辽河群的变形作用和变质作用

郭洪方，王忠江，仲米山，翟富荣，梁有为

(辽宁省地质勘查院,辽宁 大连　116100)



辽河群的变形作用和变质作用

郭洪方，王忠江，仲米山，翟富荣，梁有为

(辽宁省地质勘查院,辽宁 大连116100)

比较详细地讨论了辽河群的变形作用和变质作用，以及二者之间的关系，并比较详细地讨论了变质相系、变质带的分布和划分依据，还对变质作用P-T-t轨迹特征进行了初步探讨。初浅认识是：辽河群是在收缩体制下，古元古洋中的火山沉积岩系俯冲到地下深处发生变质和变形的，二者属同一热动力过程。现在所见到的构造形迹被认为是在同一动力作用下递进变形过程的最终状态；辽河群是层状无序的变质构造单元，只有摒弃原来按层序地层学建的“组”，重新按岩性填图才能显现辽河群的固有面貌。

辽河群；变形作用；变质作用；层状无序；变质构造单元；堆垛层

辽河群主体分布于辽宁省东部的大石桥—宽甸一带，在辽宁省东南部的庄河及长山群岛有零星分布(图1)，分布面积达3万余平方千米，约占辽宁省总面积1/5。

辽河群是许多地质学者长期关注的重大基础地质问题。原因有二：一是它含有丰富的矿产资源；二是对辽河群的一些基本问题认识上分歧较大。争论的主要问题有：①辽河群形成的大地构造背景和机制。②辽河群划分与对比。③变质作用和变形作用是什么关系，各有几个幕次或期次等。笔者通过对变形作用、变质作用及二者之间关系的研究，对这些问题提出一些初浅认识。

图1　辽河群分布图Fig.1　The distribution of Liaohe Group

1　辽河群的变形作用

1.1辽河群形成的大地构造背景

对于辽河岩群形成的大地构造背景前人有较大的分歧：①优地槽、冒地槽(张秋生，1988)。②辽东(或辽吉)裂谷(陈荣度， 1990；杨振升，1995)。③南北辽河岩群是2个不同的变质地体拼在一起(贺高品等，1998)。④古元古代活动带(白瑾等，1993)。笔者通过对辽河群的变形作用、变质作用及二者之间关系的研究，认为第四种意见更接近实际。

古元古代初期，在伸展机制作用下，于太古宙古陆的基础之上出现了古元古洋盆，随之便有了辽河群的沉积；相应的朝鲜摩天岭群和义州群的沉积，吉林省集安群和老岭群的沉积，山东省粉子山群、荆山群的沉积等。至于说这些沉积隶属一个洋盆还是多个洋盆？现在还难于说清。

某些学者研究认为，辽河群和朝鲜摩天岭群中可能存在蛇绿岩带。白龙俊等认为朝鲜摩天岭群中存在橄榄岩等超基性岩。

古元古代晚期，在收缩体制下(董申保等，1997)，古元古洋中的层状火山沉积岩系俯冲到地下深部发生近水平剪切流变和韧性推覆(图2)，经过递进变形作用，使辽河群发育以纵弯等斜褶皱和韧性冲断构造为主体的流变构造群落，出现了强烈地纵向构造置换(F.J.特纳等，1978)，同时产生绿片岩相-角闪岩相的变质作用。变形作用和变质作用属同一热动力过程。

图2　古元古洋收缩闭合模式图Fig.2　Contract closure model map of paleoproterozoic ocean

1.2辽河群的构造变形特征和面理属性

关于辽河群划分对比的主要分歧是：①辽河群自身不同地域能否对比。②辽河群与朝鲜摩天岭群、义州群，与吉林省老岭群、集安群，与山东省粉子山群、荆山群能否对比。辽河群的划分与对比问题，长期争论不休(辽宁省地质矿产局，1989)。问题出在对辽河群变形特征尤其是对辽河群面理属性的认识上存在较大问题，把次生构造面理当成了原始沉积层理。

