Question

豫西变质核杂岩的演化模式

Answer 1

以上的研究结果表明，晚白垩世之前的构造推覆使豫西东秦岭北缘的地壳增厚、重熔及形成S型的花岗岩带，晚白垩世以来进入后造山期的剥蚀及伸展塌陷阶段，同时伴随近东西向的区域性走滑断层的活动，形成了豫西一系列雁状分布的北东向盆地及盆地之间的山岭，构成了东秦岭北缘的伸展走廊地带。在此伸展走廊出露的三个变质核杂岩，由其边缘的拆离断层及边缘糜棱岩带中NWW-SEE向的拉伸线理，显示它们都是在NWW-SEE向的伸展拆离过程中形成的。前面对豫西三个变质核杂岩边缘剪切带的研究结果表明，小秦岭的边缘糜棱岩带下部为长英质糜棱岩，其变质程度达高绿片岩相，形成温度为400～500℃；崤山的边缘糜棱岩带由绢英质糜棱岩构成，形成温度低于400～325℃；而熊耳山半地堑式的变质核杂岩西北侧拆离断层下盘基本上缺失糜棱岩，表明剪切带是在低于300℃的温度下形成的。以上边缘糜棱岩带所给出的形成环境信息可有如下两种解释。

图5-64　变质核杂岩形成过程中，复合型岩床的侵入导致热异常，热晕内韧性剪切作用形成糜棱岩前锋

（据Lister,1993）

一种是近年来Lister等（1993）所提出的深成岩体侵入瞬间热脉冲模式，即在大陆伸展环境下浅部形成的伸展剪切带（形成温度在230～250℃以下），由于深成岩体侵位引起的短期瞬间热脉冲使剪切带温度升高发生韧性变形形成了糜棱岩（图5-64），认为深成岩体的侵位作用是变质核杂岩隆升的根本原因。前已提到，豫西变质核杂岩形成的过程中，有大量的基性、中性至酸性的深成岩体侵入，其中崤山核杂岩及小秦岭核杂岩中顺糜棱岩面理侵入的浅色花岗岩岩床多已糜棱岩化，我们注意到厚度通常为1～6m之间的花岗岩岩床糜棱岩化较围岩强烈，且近岩床处的围岩变形及糜棱岩化一般较远离接触带处的岩层强烈，表明这类同构造期侵入的岩床在韧性变形的过程中确实温度较高且有可能带来瞬间的热脉冲，但其影响的宽度较小，仅限于靠近接触带的部位（图5-23）。而小秦岭核杂岩边缘糜棱岩带早期变质程度明显较崤山核杂岩边缘糜棱岩带要高，崤山变质核杂岩边缘糜棱岩带又较熊耳山北缘的边缘剪切带变质程度高，仅用岩床引起的短期热脉冲对此无法解释。而惟一合理的解释是小秦岭边缘糜棱岩带形成时的温度及压力条件高于崤山的边缘糜棱岩，且二者均高于熊耳山变质核杂岩边缘剪切带。崤山核杂岩拆离断层上盘过渡层铁铜沟组底部的石英砂岩及顶部的大理岩均已糜棱岩化，亦表明处于拆离断层上盘的这一地层在伸展拆离期曾处于10～6km的深度，因此拆离断层下盘的边缘糜棱岩应形成于更深的构造层次。由此可见，虽然同构造期的深成岩体侵入将影响糜棱岩化，但从豫西的情况来看，这种热脉冲的影响是有限的，而豫西的三个变质核杂岩边缘剪切带变质程度的深浅不是由于岩浆活动的差异引起的，它们之间的差异是由于形成深度差异引起的。

我们倾向于认为熊耳山变质核杂岩、崤山变质核杂岩及小秦岭变质核杂岩等边缘剪切带代表一个区域性的向NWW向倾斜的伸展拆离剪切带的各个片断（图5-65），熊耳山出露的是接近地表的部分，崤山出露的是此剪切带曾经处于接近韧脆性转换带的一部分，小秦岭的边缘糜棱岩则是距地表较深、靠近上地壳底部或中地壳顶部的剪切带深部片段。它们分别在伸展拆离过程中出露于地表。

图5-65　豫西变质核杂岩的构造演化模式图

1—拆离断层；2—高角度正断层；3—糜棱岩带；4—角砾岩化及绿泥石蚀变；5—熊耳群火山岩；6—K₂-E的盆地沉积物；XLMCC—熊耳山变质核杂岩；XSMCC—崤山变质核杂岩；XQMCC—小秦岭变质核杂岩

图5-65是笔者等提出的豫西变质核杂岩构造演化模式图。图A代表初始的低缓倾角的伸展拆离剪切带，其在浅部表现为拆离断层，往深部叠加了绿泥石化的碎裂岩带，在韧－脆性过渡带以下为由糜棱岩构成的韧性剪切带。图B示沿拆离断层下盘地层往SEE方向抽拉，北缘推覆体顶部逆冲岩席下面的太古宙片麻岩被拉出地表，半地堑式的熊耳山变质核杂岩形成，注意此时拆离断层的活动使绿泥石化碎裂岩带随断层下盘抽拉至地表，与此同时随着上盘地层拉伸减薄，由于重力均衡作用一个新的隆起在熊耳山以西逐渐出现。图C示进一步的拉伸使崤山核杂岩隆升并逐步出露于地表，伴随着隆升核杂岩上盘的地层从高处向四周垮塌，而背形隆升使拆离断层面弯曲且曲率不断增大，以致最终一个新的分支拆离断层——申家窑拆离断层形成。图D示在区域性拉伸过程中，小秦岭变质核杂岩出露于地表，在隆升的过程中小秦岭核杂岩上盘的地层沿穹窿顶部的拆离断面向四周滑落，形成拆离断面上晚期的倾向擦痕，持续隆起在小秦岭变质核杂岩内部出现切入现象，形成核杂岩内靠近表壳的退化变质剪切带和多米诺排列的正断层，沿这些断裂带向下滑落，出现具倾向线理的核杂岩内部的韧－脆性剪切带。此时沿弯曲的拆离断层面形成新的拆离断层（D₃），由于北翼受重力及伸展共同作用，使其产生最大滑移，上盘没于第四纪黄土之下，也使北翼各类断层系最为发育。小秦岭南翼重力下滑受伸展剪切带上盘向北剪切阻挡，下滑量不大，加之由南向北的北秦岭山麓推覆构造带的活动，使小秦岭核杂岩的形态出现南陡北缓的现象。