辽宁医巫闾山中侏罗世埃达克岩地质特征及区域构造演化

蒯兵，王丽欣

1.辽宁省地质矿产调查院，辽宁沈阳 110031；2.辽宁省物测勘察院，辽宁沈阳 110121

辽宁医巫闾山中侏罗世埃达克岩地质特征及区域构造演化

蒯兵1，王丽欣2

1.辽宁省地质矿产调查院，辽宁沈阳 110031；2.辽宁省物测勘察院，辽宁沈阳 110121

确认了辽宁医巫闾山地区富含细微粒镁铁质包体的中侏罗世埃达克岩体的存在，对其岩石学及地球化学特征进行了分析，并结合近些年的研究成果，将闾山地区构造演化过程厘定为4个阶段，对每一个阶段的构造背景进行了初步探讨.

韧性剪切带；埃达克岩；细微粒镁铁质包体；中侏罗世；辽宁省；医巫闾山

辽宁医巫闾山地区大地构造位置处于华北板块东北缘、燕山褶皱带东段，辽西凹陷带和北镇隆起带的交接部位.本区发育的北北东向和近东西向韧性剪切带（图1），贯穿了辽西北部和东部，控制着华北北部的构造格局［1］.本次工作开展过程中，发现该区喇嘛洞（γδJ2L）、大石头沟（γδJ2D）等中侏罗世中酸性岩体具有典型埃达克岩的特征，同时该地区岩体中还广泛发育细微粒镁铁质包体.由于埃达克岩及镁铁质包体的形成都需要有特定的地质构造背景，因此本区埃达克的确定，对深入认识闾山地区构造演化与地壳深部活动规律有重要启示意义.

1 岩石学及地球化学特征

研究区内中生代岩体发育，喇嘛洞、大石头沟岩体均属同时期埃达克岩，且发育细微粒镁铁质包体（mafic microgranular enclaves，MME）.大巴沟岩体虽然地球化学特征并不符合埃达克岩的定义，但是由于与上述埃达克岩侵位时间接近，且同样发育细微粒镁铁质包体，本次工作一并探讨.

1.1 岩石学特征

喇嘛洞岩体（γδJ2L）出露于喇嘛洞-灰同沟一带，呈不规则的扁圆形岩株产出，面积约18 km2.岩体内细微粒镁铁质包体发育，内脉岩较多，多为北东向分布的酸性脉岩.岩体侵入中元古界长城系大红峪组和高于庄组，接触面产状与围岩产状基本一致，多为外倾，局部内倾，倾角60～70°.接触蚀变较弱，局部外接触带有夕长岩化.其Rb-Sr等时年龄为170±12 Ma，87Sr/86Sr为0.7058.岩性为中细粒角闪石黑云母花岗闪长岩，岩石呈灰白色，中细粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分为斜长石、石英、碱性长石、黑云母和角闪石.粒度介于1～4 mm之间.在分布上，石英具边部少而中心多的特征，暗色矿物黑云母和角闪石与此相反.斜长石为中长石，呈自形板状，环带构造，聚片双晶发育，含量55%～60%.石英呈他形粒状，晶粒完整，含量15%～20%.碱性长石为微斜长石，呈他形粒状，具格子状双晶，含量10%～20%，平均为15%.黑云母呈细小片状，含量4%～6%，最高可达10%.角闪石呈柱状，含量2%～6%，平均为4%.

图1 辽宁阜新医巫闾山地区地质略图Fig.1 Geological sketch map of Yiwulyushan area

大石头沟岩体（γδJ2D）呈不规则的扁圆状小型岩株出露于大石头沟附近，面积约4 km2.含较多细—微细粒闪长岩包体.脉岩较少，以北东向或近东西向分布的酸性脉岩为主.侵入小牵马岭片麻杂岩、白厂门片麻岩和长城系高于庄组，接触蚀变不明显，接触面产状与围岩产状基本一致，多为外倾，局部内倾，倾角50～70°，并有岩枝穿入围岩.该岩体与喇嘛洞岩体极为相似，为中细粒似斑状角闪石黑云母花岗闪长岩，仅以其特有的钾长石巨晶相区别.岩石类型为中细粒似斑状角闪石黑云母花岗闪长岩.岩石呈灰白色，似斑状结构，块状构造.斑晶为钾长石，呈厚板状，粒径6～20 mm，含量5%～8%.基质为中细粒花岗结构，岩体边缘为细粒花岗结构，主要由斜长石、石英、微斜长石、黑云母和角闪石组成，粒径1～4 mm.斜长石为中长石，呈自形板状，环带构造发育，含量45%～55%，平均为50%.石英呈他形粒状，晶粒完整，含量15%～20%.微斜长石呈他形粒状，含量10%～15%.黑云母呈细小片状，含量4%～10%，平均为8%.角闪石呈柱状，含量l%～3%.

