新资深大断裂变质带特征、成因及活动演化

陶志军，方适宜，蔡松锋，沈川

（核工业二三〇研究所，湖南 长沙 410007）

新宁-资源断裂带 （以下简称为新资断裂带）为一条区域性深大断裂，前人资料大多只局限于大硅化带和韧性剪切带部分。在硅化带下盘、越城岭岩体西缘发育一条大规模花岗片麻岩带 （亦称片麻状花岗岩带），以发育各类定向组构而广受关注，该带的成因主要存在3种不同的认识，即为混合岩化成因［1］、韧性 剪 切 变 质 成 因［2］和 断 裂 变 质 成 因［3-4］。 本 文所述的 “新资深大断裂变质带”即是包括了新资断裂长期活动的所有产物。新资断裂带是研究区一级控岩、控盆、控矿构造带，对其特征的系统总结及成因、活动演化的研究对于区内成矿作用的认识至关重要。

1 区域地质背景和新资断裂带特征

新资断裂带大地构造位置位于扬子陆块东南缘 “桂北隆起”。区内地层从新元古界到第四系均有出露，受热点作用［5］和岩浆岩穹隆影响，前泥盆纪地层围绕花岗岩基呈半环状展布，形成苗儿山复式褶皱。白垩纪地层覆盖于越城岭岩体与苗儿山岩体之间，形成红色砂砾岩盆地。

图1 新资深大断裂变质带地质简图Fig.1 Geological sketch of Xinzi deep faulted metamorphic belt

区内岩体主要有越城岭和苗儿山复式花岗岩基（图1），呈NNE向长卵形展布，最新获得的两个复式岩体主体年龄数据分别为430～438 Ma［6-7］和（428.5±3.8） Ma［8］， 属加里东期岩体。越城岭岩体出露面积达1 400 km2，根据岩石结构和构造，将岩体分为内部相，边缘相和片麻状花岗岩带。内部相占岩体的3/4，主要为中粗粒斑状黑云母花岗岩，片麻状花岗岩带约占岩体的1/4，分布在岩体的西侧。

新资深大断裂变质带为一区域性构造，位于越城岭岩体西侧，长180 km。主体走向NE25°， 东西宽 3～15 km， 西缓倾 （25°～40°）。新资断裂带控制了上古生界的分布和白垩纪断陷盆地的形成与发展，并控制了一系列北东向串珠状分布的小岩体，白垩纪盆地东部边界严格受该构造带控制，显示新资断裂带从印支期直至喜山期均有活动。苗儿山地区几乎所有的花岗岩型铀矿均位于新资断裂带西侧上盘，下盘越城岭岩体矿化明显较弱。因此，新资断裂带是一条长期活动的控岩、控盆、控矿构造带。构造岩主要分为定向组构系列岩石和块状系列岩石，其定向组构系列岩石同时也是越城岭岩体的一部分，以发育大规模的花岗片麻岩带为特点。向东过渡为不具片麻理的越城岭岩体主体中粗粒黑云母花岗岩，往西以脆性断裂的形式与白垩纪红色盆地或与古生代地层接触，发育块状系列岩石（图2）。

图2 新资深大断裂变质带剖面示意图Fig.2 Geological section of Xinzi deep faulted metamorphic belt

2 定向组构系列岩石特征

发育定向组构的岩石主要分成5类：中粗粒花岗片麻岩、中细粒花岗片麻岩、花岗伟晶岩、韧性剪切系列岩石和碎裂岩系列岩石。它们是在新资断裂带不同演化阶段、不同地质作用下形成的。根据形成定向组构的地质作用，可分为4类：断裂变质和动力热流变质作用、拟态交代与生长作用、韧性剪切变质作用和碎裂流动作用。

2.1 中粗粒花岗片麻岩

2.1.1 产出特征

区内发育定向组构岩石系列规模最大的当属分布于越城岭岩体西侧的中粗粒花岗片麻岩带。这条带与区域构造线基本一致，呈NNE向展布，长达70 km，宽度达3～15 km。花岗片麻岩面理产状总体较稳定，倾向280°～340°之间，在研究区北部董家坪一带倾向以北为主，中部燕子石一带倾向以东为主。倾角较缓，一般为25°～40°之间。野外通过多个露头面的详细观察，花岗片麻岩面理发育，而拉伸线理并不发育。常见暗色微粒包体，呈压扁长透镜状、扁豆状，矿物具定向性，与暗色包体定向性、围岩片麻理三者一致。

