桂北地区龙胜韧性剪切带的应变特征及构造意义

2023-11-09范天一冯佐海郑桂青白玉明胡乔帆

成都理工大学学报（自然科学版） 2023年5期

范天一,秦亚,冯佐海,郑桂青,白玉明,胡乔帆,吴杰

(1.桂林理工大学 a.广西有色隐伏金属矿产勘查与新材料开发协同创新中心;b.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林 541006;2.中国海洋大学海洋地球科学学院,山东青岛 266100;3.中国有色桂林矿产地质研究院有限公司,广西桂林 541006)

桂北龙胜地区位处扬子和华夏陆块拼贴造山带的西南端,其上元古界广泛发育镁铁-超镁铁岩［1-5］。由于缺乏典型的蛇绿岩和高压变质岩,桂北地区广泛出露的镁铁-超镁铁质岩成为研究华南大陆早期构造演化的关键［5-10］。早期部分学者认为桂北龙胜地区镁铁-超镁铁质岩与围岩呈构造成因的“冷接触”,进而提出龙胜蛇绿岩的认识［11-14］。但一些学者认为,桂北龙胜地区镁铁-超镁铁岩与围岩并非构造成因的“冷接触”,进而对龙胜蛇绿岩提出质疑［15-19］。张桂林等［15-16］认为桂北龙胜地区镁铁-超镁铁岩是顺层侵位的岩席在变形分解下残留在弱变形域中的构造透镜体,而周围强变形域为边缘韧性剪切带;张成龙等［18］亦认为桂北龙胜地区吊竹山辉绿岩体北东侧发生了明显的变形和片理化,并发育糜棱结构;秦亚等［19］认为桂北龙胜地区上朗变镁铁岩的西侧呈现透入性片理,具有S-C组构、旋转碎斑和拉伸线理等糜棱结构。

尽管桂北龙胜地区镁铁-超镁铁岩周缘发育韧性剪切构造的认识在20世纪已经提出,但相关的研究多集中在镁铁质糜棱岩的几何学和糜棱结构,韧性剪切构造与金矿的成矿关系等方面［18-21］。桂北龙胜地区韧性剪切构造的应变特征、流变学、年代学和动力学背景等研究则甚少。近年来,本文作者及其所在团队在桂北龙胜地区开展系统的野外地质调查,利用宏-微观构造、磁组构和流变学等方法,探讨龙胜韧性剪切带的应变特征和动力学背景,约束区域构造演化。

1 地质特征

扬子和华夏陆块于新元古代初期拼贴造山形成统一的古华南大陆,碰撞拼贴带被称为江南造山带［22-23］。其后,随着全球Rodinia超大陆的裂陷,统一的古华南大陆开始裂解［24-26］。裂解之后的扬子和华夏陆块于早古生代再次造山而形成现今统一的构造格局［2-4］。本文所讨论的龙胜韧性剪切带处于扬子和华夏陆块拼贴造山带南西端的桂北地区［27］(图1-A)。

图1 华南大地构造简图及桂北地区地质简图Fig.1 Tectonic map of the South China and sketch map of northern Guangxi province(A)图据周雪瑶等［27］修改;(B)据广西壮族自治区地质矿产勘查开发局［33］修改。图中:F1.摩天岭韧性剪切带,F2.四堡韧性剪切带,F3.元宝山韧性剪切带,F4.三江韧性剪切带,F5.寿城-三门韧性剪切带,F6.龙胜韧性剪切带

桂北地区出露的最老地层为上元古界四堡群,自下而上分为九小组、文通组和鱼西组,为一套变质变形的火山-碎屑岩系。不整合于四堡群之上的是具有裂谷充填性质的上元古界丹洲群［28-29］,自下而上分为白竹组、合桐组(三门街组)和拱洞组,为1套浅变质的火山-碎屑岩系。丹洲群之上为冰期沉积的南华系,南华系与下伏丹洲群的接触关系在黔东南—桂北地区往NW方向逐渐由整合接触渐变为平行不整合或微角度不整合接触［29-32］。南华系之上为震旦系,下古生界寒武系和奥陶系,上古生界泥盆系和二叠系。中生界仅在龙胜南部的两江地区局部出露［33］(图1-B)。