大巴沟岩体（ηγJ2D）呈不规则岩株状产出，含有少量细—微粒闪长岩小包体和中细粒闪长岩大包体，同时围岩捕掳体十分发育，大小不等，形态多样，成分复杂.被新大巴沟岩体侵入.其Rb-Sr等时年龄为174.3±8.5 Ma，87Sr/86Sr为0.70557.该岩体Sr含量较低（仅178×10-6），且具有明显的Eu负异常，说明在部分熔融时，斜长石为残留相，与埃达克岩定义不符，因而并不是埃达克岩.

喇嘛洞、大石头沟等埃达克质岩体中广泛发育细微粒镁铁质包体.包体成分为闪长质，岩体边部较多，中心部位较少，平均含量为1个/2 m2.多成棱角—浑圆状，一般直径3~30 cm，边部具定向分布的特征，较大包体与寄主岩界线清楚，并有烘烤现象，较小包体与寄主岩呈渐变关系，部分含有较多斜长石斑晶.

大巴沟岩体与喇嘛洞、大石头沟岩体侵位时代相近，虽然并不符合埃达克岩的地球化学特征，但是同样含有MME，只是含量较少，分为不规则状细—微细粒闪长岩小包体和中细粒闪长岩大包体两种类型.小包体直径为1~5 cm，与寄主岩界线不清，部分只留痕迹；大包体直径20 m至数十米，与寄主岩界线清晰，并有烘烤现象.上述岩体中的包体虽然成分都是闪长质，但是却有两种差异较为明显的类型.一种是体积较大（最大直径可达几十米），棱角状，相对较粗的粒度（中细粒），与寄主岩界线清晰，多有烘烤边现象；另一种则体积很小（最小直径仅1 cm），多为浑圆状、粒度较小（微细粒或细微粒），与寄主岩界线不清或呈渐变关系（部分仅剩痕迹）.第一种包体的成因显而易见，应是来自于围岩的捕虏体.第二种则可能是岩浆混合的结果.

1.2 地球化学特征

图2 稀土元素球粒陨石标准化分布形式图Fig.2 Chondrite-normalized REE patterns

表1 闾山地区中侏罗世侵入岩岩石化学分析结果Table 1 Petrochem ical analysis results of the M iddle Jurassic intrusive rocks in Lyushan area

各岩体岩石化学分析结果见表1.稀土元素球粒陨石标准化分布图（图2）中，喇嘛洞岩体和大石头沟岩体均未出现Eu负异常，符合埃达克岩的地球化学特征，而大巴沟岩体则具有明显的负Eu异常，分布图呈“V”型.

在埃达克岩（La/Yb）n－（Yb）n判别图解（图3）和Sr/ Y-Y图解（图4）中，喇嘛洞岩体与大石头沟岩体均落入埃达克岩区.而大巴沟岩体虽落“经典岛弧岩石”，但由于其是板内花岗岩，因而并无意义.花岗岩成因系列Na2O-K2O图解（图5）中，3个岩体均属于I型花岗岩系列.岩石系列K2O-SiO2图解（图6）中，3个岩体均落入高钾钙碱性系列中，钾含量较高.按照张旗等［2］的分类，喇嘛洞岩体和大石头沟岩体应属华北型埃达克岩.

图3 埃达克岩（La/Yb）n－（Yb）n判别图解Fig.3 The（La/Yb）n－（Yb）ndiscrimination diagram of adakite

图4 Sr/Y-Y图解（据Defant et al.,2002)Fig.4 The Sr/Y-Y diagram（After Defant et al.,2002）

图5 花岗岩成因系列Na2O-K2O图解（据Collis等，1982）Fig.5 Na2O-K2O diagram for genetic series of granite（After Collis et al.,1982）

图6 岩石系列K2O vs.SiO2图解Fig.6 K2O vs.SiO2diagram

2 医巫闾山地区构造演化探讨

医巫闾山地区存在3处韧性剪切带.一是近东西向排山楼-白长门韧性剪切带；二是北北东向延伸出研究区之外的瓦子峪-哈尔套韧性剪切带；另一个是发育于医巫闾山变质核构造中、围绕闾山岩体呈卵圆形的韧性拆离带（简称闾山剪切带）.

对于近东西向剪切带的存在和形成时间，各家比较一致，但对北北东向剪切带和闾山剪切带则仍有较大争议［3-4］.

