鲁东栖霞地区新元古代蓬莱群构造演化

朱学强

(山东省地质调查院，山东 济南 250013)

0 引言

蓬莱群是分布于鲁东地区太古-古元古宙中高级变质结晶基底之上的盖层，发育较强变形构造的浅变质海相沉积岩。其分布于中生代盆地的边缘[1]，角度不整合于古元古代粉子山群之上，中生代莱阳群之下。近年来经过大量的碎屑锆石研究，蓬莱群的锆石年龄在0.99～2.9Ga之间，根据最年轻的碎屑锆石年龄，确定其沉积时代为新元古代，沉积时代应晚于986Ma[2-4]。

蓬莱群大地构造位置位于华北克拉通东南缘，与苏鲁造山带毗邻。由于其处于特殊的大地构造位置，对于蓬莱群的研究不仅有助于古大陆的重建[5]，同时对解决华北与扬子板块的聚合历史也至关重要[6]。

前人研究多针对蓬莱群的地层属性，在岩石地层、古生物以及形成时代研究的基础上进行讨论，而蓬莱群中的变形构造研究则相对较少。王沛成[1]认为，蓬莱群在燕山运动前至少发生了两幕构造变形。第一幕形成了顺层的韧性剪切带、透入性的板劈理、顺层掩卧、平卧小褶皱、拉伸线理等构造共生组合。第二幕则形成了伴有板劈理发育的较宽缓的向斜构造。在此基础上，共同经受了燕山期强烈的左旋压扭性作用的影响。朱光等[7]认为，胶北蓬莱群广泛经历了“蓬莱运动”，在NNE—SSW向挤压应力作用下产生了NNW向陡倾褶皱及轴面劈理，并发生同构造低绿片岩相变质，是扬子板块与华北板块碰撞的结果。

该文通过对蓬莱群中发育的劈理、褶皱、韧性剪切带等构造形变的研究，结合前人关于沉积、变质、构造的对比，探讨其大地构造属性及变质变形演化史。

1 地质背景

蓬莱群主要分布于栖霞、蓬莱、龙口及庙岛群岛，主要岩性为板岩、大理岩、石英岩与千枚岩、泥灰岩及灰岩。

研究区位于鲁东栖霞地区，是蓬莱群分组标准剖面所在地区，也是蓬莱群出露最为齐全的地区(图1)。由下而上分为豹山口组、辅子夼组、南庄组和香夼组，豹山口组主要岩性为板岩，辅子夼组主要岩性为石英岩，南庄组主要岩性为板岩夹大理岩，香夼组主要岩性为灰岩，发育叠层石及臼齿构造等特殊岩性层。蓬莱群的原岩为一套碎屑岩、泥岩、碳酸盐岩建造。岩石可见粒级层、波痕、斜层理，板岩中的微层理等变余原生构造，经历了低绿片岩相变质作用，且有向上变质程度渐浅的趋势。

1—第四系；2—王氏群；3—青山群；4—莱阳群；5—香夼组；6—南庄组；7—辅子夼组；8—豹山口组；9—粉子山群；10—荆山群；11—雨山序列；12—郭家岭序列；13—玲珑序列；14—莱州序列；15—大柳行序列；16—官道序列；17—栖霞序列；18—马连庄序列；19—石英二长斑岩脉；20—金矿脉；21—地质界线；22—韧性断层接触界线；23—断层；24—韧性剪切带图1 研究区大地构造位置图(a)和地质简图(b)

2 蓬莱群中的构造形变

栖霞地区蓬莱群宏观上为一套基本上能按时代新老划分的层序正常的单斜岩层，总体产状为向N倾，倾角较陡，大致为340°～20°∠60°～80°。而实际上经调查发现岩层变形强烈，普遍发育顺层劈理、层间劈理及轴面劈理，顺层掩卧褶皱、斜歪褶皱以及复式褶皱，具有多期次性。

(1)顺层劈理

发育于豹山口组一段板岩、二段大理岩以及辅子夼组一段薄层石英岩夹板岩、南庄组二段大理岩以及香夼组一段薄层灰岩夹板岩中，片状-千枚状构造发育。

(2)顺层掩卧褶皱

发育于豹山口组底部板岩、大理岩段以及南庄组三段底部的板岩中，褶皱形态连续(图2a)，主要发育于岩性相对软弱的岩层。褶皱的形态有Z，S，M型，褶皱轴面产状与所赋存的层型界面产状基本一致，褶皱翼间角为0°～10°，以S0为变形面，并不同程度被S1置换。