1.2.1辽河岩群与太古宙鞍山群之间的接触关系

现在所见到的辽河群与太古宙鞍山群之间几乎均为构造接触(韧性或脆性断层接触)，唯一有争议的是胡家庙子砾岩和炮台山砾岩问题。

有些研究者认为，胡家庙子砾岩和炮台山砾岩是辽河岩群和太古宙鞍山群之间的底砾岩(辽宁省地质矿产局，1989)，把胡家庙子砾岩和炮台山砾岩分布地段看成辽河群与太古宙鞍山群之间保留最完好的不整合面。笔者认为胡家庙子砾岩和炮台山砾岩皆为构造砾岩，即断层砾岩。根据有3点：①胡家庙子砾岩和炮台山砾岩胶结物为铁质和硅质，胶结物和砾之间的界线十分清晰，胶结物根本没有变质(图3a)。②砾的成分既有鞍山岩群的条带状磁铁石英岩，又有辽河群的石英片岩，无论是磁铁石英岩中的条带还是石英片岩中的片理，在砾岩中方向各不相同；以上2点足以说明胡家庙子砾岩和炮台山砾岩的形成时间是在辽河群变质作用之后。③胡家庙子砾岩和炮台山砾岩中的砾以棱角状为主，个别的砾呈圆状或次圆状。

在某些扭性或压扭性断层的断层砾岩中经常可以看到遭到磨圆的砾(在动力变质岩分类表上可以见到断层磨砾岩一词)，胡家庙子砾岩和炮台山砾岩中有些砾呈圆状或次圆状也就不足为怪了。胡家庙子砾岩和炮台山砾岩皆为断层砾岩是毋庸置疑的。

1.2.2辽河群褶皱特征

现在所见到辽河群褶皱多为深部层次的流褶皱，以纵弯等斜褶皱或纵弯等斜平卧褶皱为主(图4)，一般规模较小。纵弯等斜褶皱之间经常存在韧性冲断构造。这些纵弯等斜褶皱在强烈地面理置换作用下，很多地段仅残留褶皱转折端(图5)。

1.2.3辽河群的面理属性

辽河群是变质层状岩系，面理十分发育，区域上透入性面理总体呈近东西向展布。这组东西向面理是原始沉积层理还是次生构造面理是当前人们争论的焦点。认为是原始沉积层理的研究者坚持在辽河群中建立群、组、段，然后进行地层对比。实际上辽河群中已经不存在原始沉积层理，在辽河群中见到的岩层层理都是次生构造面理，其中主要是置换面理(桑德尔和特纳的换位叶理)(F.J.特纳,1978)，即纵弯同斜褶皱的轴面面理置换了原始层理(图5)；还有少部分面理是韧性冲断剪切面理，以及在前二者基础上发育起来的变质-构造分异面理。它们都是在地壳较深构造层次中经过构造置换和变质-变形作用形成的。

a.鞍山胡家庙子断层角砾岩手标本(Ab6)。×1/2；b.褶皱轴面面理置换沉积层理(Hb10)。单偏光，×40；c. 褶皱轴面面理置换沉积层理(Kb13)。正交偏光，×25；d. 片岩中的变质-构造分异面理(Db31)。正交偏光，×40；e.毛发状矽线石交代已静态重结晶的白云母、黑云母和石英(Kb19)。单偏光，×40；f.石榴石变斑晶中石英包体构成旋转径迹，石英包体呈长条状(Zb21)。正交偏光，×20；g.石榴石变斑晶中石英包体构成旋转径迹，石英包体呈长条状(ZP4b6)。单偏光，×20；h. 十字石变斑晶中石英包体构成旋转径迹，石英包体呈长条状(ZP4b6)。单偏光，×20图3　显微镜下照片Fig.3　The photos under the microscope

图4　纵弯同斜平卧褶皱及其间的韧性冲断图(据大石桥市第5幅区域地质调查报告)Fig.4　Buckling homoclinal recumbent fold and intervenient ductile thrust

