江西田里片岩构造解析及其对华南元古代构造演化的指示意义

周宇章

(安徽省公益性地质调查管理中心， 安徽合肥 230091)

0 引言

江西田里地处扬子板块东南缘，介于扬子、华夏板块之间。区域内广泛分布前寒武纪变质岩系，该岩系为震旦系和中生代地层不整合覆盖。由于处于两大板块的拼合部位，其属性和内部构造信息必然对两大板块的演化具有重要意义。近20多年来，田里片岩反映的构造模式一直是地质工作者的研究热点。

通过多年的研究积累，从构造、岩石学、地球化学等多方面对该变质岩系构造模式获得了众多认识：①板块拼合带性质，但在时限上众说纷纭，有的学者认为属于中元古代，是俯冲碰撞的产物[5，3]；有的认为在加里东时期[6，20]，形成后加里东准地台[20]；而舒良树（1995，1996）认为形成于中元古代，新元古时期是其重要的活动时期。②许靖华等（1987，1989）认为该变质岩系为晚古生代－中生代推覆造山带，并在皖赣地区解析出蓝田、乐平和西山三个构造窗及庐山飞来峰对该观点进行深入论证[8]。但随着1∶5万地质调查工作的开展，这种观点遭到了置疑[25]。③李正祥等（1995，2002，2003）提出地幔柱说，并结合Grenville造山特点，认为区域位于全球Rodinia超大陆聚合和裂解带上，存在1000～850Ma聚合期和825～745Ma的裂解期活动。④周美夫（2002）则对地幔柱说提出置疑，从而对其Rodinia超大陆的还原模式中华南所处的位置提出新的看法。

多年来各种观点纷争不已，主要在与岩石类型地球化学特征解释的不同，对野外构造的观察分析工作也较为薄弱。笔者曾经依托中国地质调查局项目在华南从事构造调查研究，根据区域代表性和研究深度等问题，选择具有代表性的江西田里地区，从构造分析角度对该区构造进行了详细统计分析，进而对区域构造活动特征提出自己看法，以供商榷。

1 地质概况

田里片岩分布于江西广丰县北西侧，分布面积约8.5km2，呈北东向展布，构成扬子板块东南缘的变质基底，片岩内各种构造发育，在区域演化研究中具代表性意义（图1）。其上部为新元古地层翁家岭组紫红色粗砾岩和上墅组火山碎屑岩角度不整合覆盖。我们选择出露典型的翁家岭－田里－诸坞地区，对片岩中构造行迹进行了详细的观察解析，并结合区域年代学特征，对区域早期构造事件进行探讨。

图1 田里地区地质构造图Fig.1 Geological structure map of the Tianli area

田里片岩属高绿片岩相副变质岩系列，主体岩性以云母石英片岩为主，主要造岩矿物有石英、黑云母、白云母、长石、绿泥石等，黑云母呈多色性，常与白云母、磁铁矿和石英共生。白云母属高硅白云母。长石多为钠长石，以眼球状出现，呈肉红色。绿泥石主要由黑云母变质形成。原岩主要为泥质岩，主要矿物组合为：Ms+Bi+Q+Ab（Mi）；Ms+Chl+Q+Ab（Mi）； Ms+Bi+Chl+Q+Ab； Ms+Mi+Ab。

2 构造特征

作为区域内时代最老的地层，又处于扬子、华夏板块汇聚带上，田里片岩中蕴含着丰富的构造行迹，这些构造行迹的恢复对探讨区域、乃至两大板块的动力学过程具有积极意义。但由于后期构造的改造作用，原生层理难以辨别，仅表现为强烈片理化作用。

为了深入探讨区域构造变形的特征，笔者对田里片岩进行了详细的野外考察。大量系统的统计测量表明，区域上总体发育四期变形构造（图2）：

2.1 倾向NW的紧闭线形褶皱

图2 翁家岭－田里构造剖面图Fig.2 Wengjialing-Tianli structural profile

图3 赤平投影中构造信息图解Fig.3 Schematic diagram of structural information in a stereographic projection

