西藏沃卡地区EW向韧性剪切带特征及地质意义

徐旭明，冯翼鹏，唐建科，段炳鑫，刘广，董洪凯

（1.河北省区域地质调查院，河北 廊坊 065000；2.西藏自治区地勘局第五地质大队，青海 格尔木816000）

冈底斯构造带的研究对分析青藏高原构造演化特征具重要意义。研究区位于冈底斯构造带南东段，南邻雅鲁藏布江结合带。前人在该区识别出一条近EW向的韧性剪切带[1]，并认定该韧性剪切带形成于始新世晚期，但未对早期变形进行研究。西藏地调院拉萨、泽当幅1∶25万区域地质调查及乃东1∶5万区域矿产调查对该条韧性剪切带的变形域进行了简单划分❶西藏地质调查院.拉萨、泽当幅1∶25万区域地质调查报告，2007❷陕西省地矿局区域地质矿产研究院.乃东-桑日地区1∶5万地质矿产调查报告，2011。本文对研究区中北部近EW向韧性剪切带的宏、微观特征、运动学、动力学环境、形成温压环境、形成时代及构造演化等进行研究，对研究冈底斯构造带的构造特征、构造演化具重要意义。

1 沃卡EW向韧性剪切带整体特征

沃卡EW向韧性剪切带分布于研究区中北部，呈EW向展布横跨研究区。剪切带中部较宽，向东西两测逐渐变窄（图1）。东西长约48 km，主带南北宽约1.3 km。

卷入韧性剪切带地层主要有晚白垩世比马组、早—中侏罗世叶巴组、始新世花岗闪长岩及渐新世斑状二长花岗岩。据剪切带内岩石变形程度不同，可将韧性剪切带划分为糜棱岩化带、初糜棱岩带、糜棱岩带3个变形强度带，各变形带间呈渐变过渡关系，自南向北由弱变强再变弱（糜棱岩化带→初糜棱岩带→糜棱岩带→糜棱岩化带）。

笔者在沃卡韧性剪切带中东部、中部、中北部进行野外工作，测制了PM A、PM B及PM C现3条剖面（图2）。PM A剖面中岩石变形程度整体较弱（图2-A），均为糜棱岩化带。糜棱面理及矿物拉伸线理在糜棱岩化带中相对较发育。通过对野外实测产状进行等面积赤平投影分析，得到两组糜棱面理、线理产状。第一组：糜棱面理优选方位为343°∠73°，线理产状优选方位为NW 65°；第二组：糜棱面理优选方位为352°∠78°，线理产状优选方位为NE 58°。PMB剖面中岩石变形程度自北向南为由强变弱再变强（糜棱岩带→糜棱岩化带→初糜棱岩带）（图2-B）。糜棱面理优选方位为290°∠80°，线理优选方位为NE 58°。PMC剖面中岩石变形程度自北向南由弱变强再变弱（糜棱岩化带→初糜棱岩带→糜棱岩带→糜棱岩化带）（图2-C）。糜棱面理优选方位355°∠78°，线理优选方位NE 55°。

图1 研究区构造纲要图Fig.1 The Tectonic outline Map of the study area

图2 沃卡地区韧性剪切带构造剖面图Fig.2 Tectonic section of the ductile shear zone of Woka area

2 运动学特征

据沃卡EW向韧性剪切带野外运动学特征与室内定向薄片显微构造分析[2-4]，得到沃卡EW向韧性剪切带运动特征如下：

平面方向X-Z面野外露头尺度上，可见石英条带、旋转碎斑（图3-a）。显微尺度上，可见定向拉长的石英条带、云母鱼等变形构造特征（图3-b，c），平面上为左行剪切。

剖面方向Y-Z面可观测到两组韧性变形特征。第一组：野外露头观测的运动学标志为旋转碎斑(图3-d），显微尺度上亦见旋转碎斑（图3-e），指示剖面上为北盘（上盘）向下运动的正断式运动形式；第二组：野外露头观测到旋转碎斑。显微尺度上具定向拉长的石英条带与“δ”型长石旋转碎斑等构造特征（图3-f），指示剪切带北盘（上盘）为沿糜棱面理面向上的剪切运动。

综上所述，该韧性剪切带分两期剪切运动，第一期平面上呈左行剪切，垂向上具上盘（北盘）下降的运动学特征；第二期平面上呈左行剪切，垂向上具上盘（北盘）上升的运动学特征。

3 变形温压条件分析

3.1 矿物变形温压计

韧性剪切带中，矿物变形构造受温度影响。据向必伟，朱光等研究成果[5]，石英和长石在不同温度下可呈不同的变形行为，通过不同温度下矿物变形组合方式可厘定韧性剪切带形成的温度。

图3 韧性剪切带运动学标志Fig.3 The deformation symbol of sheer zone

图4 石英和长石的动态重结晶形式随温度的变化图Fig.4 Illustration of the process of quartz recrystallisation with diffrernt temperatures

矿物动态重结晶机制主要包括：BLG型膨凸式重结晶能、SR型亚颗粒旋转式重结晶及GBM型颗粒边界迁移式重结晶3种。石英和长石动态重结晶形式随温度变化情况见图4，石英颗粒动态重结晶机制在不同温度环境下的变化特征见图5。

对3条剖面样品进行镜下观察发现，韧性剪切带中存在两套不同特征的矿物变形组合，指示存在两套温压环境。

特征矿物变形组合一石英多呈重结晶颗粒集合体形式，重结晶颗粒形状大小不规则，呈BLG边缘膨凸重结晶向SR颗粒旋转重结晶（核幔构造）转化特征（图6-a），大部分石英条带及集合体均出现波状消光现象。长石主要呈脆性破裂，可见长石与石英构成不对称的压力影构造（图6-b），说明该期韧性剪切带形成于380℃～420℃温度环境。

