辽北法库变质杂岩的组成、变形与变质特点及构造属性*

2021-09-02赵春强张志斌时溢石绍山尤洪喜陈聪赵敬阳

岩石学报 2021年7期

赵春强张志斌时溢石绍山尤洪喜陈聪赵敬阳

1.中国地质调查局沈阳地质调查中心，沈阳 110034 2.辽宁省矿产勘查院，沈阳 110032

中亚造山带(CAOB)是分隔北侧西伯利亚克拉通和南侧塔里木-华北克拉通的重要构造带(Li, 1980; Renetal., 1999)，并以古亚洲洋的洋陆俯冲增生为特点最终沿索伦-西拉木伦缝合带闭合于晚古生代(engöretal., 1993; Xiaoetal., 2003, 2004, 2009a, b, 2010)。

尽管索伦-西拉木伦缝合带为中亚造山带和古亚洲洋构造域最后缝合位置(engöretal., 1993; Xiaoetal., 2003; Windleyetal., 2007)，且长春-延吉增生杂岩带为索伦-西拉木伦缝合带的东侧延伸已被部分学者所接受(Lietal., 2006; Wuetal., 2007a, 2011; Xuetal., 2015; Liuetal., 2017)。沿着索伦西拉木伦缝合带从长春-磐石-敦化-延吉发育的数个晚古生代-早三叠世俯冲增生杂岩:石头口门-烟筒山红帘石片岩、呼兰群变质杂岩、色洛河群变质杂岩、青龙村群变质杂岩和开山屯变质杂岩，它们分布在以长春-磐石-敦化-延吉为南界以石头口门(距离长春北东东约20km)-吉林-敦化-珲春为北界的宽大区域(Liuetal., 2017)。它们的构造属性问题一直以来仍然是众多地质学者关注的重要地质问题(Li, 2006; Wuetal., 2011; Liuetal., 2017; 刘永江等, 2019; 周建波等, 2013, 2020)。一种观点认为长春-延吉变质杂岩带为索伦-西拉木伦缝合带的东侧延伸(Li, 2006; Wuetal., 2011; Xuetal., 2015)古亚洲洋自西向东呈“剪刀式”闭合于晚二叠世至早三叠世(Wuetal., 2007a; Liuetal., 2017; 刘永江等, 2019); 另一种观点认为长春-延吉变质杂岩带与黑龙江蓝片岩带构成了巨型的吉林-黑龙江高压变质带(周建波等, 2013, 2020; Zhou and Li, 2017)，主要为古太平洋板块向西俯冲，导致佳木斯-兴凯地块先南后西的“剪刀式”闭合。导致这一分歧的重要原因为松辽盆地南侧中生代及新生代的沉积覆盖，因而索伦-西拉木伦缝合带东部延伸轨迹的确切限定及对于其区域构造内涵的认识，已经成为中亚造山带(CAOB)东部急待解决的重要地质问题之一(Liuetal., 2017)。

法库变质杂岩体(韧性剪切带)位于天山-兴安褶皱系(东段常称为吉黑褶皱系)的南缘，该变质杂岩体(韧性剪切带)的研究对古亚洲洋的闭合及天山-兴安褶皱系的形成历史具有十分重要的意义(杨晓波和高恩忆, 1996; 黄志安等, 1996)。其大地构造位置为华北克拉通(NCC)北侧及松辽地块南缘(图1a)(Zhangetal., 2010)，华北克拉通(朱日祥等, 2012)以其存在最古老≥3.6Ga的陆壳基底(刘敦一等, 1992)为特点。而以贺根山-嫩江-黑河缝合带为西北边界、牡丹江缝合带为东界、西拉木伦-长春延吉缝合带为南界的松辽地块，结合钻孔及其它样品的Sr-Nd同位素数据，Wuetal.(2011)认为松辽盆地及其周缘造山带(Zhangetal., 2005; Peietal., 2007)同样不存在前寒武纪基地，其基底为显生宙的年轻地壳(Wuetal., 2011)。张晓晖等(2005)在法库五龙山花岗杂岩和十间房花岗质糜棱岩中获得了265±4Ma和284±3Ma的SHRIMP锆石U-Pb年龄，认为法库地区并不存在大规模的前寒武纪变质基底，并认为华北地台与吉黑造山带的界线应南移(黄志安等, 1996; 刘杰等, 2016)。张晓晖等(2004)获得了多阶段40Ar/39Ar同位素年龄数据，角闪石的256Ma和黑云母262Ma的高温坪年龄记录了古生代末洋壳向陆内俯冲背景下花岗岩抬升至浅部地壳层次的冷却年龄，黑云母的231Ma主坪年龄和钾长石的227Ma代表了绿片岩相条件下法库构造岩系的形成年龄，197～220Ma钾长石的年龄梯度记录了构造岩系形成之后比较平稳的抬升冷却过程及159Ma红土墙子超单元花岗岩的侵位及125Ma华北板块与西伯利亚板块最终碰撞背景下的构造剥蚀事件，显示法库变质杂岩经历了后期多期构造活动的影响。Zhangetal.(2010)将十间房花岗质糜棱岩的地球化学特征与苏格兰高地425Ma所代表的Arrochar和Garabal Hill-Fyne杂岩的地球化学特征进行对比，认为十间房花岗质糜棱岩带具有后碰撞花岗岩的特点，其钙碱性到碱性I型花岗岩特征及区域上发育的辉长岩(Zhangetal., 2008a)均指示了一种后碰撞伸展环境。地球化学特征及同位素示踪显示十间房花岗质岩体和法库地区花岗岩来源于俯冲相关的被交代岩石圈地幔(Zhangetal., 2010; Shietal., 2019a, b)。Shietal.(2019b)在法库地区通过283～227Ma长英质岩浆的侵入作用，建立了4个阶段的构造演化模式。

