田忠華，王 偉，劉平華

(中國地質(zhì)科學院 地質(zhì)研究所，北京 100037)

華北克拉通是現(xiàn)今世界上最古老的克拉通之一，對其進行深入的研究能夠為前寒武紀生命演化、陸殼生長、板塊構(gòu)造啟動等眾多科學問題帶來新的啟示。近年來，通過對華北克拉通多方面深入的研究，學者們?nèi)〉昧素S碩的成果，對華北克拉通早期陸殼演化也有了較為完整的認識(Wanetal., 2012a, 2012b)。Zhai 等(2021) 對華北克拉通新太古代晚期巖漿和變質(zhì)作用進行了歸納總結(jié)，認為太古宙晚期所有古老基底巖系都經(jīng)歷了普遍的熔融和混合巖化作用，含有BIF的表殼巖主要分布在綠巖帶中；約25億年角閃巖相到麻粒巖相變質(zhì)作用普遍存在于>25億年的巖石單元中；約25億年的基性巖墻、花崗質(zhì)巖脈和正長巖-超基性巖墻在華北克拉通古老巖系中普遍分布，部分遭受強烈變形。

華北克拉通的早前寒武紀基底由多套不同類型、不同時代的變質(zhì)巖系(3.8～1.8 Ga)組成 (Zhaietal., 2011； Zhaoetal., 2012)(圖1a)。其中太古宙基底普遍發(fā)生高級變質(zhì)，跟其他克拉通對比，華北克拉通經(jīng)歷了相對較為復(fù)雜的后期構(gòu)造過程，對其古老陸核構(gòu)造格局的重建有助于理解克拉通記錄的構(gòu)造過程 (Zhaietal., 2011； Pengetal., 2015)。值得注意的是，華北克拉通在哥倫比亞超大陸聚合以后 (Zhaoetal., 2012)，經(jīng)歷了嚴重的構(gòu)造破壞過程，尤其是華北克拉通東部地區(qū)，受中生代三疊紀華南-華北陸陸碰撞及燕山期構(gòu)造事件改造極為強烈 (Zhuetal., 2017)。

圖1 華北克拉通大地構(gòu)造圖[a，據(jù)Zhao等(2012)]和鞍山弓長嶺地區(qū)地質(zhì)簡圖[b，修改自Tian等(2021)]Fig.1 Tectonic map of the North China Craton (a, Zhao et al., 2012) and simplified geological map of the Gongchangling area in Anshan(b, modified from Tian et al., 2021)

侏羅紀-白堊紀古太平洋板塊的俯沖作用導(dǎo)致華北克拉通東部陸塊發(fā)生大規(guī)模巖石圈拆沉，較大程度上影響了華北克拉通的構(gòu)造格局，對東部陸塊內(nèi)太古宙各巖石單元的分布特征產(chǎn)生了深遠的影響(Zhuetal., 2017)。郯廬斷裂多階段的構(gòu)造活動，使東部陸塊內(nèi)大量太古宙巖石-構(gòu)造單元發(fā)生較大規(guī)模的位移(Zhuetal., 2005)。例如，華北克拉通內(nèi)太古宙鐵礦主要以鞍山型BIF鐵礦(Algoma型鐵礦)為主，BIF鐵礦為后期的變形研究提供了較好的標志層。齊大山鐵礦和弓長嶺鐵礦具有相同的礦床地質(zhì)學特征(Hanetal., 2014)，它們被湯河-寒嶺左行走滑斷層錯開(圖1b, Tian and Nutman, 2022)。深入剖析這些太古宙鐵礦的分布和構(gòu)造特征，能夠為太古宙陸核的破壞和太古宙陸殼的演化提供新的啟示。本研究主要立足于華北克拉通東部陸塊，對弓長嶺鐵礦內(nèi)的太古宙表殼巖進行了初步的構(gòu)造工作，嘗試解析太古宙少量殘留的構(gòu)造特征，并對比鞍山地區(qū)與冀東地區(qū)的BIF鐵礦特征，以恢復(fù)中生代郯廬斷裂發(fā)育之前東部陸塊內(nèi)太古宙陸核的原始面貌，進一步結(jié)合年代學工作探討恢復(fù)太古宙各巖石單元原始面貌之后太古宙陸核的增生方式，為太古宙陸核恢復(fù)提供新的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