其中，在豹山口组底部板岩中褶皱轴面产状317°～325°∠60°～66°，枢纽产状284°∠55°，并且使蓬莱群与下伏白云石英片岩的接触界面一同褶皱，反映了早期不整合界面受后期构造改造的特征。经统计顺层掩卧褶皱的轴面产状317°～330°∠58°～66°之间，枢纽产状260°～284°∠58°～60°之间。

(3)顺层韧性剪切带

主要发育于不同能干性岩性层的接触变化部位，如大理岩与板岩接触部位、豹山口组底部等(图2b)，往往作为边界控制着顺层掩卧褶皱的发育，具有一定的分带性，并不牵动和扰乱大套层序。糜棱面理倾向N，倾角较陡，在板岩中多表现为明显的糜棱结构，而在相对强弱互层岩层中发育明显的S-C组构及多米诺骨牌式构造等，其剪切方向反映了平面上的左行走滑特征，剖面上具正断层性质。拉伸线理倾伏向NW，产状315°∠50°。

(4)层间劈理

劈理在整个蓬莱群中普遍发育，包括豹山口组板岩、南庄组板岩、辅子夼组板岩及香夼组薄层泥灰岩中均明显发育，原岩为泥质岩-粉砂质岩石等相对能干性弱的岩层中，原始沉积韵律层发育的可见原始沉积层理(S0)。另外，在辅子夼组石英岩发育段及香夼组泥灰岩段中的较薄的岩性层中也可见及，其中劈理与层理多有一定的角度相交(图2c)，劈理域主要为绢云母、绿泥石及少量方解石组成。根据层理与劈理的夹角平面上反映了左行剪切，剖面上具正断层性质。

(5)轴面劈理

轴面劈理是强烈褶皱的岩层中产状平行于或大致平行于褶皱轴面的劈理(图2d)，轴面劈理形成于褶皱作用的晚期，是典型的挤压应变面，与最大主压应力方向相垂直，而且在不同岩性层中经常发生劈理折射现象。

(6)斜歪褶皱

该类褶皱普遍发育，同时多数伴有轴面劈理的发育，因岩层的能干性差异形成由协调-不协调的褶皱(图2e)。常发育有间隔劈理以及在褶皱两翼形成扇形劈理，在不同岩性层中经常发生劈理折射现象。利用轴面与层理的关系判断平面上具有左行剪切的特征。

其中豹山口组地层中发育的褶皱轴面产状为355°∠65°，枢纽产状54°∠46°。辅子夼组地层中发育的褶皱轴面产状为60°～75°∠65°，枢纽产状25°～50°∠38°～55°。南庄组地层中发育的褶皱轴面产状为45°∠35°，枢纽产状75°∠30°。香夼组地层中发育的褶皱轴面产状为105°∠60°～75°，枢纽产状55°～65°∠25°～45°。整体上枢纽产状向北东倾伏，倾角中等。

(7)顺层结晶脉

顺层结晶脉是构造变形之前已经形成的大致顺层发育的脉体，多为石英脉，多发育于泥质岩变质的板岩中，由于其能干性较强，厚度不大，多发生等厚褶皱，而泥岩中多表现为劈理发育，褶皱轴面基本平行劈理发育(图2f)。

3 讨论

(1)蓬莱群构造形变表现为3个期次。早期主要为中深层次，在伸展构造体制下，以固态塑性流变为变形机制的褶叠层构造。以顺层劈理(片理)、顺层掩卧褶皱和顺层韧性剪切带最为发育，发生横向构造置换作用。由于不同组段地质体岩性的不均匀性，往往导致构造变形型式的差别。矿物拉伸线理产状表明是自SE向NW伸展。

中期，由于热隆导致的基底不断抬升和温度、压力条件自下而上逐渐降低，促使蓬莱群底部至顶部原岩发生依次降低的变形、变质作用，形成具有分化性的构造带。该期变形是在剪切-收缩体制下，以不同尺度的斜歪褶皱、复式褶皱以及轴面劈理、层间劈理等为标志的构造变形，由中深层次向中浅层次剪切变形过渡。

