2. 长安大学地球科学与资源学院, 陕西 西安 710054;
3. 中国地质大学(北京), 北京 100083;
4. 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029;
5. 中国地质调查局发展研究中心, 北京 100037;
6. 福州大学紫金地质与矿业学院, 福建 福州 350108
2. School of Earth Science and Resources, Chang'an University, Xi'an 710054, Shaanxi, China;
3. China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China;
4. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
5. Development Research Center, China Geological Survey, Beijing 100037, China;
6. School of Zijin Mining and Geology, Fuzhou University, Fuzhou 350108, Fujian, China
变质核杂岩(metamorphic core complex)1979年由Davis et al.(1979)首次提出,是依据广泛分布于北美西部科迪勒拉造山带中一套独特的伸展构造和岩石组合而命名的(宋鸿林,1995)。Wernicke等把低角度逆冲断层又发生伸展构造的强烈脆性破裂带,命名为拆离断层(Wernicke, 1981;Angelier, 1989;Lister et al., 1989;Carmignani et al., 1990;朱志澄,1994;Livaccari et al., 2001;Davis等, 2002)。20世纪80年代以后,国内不断识别出变质核杂岩构造(宋鸿林,1995),如在京北怀柔(Davis, 1988;吕古贤, 2003)和房山(韦必则等, 1990;吕古贤, 1997)、豫西熊耳山(高光明等,1992)、内蒙古亚干(郑亚东等, 1993;马寅生, 2001;耿元生等, 2002)、豫西小秦岭(胡正国, 1994)和扬子地台西缘(颜丹平, 1997)等。但是Davis等(2002)及宋鸿林(2002)认为,中国绝大多数变质核杂岩与岩浆侵入有密切关系(郑亚东等, 1993;李德威, 1993;胡正国等, 1994;马寅生, 2001;耿元生等, 2002)。此外,颜丹平(1997)和侯立玮(1996)也研究了扬子地台西缘变质核杂岩和热隆伸展的地质特征(刘俊来等, 2002)。
宋鸿林较早提出“岩浆核杂岩”一词(宋鸿林,1995;2002)。岩浆核杂岩构造由3个构造单元组成:核部的岩浆杂岩、外部的滑覆体岩石和两者之间的韧性剪切带,花岗岩核部显示状似披盖片麻岩穹窿的构造特征(刘俊来等,2002)。刘俊来等(2002)和关会梅(2008)提出辽东岩浆核杂岩,刘细元等(2003)提出武功山岩浆核杂岩。张长厚等(1997)强调辽东地区发育岩浆核杂岩构造而不是变质核杂岩构造(吕古贤等,2016)。前人研究胶东地区时提出了“区域变质核杂岩”构造等观点(毛建仁, 1983;裘有守等,1988;陈光远等,1989;程小久, 1990;林文蔚等, 2000;李士先,2007;宋明春等, 2010;吕古贤等,2016)。
岩浆核杂岩隆起-拆离构造是由岩浆岩为核心和隆起动力的区域拱曲形态或长垣状的穹窿(吕古贤等, 2016)。该构造地质结构特征显示为:①穹窿或拱曲形态,由断层圈闭的岩浆岩核隆起;②圈闭岩浆核的韧-脆性“拆离带”(detachment zone),显示铲式拆离破碎岩带;③断裂上盘通常由未变质沉积岩层及其基底变质岩组成。
岩浆核杂岩隆起-拆离构造是符合东亚陆内中生代构造岩浆活化背景的一个新模式,其将把岩浆隆起和拉分盆地作为同一构造系统,把挤压构造岩浆隆起和引张拆离带划分为先后阶段,把拆离铲式断裂作为韧性剪切带转化为脆韧性破碎的产物,把区域成岩成矿规律落实为直接观测勘查的标志(吕古贤等,2013),具有揭示区域地质成矿规律,指导地质调查和成矿预测的意义(周国发等,2012;罗世兴等,2012;曹小兵等,2012;姚宏鑫等,2013;吕古贤等,2017)。吕古贤等在长期金矿矿田构造研究(李德威,1993;吕古贤, 1997;张进江等, 1998a, b;吕古贤等, 2003;2016;吕承训等, 2022)的基础上,把岩浆核杂岩和拆离构造的形成与过程联系起来,提出胶东地区发育中生代晚期陆内岩浆核杂岩隆起-拆离构造(Lü et al., 2004a, b;Liu et al., 2004a, b;吕古贤等, 2012;周国发等, 2012;罗世兴等, 2012;曹小兵等, 2012;姚宏鑫等, 2013;周永胜等, 2017;刘瑞珣等, 2017;吕古贤等, 2017;2022)。本次研究从胶东区域构造地质(图 1)、深部地球物理、矿田构造、岩浆岩结构构造填图和磁组构测量等研究资料,解析焦家断裂带和招平断裂带2条大型正断层(林少泽等,2013),揭示2条断裂之间的晚侏罗世—早白垩世花岗杂岩的侵位特征和发育阶段,总结玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造的研究过程、鉴定特征和演化模式,揭示该构造对于胶东岩浆期后热液交代矿床成矿和找矿的意义。用岩浆核杂岩隆起-拆离构造理论指导胶东区域找矿勘查,已经在实际找矿过程中取得了预测效果(吕古贤等,2013;2016)。
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图 1 胶东中—新生代岩浆核杂岩隆起-拆离构造及金矿分布图(据吕承训等,2015) Fig.1 Meso-Cenozoic magmatic core complex uplift-detachment zone structure and distribution of gold deposits in Jiaodong 1—印支期花岗岩;2—玲珑型似片麻状黑云母花岗岩;3—栾家河-伟德山型中粗粒二长花岗岩;4—郭家岭型似斑状花岗闪长岩;5—崂山- 艾山花岗岩;6—胶东主要构造断裂带位置;7—矿床分布及取样位置(黄色圆形为蚀变岩型金矿床位置,蓝色方形为石英脉型金矿床位置) |
