中亞造山帶東段西拉木倫構造帶的性質與演化:來自變形和低溫熱年代學的約束

張 進,曲軍峰,劉建峰,王艷楠,趙 衡,趙 碩,張北航,鄭榮國,云龍,楊亞琦,牛鵬飛

(1.中國地質科學院地質研究所,北京 100037;2.河北省資源勘測研究重點實驗室,河北工程大學,河北 邯鄲 056038;3.核工業北京地質研究所,北京 100029)

西拉木倫構造帶位于中亞造山帶的東段,該造山帶的形成涉及到潘基亞超大陸的形成和顯生宙以來全球最大的增生型造山帶的演化,因此一直是國內外地質學家關注的領域(Wang and Liu,1986;et al.,1993,2018;and Natal’in,1996;Xiao et al.,2003,2015;Jahn,2004;Natal’in and,2005;Windley et al.,2007;Wilhem et al.,2012;Zhao et al.,2018)。在中亞造山帶東段發育有多條蛇綠混雜巖帶(如賀根山、西拉木倫河沿線、索倫山、溫都爾廟、達青牧場-迪彥廟等)(何國琦和邵濟安,1983;Robinson et al.,1999;Xiao et al.,2003;Miao et al.,2008;Jian et al.,2012;Liu et al.,2013;Zhou et al.,2015;Fu et al.,2018;Li et al.,2018,2020;董培培等,2020),以及一些變質地質單元(如錫林郭勒雜巖、雙井片巖、寶音圖群)(Chen et al.,2009;薛懷民等,2009;葛夢春等,2011;Li et al.,2011,2017a;Zhang et al.,2016,2018),但對它們時代、性質、產出環境以及演化的不同認識,導致了目前有關中亞造山帶東段形成與演化的認識不一(Tang,1990;唐克東,1992;Xiao et al.,2003;Li,2006;Wu et al.,2011;Xu et al.,2013,2015;Wilde,2015;潘桂棠和肖慶輝,2015,2017;張克信等,2015,2016;潘桂棠等,2016;Liu et al.,2017;Eizenh?fer and Zhao,2018)。多數學者認為古亞洲洋的關閉發生在晚二疊世—早三疊世(Xiao et al.,2003,2015;Li,2006;Eizenh?fer et al.,2014;Song et al.,2015;潘桂棠和肖慶輝,2017),而一部分學者則強調古亞洲洋的關閉發生在石炭紀之前,后來則發生了造山帶的垮塌和伸展(邵濟安,1991;唐克東,1992;Zhao et al.,2013,2016;徐備等,2018)。上述的很多研究主要建立在巖石學和地球化學基礎之上,由于中亞造山帶東段在中、新生代期間經歷的多期的變形,目前看到的增生楔構造受到了后期強烈的改造,如何從變形角度恢復諸如古亞洲洋的關閉及其隨后的陸內過程以及一些變質地質單元(如雙井片巖)的屬性和形成過程,對于認識中亞造山帶東段的演化具有一定的限定意義。本文選擇位于中亞造山帶東段林西地區西拉木倫構造帶杏樹洼蛇綠混雜巖以及其圍巖克德河礫巖和雙井片巖,開展相關的變形分析,并結合鋯石和磷灰石U/Th-He低溫熱年代學工作,試圖回答中亞造山帶東段晚古生代的俯沖及其隨后的變形過程以及雙井片巖的屬性。

1 地質背景

西拉木倫構造帶位于中亞造山帶的東南部(圖1B),由斷續出露在內蒙古西拉木倫河北側,呈北東東向分布的柯單山、杏樹洼和九井子等三個地段的蛇綠巖組成,東西延伸約250 km(王荃等,1991;梁日暄,1994;Xiao et al.,2003;Li,2006;李錦軼等,2009;劉建峰等,2016)。該蛇綠巖帶西與索倫蛇綠巖帶相連,向東穿越松遼盆地南部至長春、延吉一帶,被認為是中亞造山帶東南部西伯利亞和中朝兩大古板塊的縫合帶(李錦軼等,2009,2019;潘桂棠和肖慶輝,2015,2017;張克信等,2015;潘桂棠等,2016)。構造帶以北為西伯利亞克拉通邊緣古亞洲洋增生楔,其南為華北克拉通北緣早古生代增生陸緣之上疊加了的安第斯型活動邊緣(Zhang S H et al.,2009,2014)(圖1B)。也有學者將其劃分為索倫山-二道井增生雜巖范圍內(Xiao et al.,2003)。Song et al.(2015)則劃分為索倫山-林西SSZ型蛇綠巖帶,并測得異剝鈣榴巖中鋯石U-Pb年齡為280 Ma,認為該地區的洋殼俯沖至少始于早二疊世。Jian et al.(2010)劃分為索倫山縫合帶。在該蛇綠巖混雜巖內的硅質巖中發現了中二疊世的放射蟲(王玉凈和樊志勇,1997)。

圖1 雙井地區地質圖Fig.1 Geological map of Shuangjing area

杏樹洼蛇綠混雜巖分布在西拉木倫構造帶林西東南地區(圖1)。杏樹洼增生雜巖是指位于西拉木倫河北岸杏樹洼一帶,呈東西展布的兩個透鏡狀構造混雜巖巖片,分別初露于任家營子和小葦塘,出露面積共約20 km2。該混雜巖是一套包含灰巖、蛇紋巖、玄武巖、輝長巖、硅質巖及硅質粉砂巖等外來巖塊的細碎屑巖,是一套構造混雜巖。其中的灰巖 發 現Pachyfavositessp.,Tryplasmasp.,Neomphymasp.Zelophyllumsp.Indet.,Favositessp.,Polyorophesp.,Brachyelasmasp.等珊瑚化石(內蒙古自治區地質礦產局,1991),表明其形成于晚志留世。

克德河礫巖是杏樹洼蛇綠混雜巖的圍巖(圖1),該礫巖強烈變形,并與杏樹洼蛇綠混雜巖斷層接觸。早年的填圖認為克德河礫巖屬于整合在哲斯組之上的沉積(王友等,1999),然而最近碎屑鋯石U-Pb年齡測試表明,克德河礫巖可能與林西組時代相同,為晚二疊世沉積。杏樹洼蛇綠混雜巖與克德河礫巖為逆沖斷層接觸,而其北西側被早白堊世火山巖不整合覆蓋(筆者未發表資料),南西側則與中侏羅世新民組陸相碎屑巖呈斷層接觸。克德河礫巖經受強烈韌性變形。

雙井片巖出露在克德河礫巖以及杏樹洼蛇綠混雜巖的南側(圖1),被認為是華北克拉通裂離地塊,主要組成巖石包括石榴石白云母石英片巖、二云母片巖、白云母斜長片巖。雙井片巖在后期卷入到中亞造山帶之中。以往的工作中多將其中的變質沉積巖劃分為“雙井片巖”或“寶音圖群”,時代定為奧陶紀—早志留世、晚太古代或古元古代。最近一系列的同位素年代學工作表明雙井片巖中變質深成巖,主要是早二疊世晚期至中二疊世的花崗質侵入巖,只有一個巖體可能是寒武紀的侵入巖。最近的1∶5萬區域地質調查認為雙井片巖的原巖是正常碎屑沉積巖夾中基性火山巖及碳酸鹽巖建造,而變質程度可達中壓相系(王友等,1999)。我們對變質沉積巖的碎屑鋯石U-Pb年代學研究表明,片巖中鋯石的最小年齡范圍為256～246 Ma,表明雙井片巖的原巖應該晚二疊世—早三疊世沉積巖和/或火山巖,其中一部分可能屬于晚古生代島弧或增生楔(Li et al.,2014)。

2 工作方法

2.1 地質填圖

在中國地質調查局的支持下,我們在林西地區開展了為期5年蛇綠混雜巖以及雙井片巖的大比例尺專題填圖(1∶50000)工作,蛇綠混雜巖的填圖工作基本完成,基本涵蓋了林西縣東南的杏樹洼等地區的蛇綠混雜巖,雙井片巖地區的填圖正在進行,涵蓋了從西起林西東至巴林右旗的西拉木倫河以北的大片地區,本文僅僅介紹這些填圖工作中的構造分析的階段性成果,其他的填圖和研究成果也將陸續發表。

2.2 低溫熱年代學測試

對于變形時代的測定,尤其是脆性變形時代的測定一直是構造分析中遇到的最大的問題。除了糜棱巖中新生的含鉀礦物(絹云母)或經過完全重置的含鉀礦物(黑白云母、角閃石)的40Ar/39Ar定年可以比較有效地限定變形時代外,其他方法(如巖體的穿插、地層的覆蓋)都是間接方法,限定的變形時間并不精確。近年來低溫熱年代學方法日益成熟,除了磷灰石裂變徑跡外,鋯石和磷灰石U/Th-He年齡的測定也成為重要的方法,它們能夠限定脆性變形域的時代。鋯石U/Th-He(ZHe)的封閉溫度為160～200℃(Reiners,2005),磷灰石U/Th-He(AHe)的封閉溫度為40～75℃,磷灰石裂變徑跡的封閉溫度為60～120℃(Gleadow,1986)。由于前人已經開展了研究區韌性變形時代的相關工作(馬艾陽,2009;Zhao et al.,2015)。本文主要針對蛇綠混雜巖、雙井片巖、中生代花崗巖以及部分沉積巖(晚二疊世)開展了低溫熱年代學工作,它們基本涵蓋了填圖區的主要巖石類型(白堊紀火山巖除外)(表1,圖1),但是我們沒有得到有效的磷灰石裂變徑跡的年齡,9個樣品中只有2個得到年齡,其他的不是顆粒數很少,就是徑跡不好確認,可能的原因是雙井片巖經歷了一定的變質作用。由于可用的磷灰石裂變徑跡年齡很少,本文暫不討論磷灰石裂變徑跡年齡,集中討論質量較好的鋯石和磷灰石U/Th-He年齡。