早中期构造形变是在经历了三叠纪华北板块与扬子板块间的陆陆碰撞形成苏鲁造山带之后俯冲—折返后期的板上伸展构造(韧性拆离构造)不同阶段的反映[8]。梁凤华等[9]对剪切带中糜棱岩进行的U-Pb测年反映伸展构造的形成和活化时间为153±2Ma和128.5±1.5Ma，并经历了高温(>650℃)到低温(350℃)的组构演化过程，使蓬莱群变形同时发生绿片岩相变质作用。

a—豹山口组大理岩中顺层掩卧褶皱；b—豹山口组底部的糜棱岩化带；c—南庄组板岩中层理与劈理(南庄)；d—豹山口组三段的褶皱及轴面劈理；e—辅子夼组薄层石英岩中斜歪褶皱；f—顺层石英脉褶皱图2 蓬莱群构造形变

晚期主要表现为轴面NE向的宽缓纵弯褶皱，该期褶皱作用形成了大致以臧家庄盆地为核部的向斜构造，但是由于断裂活动，北翼缺失，仅保留少量香夼组灰岩地层。由于褶皱作用，盆地两侧地层产状倾向相对，同时中生代地层也具有相似的产状特征，反映了该期褶皱至少发生于莱阳群地层沉积之后。该期褶皱必然对早期构造进行改造，主要表现为：①层间劈理发生宽缓的褶皱(图3)，同时可见切割早期劈理的膝折构造、褶劈理，产状为315°∠60°，部分产状倾向南东为118°∠68°，总体走向30°～45°。②通过统计不同组内地层中层间劈理的产状以及褶皱轴面的产状变化，可以看出具有整体宽缓的弧形变化，通过构造解析得出，轴面产状319°∠84°(枢纽产状40°∠63°)(图4)，与膝折构造的产状基本一致。③在相对能干性的岩层中，如石英岩、厚层灰岩的层面，均发育层间滑动形成的滑动线理，滑动线理与褶皱枢纽近于垂直。据胶莱盆地内发育NE向向斜构造判断，该期构造变形受控于早白垩世末期的NW—SE向挤压应力，可能与伊泽纳崎板块脉动式向欧亚板块俯冲有关[10-11]。

图3 层间劈理发育宽缓褶皱

图4 根据轴面劈理对晚期褶皱构造解析

(2)蓬莱群与下伏前寒武纪结晶基底的接触关系，林伟等认为胶东地区蓬莱群与下部的变质岩石之间被向北滑落的拆离正断层所分割[12]。梁凤华等也认为粉子山群与蓬莱群之间为深层次的韧性拆离断层接触[9]。

实际的野外现象表明，在蓬莱群底部断续发育石英岩、石英岩状砾岩，尤其是寨里于家一带最为发育(图5a)，为蓬莱群底部底砾岩，证明了蓬莱群与变质结晶基底之间角度不整合接触关系的存在[13-14]，二者并不是完全表现为韧性断层接触，仅局部可见以白云母石英片岩构成的韧性剪切带与下伏地层接触，并一同发生了掩卧褶皱(图5b)。并且该白云母石英片岩带并不完全沿蓬莱群底部分布，部分分布于下伏的粉子山群地层内部。这说明蓬莱群与下伏结晶基底之间早期以角度不整合接触，后期则受到构造作用的改造，而早期深层次的韧性拆离断裂并不是完全沿着角度不整合界面作用。

a—蓬莱群底部的底砾岩；b—板岩与白云石英片岩接触并发生褶皱图5 蓬莱群与下伏结晶基底接触界面特征

4 结论

蓬莱群经历了三期构造演化：早期为伸展构造体制下的褶叠层构造，中期为剪切-收缩体制下中浅层次剪切变形，它们分别是苏鲁造山带俯冲折返后期的板上伸展构造不同阶段的反映，形成、活化时间分别为(153±2)Ma和(128.5±1.5)Ma。晚期则受控于太平洋板块向欧亚板块俯冲造成的早白垩世末期NW—SE向挤压应力作用形成轴向北东的宽缓纵弯褶皱。

蓬莱群与下伏结晶基底之间为角度不整合接触，后期则受到早期构造作用的改造，卷入褶叠层构造之中，深层次的韧性拆离断裂并不是完全沿着角度不整合界面作用。