图5　辽河群露头上见到轴面面理对层理的置换图(据大石桥市第5幅区域地质调查报告)Fig.5　Axial plane foliation permuted bedding on the outcrop of Liaohe Group

置换面理在能干性较强的岩石中显示比较清楚。例如，大理岩、浅粒岩、石英岩等，多被置换成层状、似层状、透镜状、扁豆状、无根钩状和褶皱转折端(图5)，其厚度从几毫米到几米，构造叠置厚度可达数十米。这些构造置换现象无论露头域(图5、图6、图7)或薄片域(图3b、图3c)均可以见到。虽然有时可以见到沉积微层理，但多已平行置换面理(图3c)，仅残留的褶皱转折端可以见到微层理与置换面理直交或斜交现象(图3b)。

韧性冲断剪切面理和变质-构造分异面理在能干性较强弱的岩石中显示比较清楚。韧性冲断剪切面理往往发育在纵弯同斜褶皱之间能干性较强的岩石中(图4)。构造-变质分异面理是在置换面理和韧性冲断剪切面理基础上发育起来的。若原岩为泥质岩、泥质粉砂岩和杂砂岩等，几乎都变成了板岩、千枚岩和片岩，其中以片岩为主(图8，图3d)。在垂直片理的薄片中可以发现，浅色矿物在微劈石域集中，暗色矿物在劈理域集中，从而构成QF(浅色矿物)带和M(暗色矿物)带，这种变质-构造分异面理常常被误认为原始沉积的微层理。由板状构造到千枚状构造，再发展到片状构造，随着变质-构造分异程度的增高，面理的剥离性越来越好。

图6　本溪连山关镇朱家沟-甸子辽河群剖面图(据甜水等4幅区域地质调查报告)Fig.6　The section of Liaohe Group in Zhujiagou-Dianzi Lianshanguan town of Benxi city

图7　凤城市通远堡镇辽河群剖面图(据甜水等4幅区域地质调查报告)Fig.7　The section of Liaohe Group in Tongyuanpu town of Fengcheng city

图8　变质-构造分异面理图Fig.8　Metamorphic-structure differentiation foliation

在辽河群中，各种构造形迹形成有先后，先形成的构造形迹在递进变形过程中可能不断地改变自己的形态、方向和位置。例如，笔者所常见到线理的弯曲、构造面理的弯曲和再置换、褶皱枢纽的弯曲、褶皱轴面的弯曲等(这些现象容易被误认为叠加构造)；但是所有的构造形迹都是在同一动力(古元古代洋闭合挤压应力)作用下构造递进变形过程的最终应变状态。这一应力持续的时间为古元古代洋开始聚合直至其彻底闭合。笔者认为辽河群的演化是伴随整个热动力变质过程而重建的层状无序变质构造单元，变形作用只有一期(详见变质作用与变形作用之间的关系和P-T-t轨迹特征部分)。

因此，以往将构造面理当成原始沉积层理去建立地层层序和进行区域地层对比当然是行不通的。填图时应该彻底与原有的按层序地层学建立的组(浪子山组、里儿峪组、高家峪组、大石桥组和盖县组)脱钩，按岩性填图，只有这样才能显现辽河岩群的固有面貌。

2　辽河群的变质作用

辽河群变质岩系的原岩多为泥质岩石和泥砂质岩石，遭受绿片岩相-角闪岩相变质作用(郭洪方等，1989)，形成了相当丰富而又十分典型的变质矿物组合，其变质作用研究具有广泛意义。多年来，笔者观察了辽河群中4至5万块薄片，为研究辽河群变质作用提供了重要基础(郭洪方，1994)。

2.1辽河群变质相系和变质带

在辽河群主体分布区，根据Al2SiO5多形变体(红柱石、蓝晶石和矽线石) 的空间分布特征，可将辽河群划分为中压相系和低压相系2部分(陈荣度，1990), 中压相系部分存在递增变质带(图9)。

