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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (9): 1704-1709  
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王东星, 贺宏云, 赵磊, 顾新雨, 张海平, 郝瑞春. 内蒙古乌兰浩特地区早白垩世韧性变形对嫩江-八里罕断裂的响应[J]. 地质通报, 2018, 37(9): 1704-1709.
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Wang D X, He H Y, Zhao L, Gu X Y, Zhang H P, Hao R C. The response of Early Cretaceous ductile deformation to the Nenjiang-Balihan fault in Ulanhot area, Inner Mongolia[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(9): 1704-1709.
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基金项目

中国地质调查局项目《大兴安岭成矿带突泉—翁牛特地区地质矿产调查》(编号:DD20160048)、《内蒙古1:5万沙巴尔吐(L51E008009)、巴达尔湖公社(L51E008010)、两家子(L51E009009)、团发屯六村(L51E009010)、前联合屯(L51E010009)、白音浩特(L51E010010)幅区域地质调查》(编号:DD20160048-09)

作者简介

王东星(1988-), 男, 硕士, 助理工程师, 从事区域地质矿产调查工作。E-mail:2549696173@qq.com

通讯作者

贺宏云(1968-), 男, 高级工程师, 从事区域地质矿产调查工作。E-mail:172803207@qq.com

文章历史

收稿日期: 2018-03-20
修订日期: 2018-07-26
内蒙古乌兰浩特地区早白垩世韧性变形对嫩江-八里罕断裂的响应
王东星 , 贺宏云 , 赵磊 , 顾新雨 , 张海平 , 郝瑞春     
内蒙古自治区地质调查院, 內蒙古 呼和浩特 010020
摘要: 为了探讨嫩江-八里罕断裂带对研究区的影响,对乌兰浩特地区出露的韧性变形带进行野外构造要素测量、对比,初步提出研究区曾经历左旋走滑变形阶段。通过对该韧性剪切带韧性变形特征的研究,明确了剪切带变形程度为初糜棱岩-糜棱岩。结合前人研究成果及相关年代学资料,确定走滑时间为早白垩世中期(139~113Ma),这对进一步明确嫩江-八里罕断裂的展布位置、断裂带的宏观特征及形成时间的讨论具有重要意义。
关键词: 嫩江-八里罕断裂带    韧性剪切带    早白垩世    左行走滑    
The response of Early Cretaceous ductile deformation to the Nenjiang-Balihan fault in Ulanhot area, Inner Mongolia
WANG Dongxing, HE Hongyun, ZHAO Lei, GU Xinyu, ZHANG Haiping, HAO Ruichun     
Geological Survey Institute of Inner Mongolia, Hohhot 010020, Inner Mongolia, China
Abstract: In order to explore the influence of the Nenjiang-Balihan fault zone in the study area, the authors made field structure elements measurement and comparative study of Ulanhot regional ductile deformation zone and, on such a basis, put forward the argument that the study area is at the sinistral strike-slip deformation stage. Through the study of the toughness deformation characteristics of the ductile shear belt, the deformation stage of shear band is defined as the initial mylonite and mylonite. Based on previous researches and related chronologic data, the authors hold that the slip time was Early Cretaceous (139~113 Ma). It is of great significance to further clarify the macroscopic characteristics of the fracture zone and the formation time.
Key words: Nenjiang-Balihan fault    ductile shear zone    Early Cretaceous    sinistral strike-slip    

嫩江-八里罕断裂带命名始见于内蒙古自治区区域地质志[1]。其展布于黑龙江省呼玛一带,向南沿嫩江流域至莫力达瓦旗,经黑龙江省齐齐尔市以西、泰来镇,吉林省白城市,再延入内蒙古自治区境内,由扎鲁特旗以东的白音诺尔、奈曼旗西、平庄、八里罕,向南延入河北省,与平场-桑园大断裂相接,呈NNE向延伸,长度1200km以上,其北段称嫩江断裂,南段称红山-八里罕断裂。研究区位于断裂带北段(图 1),对北段的研究主要集中在地球物理方面,这是因为其地表覆盖严重,基础地质工作开展较少。有以下几种代表性观点。

图 1 研究区大地构造位置示意图 Fig.1 Schematic map of geotectonic position in the study area

据内蒙古自治区区域地质志[1]记载,嫩江-八里罕断裂带北段由2条互相平行的区域性大断裂组成,断裂两侧断层三角面发育,断面呈舒缓波状,表面具斜滑擦痕。断裂倾向东,倾角60°~80°,显张性特点。多处被NW向大断裂及区域性断裂所截,并产生位移。据深部重力异常资料,断裂西侧在扎兰屯一带莫霍面深为34km,断距3.3km[2];东侧在大庆一带,莫霍面深度在30km以内,向西至大兴安岭主脊附近,莫霍面深度变化在40~42km之间,嫩江断裂位于地壳厚度陡变带部位[1]