表1 林西地區低溫熱年代學樣品表Table 1 Samples for low-temperature chronology dating from Linxi area

2.2.1 磷灰石(U-Th)/He測試

在澳大利亞墨爾本大學低溫熱年代學實驗室完成。首先,在浸入酒精的狀態下,利用雙目極化光顯微鏡人工挑選顆粒大小適中、晶體形態完整、不含或極少含包體及裂紋的磷灰石和鋯石單顆粒備用,記錄每顆礦物顆粒的大小、形態并對礦物顆粒拍照和編號。然后,將選好了的顆粒分別放入編號的Pt管中,每根箔管中僅放一個礦物顆粒。釋氣過程中采用波長為820 nm的光纖耦合二極管激光加熱器對礦物顆粒進行加熱。磷灰石和鋯石的釋氣條件分別為～910℃、加熱5分鐘和～1250℃條件下、加熱40分鐘。4He含量測定采用Balzers公司生產的四級桿稀有氣體質譜儀。在每完成一個樣品都會再次對該樣品在相同條件下進行重復加熱,已確保礦物顆粒內部所含4He都被釋放。每一組磷灰石或鋯石樣品完成后分別測試Durango磷灰石或Fish Canyon Tuff鋯石,以檢測測試結果的準確性,該過程實驗誤差小于1%。將釋氣后的磷灰石和鋯石顆粒溶解,并配比235U、230Th及147Sm標準濃度溶液,利用Agilent7700系列電感耦合等離子體質譜儀測試礦物顆粒中U和Th含量。該過程中BHVO-1、Mud Tank磷灰石及BCR-2被作為內標和檢驗標準,U、Th和Sm測定誤差小于2%。最后,利用所獲得礦物顆粒He、U、Th及Sm含量,計算樣品的(UTh)/He年齡,該實驗誤差一般小于6.2%。

2.2.2 鋯石(U-Th)/He測試

分析遵循House et al.(2000)的建議,從單顆粒激光提取氦。在Olympus SZX12雙目顯微鏡下手工挑選清晰、未斷裂的自形鋯石顆粒,然后浸入乙醇中,在偏光下進行檢查,以檢測并排除可能含有夾雜物的顆粒。通過顯微鏡對晶粒幾何結構進行成像、測量和儲存,以進行α-ejection(Farley et al.,1996),然后將其裝入經酸處理的小鉑膠囊中。

使用相干Quattro FAP 820nm二極管激光器(在～1300℃溫度下使用～12.6W功率)在真空下對鋯石顆粒放氣20分鐘,以確保完全提取4He,并將光纖耦合至樣品室。He含量通過同位素稀釋法測定,使用純3He spike,對照獨立的4He標準進行校準,并使用Balzers四極質譜儀(Prisma QMS 200)進行測量。每次提取后進行熱空白試驗,以驗證完全脫氣,所有的He提取都是在單個顆粒上進行。

將處理的鋯石顆粒從Pt膠囊中取出,轉移到Parr bombs中,在那里加入233U和229Th,并在240℃下以小體積(0.3～0.5 ml)在HF中消化40小時。含有與樣品相同加標樣的標準溶液,以及一系列未加標的空白試劑進行相同的處理。在200℃的HCl中進行24小時的第二次轟擊可確保氟化物鹽的溶解。然后干燥鋯石溶液,溶解在HNO3中,并在H2O中稀釋至5%酸度,以便使用Agilent 7700X ICP質譜儀通過溶液分析238U、235U和232Th。按照Hourigan et al.(2005)的方法計算鋯石He年齡并校正α發射。

墨爾本He設施的分析不確定度保守評估為～6.2%,包括α-噴射校正、晶粒尺寸的估計±5μm不確定性、氣體分析(估計<1%)和ICP-MS分析不確定度,但不包括晶體內U和Th分布的可能不均勻性。鈾和釷含量的準確度和精密度范圍高達2%,但通常優于1%。Fish Canyon凝灰巖鋯石(Gleadow et al.,2015)也作為一種“未知”鋯石對每批鋯石樣品進行了測試,并作為對樣品準確性的檢查。

2.3 低溫熱年代學測試結果

2.3.1 ZHe數據結果

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本研究采樣9件,所有樣品均進行了鋯石(U-Th)/He測年,共獲取27個單顆粒年齡,年齡范圍為261.3±16.2～9.5±0.6 Ma。其中,樣品LX18-3和LX18-4的單顆粒He年齡較為集中,LX18-3的年齡范圍為121.1～112.5 Ma,其加權平均年齡為116.7±4.2 Ma;LX18-4的年齡范圍為117.1～114.8 Ma,加權平均年齡范圍為116.2±4.2 Ma,這兩件樣品同時指示了白堊紀早期的熱事件。其余樣品則顯示了分散的單顆粒ZHe年齡(表3,圖2),其中,在LX18-1、LX18-2和LX18-9的3個單顆粒年齡中,部分顆粒的年齡較為接近,三個樣品中較為集中的單顆粒年齡分別為131.3 Ma和136.3 Ma、90.7 Ma和110.2 Ma、93.2 Ma和96.4 Ma,顯示了晚侏羅世和晚白堊世的剝露作用;而樣品LX18-5、LX18-6、LX18-7和LX18-7的所有單顆粒年齡均較為分散,其年齡范圍為261.3～9.5 Ma,但是多數年齡集中在約130～110 Ma,揭示了晚侏羅世—早白堊世的熱事件。

圖2 樣品單顆粒ZHe和AHe年齡與顆粒半徑、有效U濃度(eU)的關系Fig.2 Diagrams showing relationship between the ZHe age and the radius of the tested mineral,relationship between the AHe age and the radius of the tested mineral,relationship between the ZHe age and eU,and relationship between the ZHe age and eU

2.3.2 AHe數據結果

本研究針對6件樣品開展了磷灰石(U-Th)/He測年工作,共獲取He年齡18個,其年齡范圍為279.3～6.1 Ma。總體上,所有樣品的單顆粒年齡均較為分散,但是樣品LX18-2、LX18-3、LX18-7、LX18-8和LX18-9具有部分較為集中的單顆粒年齡(圖2),分別為106.3 Ma和113.5 Ma、106.4 Ma和106.1 Ma、125.5 Ma和131.7 Ma、107.9 Ma和117.2 Ma、102.1 Ma和106.1 Ma,顯示了白堊紀早期的剝露作用。樣品LX18-4單顆粒年齡的分散度較大,其年齡范圍47.3～6.1 Ma。這些年齡的地質意義將在后文討論。

3 變形特征

在填圖的過程中對西拉木倫河北岸的雙井片巖、杏樹洼蛇綠混雜巖以及混雜巖的圍巖克德河礫巖的變形進行了分析,對它們開展了大量的幾何要素的測量與分析(圖3)。除了上述重點地區外,我們對西側克什克騰旗柯單山蛇綠混雜巖、東北側官地地區的林西組等地區也開展了部分野外觀察。

圖3 杏樹洼地區各種構造要素赤平投影(下半球,等面積投影)Fig.3 Stereographic projections of various structural elements in Xingshuwa area(lower hemisphere,equal area projection)

3.1 杏樹洼蛇綠混雜巖

蛇綠混雜巖出露在杏樹洼村以南地區和哈什吐井子村以北兩個地區,前人分別稱之為小葦塘混雜巖東巖片和西巖片。這兩個地區的混雜巖呈現出后期隆起的特征,沒有證據表明它們曾經屬于不同的構造巖片。雖然后期構造變形改造強烈,但是該混雜巖總體上呈現一個長軸呈北東東走向的橢圓形構造樣式,周緣均為逆沖斷裂。蛇綠混雜巖的圍巖為中、晚二疊世哲斯組克德河礫巖。蛇綠混雜巖其內部發育多期褶皺和不同方向不同運動機制的斷裂,指示其遭受了多期構造變形,而蛇綠巖混雜巖的南側即為雙井片巖(圖1,4)。

圖4 杏樹洼蛇綠混雜巖地質圖Fig.4 Geological map showing of the ophiolitic mélanges in Xingshuwa area

杏樹洼蛇綠混雜巖有基質和巖塊組成,形成典型的block-in-matrix的結構,其中基質主要為強烈片理化的蛇紋巖和泥砂質巖石。巖塊的成分則比較多樣,灰巖、灰綠色-紅色硅質巖、砂巖、玄武巖以及輝長巖等。基質一般強烈變形,并圍繞著巖塊,而巖塊的變形總體表現較弱。

3.1.1 杏樹洼混雜巖基質變形

混雜巖基質一般為灰黑色的蛇紋質和泥沙質巖石為主,面理發育,不連續,總體走向近東西相,傾向南或北,傾角一般50～70°。面理圍繞塊體分布,往往能組成一系列的小型S-C構造以及一系列不對稱狀小褶皺,褶皺多為箱狀或尖棱褶皺,剖面上組成一系列的逆沖雙沖構造,顯示出總體上向北的逆沖運動(圖5)。類似的構造在混雜巖內其它地區也或多或少的觀察到,均指示了向北的逆沖運動,這有可能代表了早期混雜巖形成時期的構造,也意味著發生過向南的洋殼俯沖。

圖5 杏樹洼蛇綠混雜巖基質變形特征Fig.5 Matrix deformation matrices of the ophiolitic mélanges in Xingshuwa area