本文在综合前人资料的基础上，通过野外及镜下的观察与测量和对法库变质杂岩的年代学特征及构造关系分析，综合论述了辽北法库复合增生型构造混杂岩的物质组成、变形与变质作用特点、形成时代和构造特征等方面资料，深入研究了辽北法库地区的构造属性特征及其自早古生代至晚古生代以来复合型造山作用特点，为索伦-西拉木伦缝合带东部延伸轨迹的精确限定及其多期复合型造山作用，提供新的资料，并为法库变质杂岩及长春-延吉缝合带的成因机制提供新的研究思路。

1 区域地质背景

辽北法库地区位于松辽地块与华北克拉通之间(Liuetal., 2017)的构造叠加区(图1a)，辽原区东部的最西端(Wuetal., 2011)。其北侧以西拉木伦河断裂为界与松辽盆地相隔，赤峰-开原断裂从其南侧通过，依兰-伊通断裂从该地区的南东侧通过(图1b)。研究区古生界变质地层从下至上由开原岩群佟家屯岩组和照北山岩组构成。佟家屯岩组主要岩石组合为变质安山岩、变质英安岩、阳起片岩、绿泥片岩、绢云母片岩。照北山岩组主要岩石组合为方解大理岩、含透闪石石墨方解大理岩、变粒岩、浅粒岩、石英片岩等。中生界地层包括中侏罗统海房沟组砾岩分布于喇嘛营西侧，以断层的形式与其它地层接触。上侏罗统沙河子组复成分砾岩、砂岩，分布于登仕堡镇东侧。下白垩统义县组火山岩为一套基性-中性-中酸性火山岩由安山岩、玄武岩、英安岩、安山质集块岩、火山角砾岩、凝灰岩、复成分砾岩等组成，主要分布于研究区西北部前辛秋周围的大面积区域和东南部登仕堡镇小部分区域，构成秀水河子中生代火山岩盆地(图2a)。下白垩统阜新组砾岩、含煤黑灰色粉砂岩和下白垩统泉头组页岩、粉砂岩、砾岩，分布在西关镇北侧较平坦的区域。研究区中生代侵入岩主要为晚三叠世二长花岗岩，侏罗纪正长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩，大面积分布于卧牛石、后满洲屯周边和登仕堡镇东侧及庙台山南侧地区，并被大面积的第四纪沉积覆盖(图2a)。

图1 辽北法库变质杂岩区域地质背景

图2 研究区采样及线理统计地质简图

区域上变质单元主要分为由古生界变质火山-沉积岩系和与其同时代的花岗质糜棱岩，共同组成的西关镇古生界变质火山-沉积岩及花岗质糜棱岩区(图2a)和大面积十间房花岗质糜棱岩岩基(Zhangetal., 2010)，呈NE-SW向带状展布于法库县两侧(图1c)，包括西关镇、卧牛石、秀水河子镇、十间房以及铁法市以西地区，构成法库变质杂岩的主体。

2 法库变质杂岩的岩石组成、变形与变质特点

2.1 法库变质杂岩的岩石组成

通过对法库县西侧变质混杂岩带(图1c)的岩石组成及变形变质特征的详细观察与分析，发现该变质混杂岩带自北向南的岩石组成及变形变质特征存在显著差异。可划分为西关镇变火山-沉积岩及花岗质糜棱岩单元和庙台山含凝灰质变沉积岩单元两个构造单元(图2a)。

2.1.1 西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩构造单元的岩石组成及特征

西关镇两侧至后满洲屯北山地区发育两套变火山-沉积岩和与其同时代的花岗质糜棱岩。其中中晚志留世石英绿帘蚀变岩、斜长角闪(片麻)岩、多斑绢云长英质糜棱岩、次闪石化糜棱岩化角闪片岩及糜棱岩化花岗闪长岩与稍大面积分布的早二叠世至早三叠世绢云绿泥方解斜长糜棱岩、少斑长英质糜棱片岩、绿帘绢云绿泥片岩、绿泥绿帘绢云片岩及花岗闪长质糜棱岩呈韧性变形接触，它们统一遭受后期强烈的糜棱岩化变形改造。

2.1.1.1 西关镇中晚志留世变火山-沉积岩的岩石组合及黑云花岗闪长质糜棱岩

(1)石英绿帘蚀变岩发育在孙家屯南侧山顶的人工采坑中，岩石呈浅黄绿色中细粒粒状变晶结构，块状构造，局部发育硅化分异现象。岩石风化破碎较重，具有较强的高岭土化蚀变现象(图3a)，岩石表面偶尔可见椭圆粒状沉积砂砾石发育，粒径在2～3mm，有一定的磨圆，推测其原岩为沉积岩。岩石蚀变较强但变形较弱或者未遭受明显的变形作用。(2)斜长角闪片麻岩呈孤岛状发育在变质杂岩中，角闪石和斜长石呈片麻状具有压扁定向的形式发育，岩石发育糜棱面理和糜棱线理(图3b)，与周围变形的岩石单元相比线理发育方向相近，糜棱面理倾角稍缓，指示斜长角闪片麻岩与周围变形岩石单元经历了相近的变形历史，但其变质程度为最高。(3)多斑绢云长英质糜棱岩岩石呈浅灰黄色，糜棱结构，部分石英残斑呈扁豆状被压扁拉长定向排列，部分石英残斑被拔丝拉长定向排列，基质为细小的长英矿物集合体粒径细小不清，长石类矿物发育高岭土化，呈条纹条痕状拉长定向排列(图3c)，构成糜棱线理和糜棱面理，岩石中石英残斑含量较多，部分可见石英残斑呈椭圆状形态发育，岩石局部被后期石英脉所切割。(4)次闪石化糜棱岩化角闪片岩岩石呈灰绿色，粒状变晶结构和糜棱结构(图3d)，块状构造，岩石经历了后期的糜棱岩化变形作用和次闪石化变质作用形成两期角闪石。(5)糜棱岩化黑云母花岗闪长岩，岩石蚀变较为严重，可见拔丝拉长的变形现象，岩石具有一定的变形表现(图4a)。

