吉林省中部雙陽石灰廠一帶韌性剪切帶特征

孔凡乾，李 棟，朱書宏，袁鵬宇，王 焱，徐 峰，李 東

吉林省區域地質礦產調查所，吉林 長春 130022

0 引言

1 地質背景

剪切帶發育區前晚三疊世屬于于華北板塊北緣陸緣活動帶內；晚三疊世以來為張廣才嶺—哈達嶺火山—沉積隆盆帶之雙陽盆地西緣，經歷了古亞洲構造域和濱太平洋構造域兩個構造演化階段。

區內晚古生帶地質體主要為一套石炭紀—早二疊世淺海陸源碎屑巖-碳酸鹽巖建造(1)地礦部長春地質地質學校.土頂子、大三家子幅(1∶5萬)區域地質調查報告[R].1995.(2)吉林省地質局區域地質調查大隊.長春市幅(1∶20萬)區域地質調查報告[R].1976.(3)吉林省地質局區域地質調查大隊.遼源市幅(1∶20萬)區域地質調查報告[R].1980.(4)吉林地礦局第二地質礦產調查所. 吉昌、燒鍋街幅(1∶5萬)區域地質調查報告[R].1995.，地層展布呈北東東向，少量早二疊世正長花崗巖侵入其中。中生界主要為一套陸相火山-陸源碎屑巖建造組合，屬于山間斷陷盆地沉積。

研究區內發育有一系列的近東西向、北東向、北西向的地質的斷裂構造(圖1)，始于古亞洲構造域，定型于濱太平洋構造域。

2 韌性剪切帶特征

韌性剪切帶出露在雙陽區太平鎮雙陽石灰廠一帶(圖1)，西起姜家溝北部一帶，經常家村、孫家溝向東被侏羅紀—白堊紀地層覆蓋，出露長度約15 km，寬約8 km，呈現北東向展布，傾向北西，傾角約20°～40°，整體上產狀較為穩定，局部略有變化。

圖1 研究區構造綱要圖Fig.1 Structure outline map of the study area1.新生代構造層；2.太平—石灰村白堊世上疊盆地；3.太陽嶺早侏羅世上疊盆地；4.晚古生代構造層；5.實測逆斷層；6.實測張性斷裂；7.實測張扭性斷裂；8.實測壓扭性斷裂；9.韌性剪切帶強帶；10.韌性剪切帶弱帶；11.早白堊世花崗斑巖；12.中侏羅世正長花崗巖；13.中侏羅世二長花崗巖；14.早三疊世花崗閃長巖；15.早三疊世石英二長閃長巖；16.中二疊世正長花崗巖；17.中二疊世二長花崗巖

剪切帶發育在磨盤山組和鹿圈屯組中，其中在磨盤山組碳酸鹽巖的變形作用更為強烈。帶內的巖石變形不均，明顯具有強弱分帶。與大多數韌性剪切帶不同，該剪切帶強弱分帶主要表現為強帶與弱帶相間出現，寬度一般2～80 m不等，甚至在露頭尺度上可以觀察到多個強弱帶互現的現象(圖2)，不僅體現了剪切作用在不同部位變形強度的差異，而且可以推斷，不同變形強度也反映了變形巖石原巖能干度的差異性。據野外觀察，其中的強變形帶原巖應為能干性差的薄層石灰巖夾粉砂質泥巖；弱變形帶原巖應為能干性強的厚層石灰巖。根據作者等在雙陽石灰廠所測構造剖面(圖3)，結合部分地質調查路線觀測，茲將不同變形帶的特征介紹如下。

圖2 韌性剪切帶分帶特征(a,b.突變式;c.漸變式)Fig.2 Zoning characteristics of ductile shear zone (a, b. Abrupt type; c. Gradual type)