在杏樹洼蛇綠混雜巖基質中發育了很多露頭尺度的褶皺,它們的樞紐分布比較分散(圖3)。總體上,在基質中可以識別出兩類褶皺(圖3,6)。一類褶皺走向近東西,而另一類褶皺走向北西—南東(圖3,6)。由于褶皺的方向存在一定差別,而且觀察到早期東西向褶皺被晚期北西—南東向褶皺疊加的現象(圖6),因此它們可能不是遞進的共軸變形,而更可能是兩期變形。圖6顯示北西南東向的褶皺與其中的斷層活動有關,可能是該斷層右行走滑導致的牽引褶皺(圖6)。需要說明的是,除了杏樹洼蛇綠混雜巖,在其西側的克什克騰旗柯單山蛇綠混雜巖基質內也發育了一系列的小型右行走滑剪切帶(圖6D,E),它們也牽引了早期形成近東西向的緊閉同斜褶皺。

圖6 蛇綠混雜巖基質中的兩期褶皺與斷層A—杏樹洼蛇綠混雜巖基質野外露頭照片,早期東西向,晚期北西—南東向,1—7為早期的褶皺樞紐;B—照片A中所有褶皺樞紐分布;C—照片A中晚期褶皺樞紐恢復;D和E—柯單山蛇綠混雜巖基質面理上的走滑線理及赤平投影Fig.6 Two-stage folds and faults in matrices of the ophiolitic mélanges

此外,在杏樹洼蛇綠混雜巖的基質中也發育一系列密集的北東—南西走向的劈理(圖7),這些劈理切割了早期基質中近東西向的褶皺(圖7),而導致該變形的也很可能是晚期導致第二期褶皺的右行走滑變形所致。

圖7 蛇綠混雜巖基質中由于右行剪切形成的劈理切割早期的褶皺A.晚期劈理露頭,赤平投影中藍色點為本露頭褶皺樞紐,紅色點為本露頭劈理極點,黑色點為杏樹洼蛇綠混雜巖基質優勢面理極點;B.劈理與褶皺的斜切關系Fig.7 Previous folds cut by dextral shear derived cleavages in matrices of the ophiolitic mélanges

一般而言,在杏樹洼蛇綠混雜巖內的兩類褶皺中,近東西向的褶皺多不完整,多被后期斷層和褶皺所疊加,因此可能是早期變形,這些褶皺多為軸面向南傾斜的緊閉同斜褶皺,而且也與蛇綠混雜巖南側雙井片巖內的褶皺一致(圖3,見后文),指示南北向縮短變形。在一些露頭上蛇綠混雜巖內的早期近東西向褶皺多為一系列不對稱褶皺(圖5),這些褶皺主要是薄層的粉砂巖,軸面一般南傾(圖5),同時發育一系列的南傾逆沖斷層(圖5)。類似的構造也見于林西西側柯單山地區的蛇綠混雜巖,同樣剪切方向為上盤指向北的逆沖(圖8)。綜合林西杏樹洼以及西側柯單山的蛇綠混雜巖的早期構造(圖5,8),一致指示向北的逆沖,可能代表了向南的俯沖變形。

圖8 柯單山蛇綠混雜巖A.強烈剪切的機制,S-C組構;B.混雜巖內的灰巖塊;C.柯單山蛇綠巖剖面,見倒轉的枕狀玄武巖層向北逆沖Fig.8 Ophiolitic mélanges in Kedanshan area

3.1.2 蛇綠混雜巖巖塊變形

杏樹洼以及西側柯單山蛇綠混雜巖內發育有很多巖塊,它們的規模大小不一(圖9),小者數厘米,呈透鏡體狀分布在強剪切的基質之中,也有的較大,并發育有內部的構造(圖9A),這些透鏡體可能是早期大的巖塊逐漸變形所致,在一些露頭中可以看到大巖塊被一系列次級斷層剪切成小塊體的現象(圖9C,D),這些次級斷層既有正斷層(圖9D),也有逆沖斷層(圖9C)。巖塊大者數米至數十米,其與圍巖之間全部是斷層或剪切帶。

圖9 蛇綠混雜巖中不同巖塊A.杏樹洼混雜巖中的硅質巖巖塊;B.杏樹洼混雜巖中的灰巖巖塊;C.柯單山混雜巖中玄武巖巖塊(發育S-C組構);D.柯單山混雜巖中灰巖巖塊Fig.9 Various rock blocks in ophiolite mélanges

在混雜巖中,很多巖塊為灰巖,它們的宏觀變形特點差異較大,有的塊狀灰巖內部未見明顯變形或表現為開闊的褶皺,而一些灰巖明顯經歷了韌性變形,發育一系列的方解石線理(圖10),在露頭尺度上,線理的分布并不穩定,主要存在北西西向和南西西向兩組(圖10A),這些線理極點恢復的小圓的極點為近東西向(圖10C),這與露頭上一組早期的近東西向褶皺的樞紐平行(圖10A,C,D),可以發現這些方解石線理對稱分布于近東西向褶皺樞紐的兩側(圖10A,C),我們認為線理與近東西向褶皺可能是一期的。這些方解石線理與后期開闊褶皺樞紐大角度相交,后期褶皺樞紐向南西西傾伏(圖10A)。早期的褶皺和線理為后期的北東東—南西西向褶皺所疊加(圖10B,C,D)。露頭上灰巖的面理向南陡傾,傾角達80°(圖10B)。目前我們還不能確定本露頭晚期北東東—南西西向褶皺的形成時代,考慮到研究區中生代發育有類似方向的褶皺(如官地林西組剖面,見后),本露頭的晚期變形可能與之有關,但是在沒有更多資料的基礎上,暫不過多討論。

圖10 北坤兌北側蛇綠混雜巖中灰巖塊體的變形A.紅點—近東西向早期褶皺,藍方塊—晚期褶皺,黑點—方解石線理;B.灰巖塊宏觀變形;C.灰巖塊晚期褶皺與早期的礦物線理,灰巖內礦物線理的小圓極點(紅色方塊,近東西向);D.灰巖塊變形示意圖;E.灰巖塊內所有褶皺;F.蛇綠混雜巖中褶皺樞紐(紅點)與灰巖內礦物線理(藍色塊)Fig.10 Deformed limestone blocks in the ophiolite mélanges on the north side of Beikundui

除了韌性變形明顯的灰巖巖塊外,在杏樹洼上崗崗坤兌采石場,粉砂巖的巖塊也發現發生了韌性變形,發育有明顯的石英拉伸線理,線理近東西走向,向東緩傾,并與南側雙井片巖內的石英拉伸線理的產狀一致(圖11B)。可以看出,杏樹洼蛇綠混雜巖的巖塊和基質都遭受了一期右行走滑剪切,它們造成了早期近東西向褶皺的再褶皺(圖6),或是形成了北東—南西向的密集劈理(圖7),或者形成了礦物線理(圖11),這些與混雜巖南側雙井片巖經歷的一期近水平的右行韌性剪切很可能是一期的(見后),雖然它們的變形程度與雙井片巖的糜棱巖相比并不強烈,而變質程度也較雙井片巖弱。

圖11 上崗崗坤兌采石場糜棱巖化粉砂巖A.露頭照片;B.糜棱巖面理,石英拉伸線理(藍)及其與雙井片巖石英拉伸線理(紅)對比;C.糜棱巖面理上的石英拉伸線理Fig.11 Mmylonitic siltstone in Shang-Gang-Gang-Kun-Dui quarry

3.1.3 蛇綠混雜巖與圍巖關系

填圖區蛇綠混雜巖的圍巖多是中二疊世哲斯組克德河礫巖。多數地區由于覆蓋嚴重,致使兩者之間的關系不明。在蛇綠巖的北側山溝中可見到蛇綠混雜巖向北東逆沖于克德河礫巖之上,并有一定成分的右行分量(圖12A,B)。該接觸關系明顯是脆性斷層,與早期基質中的近東西向褶皺以及晚期的韌性右行走滑區別明顯,而且也切割了晚二疊世的克德河礫巖(圖12),應該是較晚的構造。蛇綠混雜巖的南側邊界同樣為逆沖斷層,表現為克德河礫巖向北逆沖于蛇綠混雜巖之上(圖12C)。剖面上蛇綠混雜巖與克德河礫巖之間表現為向北的逆沖疊瓦構造(圖12C)。

圖12 杏樹洼蛇綠混雜巖與圍巖關系Fig.12 Relationship between the ophiolite mélanges and surrounding rocks in Xingshuwa area

由于在杏樹洼以北的廣大地區分布了大面積的中、晚二疊世以及早三疊世的碎屑巖沉積(哲斯組、林西組以及幸福之路組),這些沉積巖可能代表了古亞洲洋最后消失的沉積并可能記錄了最后消失的構造記錄。我們通過收集前人資料并結合自己的調查(張欲清等,2019;1∶25萬林西幅),編制了從林西西北的二八地至杏樹洼的北西—南東向剖面(圖12C),剖面中變形的主要是中、晚二疊世的沉積,主要是哲斯組和林西組。可以看出這個剖面顯示出中、晚二疊世沉積的變形自南東向北西變形逐漸趨緩,東南地區靠近蛇綠混雜巖地區褶皺緊閉、甚至倒轉,而向西北地區則變得越來越開闊,顯示出可能來自南東地區的作用。由于研究區中、晚二疊世沉積的環境是殘余海盆(古亞洲洋?和政軍等,1997),因此這些沉積的變形就有可能代表了海盆最后消失,兩側陸陸或弧陸碰撞的變形。類似的變形在雙井片巖中也可以見到(見后)。