1.第四系;2.古元古界辽河群;3.太古宇;4.变质相系界线(北侧为中压，南侧为低压);5.变质带界线;6.黑云母带;7.石榴子石带;8.十字石带;9.蓝晶石带图9　辽河群变质相系与变质带分布图Fig.9　Distribution of the metamorphic facies series and metamorphic belts of Liaohe Group

2.1.1变质相系空间展布特征

盖州市—桓仁一线为辽河群变质岩中低压相系的分界线，北侧为中压相系，南侧为低压相系(图9)。于北侧Al2SiO5主要形成蓝晶石，在北侧蓝晶石带中，应用黑云母-石榴子石矿物对(据大石桥市等5幅区域地质调查报告)计算出的温度为663℃，计算出的压力为0.8GPa,地温梯度为22.9℃/km，地温梯度与中压变质相系相符。于南侧 Al2SiO5主要 形成红柱石，并伴有堇青石大量出现,应用堇青石-石榴子石矿物对,计算出的温度为575℃，计算出的压力为0.61GPa，地温梯度为26℃/km，相当于低压变质相系地温梯度(都城秋穗，1991)。于北侧的中压相系部分出现递增变质带。

2.1.2递增变质带空间展布特征

于北侧中压相系分布区，可划分递增变质带，自北而南可划分出黑云母带、石榴子石带、十字石带和蓝晶石带(图9)。

黑云母带：位于中压相系的北部地区，分布于下达河—田师傅—木盂子一带，主要矿物组合为Mus+Q±Bi±Chl、Pl+Bi+Q±Mus。

石榴子石带：分布于海城市—草河掌—八里甸子一带，主要矿物组合为Bi+Mus+Alm+Q、Bi+Mus+Alm+Pl+Q、Bi+Alm+Pl±Q、Alm+Bi+Pl+Mi+Q。

十字石带：分布于吉洞峪—赛马一带， 主要矿物组合为Bi+Mus+Pl+St±Q、Bi+Pl+St+Alm+Q、Bi+St+Q+Alm。

蓝晶石带：分布于青石岭—青城子一带，主要矿物组合为St+Ky+Bi+Alm+Q±Pl、St+Ky+Bi+Q±Alm±Mus。

2.2辽河群变质作用几个相关问题讨论

2.2.1变质带与变质阶段问题

有些研究者认为辽河群中较低级的变质带(或矿物组合)便是较早阶段生成的；较高级的变质带(或矿物组合)便是较晚阶段生成的。进而划分出变质阶段或变质幕(李三忠等，1998)，更有甚者在划分变质阶段的基础上作出了P-T-t轨迹(卢良兆等，1998；贺高品等，1998)。实际上这种把矿物组合在空间上的并列关系看成时间上的先后(或更迭)关系是值得商榷的。

笔者认为有3个方面问题可以讨论。

(1)笔者所见到的不同级别的矿物组合均为变质作用顶峰的产物，它们是空间上的并列关系，绝非时间上的先后(卢良兆等，1998)关系，属异地异时异相。图10是根据辽河群变质矿物特征及其与构造的关系(见后叙)模拟出来的辽河群变质作用P-T-t轨迹。图10中的A、B、C、D代表4个不同级别的矿物组合，矿物组合D是沿O-D这条路径演变来的，绝非是由矿物组合C变来的。不同级别矿物组合(A、B、C、D)的连线，即变质作用顶峰的连线，不是P-T-t轨迹(A.B.汤普森等，1987)，而是F.S.斯皮尔所谓的“野外变质梯度”(石宏仁，1987)。

A.黑云母带矿物组合;B.石榴子石带矿物组合;C.十字石带矿物组合;D.蓝晶石带矿物组合;E.低压相系矿物组合图10　辽河群P-T-t轨迹示意图Fig.10　The sketch map of P-T-t locus in Liaohe Group