该组构造是区内可观察到的最早期构造行迹，分布广泛发育，是田里片岩的主要构造表现形式。露头可观察的是紧密发育的轴面劈理，为典型的片理结构化构造，总体倾向北西，产状稳定（305°∠35°）（图2A 、3A）。轴面劈理（片理）有三种表现形式：①岩石发生定向紧密破裂，肉眼难以分辨劈理域；②云母类层状硅酸盐矿物的定向排列，使得面理面具有强烈绢丝光泽；③粒状矿物的层状、线状分布，表现为片理面上丰富的线理，线理主要为重结晶的石英、次生方解石等矿物的线状定向排列和拉长（图4A）。轴面劈理强烈发育，我们推断区域相应存在一期紧闭褶皱，褶皱翼间角小于30°，两翼与轴面劈理大致平行，强烈的应力变形导致在野外难以发现该期褶皱转折端。

图4 田里片岩中构造变形Fig.4 Structural deformation in the Tianli schist

局部地区可见褶皱轴面与面理平行（310°∠40°），枢纽倾向北东（40°∠10°）的膝折构造（图2A）。该带发育规模和强度不大，发育于片岩内部，总体上受片理化应力场控制。膝折带宽约1.5cm，其不远处膝折作用消失，说明膝折产生于褶曲作用中，所受压应力较小。在线形褶皱形成过程中有应力间歇期，期内应力方向发生偏转，从而产生膝折构造。

2.2 “Z”型柔流褶皱

该类型褶皱见于片岩内部碳酸岩化石英云母片岩中，而边部云母片岩中则少见（图2D，图4B），表现为片理面褶皱化，规模不大，但透入性强。褶皱枢纽变化较大，轴面相对稳定，平行于区域片理面，总体倾向北西（310°∠40°）（图3B），枢纽倾向北西（310°∠22°）。褶皱以弯流和剪切褶皱作用为主，表现为沿片理面定向排列的石英、方解石等粒状矿物发生不规则褶皱作用，呈“Z”型，表明褶皱形成于强烈的右行韧性剪切褶皱作用，形成时岩石呈塑性状态。局部可见石英、方解石在转折端被拉长，呈椭球状。

在该剪切褶皱作用下，区内发育一套韧性剪切带，仅在田里片岩内发育，是由各种成分的构造片岩和糜棱岩化岩石组成的动力变质岩带。带内新生构造面理发育，岩石变形强烈（图5），出现弱混合岩化，形成糜棱岩化云母石英片岩、糜棱岩化钙质云母石英片岩、眼球状糜棱岩和钙质糜棱岩等。通过显微构造特征分析，结合前人在此工作基础[4]，归纳区域岩石显微构造特征主要有如下几点：

图5 田里片岩中右行剪切构造变形特征Fig.5 Deformation characteristics of right-lateral shear structure in the Tianli schist

（1）剪切带内小型剪切褶皱、不对称旋转碎斑、S-C组构、云母鱼等显微构造发育，其运动学标志和石英光轴岩组图分析，都反映了该剪切带主体是自北北西向南南东剪切，并具右行剪切性质；

（2）石英位错类型，有：自由位错、弓型位错、位错环、位错网、位错壁、位错缠结和亚颗粒。位错密度ρ=2.13×109/cm2。表明石英处于较高温度和剪切应力的热力学背景下，其显微机制为位错攀移、滑移、晶界滑移；

（3）经计算剪切带形成时的差异应力为235MPa，温度为463℃，应变速率为：ε=1.7×10-12/S，这与世界各地的典型造山带中韧性剪切带的应变速率基本一致。

该韧性剪切带的变质变形以及流变学特征，反映了其构造形成的环境为较深构造层的高绿片岩相。

2.3 “S”型闭合褶皱

该期褶皱叠加于线形褶皱之上，线形褶皱片理面褶皱化（图2B，图4C），轴面倾向北东（68°∠26°）（图4B），枢纽倾向北西（305°∠35°）。翼间角约60°，半波长与波幅比（W：A）约为1∶1。在应力挤压下，内部物质由两翼向转折端流动，造成转折端厚度较大，而翼部相对减薄，表现出纵弯褶皱作用中弯流作用特征，形成为顶厚褶皱。从褶皱形态分析，其形成于左行剪切应力作用。局部可见石英脉在转折端部分被拉断，呈“S”型展布，尤其在褶皱转折端部位，可见石英脉呈两端尖灭的状体沿面理分布。