3.1.4 蛇綠混雜巖后期脆性變形

除了上述混雜巖與圍巖之間的脆性逆沖斷層外,在混雜巖中也發育有很多晚期脆性變形,在基質中的脆性變形由于巖性的原因,不是很好確認,但在很多巖塊中可以識別出大量的脆性變形構造,有寬緩的褶皺(圖13C),但更多的是一系列的斷層(圖13),主要為近東西走向的一系列逆沖斷層和相關褶皺構造。這些斷層基本上都是逆沖斷層(圖13B),部分具有走滑分量(圖13D)。上述的斷層也可以見到多期活動的特征,發育兩期擦痕(圖13B),但是在混雜巖中見到的多數斷層的斷層面指示近南北向的縮短(圖13B,D),這和近東西向寬緩褶皺指示出的近南北向縮短是一致的(圖13C)。這期近南北向的縮短在混雜巖與圍巖之間的斷層(圖12B)以及雙井片巖中也非常發育(見后),有關這期變形的時代將在后文結合低溫熱年代學進行討論。

圖13 杏樹洼蛇綠混雜巖后期脆性變形A-B.那達嘎移動信號塔下灰巖采石場,A—露頭全貌,B—露頭斷層分布素描,左下為晚期逆沖斷層面解,示近南北向擠壓,右下為早期右行斷層面解,示北西—南東向縮短;C.哈什吐井子灰巖采石場灰巖的東西向寬緩褶皺;D.哈什吐井子灰巖采石場逆沖疊瓦斷層、薄層灰巖的斷層傳播褶皺及斷層面解,示近南北向縮短Fig.13 Later brittle deformation of the ophiolitic mélange in Xingshuwa

3.2 雙井片巖

已有的研究發現過去定義的雙井片巖包括了酸性侵入巖和一些變質沉積巖(如大理巖、砂巖以及火山巖等)。侵入巖主要為花崗巖,年齡均為古生代—早中生代,而且以晚古生代巖體居多(Li et al.,2014)。填圖區的雙井片巖主要沿著西拉木倫河北岸分布,它們與上述的杏樹洼蛇綠混雜巖一樣不僅都卷入到近東西向展布的韌性剪切帶之內,糜棱巖面理非常發育,而且雙井片巖也經歷了早期的變形和后期一系列的脆性變形。

3.2.1 可識別的最早變形

目前的研究顯示雙井片巖原巖是沉積巖,而雙井片巖多以片巖形式出露,一些地區甚至出現了片麻巖,這些片巖以及片麻巖的形成被認為是地殼加厚的產物(Zhang et al,2016)。那么地殼加厚就需要構造過程。雖然雙井片巖遭受到后期右行韌性剪切的強烈改造,但是局部也保留了早期的變形,尤其是在一些弱應變域,早期的構造得以保存。野外可以見到片巖內發育大量的無根同斜褶皺,褶皺的多為長英質脈體和片巖(圖14),為典型的“片間褶皺”(intrafolial fold),褶皺的兩翼與區域片理平行。這類褶皺的樞紐為近東西向(圖3、圖14A,B,F),同樣在片巖內也發育有很多密集分布的皺紋線理(圖14C),它們的樞紐也與片間褶皺的樞紐一致(圖14F)。也正是這些早期的近東西向褶皺的形成,造成了雙井片巖的加厚,導致了早期原巖(沉積巖)的變質。

雙井片巖內的這些褶皺與與杏樹洼蛇綠混雜巖內早期褶皺不僅樣式一致(圖14D,E),而且樞紐也近東西向(圖14G),這些現象暗示了雙井片巖與蛇綠混雜巖經歷了類似的構造過程,但可能深度有一定的差別。

圖14 雙井片巖早期變形與杏樹洼蛇綠混雜巖早期變形對比A-B.雙井片巖無根同斜褶皺;C-D.雙井片巖皺紋線理和小褶皺;E.混雜巖內小褶皺;F.雙井片巖內皺紋線理與小褶皺樞紐;G.雙井片巖內片間褶皺與混雜巖內早期褶皺樞紐對比Fig.14 Comparison of the early-stage deformation of Shuangjing schist and the early-stage deformation of Xingshuwa ophiolitic mélange

在雙井片巖內也發育有一些長英質脈體或淺色脈,一般厚度為0.5～15cm之間,這些脈體一般平行于片巖的片理發育。在雙井片巖內的長英質布丁多顯示塑性變形的特征(Ramberg,1955),布丁端部多顯示強烈拉伸減薄,這種布丁最終發展成與面理平行的細小并斷續相連的長英質透鏡體,成為面理的一部分(圖15)。除了這些布丁外,在雙井片巖內也發育面理布丁(foliation buddingnage),它們在面理形成之后,一般多為片巖發生頸縮,導致在頸縮處充填未明顯變形的長英質體。在大蓮花山地區雙井片巖內還發現兩個方向布丁疊加的現象(圖15),也稱巧克力狀布丁。巧克力狀布丁以長英質的占多數。平面上布丁化的呈橢圓形和圓形。巧克力布丁分別平行片麻理走向和其傾向。一般認為巧克力布丁的出現代表著巖石受到壓扁變形的作用(Fossen,2010),但目前的很多研究表明,巧克力布丁并非是巖石受到壓扁變形而成(Zulauf et al.,2011a,2014),而是形成于兩個不同階段(Ramsay, 1967; Ghosh, 1988;Zulauf et al.,2011b)。褶皺發育過程中,從開闊—緊閉以至發生同斜倒轉的過程中,由于中間主壓應力軸和最小主壓應力軸會發生互換,導致形成巧克力狀布丁(Zulauf et al.,2011b)。一般而言,隨著褶皺的發育并進一步倒轉,最小和中間主壓應力軸會發生互換,進而導致巧克力狀布丁的形成(Zulauf et al.,2011b)。這些巧克力布丁的形成可能與整個雙井片巖的褶皺變形有關,代表著片巖縮短增厚,并發生同斜倒轉過程中不同階段的產物(圖15)。

圖15 雙井片巖內布丁構造A-B.大蓮花山雙井片巖內不同方向的石英脈的巧克力狀布丁;C.斜長角閃巖布丁構造;D.早期石英脈無根褶皺,晚期布丁化;E.1-4巧克力狀布丁形成過程Fig.15 Pudding structures in schist rocks in Shuangjing area

雖然上文已經提到雙井片巖中存在很多“片間褶皺”,而在一些露頭上,還可以見到多期褶皺的疊加現象。在一些變質程度達到片麻巖的地區,不僅發育很多淺色長英質脈體(圖16),而且這些脈體還發育了多期的褶皺,形成共軸疊加褶皺,褶皺樞紐近東西向。總體上早期褶皺緊閉同斜,褶皺軸面與面理平行(圖16A,C),而晚期的褶皺軸面產狀較陡(圖16A,C),并顯示出向北倒伏的情況(圖16B),伴隨著晚期的褶皺在厚度大的長英質脈中形成窗棱構造(圖16A下部)。上述的兩期褶皺既有可能形成于兩個不連續的階段,但也可能是同一變形過程中的遞進變形,我們傾向于遞進變形過程,代表了雙井片巖經歷了連續的上盤指向北的逆沖-褶皺的地殼加厚過程。

圖16 巴林右旗雙井片巖(斜長角閃片麻巖)疊加褶皺(紅色為淺色長英質脈體)Fig.16 Superposed folds in amphibole gneiss in Bairin Right Banner

上述是雙井片巖內早期的變形,代表了前期的逆沖-褶皺加厚階段的變形。雖然我們目前暫時還不清楚該構造階段的具體精確時間。但是考慮到變形的雙井片巖主要形成于晚古生代,而晚期的右行走滑主要活動于三疊紀早期,因此我們推測雙井片巖目前可識別的最早的變形發生在晚古生代末期,與該地區殘余海盆或者古亞洲洋的最終關閉時間一致(Xiao et al.,2003;Eizenh?fer et al.,2014)。

3.2.2 右行韌性剪切

雙井片巖中最為醒目的是韌性右行剪切變形,該變形幾乎卷入了大部分的雙井片巖。長英質糜棱巖發育,面理近乎直立,走向近東西(圖3),廣泛發育石英拉伸線理(圖17A,B),線理向東緩傾伏(圖17B)。同時,該剪切帶不僅剪切了原劃歸雙井片巖的古生代花崗巖體,同時也卷入了三疊紀的雙井子花崗巖體(237～228 Ma,李錦軼等,2007)。

圖17 雙井片巖長英質糜棱巖石英拉伸線理及剪切指向構造(右行)Fig.17 Stretching lineations of quartz and shear indicators in the Shuangjing felsic mylonite rocks

在空間上,這期構造變形表現為強變形帶與弱變形域相間的幾何學特征。在強變形帶中,變斑晶旋轉構造和礦物拉長構造明顯,而在弱變形域,則基本見不到礦物的旋轉構造和拉長現象。根據已有變形資料,大體可以把填圖區劃分出如下強變形帶和弱變形域,它們在平面圖上呈右階斜列。在野外露頭上表現為近東西向的礦物拉伸和角閃石/黑云母礦物定向排列線理,鏡下礦物細粒化程度明顯,發育核幔構造,石英波狀消光以及動態重結晶非常發育。小型旋轉構造、S-C組構以及不對稱褶皺(圖17C,D)在露頭上和顯微鏡下都可見到,均指示這期變形的運動方式為右行走滑。