黑龙江省区域地质志[3]记载了嫩江断裂的产状,走向为NNE或NE向,根据重力异常西高东低的形态及重磁场确定的断裂位置明显偏东分析,该断裂倾向东[3]。断裂西侧(下盘)向上抬升,东侧(上盘)下降,属于断阶式断裂,表现为正断层特征。根据满洲里-绥芬河地壳结构构造大剖面,嫩江断裂表现为向东、南东东方向倾斜的低角度正断层。断层以低角度向下延深达20~23km。断层的底部为近水平状特征。从力学性质看,万波等[4]认为,该断裂具张扭性质,垂直断距达2.9km,地貌上呈现阶梯状,断裂东盘下降,在平原区有200~300m的新生界沉积。郭孟习等[5]通过地质-地球物理特征的综合研究,认为嫩江-八里罕断裂中段的洮安-阿荣旗断裂与抚顺-密山断裂带、伊通-依兰断裂带、沈阳-长春-哈尔滨(四平-德惠)断裂带、东吴-昌图断裂带构成了郯庐断裂带北延系。这些断裂与整个平移断裂系一样,在不同地质时期、不同区段有各自的特点;总体上又有相同或相似的地质-地球物理特征,特别是在运动方式和节律的耦合上具有高度一致性,充分揭示其地球动力学机制的同一性。陈洪洲等[6]综合地球物理资料认为,嫩江断裂并非传统意义上的深达莫霍面甚至切过莫霍面的深大断裂,而是松辽盆地的拆离断层。该断层从大兴安岭构造带的东缘向东一直延伸到松辽盆地的东缘,在松辽盆地的基底表现为基底拆离断层。林存东[7]通过区域磁场研究认为,在断裂以东以平缓的负场为主;断裂西侧表现为一系列强烈变化的SN向线性磁异常。据重磁场确定的断裂位置明显偏东分析,断裂倾向东,断裂西侧向上抬升,东侧下降,属断阶式断裂。该断裂在莫霍面图上也有明显显示,是松嫩幔隆区深部的西部斜坡区与中央幔凹区的分界断裂和盆地的西缘断裂,对松嫩盆地的形成具有明显的控制作用。

总体上,多数学者[5-7]根据断裂两侧地球物理异常值差异,以及两侧同时代沉积地层深度的差异认为,其为伸展性质的正断层或拆离断层,倾向向东;另外,少数学者[4]根据地球物理异常曲线的弯曲及区域应力场分析,认为其为张扭断层或平移断层。

笔者在2017年野外地质考察过程中,在断裂带北部内蒙古自治区科尔沁右翼前旗等地区发现具有左旋走滑剪切性质的韧性剪切带及呈NE向展布的超基性岩(图 2),本文通过工作区各段韧性剪切带野外构造要素的测量探讨嫩江-八里罕断裂带乌兰浩特段韧性剪切变形的特征,对进一步认识嫩江-八里罕断裂带的性质有重要意义。

图 2 研究区地质构造图 Fig.2 Geological-structural map of the study area 1—第四系;2—下白垩统;3—侏罗系;4—二叠系;5—新元古界;6—白垩纪岩体;7—侏罗纪岩体;8—二叠纪岩体;9—超基性岩;10—火山口;11—整合界线;12—不整合界线;13—正断层;14—逆断层;15—平移断层;16—性质不明断层;17—韧性变形带;18—背斜;19—向斜;20—产状
1 韧性剪切带特征 1.1 查干楚鲁韧性剪切带

查干楚鲁图韧性剪切带位于内蒙古自治区科尔沁右翼前旗。区内断续出露一套哲斯组浅绿灰色长英质初糜棱岩、糜棱岩,宽度数百米,其韧性剪切变形显著发育。该韧性变形带整体呈强弱带相间分布,为典型的韧性剪切带辫状构造;单个变形带也具有强弱带之分,可见长英质矿物定向排列构成层状糜棱面,长英质矿物拉长定向明显,糜棱面理较易识别。糜棱面理产状2组,一组总体为290°~340°∠ 10°~35°,另一组总体为70°~160°∠ 10°~47°;线理倾向有2组,一组为197°~220°,另一组为20°~35°。此外,长石旋转残斑、S-C组构均显示其具有左行剪切运动特征(图 3)。