图3 西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩构造单元的岩石组成及野外变形特征

图4 西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩构造单元的岩石变形特征及接触关系

2.1.1.2 西关镇早二叠世至早三叠世变火山-沉积岩组合及花岗闪长质糜棱岩

(1)变安山质糜棱岩，岩石呈灰绿色，显微鳞片粒状变晶结构，板片状构造，岩石主要由基质中细小的绢云母、绿泥石、绿帘石、斜长石等微晶矿物集合体被拉长定向排列构成糜棱面理和线理构造(图3e)，局部可见细小斜长石集合体的分异条带沿面理面定向排列。(2)少斑绢云长英质糜棱片岩，岩石呈青灰色，糜棱结构，片状构造较发育线理发育较强，岩石片理面上发育一定的丝绢光泽，发育绢云母化和轻微绿泥石化。岩石中石英被拉长呈丝带状(图3f)，长英质矿物粒径极为细小呈集合体构成基质，呈压扁、拉长的变形方式定向排列，未见明显残斑发育。(3)中粗粒黑云母花岗闪长质糜棱岩，呈残块状发育于法库县北西侧的变质杂岩带中，花岗闪长质糜棱岩岩石表面轻微钾化略微呈肉红色，斜长石残斑呈不规则粒状定向排列，部分被拉长，黑云母和角闪石被压扁定向排列，石英被拉长呈细小条带状定向与黑云母和角闪石一起分布于长石残斑周围(图4b)。

其中形成于中志留世晚期的多斑绢云长英质糜棱岩、早中志留世的次闪石化糜棱岩化角闪片岩与形成于早三叠世晚期的少斑绢云长英质糜棱岩呈韧性变形接触(图4c)，它们统一遭受了后期糜棱岩化变形作用的影响。深灰色变安山质糜棱岩与少斑长英质糜棱岩呈韧性变形接触，均被糜棱岩化变形改造(图4d)。通过大量锆石SHRIMP U-Pb年代学测试分析、野外对比及镜下鉴定，原岩时代为中晚志留世的石英绿帘蚀变岩、斜长角闪片麻岩、多斑绢云长英质糜棱岩、脉状次闪石化角闪岩及糜棱岩化黑云母花岗闪长岩等以北东东及北东方向呈残块状、孤岛状不连续带状展布于较大面积分布的早二叠世至早三叠世的变安山质糜棱岩和长英质糜棱岩带中(图2a)，二者呈韧性变形接触，其中偶尔也可见少量中二叠世中粗粒黑云母花岗闪长质糜棱岩残块，与法库县东南十间房花岗质糜棱岩带一起呈北东向带状展布，形成法库构造混杂岩带(图1c)。

本文避开后期石英脉对多斑绢云长英质糜棱岩(DGTW01)采样，进行锆石SHRIMP U-Pb年代学测试，指示其原岩形成于中志留世晚期。对少斑绢云长英质糜棱片岩(DGTW03)采样，进行锆石SHRIMP U-Pb年代学测试，指示其原岩形成于早三叠世早期。对变安山质糜棱岩(WYLTW1)采样，进行锆石SHRIMP U-Pb年代学测试，指示其原岩形成于早二叠世早中期。对糜棱岩化黑云花岗闪长岩(D2551)采样，进行锆石SHRIMP U-Pb年代学测试，指示其原岩形成于早中志留世，详细的测年结果见后文。

2.1.2 庙台山含凝灰质变沉积岩构造单元的岩石组成及特征

庙台山含凝灰质变沉积岩构造单元主要以含凝灰质变砂岩、绢云千枚岩、绢云母石英片岩和中基性变质火山岩组成的露底构造为主。含凝灰质变质砂岩呈浅黄绿色，变余砂状结构，块状构造，岩石中可见较强的绢云母化和绿泥石化，其中绢云母具有一定的定向性形成线理构造(图5a)。绢云母石英片岩，岩石呈灰白色，显微鳞片粒状变晶结构，千枚状构造，整体面理产状变化较大，局部岩石产状较陡(图5b)。含凝灰质变砂岩中发育较多褶皱构造(图5c)，甚至发育复合褶皱。露底构造中的中基性变质火山岩岩石呈灰绿色，粒状变晶结构，块状构造，基质由方解石、绿泥石、绿帘石、斜长石等弱定向排列组成。岩石整体呈穹形展布(图5d)，周围分布有褶皱较发育的含凝灰质变砂岩，面理产状较混乱的绢云母千枚岩和绢云母石英片岩，故认为含凝灰质变砂岩和绢云母石英片岩呈盖层的形式发育在中基性变质火山岩之上，偶尔可见露底的中基性变质火山岩(图2a)。

图5 庙台山含凝灰质变沉积岩构造单元的岩石变形表现及露底构造

2.2 法库变质杂岩的变形构造特点

笔者对西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩单元及庙台山含凝灰质变沉积岩单元进行了线理统计。统计结果显示，西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩中的25个线理构造统计主要为NE-SW和NW-SE两个方向(表1、图2b)，可能为两期变形作用影响的结果，说明西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩经历了多期变形作用的影响。庙台山含凝灰质变沉积岩中的10个线理构造统计结果主要为NW-SE向(表2、图2c)，说明岩石经历了相对简单的变形构造演化。西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩中的韧性变形主要表现为长英质矿物的定向拉长，偶尔可见绢云母集合体的定向排列。而庙台山地区含凝灰质变沉积岩的变形主要表现为绢云母等片状矿物集合体的定向排列。根据喇嘛营子南部地区发育的露底构造(图2a)及岩石组合特征认为，NE-SW向的韧性变形早于NW-SE向的韧性变形。且在西关镇地区NE-SW向的韧性变形主要以长石亚颗粒旋转和石英颗粒边界迁移、亚颗粒旋转角闪岩相-高绿片岩相为变形特征。而庙台山地区NW-SE向的韧性变形主要是以绢云母集合体的定向排列低绿片岩相为变形特征。