華北克拉通一般可以分為兩陸(東部陸塊和西部陸塊)和三帶(西部孔茲巖帶、中部造山帶和東部膠-遼-吉造山帶)(Zhaoetal., 2012)(圖1a)。華北克拉通東部陸塊拼合于早元古代，由西北側(cè)龍崗地塊和東南側(cè)狼林陸塊于19.5億年相互作用而成，其標志為兩陸塊間膠-遼-吉造山帶的形成 (Lietal., 2005; Zhaoetal., 2012； 田忠華等，2020)。膠-遼-吉造山帶是一條記錄了多期巖漿-構(gòu)造熱事件、變質(zhì)-變形作用的復(fù)合造山帶，帶內(nèi)部發(fā)育有與重大巖漿-構(gòu)造熱事件存在密切成因關(guān)系的多種金屬(金、鐵、銅等)和非金屬(菱鎂礦、硼礦、石墨等)礦床 (劉福來等, 2015)。

東部陸塊內(nèi)前寒武紀巖石主要為太古宙基底和元古宙變質(zhì)沉積巖，其中太古宙巖石主要以新太古代TTG和花崗片麻巖為主，同時還含有一些始太古代至中太古代巖石。始太古代巖石出露較為零星，在鞍山和冀東地區(qū)有少量出露 (Liuetal., 1992)。中太古代巖石則較多，以鞍山地區(qū)2.9 Ga花崗巖為主 (Songetal., 1996; Wanetal., 2012b; Dongetal., 2017) (圖1b)。Wan 等 (2012a) 對東部陸塊內(nèi)發(fā)育的各類太古宙巖石進行了系統(tǒng)的研究，列舉了這些巖石出露的3個關(guān)鍵區(qū)域： ① 鞍山地區(qū)； ② 冀東綏中地區(qū)，碎屑鋯石中含有少量38億年年齡信息，其余主要為25億年TTG及花崗巖； ③ 魯西泰安地區(qū)，發(fā)育較多老于26億年的變質(zhì)巖系(以29～26億年為主)以及大量25億年花崗巖。值得一提的是，近年來，新一輪地質(zhì)調(diào)查項目(2019～2021年)在膠北地體中又發(fā)現(xiàn)大量的29～26億年花崗質(zhì)片麻巖。

2 太古宙表殼巖(含BIF標志層)構(gòu)造及年代學特征

2.1 野外構(gòu)造特征

鞍山-弓長嶺地區(qū)BIF鐵礦主要賦存于太古宙綠巖帶內(nèi)，這些表殼巖主要包括變玄武巖、斜長角閃片麻巖和片巖(變質(zhì)泥質(zhì)巖)。弓長嶺鐵礦內(nèi)表殼巖為鞍山巖群，與其共生的深成巖主體為中太古代至新太古代花崗巖(2.9～2.5 Ga) (Wanetal., 2012b; Dongetal., 2017)。礦區(qū)內(nèi)巖石組成為變質(zhì)玄武巖、變質(zhì)泥質(zhì)巖和磁鐵石英巖。鐵礦圍巖為變質(zhì)玄武巖，其中BIF鐵礦主要賦存于石英巖中，以磁鐵石英巖形式存在。變質(zhì)泥質(zhì)巖中含有石榴子石(圖2a)、十字石等礦物，變質(zhì)程度能達到中溫中壓相系。

本研究對弓長嶺礦區(qū)東、西兩側(cè)兩個露頭進行了深入的構(gòu)造解析工作(具體位置見圖1b)。礦區(qū)西側(cè)一處露頭可見變質(zhì)玄武巖中發(fā)育較為典型的雙沖構(gòu)造(duplex)，以脆性斷層為主，局部見少量韌性斷層面，變形為淺表構(gòu)造層次，頂板斷層和底版斷層都呈中等角度傾向60°(ENE)，斷層內(nèi)馬石高角度傾向ENE，指示向WSW方向的構(gòu)造運動(圖2b)。礦區(qū)東側(cè)一處較為復(fù)雜的露頭(圖3a)可見大量中等角度到低角度傾向西的頂-底板斷層，斷層內(nèi)馬石發(fā)育，組成較好的雙沖構(gòu)造(圖3b、3c)。由此可初步判斷，弓長嶺礦區(qū)內(nèi)東、西兩側(cè)變質(zhì)玄武巖及含礦磁鐵石英巖內(nèi)所發(fā)育的構(gòu)造樣式基本相同，運動學方向相反，東側(cè)向ENE方向逆沖，西側(cè)向WSW方向逆沖。

