生下地殼的部分熔融。其中遼南和醫(yī)巫閭山地區(qū)的侵入體表現(xiàn)出由中性(中-基性)向酸性過渡的規(guī)律。較早的中性巖石單元的巖漿主要來(lái)源于地幔熔體，之后的中酸性、酸性單元的源區(qū)向新生下地殼(海棠山巖體大巴溝單元)和古老下地殼過渡，而且下地殼部分熔融形成的熔體往往混入少量幔源或新生下地殼的巖漿。

3.2 早白堊世巖體

與晚侏羅世巖體類似，早白堊世的同構(gòu)造巖體具有整體較為統(tǒng)一的主量、微量、稀土元素特征以外，個(gè)別主-微量參數(shù)和同位素特征具有一定的差異表現(xiàn)出多種巖漿源區(qū)。

遼南-萬(wàn)福變質(zhì)核雜巖中的早白堊世同構(gòu)造巖體的規(guī)模最大、巖性單元最復(fù)雜(圖2)。該區(qū)發(fā)育多個(gè)早白堊世同構(gòu)造侵入體，分別是伸展早期的趙屯巖體，伸展晚期的古道嶺、飲馬灣山、七星臺(tái)、洼子店巖體和伸展期后的趙房巖體。

表1 典型同構(gòu)造巖體的結(jié)晶時(shí)間及部分地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

伸展早期的趙屯巖體可能來(lái)源于殼源巖漿與幔源巖漿的混合亦或來(lái)源于新生下地殼；伸展晚期巖體中七星臺(tái)和洼子店巖體具有相似的地球化學(xué)特征，巖漿來(lái)源于古老下地殼的部分熔融(Jietal., 2015)。古道嶺巖體規(guī)模較大、巖性種類較多。較早侵位的石英閃長(zhǎng)巖的巖漿可能來(lái)自古老下地殼熔體和玄武質(zhì)熔體的混合(表1, Yangetal., 2004)；花崗巖類地球化學(xué)特征相近，可大致分為兩類，一類來(lái)源于基本未混溶的新生玄武質(zhì)地殼的部分熔融；另一類主要來(lái)源于古老下地殼熔體與新生下地殼或幔源熔體 (Yangetal., 2004, 2007)。巖體中的鐵鎂質(zhì)包體可以分為兩類：一類來(lái)自巖石圈地幔，或地幔熔體與地殼物質(zhì)的混合；另一類來(lái)自古老下地殼的部分熔體(Yangetal., 2004, 2007)。

石山巖體是醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖的同構(gòu)造巖體，就位時(shí)間125～123Ma。巖體包含不同的巖性單元，但是不同巖性單元具有基本一致的地球化學(xué)特征。巖漿輕重稀土分異明顯，Sr/Y比值較高，Mg、Cr含量較低，具有較弱的Eu負(fù)異常，εHf(t)值均為極低負(fù)值(-26.7～-20.3)，地殼平均模式年齡為2.0～2.3Ga，說明巖漿來(lái)源于華北板塊古老地殼的部分熔融(表1, 李剛等, 2016)。

房山巖體的就位時(shí)間、繼承鋯石類型、地球化學(xué)特征與石山巖體具有很高的相似性(表1, Yanetal., 2011; 李剛等, 2016)。地球化學(xué)分析結(jié)果顯示房山巖體的巖漿也來(lái)源于加厚下地殼的部分熔融(Yanetal., 2011)。雖然房山巖體具有環(huán)帶狀的巖性分布特征(Heetal., 2009; 何斌等, 2005)，但是各巖相之間的全巖主微量元素變化不大，哈克圖解上線性相關(guān)(Sunetal., 2010, Yanetal., 2011)。巖體中的鐵鎂質(zhì)包體的全巖地化分析和鋯石、榍石、磷灰石的同位素分析結(jié)果顯示了幔源巖漿和殼源巖漿的混合作用(Sunetal., 2010)。

玲瓏變質(zhì)核雜巖北部的郭家?guī)X巖體形成于130～126Ma，是郭家?guī)X拆離斷層下盤的同構(gòu)造巖體，且與變質(zhì)核雜巖剝露的時(shí)間一致。巖石地球化學(xué)分析結(jié)果顯示巖漿來(lái)源于鐵鎂質(zhì)下地殼的部分熔體和地幔物質(zhì)的混合(Yangetal., 2012; 楊進(jìn)輝等, 2003)。

與侏羅紀(jì)同構(gòu)造巖體相比，早白堊世同構(gòu)造侵入體中缺少幔源物質(zhì)組分為主的中-基性巖石單元。這些侵入體的巖漿主要來(lái)源于古老下地殼和新生下地殼的部分熔融，伴有不同程度的幔源物質(zhì)混染。