表1 西关镇变质火山-沉积岩及花岗质糜棱岩构造单元线理统计表

表2 庙台山含凝灰质变沉积岩构造单元线理统计表

不同构造单元因岩性和变形变质程度的差异，岩石中的矿物变形特点亦有所不同。西关镇变火山岩-沉积岩及花岗质糜棱岩单元中长石残斑主要以韧脆性变形为主，发育穿晶破裂、晶内破裂以及双晶弯曲等显微构造变形现象。长石残斑发育有多米诺骨牌构造(图6a)似乎指示了左行剪切变形，同时长石残斑也发育有σ残斑(图6b)和矿物鱼(图6c)等显微构造现象，在长石σ残斑的拖尾处可见蓬凸至亚颗粒旋转重结晶的显微构造现象。石英是以拉长的单晶丝带(图6d)和局部发育斜向叶理(图6e)为变形特征的，它们可能与早期石英的颗粒边界迁移、亚颗粒旋转等动态重结晶过程有关，而斜向叶理构造和石英的拉长可能指示了一种左行剪切变形表现。绿帘石以成份分带和定向排列(图6f)为主要变形表现，其中绿帘石变斑晶内部的定向构造与外部石英长石等矿物所构成的主要变形方向的不同(图6g)指示该岩石可能经历了至少两期的变形变质改造。角闪石残斑呈眼球状被拉长定向排列(图6h)，代表一期较强的韧性变形特征。

图6 西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩构造单元的显微变形特征

庙台山含凝灰质变沉积岩单元的变形主要是赋存在变质砂岩和绢云母千枚岩、绢云母石英片岩之中。在含凝灰质变质砂岩中大量基质绢云母化且绿泥石呈定向排列局部已经出现黑云母的雏晶，在含凝灰质变质砂岩中混入的砂粒呈浑圆状变形现象不明显(图7a)，推测其可能为变形后期进入岩石。在变质砂岩中赋存有相当多的火山岩砂粒，其中不乏有变中基性火山岩的砂粒，在变中基性火山岩中细小板条状的长石斑晶定向排列(图7b)，基质经变质分异析出大量铁质矿物，岩石经破碎后有重新固结成岩，它们的出现反映了该地区可能具有多期构造活动的特点。在绢云母千枚岩中透长石的边部发育有蓬凸重结晶并伴有细粒化现象以及沿着主变形方向的拉长定向(图7c)，同时在绢云母千枚岩中可见S-C组构的发育，S-C组构指示了左行剪切变形(图7d)，同样我们在北部构造单元中也观察到了指示左行剪切变形的S-C组构(图6d)。

图7 庙台山含凝灰质变沉积岩构造单元岩石的显微变形特征

2.3 法库变质杂岩的弗林图解

笔者团队在西关镇东沟村东北侧露头(图4c)中采集了8块定向样品，笔者对这8块定向薄片样品进行了弗林(Flinnn)图解测定。首先在样品的XZ和YZ方向上分别进行定向薄片切制，其次对不同方向上的新生石英晶粒进行长短轴的测量和统计。并保证每张薄片的统计数据在200～400个，每组薄片的统计数据在500个以上。最后对获得的8组数据进行计算投图，获得的数据点位无一例外落入0

图8 辽北法库县东沟村Flinn图解

石英发生蓬凸和亚颗粒旋转动态重结晶的变质条件为低绿片岩相和高绿片岩相，故认为该期变形作用可能为高绿片岩相到低绿片岩相变形并在低绿片岩相变形持续作用的结果。显示法库变质杂岩体最后一期低绿片岩相的变形特征以压扁变形为主要特征，指示板块间的相互运动主要以正向运动为主要的运动学特征。

2.4 法库变质杂岩的变质作用特点

西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩单元中以残留块体中的斜长角闪片麻岩的变质程度最高，同时岩石也遭受了较强的动力变质作用改造，角闪石和斜长石等矿物均具有一定的定向性。斜长石边界呈不规则波状且在主要变形方向上整体具有拉长定向的趋势(图9a)，角闪石变形亦是如此，发育黝帘石，其动力变质条件在角闪岩相以上，但未见辉石类矿物出现。在长英质糜棱岩中我们发现了细粒的变形较弱或未变形的斜长角闪岩构造残留体，岩石整体矿物结晶细小，发育有Hbl1+Pl±Bt±Ep±Q等变质矿物组合(图9b)。随着后期变形变质作用的介入角闪石从褐色转变为蓝绿色，变形带上发育有Hbl2+Ep+Chl+Ab±Q说明岩石经历了后期高绿片岩相的(图9c, d)变形变质作用。次闪石化角闪岩中，角闪石发育次闪石化变质边现象从褐色的Hbl1转变成蓝绿色的Hbl2，并发育有绿帘石化和绿泥石化退变质现象(图9e)也证明了这一点。新生的细粒变粒岩中Ep+Act+Chl+Ab±Q(图9f)的出现代表了西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩单元中发育有低绿片岩相的变质作用特点。庙台山含凝灰质变沉积岩单元的变质作用主要以变质砂岩中绿泥石向黑云母的进变质作用(图9g)和露底构造中变中性火山岩中暗色矿物退变质成绿泥石、绿帘石和大量推测为褐铁矿之类铁质矿物的析出(图9h)，主体的变质作用级别为低绿片岩相。当然还有一些遭受变质变形作用改造的绢云千枚岩(图7c, d)和绢云石英片岩的发育。