弓長嶺礦區(qū)東側(cè)露頭中，變質(zhì)玄武巖中可見同構(gòu)造花崗巖脈侵入?；◢弾r脈順逆沖推覆構(gòu)造變質(zhì)底板面侵入，發(fā)生變形部分巖脈發(fā)育雙沖構(gòu)造(圖3d)，顯示此巖脈卷入到逆沖推覆構(gòu)造中。局部也可見未變形同類型巖脈侵入到變質(zhì)玄武巖中(圖4a)，故其被定義為同構(gòu)造巖脈。

2.2 同構(gòu)造巖脈年代學特征

采集同構(gòu)造巖脈樣品17TZH21進行了年代學測定。在河北省廊坊市地智科技有限公司完成鋯石分選，后將鋯石送至南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司完成拍攝CL圖像，實驗設(shè)備為TESCAN場發(fā)射掃描電鏡(型號： MIRA 3LMH)搭配CL探頭。實驗過程中加速電壓7 kV，吸收電流1.2 nA，每一次掃描的間隔為80 s。鋯石U-Pb年齡在北京快科賽默科技有限公司的串聯(lián)四級桿電感耦合等離子體質(zhì)譜(Agilent ICP-MS/MS 8900)測定。使用NIST SRM 612優(yōu)化了LA-ICP-MS中載氣和補償氣體的比值。待激光燒蝕系統(tǒng)和ICP-MS準備好后，測試樣品17TZH21-1。在激光剝蝕過程中，載氣為He，補償氣體為N2，激光能量密度為3.5 J/cm2，頻率為5 Hz，剝蝕點直徑25 μm 。兩種氣體通過T型接頭混合，然后進入ICP。Iolite用于處理離線數(shù)據(jù)。軟件具有優(yōu)化的分餾圖像模型，并且可以激光記錄日志文件。采用ComPbCorr#3.18程序?qū)ζ胀≒b進行校正。

圖3 鞍山地區(qū)弓長嶺鐵礦內(nèi)變質(zhì)沉積巖變形特征Fig.3 Deformation characteristics of the meta-sediments in the Gongchangling BIF in Anshan areaa—露頭整體特征； b—露頭素描； c—局部顯示雙沖構(gòu)造發(fā)育； d—同構(gòu)造巖脈侵入到變質(zhì)玄武巖中a—overall feature of the outcrop; b—sketch of the outcrop; c—developing duplexes are shown in a local area; d—syn-tectonic granitic vein intruded into the meta-basalts

測年結(jié)果顯示，鋯石較為自形，部分具有較好的震蕩環(huán)帶，為巖漿鋯石(圖4a、4b，Corfuetal., 2003)，測年結(jié)果表明其形成時代為2 515±21 Ma (表1、圖 4c)。

此外，古元古代構(gòu)造線性方向為EW向(Lietal., 2005)，與太古宙NNW-SSE向不一致； 弓長嶺礦區(qū)及附近太古宙基底受三疊紀構(gòu)造影響較?。?研究區(qū)白堊紀構(gòu)造主要為伸展拆離構(gòu)造(Tianetal., 2020)，因此，可初步判定該巖脈形成時代能夠限定礦區(qū)ENE方向和WSW方向的逆沖作用。綜合以上構(gòu)造特征和測年結(jié)果可知，區(qū)域內(nèi)向東西兩側(cè)發(fā)育的構(gòu)造運動，形成于新太古代末期。

3 郯廬斷裂基本特征

受中生代構(gòu)造影響，尤其是燕山運動，東部陸塊太古宙基底破壞較為嚴重 (Zhuetal., 2017)。燕山期構(gòu)造包括早期古太平洋板塊的向西斜向俯沖及后期板塊后撤引起的伸展作用(Zhuetal., 2009; 董樹文等，2019; 田忠華，2021)。對東部陸塊影響較為深遠的斷裂構(gòu)造主要為郯廬斷裂及其北側(cè)分支斷裂(圖5)。Tian和Nutman(2022) 認為郯廬斷裂的北段為東向扇形擴展性走滑斷裂帶，其中湯河-寒嶺走滑斷裂對鞍山-本溪地區(qū)太古宙巖石影響較大。因此，要恢復(fù)太古宙各類地體或巖石單元的原始狀態(tài)，需要對整個郯廬斷裂的幾何學、運動學特征進行深入的構(gòu)造解析工作。