在原劃為雙井片巖的剪切帶代家窩鋪北側,最近的研究發現了晚二疊世的花崗巖(270 Ma,Li et al.,2014),該花崗巖內見很多閃長質包體(圖18),包體多成透鏡狀(圖18F,G),包體的年齡約260 Ma左右(Li et al.,2014)。露頭顯示,這些閃長質包體從下向上形狀發生逐漸變化,長短軸比例向上逐漸加大(圖18A),糜棱巖面理逐漸發育,包體受到強烈剪切,到了最上部,這些閃長質包體已經經歷強烈剪切,最終與圍巖糜棱巖面理沒有明顯的區分(圖18E,D),而這些包體的長軸方向與雙井片巖中的右行剪切礦物拉伸線理一致(圖18C),尤其是在下部可以見到類似L型構造巖(圖18H),同時也見到一些閃長質包體的尾端出現撕裂的構造(圖18B)。上述的年代學、變形特征都顯示,這個二疊紀末期的巖體在閃長質包體的加入過程中遭受了右行的韌性剪切,也可以認為這些閃長質包體的侵入和變形是同構造的,那么這些閃長質包體的時代可能就代表了西拉木倫北側雙井地區區域性右行韌性剪切的時代上限約260 Ma左右,而其持續時間可能也較長,前人的研究表明三疊紀的雙井子花崗巖(237～228 Ma,李錦軼等,2007)也經歷了右行剪切,則該剪切帶的年齡活動跨度可達20～30 Myr。

圖18 雙井片巖內同構造花崗巖與定向的閃長質包體A.閃長質包體長軸與短軸之比與距離地面高度關系;B.撕裂狀的閃長質包體;C.雙井糜棱巖石英拉伸線理(紅)與閃長質包體長軸(藍)的關系;D.巖體外圍強烈的糜棱巖面理;E.強烈剪切的閃長質包體,外形已經消失;F.距離地面4m左右的閃長質包體;G.距離地面1m左右的閃長質包體;H.距離地面1m左右的閃長質包體縱剖面Fig.18 Syntectonic granites and oriented diorites in Shuangjing schist

由于雙井片巖內存在早期的逆沖加厚階段的變形,如一系列的片間褶皺(圖14)和稍晚的共軸遞進疊加褶皺(圖16),這些早期的褶皺也不同程度地遭受了后期右行剪切的影響(圖19)。在片巖中可見一些小型的劍鞘褶皺,這些褶皺的封閉方向與其圍巖長英質糜棱巖中的石英拉伸線理的方向并不一致,甚至相反(圖19A,E),這表明劍鞘褶皺與圍巖韌性剪切不是同期產物,而更可能是早期構造為后期韌性剪切所疊加改造(圖19B-D)。該露頭也表明雙井片巖早期經歷了至少兩期主要的變形,早期為逆沖加厚,晚期為韌性右行剪切。

圖19 經歷后期右行韌性剪切的雙井片巖劍鞘褶皺(鉛筆平行石英拉伸線理)A.露頭照片;B-D.劍鞘褶皺(黑色粗線)為后期右行剪切變形過程;E.劍鞘褶皺樞紐(黑)、雙井片巖糜棱巖石英拉伸線理(紅)以及本露頭石英拉伸線理(藍)赤平投影Fig.19 Sheath folds in Shuangjing schist

3.2.3 晚期脆性變形

雙井片巖除了上述兩期明顯而又強烈的變形外,在隨后還遭受了脆性變形,這些脆性變形主要表現為不同性質的斷層和相關褶皺。在杏樹洼地區的很多雙井片巖的大理石采石場中均發育了一系列近東西向的逆沖斷層,這些逆沖斷層或傾向北或向南,而且傾角很大(圖20),在逆沖斷層的上盤往往會出現斷層傳播褶皺。根據斷層面上的滑動矢量,指示斷層活動時為近南北向縮短(圖20B),類似性質和方向的斷層也見于杏樹洼蛇綠混雜巖的內部和邊界斷層上(圖12,13)。由于該斷層切割中、晚二疊世地層(圖12),而雙井片巖的原巖也為晚古生代末期,因此這期變形一定發生在中生代,其具體時代在后文討論。

圖20 崗崗坤兌北側大理巖采場南側逆沖斷層及斷層面解Fig.20 Thrust faults in marble rocks on the north side of Gang-Gang-Kun-Dui and its fault plane solution

除了上述近東西向的逆沖斷層切割雙井片巖外,在杏樹洼地區還發育一組北西—南東走向的左行走滑斷層,它們明顯控制了目前雙井片巖和蛇綠混雜巖的出露狀態,形成一系列近乎平行的北西—南東向的河谷(圖1),但是這些北西—南東向的河谷并沒有越過西拉木倫構造帶(圖1)。該斷裂由于后期的覆蓋,出露很少,但是在切割雙井片巖的花崗糜棱巖的一些地區,斷層面上見有大量擦痕,并顯示為左行走滑斷層(圖21A),斷層滑動矢量指示為北西—南東向的縮短(圖21A),由于這期斷層切割了雙井片巖、蛇綠混雜巖、中—晚二疊世沉積巖以及早白堊世火山巖(圖1),因此它們的形成很可能是在早白堊世之后。

圖21 研究區不同地區的走滑斷層(晚白堊世?)A.杏樹洼地區雙井片巖中花崗糜棱巖中的北西—南東向左行走滑斷層面、擦痕及斷層面解;B.半拉山晚侏羅世花崗巖內的兩組斷層以及東西向右行走滑斷層面解;C.半拉山晚侏羅世花崗巖內北西—南東向左行走滑斷層面及斷層面解;D.西拉木倫構造帶與北西—南東向左行走滑斷裂的空間關系及里德爾剪切模型Fig.21 Strike-slip faults in different parts of the study area

同樣杏樹洼東南,西拉木倫構造帶的沿岸新城子鎮附近的半拉山地區,可以見到兩組走滑斷層切割了晚侏羅世花崗巖(160 Ma,圖21),其中近東西向的為右行走滑斷層(圖21B),而北西—南東向的為左行走滑斷層(圖21C),這兩組斷層相互切割(圖21B),指示可能同時活動,而根據它們斷層滑動矢量得出的古應力場方向也一致(圖21B,C),需要說明的是該地區北西—南東向斷層與杏樹洼地區同方向的斷層性質也一樣(圖21A)。由于這些斷層切割了晚侏羅世的花崗巖以及早白堊世的火山巖,因此它們一定是在晚白堊世或之后活動的。根據新城子鎮半拉山地區東西向和北西—南東向斷層的關系以及杏樹洼地區一系列平行的北西—南東向斷層沒有切過西拉木倫構造的現象,同時考慮到北西—南東向斷裂與近東西向的西拉木倫斷裂之間的夾角平均為70°,我們推測這些斷層是西拉木倫構造帶發生了右行走滑作用之后,在其北盤派生的一系列的R’次級斷裂(左行)。

3.3 克德河礫巖

克德河礫巖的時代目前未確定,原1∶5萬地質圖顯示為哲斯組,但最近我們的碎屑鋯石年齡測定表明,克德河礫巖很可能是晚二疊世—早三疊世沉積,與林西組可能是同時異相沉積(筆者未發表數據)。在任家營子以北的地區,克德河礫巖韌性變形較弱,保留有很多原始沉積構造,可以用來指示頂底。同時在未明顯韌性變形的克德河礫巖中發現既有大量的灰巖礫石(圖22B),也有來自蛇綠混雜巖的硅質巖礫石(圖22A)和灰綠色的玄武巖和粉砂巖礫石等,這說明克德河礫巖堆積于杏樹洼蛇綠混雜巖形成之后。

研究區克德河礫巖的變形可以分為兩個區域,其中任家營子以南表現為強烈的韌性變形,而且是壓扁變形與一般剪切變形同時出現,在任家營子以南克德河礫巖分布區的兩側邊緣表現為強烈的韌性剪切,所有的灰巖礫石發生拉伸形成近東西相線理(圖22C),這與雙井片巖內的石英拉伸線理基本一致(圖3)。而在內部則僅僅發育近東西走向的密集軸面劈理(圖22E),灰巖礫石中的海百合莖壓扁非常明顯(圖22D),但是礫石長軸并沒有優選方位,指示了發生了應變分解現象。

圖22 任家營子南側克德河礫巖A.未變形的硅質巖礫石;B.未變形的灰巖礫石;C.被拉長的灰巖礫石,形成線理;D.壓扁的海百合莖(深紅色);E.壓扁變形的礫巖,無線理,赤平投影為面理產狀Fig.22 Kedehe conglomerate rocks in the south of Renjiayingzi

在任家營子以北的地區,這些未明顯遭受強烈韌性剪切的克德河礫巖表現為一個大型的向北倒伏的倒轉背斜(圖12C),這個褶皺是西拉木倫構造帶以北中、晚二疊世地層變形的一部分(圖12C),是上盤指向北西的逆沖推覆構造的一部分(圖12C)。由于在韌性變形的克德河礫巖部分未見到面理的褶皺,我們認為近東西向的韌性剪切發育在克德河礫巖的褶皺之后,如果近東西向的韌性剪切發生在三疊紀初期(見后討論),則西拉木倫構造帶以北的中、晚二疊世地層的褶皺變形就只能發生在晚古生代末期,這與前人的研究結論一致(張欲清等,2019)。

在任家營子南側韌性變形的克德河礫巖內,發育了兩組近南北向的小型走滑斷層,這兩組斷層傾角很陡,但是性質相反,在平面上組成典型的共軛形式(圖23A,B),由共軛斷層恢復出近南北向的縮短(圖23B),由于這期構造切割了早期的韌性變形(三疊紀初期),因此可能發生在中生代期間。而在任家營子以北未發生韌性變形的克德河礫巖中也發育一組近東西向的逆沖斷層(圖23C),斷層滑動矢量反演也得到了近南北向的縮短(圖23C)。