胶东发育3类岩浆核杂岩构造,分别为以三山岛地区出露的花岗岩为代表的三山岛岩浆核杂岩、胶西北部隆起区的玲珑岩浆核杂岩和胶东牟平—乳山地区的昆嵛山岩浆核杂岩。三山岛岩浆核杂岩在地表出露较局部,而玲珑岩浆核杂岩和昆嵛山岩浆核杂岩出露完整(张进江等, 1998b;吕承训, 2012;吕古贤等, 2016)(图 1)。
按照控岩构造力学性质,胶东地区的中生代成矿花岗岩可以分为3类:玲珑型似片麻状黑云母花岗岩、栾家河型中粗粒二长花岗岩和郭家岭型似斑状花岗闪长岩(吕古贤等, 1993;李士先, 2007;吕古贤, 2013)。
胶东地区西北部的玲珑岩浆核杂岩隆起,具有特殊的地壳结构和岩石构造(管志宁, 2005;李士先, 2007)①。玲珑岩浆核杂岩以郭家店村等粒粗粒二长花岗岩岩体为中心,似片麻状黑云母花岗岩围绕二长花岗岩分布。黑云母花岗岩的似片麻状定向组构,在走向上围绕二长花岗岩岩体接触带呈环状分布,在倾向上与隆起中心相反,揭示其呈现穹窿状形态。岩浆核杂岩构造显示平缓长垣和椭圆状展布特征,椭圆的长轴为NEE方向。黑云母花岗岩似片麻理的走向围绕郭家店岩体呈环带状分布,似片麻理的倾向线与核部隆起方向相反,呈放射状分布(袁月蕾, 2014;范潇等, 2015;吕古贤等, 2016;王宗永, 2017)。围岩黑云母花岗岩似片麻理构造的分布,反映了郭家店等粒粗粒二长花岗岩是玲珑岩浆核杂岩隆起过程的产物,再结合物探资料分析,可以推断郭家店岩体呈气球状膨胀式侵位。
1.2 岩浆核杂岩相关的区域拆离带分布岩浆核杂岩边部发育的拆离正断层与大型金矿床相关(图 1),如郯庐断裂以东的三山岛-仓上断裂带、焦家-新城断裂带、招远-平度断裂带、牟平-即墨断裂(简称牟-即断裂带)和米山断裂带(刘志刚, 1983;童航寿, 1993;1997;1999;霍庆龙,2014;袁月蕾, 2014;许亚青, 2014;王宗永, 2017)。断裂带走向为NE,倾向NW或SE,呈间隔性变化(表 1),展示了胶东岩浆核杂岩隆起-拆离构造的基本轮廓(图 2)。
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表 1 郯庐断裂以东地区大型拆离断裂地质特征 Table 1 Geological characteristics of large detachment faults in the east of the Tanlu fault |
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图 2 胶东地区岩浆核杂岩隆起-拆离断裂剖面略图 Fig.2 The profile of magmatic core complexes in Jiaodong region 1—印支期-燕山期侵入岩; 2—玲珑-昆嵛山型似片麻状黑云母花岗岩; 3—栾家河型和伟德山型中粗粒二长花岗岩; 4—郭家岭型似斑状花岗闪长岩; 5—崂山-艾山花岗岩; 6—矿体 |
胶东地区存在3个岩浆核杂岩隆起,在隆起边部发育郯庐断裂、三山岛断裂、焦家断裂、招平断裂、牟-即断裂和米山断裂,构成了3组岩浆核杂岩隆起-拆离带(图 2)。这些断裂表现为走向一致、倾向相反的对称状分布特征(霍庆龙,2014;许亚青, 2014;吕承训, 2015;王宗永, 2017)。
1.3 胶东岩浆核杂岩隆起-拆离构造的构造变形岩相结合李四光的“形变”和“形质”概念,以及涂光炽“构造-岩相”的工作,笔者提出了“构造变形岩相”的概念,并应用于胶东地区找矿和岩浆核杂岩隆起-拆离构造的地质勘查工作(图 3)。
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图 3 胶东西北部岩浆核杂岩隆起-拆离构造成矿简图 Fig.3 A schematic diagram of structural mineralization of the magmatic core complex uplift-detachment zone in the northwest of Jiaodong 1—第四系;2—海域;3—栖霞片麻岩套;4—玲珑型黑云母花岗岩;5—郭家岭型花岗闪长岩;6—栾家河型二长花岗岩;7—马连庄超基性-基性侵入岩组合;8—莱州超基性-基性侵入岩组合;9—钾长石化蚀变带;10—黄铁绢英岩化蚀变带;11—金矿床(大型/中小型);12—主要控矿断裂带;13—断裂;14—实测剖面 |
为了客观了解实际地质情况,笔者实地开展了5条1:10万比例尺的“构造变形岩相”剖面实测(图 3),长度共达240 km。胶东区域断裂蚀变岩带显示,其规模可以达到几百米—几千米宽,且招平断裂带发育钾长石化,而焦家断裂带发育绢英岩。特别明显的是,岩浆核杂岩边部的蚀变断裂破碎带与其中的热液特征密切相关(Liu et al., 2004a, b;Lü et al., 2004a, b)。实际地质勘查结果显示,焦家式蚀变岩金矿在胶东西部大规模发育,而玲珑式石英脉金矿床在东部招平断裂带出现,蚀变岩规模与金矿规模类型密切相关。胶东西北部金矿区的控制性构造是郯庐断裂。区域断裂蚀变岩带的岩石应变测量揭示(霍庆龙,2014;袁月蕾, 2014;许亚青, 2014;王宗永, 2017)区域构造强度不同,西部整体比东部构造作用强。进一步分析发现,不同热液阶段的构造变形强度有明显的变化:钾化热液阶段的焦家断裂带石英应变比值强于玲珑断裂带;而绢英岩化阶段,玲珑断裂带岩石变形强度大于焦家断裂带(吕承训等, 2015;2016)。实际资料显示,区域内的钾长石交代期间最强构造应力来自胶东西部,可能与郯庐断裂带的构造挤压有关;而黄铁绢英岩化热液阶段来自东部方向,可能与栾家河型花岗岩的侵入隆起构造有关(吕承训等, 2017)。
1.4 岩浆核杂岩隆起-拆离构造模式胶东地区西北部玲珑岩浆核杂岩构造由成矿花岗杂岩体隆起-拆离正断层及相关的剪切带-上覆变质岩和中生代沉积盆地组成(图 4),形成的岩浆核、拆离-滑脱带、上覆变质岩-沉积层盖壳具有明显的分带性(吕古贤, 2013;吕古贤等, 2016)。
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图 4 岩浆核杂岩隆起-拆离构造模式 Fig.4 Structural model of magmatic core complex uplift-detachment zone 1—岩浆岩核部;2—拆离断层带;3—上覆变质岩;4—外围胶莱盆地沉积岩 |
玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造在区域上表现为长垣状穹窿,具体演化特征如下:①核部经历了多期侵位和复杂构造条件的岩浆作用,形成穹窿核部;②圈闭岩浆岩核的区域性拆离断层,剖面显示铲状形态,断裂构造显示脆性拆离构造叠加糜棱剪切带的特点;③上盘覆盖基底变质岩和中生代沉积岩层(吕古贤, 1999;吕古贤等, 2016);④形成于缩短期及其后的多阶段的构造环境,位于地壳深部结构巨变和地壳强烈增厚区,与岩浆活动及晚期热液作用有密切的时空关系(傅昭仁, 1992;高光明等, 1993;傅昭仁等, 1997)。
2 胶东西北部玲珑岩浆核杂岩隆起的地质地球物理特征胶东金矿是世界级的超大型金矿床,但与世界范围其他类型金矿相比具有明显不同的矿床地质特征(吕古贤等, 1993;李士先, 2007;吕古贤, 2013)。胶东金矿床处于陆内成矿环境,位于中生代强烈构造岩浆活化的花岗-绿岩带,但是成矿花岗岩是壳源交代、重熔和深熔岩浆岩(吕古贤等,1998;吕古贤, 1999;宋明春等, 2007;张田等, 2008),与板块俯冲、造山作用等相关。
前人根据野外地质调查和室内研究(程小久, 1990;刘俊来等, 2002;关会梅, 2008),在莱州-招远金矿集中区构造蚀变岩相编图(图 4)的基础上,提出了胶东陆内岩浆核杂岩隆起-拆离构造的成矿模式(袁月蕾, 2014;霍庆龙,2014;许亚青, 2014;范潇等, 2015)。
胶东地区及其周边形成NE方向的斜列式地幔隆起和凹陷带,控制了中生代岩浆岩的分布及成岩成矿特点(毛建仁, 1983;裘有守等,1988;陈光远等, 1989;王鹤年, 1988;李士先, 2007;张田等, 2008)。花岗岩构造显示玲珑岩浆核杂岩及其穹窿构造的形态特征,在花岗岩体的接触带发育剪切断裂破碎带。热液交代蚀变断裂破碎带的宽度达1.5 km或更宽,其中形成了引张—挤压控制的玲珑-焦家式金矿床(吕古贤等,1993;1999)。陆内岩浆核杂岩隆起-拆离构造,还可以推广到其他地区和矿床的深部及外围找矿,具有重要的意义。
2.1 胶东岩浆核杂岩隆起-拆离构造的矿化特征胶东地区主要发育2个明显的岩浆核杂岩隆起-拆离构造,即西部玲珑岩浆核杂岩-拆离构造和东部的昆嵛山岩浆核杂岩-拆离构造(吕古贤等, 2016)。在三山岛断裂以西的海域地区,可能发育另一个岩浆核杂岩隆起(图 1)。
玲珑岩浆核杂岩构造由多期次复杂侵位的花岗杂岩体(160~130 Ma)组成。招平断裂带和焦家断裂带倾向相反,倾角中等,深部变缓,是围绕岩浆核边部的韧脆性剪切带;断裂上盘的胶东群-粉子山群变质岩地层和莱阳群沉积地层(2500~1300 Ma)围绕岩浆岩核呈带状分布,构成穹窿边部。侏罗纪—早白垩世侵入的岩浆核杂岩、剪切拆离带及其上覆岩层,共同组成了玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造(吕古贤, 2013;吕古贤等, 2016)。玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造控制了胶东地区的蚀变带和金矿带分布特征,发育了不同形式的矿化。
2.2 胶东西北部玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造地球物理特征胶东西北部地区的重力异常等值线圈闭呈长垣状,沿NNE向分布,与玲珑岩浆核杂岩体范围一致,反映杂岩体分布在增厚的地壳区段。
胶东玲珑岩浆核杂岩的隆起构造特征(管志宁, 2005;李士先, 2007)①反映在重力异常平面图(图 5)中,重力异常等值线区沿着NE向分布,为左行斜列组合,轴线为NNE方向。玲珑型似片麻状黑云母花岗岩的重力异常值较栾家河型等粒-粗粒二长花岗岩高。栾家河型等粒-粗粒二长花岗岩中的郭家店岩体重力异常最低,玲珑型似片麻状花岗岩和外围变质岩为重力异常高值区带,它们围绕郭家店岩体呈环带状分布。地质资料证实,郭家店岩体是岩浆核杂岩晚期侵入的,晚期花岗岩侵位和隆起得更高,不仅改造了早期玲珑型似片麻状黑云母花岗岩的产状,而且具有多期侵入和逐步隆起的特征(李士先, 2007;宋明春等, 2007)。
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图 5 胶东西北地区重力异常平面图 Fig.5 Plane view of gravity anomaly in the northwest area of Jiaodong 1—布格重力异常等值线/Gal;2—玲珑复式岩体边界 |
胶东地区的莫霍面凹陷区对应于岩浆岩隆起区,莫霍面隆起区反映凹陷和地层发育地带。物探资料显示,胶东及其周边地区莫霍面存在4个隆起和凹陷区。单个莫霍面隆起和凹陷的延伸方向约NE55°,莫霍面隆起和凹陷组合呈左行斜列形式,斜列组合轴的延伸方向约NNE25°。
胶东及其周边地区的莫霍面深度如图 6所示,从北向南呈左行斜列形式,依次为:第Ⅰ区,渤海湾莫霍面隆起区,地质特征是渤海湾地幔柱形成玄武岩喷发;第Ⅱ区,胶西北莫霍面凹陷区走向NE,在栖霞地区显示近EW向转弯,莫霍面下凹明显,对应的构造单元是胶西北隆起带,地壳厚度大,花岗岩分布广泛,金矿分布密集;第Ⅲ区,莱阳莫霍面隆起区NE方向延长,北部较宽,南部较窄,对应的构造单元为胶莱坳陷盆地,中生代沉积了巨厚的砾岩、碎屑岩和火山岩;第Ⅳ区,日照青岛凹陷区,呈NE向延长,南端宽、北部较窄,对应的构造单元为胶南隆起,由胶南群变质岩组成①。
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图 6 胶东莫霍面深度示意图 Fig.6 Schematic diagram of the depth of Moho Discontinuity in Jiaodong 1—花岗岩分布区;2—莫霍面凹陷区;3—莫霍面隆起区;4—陆地边界线;5—太平洋板块和大陆板块相对运移方向。Ⅰ—渤海湾莫霍面隆起;Ⅱ—胶西北莫霍面凹陷;Ⅲ—莱阳莫霍面隆起;Ⅳ—胶南莫霍面凹陷 |
把莫霍面的凹凸变化与构造力侧向推挤进行相关分析,认为胶东地区受到逆时针方向挤压-剪切应力场的影响。隆起区和凹陷区长轴主体呈NE向,这些凹凸变形区呈现左行雁列组合,依此推测,胶东地区中生代花岗质侵入岩的发生和发展与逆时针方向区域压剪应力场有关;幔凹与幔隆的转换边界往往是大型拆离构造剪切带的集中发育区,也是热液金矿床密集发育区。上述地质特征反映了胶东“岩浆核杂岩隆起-拆离构造”成矿的地壳结构背景,其可能与板内的构造应力场有关,与板块边界俯冲过程或碰撞没有直接的联系。
2.3 胶东西北部玲珑岩浆核杂岩的地质特征本次研究开展了岩浆岩结晶构造的野外观测和填图,以及室内构造测量与分析,结合万天丰研究团队的岩石磁组构研究成果(周伟新等, 1999;2000),获得岩浆核杂岩地质特征的新认识。
(1) 岩浆岩结晶构造的力学性质标志