从本区埃达克岩的侵位特征和时代入手，结合韧性剪切带形成的同位素年龄，笔者认为医巫闾山地区的3处韧性剪切带，至少存在以下4个发展阶段.

2.1 第一阶段（近东西向韧性剪切带形成）

张晓晖［5］对近东西向韧性剪切带中绿帘二云斜长质糜棱岩（原岩为黑云斜长片麻岩）中的黑云母进行的40Ar-39Ar测年获得了219 Ma的坪年龄，这代表了构造热事件的冷却年龄，也即东西向韧性剪切带的形成时间为晚三叠世中期.

本区近东西向韧性剪切带剪切叶理总体产状倾向340~355°，倾角30~50°，矿物拉伸线理由黑云母、阳起石、石英和长石等排列组成，均向320°倾伏，倾伏角20~30°.结合a型褶皱、S-C组构、不对称旋转残斑和石香肠等宏微观变形特征，可以判断该变形带为地壳中浅层次、北西向南东斜向逆冲推覆剪切.

张旗等［2］整理了华北北缘的14个埃达克岩，其时代为236~180 Ma.最老的是位于河北张家口附近的谷嘴子花岗岩，年龄为236 Ma（SHRIMP U-Pb，Miao et al.，2002），属晚三叠世.同时期的埃达克岩还有都山岩体223 Ma（SHRIMP U-Pb，苗来成，2002）、柏杖子岩体222 Ma（SHRIMP U-Pb，苗来成，2000）、金厂沟梁岩体218 Ma（SHRIMP U-Pb，苗来成，2003）、盘山官庄岩体208 Ma（SHRIMP U-Pb，杨富全，2007），它们均分布于冀北-辽西一带附近.220 Ma左右的埃达克岩集体出现，表明T3中晚期该区处于地壳增厚、地表抬升的阶段.

冀北-辽西地区的邓杖子组是一套粗碎屑沉积，岩性以灰黄色上部偶见紫红色石灰岩质砾岩为主，偶夹黄绿色砂岩、砂质页岩和页岩.邓杖子组下部安山岩砾石的年龄为212 Ma（SHRIMP U-Pb，胡建民，2005），说明可能早在晚三叠世时期该组就已经开始沉积.分布于北京西山附近的晚三叠世杏石口组同样为一套同构造粗碎屑沉积.以上情况暗示，晚三叠世时冀北-辽西地区发生过剧烈抬升，地形陡峻［2］.二叠纪—早三叠世蒙古带与华北太古宇克拉通沿索伦-林西缝合带拼合，形成了华北板块［8-10］.在此过程中，华北北缘（冀北-辽西）地区可能已经因碰撞造成的挤压发生抬升，地壳也开始增厚.马醒华等［11］通过对古地磁资料的研究认为，华北、华南两板块在T3之前，可能已在其东部发生了最初的碰撞接触，其后华南板块相对于华北板块持续向北挤压.由于此时华北板块的北侧已经与蒙古带碰撞拼合，受其阻挡，冀北-辽西地区进一步挤压，华北北缘出现大规模逆冲推覆构造，地壳构造加厚形成埃达克岩的侵位，地表强烈抬升引起该地区晚三叠世同构造粗碎屑岩的沉积.

辽西地区中下三叠统与上三叠统之间为角度不整合，晚三叠世以前的地层均发生了变形、褶皱［12］.郑亚东等［13］曾指出，前中侏罗纪（印支期？）存在一期向南、可能是燕山带最强烈的逆冲作用.由此可见，本区近东西向韧性剪切带是对T2—T3时期华北北缘强烈南北挤压构造的一个记录.

华北北缘最老的埃达克岩也只是出现在3个板块相互作用开始之后的阶段.若华北板块与蒙古带拼合于P—T1，为何在华北板块北缘并未见该时期埃达克岩的报道？是华北板块与蒙古带碰撞拼合方式问题，还是岩石测年精度问题，尚不得而知.

2.2 第二阶段（北东向初期韧性变形）

前人研究指出，闾山地区北北东向韧性剪切变形时代约在127~116 Ma（燕山晚期）［5］.通过大石头沟、喇嘛洞等岩体岩浆侵位机制的研究❶1∶5万东梁、塔子沟、八道壕幅区域地质调查报告.1995.可知，两者沿北东向断裂构造带，由北东向南西迁移就位，呈扁圆形出露，构造薄弱地带有舌状体产出，与围岩接触界线圆滑.接触界线与围岩构造线近于平行，接触产状与围岩产状基本一致（见图7），属于膨胀底群式强力就位，是构造后侵位的.因此，在喇嘛洞（170 Ma）埃达克质岩浆侵位之前，已存在第一期的北东向韧性变形.

