2023, Vol. 42
2. 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室, 北京 100081;
3. 中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081
2. Key Laboratory of Paleomagnetism and Tectonic Reconstruction, Ministry of Natural Resources, Beijing 100081, China;
3. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China
华南地区晚中生代以来不仅经历了多期伸展构造变形，广泛发育沉积红盆、伸展穹窿、变质核杂岩、韧性拆离断层带等，还发育大规模的同构造岩浆和成矿作用(Faurem et al.，1996；Li，2000；毛景文等，2004；Shu et al.，2009；Li et al.，2012；2013)。同时，前人也非常关注华南地区晚中生代以来的伸展构造变形过程如何控制区域金属矿床的成矿规律，如何影响油气改造聚集机理等(董树文等，2008; 2011；吕古贤，2021；汪新文，2008；张岳桥等，2019)。关于华南地区晚中生代的伸展构造变形，林伟等(2021)研究的重点集中在同构造岩浆穹窿和拉张程度有限的伸展盆地中，而对代表强烈伸展作用的变质核杂岩关注较少(舒良树等，2004; 2006)。Wang et al.(2011)认为，华南地区的伸展构造变形应从160 Ma开始，而大规模的伸展构造变形集中在150~120 Ma和100~80 Ma(Faurem et al.，1996；Lapierre et al.，1997；舒良树等，1998；Li，2000；Lin et al.，2000；Ratschbacher et al.，2006；张岳桥等, 2009, 2012；崔建军等，2013)，且2期伸展构造在欧亚大陆东部普遍发育(林伟等，2021)。Li et al.(2014)研究认为华南地区晚中生代应该存在3期伸展构造，即：136~118 Ma、107~86 Ma和晚白垩世晚期。华南地区伸展构造变形过程中的变质核杂岩主体形成与剥露的峰期为140~120 Ma之间的早白垩世(沈晓明等，2008)，而伸展穹窿快速隆升的时间持续较短(林伟等，2013)；华南地区白垩纪2期伸展构造变形已毋庸置疑，第一期伸展穹窿快速隆升的过程可被核部杂岩的快速冷却所记录(林伟等，2013)，但是否存在第二期伸展穹窿的快速隆升？中国东部晚白垩世以来华南、桐柏-大别-苏鲁构造带等不同地区尽管隆升持续的时间差异较大，但存在区域性的快速隆升事件(许长海等，2001；胡圣标等，2005；Enkelmann et al.，2006；李建华等，2010；Yang et al.，2013；Wang et al.，2015)，印证华南存在快速伸展的特征。
已公开发表的文献中庐山岩浆核杂岩又称庐山变质核杂岩、庐山杂岩体(项新葵等，1994；张海祥等，1999; Lin et al.，2000；李学刚等，2010)。吕古贤等(2016；2017)提出，岩浆核杂岩的典型特征是以岩浆岩为中心的穹状或卵状出露，岩浆杂岩体由低角度剪切滑脱拆离正断层、韧性剪切带及上覆变质岩盖层和中新生代断陷盆地构成，而且主滑移带多发育糜棱岩等。依据庐山地区伸展构造变形的特点、地层发育及展布、成矿构造条件和区域构造背景，其具备岩浆核杂岩的特征。因此，本文称之为庐山岩浆核杂岩。庐山岩浆核杂岩发育典型的伸展构造，其形成演化和构造过程仍存在争议。①认为其经历了吕梁期雏形、晋宁期—加里东期形成发展及海西期—喜马拉雅期改造的多阶段演化(毕华等，1998；蒋少涌等，2010)；②认为其形成于印支期(罗庆坤等，1995)；③认为其形成于中生代末(Zhou et al.，2000; 李武显等，2001；崔学军等，2002；李中兰等，2007；朱清波等，2010；杨帆等，2015)，而变形的高峰期在白垩纪，甚至持续到晚喜马拉雅期(尹国胜等，1996)。庐山岩浆核杂岩晚中生代经历过2期伸展构造变形，但是否也发生了晚白垩世的快速伸展？本文通过对庐山岩浆核杂岩构造变形测量与同构造变形年代学研究，提出其快速隆升的时间和运动学形迹，为探讨庐山岩浆核杂岩晚中生代伸展构造变形的形成演化提供科学依据。