图9 法库变质杂岩的变质作用特点

3 法库变质杂岩的年代学分析

3.1 采样与分析方法

多斑绢云长英质糜棱岩(DGTW01)和细粒长英质糜棱片岩(DGTW03)采自西关镇东沟村东北部采石场(图4c)(123°10′50″E、42°35′05″N)，绢云绿泥方解斜长糜棱岩(WYLTW1)采自王爷陵村东北侧采石场(123°10′05″E、42°31′05″N)，糜棱岩化黑云母花岗闪长岩(D2551)采自杨家窝卜村东南侧山顶(123°13′55″E、42°32′20″N)。保证每块样品重量≥4kg，将挑选好的锆石样品与标准锆石样品一起制靶，并将锆石靶抛光至一半，露出锆石内部结构。进行透射光，反射光和阴极发光(CL)图像的照相工作。根据透射光，反射光照片和阴极发光(CL)图像，避开含包体和有裂隙的位置，进行SHRIMPⅡ锆石U-Pb同位素测试分析工作。

本文的SHRIMPⅡ锆石U-Th-Pb同位素测试分析工作均在中国地质科学院北京离子探针实验中心SHRIMPⅡ上按照标准实验测试流程完成，详细的实验原理和流程参见文献(Compstonetal., 1984; Williams，1998)。对于实验结果选用Temora(417Ma)(Blacketal., 2003)作为标准分别进行锆石的U、Th含量及年龄校正。离子探针的束斑直径选取19～25μm，普通铅校正采用测定的204Pb进行分析校正，测试在机器状态稳定的情况下采取3～4个样品点插入1个标样的方法进行测定。年龄计算采用Steiger and Jäger(1977)推荐的衰变常数，数据处理采用ISOPLOT3.0(Ludwig, 1999)进行年龄数据的处理工作。

3.2 样品及其特征

绢云长英质糜棱岩(DGTW01)中锆石颜色呈无色透明状或淡黄色，大部分锆石晶形发育较好。呈长柱状和短柱状，长柱状锆石颗粒长轴在180～260μm左右，短轴在80～100μm，长短轴之比在2.5～1.8之间。短柱状锆石颗粒长轴在140～120μm，短轴在80～120μm，长短轴之比在1.5～1.2。个别锆石发育极为细窄的暗化边，在1μm左右，少量锆石可见颜色较深的核部，形状与外层锆石相似。CL图像下锆石整体颜色稍深，边界较为平直，震荡环带发育较好(图10a)。长英质糜棱片岩(DGTW03)中锆石颜色呈无色透明状或淡黄色，锆石颗粒粒径相对较小，大部分锆石为短柱状，短柱状锆石长轴在150～120μm，短轴在80～120μm，长短轴之比在1.5～1.1。少量锆石颗粒长短轴之比在1.5～2，锆石边界相对平直，震荡环带尚可。CL图像下未发现明显的核或边结构，个别锆石裂隙发育，颜色整体较明亮(图10b)。绢云绿泥方解斜长糜棱岩(WYLTW1)中锆石颜色为无色透明状，大部分锆石晶形发育较好，锆石颗粒呈长柱状长轴在220～160μm，短轴在80～100μm，长短轴之比在1.5～2。CL图像下锆石整体颜色较暗，可能为U含量较高的缘故。锆石边界平直，震荡环带较发育(图10c)。个别锆石可见中心较暗的区域无震荡环带发育，形状与外层锆石相似。糜棱岩化黑云母花岗闪长岩(D2551)中锆石为无色透明状，大部分锆石颗粒晶形发育较好，锆石颗粒呈长柱状长轴在200～160μm，短轴在80～100μm。CL图像下锆石边界平直，震荡环带较发育，未见明显的核部发育，仅在少量锆石中发现有暗化边(图10d)。

图10 法库变质杂岩锆石阴极发光图像测点及年龄

通过测年样品的镜下照片我们可以看到所有样品均经历了韧性变形作用改造(图11)。样品DGTW01石英残斑较浑圆且基质结晶细小绢云母化定向排列，不具备花岗结构。CL图像显示锆石边界平直，结晶较好，震荡环带清晰(图10a)，Th/U比较高>0.1(表3)，为典型的岩浆锆石特征，故推测其原岩为中酸性火山岩。同理样品DGTW03的显微照片中岩石亦不具备花岗岩的结构特征，且斑晶较少。CL图像显示锆石边界平直，结晶较好，震荡环带清晰(图10b)，Th/U比较高>0.1(表4)，为典型的岩浆锆石特征，故原岩亦为中酸性火山岩。样品WYLTW1石英含量较少，矿物结晶细小，不透明矿物含量较多，主要矿物组合为绿泥石和斜长石，CL图像显示锆石边界平直，结晶较好，震荡环带清晰(图10c)，Th/U比较高>0.1(表5)，为典型的岩浆锆石特征，推测其原岩为中基性火山岩。样品D2551含有黑云母，长石石英斑晶含量较高，具有花岗质糜棱岩的结构特征，CL图像显示锆石边界平直，结晶较好，震荡环带清晰(图10d)，Th/U比较高>0.1(表6)，故认为其原岩为花岗岩。