图7 辽宁阜新市喇嘛洞岩体和大石头沟岩体强力就位平面示意图（据文献［14］）Fig.7 Active emplacement of Lamadong and Dashitougou rock bodies in Fuxin（From Reference［14］）

宏观野外地质证据表明，北北东向穿切东西向韧性剪切带，两者表现为东西向叶理面发生弯曲而迁就北北东向叶理［5］.因此，北东向韧性变形的形成，时代应介于近东西向韧性剪切带形成（约219 Ma）与本区喇嘛洞、大石头沟埃达克岩体侵位（约170 Ma）之间（T3末至J1初），构造环境为挤压碰撞后的伸展调整阶段.

2.3 第三阶段（医巫闾山变质核杂岩初期）

喇嘛洞岩体（170 Ma）、海房沟组火山岩（174 Ma）均属埃达克岩已确定无疑.埃达克岩形成环境特殊，岩浆来源于下地壳的部分熔融，深度要求大于50 km.这意味着华北北缘在174～170 Ma期间，存在地壳的加厚.而喇嘛洞岩体、大石头沟岩体、大巴沟岩体中广泛发育的细微粒镁铁质包体，则指示当时存在幔源基性岩浆和壳源中酸性岩浆发生了岩浆混合作用［14-18］.

医巫闾山变质核杂岩构造是一个大型的中生代花岗岩穹隆伸展构造.它由盖层上部脆性变形带、盖层下部低绿片岩相韧性流变层、变质核部角闪岩相糜棱岩带和变形的中生代花岗岩所组成.变质核部及韧性流变层的面理分布构成一个穹隆状，环绕医巫闾山花岗岩体向四周缓倾.A型矿物拉伸线理属于倾滑型，岩体西侧向西倾斜或倾伏，岩体北侧向北倾斜，岩体东侧向东倾斜或倾伏，线理方向近东西.宏微观运动学标志一致指示：①岩体西侧基底糜棱岩中的片里面上层相对下层向下运动，即左行剪切；②岩体北侧糜棱岩中的糜棱片理上层相对下层向下运动；③岩体东侧糜棱岩中的糜棱片理面上层相对下层向下运动，即右行剪切.表明闾山变质核杂岩构造是从下向上隆起抬升的.

通过华北北部沉积构造分析和年代学研究发现，西伯利亚与华北-蒙古联合陆块的碰撞大约发生在中侏罗世时期（170～150 Ma）［19］.这次碰撞造成蒙古-鄂霍次克海关闭，形成蒙古-鄂霍次克碰撞带，并使其南部的燕山构造带在中侏罗世发生南北向挤压运动.而碰撞后的后造山伸展活动（Meng Qingren，2003）波及燕山构造带，从而出现了晚侏罗世伸展活动.

进入侏罗纪以来，Izanagi板块朝北西方向运移，俯冲到东亚大陆之下，初生的太平洋板块则在南半球微弱向北西方向俯冲，致使中国大陆及邻区受到较强的总体向北西挤压和缩短作用.正是这种朝北西方向的挤压、俯冲作用，导致中国大陆块体发生了逆时针20~30°的重要转变，各块体同时向北移动少许［20］.根据华南金属矿产形成最早时间及其动力学特点，可以推测Izanagi板块大约于180 Ma左右从东南方向北西俯冲导致大陆加厚.而华北、华南和印支地块之间，已经在240~220 Ma时碰撞对接连成了一体［21］.因而，Izanagi板块在南部对三大板块的俯冲，肯定会对作为整体一部分的华北板块形成影响.华北克拉通北缘表现出230～210 Ma和180～160Ma两期挤压构造［19］应该与上述构造事件有关.

因此，从J1末期（约180 Ma）开始，受Izanagi板块向东亚大陆俯冲和西伯利亚与华北-蒙古联合陆块碰撞的双重影响，闾山地区因地壳加厚，压力增大，下地壳达到榴辉岩相.此时在地幔热流影响下，加厚的下地壳发生部分熔融形成埃达克质中酸性岩浆，并因其密度相对较小、呈流体状体而迅速移出下地壳（金岭寺-羊山盆地海房沟组埃达克质火山岩174 Ma；喇嘛洞岩体170±12 Ma），结果造成残留下地壳密度进一步增大，直至超过下伏岩石圈地幔，引发下地壳连同部分岩石圈一起发生桶状拆沉［2］.软流圈地幔随之上涌，加热下地壳底部，引发了大规模的非埃达克质的岩浆活动（尖山砬子岩体，169~154 Ma；闾山岩体163~153 Ma）.