圖23 克德河礫巖晚期脆性變形A-B.韌性變形的克德河礫巖為后期共軛走滑斷層切割,共軛斷層指示近南北向縮短;C.礫巖內部發育的近東西走向的逆沖斷層及斷層面解Fig.23 The brittle deformation in Kedehe conglomerate rocks

可以看出不僅克德河礫巖經歷了中生代近南北向的縮短擠壓,在研究區很多地方的其它地質體中均發現近南北向縮短擠壓的構造,如杏樹洼蛇綠混雜巖(圖13)和雙井片巖(圖20)。

4 低溫熱年代學數據分析與熱模擬

4.1 數據分析

本研究多數樣品的單顆粒年齡較為分散,并且部分樣品的ZHe和AHe年齡并不能完全匹配,這說明單純使用每個樣品的加權平均年齡并不能準確反映研究區的熱事件。因此,筆者應用以下3點要求進一步篩選樣品的He年齡:(1)鋯石(U-Th)/He和磷灰石(U-Th)/He分別具有不同的封閉溫度,正常情況地質體應該首先通過ZHe封閉系統,因此在同一樣品中,ZHe年齡應大于AHe年齡,然而,部分樣品卻顯示了完全相反的年齡特征(如LX18-2和LX18-9),筆者將這些顆粒刪除(圖24);(2)所有樣品均采自于林西地區的蛇綠巖中,已有的研究表明,該蛇綠巖在晚二疊世(～250 Ma)就位,因此,進一步刪除了大于二疊紀的He年齡(圖24);(3)某些樣品的部分單顆粒年齡較為集中,在這種情況下取其加權平均值,對于三個單顆粒年齡都分散的樣品,在進行詳細的對比(如:與相鄰樣品的He年齡進行對比)后,選取其中最準確的年齡。

圖24 樣品He年齡篩選Fig.24 Filtering He ages of samples

4.2 數據分析

為了進一步獲得研究區樣品的時間-溫度曲線,對所有樣品都進行了熱歷史模擬(圖25)。應用HeFTY軟件(版本1.9.3,Ketcham,2007)進行模擬,選取Guenthner et al.(2013)提出的鋯石He擴散模型,Flowers et al.(2009)提出的磷灰石He輻射損傷模型。設置的兩個初始時間-溫度限制分別為:(1)大于ZHe單顆粒最老年齡的溫度為200～300℃;(2)現代地表溫度為0～20℃。在模擬的過程中,根據初步結果進行反復試驗,并對時間-溫度限制進行調整,直到獲取最多的冷卻路徑和最高的GOF值。樣品LX18-1、LX18-5和LX18-6僅得到了ZHe數據,因此只進行鋯石(U-Th)/He體系的模擬;LX18-2、LX18-3、LX18-4、LX18-7、LX18-8、和LX18-9同時得到了ZHe和AHe數據,因此進行鋯石和磷灰石(U-Th)/He聯合熱模擬(圖25)。

圖25 樣品熱模擬結果APRZ—磷灰石部分滯留帶;ZPRZ—鋯石磷灰石部分滯留帶;Paths—路徑;Accept fits—可接受路徑;Good fits—最佳路徑;ZHe GOF—鋯石U/Th-He年齡模擬結果與實測數值耦合程度函數;AHe GOF—磷灰石U/Th-He年齡模擬結果與實測數值耦合程度函數Fig.25 Thermal simulation results of samples

所有樣品都得到了較好的熱歷史模擬結果(GOF值大于0.5),并且均獲取了1000條以上好的冷卻路徑。樣品LX18-1、LX18-3、LX18-5、LX18-6、LX18-8、LX18-9都顯示單一期次的冷卻作用,并且所有樣品都經歷了快速冷卻作用,其冷卻時限集中在約200～180 Ma,約150～140 Ma和約120～100 Ma三個階段;樣品LX18-2、LX18-4和LX18-7均經歷了兩個期次的冷卻作用,其中晚期快速冷卻作用集中在約90～70 Ma,而早期的冷卻并不同時,LX18-4在約150 Ma快速通過了約200℃的等溫線,反映了中侏羅世的快速冷卻作用;LX18-4和LX18-7早期的快速冷卻時限則為約130～120 Ma。為了更為清晰的識別研究區中生代以來的冷卻時限,本研究將所有樣品熱模擬加權平均冷卻路徑匯總(圖26),結果表明,林西地區中生代以來經歷了中—晚侏羅世(約150～140 Ma)、早白堊世(約130～100 Ma)、晚白堊世(約90～70 Ma)三個期次的比較明顯的快速冷卻作用。而早侏羅世(200～180 Ma)和新生代早期(約50～40 Ma)的冷卻事件也有反映,但是局限于年齡質量,是否存在需要認真分析(圖26)。

進一步分析可以看出,填圖區三種主要的巖類中并不是都有一樣的熱歷史演化過程(圖26)。沉積巖類的克德河礫巖的兩個樣品(LX18-1和LX18-8)顯示了比較一致的演化歷史,雖然兩個樣品采集的地區有一定距離(圖1),但它們都顯示經歷了晚侏羅世—早白堊世初的快速冷卻事件,也都經歷了早白堊世晚期的快速冷卻事件,此后就進入到了緩慢的冷卻降溫階段(圖26)。蛇綠混雜巖樣品(LX18-6和7)也一樣顯示經歷了相同的熱演化歷史,它們共同經歷了早白堊世晚期的快速冷卻事件,在晚白堊世也顯示出一定程度的快速冷卻階段(圖26)。雙井片巖樣品(LX18-3,4,5)三個樣品則表現出不是很一致的熱演化歷史,LX18-3表現出只經歷了一期早白堊世的快速冷卻事件,該樣品采自早白堊世蓮花山巖體東側,而該巖體的樣品(LX18-2)的演化歷史與LX18-3幾乎一致(圖26),可以看出該采樣點的雙井片巖經歷了早白堊世蓮花山花崗巖體的影響,兩者在早白堊世一起發生了快速的冷卻作用,由于蓮花山巖體為早白堊世,此處的早白堊世冷卻事件可能代表了巖體向上快速侵位過程。LX18-4和LX18-5雖然都采自雙井片巖,而且樣品相距不遠(圖1),但兩個樣品顯示出很明顯的差別,位于東側的LX18-5顯示出早侏羅世的快速冷卻事件,而西側的LX18-4顯示出晚侏羅世的事件(圖26),造成上述差別的原因可能是,LX18-5僅有鋯石U/Th-He年齡,而且單顆粒年齡非常分散(表3),因此其所得到的年齡質量并不高,可能不存在地質意義;同樣LX18-4的磷灰石U/Th-He單顆粒年齡也很分散(表2),因此其新生代期間的歷史可能存在問題,可能并不代表實際意義。兩個花崗巖樣品中早白堊世的蓮花山樣品(LX18-2)在上文已經分析,具有比較確定的演化歷史,即存在早白堊世的快速冷卻,代表了巖體的侵位過程,而三疊紀花崗巖(LX18-9)也經歷了早白堊世晚期—晚白堊世早期的快速冷卻事件,這與區域上的伸展事件基本一致。可以看出填圖區的主要單元經歷三期重要的構造-熱事件,它們分別是中—晚侏羅世(約150～140 Ma)、早白堊世(約130～100 Ma)、晚白堊世(約90～70 Ma),其它兩期(早侏羅世和新生代早期)的雖然在熱模擬上有個別顯示,但是鑒于數據質量,它們很可能是沒有意義的。

圖26 樣品熱模擬總結APRZ—磷灰石部分滯留帶;ZPRZ—鋯石磷灰石部分滯留帶Fig.25 Thermal simulation results of total samples

5 討論

5.1 杏樹洼蛇綠混雜巖與雙井片巖的形成(從俯沖到碰撞)

在杏樹洼地區蛇綠混雜巖和雙井片巖都經歷了兩期明顯而又強烈的變形,即早期指向北的逆沖和晚期的右行韌性剪切。杏樹洼蛇綠混雜巖以及西側的柯單山蛇綠混雜巖內基質強烈剪切變形,不同尺度的小褶皺發育,運動學表明它們都指示了上盤指向北的逆沖(圖5、8),基質中的巖塊也經歷了強烈的剪切而逐步“細粒化”(圖9),結合巖塊中存在很多放射蟲硅質巖、玄武巖、灰巖、蛇紋巖以及輝長巖等巖塊,它們可能形成于俯沖階段的增生楔中,而該俯沖的極性根據基質的變形確定為向南俯沖(圖5、8)。杏樹洼蛇綠混雜巖變質作用很低,多為低綠片巖相變質,代表了近地表的環境。