同岩浆构造或岩浆岩结晶构造,无论在野外观测还是在室内研究的难度都比较大,典型标志更是难以选择(吕古贤,1998)。但是胶东地区花岗岩中普遍发育这些结构面,意味着这些岩石结构不仅在同期岩浆岩内呈透入性发育,而且非常稳定和广泛。同时,这些岩石同结晶结构与相应的外构造力的关系符合三维应力-变形规律,能够进行构造测量和几何-力学分析。
本文探讨岩浆岩结晶构造岩相的观测和填图方法,在胶东地区西北部选择剪切相似片麻状黑云母花岗岩、引张相粗粒等粒二长花岗岩和挤压相似斑状花岗闪长岩,依此判定剪切构造应力场、引张构造应力场和挤压构造应力场的构造指向(吕古贤等, 1993;吕古贤, 2013;许亚青, 2014)(图 7)。
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图 7 玲珑岩浆核杂岩三类花岗岩结晶构造和应力-应变分析 Fig.7 Crystal structure and stress-strain analysis of three types of granites in Linglong magmatic core complex 1—似片麻状黑云母花岗岩;2—矿物晶体的剪切相排列;3—粗粒等粒二长花岗岩;4—矿物晶体的引张相排列;5—似斑状花岗闪长岩;6—矿物晶体的挤压相排列 |
(2) 胶东西北部玲珑岩浆核杂岩的岩浆结晶定向结构的地质特征
玲珑岩浆核杂岩隆起构造,核部由3类花岗岩组成,外围为变质岩地层,更外围发育断陷盆地(图 4、图 8)。在玲珑核杂岩的岩体中,玲珑型花岗岩似片麻理的产状分布规律为:岩体呈现西部片麻理的倾向向西、东部片麻理的倾向向东、北部片麻理的倾向向北、南部片麻理的倾向向南,显示了玲珑型花岗岩的穹窿状分布特征。
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图 8 玲珑岩浆核杂岩和围岩地层产状展布概图 Fig.8 Overview of the occurrence distribution of Linglong magmatic core complex and its surrounding strata 1—花岗岩似片麻理;2—老地层片麻理;3—剪切相玲珑型似片麻状花岗岩;4—引张相栾家河型中粗粒二长花岗岩;5—挤压相郭家岭型似斑状花岗闪长岩 |
另外,岩浆核杂岩外围变质岩带的片理、片麻理走向一致(图 9)。玲珑岩浆核杂岩的东部围岩变质岩的产状向东倾、西部产状向西倾,证明核杂岩的底劈状侵位隆起改变了围岩的产状(吕古贤, 2013;吕古贤等, 2016)。
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图 9 玲珑似片麻理黑云母花岗岩磁面理展布示意图 Fig.9 Schematic diagram of the magnetic physiographic distribution of Linglong gneissoid biotite granite 1—花岗岩体;2—断裂带;3—磁面理产状;4—磁面理走向轨迹线 |
(3) 玲珑岩浆核杂岩岩石定向构造的综合特征
为开展玲珑岩浆核杂岩体的岩石定向结晶结构观测与磁组构测量,选择栾家河型粗粒等粒二长花岗岩(此地发育郭家店岩体)和玲珑型似片麻状黑云母花岗岩体(周伟新等, 2000;袁月蕾, 2014)进行研究。
测量结果表明,岩体定向结构展布特征与磁面理分布特征基本一致,证实了玲珑岩浆核杂岩隆起及侵位特征。玲珑似片麻理与磁面理的倾向具有较一致的展布特征,显示玲珑似片麻状黑云母花岗岩先形成(图 9),郭家店等粒粗粒二长花岗岩在后期侵位,成为玲珑岩浆核杂岩隆起的重要阶段(袁月蕾, 2014;王治瑞等, 2020)。
郭家店二长花岗岩岩体边部和围岩定向结构发育,而岩体的内部定向结构不发育,显示了岩浆侵位和围岩岩体隆起的引张构造特征(图 10)。郭家店岩体的面理及磁面理测量结果表明,岩浆在引张环境下侵入到玲珑型黑云母花岗岩围岩中,使岩浆核杂岩再次隆起(袁月蕾, 2014;吕古贤等, 2016)。
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图 10 郭家店二长花岗岩岩体及其周边的定向面理及磁面理展布 Fig.10 Layout of the physiology and magnetic physiognomy of the Guojiadian adamellite and its surrounding rock mass 1—郭家岭型花岗闪长岩岩体;2—郭家店岩体;3—胶东群变质岩;4—断裂;5—面理产状;6—面理走向轨迹线;7—磁面理产状;8—磁面理走向轨迹线 |
玲珑岩浆核杂岩体的构造演化过程如下(霍庆龙,2014;许亚青, 2014;吕承训等, 2015;吕古贤等, 2016)。玲珑岩浆核杂岩形成初期,层间剪切环境下的玲珑型花岗岩处于交代熔融后的成岩地带,形成黑云母似片麻理构造;后期出现松弛引张构造,即郭家店二长花岗岩侵入隆起作用,使围岩黑云母花岗岩的似片麻理构造及其磁面理的走向沿侵位边界呈弧形展布;似片麻理的倾向背离郭家店二长花岗岩隆起的核部。玲珑岩浆核杂岩演化晚期,侵入了郭家岭型似斑状花岗闪长岩。根据构造分析,挤压构造作用下花岗闪长岩侵位,造成杂岩体继续隆起抬升,并改造了早期玲珑型黑云母花岗岩和中期郭家岭型二长花岗岩结构,形成玲珑岩浆核杂岩(霍庆龙,2014;许亚青, 2014;吕承训等, 2015)。
(4) 玲珑矿田岩浆核杂岩隆起-拆离带的构造特征
玲珑矿田及其外围3类典型花岗岩的构造测量结果(图 11)(吕古贤等, 1998;Liu et al., 2004;Lü et al., 2004;周国发等, 2012;罗世兴等, 2012),显示了矿田层次的“岩浆核杂岩隆起-拆离构造”特征(宋鸿林, 1987;单文琅, 1989;喻安光, 2000)。玲珑型似片麻黑云母花岗岩具有似S-C组构特征,其C面理产状在灵山沟一带表现为320°∠27°,而在玲珑矿区表现为40°∠35°,S面理65°∠20°左右,呈现左旋剪切的成岩构造环境(吕承训等, 2015;何昌成等, 2017)。
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图 11 玲珑矿田花岗岩似片麻理等结构分布图 Fig.11 Distribution map of gneissoid structure of the granite in Linglong ore field |