郯廬斷裂整體走向NNE-SSW，是一條地殼尺度的深斷裂帶(深度大于10 km)，南北長約3 000 km。郯廬斷裂由南向北切穿揚子板塊、大別-蘇魯造山帶和華北克拉通，甚至延伸至中亞造山帶 (Zhuetal., 2005; Zhaoetal., 2016)(圖5)。郯廬斷裂南段較為復(fù)雜，切穿的地體和山系較多，Zhao等 (2016) 對郯廬斷裂南部各斷裂系統(tǒng)進行了深入的總結(jié)工作。部分學者認為郯廬斷裂南部(現(xiàn)今渤海灣位置以南)的左行走滑量達到550 km左右 (Zhuetal., 2009)。向北經(jīng)過渤海灣(現(xiàn)今地理位置)后，郯廬斷裂的表現(xiàn)形式較為復(fù)雜 (Zhuetal., 2015)，分裂成兩條斷裂帶： 西部宜蘭-伊通斷裂和東部密山-敦化斷裂(走向變?yōu)?NE-SW)(Zhangetal., 2003; Zhuetal., 2015)。除這兩條斷裂帶以外，大量左行走滑斷裂帶與NE-SW向密山-敦化斷裂帶平行，例如湯河-寒嶺斷裂帶 (張國仁等, 2004;姜巖等, 2016; Tian and Nutman, 2022)、鴨綠江斷裂帶等 (Zhangetal., 2018)。這些斷裂都為郯廬斷裂的北向擴展性斷裂 (Tian and Nutman, 2022)。

表1 弓長嶺BIF鐵礦內(nèi)同構(gòu)造花崗巖脈17TZH21-1樣品年代學特征Table 1 Geochronological feature of the syntectonic vein sample (17TZH21-1) in Gongchangling BIF

圖5 郯廬斷裂帶構(gòu)造特征 [(修改自Zhang等(2003)、Zhu等(2015)]Fig.5 Structural features of the Tau-Lu fault zone (modified after Zhang et al., 2003; Zhu et al., 2015)

4 討論

4.1 郯廬斷裂的發(fā)育

對華北克拉通東部陸塊各塊體和巖石單元進行構(gòu)造恢復(fù)之前，需要對郯廬斷裂的發(fā)育歷史進行簡單討論。郯廬斷裂南起湖北，經(jīng)過安徽廬江、山東郯城，到現(xiàn)今渤海灣位置，最后分支為宜蘭-伊通斷裂、密山-敦化斷裂、湯河寒嶺斷裂和鴨綠江斷裂(圖5)。早期研究認為郯廬斷裂帶形成于華南板塊和華北克拉通的碰撞，時代為中三疊世 (Yin and Nie, 1993; Zhuetal., 2009; Lietal., 2012)。三疊紀碰撞事件引起大規(guī)模N-S向縮短，這個過程伴隨有N-S向左行走滑斷裂(郯廬斷裂初始形成)，最終導(dǎo)致大別和蘇魯造山帶發(fā)生錯位。需要指出的是，中三疊世郯廬斷裂并沒有達到現(xiàn)今渤海灣位置(Zhuetal., 2009)，部分學者認為直到晚侏羅世，郯廬斷裂才擴展至現(xiàn)今渤海灣位置，引起各類塊體和巖石單元發(fā)生大規(guī)模左行走滑(王志才等，2006; Zhuetal., 2010)。Zhu 等 (2015) 認為渤海灣地區(qū)的郯廬斷裂帶在白堊紀到新近紀受到一系列正斷層的影響，以至于在斷裂帶附近形成大量的裂谷盆地。此外，大量地震活動顯示郯廬斷裂帶在第四紀也較為活躍，并具有右行走滑特征(Zhuetal., 2015)。