2.1.2 岩石矿物学特征

岩石主要由花岗质残斑和碎细基质组成，矿物成分与正常花岗岩类似。长石残斑主要为钾长石，主要呈板条状 （图3），也有眼球状、透镜状，可见简单卡式双晶，粒径（10～15）mm×（20～30）mm，定向排列，排列方向与片麻理方向一致，属正长石、条纹长石，少量微斜长石。碎细物围绕残斑定向流状分布，主要成分为石英和暗色矿物。石英集合体呈椭圆状、透镜状或条带状，并具定向性。石英、长石周边有断续分布的动态重结晶同成分新晶粒，均为动力变质的产物。暗色矿物为黑云母和绿泥石，并围绕钾长石斑晶作定向分布。岩石中见石榴子石、角闪石、电气石、褐帘石、绿帘石、刚玉等变质矿物。

图3 中粗粒花岗片麻岩Fig.3 Photographs of medium-coarse grained granitic gneiss

2.1.3 变质矿物分带特征

作者在野外调查过程中首次发现在花岗片麻岩带中存在明显的EW向变质矿物分带现象，特征矿物主要以偏基性的片状、粒柱状变质矿物为主。由西向东依次从绿泥石—黑云母—铁铝榴石—角闪石、褐帘石、绿帘石过渡，其形成温度和压力逐渐增高［9］，显示出变质相逐渐升高的特点，由低绿片岩相变为蓝闪石-绿片岩相。变质矿物含量远远超过正常岩石中相应矿物的含量，表明非原岩继承而来，其分带性与山西娄烦-岚县一带由断裂变质作用引起的特征变质矿物分带性相似［10］。

2.2 中细粒花岗片麻岩

2.2.1 产出特征

在区域上一般以脉状、透镜状或不规则状产出，脉宽几十厘米至几十米不等，走向大部分与区域构造线一致。脉体产状或与围岩片麻理一致，显示似整合状缓倾产出；或为陡倾脉状，或呈舌状、岩枝状等不规则状产出（图4），局部包含团块状围岩捕虏体，与围岩接触界线清楚，为突变接触。不论是哪一类，其片麻理方向均与围岩片麻理方向完全一致，在野外常见中细粒花岗片麻岩片麻理方向与围岩接触界面呈大角度相交。

图4 中细粒花岗片麻岩产状示意图Fig.4 Sketch of fine-medium grained granitic gneiss

2.2.2 岩石矿物学特征

岩石由花岗质碎斑和碎细基质组成。碎斑主要为钾长石和石英，其次为斜长石。钾长石碎斑边缘不齐，呈齿状，见简单卡式双晶，宽板状，均径5 mm，呈眼球状，和片麻理方向分布一致。石英呈聚晶集合体，边缘呈齿状，与钾长石眼球体分布一致。石英、钾长石边部有动态重结晶同成分新晶粒，石英常见有变形纹和波状消光。黑云母和长英质碎细物构成基质，围绕斑晶作定向分布。

2.3 条带状花岗伟晶岩

呈脉状产出，根据岩石构造可分为两类：块状与条带状。其形成机制完全不同，前者为岩浆岩分异结晶演化晚期，富含挥发份残余岩浆灌入岩石节理裂隙中形成。后者或顺围岩片麻理产出，或以大角度相截，脉内矿物均呈条带状、透镜状巨晶形式定向排列，且定向面与围岩片麻理完成一致，与脉体产状无关。伟晶岩脉的形成晚于围岩中片麻理的形成，气液成分沿裂隙上升后沿着其中岩石的原有片麻理交代和拟态生长，从而形成与原有片理定向一致的伟晶岩脉。这种定向伟晶岩脉，在镜下没有发现应力结构，而是一套交代生长的结构构造［3］。