栾家河型二长花岗岩(本地是栾家河岩体)的岩石构造观测结果表明,等粒状长石与石英,包括内部暗色矿物等均无明显的定向性,喻示典型的引张相的结晶构造环境。根据上述现象可以认为,这是一种各向等量引张围压的状态(王宗永, 2017;何昌成等, 2017;张旭阳, 2018)。
郭家岭型似斑状花岗闪长岩是更晚期较典型的挤压构造环境的产物(吕古贤等, 1998;吕古贤, 2013)。通过室内外定向结构测量,发现4组方向的(暗色矿物、石英、钾长石斑晶等的定向结构)定向排列,其中2组方向的定向构造走向约为NNE15°和NW315°,显示为共轭状;另外2组结构,一组是张裂状的裂隙裂开,指示最大主应力方向,另一组相当于最大压扁面的挤压变形面,与最大主应力方向垂直,显示挤压构造应力场方向为近NE30°-SW210°(王宗永, 2017;何昌成等, 2017;张旭阳, 2018)。
玲珑金矿田位于玲珑岩浆核杂岩东北,显示岩浆核岩石定向结构总体向南东倾斜的特征,以及岩浆核杂岩的3期形成过程(图 12)。
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图 12 玲珑核杂岩隆起-拆离带成矿模式图(据吕古贤等,2016修改) Fig.12 Linglong core complex uplift - detachment zone metallogenic model 1—剪切相-玲珑型似片麻状花岗岩;2—引张相-栾家河型中粗粒二长花岗岩;3—挤压相-郭家岭型花岗岩;4—矿体(玲珑式-石英脉型金矿、焦家式-蚀变岩型金矿);5—拆离断层滑动方向;6—断裂带;7—片麻理 |
(5) 玲珑岩浆核杂岩隆起构造的时空演化
岩浆核杂岩的观测和分析揭示了各期岩浆作用的先后关系,同位素年龄(图 13)确定了岩浆侵入、侵位和不断隆起的形成过程(吕古贤, 1995;邓军等, 2001;罗镇宽等, 2001;陈衍景等, 2004)。胶东地区玲珑型黑云母花岗岩结晶年龄为160~150 Ma,栾家河型二长花岗岩结晶年龄为155~150 Ma,郭家岭型花岗闪长岩结晶年龄为130~125 Ma(陈光远等, 1989)。
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图 13 玲珑岩浆核杂岩多阶段的同位素年龄分布 Fig.13 Multistage isotopic age distribution of the Linglong magmatic core complex |
胶东地区玲珑型黑云母似片麻状花岗岩在剪切构造环境成岩,表现为顺层剪切。栾家河型等粒粗粒二长花岗岩形成于引张断裂构造,处于背斜核部空间,或NW向断裂带。郭家岭型似斑状花岗闪长岩形成于强烈挤压的构造环境(吕古贤,1989),成岩年龄接近于成矿年龄。
在岩浆核杂岩形成过程中,玲珑型似片麻状黑云母花岗岩是在中生代基底上隆过程中区域剪切构造环境的产物(图 14-Ⅰ),长英质岩浆岩与围岩古老变质岩地层的关系显示为平行、顺层和互层,受基底上隆控制,亦受地层褶曲和断层影响。岩石中的长英质矿物发生明显的塑性细纹状变形,加之云母定向排列呈似片麻理等特征,是核部岩浆上侵对边缘岩石的推挤与区域剪切作用的标志。随着背斜地段岩浆上侵,褶皱强烈发育,呈气球状侵位,该过程对应于栾家河型粗粒等粒二长花岗岩的成岩阶段,岩体具有同心环带状分布特点(图 14-Ⅱ)。第三期郭家岭型似斑状花岗闪长岩的强烈侵位(图 14-Ⅲ),在挤压环境下成岩,但是对于已有岩石破坏不大,而地表以岩株、岩柱和岩脉为主,但是深部却形成规模巨大的岩基(李士先, 2007)。
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图 14 岩浆核杂岩花岗岩构造侵位和成矿示意图 Fig.14 The emplacement of the Linglong magmatic core complex and its ore-forming Ⅰ—玲珑型花岗岩侵位;Ⅱ—栾家河型花岗岩侵位;Ⅲ—郭家岭型花岗岩侵位;Ⅳ—拆离构造金矿形成 |
玲珑岩浆核杂岩形成的构造序列如下(吕古贤等, 1993;吕古贤, 2013):①岩浆核杂岩隆起阶段。剪切构造下的热隆起交代岩浆隆起作用,玲珑型黑云母花岗岩形成似片麻理构造,由于后期的郭家店岩体的侵入,发生隆起作用,岩石的磁面理及似片麻理构造走向沿着侵位边界呈弧形展布;其倾向与隆起核部相反。②岩浆核杂岩侵位隆起阶段。引张构造下的岩浆侵入、侵位隆起作用,形成栾家河岩体、郭家店岩体等,显示等粒粗粒二长花岗岩侵入玲珑岩体及胶东群变质岩之中,产生气球状侵位,在黑云母花岗岩中形成环状定向结构。玲珑岩浆核杂岩引张构造特征表现为,形成的栾家河岩体、郭家店岩体和毕郭岩体为大规模岩基和岩体,其等粒粗粒二长花岗岩明显侵入玲珑型黑云母花岗岩和变质岩层,呈气球状侵位岩基和大规模岩体,岩石显示引张环境中自由结晶的花岗结构或等粒粗粒结构,定向结构较少,出现在岩体的边部,是岩浆期后成矿热液的重要提供者。③岩浆核杂岩岩浆强力侵位隆起阶段。挤压构造环境下岩浆强力侵入、侵位隆起作用,形成南截岩株、北截岩体、从家岩体、郭家岭岩体等,玲珑岩浆核杂岩的晚期郭家岭似斑状花岗闪长岩侵入栾家河等粒二长花岗岩和玲珑型黑云母花岗岩,改造似片麻理等结构,进一步导致核杂岩隆起和抬升。玲珑岩浆核杂岩挤压构造条件下形成郭家岭型似斑状花岗闪长岩,从西向东发育上庄岩株、北截岩体、丛家岩体、郭家岭岩基等,规模越来越大。据物探资料分析,岩体地下深部的规模比浅部的规模大。郭家岭型花岗闪长岩的侵位,导致岩浆核杂岩隆起抬升,早期玲珑花岗岩体内部的似片麻理受到进一步改造,发育侵入等粒粗粒二长花岗岩的现象。成矿学研究认为(邓军等, 2001;罗镇宽等, 2001;陈衍景等, 2004),郭家岭型花岗闪长岩是胶东金矿的直接矿源岩(陈光远, 1989)。
3 胶东招平断裂带的拆离构造特征本文研究了胶西北地区的玲珑花岗杂岩体(图 1、图 3、图 4),实施5条长达240 km的构造变形剖面的观测研究(吕承训, 2012;霍庆龙,2014;袁月蕾, 2014;范潇, 2015;吕承训等, 2015;王宗永, 2017;王治瑞, 2020)。以招远-平度断裂带为研究对象,从野外构造地质特征、形态学、运动学、动力学、应力场、蚀变分带等方面的观测研究可知,该断裂带较完整的构造变形岩相系列依次为:断层泥化带、糜棱岩化带、构造角砾岩化带和碎裂岩化带,表现出早期韧性剪切带、晚期浅部明显脆性变形叠加的特征;在断裂带中观察到阶步和擦痕、旋转残斑、S-C组构等现象,指示断裂带上盘向SE方向伸展滑脱运动(Zhu et al., 2010;林少泽等, 2013)。典型的构造变形岩相剖面(图 3、图 4)显示(吕古贤, 1997;2013)隆起-拆离带断裂以含黄铁绢英岩化碎裂岩为主要的地质特征。