據(jù)現(xiàn)今年代學報道，郯廬斷裂南部發(fā)育得較早，進入渤海灣(現(xiàn)今地理位置)后的北段發(fā)育得較晚(Zhuetal.,2015; Zhaoetal., 2016; Xuetal., 2017; Yuetal., 2018; Shuetal., 2020; Tian and Nutman, 2022)。此外，郯廬斷裂南段走滑斷層主要以NNE-SSW向左行走滑為主(圖 6a)，過現(xiàn)今渤海灣位置后除NNE-SSW向左行走滑斷層外，還發(fā)育大量NE-SW向左行走滑斷層(圖6b)(朱光等，2016； Zhangetal., 2018; Tian and Nutman, 2022)。因此，筆者認為東北地區(qū)NE向左行走滑斷層的發(fā)育可能與西太平洋板塊俯沖角度調(diào)整或運動學方向調(diào)整相關(guān)，應(yīng)力場受到擾動后形成大量NE向斷裂。 新生代渤海灣的張裂與NE-SW向的左行走滑存在一定的關(guān)系(圖6c)。然而引起渤海灣張裂的動力學過程需要進一步研究，Huang 等 (2007) 通過對郯廬斷裂東側(cè)古地磁的綜合研究，指出膠東、遼東以及朝鮮半島等地區(qū)大量微陸塊發(fā)生了差異性的旋轉(zhuǎn)，東亞地區(qū)可能以日本海及其周邊地區(qū)為旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生了扇形張裂作用，引起這一系列張裂作用的原因是軟流圈地幔上涌。

綜上，為更好恢復(fù)華北克拉通東部地區(qū)各塊體的原始狀態(tài)，本文簡單反演了郯廬斷裂的發(fā)育過程： ① 華南-華北碰撞末期(晚三疊世)，郯廬斷裂走滑作用開始，侏羅紀由于受到古太平洋斜向俯沖作用的影響，郯廬斷裂開始發(fā)生大規(guī)模的左行走滑(圖6d)。 ② 侏羅紀末至白堊紀初，持續(xù)高角度斜向俯沖作用，使古太平洋板塊發(fā)生后撤，郯廬斷裂不斷持續(xù)向北發(fā)育(圖6e)，日本島弧弧后區(qū)域初始張裂。 ③ 白堊紀至新生代某階段(需要深入研究工作)，板片在球面上運動時，受太平洋板塊俯沖角度調(diào)整或者島弧巖漿作用的影響，板塊移動方向發(fā)生變化，古應(yīng)力場受到擾動，白堊紀初大量NE-SW向走滑斷裂發(fā)育于現(xiàn)今渤海灣位置北側(cè)(中國東北地區(qū))(圖6f)。至漸新世，日本弧后盆地及渤海灣全面拉開。④ 新生代至今，日本弧后盆地不斷張裂，渤海灣持續(xù)打開至現(xiàn)今狀態(tài)(圖6g)。

圖6 郯廬斷裂帶發(fā)育過程(a～c)和中國東部地區(qū)不同階段構(gòu)造格局特征(d～g)Fig.6 Development of the Tan-Lu fault zone(a～c)and tectonic configuration in difference phases of the eastern China(d～g)

4.2 華北克拉通東部地體構(gòu)造恢復(fù)

前文對郯廬斷裂的性質(zhì)及其兩階段發(fā)育過程進行了初步的構(gòu)造解析，為下一步構(gòu)造恢復(fù)工作提供了重要依據(jù)。值得一提的是，Peng等(2015) 對東部陸塊內(nèi)各巖石單元也進行了構(gòu)造恢復(fù)工作，主要考慮的是郯廬斷裂NNE向左行走滑，基本實現(xiàn)陸塊內(nèi)各太古宙基底的對應(yīng)關(guān)系(圖7)。圖7顯示清源地區(qū)和鞍山地區(qū)始太古代-中太古代的巖石在構(gòu)造恢復(fù)后對應(yīng)魯西地區(qū)新太古代的巖石。需要指出的是，郯廬斷裂進入渤海灣后，其分支斷裂系統(tǒng)比較發(fā)育，構(gòu)造異常復(fù)雜，需要考慮NE-SW向走滑斷層對渤海灣張裂的影響，以此為基礎(chǔ)恢復(fù)前寒武紀地體原始面貌可能更為合理； 與鞍山地區(qū)能夠?qū)Ρ鹊暮惺继糯畔⒌膸r石單元在冀東地區(qū)。因此，東部陸塊的構(gòu)造恢復(fù)工作值得進一步解析。