3.3 巖漿源區(qū)的時(shí)-空規(guī)律

地幔巖石圈難以直接熔融形成酸性巖漿，通常以結(jié)晶分異或者與下部地殼熔體混合的形式形成酸性巖漿(Annenetal., 2006; Huppert and Sparks, 1988; Petford, 1995)，大量的同位素研究證明了殼-?；旌献饔玫拇嬖?Yangetal., 2004, 2007, 2012; Wuetal., 2005)。幔源巖漿除了可能與地殼熔體混合外，也是地殼部分熔融的重要熱量來(lái)源之一(Annenetal., 2006, 2015; Brown, 2013; 翟明國(guó), 2017)。地球物理和野外地質(zhì)資料證實(shí)在下地殼與地幔接觸帶附近存在一個(gè)深部的鐵鎂質(zhì)過渡層，這個(gè)鐵鎂質(zhì)層是地幔巖漿持續(xù)侵入下地殼并發(fā)生地殼增厚的產(chǎn)物(Annenetal., 2015; Brown, 2013; Searleetal., 1999; Thybo and Artemieva, 2013)。大量幔源巖漿持續(xù)注入Moho面或下地殼并發(fā)生鐵鎂質(zhì)礦物的堆積和玄武質(zhì)巖床就位，形成一個(gè)具有高熱量、高流體帶稱為“深部熱區(qū)”(deep hot zone)(圖6, Annenetal., 2006, 2015; Brown, 2013; Solanoetal., 2012)。地幔擾動(dòng)使幔源巖漿侵入深部熱區(qū)，同一期次的巖漿可以侵入到熱區(qū)的不同深度或下部略早、上部略晚(圖6)。底部與地幔接觸部位常與地幔發(fā)生物質(zhì)交換(強(qiáng)弱不同)，頂部在地幔熱量的影響下發(fā)生了部分熔融以及與地殼的物質(zhì)交換。整體而言，熱區(qū)的底部成分更接近于地幔，而上部成分則更接近于地殼。從示意圖中也可看出：熱區(qū)在被地幔熔體侵入、形成新的鐵鎂質(zhì)層和玄武巖的同時(shí)，早期的巖石也在發(fā)生著部分熔融和分凝。地幔派生巖漿就位于下地殼、引起地殼熔融并與之混合，形成具有現(xiàn)代大陸地殼特征的新生地殼(Brodieetal., 1992; Sinigoietal., 1994, 2011)；因此，新生地殼往往位于深部熱區(qū)上部或下地殼靠近熱區(qū)的部位。

圖6 深部熱區(qū)熔體多樣性示意圖(據(jù)Annen et al., 2015; Solano et al., 2012修改)

前人對(duì)華北東部晚中生代花崗巖體的地球化學(xué)研究中認(rèn)為：具有低 (87Sr/86Sr)i比值、正εNd(t)或εHf(t)值、模式年齡較新的巖漿來(lái)源于地幔(中-基性單元)；具有較低的 (87Sr/86Sr)i值和εNd(t)或εHf(t)為較低負(fù)值、模式年齡較老的巖漿來(lái)源于新生地殼或受地幔物質(zhì)混染的殼源巖漿；(87Sr/86Sr)i值高、εNd(t)或εHf(t)為極低負(fù)值、模式年齡較老的巖漿來(lái)自古老下地殼(Yangetal., 2004)。通過前文對(duì)同構(gòu)造侵入體中不同巖石單元的年齡和地球化學(xué)特征的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)各同構(gòu)造巖體的巖漿演化具有較強(qiáng)的規(guī)律性(表1)：較早巖石單元偏中-基性、鎂含量高、εNd(t)或εHf(t)值介于正值和相對(duì)較大的負(fù)值之間、模式年齡較??；而后鎂含量與εNd(t)或εHf(t)值逐漸減小、模式年齡增大，對(duì)應(yīng)的巖漿源區(qū)也由地?；蚧烊镜尼Ｔ磶r漿變?yōu)椴糠秩廴诘南碌貧ぁ⑦@一變化規(guī)律與深部熱區(qū)模型相聯(lián)系，可以很好的解釋同一巖體可以具有多個(gè)巖漿源區(qū)?？臻g上，由深部地幔向下地殼，具有 (87Sr/86Sr)i值升高、εNd(t)和εHf(t)值降低、模式年齡變大的趨勢(shì)；從時(shí)間上，每個(gè)巖漿活動(dòng)時(shí)期都可構(gòu)成源區(qū)相對(duì)較深的巖漿就位早、源區(qū)相對(duì)較淺的巖漿就位晚的演化旋回(圖7)。