研究区出露多期岩浆岩,包括新元古代、早古生代和中生代岩浆岩。新元古代岩浆事件最为强烈,花岗岩和镁铁-超镁铁岩均广泛出露。新元古代花岗岩主体出露于桂北摩天岭、元宝山和四堡等地,主体岩性为二长花岗岩和花岗闪长岩。新元古代镁铁-超镁铁岩主要围绕摩天岭和元宝山岩体分布于四堡群,以及呈NNE向出露于丹洲群。早古生代岩体主要分布于桂北龙胜地区,如龙胜岩体［34］。近年来,桂北地区还存在中生代燕山期镁铁-超镁铁岩的报道［35］。

桂北地区具有复杂的构造形迹,褶皱和断裂构造均十分发育。四堡期褶皱总体呈近EW向展布的紧闭褶皱;而早古生代褶皱则总体呈现NNE向,自W向E分别出露摩天岭复式背斜、元宝山复式背斜、三门复式背斜、龙胜复式背斜和马海复式背斜等(图1-B)。NNE向断裂构造亦十分发育,且具韧性变形的宏-微观构造特征;自W向E展布有摩天岭韧性剪切带、四堡韧性剪切带、元宝山韧性剪切带、三江韧性剪切带、寿城-三门韧性剪切带和龙胜韧性剪切构造等［18-19,21］。除NNE向韧性剪切构造外,NW、EW和SN构造亦相对发育(图1-B)。

2 宏观构造特征

龙胜韧性剪切带具有典型的宏观韧性变形构造,卷入韧性变形的地质体包括上元古界丹洲群、南华系和震旦系,以及丹洲群中的镁铁-超镁铁岩(图1-B)。

桂北龙胜地区上元古界丹洲群和震旦系因韧性变形而产生强烈片理化(图2-A),并发育不对称的眼球体(图2-A)、大型拉伸线理(图2-B)和A型褶皱等(图2-C)。先存石英脉多被剪切拉伸形成石英构造透镜体(图2-D),或发生揉皱弯曲形成不对称褶皱(图2-E)。上述宏观构造指示左旋逆冲剪切的运动学性质。

图2 龙胜韧性剪切带的宏观构造特征Fig.2 The outcrop structural features of Longsheng ductile shear zone(A)丹洲群岩石发生强烈的片理化并产生不对称眼球体(龙胜县和平);(B)丹洲群中的拉伸线理(龙胜县黄家);(C)丹洲群中的A型褶皱(龙胜县泗水);(D)石英眼球体指示逆冲剪切(龙胜县现坪);(E)石英脉发生揉皱弯曲形成不对称褶皱(龙胜县泗水);(F)韧性剪切带内变辉绿岩中的透入性片理构造(龙胜县金结);(G)镁铁质糜棱岩中的σ残斑和S-C组构,指示左旋剪切(平面)(龙胜县金结);(H)镁铁质糜棱岩中同构造方解石眼球体指示逆冲剪切(龙胜县金结);(I)镁铁质糜棱岩中的拉伸线理(龙胜县金结)

镁铁-超镁铁岩的中部常呈块状构造,其周缘常形成强烈的透入性片理(图2-F),并发育糜棱岩、旋转碎斑、S-C组构和拉伸线理等构造。龙胜县金结变辉绿岩边缘韧性剪切变形带内,残斑矿物主要是蚀变矿物方解石,呈不对称的眼球体(图2-G、H),其长轴优选方位所显示的剪切带内面理与细粒化的方解石、绿泥石和绿帘石等基质定向排列所显示的新生面理共同构成S-C组构(图2-G)。拉伸线理中的矿物主要是带状分布的方解石和绿泥石等(图2-I)。宏观构造研究表明,研究区可能存在多期构造变形,不同部位保留不同的运动学性质,既有左旋逆冲剪切,又有右旋正滑剪切。