對于郯廬斷裂的走滑量問題，前人已做過大量的研究工作，觀點眾多，大部分學者都支持郯廬斷裂的走滑量在400～500 km左右(Zhaoetal., 2016)，僅少部分學者認為郯廬斷裂并沒有發(fā)生明顯的走滑或者僅僅其南段走滑了200 km(Li, 1994)。本研究支持郯廬斷裂的走滑量較大，在400～500 km左右，理由如下： 兩個標志性的超高壓變質(zhì)帶，大別超高壓變質(zhì)帶和蘇魯超高壓變質(zhì)帶被郯廬斷裂錯開近400 km； 其分支斷裂(湯河-寒嶺斷裂帶)的走滑量達到28～53 km (圖8)(姜巖等, 2016; Tian and Nutman, 2022)。

圖7 東部陸塊前寒武紀巖石單元單一階段構(gòu)造恢復(fù)[引自Peng等(2015)]Fig.7 Single stage structural restoration of Precambrian rock unit in eastern continental block (Peng et al., 2015)

圖8 湯河-寒嶺斷裂帶28 km走滑量示意圖 [修改自Tian和Nutman( 2022)]Fig.8 Schematic map of the 28 km strike-slip displacement of the Tanghe-Hanling fault (modified after Tian and Nutman, 2022)

此外，郯廬斷裂(長約3 000 km)北段NE-SW向斷裂帶對冀東-東北地區(qū)前寒武紀基底具有深刻的影響(Tian and Nutman, 2022)。例如，對于密山-敦化斷裂(長1 000 km)來說，有學者通過系統(tǒng)總結(jié)佳木斯地塊、興凱地塊以及松嫩-張廣才嶺地塊東緣的古生代-中生代各類火山巖的鋯石U-Pb 年代學資料，深入剖析了它們的空間分布規(guī)律，認為敦化-密山左行走滑斷裂的斷距至少有400 km(王楓等，2016)。此外，相對于敦化-密山斷裂來說規(guī)模較小的湯河-寒嶺斷裂帶(或寒嶺-偏嶺斷裂帶長130 km)，斷距也達到28～53 km (姜巖等, 2016; Tian and Nutman, 2022)。Zhang等(2018) 文中雖然沒有對NE-SW向的鴨綠江斷裂帶(總長約700 km)進行斷距估算，但是根據(jù)其構(gòu)造特征可知，該斷裂的斷距可能不會低于200 km。

郯廬斷裂具有以下兩個特征： 郯廬斷裂由南向北擴展發(fā)育，進入現(xiàn)今渤海灣位置后發(fā)育大量NE-SW向左行走滑斷裂 (Tian and Nutman, 2022)。據(jù)此，本研究提出東部陸塊中新生代構(gòu)造恢復(fù)二階段方法： 先恢復(fù)北側(cè)NE-SW向左行走滑構(gòu)造，后恢復(fù)南側(cè)NNE-SSW向左行走滑構(gòu)造，具體過程如圖9： ① 東部陸塊內(nèi)老于27億年的太古宙殘片主要分布于鞍山地區(qū)、冀東綏中地區(qū)、魯西泰安和膠北棲霞地區(qū)(圖9a)，太古宙BIF鐵礦標志層主要發(fā)育于鞍山地區(qū)和冀東地區(qū)。② 第1階段，恢復(fù)郯廬斷裂北斷所發(fā)育NE-SW向走滑斷層，以密山-敦化斷裂帶為主，沿著斷裂帶的方向?qū)⒃摂嗔训臇|南盤向西南方向移動斷距約300 km(保守估計，王楓等2016文章中為400 km)。鞍山地區(qū)約38～29億年巖石單元移動至冀東綏中地區(qū)(含38億年信息)之下。遼南地區(qū)25億年狼林陸塊基底能夠與魯西地區(qū)發(fā)育的大量25億年花崗巖及TTG進行對比。鞍山地區(qū)所發(fā)育大量太古宙BIF能夠與冀東地區(qū)的BIF進行對比(Hanetal., 2014)(圖9b)。③ 朝鮮端川-松林一帶同樣發(fā)育一條NE-SW向左行剪切帶(端川-松林斷裂帶)，將斷裂帶東南側(cè)朝鮮南部和韓國向西南方向移動約300 km(圖9c)。朝鮮南部和韓國內(nèi)所發(fā)育的各類巖石能夠與蘇魯超高壓變質(zhì)帶以及華南各類巖石單元進行對比。此結(jié)果與Oh (2006) 的對比結(jié)果一致。④ 第2階段，恢復(fù)郯廬斷裂南段(NNE-SSW)構(gòu)造特征，將郯廬斷裂帶東側(cè)、端川-松林斷裂帶東南側(cè)各類巖石單元，整體向南偏西方向移動約500 km，得到如圖9d幾何學形態(tài)特征。移動主要依據(jù)為蘇魯超高壓變質(zhì)帶與秦嶺-大別超高壓變質(zhì)帶能夠進行對比(Zhaoetal., 2016)。