圖7 同伸展巖體的巖漿起源及就位層次示意圖

同構(gòu)造巖體源區(qū)的理想演化模式圖(圖7)，反映了一個(gè)同構(gòu)造花崗巖體可能的、完整的源區(qū)演化旋回。早期階段(圖7a)：主要表現(xiàn)為地幔擾動(dòng)和幔源巖漿底侵；幔源巖漿進(jìn)入深部熱區(qū)形成新的鐵鎂質(zhì)巖床，同時(shí)使早期的鐵鎂質(zhì)巖石重熔形成巖漿；新生的重熔巖漿與幔源巖漿的混合熔體上升并就位，形成最早的中性、中基性巖席(或巖石單元)。中間階段(圖7b)：幔源的熔體減少，巖漿主要來(lái)源于熱區(qū)上部的玄武質(zhì)層或新生地殼，并上升、就位。晚期階段(圖7c)：幔源、深部熱區(qū)的熔體減少，主要表現(xiàn)為中-下地殼的部分熔融和巖漿就位。

綜上所述，華北東部晚中生代的同構(gòu)造巖體的巖漿源區(qū)具有明顯的分層性和由深至淺、逐步過渡的規(guī)律性。這種巖漿源區(qū)的時(shí)空規(guī)律具有區(qū)域性和統(tǒng)計(jì)性，也就是說華北東部的晚侏羅世或早白堊世構(gòu)造-巖漿活動(dòng)總體規(guī)律，并不是所有同構(gòu)造巖體的源區(qū)都具有完整的三個(gè)階段。如：中-晚侏羅世的海棠山巖體和早白堊世的遼南變質(zhì)核雜巖的核部巖體具有較為完整的三個(gè)演化階段，而玲瓏地區(qū)的兩期巖體和早白堊世的石山、房山巖體只表現(xiàn)出一個(gè)演化階段。這種個(gè)體差異性可能是因?yàn)榈浊肿饔玫牟痪鶆蛐?，或地殼厚度的差異性，亦或者某些巖體的巖性劃分和分析研究不夠精細(xì)造成的。

這種規(guī)律性也反映了，在兩次構(gòu)造-巖漿事件中，華北陸塊下地殼開始部分熔融的時(shí)間略晚于地幔巖漿的底侵(圖7)；從側(cè)面佐證了地幔擾動(dòng)以及幔源巖漿底侵提供的熱量和流體是下地殼部分熔融的誘因。

4 同構(gòu)造巖體的就位機(jī)制

關(guān)于花崗巖體在地殼就位機(jī)制的觀點(diǎn)主要集中在剪切帶控制、斷裂帶控制、接觸面或轉(zhuǎn)換帶控制、底辟作用或氣球膨脹作用(Annenetal., 2015; Brown, 2013; Brown and Solar, 1998a, b; Buddington, 1959; Johnsonetal., 2003; Mahanetal., 2003; Vigneresseetal., 1999; Yanetal., 2011)。巖體的生長(zhǎng)方式則普遍被認(rèn)為是以許多中、小尺度的高角度或近水平的巖席(前者也稱為巖脈、巖墻)經(jīng)過數(shù)百萬(wàn)年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的拼貼、積累并最終形成侵入體或大型巖基；巖漿以高角度、近直立的產(chǎn)狀向上遷移，在脆-韌性過渡帶或不同殼層的界面變?yōu)榻竭\(yùn)移并冷卻形成扁平狀的巖床(Annenetal., 2015; Brown, 2013; 馬昌前和李艷青, 2017; 以及文中參考文獻(xiàn))。本文列舉同構(gòu)造巖體的就位形態(tài)和控制因素多樣，既有與上述經(jīng)典模式相同之處，也有不同之處。

4.1 深部扁平侵入體

醫(yī)巫閭山地區(qū)和膠東玲瓏地區(qū)的侏羅紀(jì)巖體規(guī)模較大、后期改造不徹底，進(jìn)行了比較詳細(xì)的就位機(jī)制研究。這些侵入體的就位深度明顯大于早白堊世巖體，是一系列近水平的扁平侵入體。

