吉林省中部双阳石灰厂一带韧性剪切带特征

2020-10-21孔凡乾朱书宏袁鹏宇

吉林地质 2020年3期

关键词：糜棱岩钙质灰岩

孔凡乾，李栋，朱书宏，袁鹏宇，王焱，徐峰，李东

吉林省区域地质矿产调查所，吉林长春 130022

0 引言

1 地质背景

剪切带发育区前晚三叠世属于于华北板块北缘陆缘活动带内；晚三叠世以来为张广才岭—哈达岭火山—沉积隆盆带之双阳盆地西缘，经历了古亚洲构造域和滨太平洋构造域两个构造演化阶段。

区内晚古生带地质体主要为一套石炭纪—早二叠世浅海陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造(1)地矿部长春地质地质学校.土顶子、大三家子幅(1∶5万)区域地质调查报告[R].1995.(2)吉林省地质局区域地质调查大队.长春市幅(1∶20万)区域地质调查报告[R].1976.(3)吉林省地质局区域地质调查大队.辽源市幅(1∶20万)区域地质调查报告[R].1980.(4)吉林地矿局第二地质矿产调查所. 吉昌、烧锅街幅(1∶5万)区域地质调查报告[R].1995.，地层展布呈北东东向，少量早二叠世正长花岗岩侵入其中。中生界主要为一套陆相火山-陆源碎屑岩建造组合，属于山间断陷盆地沉积。

研究区内发育有一系列的近东西向、北东向、北西向的地质的断裂构造(图1)，始于古亚洲构造域，定型于滨太平洋构造域。

2 韧性剪切带特征

韧性剪切带出露在双阳区太平镇双阳石灰厂一带(图1)，西起姜家沟北部一带，经常家村、孙家沟向东被侏罗纪—白垩纪地层覆盖，出露长度约15 km，宽约8 km，呈现北东向展布，倾向北西，倾角约20°～40°，整体上产状较为稳定，局部略有变化。

图1 研究区构造纲要图Fig.1 Structure outline map of the study area1.新生代构造层；2.太平—石灰村白垩世上叠盆地；3.太阳岭早侏罗世上叠盆地；4.晚古生代构造层；5.实测逆断层；6.实测张性断裂；7.实测张扭性断裂；8.实测压扭性断裂；9.韧性剪切带强带；10.韧性剪切带弱带；11.早白垩世花岗斑岩；12.中侏罗世正长花岗岩；13.中侏罗世二长花岗岩；14.早三叠世花岗闪长岩；15.早三叠世石英二长闪长岩；16.中二叠世正长花岗岩；17.中二叠世二长花岗岩

剪切带发育在磨盘山组和鹿圈屯组中，其中在磨盘山组碳酸盐岩的变形作用更为强烈。带内的岩石变形不均，明显具有强弱分带。与大多数韧性剪切带不同，该剪切带强弱分带主要表现为强带与弱带相间出现，宽度一般2～80 m不等，甚至在露头尺度上可以观察到多个强弱带互现的现象(图2)，不仅体现了剪切作用在不同部位变形强度的差异，而且可以推断，不同变形强度也反映了变形岩石原岩能干度的差异性。据野外观察，其中的强变形带原岩应为能干性差的薄层石灰岩夹粉砂质泥岩；弱变形带原岩应为能干性强的厚层石灰岩。根据作者等在双阳石灰厂所测构造剖面(图3)，结合部分地质调查路线观测，兹将不同变形带的特征介绍如下。

图2 韧性剪切带分带特征(a,b.突变式;c.渐变式)Fig.2 Zoning characteristics of ductile shear zone (a, b. Abrupt type; c. Gradual type)

2.1 强变形带特征

从图3可以看出，强变形带在孙家沟、常家村和双阳石灰厂一带出露宽度较大，最宽可达120 m。带内岩性主要为钙质糜棱岩(原岩为灰岩)，糜棱岩多呈灰—白相间的条带状，条带宽度多为毫米级，糜棱叶理较为发育(图4a)，页理理产状较为一致，倾向约280°～320°，倾角约25°～40°，与剪切带总体产状基本一致。岩石具糜棱结构，见有被压碎、粒化及重结晶现象，且具强定向分布，主要由碎斑和基质两部分构成。其中，碎斑体积分数小于10%，由碳酸盐成分组成，呈透镜状、眼球状不均匀分布于岩石中(图5a)，部分岩石中见有σ型旋转残斑、亚颗粒等构造，粒度主要在0.15～2.5 mm不等；基质体积分数大于90%，主要由被压碎、粒化及较强烈重结晶的碳酸盐矿物组成，绕过碎斑略具定向分布，粒度主要在0.05～0.1 mm不等。

图4 韧性剪切带强带野外特征Fig.4 Field characteristics of strong ductile shear zonea.钙质糜棱岩中的糜棱叶理;b.含燧石团块灰岩中的燧石旋转拖尾现象;c.含燧石条带灰岩中的荚片构造;d.燧石条带灰岩中的燧石呈曲颈状构造;e.拉伸线理;f.皱纹线理;g.平卧褶皱;h.夹层泥质粉砂岩中的鞘褶皱;i.褶皱方解石脉;j.灰岩中的燧石条带受力形成不对称褶皱;k.窗棂构造;l.粘滞性石香肠

图5 变形岩石微观特征Fig.5 Microscopic characteristics of deformed rocka.钙质糜棱岩,碎斑呈眼球状;b.钙质初糜棱岩;c.糜棱岩化灰岩;d.生物碎屑灰岩中的碎屑有拉长现象