二階段走滑斷層恢復(fù)后，華北克拉通東部陸塊呈現(xiàn)的構(gòu)造格局如圖9e所示： 冀東綏中地區(qū)的太古宙巖石及BIF鐵礦(含38億年信息)可以與鞍山地區(qū)進行對比，魯西地區(qū)29～27億年TTG及花崗巖能夠與膠北棲霞地區(qū)(膠北地體)的29～27億年TTG及花崗巖進行對比。這些始太古代-中太古代巖石的整體分布具有NNW-SSE向特征(圖9f)，與我們在鞍山、冀東、魯西和棲霞地區(qū)所測量到的花崗巖中片麻理方向基本一致 (Tian and Nutman, 2022)。

4.3 新太古代末期構(gòu)造演化

太古宙陸核恢復(fù)后，太古宙巖石單元分布及片麻理的幾何學特征均呈現(xiàn)NNW-SSE向特征，暗示太古宙時期構(gòu)造線方向可能以N-S向為主(E-W方向相互作用)。因此，本文簡單討論新太古代末期的大地構(gòu)造演化特征。太古宙(3.8 ～ 2.5 Ga)是地質(zhì)歷史上一段非常漫長的時期，關(guān)于太古宙時期的構(gòu)造體制一直是早前寒武紀研究的熱點問題之一，同時也是爭論的焦點，概括起來主要有垂向構(gòu)造體制和橫向構(gòu)造體制兩種觀點。第1種觀點認為太古宙的構(gòu)造樣式表現(xiàn)為“dome and keel structure”(穹窿-龍骨構(gòu)造)(Marshaketal., 1992; Zhaoetal., 2021)，即片麻巖穹窿之間夾雜著發(fā)生重力凹沉作用的綠巖帶，其動力學機制可能來自于垂向作用的地幔柱，這與太古宙之后由板塊俯沖-碰撞形成的線性造山帶有明顯差異。第2種觀點認為太古宙構(gòu)造與板塊俯沖導(dǎo)致的碰撞造山有關(guān)。如Kusky(2007，2016)提出華北陸塊在3.5 ～ 2.7 Ga期間就通過微陸塊和島弧的碰撞形成較大的東部和西部陸塊，二者之間的洋盆俯沖導(dǎo)致兩個陸塊在2.5 Ga發(fā)生碰撞。劉樹文等(2018)通過對冀東-遼西地區(qū)太古宙基底巖石進行巖石地球化學研究與大地構(gòu)造解析，認為該區(qū)太古宙晚期的構(gòu)造巖漿活動形成于熱造山帶型俯沖-弧后伸展到碰撞隆升的側(cè)向增生構(gòu)造體制。