3 微观构造特征

本文对镁铁-超镁铁岩和卷入韧性变形的沉积地层开展显微构造研究,讨论桂北地区龙胜韧性剪切带的微观构造特征。

超镁铁质糜棱岩具有典型的糜棱结构(图3-A)。残斑矿物主要为长柱状的阳起石、透闪石、方解石和黄铁矿等;基质矿物主要为针状或纤维状阳起石或透闪石,次要矿物为纤维状的绿泥石和绿帘石等。阳起石或透闪石残斑受韧性剪切变形而发生位移、旋转和细粒化,并形成眼球状构造。眼球体呈“S”形弯曲,其长轴优选方位构成剪切带内面理(S面理)。阳起石和绿泥石等纤维状基质围绕眼球体定向排列,指示固态流变的特点,并形成剪切带面理(C面理)。残斑矿物和基质共同构成S-C组构,指示左旋剪切(图3-A)。眼球体残斑的两端常见纤维状的阳起石或绿泥石拖尾,残斑矿物的长轴优选方位与拖尾构造形成剪切带内面理,与剪切带面理构成S-C组构,指示右旋剪切(图3-B)。方解石残斑在超镁铁质糜棱岩中呈不均匀分布,呈椭圆状,其长轴方向与剪切带的面理方向一致,且内部发育机械双晶(图3-C)。黄铁矿残斑与绿泥石、少量的滑石和方解石等影中矿物共同构成不对称的压力影构造,指示右旋剪切(图3-D)。

图3 龙胜韧性剪切带的典型显微构造变形特征Fig.3 Typical microstructural characteristics of Longsheng ductile shear zone(A)阳起透闪石糜棱岩中的糜棱结构,残斑矿物与基质构成S-C组构,指示左旋剪切(龙胜县和平乡)(+);(B)阳起透闪石糜棱岩中的基质围绕残斑矿物构成S-C组构,指示右旋剪切(龙胜县和平乡)(+);(C)阳起透闪石糜棱岩中方解石残斑和机械双晶(龙胜县和平乡)(+);(D)阳起透闪石糜棱岩中黄铁矿残斑及不对称压力影构造(龙胜县和平乡)(+);(E)镁铁质糜棱岩中的S-C组构,指示左旋剪切(龙胜县金结)(+);(F)变泥质岩中的石英动态重结晶颗粒,指示膨凸式重结晶的型式(龙胜县和平乡)(+) 。矿物代号:Qz.石英;Act.阳起石;Cal.方解石;Ser.绢云母;Py.黄铁矿

镁铁质糜棱岩具显微糜棱结构。残斑矿物主要是黄铁矿和方解石,基质为细粒化的方解石、石英、绢云母和绿泥石等。眼球状方解石残斑的优选方位所指示的剪切带内面理与基质矿物定向排列所组成的剪切带面理共同构成S-C组构,指示左旋剪切(图3-E)。方解石残斑因剪切滑动形成的显微书斜构造,亦指示左旋剪切(图3-E)。

片理化的沉积地层主要岩性为凝灰质片岩和云母片岩。石英残斑以集合体形式存在,主要为动态重结晶颗粒,粒径较小(20～50 μm);基质主要为细粒化的石英、绢云母及绿泥石等。石英残斑显示波状消光,重结晶石英颗粒充填在石英残斑矿物的颗粒边界,显示膨凸式重结晶(BLG)的型式,指示变形温度较低(300 ℃～400 ℃)(图3-F)。

综合宏-微观构造特征,桂北地区龙胜韧性剪切带具有多期构造变形的特征,不同部位呈现不同的运动学性质,部分地带显示左旋逆冲剪切,部分地带显示右旋正滑剪切。

4 应变特征

因龙胜韧性剪切带缺乏明显的宏观应变标志体,本文利用磁椭球体来代替应变椭球体,采用磁组构特征来讨论韧性剪切带的规模、产状、应变特征和剪切性质等。

首先野外采集未风化、新鲜的定向样品;然后在实验室将其切割成立方体样品(2 cm×2 cm×2 cm);最后开展磁组构测量。磁组构样品的分析测试工作在桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室使用MFK1-A/CS-4型卡帕桥旋转型单频磁化率仪完成。测量场300 A/m,工作频率875 Hz,环境温度20 ℃,灵敏度2×10-8SI,精度0.1%［36-37］。通过测量定向岩心的15个不同方向的磁化率大小,求得单个岩芯样品的3个磁化率主轴Kmax、Kint、Kmin大小和方位,同时利用Anisoft软件将多个岩心样品的分析数据拟合出该采样点的磁化率椭球体的形态和方位,并求出样品的磁组构参数,如磁化率各向异性度(P值),磁面理(F值),磁线理(L值)和磁化率椭球体扁率(E值)等。