3.1 招平断裂构造变形岩相带的地质特征招平断裂带的2条实测剖面显示(图 15、图 16-b),岩浆核杂岩中玲珑似片麻状黑云母花岗岩发育明显的蚀变岩化带,表现为招平断裂拆离剪切特征,断裂带上盘是胶东群变质岩和粉子山群变质岩老地层,在远离岩浆核的区段发育胶莱盆地沉积岩,它们是玲珑岩浆核杂岩的外带。岩浆核杂岩的上覆地层都显示上层SE方向下滑的拆离-滑脱带特点,胶莱群沉积表现为断陷盆地。
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图 15 胶西北岩浆杂岩构造平面分布图 Fig.15 Distribution map of magmatic complex in northwestern Jiaodong 1—玲珑似片麻状黑云母花岗岩;2—栾家河型中粗粒二长花岗岩;3—郭家岭型似斑状花岗闪长岩;4—胶东群-粉子山群变质岩;5—胶莱盆地沉积岩;6—剖面位置 |
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图 16 招平断裂带典型构造变形岩相剖面 Fig.16 Typical tectonic deformation lithofacies section of Zhaoping fault zone a—剖面A;b—剖面B;1—玲珑似片麻状黑云母花岗岩;2—栾家河中粗粒二长花岗岩;3—钾长石化蚀变岩带;4—胶东群变质岩;5—粉子山群变质岩;6—胶莱盆地沉积岩;7—糜棱岩带;8—拆离-滑脱带;9—断层 |
(1) 拆离-滑脱带的铲状构造特征
招平断裂带位于胶东地区西北部玲珑岩浆核杂岩东部,其铲状构造的几何形态和产状变化(Pierce, 1963;Davis et al., 1980;Zhu et al., 2010;霍庆龙,2014;许亚青, 2014;吕承训等, 2015)确定了断裂带的三维几何学特征,拆离构造特征非常典型(图 17)。
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图 17 招平拆离断裂带几何特征示意图 Fig.17 Schematic diagram of the geometric characteristics of the Zhaoping detachment fault zone 1—主拆离-滑脱带(韧性剪切带);2—上盘变质岩;3—下盘岩浆岩杂岩体;4—主要矿床或地名 |
① 平面上,招平滑脱断裂带总体走向为NE40°,倾向SE,倾角35°~55°。由于多组断裂构造复合和后期的错断作用,断裂带的走向并非一成不变。在城关以东,为走向NE—NNE向的破头青断裂带(30°~60°)。城关以南至勾山水库,断裂带走向变化为近NS向。在西坞党西,主断裂面走向为NW355°。勾山水库以南,走向为NE 45°左右。走向的频繁变化,使断裂带在平面上展布构成类似“S”形。②剖面上,通过对控矿断裂构造的深部变化、金矿体的空间分布研究,发现其呈现明显的铲式断裂特征,断裂带上产出的典型矿床有台上、夏甸、大尹格庄等金矿,主要控矿断裂浅部产状中等倾角,深部明显变缓,显示“铲式”的典型拆离-滑脱断裂带特征(图 18)。
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图 18 招平断裂带铲状分布的典型剖面 Fig.18 The typical section to illustrate the shovel type distribution of Zhaoping fault zone a—台上金矿21勘探线剖面图:1—矿体;2—断裂面;3—钻孔编号;b—大尹格庄76勘探线剖面图:1—矿体;2—断裂面;c—夏甸金矿7号矿体剖面示意图:1—断裂面;2—矿体 |
断裂带北段在台上金矿,地表至-300 m标高,主断裂倾角45°,由此向下倾角明显转变为20°~30°(图 18-a)。断裂带中段大尹格庄金矿的76勘探线剖面上,可以明显看出产状的变化,以-430 m标高为界,断裂带产状突然变化,由50°变为32°左右,显示铲状形态(图 18-b)。断裂带南段夏甸金矿7#矿体的剖面上,浅部矿体倾角在45°左右,在-850 m开始,深部矿体倾角由45°明显变缓,渐变达到7°左右,甚至近于水平(图 18-c)。
综合分析招平拆离-滑脱断带的典型勘探剖面几何特征,该带平面上呈现“S”形近NNE—SN向分段延伸,在剖面上明显为“铲式构造”延深特征(图 16、图 17)。
(2) 拆离-滑脱带的运动学特征
在招平拆离-滑脱带野外地质观测中,主要测量构造线理和面理的产状(吕古贤, 1995;林文蔚等, 2000;Liu et al., 2004a, b)。各种类型的面状和线状组构在构造岩中和断裂面上均有出现,并且表现出总体产状一致的特点。断层面产状显示明显的脆性断层特点,常发育擦痕和阶步构造;而在断裂带,特别是在下盘糜棱岩带,多显示剪切糜棱岩和拉伸作用的线理构造,如矿物的拉长、集合体的条带等细纹状结构,是韧性剪切变形的证据。由此可见,招平拆离-滑脱带是多阶段韧脆性变形作用的产物。
对野外实测的面理和线理结果进行统计分析,构造软件作图,研究断裂带的运动学等特征。通过统计分析看出,不同类别的构造具有较统一的产状,表明是同一伸展构造环境下作用的产物。将面状和线状组构数据进行赤平投影,显示出面理和线理的总体构造趋势(图 19)。在断裂拆离活动过程中,伸展拉伸运动使岩石由早期韧性向晚期脆性转变,相应的构造岩呈现从糜棱岩向脆性角砾岩和碎裂岩转变的轨迹(Pierce, 1963;喻安光, 2000;王治瑞, 2020)。
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图 19 研究区面理产状和下盘糜棱岩线理产状赤平投影图 Fig.19 The stereographic projections of the facial occurrence and lineation occurrence of footwall mylonite in the study area |
综合研究指示剪切运动方向的构造形迹,以及糜棱岩中广泛发育的S-C组构、伸展条带和劈理等面状、线状组构,发现断裂带的上盘运动方向和伸展方向具有一致性,约为SE130°(Pierce, 1963;林少泽等, 2013)。
3.3 招平拆离断层带的韧-脆性构造组合(1) 招平断裂带的构造蚀变分带