醫(yī)巫閭山地區(qū)中-晚侏羅世花崗巖體(169～155Ma)具有NNE-SSW向延伸形態(tài)，巖體內(nèi)廣泛發(fā)育NNE-SSW向傾伏的近水平巖漿線理，表現(xiàn)出強(qiáng)力就位的特點(diǎn)(Lietal., 2013; 李剛等, 2019)。通過巖漿組構(gòu)、變形組構(gòu)、磁組構(gòu)和重力資料解析，可以確定巖體為SSW向延伸的近水平的扁平橢球體(圖8a)，且?guī)r漿上升通道位于巖體北側(cè)，巖漿向SSW流動(dòng)(Linetal., 2013a, b; 李剛等, 2012, 2019)。圍巖發(fā)生了強(qiáng)烈的韌性變形，拉伸線理普遍呈低角度NNE-SSW傾伏，礦物殘斑、不對(duì)稱褶皺、剪切葉理等指示了上部巖層向SSW方向近水平剪切滑動(dòng)(Linetal., 2013b; 李剛等, 2012, 2019)。巖體由中心向邊緣逐漸由巖漿組構(gòu)過渡為高溫變形組構(gòu)(巖體西側(cè)被后期低溫變形疊加)，并且與圍巖葉理協(xié)調(diào)一致。上述特征表明中-晚侏羅世花崗巖體是圍巖SSW向水平剪切的同構(gòu)造巖體(圖8a; 李剛等, 2012, 2019)。巖石部分熔融、礦物分異條帶、石英的邊界遷移重結(jié)晶、長(zhǎng)石動(dòng)態(tài)重結(jié)晶及核幔結(jié)構(gòu)等微觀尺度的組構(gòu)，顯示剪切作用發(fā)生在中部地殼的角閃巖相-麻粒巖相環(huán)境(Lietal., 2013; Linetal., 2013b; 李剛等, 2012)。變形組構(gòu)分析所獲得的變形溫度為550～700℃(李剛等, 2012)，顯示變形和就位深度約為23～28km。醫(yī)巫閭山北側(cè)的海棠山巖體就位時(shí)代與醫(yī)巫閭山巖體基本一致，圍巖的構(gòu)造變形和巖漿就位機(jī)制的研究比較欠缺。在平面圖上，巖體表現(xiàn)出NE-SW向展布特征，內(nèi)部巖相大致呈NE-SW向拉長(zhǎng)的同心環(huán)狀(圖3b)。推測(cè)其就位機(jī)制與醫(yī)巫閭山地區(qū)相同。

圖8 巖體就位模型

圖9 伸展體制下不同構(gòu)造層次巖漿運(yùn)移與應(yīng)力狀態(tài)示意圖

玲瓏巖體形成于晚侏羅世，重力解譯結(jié)果顯示其整體呈NNE-SSW向扁平巖席產(chǎn)出，而巖體東部向玲瓏拆離斷層下方延伸(圖8b)。玲瓏巖體的西部和中部不變形或變形很微弱，巖體東部邊緣巖石發(fā)生韌性變形且與拆離斷層剪切方向相同(Charlesetal., 2011, 2013)。巖體中的混合巖、巖漿葉理及糜棱葉理走向NE-SW，東側(cè)變形組構(gòu)顯示上盤向SE滑移(Charlesetal., 2011, 2013)。玲瓏巖體內(nèi)部變形組構(gòu)古應(yīng)力計(jì)算結(jié)果主要顯示為NW-SE向伸展應(yīng)力場(chǎng)，NNE-SSW向伸展應(yīng)力場(chǎng)次之(Charlesetal., 2011)；巖體的磁組構(gòu)分析結(jié)果與古應(yīng)力分析結(jié)果相似：地磁線理優(yōu)選方位主要為NW-SE向、少量NNE-SSW向(Charlesetal., 2011, 2013; 萬(wàn)天豐等, 2000)。較強(qiáng)烈的NW-SE向伸展應(yīng)力場(chǎng)及地磁線理與玲瓏拆離斷層帶的應(yīng)力場(chǎng)及擦痕線理基本一致，是拆離斷層形成過程中的響應(yīng)。而較弱的NNE-SSW向伸展應(yīng)力場(chǎng)和地磁線理，沒有與其對(duì)應(yīng)的圍巖變形組構(gòu)，推測(cè)這一組構(gòu)與巖漿就位和流動(dòng)相對(duì)應(yīng)。重力解譯結(jié)果顯示，巖體不僅在拆離斷層下盤厚度較大，在南側(cè)也存在一個(gè)相對(duì)較厚的區(qū)域，前者是巖漿沿著剪切葉理流動(dòng)的結(jié)果(Charlesetal., 2011)，后者很可能代表了巖漿上升的通道，表明巖漿由SSW向NNE流動(dòng)，也暗示了圍巖的上盤向NNE剪切滑移。因此，玲瓏巖體在較弱的NNE-SSW向伸展應(yīng)力場(chǎng)控制下就位，并形成了同向延伸的近水平的玲瓏巖體；隨后的拆離滑動(dòng)和快速抬升形成了SE傾向的葉理和巖體在拆離斷層下方的增厚(圖8b，Charlesetal., 2011)。由于圍巖的NNE-SSW向剪切作用微弱無(wú)法判斷構(gòu)造層次，考慮到后期有抬升的過程，其構(gòu)造層次明顯比早白堊世剪切變形深。