4.1 规模和产状

论文实测与区域构造线呈大角度相交的3条磁组构剖面(图4),由N向S依次为棉花坪—泗水剖面(A-A’)、翁家—荔枝沟剖面(B-B’)和高石山—现坪剖面(C-C’)(图4)。共采取磁组构样品42件,其中棉花坪—泗水剖面共10件,翁家—荔枝沟剖面共13件,高石山—现坪剖面共19件,分析结果见表1。

表1 桂北地区龙胜韧性剪切带的磁组构参数Table 1 The magnetic fabric parameters along Longsheng area of northern Guangxi

图4 龙胜韧性剪切带分布图及剖面图Fig.4 Distribution map and magnetic fabric profile of Longsheng ductile shear zone1.泥盆系;2.奥陶系;3.寒武系边溪组;4.寒武系清溪组;5.震旦系老堡组;6.震旦系陡山沱组;7.南华系南沱组;8.南华系富禄组;9.南华系长安组;10.丹洲群拱洞组;11.丹洲群合桐组;12.镁铁-超镁铁岩;13.砂岩;14.含砾砂岩;15.变质砂岩;16.千枚岩;17.板岩;18.镁铁-超镁铁岩的岩性花纹;19.断层;20.角度不整合;21.地质界线;22.强韧性变形域;23.弱韧性变形域;24.韧性剪切带;25.剖面线方位;26.磁组构P值;27.P值=1.05线;28.P值=1.10线;29.磁组构样品采样位置及编号;30.磁组构剖面;31.标注线;32.城镇

众多磁组构参数中,磁化率各向异性度(P值)可衡量岩石的变形程度［38］。当P值<1.05时,岩石为非构造成因的变形;当1.05≤P值<1.10时,岩石为构造成因的弱韧性变形;当P值≥1.10时,岩石为构造成因的强韧性变形［36,39-40］。首先,将带有GPS坐标的采样点置于平面地质图,然后根据各个采样点的磁组构测量结果,利用P值≥1.05的采样点圈出龙胜韧性剪切带的分布范围(图4);并根据各个剖面的P值大小绘制磁各向异性度折线图(图4);同时结合地质剖面图,由P值≥1.10和1.10>P值≥1.05的采样点圈出强、弱韧性变形带(图4)。

棉花坪—泗水剖面(A-A’):该剖面位于研究区北部,自棉花坪一带沿111°延伸至泗水一带。该剖面切割南华系长安组含砾砂岩,丹洲群拱洞组砂质板岩、千枚岩,合桐组千枚岩、变质砂岩和板岩,以及丹洲群合桐组中的镁铁-超镁铁岩。10件磁组构样品P值介于1.02～1.35,其中,2件样品P值<1.05;2件样品P值介于1.05～1.10;其余样品P值>1.10(图4)。该剖面所控制的韧性变形带宽度8 km。

翁家—荔枝沟剖面(B-B’):该剖面位于研究区中部,自翁家一带沿95°延伸至荔枝沟一带。该剖面切割丹洲群拱洞组、合桐组,以及合桐组中的镁铁-超镁铁岩。13件磁组构样品P值介于1.05～2.18,其中2件样品P值介于1.05～1.10,其余样品P值>1.10。该剖面相对较短,未能完全控制韧性剪切带的宽度(图4)。

高石山—现坪剖面(C-C’):该剖面位于研究区的南部,自高石山一带沿122°过金车后延伸至现坪一带。该剖面切割丹洲群拱洞组和合桐组,以及合桐组中的镁铁-超镁铁岩。19件磁组构样品P值介于1.04～2.40,其中1件样品P值<1.05,其余18件样品P值>1.05。尽管该剖面未能控制其东侧边界,但其控制的韧性变形宽度超过6 km。

根据39件P值≥1.05磁组构样品的分布,在地质图上圈出龙胜韧性剪切带的分布范围和方位,并以P值=1.10为界划分强弱变形带(图4)。磁组构测量结果显示,龙胜韧性剪切带沿NNE向延伸超过20 km,宽6～8 km,并沿走向延伸进入湖南与邻区断裂相接。龙胜韧性剪切带的强韧性变形域多集中于镁铁-超镁铁岩的周缘(图4)。