在含燧石条带(团块)和含残留碎块的钙质糜棱岩中的燧石条带(团块)在剪切作用之下具有较强的压扁拉伸变形，形成明显的旋转拖尾或眼球状构造(图4b)；燧石条带被持续性压扁形成一种呈豆荚状排列的荚片构造(图4c)，部分燧石条带在递进剪切作用下，使得一侧被拉长褶曲，形成曲颈状构造(图4d)。

在钙质糜棱岩的糜棱页理面上发育有拉伸线理和皱纹线理(图4e，4f)，其中拉伸线理产状310°∠30°，而皱纹线理产状230°∠10°；同时，在生物碎屑灰岩中的可以看到生物碎屑有拉长现象(见图5d)，可以视为另外一致拉伸线理。

强变形带内的中—薄层钙质糜棱岩中，岩石能干度更低的变质泥质粉砂岩在顺层剪切作用下，产生一系列不协调褶皱(图4g，j)、鞘褶皱(图4h)等，其中不协调褶皱其轴面与糜棱页理小角度斜交，反映了由南向北逆冲推覆的运动学特点。局部还见有卷入剪切带中的褶皱方解石脉(同构造分泌结晶脉)(图4i)强变形带中的能干度强的部分岩石，在强烈变形的岩石中形成窗棂构造(图4k)和粘滞型和褶皱型石香肠构造。其中后者连个石香肠体之间常可见很细的细颈相连，断面常呈藕节状或透镜状(图4l)。

2.2 弱变形带变形特征

弱变形带主要发育在鹿圈屯组泥质粉砂岩、长石石英砂岩和磨盘山组厚层石灰岩、大理岩中，在强变形带侧呈带状分布，分布较为连续。磨盘山组石灰岩构造岩化明显，主要发育有一系列的钙质初糜棱岩(图6b)和糜棱岩化灰岩(图6a)(两者之间渐变过度关系)。其中钙质初糜棱岩具初糜棱结构，由碎斑和基质两部分组成。其中，碎斑体积分数约占75%～80%，占绝大多数；碎基约占20%～25%。岩石中矿物略具定向，动态重结晶作用显现(图5b)，可见有亚颗粒、眼球状等特殊构造；糜棱岩化灰岩具有初糜棱结构，叠加有应力作用，碎基体积分数约占5%～8%，其余为碎斑，碎斑占绝大多数，粒度0.1～2.0 mm略具定向拉长现象(图5c)，原岩特征基本保留，是韧性剪切带弱变形域的产物。

鹿圈屯组泥质粉砂岩、长石石英砂岩宏观构造岩化不明显，宏观特征主要发育一些小褶皱(图6c)，而在显微镜下糜棱岩化泥质粉砂岩中的绢云母呈定向排列，具有褶曲现象；长石石英砂岩中的长石多具有碎裂、重结晶、变形等现象。表现出简单剪切作用的存在。

图6 韧性剪切带弱带野外特征Fig.6 Field characteristics of weak ductile shear zonea.糜棱岩化灰岩;b.钙质初糜棱岩的;c.小型牵引褶皱

综上所述，野外地质调查和室内镜下鉴定的结果较为一致。整体上该韧性剪切带岩石塑性变形特征较为明显，根据韧性剪切带内岩石的空间组合、构造要素组合以及变质变形等分析确定该韧性剪切带具有挤压-逆冲-右行剪切型的特征，具有由南向北逆冲的运动学特点。

3 讨论

(1) 吉中地区晚古生代广泛发育，多数地区地层连续，其中如磐石市鹿圈屯—窝瓜地剖面由早石炭世—早二叠世地层连续出露，并发育有连续的生物化石带(5)吉林省地质局区域地质调查所.磐石县幅(1∶20 万)区域地质调查报告[R] .1985.，没有发现顺层或小角度穿层的断层改造。同时，在区域上中二叠世活动陆缘火山-沉积建造与晚二叠世磨拉石建造为平行不整合接触(6)吉林省地质局区域地质调查所.吉林市幅(1∶20 万)区域地质调查报告[R].1988.，反映了晚二叠世拼贴造山作用属于所谓的“软碰撞”的特点，可以推断本地区发现顺层剪切的构造带不是古亚洲构造域最终碰撞造山的产物，而应为太平洋构造域的产物。

(2)韧性剪切带发育在中生代双阳盆地西缘，被盆地早侏罗世太阳岭组和白垩系覆盖。但在双阳盆地南缘的大酱缸发育有晚三叠世大酱缸组，发现磨盘山组由南向北逆冲推覆于大酱缸组之上，并发育有大量飞来峰构造。如果考虑到双向对冲的构造模式，我们可以推断其形成时代为晚三叠世与早侏罗世之间。

(3)晚三叠世是古亚洲构造域与太平洋构造域重要转换时期[6]，在吉中地区发现有红旗岭、漂河川等多个镁铁质-超镁铁质岩体群，为华北板块与西伯利亚板块碰撞造山后岩石圈拆沉，软流圈上涌的产物[7-9]。这种大规模岩石圈拆沉必然引起断陷盆地的形成，不仅双阳盆地南缘，磐石市官马西山等地也同样发育有晚三叠世大酱缸组。而且在磐石市磨盘山也发现磨盘山组推覆在中生代砾岩之上(周晓东未刊资料)，似乎可以推断晚三叠世存在一个南至磐石市的一个原盆地。这个盆地南缘已经发现一系列向北逆冲的推覆构造[10]。而本次发现的逆冲型剪切带，处于这个原盆地的北缘，向南逆冲，正是这组对冲构造的一翼。