1 区域地质概况庐山岩浆核杂岩地处华南地块北缘(图 1)，夹持于秦岭大别造山带和江南造山带之间，前人多认为其具有变质核杂岩的变形特点(罗庆坤等，1995；尹国胜等，1996；吴良士等，1999；Lin et al.，2000；李武显等，2001；许长海等，2001；崔学军等，2002；李中兰等，2007；朱清波等，2010; 王继林等，2013；史志刚等，2014；任升莲等，2014；杨帆等，2015；2017)。庐山岩浆核杂岩及周缘出露元古宇基底和古生界—新生界沉积盖层(项新葵等，1994；张海祥等，1999；李学刚等，2010)。庐山岩浆核杂岩在空间上呈半椭圆形或耳朵状，目前，岩浆核杂岩体西半部分出露良好，总体呈近NE向的背形构造，已有研究证实庐山岩浆核杂岩具有典型的三层结构(罗庆坤等，1995；李武显等，2001；崔学军等，2002；李中兰等，2007)，即核部变质-岩浆杂岩、基底拆离断层带和未变质或浅变质的盖层。岩浆核杂岩东部后期受赣江断裂带和五里断层切割的影响被第四系沉积物和鄱阳湖的部分水域覆盖，但鄱阳湖枯水期可见，庐山岩浆核杂岩两侧均发育底拆离断层(杨帆等，2015)。
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图 1 庐山岩浆核杂岩地质图与构造剖面模式 Fig.1 The geological map and tectonic profile model of Lushan magmatic core complex |
为了明确庐山岩浆核杂岩的构造变形特点，笔者开展了庐山岩浆核杂岩东西两侧韧性剪切带和拆离断层的构造要素，以及庐山地区及周缘褶皱和断层的变形及发育特征调查。庐山岩浆核杂岩的主体由星子岩群构成，岩性为黑云斜长片麻岩、黑云母片岩和石英岩类。变形与变质具多相共存和叠加现象(任升莲等，2014)。中生代中酸性花岗岩海会岩体、东牯山岩体等侵入星子群及早期新元古代片麻状花岗岩中(图 1)。基底拆离断层分隔了核部变质-岩浆杂岩和盖层，其表现为低角度正断层(图版Ⅰ-A)。断层产状近平行于星子岩群的构造面理，为一个向西凸出的弧形带。断层下盘星子群普遍发育糜棱岩化和塑性变形，露头尺度上石英脉体的褶叠构造、石英的拉伸线理、剪切褶皱(图版Ⅰ-A~C)和糜棱岩内的长石旋转碎斑(图版Ⅰ-D)、糜棱岩中断层面上的擦痕指示断层上盘向NW方向滑动(图版Ⅰ-E)，而显微镜下的揉皱构造(图版Ⅰ-F)也指示由SE向NW的运动。基底和盖层分别由中新元古界火山-沉积岩系和震旦系—中三叠统碎屑岩与海相碳酸盐岩组成。盖层变形由拆离带向外以早期多层次的伸展拆离滑脱(图版Ⅰ-G、H)、晚期叠加脆性变形为特点，变形构造线方向总体上平行于基底拆离断层带发育。
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图版Ⅰ A.庐山星子群糜棱岩中的石英脉指示SE—NW向滑脱剪切(观测点Jr178)；B.星子群糜棱岩局部放大，石英矿物颗粒被拉伸(观测点Jr178)；C.星子群糜棱岩中褶皱指示SE—NW向剪切(观测点Jr186)；D.糜棱岩中镜下XZ面上长石旋转碎斑指示SE—NW向走滑(观测点Jr181)；E.星子群糜棱岩中断层面上擦痕发育，指示SE—NW向滑动(观测点Jr044)；F.星子群糜棱岩中镜下XZ面上膝折指示SE—NW向走滑(正交偏光)(观测点Jr191)；G.中三叠统薄层灰岩与页岩伸展滑脱变形(观测点Jr165)；H.志留系泥页岩膝折构造指示SE—NW向滑动(观测点Jr061) |
为限定上述庐山岩浆核杂岩NW—SE向快速伸展的时间，本次在庐山岩浆杂岩体韧性剪切带中采集了定向样品和同构造黑云母和白云母矿物，通过39Ar-40Ar测年分析，确定该期伸展构造变形的时限。