2.4 韧性剪切系列岩石

2.4.1 产出特征

在花岗片麻岩带中发育数条韧性剪切带，靠近新资硅化带较密集，发育宽度不等，窄者只有40 cm，在新资硅化带下盘一般都紧跟一条10 m以上的韧性剪切带。区内剪切面理产状多变，与目前出露地表的新资硅化带拐折同步，倾角相近。它所形成的定向构造叠加在花岗片麻岩片麻理之上，使花岗片麻岩原有面理发生偏转而重新定向，表现为剪切面理与围岩片麻理有明显交角。

2.4.2 岩石矿物学特征

按变形变质强度岩石可分为高温高压韧性剪切带和中温高压韧性剪切带。

高温高压韧性剪切带岩石类型主要为超糜棱岩。岩石中除长英质残斑外矿物粒度非常细小，肉眼难以识别。矿物出现强烈的塑性变形，手标本上可见长英质、云母类呈条纹状围绕小颗粒眼球状长石残斑作定向排列。镜下鉴定岩石由长英质碎斑和碎细基质组成。长石呈残斑状、眼球状，发育明显的变形S-C组构、σ旋转碎斑结构。石英碎斑为眼球状，可见集合体为条带状，边缘多呈齿状，有的受力后出现机械双晶、变形纹和波状消光。在石英或长石眼球状周边，因受力挤压，也出现动态重结晶的石英或长石的新晶粒，称膨凸重结晶作用。基质主要为长英质碎细物、绢云母、绿泥石和泥铁质，构成条带状的定向构造。

中温高压韧性剪切带岩石类型主要为糜棱岩，局部可见到千糜岩。岩石中矿物颗粒显著变小，矿物定向排列所显示出的定向构造十分发育，矿物出现强烈的塑性变形，以石英最为明显，黑云母等片状矿物减少，呈条纹状定向排列，流状环绕眼球体分布。长石呈残斑状、眼球状，随着应变程度的增高矿物粒度变小。岩石发育明显的变形S-C组构、σ旋转碎斑结构和骨牌结构。该类岩石一般出现在剪切带强应变带中心，向两侧过渡为粗糜棱岩-糜棱岩化花岗片麻岩。

以上两种韧性剪切系列岩石，明显形成于不同的温压环境，相互之间在分布规律上并无直接联系，也无过渡关系，与本区经历了多期次的韧性剪切作用相吻合。依据各类定向变形组构，可推断韧性剪切带是在伸展构造体制下形成，指示正向滑动的同时兼具左行走滑。

2.5 碎裂岩系列

在新资硅化带下盘，常伴随韧性剪切带发育一套具定向组构的碎裂岩，也可单独出现，其与新资硅化断裂带产状基本一致。碎裂岩一般为细碎裂岩，岩石定向变形变质较上述韧性剪切带有较大差别。矿物主要具脆性变形粉碎型，呈长透镜状，不具塑性动态重结晶，在构造应力的持续作用下，显示明显的线理，不同粒级和成分的碎基相间排列可形成条带状构造，其中还夹有圆化的眼球状碎斑定向排列，其扁平面在平面或剖面上与主应变面平行。其组成物质为原岩脆性碎块，并无明显定向，具典型的碎裂结构。这类定向构造是由碎裂流动作用形成，常与韧性剪切系列岩石相伴而生，变形强者可定为粗糜棱岩。

3 块状系列岩石特征

块状系列岩石主要发育在构造带西侧边界，以大规模硅化带和构造角砾岩为主，从西向东分带依次为硅化砂砾岩、砾质砂岩（岩性取决于接触岩性）—构造破碎带、硅化构造角砾岩—含砾硅化岩或硅化碎粉岩—纯硅化岩—含砾硅化岩或硅化碎粉岩，向东一般与糜棱岩直接接触。硅化岩中的砾石成份与直接接触围岩类型有关，有糜棱岩砾石、花岗片麻岩砾石和白垩系砂砾岩、粉砂岩砾石。野外调查发现在硅化带上盘直接接触的白垩系砂砾岩也发生了明显的硅化，褪色现象、云雾状交代边明显，说明大规模硅化现象发生于白垩纪盆地形成之后。