2.1 強變形帶特征

從圖3可以看出，強變形帶在孫家溝、常家村和雙陽石灰廠一帶出露寬度較大，最寬可達120 m。帶內巖性主要為鈣質糜棱巖(原巖為灰巖)，糜棱巖多呈灰—白相間的條帶狀，條帶寬度多為毫米級，糜棱葉理較為發育(圖4a)，頁理理產狀較為一致，傾向約280°～320°，傾角約25°～40°，與剪切帶總體產狀基本一致。巖石具糜棱結構，見有被壓碎、粒化及重結晶現象，且具強定向分布，主要由碎斑和基質兩部分構成。其中，碎斑體積分數小于10%，由碳酸鹽成分組成，呈透鏡狀、眼球狀不均勻分布于巖石中(圖5a)，部分巖石中見有σ型旋轉殘斑、亞顆粒等構造，粒度主要在0.15～2.5 mm不等；基質體積分數大于90%，主要由被壓碎、粒化及較強烈重結晶的碳酸鹽礦物組成，繞過碎斑略具定向分布，粒度主要在0.05～0.1 mm不等。

圖4 韌性剪切帶強帶野外特征Fig.4 Field characteristics of strong ductile shear zonea.鈣質糜棱巖中的糜棱葉理;b.含燧石團塊灰巖中的燧石旋轉拖尾現象;c.含燧石條帶灰巖中的莢片構造;d.燧石條帶灰巖中的燧石呈曲頸狀構造;e.拉伸線理;f.皺紋線理;g.平臥褶皺;h.夾層泥質粉砂巖中的鞘褶皺;i.褶皺方解石脈;j.灰巖中的燧石條帶受力形成不對稱褶皺;k.窗欞構造;l.粘滯性石香腸

圖5 變形巖石微觀特征Fig.5 Microscopic characteristics of deformed rocka.鈣質糜棱巖,碎斑呈眼球狀;b.鈣質初糜棱巖;c.糜棱巖化灰巖;d.生物碎屑灰巖中的碎屑有拉長現象

在含燧石條帶(團塊)和含殘留碎塊的鈣質糜棱巖中的燧石條帶(團塊)在剪切作用之下具有較強的壓扁拉伸變形，形成明顯的旋轉拖尾或眼球狀構造(圖4b)；燧石條帶被持續性壓扁形成一種呈豆莢狀排列的莢片構造(圖4c)，部分燧石條帶在遞進剪切作用下，使得一側被拉長褶曲，形成曲頸狀構造(圖4d)。

在鈣質糜棱巖的糜棱頁理面上發育有拉伸線理和皺紋線理(圖4e，4f)，其中拉伸線理產狀310°∠30°，而皺紋線理產狀230°∠10°；同時，在生物碎屑灰巖中的可以看到生物碎屑有拉長現象(見圖5d)，可以視為另外一致拉伸線理。

強變形帶內的中—薄層鈣質糜棱巖中，巖石能干度更低的變質泥質粉砂巖在順層剪切作用下，產生一系列不協調褶皺(圖4g，j)、鞘褶皺(圖4h)等，其中不協調褶皺其軸面與糜棱頁理小角度斜交，反映了由南向北逆沖推覆的運動學特點。局部還見有卷入剪切帶中的褶皺方解石脈(同構造分泌結晶脈)(圖4i)強變形帶中的能干度強的部分巖石，在強烈變形的巖石中形成窗欞構造(圖4k)和粘滯型和褶皺型石香腸構造。其中后者連個石香腸體之間常可見很細的細頸相連，斷面常呈藕節狀或透鏡狀(圖4l)。

2.2 弱變形帶變形特征

弱變形帶主要發育在鹿圈屯組泥質粉砂巖、長石石英砂巖和磨盤山組厚層石灰巖、大理巖中，在強變形帶側呈帶狀分布，分布較為連續。磨盤山組石灰巖構造巖化明顯，主要發育有一系列的鈣質初糜棱巖(圖6b)和糜棱巖化灰巖(圖6a)(兩者之間漸變過度關系)。其中鈣質初糜棱巖具初糜棱結構，由碎斑和基質兩部分組成。其中，碎斑體積分數約占75%～80%，占絕大多數；碎基約占20%～25%。巖石中礦物略具定向，動態重結晶作用顯現(圖5b)，可見有亞顆粒、眼球狀等特殊構造；糜棱巖化灰巖具有初糜棱結構，疊加有應力作用，碎基體積分數約占5%～8%，其余為碎斑，碎斑占絕大多數，粒度0.1～2.0 mm略具定向拉長現象(圖5c)，原巖特征基本保留，是韌性剪切帶弱變形域的產物。