(2)矿物组合变质级别不同可能与变质时埋深不同(或距热源远近不同)有关。如前所述，辽河群是古元古洋中的成层岩系俯冲到地下深处发生变质、变形的，那么俯冲的深度不同就可能造成变质程度的差异(程裕淇等，1998)。

(3)变质作用是个连续的地质演化过程，不宜划分阶段。F·S·斯皮尔提出：“所谓的变质作用P-T-t轨迹，是指岩石从变质作用的起点到被剥露于地表所经历的温压条件连续变化的过程”(郭伟静等，2006)。从其发生变质作用开始，到它上升到地表为止，这一过程是连续的，不能根据矿物组合变质程度划分阶段。不难看出，那种认为辽河群的矿物演化序列由低到高会周期性出现(李三忠等，1997)，以及将辽河群变质矿物(石榴子石、十字石等) 划分成若干世代的做法也是不合适的。

2.2.2辽河群南北两部分变质相系类型不同的原因

辽河群的矿物组合具有收缩俯冲造山带变质作用特征， 一般来说，变质作用P-T-t轨迹是顺时针的，为中压相系，恰如辽河群北部。那么，辽河群南部为什么会出现低压相系的矿物组合呢？展开辽宁省地质图不难发现，辽河群南部(相当于低压相系分布区)有大量的吕梁期花岗岩存在，辽河群变质岩系被花岗岩分割得七零八落。P·C·英格兰和A·B·汤普森(1984) 早就指出，在加厚的陆壳深部经常诱发熔融作用(尤其在有地幔岩浆传热作用或有流体存在的情况下)， 这种熔融体积累到一定数量，黏度不断降低，即可上侵，形成底劈花岗岩。 熔融体对围岩产生加热作用(A.B.汤普森等，1987)，使变质作用顶峰位于低压相系范围(图10中的E)。即，正是花岗质熔融体对辽河群变质作用的干扰，才出现低压相系矿物组合(图10中的E)。吕梁期花岗岩在辽河群中的分布较为复杂，所以中压相系和低压相系的界线很难精确划定。

2.2.3辽河群变质相划分及矽线石问题

从前面变质带论述中所列的矿物组合可以看出，黑云母带相当于低绿片岩相；石榴子石带相当于高绿片岩相；十字石带和蓝晶石带相当于低角闪岩相。即辽河群变质作用是从低绿片岩相到低角闪岩相。这与董申保在《中国变质作用及其与地壳演化的关系》一书中关于辽河群变质作用的论述是一致的(董申保等，1986)。在辽河群中零零星星出现了一些矽线石，有的研究者认为辽河群中存在矽线石就意味着辽河群中存在高角闪岩相，这种看法显然是不对的，原因如下。

(1)在泥质岩石中矽线石+正长石组合的出现是高角闪岩相的标志，但在辽河群中从来未发现与矽线石共生的正长石。

(2)从整个辽河群来看，矽线石可以出现于变质程度不同的变质带中，即在变质程度较低的黑云母带中亦可以见到。

(3)矽线石的形态以毛发状和针状为主，集合体呈毡状或不规则状，并且是交代已发生静态重结晶的黑云母、白云母和石英生成的(图3e)。

种种迹象表明，矽线石产生于辽河群主期变质作用之后，与局部出现的某些岩浆作用或热液作用有关。与此情况相似，现在对苏格兰高地巴罗变质带中矽线石发育时间和性质也有了新看法(郭洪方，1994)。

3　辽河群变质作用与变形作用的关系及P-T-t轨迹特征

辽河群变形作用是递进变形作用；辽河群变质作用是递进变质作用，二者为同一热动力过程。现在所见到的构造现象，除了地表(或浅层次，古元古代以后)局部叠加的构造现象之外，都可以认为是在同一动力作用下构造递进变形过程的最终应变状态。现在笔者所见到的不同级别的矿物组合，除了地表(或浅层次)局部出现的退变质矿物之外，都是变质作用高峰留下来的(郭洪方等，1989)。从这一基本观点出发，结合变质作用与构造作用的关系分析，可以推断出辽河群变质作用P-T-t轨迹基本样式。