由上可知，中部地殼層次的近水平韌性剪切和同剪切花崗巖體就位是華北東部侏羅紀(jì)期間主要的同構(gòu)造巖漿就位機(jī)制。

4.2 強(qiáng)伸展拆離體系侵入體

華北地區(qū)于早白堊世進(jìn)入強(qiáng)烈的區(qū)域伸展階段，形成的變質(zhì)核雜巖和拆離斷層往往伴隨同構(gòu)造花崗巖體就位。遼南-萬(wàn)福變質(zhì)核雜巖和玲瓏變質(zhì)核雜巖及同構(gòu)造侵入體是圍巖強(qiáng)伸展變形的代表。

遼南-萬(wàn)福變質(zhì)核雜巖的拆離斷層帶是剪切變形最強(qiáng)的部分，從韌性剪切帶底部至主拆離斷層面附近，構(gòu)造巖整體上具有混合巖→糜棱片麻巖→糜棱巖→碎裂巖→假玄武玻璃→斷層泥的分布規(guī)律，對(duì)應(yīng)著角閃巖相至葡萄石相的變形溫度(Liuetal., 2005, 2017; 劉俊來(lái)等, 2011)。礦物拉伸線理傾伏向NWW-SEE，旋轉(zhuǎn)殘斑、S-C組構(gòu)、礦物魚等指向性組構(gòu)顯示，遼南變質(zhì)核雜巖上盤向NWW滑移，而萬(wàn)福變質(zhì)核雜巖上盤向SEE滑移(Liuetal., 2005; 關(guān)會(huì)梅等, 2008)。精確的同位素年代學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示遼南-萬(wàn)福變質(zhì)核雜巖核部的早白堊世侵入體可分為伸展早期、伸展晚期和伸展期后三大類(Jietal., 2015)；同伸展巖體及內(nèi)部各單元整體具有靠近拆離斷層較老、中心較新的年齡分布特征(Jietal., 2015; Liuetal., 2013)。伸展早期巖體是早期階段在地殼深部層次韌性變形的同構(gòu)造巖體，巖體內(nèi)發(fā)育眾多熔體流變與礦物變形共存的微觀組構(gòu)，定向組構(gòu)向拆離斷層方向逐漸增強(qiáng)，從巖漿組構(gòu)逐漸變?yōu)槊永饨M構(gòu)；伸展晚期巖體侵入早期巖體內(nèi)部或一定程度上改變了主拆離斷層的形態(tài)，主要發(fā)育高角度巖漿組構(gòu)(傾角60°～80°)；伸展期后巖體切割主拆離斷層并侵入斷層上下盤，內(nèi)部含有糜棱巖捕虜體(Jietal., 2015; Liuetal., 2005, 2017)。拆離斷層帶內(nèi)及下盤花崗質(zhì)巖漿(早期)提供的流體促進(jìn)圍巖韌性流變，拆離滑動(dòng)控制著斷層帶及附近巖漿的流動(dòng)和巖體的形態(tài)；伸展晚期巖漿侵入核雜巖核部、近直立運(yùn)移(Jietal., 2015; Liuetal., 2013, 2017)。形成長(zhǎng)軸平行于拆離斷層、橫剖面呈“燕翅”形態(tài)的侵入體(圖2、圖8c)。

玲瓏變質(zhì)核雜巖北側(cè)的郭家?guī)X巖體和郭家?guī)X拆離斷層形成于早白堊世(Charlesetal., 2011, 2013)。重力資料解譯結(jié)果顯示郭家?guī)X巖體是一個(gè)南、北兩側(cè)向下延伸、中間薄的弧型巖體(圖8d)。巖體南部巖漿組構(gòu)發(fā)育，向郭家?guī)X韌性剪切帶逐漸過渡為韌性剪切變形；巖體邊部變形特征與韌性剪切帶變形特征相似，均發(fā)育NW-SE向線理，剪切組構(gòu)顯示上盤向NW滑移；巖體鋯石U-Pb年齡與剪切帶黑云母Ar-Ar年齡一致(Charlesetal., 2011)。這些特征表明巖體與拆離斷層同時(shí)形成，南側(cè)為巖漿上升通道，北側(cè)則為巖漿流動(dòng)前鋒(Charlesetal., 2011)。巖漿流動(dòng)方向受到剪切作用的控制：巖漿上升進(jìn)入韌性剪切帶內(nèi)之后，平行剪切帶向北、向拆離斷層下方運(yùn)移(圖8d)。

上述實(shí)例中可以發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)拆離滑動(dòng)體系內(nèi)巖漿流動(dòng)受到剪切滑移的控制。在雙向拆離滑動(dòng)的變質(zhì)核雜巖中，巖漿上升通道位于核部，巖漿以垂向運(yùn)移為主。

4.3 弱伸展體系

應(yīng)力場(chǎng)在地質(zhì)體中的分布是不均勻的，早白堊世的區(qū)域伸展背景下，也存在就位于弱伸展拆離帶(或區(qū)域)內(nèi)的侵入體。