4 花岗片麻岩带成因讨论

越城岭岩体西侧以发育各类型定向组构而受到关注，尤以大规模分布的花岗片麻岩带最具特点，主要为一套含暗色包体中粗粒花岗片麻岩、中细粒花岗片麻岩等变质岩系列岩石。 前人如陈跃辉［11］、 袁奎荣［12］、 梁金城［3］、钱惠林［1］、汪绍年［13］等均进行了详细的调查研究工作。花岗片麻岩带的成因也多有争论，有混合岩化成因、韧性剪切变质成因等。在前人认识基础上，经过综合分析，认为应属断裂变质和动力热流变质作用成因。主要依据如下：

1）花岗片麻岩带宏观上呈NNE向带状展布，且位置与武汉-桂林断裂带的分支断裂的位置大致吻合［3］。

2）若为混合岩化成因，其原岩可能相当于丹洲群、震旦和寒武系。但从区域地质情况看，这些地层的岩性均为一套浅变质岩系，在越城岭岩体其他部位，也无混合岩化现象。

3）在中粗粒花岗片麻岩中常见中细粒花岗片麻岩、花岗闪长岩呈脉状、岩枝状、舌状和不规则状穿插，中细粒花岗片麻岩不管是哪一种产出特点，其片麻理方向均与围岩片麻理方向完全一致。说明片麻理形成于脉体侵位之后。

4）前人认定的隐蔽地层、残影体经详细鉴定分析，实为超糜棱岩，显示糜棱岩定向组构（图 5）。

5）岩石中富含石榴子石、角闪石、电气石、褐帘石、绿帘石、刚玉等特征变质矿物，并出现比较明显的分带性，分带呈NNE向展布，与新资断裂带走向基本一致。

6）经野外多个剖面不同切面对比观察，花岗片麻岩叶理发育，而拉伸线理并不发育。在片麻理面，长石斑晶一般呈板状，无定向性，在倾向与走向面，斑晶及基质的定向性基本相同，长石斑晶长轴方向相近，无拉伸性。与韧性剪切作用形成的糜棱岩系列岩石明显不同。

7）片麻状岩石中的矿物出现各种应力矿物现象，除波状消光等塑性变形现象外，石英在电镜下也出现位错构造，但其位错密度较低［3］。

8）在花岗片麻岩之上普遍叠加一套韧性剪切系列岩石，剪切面理与围岩片麻岩理存在明显交角。

图5 超糜棱岩Fig.5 Photographs of ultra-mylonite

9）岩石中碱质、硅质交代现象较为普遍，常见沿裂隙拟态交代和生长的条带状花岗伟晶岩，气流物质的交换说明本区存在一条基底构造带。

10）柏道远等对越城岭岩体主体中粗粒似斑状黑云母花岗岩和中粗粒片麻状黑云母花岗岩分别进行了锆石SHRIMP U-Pb测年，获得（436.6±4.8） Ma和（430.5±4.3） Ma的岩浆事件年龄［13］。上述年龄在误差范围内一致或接近，表明两岩性岩体均形成于早志留世晚期，为同一岩浆事件产物。

11）花岗片麻岩带与越城岭隆起规模基本一致。

12）花岗片麻岩地球化学特征显示属S型花岗岩，是陆壳碎屑岩石部分熔融的产物［7］。

综上所述，花岗片麻岩类原岩可能为越城岭花岗岩，属正变质岩。广泛发育的片麻状定向组构与韧性剪切带也有较大差别，非典型的韧性剪切变质成因。该带是在一个带状热动力环境下形成，这种环境只能用隐伏的基底断裂来解释，其成因可能为断裂变质和动力热流变质作用。这与莫柱孙先生在研究两广地区吴川-四会断裂、罗定-云浮断裂中花岗片麻岩成因时提出的 “断裂变质作用”［14-15］和王治顺先生提出的 “构造动力变质作用中”的 “构造动力热流变质作用” 类似［16］。