雙井片巖的早期變形代表了地層重復導致的地殼逐漸加厚形成一系列倒轉同斜褶皺,其變質程度最高達到中壓相系,雙井片巖顯示出其經歷了復雜的變形過程,長英質淺色脈體出現(圖16)。雙井片巖經歷了一定程度的變形與變質,而對其物源的研究目前還比較缺乏,已發表的數據表明其碎屑鋯石年齡主要為290～250 Ma,其次為500～400 Ma,而大于1500 Ma非常少(江思宏等,2014);我們自己所測的雙井片巖的碎屑鋯石年齡也顯示絕大多樣品總體僅顯示一個約280 Ma的年齡峰值,雖然在個別樣品也出現了25億年和18億年的鋯石,但是數量非常少(筆者未發表資料)。由于500～400 Ma以及25億年和18億年的巖漿活動在華北北緣和蒙古地區都發育(Eizenh?fer et al.,2015),因此目前還不能限定雙井片巖原巖的物源,但是幾乎所有的測試結果均顯示出現了孤立的約280 Ma的年齡峰值,顯示其為靠近弧的沉積,我們綜合前人的資料目前暫時認為雙井片巖的原巖是一套沉積在杏樹洼蛇綠混雜巖以北的以先前增生楔為基底的沉積,主要物源來自其北側的島弧(圖27A)。隨著古亞洲洋殘留海槽的逐漸關閉,雙井片巖的原巖逐漸俯沖到南側的增生楔之下,通過一系列的逆沖推覆和底墊過程,造成了雙井片巖原巖的增厚而發生相應變質作用(圖27B)。前人的研究認為雙井片巖具有順時針P-T軌跡的中-低壓變質帶,代表了沿索倫縫合帶的區域中-低級變質作用可能與早三疊紀之后的有限洋盆被動閉合有關,這種閉合導致地殼再次加厚(Zhang et al.,2016)。可以看出雙井片巖的早期變形與杏樹洼蛇綠混雜巖的早期變形機制和樣式是一致的,不同的是變形的深度存在差別,雙井片巖是同一構造環境下的深部變形,而杏樹洼蛇綠混雜巖是淺部變形。

由于克德河礫巖中有來自蛇綠混雜巖的硅質巖(圖22A)、灰巖礫石(圖22B),因此克德河礫巖的物源來自南側蛇綠混雜巖甚至雙井片巖(王友等,1999)。克德河礫巖目前多劃分為哲斯組,時代為早、中二疊世,但是其具體時代劃分一直未定,我們在該地區開展的碎屑鋯石顯示,克德河礫巖的沉積時代有可能延續到了晚二疊世(筆者未發表資料)。目前有關哲斯組物源的研究多認為來自華北地區(徐嚴等,2018),也有研究認為東北地區的基底也是哲斯組的物源之一(李雨柯,2012),而越來越多的碎屑鋯石年代學表明,包括研究區在內的西拉木倫構造帶以北廣大地區的中、晚二疊世地層源區多數物源位于北側或東北地區,而確定來自南側華北的碎屑或者沒有,或很少(韓杰等,2011;韓國卿等,2011;鄭月娟等,2014;Han et al.,2015;王丹丹等,2016)。已有的沉積構造,如大量的沖刷面、疊瓦狀礫石、雹痕(王友等,1999)以及植物化石碎片(王友等,1999),這些均顯示克德河礫巖是陸相河流-沖積扇沉積,這代表了早期的殘余海槽已經消失(圖27C)。目前填圖區克德河礫巖形成極性向北的褶皺,部分地區地層倒轉(圖12C),而克德河礫巖以及褶皺卷入到后期的右行韌性剪切,因此這期的變形(包括杏樹洼以北地區的中、晚二疊世沉積的變形)發生在其沉積后緊接著的向北的擠壓推覆(圖12C),結合雙井片巖中晚期的上盤指向北的逆沖(圖16C),我們認為圖12C杏樹洼以北的中、晚二疊世地層的變形代表了碰撞階段的變形(圖27D)。

圖27 林西段西拉木倫構造帶演化階段Fig.27 Evolutionary stages of the Xar Moron tectonic belt in the western section of Linxi

5.2 右行韌性剪切帶形成的年齡及其區域意義(從碰撞到陸內)

在填圖區,不僅雙井片巖、中—晚二疊世沉積巖、蛇綠混雜巖以及晚古生代—三疊紀侵入巖均經歷了右行剪切變形。該剪切帶的寬度可以達到5 km左右,這也是填圖區最為醒目的變形。該變形帶向北變形逐漸變弱,并出現應變分解現象,出現變形程度不同的區域。這期變形雖有研究,但是對其區域延伸、機制和時代均沒有定論(王友等,1999;Zhao et al.,2015)。但是野外構造分析表明,該剪切帶卷入了晚二疊世末期的向北的逆沖推覆,如克德河礫巖變形(圖12C)以及雙井片巖的褶皺(圖19),而晚二疊世末期的變形可能代表了洋盆消失后碰撞階段的變形,因此這期韌性變形代表了從碰撞階段進入到陸內演化的階段。

已有的研究表明在中亞造山帶形成過程中大型的走滑斷層的活動起了重要作用,走滑作用不僅可以造成中亞造山帶內原始巖漿弧的疊置,也可以調整不同克拉通(板塊)之間大規模的旋轉和平移(et al.,1993;Allen et al.,1995;and Natal’in,1996;Buslov et al.,2004;Natal’in and,2005;Wang et al.,2007,2010)。除了林西地區的東西向韌性右行剪切外,華北北緣的右行韌性剪切已經有很多學者開展了研究(王友等,1999;Zhao et al.,2015),它們的分布向南可以到華北北緣的赤峰、赤城、化德等地區(Wang and Wan,2014)。最近我們的工作在溫都爾廟、阿拉善地區也發現了規模宏大的同時期右行韌性剪切(筆者未發表資料),在向西的北山和東天山區域內,同樣也發育同時期或稍早的右行韌性剪切(Laurent-Charvet et al.,2002,2003;Wang et al.,2007;蔡志慧等,2012)。從上述的分布可以看出,華北北緣自西向東存在一條晚古生代右行韌性剪切帶(東天山-阿拉善北緣-狼山-溫都爾廟-林西-赤峰東),而繼續向西,則與中天山剪切帶(Laurent-Charvet et al.,2002,2003;Wang et al.,2007),以及“絲路弧”南緣(Natal’in and,2005)相連。

關于西拉木倫河右行剪切形成的年齡有不同的認識,劉偉等(2003)從雙井子巖體南緣陳家營子北西糜棱巖獲得了的礦物內部Rb-Sr等時線年齡為165 Ma。高立明(2004)從該套變質巖獲得了鉀長石40Ar/39Ar年齡為159 Ma,黑云母40Ar/39Ar年齡為197 Ma,白云母40Ar/39Ar年齡為183 Ma、192 Ma和227 Ma。馬艾陽(2009)從糜棱巖化巖石中獲得的白云母40Ar/39Ar年齡為225～224 Ma;Zhao et al.(2015)從糜棱巖化花崗巖白云母獲得了40Ar/39Ar年齡為209 Ma。可見雙井片巖的韌性右行變形發生在至少晚三疊世之前。一些研究在華北北緣地區也發現了一系列的近東西向右行韌性走滑,其剪切年齡基本在245 Ma左右(Wang and Wan,2014)。而根據剪切帶中同構造巖體的年齡,該剪切帶的活動時代有可能從二疊紀末期就已經開始(Zhao et al.,2015),而上述同構造的閃長質包體的年齡約260 Ma(圖18),也可能暗示了該剪切帶可能開始較早,這與華北北緣的右行韌性走滑年齡是一致的(Wang and Wan,2014)。而后期該剪切帶傳切的三疊紀巖體以及很多含鉀礦物40Ar/39Ar年齡顯示了中—晚三疊世的年齡,有可能是該韌性剪切長期活動的反映,代表了可能經歷了20～30 Myr的韌性變形。而大型剪切帶長時間活動的實例也非常多,如阿爾金斷裂,其活動時限就可達40 Myr(Yin et al.,2002)。研究區中生代晚期也經歷了諸如晚侏羅世和早白堊世的巖漿作用,它們也有可能影響到40Ar/39Ar的測年結果。

通過系統收集中亞造山帶該期剪切帶的年代學以及其它幾何學和運動學資料(圖28),可以發現該期右行韌性剪切的年齡自西向東逐漸變年輕,西部天山地區基本在280 Ma左右,而最東端地區可以延續到230 Ma左右(圖28),這可能代表造成該剪切帶的動力來自西側。

圖28 中亞造山帶南緣晚古生代—早中生代右行韌性剪切年齡變化趨勢橫坐標樣品經度,赤平投影為各主要段落右行剪切糜棱巖面理和礦物拉伸線理。數據來自Laurent-Charvet et al.,2003;劉偉等,2003;Wang et al.,2007,2010;Li et al.,2014;馬艾陽,2009;de Jong et al.,2009;蔡志慧等,2012;Wang and Wan,2014;Zhao et al.,2015;宋東方等,2018;Zhang et al.,2018;張北航,2019;趙衡,2020;王興安和李世超,2020;本研究和筆者未發表數據Fig.28 Trends of the ductile shear ages along the southern margin of the Central Asian orogenic belt during the Late Paleozoic to Early Mesozoic

目前對導致這些右行走滑的區域因素還不清楚,Wang et al.(2007)認為是西西伯利亞盆地開始伸展導致西伯利亞克拉通整體向東運動所致;Laurent-Charvet et al.(2002,2003)與則認為與準噶爾盆地的旋轉有關;Natal’in and(2005)則認為與古特提斯洋的斜向俯沖有關。Wang et al.(2007)根據古地磁研究認為伊犁地塊和準噶爾地塊向東楔入達近千千米,沿著整個天山的中天山剪切帶右行走滑可能就是這期事件的響應。Allen et al.(1995)認為由于西伯利亞克拉通發生順時針旋轉,而東歐克拉通則發生逆時針的旋轉,進而導致兩大單元之間處于右行剪切狀態,而右行剪切發生在晚石炭世—早二疊世,但沒有具體的同位素年代學支持,因此有可能目前確定的中亞造山帶中、晚二疊世的右行剪切可能是西伯利亞和東歐克拉通相對旋轉靠近所致,而這個過程可能與中亞造山帶形成后與潘基亞超大陸的變形有關(從潘基亞B向潘基亞A轉變)(Muttoni et al.,2003;Irving,2004;另文詳述)。