醫(yī)巫閭山變質(zhì)核雜巖(瓦子峪變質(zhì)核雜巖)于早白堊世開始抬升、剝露，同時(shí)石山巖體在南側(cè)就位。早白堊世的剪切變形主要影響了瓦子峪拆離斷層下盤1～5km范圍，剪切帶內(nèi)發(fā)育低溫韌-脆性變形組構(gòu)，顯示綠片巖相及以下的變形溫度(Linetal., 2013b; 李剛等, 2012)。研究區(qū)中部和東部主要保留了早期高溫變形組構(gòu)，表明這些區(qū)域受伸展作用影響較小。石山巖體則就位于弱伸展區(qū)域。重力資料解譯結(jié)果顯示巖漿上升通道位于巖體東部(Linetal., 2013a)。巖體西部靠近瓦子峪拆離斷層的部分，發(fā)育變形組構(gòu)，東部則主要發(fā)育巖漿組構(gòu)；巖體東部外圍巖漿葉理大致平行圍巖接觸面，線理呈NWW-SEE低角度產(chǎn)出，巖漿組構(gòu)特征顯示巖漿自SEE向NWW流動(dòng)(李剛等, 2016)。巖體內(nèi)的定向組構(gòu)分析結(jié)果表明東部為底辟、膨脹的形式就位；巖體西側(cè)受剪切作用影響，形成平行于剪切葉理的一系列花崗巖脈(李剛等, 2016; 圖8e)。切割圍巖葉理的東西向巖漿通道連接巖體東部的主體部分和西部脈巖(圖8e)，這一通道平行于先存的東西向斷裂，推測(cè)先存斷裂的再活化為巖漿運(yùn)移提供了通道(李剛等, 2016)。

巖體中的定向組構(gòu)和圍巖變形特征顯示房山巖體的就位形成了一個(gè)巖漿穹窿(Heetal., 2009; Yanetal., 2011; 何斌等, 2005)。巖體邊部的巖漿葉理平行圍巖接觸面呈環(huán)形分布；巖體外圍韌性剪切帶與圍巖剪切帶的變形特征相似，且均呈弧形圍繞巖體展布；中生代地層由于房山巖體就位，被擠壓形成軸面呈弧形圍繞巖體展布的不對(duì)稱向斜(Yanetal., 2011; 圖4)。巖體內(nèi)部的巖漿線理和鐵鎂質(zhì)包體，主體呈NW-SE向延伸，是巖漿定向流動(dòng)的結(jié)果(Heetal., 2009; Yanetal., 2011)。航次數(shù)據(jù)解譯結(jié)果顯示巖漿上升通道位于巖體東側(cè)，巖體及圍巖的剪切組構(gòu)顯示巖漿向NW流動(dòng)(Yanetal., 2011)。房山地區(qū)保留了中生代期間的多期構(gòu)造形跡，先存斷裂的存在為巖漿的運(yùn)移提供了通道，巖漿沿著再活化的先存斷裂由SE向NW斜向運(yùn)移(Yanetal., 2011; 圖8f)。雖然巖體就位于區(qū)域伸展背景，但此時(shí)的房山地區(qū)并未發(fā)生明顯的伸展拆離作用，巖漿烘烤和膨脹作用對(duì)圍巖的擠壓和拖曳導(dǎo)致了圍巖的同侵位變形。

上述兩個(gè)典型巖體均顯示：弱伸展區(qū)域同構(gòu)造巖體的就位往往需要先存斷裂作為一個(gè)構(gòu)造薄弱帶為巖漿提供運(yùn)移通道；巖漿在斷裂中運(yùn)移的同時(shí)擠壓圍巖，從而獲得巖體就位所需空間。

5 巖漿侵位與應(yīng)力場(chǎng)

巖漿上升和侵位受到靜巖壓力、區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)、熔體的比例和浮力、熔體及圍巖的粘度、熔體通道的比例及連通性等眾多因素的制約(Annenetal., 2015; Brown, 2013; Brown and Solar, 1998a, b; Vigneresseetal., 1996, 1999; Sawyeretal., 2011; 陳國(guó)能等, 2017)。其中，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)和浮力是影響巖漿流動(dòng)方向及就位形態(tài)的重要因素。下文結(jié)合上述典型同構(gòu)造花崗巖體的就位機(jī)制及前人研究成果，對(duì)花崗質(zhì)巖漿遷移與就位過程中的應(yīng)力場(chǎng)特征進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。