与该期褶皱同期也可见韧性剪切带发育，主要发育于田里片岩内，北东走向，早期片理面受剪切作用呈“S”型褶皱形态，枢纽、轴面直立。该期剪切带向东延入不整合于片岩之上的翁家岭组底部砾岩中（图6），砾石受剪切作用而呈定向排列，面理直立，NE60°走向。

图6 左行韧性剪切带切穿翁家岭组底砾岩Fig.6 Left-lateral ductile shear zone cutting through basal conglomerate of the Wengjialing Formation

2.4 宽缓褶皱

该期褶皱在区内局部地区可见（图2C、图4D），强度不大，分布范围较小。轴面倾向北东（57°∠47°），枢纽向南东倾伏。半波长与波幅比约为3∶1，翼间角115°。该期褶皱变形不强，没有引起内部物质流动现象，仅表现为片理面褶曲作用。

3 变形时代

中元古代田里片岩的原岩和变形时代分析，目前已有较为丰富翔实的资料积累。关于原岩时代，余达淦（1990）云母片岩锆石（U-Pb法）等时线年龄1691Ma（R＝0.9998），Rb-Sr等时线年龄924Ma，鉴于Rb-Sr同位素体系的封闭温度相对较低，后期区域变质作用对同位素体系发生了均一化作用，因而Rb-Sr等时线年龄代表了后期变质作用的年龄，而U-Pb同位素体系则较好的记录了原生年龄值，我们推断原岩时代中元古代。

由于区域内构造变形变质主要线形褶皱和“Z”型柔流褶皱的强挤压剪切作用，可以通过变质矿物进行测龄，而其他的构造形变相对较弱，仅能根据地层交切关系进行分析时代。通过对区域糜棱岩化白云母石英片岩的白云母Ar-Ar测龄（表1），目前获得两个坪年龄为1107.8±16.6Ma[7]和1019±0.9Ma[4]，该组构造变形年龄表示线形褶皱和“Z”型柔流褶皱代表了中元古末四堡造山期两个阶段的构造行迹，从两者叠加关系分析，1107Ma表示线形褶皱的变形年龄，1019Ma则代表了柔流褶皱的变形年龄。

表1 田里片岩白云母40Ar/39Ar法实验数据Table 1 40Ar/39Ar analysis data of muscovite from the Tianli schist

值得注意的是视年龄中出现421Ma，表明区域存在加里东构造运动的地质记录。

4 讨论

4.1 中元古末Rodinia超大陆的聚合

1.3～1.0Ga全球性Grenville造山事件在华南称为四堡造山运动，这次造山事件表现强烈，形成了皖赣－桂北的大范围中元古代浅变质岩分布，构成了扬子板块的褶皱基底。同时皖南、赣北、湘中、黔东北、桂北地区均记录了新元古代地层不整合于中元古代地层之上，区域内表现为翁家岭组底部砾岩角度不整合于田里片岩之上，这表明Rodinia超大陆的聚合在华南有着良好的记录。除了地层记录外，在构造年代学上也提供了大量的证据，舒良树（1995）测得赣东北断裂带中蓝片岩Ar-Ar同位素年龄为866Ma，为四堡造山运动提供了上限。皖赣地区两套蛇绿岩的证实表明了中元古末造山俯冲造山的存在，其中赣东北张村蛇绿岩中辉长岩Sm-Nd等时线年龄为1034±24Ma[2]，由基性岩浆分异成因的大洋斜长花岗岩锆石U-Pb年龄968±23Ma[14]。皖南伏川蛇绿岩中辉长岩Sm-Nd等时线年龄为1024±30Ma[29]、935±10Ma[2]，表明在1000Ma左右在皖赣地区有广泛的造山运动记录。

4.2 新元古时期Rodinia超大陆裂解

Rodinia超大陆在华南的裂解时期，主要分830～795Ma和780～745两大阶段[14]，王剑根据华南区域新元古地层沉积特征，将其细分为四个阶段，分别为820Ma（骆家门组的复理石建造）、800Ma（虹赤村组夹基性火山岩的石英砂岩建造）、780～750Ma（上墅组的双峰式火山岩）以及750～690Ma（南沱冰碛岩）[22]。通过区域岩性对比，研究区翁家岭组岩性组合相当于骆家门组和虹赤村组 。虹赤村组中下部流纹岩锆石SHRIMP年龄为802～807Ma[21]和797Ma[14]表明翁家岭组代表了Rodinia超大陆裂解的产物。从微古生物来看，翁家岭组中微古植物群以线形藻和球形藻为主11∶25万上饶市幅区域地质调查报告，2004，为国内外新元古常见分子，这反映了翁家岭组代表着裂解事件的开始于新元古时期。