27组实测糜棱C面理(表2)的极射赤平投影显示,龙胜韧性剪切带呈NNE向延伸,倾向164°～318°,倾角25°～87°,极密点产状294°∠56°(图5-A、B)。39组P值≥1.05磁面理(表2)的极射赤平投影显示,龙胜韧性剪切带倾向NWW,倾角33°～89°,极密点产状280°∠50°(图5-C、D)。

表2 龙胜韧性剪切带糜棱C面理和磁面理产状Table 2 C foliation and magnetic foliation of the Longsheng ductile shear zone

图5 龙胜韧性剪切带面理产状的极射赤平投影和极点等密度图Fig.5 The stereographic projection and pole figures for the Longsheng ductile shear zone foliation(A)(B)分别为野外实测糜棱C面理的极射赤平投影和极点等密度图;(C)(D)分别为磁面理的极射赤平投影和极点等密度图

4.2 应变特征

因磁椭球体与应变椭球体之间具有对应关系,故常用磁组构参数来衡量岩石的应变特征。磁化率椭球体扁率(E=F/L)常用来衡量磁椭球体的应变特征,故可利用其进行岩石应变特征分析。当E=1时,代表平面应变;当1

本文利用龙胜韧性剪切带39件样品(P值≥1.05)的磁面理(F值)和磁线理(L值)数据绘制L-F图解(图6)。L-F图解中,棉花坪—泗水剖面的8件样品中,5件样品落入压扁型应变区,3件样品落入拉伸应变区(图6);翁家—荔枝沟剖面的13件样品中,7件样品落入压扁应变区,6件样品落入拉伸应变区(图6);高石山—现坪剖面的18件样品中,8件样品落入压扁应变区,10件样品落入拉伸应变区(图6)。上述磁化率椭球体扁率(E)表明,龙胜韧性剪切带具有多期变形,变形岩石中既保留有压扁型应变,也保留有拉伸型应变。

图6 龙胜韧性剪切带的F-L图解Fig.6 F-L diagram for the Longsheng ductile shear zone

4.3 运动学涡度

运动学涡度是定量表征剪切带中纯剪切和简单剪切的相对比重,亦是定量检验应力类型和运动方式的重要参数。A.R.Bobyarchick［41］将运动学涡度定义为变形面内,两非旋转轴间夹角的余弦(Wk=cosα)。纯剪切为共轴变形,其夹角为90°,运动学涡度为0;简单剪切为非共轴变形,其运动学涡度为1;一般剪切为简单剪切和纯剪切的结合,其运动学涡度介于0～1。在一般剪切中,简单剪切和纯剪切所占比重相同时,运动学涡度值介于0.71～0.75。当纯剪切占主导时,运动学涡度值介于0～0.71;当简单剪切占主导时,运动学涡度值介于0.75～1［42］。

运动学涡度的估算方法较多,如最大主应力方位法、双曲线法、σ型旋转碎斑稳定法、极摩尔圆法和有限应变法等。本文根据岩石磁组构测量的结果,采用最大主应力轴(σ1)方位法［43］对龙胜韧性剪切带进行运动学涡度估算,估算结果见表3。

表3 龙胜韧性剪切带运动学涡度计算结果Table 3 Kinematic vorticity calculation results for the Longsheng ductile shear zone

龙胜韧性剪切带的运动学涡度值(Wk)介于0.25～0.99。20个测量点中,10个测量点的Wk<0.71, 10个测量点的Wk>0.75。运动学涡度估算结果表明,龙胜韧性剪切带亦显示多期变形的特征,不同的变形岩石保留有不同的剪切性质,既保留有简单剪切,也保留有纯剪切。

5 流变学特征

本文通过变形温度、古差异应力和应变速率等方面来讨论龙胜韧性剪切带的流变学特征。

5.1 变形温度

龙胜韧性剪切带的变形岩石主要为镁铁质糜棱岩、钙硅质片岩和绿泥绢云片岩等。镁铁质糜棱岩的主要矿物组合为绿泥石+绿帘石+方解石+斜长石;钙硅质片岩的主要矿物组合为绢云母+白云母+方解石+石英;绿泥绢云片岩的主要矿物组合为绿泥石+绢云母+石英。上述各类变形岩石的矿物组合均属于中绿片岩相,推测龙胜韧性剪切带的变形温度介于300 ℃～500 ℃。