5.1 巖漿上升階段

水平運(yùn)動(dòng)是中-下地殼的主要運(yùn)動(dòng)學(xué)極性，因此地殼部分熔融和熔體上升及水平運(yùn)移過程中的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)多表現(xiàn)為近水平的最大主應(yīng)力(圖9a, b)。巖石部分熔融形成的熔體自源區(qū)排出，需要膨脹作用形成的孔隙滲透率和收縮作用引起的流體壓力達(dá)到一種動(dòng)態(tài)的平衡(Connolly and Podladchikov, 2007)。膨脹作用形成的裂隙主要發(fā)育在平行σ2-σ3方向，這就導(dǎo)致巖漿沿著近垂直裂隙或通道以規(guī)模不等的巖脈形式運(yùn)移，扁平面垂直于最大主應(yīng)力(σ1)(圖9a)。圍巖和巖漿的粘度影響著巖漿的上升速率，而浮力和構(gòu)造應(yīng)力則是巖漿上升的驅(qū)動(dòng)力(Brown, 2013; Brown and Solar, 1998a, b)。而浮力則主要由流體壓力引起，深部的強(qiáng)收縮作用導(dǎo)致高的流體壓力，進(jìn)而產(chǎn)生較強(qiáng)的熔體浮力。浮力和構(gòu)造應(yīng)力共同構(gòu)成的垂向壓力梯度引起了巖漿的上升流動(dòng)，也就是熔體拉伸的長(zhǎng)軸(λ1)平行于浮力(Fb)或中間主應(yīng)力(σ2)(圖9a)。這一應(yīng)力特征進(jìn)一步說明在巖漿上升過程中浮力的作用大于構(gòu)造應(yīng)力。

5.2 水平韌性剪切帶

近水平的扁平侵入體是花崗巖在地殼就位的主要形態(tài)之一(Brown and Solar, 1998a, b; Leutholdetal., 2012; Menand, 2008; Vigneresseetal., 1999)。在收縮體制下，靠近脆-韌性過渡帶存在一個(gè)反向的平均應(yīng)力梯度，導(dǎo)致巖漿上升速度下降并在過渡帶附近形成扁平的席狀侵入體(Brown and Solar, 1998a, b)。而更多的實(shí)例和實(shí)驗(yàn)?zāi)M表明：當(dāng)巖漿在殼內(nèi)上升的過程中遇到剛性程度不同或性質(zhì)有差異的殼層界面或構(gòu)造薄弱面時(shí)，由于應(yīng)力方向發(fā)生了改變，巖漿由垂直上升變?yōu)榻竭w移(Annenetal., 2015, 及其中參考文獻(xiàn))。由此可知，地殼的垂向性質(zhì)發(fā)生突變的水平界面和水平剪切帶都可以導(dǎo)致巖漿水平就位。醫(yī)巫閭山地區(qū)中-晚侏羅世的扁平侵入體就位于中部地殼(約23～28km)，而非脆-韌性過渡帶附近。也許這些中部或深部地殼的水平應(yīng)變帶附近具有與脆-韌性過渡帶相類似的應(yīng)力梯度特征。在此情境下，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)特征與巖漿上升階段相似；然而強(qiáng)烈的水平剪切滑移和平行剪切葉理的微小孔隙導(dǎo)致熔體最大延伸方向(λ1)平行于最大主應(yīng)力(σ1)方向，浮力(Fb)在此時(shí)對(duì)巖漿運(yùn)移的貢獻(xiàn)度很小(圖9b)。

5.3 脆-韌性過渡帶

變質(zhì)核雜巖的形成過程跨越了脆-韌性過渡帶，經(jīng)歷了中部地殼(≈15km)的韌性變形和淺部地殼的脆性變形。犁式拆離斷層的傾角由地表向深部逐漸變緩并最終形成水平剪切帶。但是同伸展巖漿并未大規(guī)模就位于這一水平韌性剪切帶中，而是就位于變質(zhì)核雜巖的核部及拆離斷層帶下盤傾斜區(qū)域(圖9c)。我們認(rèn)為：區(qū)域伸展應(yīng)力場(chǎng)和拆離滑動(dòng)的減薄作用，降低了變質(zhì)核雜巖核部地殼巖石的強(qiáng)度和上部地殼的厚度，為巖漿上升提供了有利條件。與巖漿移出源區(qū)的上升階段相比：雖然同樣是近直立的巖漿運(yùn)移方式且浮力在巖漿運(yùn)移過程中起著重要的作用，熔體最大延伸方向(λ1)與浮力(Fb)平行(圖9c)；但是變質(zhì)核雜巖及拆離斷層體系的巖漿通道整體與區(qū)域伸展方向(σ3)垂直或大角度斜交，最大主應(yīng)力呈近直立或高角度狀態(tài)(圖9c)。

拆離斷層帶附近的巖漿運(yùn)移則主要受到剪切作用(局部應(yīng)力場(chǎng))的控制，此時(shí)浮力對(duì)于巖漿運(yùn)移的影響明顯降低。巖漿運(yùn)移方向在靠近剪切帶處發(fā)生了明顯的變化，多轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫杏诩羟腥~理運(yùn)移，最大延伸方向(λ1)平行于最大主應(yīng)力(圖9c)。