鹿圈屯組泥質粉砂巖、長石石英砂巖宏觀構造巖化不明顯，宏觀特征主要發育一些小褶皺(圖6c)，而在顯微鏡下糜棱巖化泥質粉砂巖中的絹云母呈定向排列，具有褶曲現象；長石石英砂巖中的長石多具有碎裂、重結晶、變形等現象。表現出簡單剪切作用的存在。

圖6 韌性剪切帶弱帶野外特征Fig.6 Field characteristics of weak ductile shear zonea.糜棱巖化灰巖;b.鈣質初糜棱巖的;c.小型牽引褶皺

綜上所述，野外地質調查和室內鏡下鑒定的結果較為一致。整體上該韌性剪切帶巖石塑性變形特征較為明顯，根據韌性剪切帶內巖石的空間組合、構造要素組合以及變質變形等分析確定該韌性剪切帶具有擠壓-逆沖-右行剪切型的特征，具有由南向北逆沖的運動學特點。

3 討論

(1) 吉中地區晚古生代廣泛發育，多數地區地層連續，其中如磐石市鹿圈屯—窩瓜地剖面由早石炭世—早二疊世地層連續出露，并發育有連續的生物化石帶(5)吉林省地質局區域地質調查所.磐石縣幅(1∶20 萬)區域地質調查報告[R] .1985.，沒有發現順層或小角度穿層的斷層改造。同時，在區域上中二疊世活動陸緣火山-沉積建造與晚二疊世磨拉石建造為平行不整合接觸(6)吉林省地質局區域地質調查所.吉林市幅(1∶20 萬)區域地質調查報告[R].1988.，反映了晚二疊世拼貼造山作用屬于所謂的“軟碰撞”的特點，可以推斷本地區發現順層剪切的構造帶不是古亞洲構造域最終碰撞造山的產物，而應為太平洋構造域的產物。

(2)韌性剪切帶發育在中生代雙陽盆地西緣，被盆地早侏羅世太陽嶺組和白堊系覆蓋。但在雙陽盆地南緣的大醬缸發育有晚三疊世大醬缸組，發現磨盤山組由南向北逆沖推覆于大醬缸組之上，并發育有大量飛來峰構造。如果考慮到雙向對沖的構造模式，我們可以推斷其形成時代為晚三疊世與早侏羅世之間。

(3)晚三疊世是古亞洲構造域與太平洋構造域重要轉換時期[6]，在吉中地區發現有紅旗嶺、漂河川等多個鎂鐵質-超鎂鐵質巖體群，為華北板塊與西伯利亞板塊碰撞造山后巖石圈拆沉，軟流圈上涌的產物[7-9]。這種大規模巖石圈拆沉必然引起斷陷盆地的形成，不僅雙陽盆地南緣，磐石市官馬西山等地也同樣發育有晚三疊世大醬缸組。而且在磐石市磨盤山也發現磨盤山組推覆在中生代礫巖之上(周曉東未刊資料)，似乎可以推斷晚三疊世存在一個南至磐石市的一個原盆地。這個盆地南緣已經發現一系列向北逆沖的推覆構造[10]。而本次發現的逆沖型剪切帶，處于這個原盆地的北緣，向南逆沖，正是這組對沖構造的一翼。

4 結論

雙陽石灰廠一帶新發現的韌性剪切帶為一組以順層剪切的逆沖構造，根據次生構造推斷其由北向南逆沖，與磐石—吉昌逆沖推覆構造帶相對，對沖在磐石—大醬缸晚三疊世原盆地之上，形成時代在晚三疊世—早侏羅世之間。