下地壳在受热过程中逐渐软化，并开始发生流动，在上下地壳之间发生拆离剪切运动，沿“热而软”的下部基底与“冷而硬”的上部块体间发育了大型近水平拆离韧性剪切带，并在其后约147 Ma时开始向浅部均衡抬升，原先近水平的拆离剪切带活动与下盘水平流动变形基本上停止，直到晚白垩世［7］才最终出露地表.

2.4 第四阶段（北北东向韧性剪切带末次变形）

取自北北东向韧性剪切带中黑云斜长质糜棱岩（原岩为角闪黑云斜长片麻岩）和长英质糜棱岩（原岩为长石石英砂岩）中黑云母的40Ar-39Ar坪年龄分别为116±2 Ma和129±3 Ma，这代表着北北东向韧性剪切带的最后一期活动时间为早白垩世中晚期.而这一时期正是本区排山楼金矿的主成矿期.王荣湖等［22］对采自矿化阶段含金强钾长石化长英质糜棱岩中的钾长石的40Ar-39Ar测年，获得了116.69±1.15 Ma的坪年龄，代表了主成矿期成矿年龄，这与华北北缘大部分金矿床的形成年龄是一致的，说明华北北缘的绝大多数金矿床主成矿期动力学背景相同或近似.众所周知，华北东部中生代时期，构造体制曾发生过重大转变［23-24］.侏罗纪（尤其是晚侏罗世）以前，为北—南向挤压为主的构造环境.早白垩世中期以后，转变为伸展构造为主，形成北北东向盆岭构造.关于其成因多年来众说纷纭，可能的构造假说包括太平洋板块俯冲的远程效应、邻近块体（包括已消亡的库拉板块）的综合作用、中央造山带大陆深俯冲后的陆内应力场调整、大规模区域性旋转剪切构造作用、地幔柱构造、岩石圈拆沉或根-柱构造等.闾山地区北北东向韧性剪切带最后一次变质变形作用，即形成于该背景下.

3 结论

1）闾山地区埃达克岩的确定，暗示该区在中侏罗世时期存在地壳的加厚.

2）岩体中细微粒镁铁质包体的存在，说明闾山地区在中侏罗世时期存在幔源岩浆的活动，并与花岗闪长质岩浆发生过岩浆混合和结晶分异作用

3）闾山地区韧性构造变形至少经历了4个阶段.

①近东西向韧性剪切带形成，与二叠纪末—早三叠世蒙古带沿索伦-林西缝合带与华北太古宇克拉通碰撞拼贴以及华南、华北板块的碰撞接触和调整，均有关联.

②北东向第一期韧性变形形成.可能形成于T3末至J1初的伸展环境.喇嘛洞和大石头沟埃达克质岩体沿北东向和东西向构造交接部位侵位.

③闾山变质核杂岩构造形成，是早—中侏罗世之交西伯利亚板块与华北-蒙古板块碰撞以及Izanagi板块沿北西向东亚大陆俯冲联合作用的结果.

④闾山地区北东向最后一次变质变形作用的发生，与中生代时期华北东部构造体制的重大转变有关.

闾山地区中生代中酸性岩体十分发育，这其中可能还有埃达克岩.配合野外地质及更精准的测年，可能对揭示医巫闾山地区、华北板块北缘以及地球深部的构造活动演化规律带来新的启示.

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GEOLOGY AND REGIONAL TECTONIC EVOLUTION OF MIDDLE JURASSIC ADAKITE IN YIWULYUSHAN,LIAONING PROVINCE

KUAI Bing1,WANG Li-xin2
1.Liaoning Institute of Geological and Mineral Survey,Shenyang 110031,China; 2.Liaoning Institute of Material Testing and Exploration,Shenyang 110121,China

The authors confirm the existence of Middle Jurassic adakite which is rich in mafic microgranular enclaves （MMEs）in Yiwulyushan,Liaoning Province.With analysis of the petrological and geochemical characteristics of the rocks, the tectonic evolution process in the region is divided into four phases,of which the tectonic settings are studied based on recent research results.

ductile shear zone:adakite;MME;Middle Jurassic;Yiwulyushan;Liaoning Province

1671-1947（2015）04-0309-08

P588.12

A

2014－09－20；

2015-03-28.编辑：李兰英．

中国地质调查局“辽宁1∶25万阜新市、鞍山市幅区调修侧”项目（编号1212011120728）.

蒯兵（1985—），男，从事区域地质调查工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区宁山中路42号，E-mail//lan5577bing@163.com