特征矿物变形组合二镜下见石英为GBM型颗粒边界迁移重结晶（图6-c），石英和长石的关系为石英呈拉长的丝带状，同时长石呈BLG边缘膨凸重结晶（图6-d）。表明该期韧性剪切运动处于中高温环境，形成温度为500℃～580℃。

综上所述，沃卡EW向韧性剪切带中存在高温件下石英的动态重结晶颗粒[12]，利用image j软件将拍摄的显微照片进行处理，识别圈出石英的动态重结晶颗粒（100～300个/张），再对照片的阀值进行调节，调整至清晰可识别状态，最后利用软件计算出石英重结晶颗粒的平均粒径（镜下挑选工作在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成）（表1）。

对3条剖面选出的5件薄片样品进行粒度统计。每件样品统计100～200个颗粒。采用Koch的差应力公式（1）进行计算[11]。

其中，b=4.09×102μmMPa-R，R=-0.59

4.2 石英流变速率

利用温度和差异应力数据，可计算糜棱岩化过程中的流变速率。一般在长英质糜棱岩中，我们使用高温石英的流变速率[12]。

图5 石英在相同尺度上的3种动态重结晶机制Fig.5 Characteristic microstructures of the three dynamic recrystallisation mechanisms of quartz shown at the same relative scale

公式中参数采用Koch et al提供数据：和低温两种动力变质环境。据平均地热增温率为33℃/km可大致推断出早期韧性剪切带形成于12 km左右深度，晚期韧性剪切带形成于17 km左右深度。据25 MPa/km的地压梯度可换算出早期韧性剪切带围压为300 MPa左右，晚期韧性剪切带的围压为425 MPa左右。

4 动力学环境分析

4.1 差异应力

差应力的计算有利于恢复岩石变形时的动力学环境。差应力的计算方法有多种，本文采用达到稳态流动条件下石英动态重结晶颗粒的平均粒度计算差应力。

具体实验办法：使用显微镜拍摄在稳态流动条

图6 韧性剪切带矿物变形特征Fig.6 The character of deformation of mineral of sheer zon

表1 差异应力计算结果Table 1 The result of differential stress values

A=5.05×10-6MPan-1S-1，n=2.6，H=145 000Jmol-1，R=8.314JK-1mol-1。取第一期变形平均温度400℃，第二期变形平均温度540℃,带入公式中计算，其中ε′为流变速率（单位s-1）；σ为差应力（单位Pa）；T为绝对温度（单位K）。计算结果见表2。

从实验数据中可看出（表2），400 ℃（673.15 k）时，属低温变形环境，应变速率为10-12s-1；540℃（813.15 k）时属中高温变形环境，应变速率为10-11s-1。第一期韧性变形应变速率为10-12s-1，第二期韧性变形石英应变速率为10-11s-1。

5 变形时代及构造演化

研究区韧性剪切带主要发育于斑状二长花岗岩、石英二长岩和叶巴组变质英安岩、变质砂岩中。前人对研究区南部藏南罗布莎蛇绿岩、辉绿岩进行了锆石SHRIMP测年取得年龄为（162.9±2.8）Ma[14]，与发生韧性变形的变质英安岩的U-Pb锆石测年结果（167.9±1.3）Ma相近，变质英安岩岩石化学结果表明为岩浆弧环境❶西藏地质五队.西藏桑日地区1∶5万区域地质调查,2015。笔者认为发生韧性变形的叶巴组变质英安岩可能与罗布莎蛇绿岩带配套，形成于同一时期，结合前文讨论的运动学特征及温压环境印度板块向欧亚板块俯冲作用的改造，自SW向NE向挤压环境中产生的压性韧性剪切活动[19]。

综上所述，研究区韧性剪切带可能存在两期韧性变形，即早期（162.9±2.8）Ma左右的低温压环境形成的正断式滑脱脆-韧性变形及晚期（31.01±0.2）Ma左右的中-高温压环境形成的逆断式韧性变形。

6 结论

（1）研究区发育两期韧性剪切带，早期为平面上左行剪切，剖面上上盘（北盘）下降的脆-韧性剪切带。晚期为平面上左行剪切，剖面上上盘（北盘）上升的韧性剪切带。

（2）早期韧性剪切带形成温度为380℃～420℃，围压约300 MPa。差应力36～79 MPa，石英流变速率为10-12s-1；晚期韧性剪切带形成温度为500℃～580℃，围压425 MPa左右。差应力为140 MPa，石英流变速率为10-11s-1。

（3）早期韧性剪切带形成于(162.9±2.8)Ma，燕山构造阶段中期至华北构造阶段中期缓慢的脆-韧性剪切活动。晚期剪切带形成于(31.01±0.2)Ma之后，后期遭喜马拉雅期构造运动改造。特征，将部分叶巴组中韧性变形划分为早期韧性变形。

表2 石英流变速率计算结果Table 2 The results of rheological rate

渐新世斑状二长花岗岩的U-Pb锆石年代加权平均年龄为（31.01±0.2）Ma❶，岩石化学结果表明为岩浆弧环境❶，结合前文讨论的运动学特征及温压环境特征，将斑状二长花岗岩参与的韧性变形划分为晚期韧性变形。该期变形处于新特提斯洋雅鲁藏布江封闭时间[16-18]，推测为新特提斯洋完全闭合后，受

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