平度—招远一带的拆离断层是玲珑岩浆核杂岩的东部边界,倾角45°,控制上盘地层的分布。玲珑岩浆核杂岩-拆离构造具有岩浆核杂岩-断层蚀变岩带-太古宙岩层-元古宙岩层-莱阳群沉积地层(霍庆龙,2014;袁月蕾, 2014;范潇等, 2015;吕承训等, 2015;王宗永, 2017;王治瑞, 2020)的分带(图 15、图 16)。断裂破碎蚀变岩带主要可以划分为黄铁绢英岩化碎裂岩及糜棱岩带,包括黄铁矿-石英脉带和黄铁矿-绢英岩带、绢英岩化碎裂蚀变岩带、绢英岩化碎裂钾化花岗岩、弱钾化花岗岩、正常花岗岩。具体岩石特征如下:①黄铁矿-石英脉带,由黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、石英、方解石等矿物组成,为Au元素富集最有利的部位。②黄铁矿-绢英岩带,由石英、长石、白云母组成,黄铁矿呈浸染状;金矿化较弱,局部具有工业品位。③绢英岩化碎裂蚀变岩带,岩石有黄铁绢英岩、钾化花岗质碎裂岩,呈淡灰色—淡灰绿色,碎裂及碎斑结构,角砾状、斑杂状构造。主要矿物有石英、长石、黑云母、白云母及少量碳酸盐矿物,是金矿化最主要的部位,金矿化呈细脉浸染状、平行密集裂隙和网脉群构造。④绢英岩化碎裂钾化蚀变花岗岩,岩石为钾化花岗岩,淡肉红色,变余花岗结构,钾化及绢云母、水白云母化,少量黄铁矿呈星散状、细脉状,脉状穿插状蚀变和面状蚀变。⑤弱钾化花岗岩, 发育斑状似变斑晶,含蚀变斑晶花岗结构,岩石的矿物组成和结构特征基本未发生改变。
(2) 招平拆离断层构造岩分带
断裂蚀变带及其上盘岩石界线均为拆离下滑正断层(图 15、图 16)。上盘的地层不仅受到构造改造作用弱,而且蚀变交代规模小。对断裂破碎蚀变的分带研究及推断拆离断裂的特征,主要是依据岩浆岩地段破碎蚀变带(吕承训, 2012;霍庆龙,2014;许亚青, 2014;吕承训等, 2015)。
招平断裂带沿下盘的花岗岩岩体和变质岩的接触带呈SN方向延伸。断裂带下盘构造岩组合,包括早期韧性变形形成的糜棱岩和晚期脆性变形形成的角砾岩、碎裂岩等。断裂带南、北两部分的变形程度有较大差异:自勾山水库向南,韧性变形较发育,且宽度较大;而北段的破头青断裂则表现出脆性变形(图 14、图 15),韧性变形少见或宽度较窄。这套完整的构造岩表现出断裂带发生早期韧性→脆韧性→晚期脆性变形的渐变过程,具有典型拆离构造的特点。
招平断裂带的构造岩分带顺序为:断层泥化带、糜棱岩化带、构造角砾岩化带、碎裂岩化带。招平拆离断层详细的野外地质特征如下(霍庆龙,2014):①断层泥化带:断层泥紧靠主断面,一般厚度在几厘米到几十厘米,颜色一般为灰色—灰黑色,致密,为隔水层,可以阻拦下盘的成矿溶液。断层泥在地表因风化较难观察,在井下较明显。②糜棱岩化带:拆离带南段发育有宽大的糜棱岩带,判定断裂经过强烈的韧性变形。糜棱岩带是拆离带的重要组成部分,糜棱岩带中S-C组构与伸展条带发育。残斑与旋转残斑被周围的暗色矿物集合体及石英拉长条带所环绕。在郭家埠村和南墅村出露的断裂带测量,主断面倾向在120°~135°之间,倾角在30°~50°之间,擦痕产状在100°~125°∠20°~50°之间变化,糜棱岩的糜棱面理产状与主断面近平行。③构造角砾岩化带:构造角砾岩是由磨圆及棱角状碎屑组成的岩石,原岩为糜棱岩,多呈灰白色或灰黑色,角砾含量在70%左右,角砾粒径一般为1~3 cm,角砾的主要成分为石英,在拆离带经历了强烈破碎作用。④碎裂岩化带:拆离带上的碎裂构造岩发育,出现不同类型的构造碎裂岩,分布宽度大,表明断裂带晚期脆性构造强烈且广泛。碎屑主要是在断层的压裂作用和研磨作用下形成的,成分含量不等。
(3) 招平断裂带韧脆性演化的构造岩特征
在野外调查的基础上,通过显微镜对拆离构造岩石观察,可见构造岩微观变形样式繁多(陈光远等, 1999;霍庆龙,2014;许谱林等, 2015),且韧性变形和脆性变形非常典型(图版Ⅰ),揭示了拆离构造的脆-韧性变形和演化特征。
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图版Ⅰ a.波状消光现象,夏甸留仙庄;b.石英的变形纹,夏甸留仙庄;c.变形条带,郭家埠;d、e.亚颗粒现象,夏甸村留仙庄;f、g.动态重结晶颗粒,郭家埠和夏甸;h、i.核幔结构,郭家埠;J、k、m、l.残斑系结构,郭家埠;n.书斜式构造,夏甸 |
招平断裂带脆-韧性构造特征非常明显,有石英矿物的波状消光和变形纹、变形条带、亚颗粒、动态重结晶、核幔构造、残斑系结构、书斜式构造等。
4 胶东岩浆核杂岩隆起-拆离构造演化与成矿胶东发育3个岩浆核杂岩构造,西部的三山岛岩浆核杂岩出露不完整,东部的昆嵛山岩浆核杂岩研究程度比较低,而玲珑岩浆核杂岩不仅出露完整,且与金矿发育密切相关。本文总结了以玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造为代表的岩浆核杂岩主要地质特征及其与金成矿的关系。
4.1 玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造的结构特征玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造显示为胶东西北部的区域长垣、卵状或穹窿状构造,涉及面积约5000 km2。该构造的隆起核部是玲珑花岗杂岩体,形成年龄在160~130 Ma。核部隆起周边发育中低角度剪切断裂岩带,显示拆离构造性质,例如招平断裂带和焦家断裂带。穹窿外围是古中元古代胶东群-粉子山群等变质岩地层(2500~1300 Ma)和中生代地层(侏罗系—白垩系),以及凹陷盆地(图 9、图 11)。胶东区域构造建造发育岩浆杂岩核部-主滑脱剪切带-盖层岩层和地层的结构(图 1—图 4)。
(1) 被断层圈闭的岩浆杂岩隆起核部
岩浆核杂岩隆起是多期、多构造和多种成因的岩浆作用在同一空间形成的花岗杂岩体。如玲珑岩浆核杂岩隆起,显示剪切-引张的热隆起-岩浆侵位(160~150 Ma)阶段和挤压条件下的岩浆侵入阶段(130 Ma前后)(图 13)。
(2) 圈闭岩浆核隆起的韧脆性铲式拆离构造带
岩浆杂岩核上部发育拆离-滑脱带,在平面上为NNE方向的反“S”形分布,剖面上则表现出上陡下缓的“铲式”断裂。岩浆核隆起西部发育焦家断裂带,该断裂带上盘的运动方向为NW向,其中的矿体向SW向侧伏。岩浆核隆起东部拆离滑脱带上盘的运动方向为SE向,与伸展方向一致;构造带古差应力值大小为54.63 MPa;应变类型为拉长型,拆离滑脱带下盘在伸展环境中形成;σ1为垂直方向,σ2为NE—SW向,σ3为NW—SE向,指示活动期正断层活动方向为NW—SE,属于NE—SE向拉伸滑脱。在拆离构造活动阶段,发生剪切断裂的构造转化,出现区域剪切推覆构造(135~120 Ma),以及拆离滑脱阶段(120~70 Ma)等(图 18、图版Ⅰ)。