3.1 样品采集与测试样品采集于庐山岩浆核杂岩东北缘星子岩群内，采样位置见图 1。其中，样品Jr190-2岩性为中粒糜棱岩，点位坐标：东经116°02′40″、北纬29°31′00″；灰白色，糜棱结构，片状构造，矿物成分主要由石英(55%~60%)、白云母(30%~35%)、长石(5%~10%)组成。石英呈半透明他形粒状，石英带状消光，动态重结晶发育，粒径在0.2~0.5 mm之间；白云母呈黄白色，片状，片径在1~3 mm之间，呈较连续的平行排列；长石呈乳白色他形粒状，粒径在0.5~1 mm之间；石英、长石平行排列于白云母之间，矿物定向构造明显。Jr191-1岩性为中粒糜棱岩(图版Ⅰ-F)，点位坐标：东经116°03′15″、北纬29°32′03″；深灰色，糜棱结构，片状构造，主要由石英(55%)，长石(35%)、黑云母(5%)及少量其他矿物组成。石英呈灰白色他形粒状，石英带状消光，动态重结晶发育，粒径在0.2~0.8 mm之间；长石呈灰白色，他形粒状，可见旋转碎斑，粒径在0.3~1 mm之间；黑云母呈黑褐色，片状，片径在1~3 mm之间，矿物定向构造发育。
对上述样品定向排列矿物进行分选，开展Ar-Ar测年。具体地，首先将样品粉碎过筛，对粉碎样品进行水漂、磁选、重液分离等，分选出60~80目大小的云母样品，之后在双目镜下手工挑选出云母各200 mg，样品纯度达到99.9%以上，后送实验室进行测试。选纯的云母用超声波清洗3次。清洗后的样品被封进石英瓶中，送核反应堆中接受中子照射。照射总时间为3008 min，中子流密度约为2.65×1013 n/cm2S。同期接受中子照射的还有用做监控样的标准样：ZBH-25黑云母标样，其标准年龄为132.7±1.2 Ma，K含量为7.6%。
样品的阶段升温加热使用电子轰击炉，每一个阶段加热30 min，净化30 min。质谱分析在MM-1200B质谱计上进行，每个峰值均采集8组数据。所有的数据在回归到时间零点值后，再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和干扰元素同位素校正。中子照射过程中所产生的干扰同位素校正系数通过分析照射过的K2SO4和CaF2获得，其值为：(36Ar/37Aro)Ca =0.0002389，(40Ar/39Ar)K=0.004782，(39Ar/37Aro)Ca =0.000806。37Ar经过放射性衰变校正；40K衰变常数λ＝5.543×10-10年-1；用Isoplot程序计算坪年龄及正、反等时线(Ludwig，2008)。坪年龄误差以1σ给出。详细实验流程见有关文献(陈文等，2006；张彦等，2006)。
3.2 结果分析2件云母样品39Ar-40Ar同位素分析结果见表 1。图 2列出2个样品39Ar-40Ar同位素测年数据，其中Jr190-2白云母经16个温度段Ar同位素测定，1450℃的高温坪视年龄为105.07±0.15 Ma，对应39Ar为4.6%；其主坪视年龄为105.20±0.23 Ma，反演等时线年龄为104.86±0.92 Ma，累计39Ar(K)为98%，常数K=5.543×10-10a-1。Jr191-1样品黑云母经18个温度段Ar同位素测定，1450℃的高温坪视年龄为95.29±0.15 Ma，对应39Ar(K)为2.1%，其主坪视年龄为95.84±0.09 Ma，累计39Ar(K)为99.78%，常数K=5.543×10-10a-1。
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表 1 庐山岩浆核杂岩糜棱岩中云母样品39Ar-40Ar年龄测定结果 Table 1 The dating results of 39Ar-40Ar of the micas in the mylonite of Lushan magmatic core complex |
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图 2 庐山岩浆核杂岩糜棱岩中白云母(A)和黑云母(B)40Ar-39Ar坪年龄 Fig.2 40Ar-39Ar plateau age of muscovite(A) and biotite(B) in mylonite of the Lushan magmatic core complex (MSWD为均方加权偏差(Wendt et al.，1991)，值小于1代表可靠的年龄(Roddick，1978)；等时线和加权平均年龄(WMA)基于39Ar的分裂分步及按步显示，其中Jr190-2白云母年龄为105.20±1.50 Ma；Jr191-1黑云母年龄为95.84±0.09 Ma) |