5.2 古差异应力

古差异应力是指最大主应力与最小主应力的差值,能反映糜棱质岩石的形成环境和动力大小。韧性剪切带内,重结晶石英颗粒的大小与差异应力存在着对应关系［44-48］。本文采用R.J.Twiss［44］提出的动态重结晶石英颗粒计算古差异应力的方法。

岩石韧性变形过程中,重结晶石英颗粒的粒径大小与古差异应力之间存在如下函数关系式:

σ1-σ3=(d/b)1/R

(1)

式中:σ1-σ3为最大主应力与最小主应力的差值,单位为MPa;d为动态重结晶石英颗粒的平均粒径,单位为μm;b和R为实验参数。

本文选择龙胜韧性剪切带内动态重结晶石英颗粒含量较高的8件样品进行古差异应力估算。采用M.Stipp等［48］给出的古差异应力估算参数(实验参数R和b分别为-1.26和0.36×104)。首先,在显微镜下采用截线法测量动态重结晶石英颗粒的粒径;然后,将粒径代入古差异应力计算公式(1),即可获得相应的古差异应力值(表4)。计算结果表明,龙胜韧性剪切带具有相对较小的古差异应力,介于18.03～30.64 MPa。

表4 龙胜韧性剪切带古差异应力和应变速率估算结果Table 4 Calculation of paleo-differential stress and strain rates for the Longsheng ductile shear zone

5.3 应变速率

当古差异应力和变形温度确定后,即可估算变形岩石的应变速率［49-50］。本文采用D.K.Parrish等［51］提出的湿石英流变速率公式和G.C.Gleason等［52］提出的石英应变速率计算公式来确定韧性剪切带的应变速率［53］,并分别用ε1和ε2表示。具体公式分别为:

ε1=4.4×10-2σ2.6exp(-27778/T)

(2)

ε2=1.1×10-4σ2.6exp(-223000/(8.314T))

(3)

式(2)和式(3)中:ε为应变速率,单位为s-1;σ为古差异应力,单位取MPa;T为应变温度(热力学温度),单位取K。

将上文所求的变形温度和古差异应力分别代入公式(2)和(3),即可获得相应的应变速率ε1和ε2。估算结果表明,龙胜韧性剪切带具有相对较低的应变速率,2种方法获得应变速率分别为(0.20～0.80)×10-13s-1和(0.10～0.83)×10-13s-1(表4)。

6 应变特征及构造意义

6.1 岩石应变特征

龙胜韧性剪切带具有典型的宏-微观韧性变形结构,发育S-C组构、拉伸线理、A型褶皱、旋转碎斑、透入性片理、不对称压力影和石英的动态重结晶等(图2和图3)。宏-微观构造和磁组构表明,龙胜韧性剪切带主体发育于桂北龙胜县金车—泗水一线,NNE向延伸超20 km,宽6～8 km,属于区域性永福—龙胜—城步断裂带的中段(图4)。糜棱C面理的极密点产状294°∠56°(图5-A、B),磁面理的极密点产状280°∠50°(图6-C、D)。

前人研究表明,糜棱C面理与磁面理的夹角可以判断剪切带的运动学方向;相对于实测糜棱C面理而言,磁面理位于其锐角顺时针方向,则表明发生了左旋剪切;反之,磁面理位于其锐角逆时针方向,则表明发生了右旋剪切［54］。龙胜韧性剪切带磁面理的极密点产状(280°∠50°)相对于糜棱C面理的极密点产状(294°∠56°)而言,发生了逆时针方向的旋转,表明龙胜韧性剪切带具有右旋剪切的性质。运动学涡度、应变特征和宏-微观构造表明,龙胜韧性剪切带具有多期变形的特征,整体显示早期左旋逆冲剪切,晚期右旋正滑剪切的运动学性质。

应变分析表明,龙胜韧性剪切带具有多期韧性变形的特征,总体显示早期压扁型应变,晚期拉伸型应变的特征。运动学涡度亦分析表明,龙胜韧性剪切带呈现多期变形,不同的岩石保留不同的剪切性质,既保留有简单剪切,也保留有纯剪切。根据龙胜韧性剪切带具有中绿片岩相的变形矿物组合,暗示其变形温度介于300 ℃～500 ℃。龙胜韧性剪切带具有相对较低的古差异应力(18.03～30.64 MPa)和应变速率((0.10～0.83)×10-13s-1)。