本研究通過初步的構(gòu)造地質(zhì)學和年代學工作，認為與現(xiàn)今板塊構(gòu)造體制相像的構(gòu)造作用，在新太古代末可能已經(jīng)出現(xiàn)，主要依據(jù)來源于以下幾點認識： 首先，華北克拉通內(nèi)太古宙陸核從38億年開始出現(xiàn)不同階段生長，經(jīng)歷重熔形成一個或多個走向為NNW向的太古宙地體。需要指出的是，不同地區(qū)(鞍山、冀東、魯西、膠北、贊皇等)太古宙TTG和花崗巖的形成時代不一致，地殼重熔時間也不一致，殘留古老地殼物質(zhì)的量和時代也不相同。例如東部陸塊內(nèi)保留最古老陸核信息僅在鞍山和冀東地區(qū)。此外，鞍山地區(qū)有33～29億年陸殼信息，魯西地區(qū)有29～27億年陸殼信息。25億年陸殼重熔作用則在東部陸塊內(nèi)較為普遍。古老太古宙陸核的形成為太古宙表殼巖的沉積和BIF的形成提供了必要的條件。研究區(qū)內(nèi)，部分學者試圖通過BIF重力下沉模式來解釋太古宙末期的構(gòu)造體制，然而在這里需要強調(diào)的是與BIF共生的大量表殼巖(如含石榴子石的變泥質(zhì)巖，圖2a)在此時需要一個較為穩(wěn)定的海相沉積環(huán)境。太古宙表殼巖中碎屑-泥質(zhì)巖和含BIF石英巖原巖開始沉積，太古宙基底局部張裂形成洋盆，大量BIF在有水存在的情況下發(fā)生沉積。其中鞍山和冀東地區(qū)太古宙BIF鐵礦較為發(fā)育(Hanetal., 2014)，魯西地區(qū)BIF鐵礦較為零星(圖10a)。其次，太古宙構(gòu)造變形階段(約2.5 Ga)，弓長嶺礦區(qū)中表殼巖發(fā)生變形，礦區(qū)西側(cè)表殼巖向WSW方向運動，礦區(qū)東側(cè)向ENE方向運動(圖1b、圖10b)，同期形成大量同構(gòu)造花崗巖脈。大量中等角度到低角度逆沖推覆構(gòu)造的形成為太古宙水平運動提供了初步的證據(jù)，暗示中國東部新太古代末期側(cè)向擠壓構(gòu)造的產(chǎn)生(圖10b)。本研究僅提供了弓長嶺太古宙BIF礦區(qū)的研究個例，這些構(gòu)造是否暗示早期板塊構(gòu)造的啟動，需要更多的工作來證明。

圖9 東部陸塊前寒武紀地體及巖石單元多階段構(gòu)造恢復(fù) [修改自Tian和Nutman(2022)]Fig.9 Multiple stages structural restoration of the Precambrian terranes and rock units of the eastern continental block (modified after Tian and Nutman, 2022)a—原始狀態(tài)； b— 一階段恢復(fù)NE-SW向密山-敦化斷裂帶； c— 一階段恢復(fù)NE-SW向端川-松林斷裂帶； d—二階段恢復(fù)郯廬斷裂帶南段； e—恢復(fù)后東部陸塊個地體的分布特征; f—地體中片麻走向呈NNW方向a—original state; b—restoration of the Mishan-Dunhua fault zone (strikes NE-SW) in the first stage; c—restoration of the Duanchuan-Songlin fault zone (strikes NE-SW) in the first stage; d—restoration of the Tan-Lu fault zone in its southern section in the second stage; e—rocks and terrane distribution of the eastern block after structural restoration; f—gneissic foliations in Archean terrane strike NNW-direction

圖10 中國東部新太古代末期構(gòu)造演化模型Fig.10 Tectonic evolution model of late Neoarchean, eastern Chinaa—地幔柱或俯沖引起的大陸裂谷，大量太古宙巖石如TTG及花崗巖形成，同時伴隨有BIF沉積； b—新太古代末期，大規(guī)模水平構(gòu)造出現(xiàn)，暗示早期板塊構(gòu)造的啟動a—continental rift produced by mantle plume or subduction, huge Archean rocks such as TTG and granite formed in this stage, as well as BIF deposition; b—Late Neoarchean, huge horizontal structural occurred, which indicate the initiation of early plate tectonic

5 結(jié)論

(1) 華北克拉通東部陸塊整體受郯廬斷裂南段NNE-SSW向和北段NE-SW向走滑斷裂改造； 通過恢復(fù)太古宙陸殼的原始格局，得出鞍山地區(qū)始太古代巖石單元能夠與冀東綏中地區(qū)各類巖石單元進行對比，膠北地體與魯西地體能夠進行對比； 恢復(fù)后太古宙地體整體顯示NNW-SSE走向特征，與區(qū)域內(nèi)太古宙片麻巖中片麻理方向一致。

(2) 通過對鞍山地區(qū)弓長嶺BIF鐵礦太古宙表殼巖構(gòu)造和年代學的研究，揭示新太古代末期，至少在華北克拉通東部地區(qū)已經(jīng)存在一定規(guī)模的E-W向側(cè)向擠壓，形成NNW-SSE走向線性構(gòu)造及片麻理。

致謝謹以此文恭賀沈其韓先生百歲壽辰。感謝劉超輝研究員、冀磊博士、許王博士在文章寫作過程中提供的重要幫助，感謝碩士研究生文飛在實驗方面提供的幫助。感謝中科院地質(zhì)所彭澎研究員和地大武漢王軍鵬副教授所提意見和建議。