3.1辽河群变质作用与变形作用的关系

可以用岩石的变形历史作为变质结晶作用的相对时标来研究变质矿物生长的时序特征。分析变质矿物生长的时序特征一般依据4条准则：①晶内面理(包体径迹)和晶外面理的关系(H.J.兹瓦特)。②矿物生长与基质总体加粗(构造后重结晶)的关系。③矿物生长与线理、面理和褶皱的关系。④矿物之间的包裹或切割关系。下面主要依据①、②两条准则来解析辽河群中主要变质矿物与构造变形的关系。

3.1.1黑云母

在变质矿物中，黑云母和石榴子石、角闪石等矿物一样，晶体中存在比较广泛的类质同象。随着变质作用温度变化，它们自身组成也随之发生变化，其中重要的变化是Mg2+/Fe2+、Ti、F/(OH)-，其中最重要的是Mg2+/Fe2+。有这类矿物参加的反应称为滑动反应。所以，黑云母不仅存在于黑云母带中，在石榴子石带、十字石带和蓝晶石带中黑云母亦有广泛地分布。于黑云母带、石榴子石带、十字石带和蓝晶石带中皆见到了黑云母变斑晶。黑云母变斑晶常含石英包体，有时构成包体径迹，包体中的石英颗粒呈长条状(图11)，且粒径远远小于基质中的石英颗粒。

图11　黑云母变斑晶中石英包体图Fig.11　Quartz inclusions in metacrystal of biotite

3.1.2石榴子石

石榴子石晶体中存在比较广泛的类质同象，辽河群中的石榴子石分子式中是以铁铝石榴子石分子为主。在石榴子石带、十字石带和蓝晶石带中，石榴石变斑晶比较常见，并且常含较多的石英包体，变斑晶(包体径迹)的旋转现象均较常见(图12、图13，图3f、图3g)。包体中的石英颗粒呈长条状、透镜状，并且其粒径远远小于基质中的石英颗粒。

3.1.3十字石

十字石变斑晶在十字石带中和蓝晶石带中均可以见到。经常含石英包体，有时构成包体径迹，显示变斑晶发生了旋转，包体中的石英颗粒呈长条状和透镜状，并且其粒径远远小于基质中的相应矿物的粒径(图13，图3h)。

3.1.4蓝晶石

蓝晶石变斑晶仅分布于蓝晶石带中。蓝晶石变斑晶中石英包体常常构成包体径迹，石英包体粒径小于基质中的相应矿物的粒径，石英包体的形态呈长条状和透镜状(图14)。

3.2辽河群变质作用P-T-t轨迹特征

斯皮尔认为P-T-t轨迹应作这样定义：所谓的变质作用P-T-t轨迹是指岩石从变质历史的起点到被剥露于地表所经历的P-T条件连续变化过程。

为了叙述方便，将这一连续过程分成4个阶段(图10)，有的阶段是有部分重合的。

图12　石榴子石变斑晶中石英包体图Fig.12　Quartz inclusions in metacrystal of garnet

图13　十字石变斑晶中的石英包体图Fig.13　Quartz inclusions in metacrystal of staurolite

3.2.1加温加压阶段—俯冲增厚阶段

在收缩俯冲作用下，古元古洋中的成层岩系向地下深处持续俯冲(图2)，对于原来地表的较冷的岩层来说，一方面它所承受的压力逐渐增加；另一方面它不断地给其周围环境制造干扰地温梯度，与此同时，在恢复正常地温梯度(热扰动弛豫)过程中它不断地受到加热，随着深度(压力)增加温度不断升高。这一加压加温过程的P-T-t轨迹必然是呈抛物线形，自左下方向右上方进行(图10中的O-D线)。在加温加压的初期便会有变质矿物组合生成，在持续加温加压(图10中的O-D线)过程中，又不断地被新的较高级的矿物组合所代替，在整体上是一个递进变质过程(当然也是递进变形过程)，直至变质作用顶峰Tmax(与最大压力点Pmax重合)。变质作用顶峰期生成的矿物组合(A、B、C、D)保留下来。