图11 法库变质杂岩测年样品的显微照片

表4 法库变质杂岩中少斑长英质糜棱片岩(样品DGTW03)SHRIMPⅡ锆石U-Pb数据

表5 法库变质杂岩中绢云绿泥方解斜长糜棱片岩(样品WYLTW1)SHRIMPⅡ锆石U-Pb数据

表6 法库变质杂岩中糜棱岩化黑云母花岗闪长岩(样品D2551)SHRIMPⅡ锆石U-Pb数据

3.3 分析结果

对多斑绢云长英质糜棱岩中的锆石(DGTW01)进行SHRIMPⅡU-Pb年代学测试，主要选择晶体发育好、振荡环带发育也较好的锆石，同时避开裂隙和包裹体进行SHRIMP测试分析。对样品DGTW01进行12个点位的年龄测试，获得岩浆锆石的206Pb/238U表观年龄值从434±6Ma到404±6Ma(表3)不等。除404±6Ma表观年龄值偏小被舍弃，可能为后期构造演化中扰动所致的结果外。其余锆石的表观年龄结果为434±6Ma到412±6Ma较谐和也较为集中，获得谐和年龄值为423±5Ma(图12a)。

图12 法库变质杂岩中各变质火山岩及糜棱岩化花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄协和曲线

对少斑长英质糜棱片岩中的锆石(DGTW03)进行年代学测试，选择晶体发育好、振荡环带发育也较好的锆石，同时避开裂隙和包裹体进行测试。对样品DGTW03进行13个点位的年龄测试，获得岩浆锆石的206Pb/238U表观年龄值从259±4Ma到238±6Ma(表4)不等，除238±6Ma偏离谐和线年龄稍远不加入谐和年龄计算外，其余锆石的表观年龄值从259±4Ma到242±4Ma较谐和，获得谐和年龄值为250±3Ma(图12b)。

对绢云绿泥方解斜长糜棱岩中的锆石(WYLTW1)进行年代学测试，选择晶体发育好、振荡环带发育也较好的锆石，避开裂隙和包裹体进行测试。对样品WYLTW1进行15个点位的年龄测试，获得岩浆锆石的206Pb/238U表观年龄值从300±4Ma到271±5Ma(表5)不等，除了271±5Ma和284±4Ma偏离谐和线年龄稍远不加入谐和年龄计算外，其余锆石的表观年龄值从300±4Ma到286±4Ma较谐和，获得谐和年龄值为292±2Ma(图12c)。

对糜棱岩化黑云母花岗闪长岩中的锆石(D2551)进行年代学测试，选择晶体发育好、振荡环带发育也较好的锆石，避开裂隙和包裹体进行测试。对样品D2551进行12个点位的年龄测试，获得岩浆锆石的206Pb/238U表观年龄值从439±5Ma到429±5Ma(表6)不等，锆石的表观年龄值均较为谐和和集中，获得谐和年龄值为433±3Ma(图12d)。

4 有关问题讨论

4.1 法库西关镇不同岩性单元的接触关系

法库地区各岩性单元露头覆盖非常严重，大部分岩性单元之间的关系被覆盖。通过野外测量和大量的岩相学、年代学及运动学数据确定它们呈构造接触。在卧牛石地区发育石英绿帘蚀变岩，根据其岩石表面发育较多磨圆状砂砾石认为其原岩可能为含凝灰质的沉积岩。在其南西侧发育志留纪糜棱岩化中细粒黑云母花岗闪长岩岩块。在西关镇南侧斜长角闪片麻岩呈孤岛状发育在韧性剪切带中，其周围被第四纪沉积覆盖与其它岩性单元之间的关系难以确定。通过年代学测试、与周围地层的对比以及线理发育的方向与区域上早期NE-SW方向上发育相近的线理，认为它们是以构造残留体的形式与晚期的变火山-沉积岩、花岗质糜棱岩、花岗岩岩体及地层接触(图2a)。

笔者团队在西关镇东沟村附近测得剖面，获得花岗闪长质糜棱岩、多斑绢云长英质糜棱岩、次闪石化糜棱岩化角闪片岩、花岗质糜棱岩和少斑长英质糜棱片岩之间呈韧性变形接触。同时笔者在该剖面上还获得了多斑绢云长英质糜棱岩(DGTW01)的谐和年龄为423±5Ma，少斑长英质糜棱片岩(DGTW03)的谐和年龄为250±3Ma，它们统一被后期韧性变形所强烈改造(图13)。区域上糜棱岩化黑云花岗闪长岩(D2551)的原岩时代为433±3Ma，呈残块状发育在大面积分布的原岩时代为292±2Ma绢云绿泥方解斜长糜棱岩(WYLTW1)中，同样它们统一被后期糜棱岩化韧性变形所强烈改造(图2a、图3、图11)。

图13 辽北法库县东沟村早-中三叠世糜棱岩带实测剖面及采样位置图

糜棱岩化黑云花岗闪长岩、石英绿帘蚀变岩、多斑绢云长英质糜棱岩、斜长角闪片麻岩及次闪石化糜棱岩化角闪片岩呈北东东及北东向断续带状分布于，同样呈北东东及北东向带状展布的二叠纪至三叠纪变安山质糜棱岩、长英质糜棱岩和花岗质糜棱岩带中，它们整体呈构造混杂岩带的形式出现(图2a)。

4.2 年代学分析结果的意义

中国东北地区夹持于北部西伯利亚克拉通和南部华北克拉通之间，自西向东额尔古纳地块、兴安增生地体、松辽地块和佳木斯-兴凯微地块构成了中国东北地区基本的大地构造格局(Wuetal., 2007a, 2011; Liuetal., 2017;许文良等,2019)。同时也有诸多学者对兴蒙造山带(中亚造山带东段)持有不同的划分方案和构造演化史的认识(engör and Natal’in, 1996; Li, 2006; 徐备等, 2014; Xuetal., 2015;周建波等,2013, 2020)。然而蛇绿岩带(张旗等,2003;史仁灯,2005;刘永江等,2019)、构造混杂岩带(Wuetal., 2007a, b;刘俊来等,2008;赵春强等,2014;石梦岩等,2017;裴先治等,2018)和大陆边缘岩石序列(孙德有等,2000;吴福元等,2001;陈斌,2002; Shietal., 2003; Geetal., 2007; 孟恩等,2008)确是划分微地块和重建古大洋演化(Li, 2006)的重要依据。