5.4 底辟作用

底辟作用是花崗巖體的一種主要就位方式，但是巖漿在地殼內(nèi)長(zhǎng)距離的底辟運(yùn)移不符合熱力學(xué)或機(jī)械力學(xué)原理(Clemens and Mawer, 1992)。典型底辟就位巖體的研究認(rèn)為早于底辟作用的長(zhǎng)期的巖漿加熱和增厚有利于底辟作用的形成(Del Potroetal., 2013)，而這種情況下巖體必然就位于熱的韌性殼層。實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果認(rèn)為巖漿上升至脆-韌性過渡帶時(shí)可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈妆傩问?，且與圍巖的韌性變形有關(guān)(Sumita and Ota, 2011)。

早白堊世的石山巖體和房山巖體的就位模式與底辟作用十分相似(Heetal., 2009; Yanetal., 2011; 何斌等, 2005; 李剛等, 2016)。石山巖體就位之前醫(yī)巫閭山地區(qū)有大量侏羅紀(jì)巖體就位，但石山巖體的鋯石U-Pb年齡與韌性剪切帶中黑云母Ar-Ar年齡基本一致(Linetal., 2013b; 李剛等, 2012)，表明該巖體就位時(shí)侏羅紀(jì)巖體及圍巖已經(jīng)基本冷卻，并未起到持續(xù)加熱的作用；房山巖體周圍也沒有發(fā)育就位時(shí)間與其緊密相連的侵入體。因此，兩個(gè)巖體就位之前并沒有長(zhǎng)期的巖漿加熱作用。圍巖的脆-韌性變形對(duì)石山和房山兩個(gè)巖體就位的影響十分有限，反而是房山巖體就位時(shí)巖漿的運(yùn)移、膨脹作用和烘烤引起了圍巖的褶皺和韌性變形。

因此，石山巖體和房山巖體并非典型的巖漿底辟就位模式。兩個(gè)巖體就位過程中區(qū)域伸展應(yīng)力場(chǎng)使先存斷裂再活化，巖漿沿著再活化的斷裂運(yùn)移(圖9d)。巖漿上升過程中需要克服的靜巖壓力變小，運(yùn)移通道的孔隙度和連通性大幅增加，巖漿運(yùn)移過程中的能量損耗減小。這就使巖漿就位過程中有更多的熱量和動(dòng)力對(duì)圍巖進(jìn)行加熱和膨脹、擠壓。因此，我們認(rèn)為自然界中很多具有底辟特征的侵入體都是沿著先存斷裂運(yùn)移、就位的。

圍巖沒有強(qiáng)力的剪切作用，反映了水平應(yīng)力場(chǎng)無(wú)明顯的各項(xiàng)異性(σ2≈σ3)，這樣使得巖漿通過對(duì)圍巖的膨脹、擠壓獲得的就位空間在水平面上具有近等軸的特點(diǎn)(圖9d)。

6 結(jié)論

華北東部晚中生代區(qū)域伸展背景下的同構(gòu)造就位花崗巖體以及其中的中性巖石單元(或巖席)，往往具有多種巖漿源區(qū)。雖然巖漿源區(qū)多樣，但是源區(qū)的部分熔融和巖漿侵位作用的啟動(dòng)具有由深(地?；蛏畈繜釁^(qū))至淺(地殼)的時(shí)空演化規(guī)律，而且很多殼源巖漿形成的侵入體中均有不同程度的幔源或深部鐵鎂質(zhì)層熔體的混入。這一特點(diǎn)可以從側(cè)面證實(shí)：區(qū)域伸展背景下地殼的部分熔融需要地幔擾動(dòng)提供的熔體和熱量作為觸發(fā)因素。

花崗質(zhì)巖漿主要就位于中部地殼的水平韌性剪切帶內(nèi)和淺部地殼的脆-韌性過渡帶附近。在水平韌性剪切帶內(nèi)，近水平的最大主應(yīng)力和剪切作用控制著巖漿的流動(dòng)和巖體的形態(tài)，形成扁平的巖床(或巖基)。而在脆-韌性過渡帶附近巖體的就位機(jī)制差異較大：在變質(zhì)核雜巖的核部和拆離斷層下盤，巖漿垂直于區(qū)域伸展應(yīng)力場(chǎng)、近直立上升，浮力是巖漿流動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力；拆離斷層帶內(nèi)熔體平行剪切葉理流動(dòng)，平行于傾斜的最大主應(yīng)力方向巖漿流速最快；剪切變形較弱或無(wú)明顯拆離滑動(dòng)的區(qū)域，巖漿沿著再活化的先存斷裂運(yùn)移并完成就位。

謹(jǐn)以此文祝賀楊振升先生九十華誕暨從事地質(zhì)事業(yè)七十周年!