从岩浆发育状况，浙江道林山花岗岩（816Ma）与次坞辉绿岩构成双峰式侵入岩组合也为Rodinia超大陆的新元古裂解事件提供了地质事实[30]。皖南许村、石耳山等岩体的岩石化学、同位素年代学特征也很好的反映了该期裂解事件的存在[11，14]。同样的记录也反映在双峰式火山岩记录中，比如皖南井潭组火山岩同样具有上墅组特征。

4.3 构造变形对Rodinia超大陆聚合的响应

岩石化学、构造年代学研究充分证明了中新元古代Rodinia超大陆聚合与裂解事件的存在，本文采用构造分析手段初步对区域Rodinia超大陆的聚合事件进行了探讨。

区域内由于片理化强烈，原生层理难以识别，根据田里、蒋家坞附近发现的两套南北向展布的石英岩，石英岩中发育与主期面理一致的密集面理，推断该石英岩产状代表了原生层理。结合岩层强应变层和弱应变层的关系，推断D1为南北向，代表了区域最早期褶皱变形。章泽军等（2003a、2003b）在赣北通过区域构造解析，认为南北向构造代表了该区最早期构造行迹。但该期构造仅表现为局部残留，难以进一步对其动力学特征进行深入讨论。

除D1外，田里片岩中露头可见4期构造变形：Ⅰ紧闭线形褶皱和Ⅱ期“Z”型变形构造为区域主构造行迹，仅在中元古代田里片岩中发育，表现为强挤压和剪切作用。根据构造年代学研究，Ⅰ和Ⅱ期代表了四堡造山运动的构造形变，作为全球Grenville造山的一个部分，反映了Rodinia超大陆的聚合特征。其中Ⅰ期变形年龄为1108Ma，Ⅱ期变形发生于1019Ma，两期变形说明四堡造山过程中存在间歇期。构造行迹上表现的构造应力场为NW-SE方向，考虑到加里东期NE-SW方向构造应力叠加改造作用，推断四堡造山期构造应力场应该为近N-S向，即四堡造山期初始构造行迹为近东西走向，在后期NE-SW挤压应力叠加影响下，发生偏转为现在的行迹产状。

Ⅲ期变形表现为左行剪切作用和闭合褶皱，其中韧性剪切带切穿震旦纪翁家岭组底部砾岩中，而在中生代地层中则没有发育。结合构造年代学分析，该期构造变形可能产生于加里东期，时限约在421Ma左右。由于位于扬子－华夏板块拼合带江绍断裂带附近，江绍断裂带在加里东时期表现为板块的俯冲碰撞、走滑作用，受其影响，本期变形表现为纵弯皱褶作用，发生左行挤压剪切活动。该期构造行迹表现不是很强，可能由于早期面理的消减的结果。

Ⅳ褶皱变形在区域表现较弱，据区调资料21∶5万广丰县幅区域地质调查报告，1996，该行迹与区域中生代地层中构造行迹一致，表现为燕山期后造山作用形成的产物。

综合分析表明：田里片岩内主要记录了Grenville造山期（四堡造山期）的构造行迹，受扬子、华夏板块构造事件影响，加里东期构造行迹在区域也表现较丰富，并且改造了早期构造。中生代以来的构造事件在区域上表现较弱。

5 结论

通过对田里片岩构造分析，本文初步形成以下主要认识：

（1）江西田里片岩原岩原生层理为南北向，根据构造年代学研究成果，四堡期片区构造分两阶段，即紧闭线形褶皱和“Z”型柔流褶皱，其中线形褶皱轴面原始产状可能为东西向，倾向北，后期应力作用下发生偏转，倾向北西。该期构造促成了扬子、华夏两大板块的拼合，这是对全球Grenville造山运动的良好反映，促成了Rodinia超大陆的形成。

（2）加里东期，在江绍断裂带活动影响下，使早期面理发生偏转，为倾向北西；同时造成片理面发生褶皱，呈“S”型闭合褶皱，且伴随左行韧性剪切带发育。由于面理的应力消减作用，褶皱变形不强。

（3）燕山期构造应力影响较弱，主要表现为开阔型褶皱。