在越城岭主体花岗岩侵位之后，深大基底构造的长期活动，使主体花岗岩发生断裂变质和动力热流变质作用。强应力作用及其释放的热能，并伴随深部热流和深部碱质气液上升，使岩石发生强烈的变形变质作用，矿物以一定优选方位进行重结晶，并生成新生变质矿物，岩石的结构和构造发生强烈的改造，岩石由块状变成片麻状，具有明显的定向组构。这种作用过程是在应力的持续作用下形成的。这一时期变形变质作用与恢复作用动态交替出现，形成花岗片麻岩系列。K、Si质气液沿裂隙对围岩进行拟态交代和生长形成了条带状的花岗伟晶岩。从作用中心向两侧影响变弱出现了应力变质矿物分带等现象。

5 新资深大断裂变质带活动演化期次

5.1 加里东晚期—印支期：基底断裂变质和动力热流变质作用阶段

图6 新资深大断裂变质带活动演化示意图Fig.6 Sketch of evolution of Xinzi deep faulted metamorphic belt

该阶段主要发生在越城岭主体花岗岩侵位之后（图6），但也不排除先存构造对越城岭岩体的形成及空间分布起到一定作用［17］。由于沟通深部基底构造的长期活动，发生了大规模热隆向上顶拱抽拉，使主体花岗岩发生断裂变质和动力热流变质作用，形成花岗片麻岩系列。

5.2 印支期—燕山期：韧性剪切变质作用阶段

该期构造活动较强烈，在碰撞造山后的拉张背景下，越城岭地区相对隆升，在强大的剪应力作用下，在地下6～10 km深部在原片麻岩带之上叠加形成数条韧性剪切带，并显示多次活动的特点。该韧性剪切带不局限于越城岭岩体内，在苗儿山岩体中也多有分布。

5.3 燕山晚期：强硅化作用阶段

早白垩世开始进入岩石圈伸展构造作用体制［18］，以伸展断陷作用为主，新资断裂带再次活化，继承先期韧性剪切带形成脆性破裂，在其上盘形成白垩纪半地堑盆地。至晚白垩世转为左行压扭（据康自立等［19］定向薄片岩组分析显示，形成硅化带的应力场具压剪性），新资断裂主带发生弧形变形，脆性破裂作用进一步增强，从深部围岩中迁出的硅质进入脆性破裂对岩石进行交代形成大规模硅化带。在大量构造应力热和强烈热液活动的作用下，促成了新资断裂带上盘大规模铀矿化作用的发生。

5.4 喜山期：重力伸展作用阶段

在喜马拉雅运动张扭性构造应力作用下，继承先成断裂，在硅化带与围岩接触界面相对软弱部位发生重力滑动形成脆性构造破碎带，主要由构造泥和角砾组成，泥质松散胶结。上盘块体产生旋转，形成向断裂带一侧倾斜的掀斜断块［10］。在现代地貌中由于断裂带上部负荷较大，相对下盘常出现滑脱而形成缓大斜坡。

6 结论

1）越城岭岩体西侧花岗片麻岩带应属新资深大断裂变质带的一部分，属其早期活动的产物。新资深大断裂变质带构造岩主要包括定向组构系列岩石和块状系列岩石。

2）发育定向组构的岩石主要分成五类：中粗粒花岗片麻岩、中细粒花岗片麻岩、花岗伟晶岩、韧性剪切系列岩石和碎裂岩系列岩石。根据形成定向组构的地质作用，可分为四类：断裂变质和动力热流变质作用、拟态交代与生长作用、韧性剪切变质作用和碎裂流动作用。

3）韧性剪切系列岩石按变形变质强度可分为高温高压韧性剪切带和中温高压韧性剪切带，表明韧性剪切作用具有多期性。

4）新资深大断裂变质带属于多期次的复合变形变质带［20］，主要由早期的韧性变形变质作用阶段和晚期的脆性破碎作用阶段先后作用形成，构造带活动演化主要经历了四个阶段，始于加里东期，在印支期、燕山期、喜山期均有活动，并各具特点，其中燕山晚期强硅化作用阶段引领了本区大规模铀成矿作用。现在的新资断裂带是经过多次变质作用由东向西不断迁移和相互叠加的结果。

致谢：在专题研究和论文撰写过程中，得到了核工业二三○研究所范立亭研究员、王志成研究员、金明研究员、黄宏业研究员、叶庆森研究员和核工业二九○研究所曹豪杰高工的指导，在此一并致以感谢。