3.2.2变质作用顶峰阶段—温度顶峰阶段

P.C.英格兰和A.B.汤普森(1984)曾明确指出，在进变质反应过程中温压条件的变化率是很低的(变质作用顶峰附近温压条件的变化率更低) ，足以使所有的变质反应达基本到平衡。所以，不同级别的矿物组合均为变质作用顶峰的产物。这样，黑云母带、石榴子石带、十字石带和蓝晶石带中的矿物组合都是变质作用高峰时留下来的，分别相当于图10中的A、B、C、D。笔者观察了辽河群中4万至5万块薄片，其中在约1 800块薄片内见到了具有石英包体的变斑晶，并且毫无例外的这些石英包体皆呈长条状(或透镜状)，有些变斑晶具有旋转现象(图3f、图3g、图3h)，从而说明黑云母带、石榴子石带、十字石带和蓝晶石带的变质作用顶峰仍处在古元古洋闭合挤压应力场中，即定向压力占主导。人所共知，压力是变质作用的重要因素，压力可分为静压力和定向压力，后者又可称为应力。不难推知，只有定向压力为主导时，石英才能结晶成长条状和透镜状，并可使变斑晶发生旋转；相反，静压力占主导时，石英会结晶成近等轴状多面体，并且变斑晶也不会发生旋转。可以看出，在各个变质带中，最高压力点(Pmax)和最高温度点(Tmax)是重合的，分别相当于图10中的A、B、C、D点。进一步印证了变形作用和变质作用是同一热动力过程，皆只有一期。

3.2.3降温降压阶段—上升剥蚀阶段

强大的古元古洋闭合挤压应力场终止，便出现构造松弛，由于重力均衡效应，增厚的陆壳必然会发生上隆抬升，并经受剥蚀，而导致压力下降，温度也随之下降，接受变质的岩石上升到地表，变质作用也就停止了。辽河群上升至地表(或近地表)之后，于辽河群的某些部位形成韧性剪切带、尖棱褶皱和脆性断裂。在地表条件下，辽河群的变质矿物呈准稳态或非稳态存在，在古元古代之后的浅部层次构造作用影响比较明显的部位则可能产生退变质作用，常见的有黑云母、白云母、斜长石、蓝晶石、十字石、红柱石受到绢云母化，以及黑云母、石榴子石受到绿泥石化和绢云母化(图15)。有时这些被交代的矿物仅呈假象存在。地表叠加的构造变形作用为退变质作用提供了活化能、催化剂(水、二氧化碳等)，以及帮助破坏原有矿物晶格的应力。

图15　石榴子石被绢云母和绿泥石交代图Fig.15　The garnet with metasomatism of sericite and chlorite

综上所述，辽河群变质作用P-T-t轨迹的基本轮廓就已经可以看出来，由地表的温压条件(图10中O点)，通过加温加压阶段—变质作用顶峰阶段—降温降压阶段，又回到地表温压条件(图10中O/点)。E.R.奥克斯伯格和P.C.英格兰(1980)在研究了世界上许多造山带P-T-t轨迹的基础上，认为在一般情况下，在收缩机制下，上部陆壳俯冲至地下深处，使陆壳增厚、发生变质作用，然后上部岩石受到剥蚀，使其上升到地表，整个过程需要5千万年至2亿年。