卷入龙胜韧性剪切带变形的地质体主要为上元古界和下古生界,以及上元古界丹洲群中的镁铁质-超镁铁岩,上古生界未发生明显的韧性变形(图1),暗示龙胜韧性剪切带形成于早古生代。前人对龙胜韧性剪切带变形时代的研究相对较少,仅张成龙等［18］和秦亚等［19］利用热液锆石U-Pb年龄限定其形成于早古生代的～440 Ma B.P.。但龙胜韧性剪切带具有多期活动的特征,且前人研究成果未能明确左旋逆冲剪切、右旋正滑剪切以及逆冲剪切和正滑剪切转换的时代。综上所述,龙胜韧性剪切带多期构造变形的精细年代学刻画仍需进一步的工作。

6.2 构造意义

前已述及,桂北龙胜地区镁铁-超镁铁岩与围岩的接触关系对约束华南大陆早期构造演化具有重要意义。宏-微观构造和磁组构研究表明,桂北龙胜地区镁铁-超镁铁岩周缘强片理化带为韧性剪切带,而非构造成因的“冷接触”,故不支持龙胜蛇绿岩的认识。本文研究内容表明,桂北龙胜韧性剪切带形成于早古生代,其形成可能与早古生代扬子和华夏陆块的造山事件有成因联系。

大型韧性剪切带是大陆构造变形过程中地壳较深层次的构造形迹,也是碰撞造山作用或陆内变形的主要表现形式之一,多是陆块碰撞拼贴带及地体增生拼合带的重要组成部分,常出现在活动板块或地块的边界及其附近［55］。桂北地区处于扬子和华夏陆块拼贴造山带的南西段,发育一系列近NNE向的韧性剪切带。已有的研究表明,桂北地区一系列NNE向的韧性剪切带形成于早古生代,且多是前人建议过的早古生代扬子和华夏陆块的西南段边界断裂［18,36,40,56-62］。因此,对桂北地区韧性剪切带的厘定有助于揭示华南大陆早古生代扬子和华夏陆块造山作用的方式和过程。

大型韧性剪切带常与造山过程密切相关,逆冲型韧性剪切带一般在大洋俯冲增生及弧陆—陆陆碰撞造山过程的中下地壳收缩阶段;伸展型韧性剪切带主要形成于地壳伸展减薄的后造山阶段;而走滑型韧性剪切带常与地体之间的斜向汇聚和碰撞有关［63-64］。综合研究表明,龙胜韧性剪切带的早期左旋逆冲剪切和压扁型应变应形成于早古生代扬子和华夏陆块挤压造山背景;而晚期右旋正滑剪切和拉伸型应变应形成于造山后伸展背景。

扬子和华夏陆块早古生代造山事件的动力来源长期存在不同的认识。郑桂青［21］认为龙胜韧性剪切带的形成与早古生代扬子和华夏陆块汇聚事件相关。区域上,张雪锋［40］认为桂北地区四堡韧性剪切带是华南早古生代华夏地块自SE向NW做低角度斜冲到扬子地块的产物;马筱［61］研究表明,扬子东南缘的前泥盆系构造变形具有SE向NW逐渐变弱的趋势,亦支持华南大陆早古生代构造事件的驱动力来自SE侧。龙胜韧性剪切带倾向NW,似乎很难用来自SE侧的驱动力来解释NW倾向的构造;金宠［60］则在研究雪峰陆内构造系统时认为,来自SE侧的挤压力由于受到黔中隆起的影响,在靖县—溆浦断裂附近产生强大的反冲作用。向东的反冲作用在黔阳、溆浦一带的前泥盆纪地层中的褶皱轴面普遍东倒西倾中也可以得到体现。综上所述,本文所述的龙胜韧性剪切带呈倾向NW,其形成于华夏陆块自SE向扬子陆块挤压受阻后而产生反冲作用的构造背景下。

龙胜韧性剪切带的产状、规模、应变特征、流变学及动力背景等的厘定,对明确扬子和华夏陆块早古生代造山事件的方式、时限和动力来源等具有重要的启示意义,为深化华南大地构造演化研究提供了新的资料。