本次获得的2个样品的39Ar-40Ar年龄代表了剪切带同构造变形时期黑云母和白云母形成的时代，韧性剪切带从105 Ma开始白云母有活动记录，持续到95 Ma黑云母有活动记录，持续了约10 Ma。因此，上述同构造40Ar-39Ar年龄证实，庐山岩浆核杂岩NW—SE向快速伸展时限集中于95~105 Ma之间。
4 讨论中国中东部中生代是从早期的特提斯构造域转化为太平洋构造域的，总体由挤压构造体制转化为伸展构造体制，是由EW向转变为NNE向的盆岭构造格局(Wang et al., 2011；2012；林伟等，2013)。晚三叠世，华南板块与华北板块发生陆陆碰撞(Dong et al.，2002)，二者拼合成一体。早侏罗世，周邻大洋板块初始俯冲至欧亚大陆，以东亚大陆为核心的多板块汇聚雏形出现。中晚侏罗世—早白垩世早期(170~135 Ma)，陆内再生造山作用和汇聚构造体系形成，中国东部发生了与古太平洋板块向东亚大陆俯冲作用有关的陆内造山及其随后的区域构造转换。中晚白垩世(135~100 Ma)，大陆岩石圈发生减薄作用，大陆伸展构造体系发育，由于中晚侏罗世板块汇聚及多向挤压变形和陆内造山导致中国东部地壳岩石圈增厚，诱发了岩石圈垮塌减薄和克拉通破坏，进入主伸展垮塌与岩石圈减薄期(董树文等，2007；2008；张岳桥等，2009；2019)，区域上呈现NE向展布的盆山对峙构造格局(舒良树，2012)或隆起断陷伴随带(林宗满，2010)；华南处于东亚构造体系的显著位置，前人提出华南自晚三叠世以来经过早—中侏罗世的构造体制转换才演化成为晚中生代西太平洋活动大陆边缘的一部分(舒良树，2012)，而其他构造变形均在板块内部发生并完成。正是由于华南板块早—中侏罗世古太平洋板块向东亚大陆俯冲过程中的陆内造山，以及之后的区域构造体制转换，华南板块内中生代晚期的区域地壳下沉和大规模的岩浆活动，才造就了华南一系列早白垩世断陷盆地和大规模的成矿作用(Sun et al.，2000；毛景文等，2004；韦昌山等，2004；董树文等，2008；2011)。
中国华南地区晚中生代以来伸展构造变形普遍发育，沉积红盆、伸展穹窿、岩浆核杂岩、韧性拆离断层带、滚动枢纽构造等，这些伸展构造甚至向北延伸与蒙古及俄罗斯泛贝加尔-鄂霍茨克带共同构成了全球最大的大陆岩石圈伸展地区(林伟等，2019)，且伸展构造几乎均为NW—SE的伸展方向，伸展构造变形的时间集中在150~120 Ma和100~80 Ma(舒良树，1998；Li，2000; Lin et al.，2000；Ratschbacher et al.，2006；董树文等，2008；张岳桥等, 2009, 2012；Wang et al.，2011；崔建军等，2013)，已有的年代学研究证明，庐山岩浆核杂岩形成于华南晚中生代133~120 Ma期间大规模的伸展构造背景之下(罗庆坤等，1995；尹国胜等，1996；Lin et al.，2000；崔学军等，2002；李中兰等，2007；朱清波等，2010; 林伟等，2013；任升莲等，2014；杨帆等，2015)，响应华南第一期伸展构造变形，但庐山岩浆核杂岩晚白垩世再一次发生伸展构造变形(林伟等，2019)。庐山岩浆核杂岩邻区分布的大云山穹窿(Ji et al.，2018)、连云山穹窿(Li et al.，2016)、衡山穹窿(Li et al.，2013；Wei et al.，2016)、邓阜仙穹窿(宋超等，2016；Wei et al.，2017)和越城岭穹窿(林伟等，2019)均在晚白垩世较短的时期内发生第二次伸展构造变形。