笔者团队对法库变质杂岩的不同岩性进行了大量的年代学测试，所得年龄主要分三个阶段，分别集中在晚奥陶世中期至中志留世晚期(447～422Ma)、早二叠世中期至早中三叠世中期(292～241Ma)和早白垩世中期(126～116Ma)(张志斌等,2018)。Jianetal.(2008)在内蒙古温都尔庙图林凯、巴特尔、苏尼特左旗地区获得了一系列早古生代年龄(de Jongetal., 2006)，认为中亚造山带东南部古亚洲洋存在497～415Ma南部造山带和498～420Ma北部造山带双向俯冲缝合造山的演化历史。Peietal.(2016)在吉林中部伊通-公主岭地区、伊山地区、张家屯地区、小绥河地区、威远堡地区大量晚古生代至早中生代花岗岩和沉积岩中识别出晚寒武世(大约493Ma)、中奥陶世(大约467Ma)、晚奥陶世-早志留世(大约443Ma)和晚志留世-中泥盆世(425-396Ma)四期岩浆活动和变质碎屑岩的发育,通过年代学、地球化学和锆石Hf同位素的组成，认为前三期岩浆活动与古亚洲洋板块持续向北的超级俯冲带环境有关，而最后一期晚志留世-中泥盆世的岩浆活动则记录了俯冲到后碰撞的过渡。同时Jianetal.(2010)还在呼吉尔特-查干哈达庙和满都拉地区获得了一系列晚古生代(323～250Ma)的年龄，结合前人工作建立了古亚洲洋在二叠纪时期南向俯冲的构造演化模式。Xiaoetal.(2003)在内蒙古中部地区识别出了三条奥陶纪、泥盆纪和二叠纪索伦缝合带，根据温都尔庙火山岩带的极性认为古亚洲洋向南俯冲于华北克拉通之下最终在二叠纪晚期闭合。本文在同一地区同一露头上获得了早中志留世至中志留世晚期(433～422Ma)及早二叠世中期至早中三叠世早期(292～250Ma)变质火山岩及花岗质糜棱岩的原岩年龄，认为其可能为多期复合造山作用的产物并遭受多期变形变质作用的改造。

4.3 法库变质杂岩的区域构造意义与构造演化

4.3.1 法库变质杂岩的区域构造意义

众多地质学者的大量工作为我们理解古大陆再造和重建古板块演化提供了重要基础，区域之间的对比可以让我们更好的认识它们之间的关系。长春-延吉缝合带上发育多个增生变质杂岩体，最典型的变质杂岩有石头口门-烟筒山变质杂岩体、呼兰群变质杂岩体、色洛河群变质杂岩体、青龙村群变质杂岩体以及开山屯变质杂岩体等，它们呈北西向带状展布，分别被佳木斯-伊通断裂、敦化-密山断裂、两江-明月镇断裂所切割。长春-延吉缝合带也称长春-延吉变质增生杂岩带作为研究古亚洲洋构造域向古太平洋构造域转换的重点区域(周建波等, 2013)，受到众多地质学者关注(Wuetal., 2007a; 张春艳等, 2007; 张春艳, 2009; 周建波等, 2020)。

郗爱华等(2003)报道了蒋图治等对呼兰群变质杂岩进行的原岩恢复：黑云母变粒岩-石榴石黑云母片麻岩的原岩是砂质粘土岩或中、酸性凝灰岩；角闪片岩-斜长角闪片岩的原岩为玄武岩或基性火山凝灰岩; 角闪斜长变粒岩(片麻岩)的原岩为碱性玄武岩或中基性凝灰岩; 云母片岩原岩为粘土岩。Wuetal.(2007a)通过对呼兰群中碎屑锆石所显示的火成振荡环带和高的Th/U比及高U浓度判断其原岩为火成岩。周晓东和殷长建(2004)重新厘定了色洛河岩群为一套变质火山-沉积岩系。李承东等(2007a)在色洛河群中获得了252±5Ma的变质高镁安山岩年龄。青龙村群其原岩类型为钙碱性安山岩和流纹岩组合、偏基性玄武岩，构造环境属于岛弧区(邱殿明等, 2004)。法库变质杂岩西关镇变火山-沉积岩和花岗质糜棱岩构造单元其岩石组成为变质火山岩，其原岩为一套中酸性火山岩。

Wuetal.(2007a)认为呼兰群经历了从绿片岩相到角闪岩相再到低绿片岩相顺时针的PTt轨迹。刘志宏等(2016)认为呼兰群经历了两期韧性变形作用及呼兰群是由一系列相互叠置的构造岩片构成，具有构造混杂岩的特点。李承东等(2007a)通过变质变形特征研究认为色洛河岩群经历了角闪岩相至绿片岩相的变质作用、发育花岗质糜棱岩，为一套构造杂岩。李孝文等(2017)对青龙村群的青龙村变质杂岩的研究认为其变质作用由早期绿片岩相-角闪岩相变质到后期绿片岩相退变质(邱殿明等, 2004; 张春艳, 2005, 2009)。本文对辽北法库变质杂岩的变形变质程度进行分析研究认为，法库变质杂岩经历了从高绿片岩相-角闪岩相变质到后期的低绿片岩相变质作用。