前人認為華北北緣的右行剪切是由于南側的揚子-華北板塊的碰撞以及北側蒙古-鄂霍茨克大洋俯沖的雙向擠壓,而華北板塊向東擠出所致(Zhao et al.,2015)。但是已有的研究表明,華北北緣三疊紀—晚侏羅世的地層是連續的(Meng et al.,2014),因此來自華北克拉通向北的擠壓可能并不明顯或存在。如果華北北緣和阿拉善以及天山地區的韌性右行剪切帶同屬一個構造帶,華北板塊的擠出模型并不能解釋阿拉善以及天山地區的右行剪切。而華北北緣晚古生代韌性剪切帶的建立,預示著剪切帶之南作為一個整體與北部地塊或造山帶作用,指示古亞洲洋此時已經全線封閉。從構造的角度證明古亞洲洋最后關閉的時代是晚二疊世末—三疊紀早期。

5.3 杏樹洼蛇綠混雜巖與雙井片巖中生代構造階段與背景(陸內)

填圖地區除了上述與古亞洲洋關閉有關的俯沖、碰撞以及隨后的區域性右行韌性剪切作用外,野外還可以見到很多更加晚期的變形,它們均屬于脆性變形,主要的變形可以分為兩類。一類是近南北向縮短形成的近東西向的逆沖斷層和相關褶皺,它們在西拉木倫構造帶以北廣泛出露(圖12,13,20,23);另一類就是一系列的北西—南東走向的左行走滑和近東西向的右行走滑斷裂(圖21D)。北西—南東向走滑斷層由于切割了晚侏羅世的花崗巖和早白堊世的火山巖,因此其可能是晚白堊世或其后活動的。而早期的近東西向的逆沖斷層和褶皺卷入了至少中、晚二疊世的地層,因此其形成發生在中、新生代。而低溫熱年代學也指示了研究區分別經歷了三期重要的構造-熱事件,它們分別是中—晚侏羅世(約150～140 Ma)、早白堊世(約130～100 Ma)、晚白堊世(約90～70 Ma)(圖29)。

本課題在古亞洲洋可能的最終關閉位置——林西-巴林左旗等地區開展了初步的變形觀察。華北北緣中生代以來最明顯的一期脆性變形屬于上盤指向南或南東的一系列逆沖推覆構造,除了上述填圖區,在巴林右旗東溝觀察到中侏羅統炭質板巖因褶皺而發育的生長地層(圖29B),該生長地層是一個斷層傳播褶皺控制下形成的生長三角,表明褶皺的形成是通過兩翼的連續旋轉而成,而前生長地層層面上發育傾向擦痕,表明該斷層傳播褶皺屬于彎滑褶皺。該褶皺的形成根據生長三角可以確定發生在中侏羅世,這與大青山地區約170 Ma左右以及滿都拉等地區(Wang et al.,2017)的構造熱事件均可以類比。因此從該生長地層以及相似的變形樣式和方向,我們認為填圖區(雙井—杏樹洼—巴林右旗)地區后期近南北向擠壓形成的近東西向逆沖斷層與褶皺主要形成于中—晚侏羅世。

需要說明的是控制該斷層傳播褶皺的擦痕反演獲得的古應力場為北西—南東向(圖29B),這與蒙古-鄂霍茨克大洋關閉的基本方向一致,而且絕大多數該時期的褶皺均向南東倒伏(圖29),多數斷層主體傾向北或北西(圖13,23),也反映動力很可能來自北側的擠壓。上述現象表明華北克拉通以北地區中晚中生代的變形最早發生在中侏羅世,這也于蒙古-鄂霍茨克大洋關閉的時限一致(Zorin,1999;Yang et al.,2015),而燕山-陰山等晚侏羅世的變形代表了持續性的擠壓。在林西縣官地地區的林西組剖面,厚層的林西組也發生變形,形成了一系列走向北東—南西的向南東倒伏的褶皺,部分地區地層發生了倒轉(圖29A),這與上述中侏羅世斷層傳播褶皺形成機制、構造樣式、產狀、構造極性幾乎一致(圖29B),因此可以確定官地林西組的變形是中—晚侏羅世的,受控于北側蒙古-鄂霍茨克大洋關閉的產物。

圖29 研究區晚侏羅世變形A.官地林西組變形;B.巴林左旗北部中侏羅世斷層相關褶皺與生長地層,左上角為地層產狀,右下角為斷層面解Fig.29 Deformation styles in Late Jurassic in the study area

中、晚侏羅世的構造事件在華北北緣廣泛存在,如大青山地區(Zheng et al.,1998);中蒙邊界西段雅干地區(Zheng et al.,1996);阿拉善地區(Zhang J et al.,2014,2020)以及燕山等地區(Davis et al.,1998)。上述的這些研究也表明從北西至南東,中—晚侏羅世的推覆距離減小。我們在填圖區開展的低溫熱年代學工作也發現了該期構造-熱事件(圖26),因此從構造分析以及年代學工作,我們確認研究區經歷了一次中、晚侏羅世的構造事件,這期構造導致了一系列上盤指向南東或南的逆沖斷層與相關斷層,指示動力來自北側,這期構造與研究區最早的俯沖碰撞階段的變形動力來源不同,早期(二疊世)的變形動力來自南側,構造極性指向北,代表了古亞洲洋的俯沖和關閉以及隨后的碰撞,而晚期中、晚侏羅世的構造則代表了北側蒙古-鄂霍茨克洋的關閉(Zorin,1999)。

研究區低溫熱年代學顯示早白堊世(約130～100 Ma)的構造-熱事件非常顯著(圖29),雖然在野外我們沒有發現比較確證的早白堊世的構造,但是該時段整個東亞地區以及研究區西北側的二連盆地等均處于強烈的伸展沉降階段,也是華北克拉通破壞的主要時段(Meng et al.,2003;Wang et al.,2011;Zhu et al.,2017;Wu et al.,2019;Lin and Wei,2020;Zhang et al.,2020a)。在研究區早白堊世有很多花崗巖體的侵入(蓮花山巖體,137 Ma,趙輝等,2015),也有大片的火山巖分布,雖然目前為止沒有發現確證的正斷層,但該期事件應該是研究區范圍內最為顯著的構造-熱事件,它們的重要性可以從鄰近早白堊世花崗巖的雙井片巖的低溫熱年代學年齡上(樣品LX18-3)看出,該片巖樣品雖然遭受了在白堊世之前多期強烈的變形,但是僅僅記錄到早白堊世事件的年齡(116.7±4.2 Ma),也就是說早白堊世的構造-熱事件可能大規模的重置了礦物內部的低溫熱年代系統。

除了上述兩次構造-熱事件外,研究區,尤其是西拉木倫構造帶沿線,發育有一系列的北西—南東走向的左行走滑斷層和近東西向的西拉木倫右行走滑斷層(圖21),上文已經提到它們可能是晚白堊世或之后的構造,而低溫熱年代學工作也顯示了該期存在可能的構造-熱事件(圖29)。在晚白堊世,最近的一系列研究表明,我國的東部的大片地區遭受到一期短暫的斜向擠壓,造成了很多前期盆地的構造反轉和一系列北北東—南南西向左行走滑斷層系統的活動(Ren et al.,2002;Zhang et al.,2020a),這期事件從南向北逐漸年輕,到我國東北地區則為晚白堊世晚期,這次的擠壓可能來自東南的洋底高原或地塊(鄂霍茨克地塊)與東亞大陸東緣的斜向擠壓(Faure,1989;Yang,2013;Niu et al.,2015;Zhang et al.,2020b)。而一系列的古應力場方向的研究也顯示該期的古應力場方向指示北西—南東向的擠壓,這與研究區西拉木倫構造沿岸的走滑斷層系統顯示的古應力場方向也一致,因此結合低溫熱年代學、斷層切割的早白堊世火山巖以及古應力場特征,我們認為研究存在晚白堊世的北西—南東向斜向擠壓構造,導致近東西向西拉木倫構造帶的右行走滑和及其次級剪切的形成(圖21)。

6 結論

西拉木倫構造帶地區杏樹洼蛇綠混雜巖和雙井片巖代表了晚古生代古亞洲洋的增生楔。通過填圖,建立了該地區從洋盆俯沖-碰撞到隨后陸內的變形的完整過程。中二疊世,隨著古亞洲洋向南的俯沖,形成了華北北緣晚古生代增生楔。晚二疊世,隨著古亞洲洋的關閉而進入碰撞期,發育了指向北的逆沖推覆,形成近東西向的褶皺和地殼加厚,雙井片巖進一步變形,并在碰撞期經構造作用抬升至地表。晚二疊世末期—三疊紀早期,蛇綠混雜巖以及上覆的克德河礫巖和雙井片巖共同經歷了區域性的強烈的右行韌性剪切,該韌性剪切是中亞造山帶南緣同時代大型剪切帶的重要組成部分,代表了古亞洲洋已經全部關閉進入到陸內的環境。結合區域資料和低溫熱年代學資料,確定了北側蒙古-阿霍茨克大洋關閉導致研究區中—晚侏羅世近南北向擠壓、早白堊世期間遍及東亞的區域性伸展以及晚白堊世斜向擠壓事件。

謹以此文祝賀潘桂棠研究員八十華誕。潘桂棠先生常年從事一線地質調查和研究,在80高齡仍堅持不懈在青藏高原考察,先生的敬業精神值得我們晚輩的學習,也是我們的楷模;同時也要感謝他在青藏高原多比例尺地質填圖和中國大地構造學研究中所作的貢獻。感謝中國地質科學院地質研究所李錦軼教授和張智勇教授對我們的常年幫助以及在中亞造山帶有關研究上的討論。感謝審稿專家提出的建設性意見。