除华南地区外，晚白垩世桐柏-大别-苏鲁构造带和鄂尔多斯盆地等同样存在区域性的快速隆升事件(高峰等，2000；许长海等，2001；胡圣标等，2005；刘武生等，2008；赵红格等，2007; 李建华等，2010; Li et al.，2013；Yang et al.，2013；Wang et al.，2015)，与华南地区晚中生代第二期伸展构造变形具有相似的特征，说明晚白垩世的伸展构造变形在中国东部分布较广。本次在庐山岩浆核杂岩星子群糜棱岩中获得的白云母(Jr190-2)40Ar/39Ar主坪视年龄为105.20±0.23 Ma，反演等时线年龄为104.86±0.92 Ma；黑云母(Jr191-1)40Ar/39Ar坪视年龄为95.84±0.09 Ma，反演等时线年龄为96.20±4.90 Ma，与区域上华南地区发生快速隆升的时间吻合。前人在庐山岩浆核杂岩东部获得了鄱阳湖盆地张开时的五里牌高角度韧性正断层的40Ar/39Ar年龄为98 Ma(Lin et al.，2000)，也间接反映了庐山岩浆核杂岩在晚白垩世发生过快速伸展构造变形。同样，与前人在庐山地区获得的晚白垩世同构造浅色花岗岩中的黑云母和白云母40Ar/39Ar年龄为105~95 Ma一致(Lin et al.，2000；Sun et al.，2000；商岳男等，2011)，其强烈的岩浆作用加速了庐山岩浆核杂岩的上隆(崔建军等，2013)。对比区域构造变形特点、同构造年代学和构造演化的动力学背景等，笔者认为由于晚白垩世古太平洋板块对东亚大陆的俯冲速度变慢，俯冲角度变大，板块俯冲角度在古太平洋板块发生从平俯冲向陡俯冲后撤的过程中(Pichon et al.，1979；Northrup et al.，1995；尹国胜等，1996；舒良树等，2006)，诱发了华南地区强烈伸展，庐山岩浆核杂岩在105~95 Ma期间发生快速隆升，而两侧未变质的盖层沿基底拆离断层带发生NW—SE向伸展滑脱(图 3)。
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图 3 庐山岩浆核杂岩快速隆升时期伸展构造变形及地质背景模式图(据Li et al.，2014修改) Fig.3 The model diagram of extensional tectonic deformation and geological background during the rapid uplift of Lushan magmatic core complex |
华南地区是中国最主要的钨、锡、铋、铜、金和铅锌多金属成矿省(毛景文等，2004)，其大规模成矿作用主要发生在3个阶段，即：170~150 Ma期间的铜铅锌和钨成矿阶段；110~80 Ma期间的锡金银铀成矿阶段，但东南沿海火山岩中还发育铜成矿作用(倪培等，2020); 140~125 Ma继承和过渡阶段，以钨锡成矿作用为主。区域上，沿白垩纪断陷盆地或伸展穹窿分布着与伸展构造相关的浅成低温热液型铜金银矿床、花岗岩有关的钨锡铜多金属矿床和与隐伏花岗岩密切相关的钨钼多金属矿化作用(毛景文等，2008；程彦博等，2010；杨贵才等，2012；余长发等，2012；徐容等，2018；张赞赞等，2018；陈伟等，2022)，如赣南红山斑岩铜矿床、湘南界牌岭锡矿床、赣北曾家垄锡铅锌矿床和香炉山钨矿床等。此外，还发育与晚白垩世末不整合有关的铀矿(陈勤五，1989；王志成等，2002；裴柳宁等，2021)，这些区内的多金属矿成岩成矿作用形成机制与岩石圈拉张-伸展作用有关(毛景文等，2008；余长发等，2012)，庐山地区及周缘发育的曾家垄锡铅锌矿床和张十八铅锌银矿就是该阶段形成的。有学者认为，晚白垩世庐山地区成矿规模不大，可能与燕山晚期侵入活动减弱、侵位深度较浅有关(吕古贤等，2011)，而且还处于晚燕山运动弱成矿期(王晓娜等，2014)或次成矿期(崔学军等，2004)，因此庐山岩浆核杂岩地区晚白垩世的成矿作用研究还需深入。
5 结论(1) 庐山岩浆核杂岩在105~95 Ma发生了构造快速隆升，岩浆核杂岩核部的变质基底和盖层之间的拆离断层发生伸展变形，岩浆核杂岩西侧伸展变形表现明显，东侧在鄱阳湖枯水期也被证实存在该期的伸展变形，伸展方向为NW—SE向。
(2) 庐山岩浆核杂岩晚白垩世的伸展构造变形特点及时限与华南板块区域性的伸展变形特征一致，代表了华南板块晚中生代以来强烈的伸展构造变形事件，形成机制可能与古太平洋板块向华南板块俯冲后的板块弯转后撤有关。
(3) 庐山地区及周缘于晚白垩世继承区域成岩成矿作用，发育铅锌矿、锡矿等成矿事件。
致谢: 感谢德国弗莱贝格工业大学Ar-Ar实验室为本次研究进行40Ar-39Ar年龄测试，感谢审稿专家提出的宝贵意见。
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