Wuetal.(2007a)在呼兰群中获得了其峰期全岩Rb-Sr变质年龄为～250Ma(郗爱华等, 2006)；孙德有等(2004)对侵入呼兰群中的大玉山岩体进行岩石学、元素和同位素地球化学研究认为大玉山岩体为具有同碰撞性质的花岗岩形成于248±4Ma。刘金玉等(2010)对呼兰群红旗岭铜镍硫化物矿床中的角闪石进行40Ar/39Ar同位素年代学研究，获得228±3Ma的坪年龄和230±7Ma的等时线年龄。刘志宏等(2016)在呼兰群白云石英片岩和石榴白云片岩中获得了约220Ma白云母40Ar/39Ar冷却年龄，说明华北板块北缘碰撞造山后伸展作用发生的时间。李承东等(2007a)在色洛河群中获得了252±5Ma的变质高镁安山岩年龄，其时代包括2.5Ga、晚古生代变质火山-沉积地层252Ma和二叠纪片麻状杂岩体260Ma和侏罗纪糜棱岩化花岗岩168Ma(李承东等, 2007b; Zhangetal., 2008b)。张春艳(2007)对青龙村群中斜长角闪岩的变质锆石进行年代学测试结果为274±6Ma，代表其变质时代为二叠纪晚期。本文对辽北法库变质杂岩中经历韧性变形的长英质糜棱岩进行年代学研究认为，法库变质杂岩经历了晚于250±3Ma的韧性变形作用。当然在同一缝合带中索伦西拉木伦缝合带的西侧也发育有二叠纪晚期的年代学指示(Jianetal., 2010; Xiaoetal., 2003)和众多地质学者们的工作都指示了二叠纪晚期索伦西拉木伦缝合带的闭合。

辽北法库地区的变质杂岩具有早古生代与晚古生代不同时代的变质火山-沉积岩及花岗质糜棱岩带它们呈韧性变形接触、又经历了高绿片岩相-角闪岩相的变形变质作用到低绿片岩相的变形变质作用改造和晚于早三叠世的韧性变形作用等，这些特点表明辽北法库变质杂岩与呼兰群变质杂岩、色洛河群变质杂岩和青龙村群变质杂岩同样为一套俯冲增生型构造混杂岩(表7；Wuetal., 2007a, 2011; 李承东等, 2007a; 邱殿明等, 2004; 张春艳, 2009; 李孝文等, 2017)。同样笔者团队经过野外大量的岩石学、地球化学、地质体之间的接触关系及大量的锆石SHRIMP U-Pb年代学(张志斌等,2018)研究认为法库地区的变质杂岩为一套即具有西侧早古生代造山特点(Jianetal., 2008; de Jongetal., 2006; Shietal., 2019a)，也具有东侧晚古生代造山特点(Wuetal., 2007a; Zhangetal., 2008a, 2010; Shietal., 2019b)，符合复合型造山带俯冲增生型构造混杂岩特点的变质杂岩体。其大地构造位置归属中亚造山带(CAOB)南缘，为索伦-西拉木伦缝合带东延，长春-延吉缝合带的一个重要组成部分。当然作为长春-延吉缝合带的一个组成部分，也是理解古亚洲洋构造域向古太平洋构造域转换的重点区域(周建波等, 2013, 2020; 唐克东等, 2004)。同样笔者也注意到法库变质杂岩及长春-延吉缝合带上的变质杂岩不仅遭受了古亚洲洋构造域的作用同样也遭受了古太平洋构造域的影响。法库地区发育的义县组早白垩世中期(126～116Ma)的火山事件(张志斌等,2018)，形成了中生代早白垩世火山岩盆地-秀水河盆地(图2a)，指示了一种伸展构造环境。

表7 呼兰群变质杂岩、色洛河群变质杂岩、青龙村群变质杂岩与法库变质杂岩的特点对比

4.3.2 法库变质杂岩的区域构造演化

根据上述的工作和区域上的对比，笔者给出法库变质杂岩体的构造演化模式图(图14)，以方便我们去理解。笔者在法库县西侧西关镇及秀水河子镇一带进行了大量的年龄样品的测试，并未发现具有更老年龄的地质体，故暂时推测：(a)晚前寒武纪至寒武纪法库地区为一个大洋伸展的构造背景；(b)奥陶纪至志留纪该地区经历了一次双向俯冲事件，在华北克拉通的北侧和松辽地块的南侧均发育了早古生代的弧岩浆作用，其中在松辽地块的南侧发育了西关镇早古生代的弧岩浆作用；(c)中泥盆世至晚石炭世，北向俯冲的中止，南向俯冲的持续；(d)早二叠世-早中三叠世该地区发生了大规模的陆-陆碰撞作用，不同于索伦-西拉木伦缝合带西侧陆-陆碰撞以硬碰撞为主伴随着洋板片的刮削(蛇绿岩的形成)以及大规模的岩浆作用。法库地区及索伦-西拉木伦河缝合带的东侧长春-延吉地区，陆-陆碰撞的发生更应是软碰撞。即松辽陆块边界的大部分下插至华北克拉通的下部，岩石发生变形变质和糜棱岩化作用。(e)中生代法库变质杂岩体随着华北克拉通和松辽地块一起以及中国东部地区进入到了古太平洋构造域的控制阶段。中国东部地区在(135～100Ma)进入华北克拉通破坏及伸展构造环境(朱日祥等, 2015)，法库地区的义县组早白垩世火山岩盆地事件(126～116Ma)、法库变质杂岩体、十间房糜棱岩带的伸展构造环境(Zhangetal., 2010)及125Ma年的40Ar/39Ar年代学(张晓晖等, 2004)指示和其对杂岩体所造成的正向剥露事件，是华北克拉通北缘法库变质杂岩体和长春延吉缝合带对该次伸展事件的响应。