(3) 拆离带上盘的基底岩石和沉积岩带
围绕岩浆核隆起分布有凹陷和盆地带,表层的沉积盆地揭示了岩浆核杂岩隆起-拆离构造的晚期特点,显示相对下盘下滑的特征。上盘岩石总体为正常地层层序,它们之间多为不整合接触关系,后期拆离构造发育为较陡立的岩柱,岩柱之间显示上盘下滑特征(图 4)。
玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造控制了岩浆期后热液交代蚀变岩带的形成和展布。核部花岗杂岩体的流体进入拆离-滑脱带的构造碎裂岩带,发育强烈蚀变和金矿成矿作用(图 12)。
4.2 玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造的形成演化分析玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造的形成可以分为2个阶段:岩浆核杂岩形成隆起阶段和拆离滑脱阶段(图 11、图 12、图 20)。
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图 20 岩浆核杂岩隆起-拆离构造成矿模型示意图(据吕古贤等,2016修改) Fig.20 Schematic diagram of the tectonic metallogenic model of the magmatic core complex uplift-detachment zone 1—玲珑型似片麻状黑云母花岗岩;2—栾家河型粗粒等粒二长花岗岩;3—郭家岭型似斑状花岗闪长岩;4—拆离构造剪切带;5—变质岩;6—伸展沉积盆地;7—伸展、滑脱及滑移方向 |
(1) 岩浆核杂岩形成隆起阶段与成矿岩体
岩浆核杂岩隆起分阶段演化,分为剪切-引张条件下的热隆起-岩浆侵位(160~150 Ma)阶段和挤压条件下的岩浆侵入阶段(130 Ma前后)。
早期顺层剪切特点的玲珑型黑云母似片麻状花岗岩,受到构造岩浆热隆起作用,磁面理与花岗岩似片麻理构造沿剪切面侵位边界整体呈拱形展布。
中期栾家河型等粒二长花岗岩形成于引张环境,大规模脉状侵位于胶东群变质岩围岩及玲珑岩体中,由于侵入和顶蚀作用,在向斜核部形成气球状侵位隆起(毛建仁, 1983;裘有守等, 1988;陈光远等, 1988;王鹤年, 1989;吕古贤等, 1993;李士先, 2007)。
晚期郭家岭型似斑状花岗闪长岩,形成于挤压环境,侵入形成多处岩株和岩脉,由于杂岩发展和隆升,对早期花岗岩体结构进一步改造。很多学者认为,郭家岭型似斑状花岗闪长岩是金矿的成矿地质体(陈光远等, 1989)。
(2) 岩浆核杂岩构造的拆离滑脱阶段与金矿成矿
断裂拆离滑脱带发育较完整的热液蚀变岩序列,依次为断层泥化带、糜棱岩化黄铁绢英岩带、细纹化钾长石化的蚀变岩带、细脉状-网脉状蚀变花岗岩带和蚀变斑状弱变质花岗岩、构造角砾岩化带和碎裂岩化带。构造岩的显微构造观察结果显示,构造拆离滑脱断裂带具有韧-脆性特征(Zhu et al., 2010;袁月蕾, 2014;范潇等, 2015;王宗永, 2017;霍庆龙,2014;王治瑞, 2020)。
区域推覆剪切构造阶段,随着岩浆核的形成,结晶和温度压力的降低,在岩浆期后热液作用下发生韧性剪切构造活动,形成区域推覆构造(135~120 Ma)。
区域拆离滑脱引张构造阶段,受壳幔结构变化的影响,发生山系和盆系的协同与调整运动,发育拆离滑脱构造(120~70 Ma)(吕承训, 2012;吕承训等, 2015)。区域拆离滑脱引张构造阶段,形成主要金矿(王治瑞, 2020)。
5 结论在世界地球科学领域,变质核杂岩和拆离构造的研究风靡半个世纪,也深深影响了中国构造地质学的研究和深化。但是,中国在中新生代陆内构造岩浆活化的复合大陆构造背景下发育了特有的地质构造特征,例如岩浆核杂岩。大规模的推覆和拆离构造在同一区域先后发育,显示韧脆性变形叠加特征,中国中新生代多数金属矿床明显受这些构造的控制。经过长期的矿田构造研究和深部找矿实践,本文系统地揭示了胶东金矿区的区域构造形式——中新生代陆内的岩浆核杂岩隆起-拆离构造,陈述了该构造形式的复杂演化过程,提出了野外勘查和室内研究的过程与方法。
笔者经过十多年的构造变形蚀变岩相填图、岩浆岩构造填图、矿田构造研究,利用野外地质剖面和填图方法,使用地质古地磁研究、运动学测量并结合地球物理资料分析,反映了胶东地区玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造长垣状、拱曲、凹陷的穹窿形态。岩浆核杂岩隆起-拆离构造是符合东亚陆内构造岩浆活化背景的一个新模式。
通过开展区域地质、矿田构造、显微构造和岩石地球化学的多层次研究,提出该区域构造形式的三层结构模式:①穹窿核部由多期和多构造性质的花岗质杂岩组成;②花岗杂岩体被中低角度铲状形态的拆离剪切断裂圈闭,这些断裂带所含的宽大破碎岩带显示了韧-脆性变形叠加,揭示了岩浆期后热液交代蚀变矿化作用;③拆离断层上盘岩石围绕岩浆核分布,由基底变质岩和中生代沉积岩组成,呈滑脱凹陷状态。
岩浆核杂岩隆起-拆离构造的研究把岩浆核杂岩与拆离构造联系起来,揭示胶东地区中生代不发育变质核杂岩构造,这是本次研究的重要结论。该构造形式演化过程的研究,指出岩浆隆起和拉分盆地属于同一构造系统的不同建造形式,认为挤压构造岩浆隆起和引张拆离凹陷是应力场先后转化阶段的产物,并且拆离构造中铲式断裂和脆-韧性叠加的剪切构造岩带是成矿预测的有利区带,把构造成岩成矿规律落实为地质勘查研究的标志和方法。在该模式下开展构造控岩控矿和构造成岩成矿规律研究,对区域地质成矿规律研究、地质调查、成矿预测等具有推广价值和引导意义。
致谢: 近二十年期间,围绕“岩浆核杂岩隆起-拆离构造”,北京大学刘瑞珣教授、中国地质大学(武汉)王方正教授、长安大学刘建朝教授、中国科学院广州地球化学研究所许德如研究员、东华理工大学胡宝群教授、中国地质科学院矿产资源研究所王义天研究员,中国地质科学院地质力学研究所郭涛、申玉科、韦昌山和马立成、中国地质调查局发展研究中心舒斌等专家学者共同开展了研究;中国地震局地质研究所周永胜研究员、中国矿业大学(北京)曹代勇教授、长安大学杨兴科教授,有色金属矿产地质调查中心方维萱研究员、昆明理工大学韩润生教授等专家学者协同完成了大量相关工作;此外,还有30多名博士和硕士研究生参加并完成了野外地质调查、室内观察与测试,理论研究和数据综合分析,在此一并表示衷心的感谢。
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