3.2.4基质总体加粗阶段-构造后重结晶阶段

基质总体加粗即退火作用(B.Harte,M.R.W.Johnson,1969)，又称之为静态重结晶作用、构造后重结晶作用或造山后重结晶作用。在时间上，或在P-T-t轨迹图解上，整个构造后重结晶作用是和上升剥蚀阶段的前半段重合的。构造后重结晶作用产生的条件是：①定向压力终止或较小。②必须在一定的时间内保持较高的温度和一定的静压力。从而说明，在黑云母带、石榴子石带、十字石带和蓝晶石带中，构造后重结晶是变质作用顶峰之后开始的。此时，温度比相应变质带中黑云母、石榴子石、十字石和蓝晶等变斑晶结晶温度低；但在这种温压条件下，基质中的石英便发生了静态重结晶作用(石英重结晶比上述变斑晶重结晶温度低)；而作为变斑晶包体中的石英由于受到相应变斑晶的控制(石英的晶格能小于变斑晶的晶格能)，而没有发生静态重结晶作用。所以，基质中的石英晶体多为近等轴状多面体，同相界面比较平直，并且粒径亦明显大于包体中石英粒径。总之，即古元古洋闭合挤压应力场终止之日，便是构造后重结晶开始之时；构造后重结晶结束于明显降温之后(石英不再发生重结晶)。

4　结语

通过上述分析，可以得出如下几点初步结论。

(1)古元古洋一开一合便形成了辽河群。开，出现洋盆，产生沉积作用；合，封闭造山，产生变形作用和变质作用。变形作用和变质作用是同一热动力过程，皆只有一期。不会存在一些研究者(李三忠等，1996，1997；刘永江等，1997)提出的造山前构造。

(2)辽河群，不同变质级别(不同变质带)的矿物组合都是变质作用峰期的产物，它们是空间上的并列关系(属异地异时异相)，而非时间上的更迭关系，绝不能依此去划分变质阶段、幕次和期次。更不能依此去构筑P-T-t轨迹。

(3)辽河群变形作用是递进变形作用，各种构造形迹形成有先后，先形成的构造形迹在递进变形过程中可能不断地改变自己的形态、方向和位置；但是现存的构造现象都是递进变形的最终状态(地表局部叠加的晚期变形除外)。

(4)辽河群是层状无序的变质构造单元——堆垛层，应改称辽河岩群，不能进行地层层序对比；彻底摒弃原来的“组”，填岩性图才能显现辽河岩群的固有面貌。

致谢：在研究辽河群变质作用过程中得到贺同兴教授的悉心指导；在学习P-T-t轨迹理论过程中沈其韩院士给予很多具体指导；在变质岩显微构造分析方面，笔者曾多次去信向游振东教授请教，游教授是有问必答。在这里表示诚挚的感谢！

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Deformation and Metamorphism of Liaohe Group

GUO Hongfang，WANG Zhongjiang，ZHONG Mishan，ZHAI Furong，LIANG Youwei

(Liaoning Institute of Geological Exploration, Dalian 116100, Liaoning, China)

In this paper, the deformation and metamorphism of Liaohe Group and their relation have been discussed in detail. And then, the metamorphic facies, the distribution and dividing basis of metamorphic belt have been analyzed carefully. Meanwhile, the P-T-t locus characteristic of metamorphism has been investigated initially. The results show that, the metamorphism and deformation of Liaohe Group were happened under the compression system when the volcanic sedimentary series of paleoproterozoic ocean were subducted into the depths of the earth, and both of them belongs to the same thermodynamic process. Now, all existing tectonic phenomena can be considered to the final state of progressive deformation process under the same dynamic action. The Liaohe Group is a layered disorderly metamorphic tectonic unit. Only to instead of the original "Formation" that according to the sequence stratigraphy, the inherent features of Liaohe Group can be shown by using the lithologic mapping.

Liaohe Group; deformation; metamorphism; layered disorderly; metamorphic tectonic units; stacking layers

2015-02-21；

2015-06-10

原地矿部七五重点攻关第16项(86016-02)“1∶5万区调中地质填图方法研究”之子项目“变质岩区填图方法”资助

郭洪方(1937-)，男，教授级高工，主要从事区域地质调查和变质岩研究工作。E-mail：278929624@qq.com

P588.3

A

1009-6248(2016)01-0069-13