图 3 查干楚鲁韧性剪切带长石旋转残斑及S-C组构素描图 Fig.3 The feldspar rotation residual and S-C fabric of Chusulu
1.2 前伊和韧性剪切带

前伊和韧性剪切带位于内蒙古自治区扎赉特旗。其原岩为晚三叠世花岗岩。该花岗岩韧性变形带直接被第四纪沉积物覆盖,仅在冲沟处可见较好的出露。韧性变形带变形强,拉伸线理、糜棱面理发育。强弱带间隔出现,弱带中也见有石英拉长。糜棱面理产状为270°~300°∠55°~75°,拉伸线理产状5°~20°∠4°~10°。长石旋转残斑、S-C组构均显示其具有左行剪切运动特征(图 4)。

图 4 前伊和韧性剪切带长石旋转残斑及S-C组构素描图 Fig.4 The rotating-residual and S-C composition of the feldspar and ductile shear zone
表 1 嫩江-八里罕断裂各段测年数据 Table 1 Dating data for the Nenjiang-Balihan fault
1.3 超基性岩分布特征(爱民屯蛇绿混杂岩带)

沙巴尔吐等六幅区调工作范围内,超基性岩呈NNE向线型分布,超基性岩块体走向30°左右,超基性岩沿20°方向零星分布。其分布方向与糜棱岩化带走向基本一致(图 1)。

爱民屯蛇绿混杂岩带位于内蒙古自治区扎拉特旗。其岩石组合为灰色、灰绿色、黑色变粉砂质泥岩、变质粉砂岩夹灰色硅泥质岩,其内部多处见枕状玄武岩岩块,玄武岩块多具蛇纹石化。蛇绿混杂岩带内部裂隙发育,沿裂隙侵入规模不等的花岗岩细脉。蛇绿混杂岩带南侧被糜棱岩化英云闪长岩侵入。糜棱面理产状2组:一组为105°∠ 25°,一组为305°∠ 15°,拉伸线理2组:一组为145°∠ 20°,一组为315°∠ 15°;旋转残斑、S-C组构均显示其具有左行剪切运动特征。

通过对工作区构造岩构造要素的测量、对比研究,发现各地区均发育一期走向近NE的片理面,线理倾向NE或SW,倾伏角较缓;S-C组构、眼球状构造指示其具有左行走滑剪切特征,可以初步得出嫩江-八里罕断裂带在区域上经历左行走滑剪切阶段。此外,嫩江-八里罕断裂带各段韧性剪切带面理走向NE,与嫩江-八里罕断裂带总体展布方向NNE的传统认识不同。

2 重要问题讨论

对于嫩江-八里罕断裂带的形成时间还存在很大的争议,表 2对目前的研究情况进行简要的介绍。

表 2 TW4137-2同位素年龄 Table 2 TW4137-2 isotope age

嫩江-八里罕断裂带各韧性剪切带出露地区变形岩石性质的研究,基本明确嫩江-八里罕断裂带经历左行走滑剪切阶段,综合前人对断裂带上走滑剪切时代的研究成果[8-14],以及新近获得的测年结果,扎赉特旗地区所取样品TW4137-2,其岩性为灰绿色含磁铁碳酸盐化滑石化蛇纹石化超基性岩,采用LA-MC-ICP-MS法进行了测年,锆石U-Pb测年结果为139.9±0.9Ma(图 5表 2),认为走滑剪切的时期在113~139Ma之间。

图 5 RZ4137-2锆石U-Pb年龄谐和图及年龄加权平均值图 Fig.5 U-Pb age concordant and weighted average age map of zircon of RZ4137
3 结论

(1)嫩江-八里罕断裂带在工作区表现为NE向展布的韧性糜棱岩化带,具有左行剪切特征,带内构造岩变形程度处于初糜棱岩-糜棱岩之间。3条韧性变形带(糜棱岩化带)总体走向NNE,表现为左行走滑运动,滑脱面产状NWW向,倾向280° ~ 300°,倾角5°~25°,拉伸线理与水平面夹角3°~25°。

(2)超基性岩分布规律、产出走向与糜棱岩化带走向一致。

(3)野外观察区内韧性剪切带的应变类型属于拉长型-简单剪切。

(4)通过前人对嫩江-八里罕断裂带测年结果及所获锆石U-Pb年龄的综合分析,认为断裂带整体左行剪切事件形成于早白垩世(139~113Ma)。

致谢: 野外工作得到中国地质调查局沈阳地质调查中心汪岩教授级高工、钱程高级工程师等的指导;LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析得到内蒙古自治区地质调查院实验室肖剑伟高级工程师的帮助;评审专家对文章提出了诸多宝贵意见,在此一并表示衷心感谢。

参考文献
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