“变质核杂岩”一词是美国地质学家提出来的,其源于北美科迪勒拉区的研究(Crittenden,1980)。北美科迪勒拉区的20余个变质核杂岩虽各具特色,但构造上都是与以一个大型低角度正断层为主的伸展作用有关。即沿这类断层(美国称为拆离断层)将下盘深层次的岩石组合(典型的情况下为糜棱状及非糜棱状的片麻岩)从深部拉到地表,而与上盘浅层次的未变质或轻微变质的地层直接接触。紧靠拆离断层的下盘存在一套复杂的伸展拆离构造岩带,它记录了沿一个伸展剪切带从深部位移到浅部迁移的历史。
豫西是否存在变质核杂岩,或者说豫西盆岭区山岭核部的片麻岩带到底是什么性质的片麻岩地体至今在认识上仍存在分歧。分歧的产生主要涉及如何去辨别这些地体边缘的构造带及如何正确认识野外现象。豫西变质核杂岩外缘的构造现象丰富多彩,它既与科迪勒拉型变质核杂岩有相似之处,亦有一些明显的差异,从而显示了自己的特色。有众多的地质工作者在豫西从事地质调查及研究工作,但在笔者(石铨曾,1993)之前尚未有人在野外辨认出拆离断层及全面描述过这一地区地体边缘的构造岩带,因此存在着各种各样的分歧也就不足为奇了。
豫西的变质核杂岩十分清晰地可分为内部带及边缘带,内部带由各类片麻岩及岩浆岩构成,其中存在着从韧性到脆性的各类分散的较狭窄剪切带,这些剪切带之中一部分应是在拆离伸展期之前形成的,大部分则是在拆离伸展期形成的。由于各个核杂岩形成条件的差异,内部带中剪切带的特征和发育程度差异亦较大,例如小秦岭的内部带中出现一系列大体上与边缘构造岩带相平行的狭窄而分散的韧性正断层与韧脆性正断层;熊耳山核杂岩中出现高角度的NE-SW向脆性正断层带,其总体方位与区域性的NW-SE向伸展方向垂直;崤山核杂岩内部同伸展构造期的剪切带则不太发育。豫西核杂岩内部出现如此复杂且颇具规模的各类剪切带是其特色,此与科迪勒拉型变质核杂岩及内蒙古亚干变质核杂岩(郑亚东,1993)内部似乎较为完整或仅出现小规模的剪切带的情况完全不同,而豫西大型的金矿及金银矿均产于内部的剪切带中。
豫西的几个核杂岩边缘构造带略有差异,在发育完整的情况下从下而上由如下几个构造岩带组成。
1.糜棱岩带
豫西三个核杂岩中,小秦岭、崤山核杂岩边缘构造带下部均出现较为连续的糜棱岩带,而熊耳山核杂岩边缘笔者从未发现真正的糜棱岩带,仅见到韧性剪切带,但经常见报道称有厚数百米的糜棱岩,其真实性令人怀疑。崤山核杂岩边缘的糜棱岩多为绢英质糜棱岩及长英质糜棱状岩石,其厚度较大。小秦岭的边缘糜棱岩为长英质糜棱岩,由云母、石英、长石等矿物组成,其厚度多在0~200m之间,在某些地段由于后期断层的破坏而缺失糜棱岩,但通常在其上覆绿泥石角砾岩中见到糜棱岩角砾。与科迪勒拉区的一些变质核杂岩及内蒙古亚干变质核杂岩相比较,豫西糜棱岩带的厚度较薄且以糜棱岩为主,后者以糜棱状片麻岩为主,在科迪勒拉的Whipple变质核杂岩及亚干变质核杂岩中糜棱岩的厚度可达数千米,由此可见小秦岭及崤山的变质核杂岩边缘的韧性伸展剪切带的应变更为集中。
豫西变质核杂岩的边缘糜棱岩带中均可见到透入性的面理及线理,其中面理的产状随着核杂岩边界的走向变化而发生变化,即面理倾斜方向多垂直于边界的走向(图5-5)。例如崤山核杂岩成穹窿状的外形,边缘糜棱岩带的面理沿穹窿向四周倾斜;小秦岭核杂岩北缘的糜棱岩带面理向北倾斜,南缘的面理向南倾斜,而位于东部转折端的部位由北而南面理倾向由 N转向NE至E,并逐步转为SE及S,即随着倾伏端方位的变化而逐渐变化。但无论是小秦岭或是崤山,边缘糜棱岩带的线理(包括拉伸线理及矿物生长线理)均十分稳定,且二者方位均为NWW-SEE向,在糜棱岩中发育大量同一方位的A型褶曲(其中有些是鞘褶曲),表明岩石经受了强烈韧性剪切变形。糜棱岩中具有剪切指向意义的宏观及微观标志绝大多数都表明上盘相对下盘向NWW剪切。
线理的倾斜方向随着面理的倾向而发生变化,当面理向N倾斜时线理倾向NW,而面理向S倾斜时线理向SE倾斜,二者之间产状协调一致的变化表明为同一期构造的产物。由崤山和小秦岭变质核杂岩边缘糜棱岩带具有同一方向的线理及剪切指向相同判断,二者在区域上应属同一伸展拆离剪切带。
2.绿泥石化的碎裂岩带
绿泥石化的碎裂岩带普遍出露于豫西所有的核杂岩外缘,位于糜棱岩带之上,相当于美国地质学家所称的绿泥石角砾岩带。此岩带由绿泥石、绿帘石蚀变交代原岩的暗色矿物生成。绿泥化的强度随原岩岩性而变化,当原岩中暗色矿物含量高时(如角闪岩、黑云母斜长片麻岩)绿泥石化强度高,呈暗绿色出露于地表,当原岩为花岗岩时强度低。在小秦岭及崤山核杂岩外缘,绿泥石多沿裂隙蚀变、交代糜棱岩的断块及角砾,而在熊耳山核杂岩边缘,由于糜棱岩带不发育,这里绿泥石化多发生在破碎的片麻岩及花岗岩的断块及角砾岩中。绿泥石化角砾岩带厚几米至100m,一般厚10~30m。此带出现大量的正断层。
在以往的地质填图中,熊耳山核杂岩西北侧的拆离断层下盘的绿泥石化碎裂岩带被作为绿泥石化蚀变带表示在地质图上,但在小秦岭外缘,胡正国等曾将绿泥石化的碎裂糜棱岩带与其下伏的糜棱岩带分别称为绿片岩相糜棱岩及角闪岩相糜棱岩,认为它们是不同时代的产物。事实上镜下很容易看出前者是后者破碎蚀变的产物,且前者保存了后者的透入性糜棱岩组构。在熊耳山、崤山等地可缺失边缘糜棱岩带,但绿泥石化碎裂岩带却在边缘剪切带中不会缺失,不过此时碎裂岩的原岩已不是糜棱岩,因此也就不存在“绿片岩相”的糜棱岩之说了。
3.超碎裂岩(微角砾岩)及假熔岩带
此带紧贴在拆离断层面以下,处于绿泥石化碎裂岩带之上,部分地区见其呈脉体向绿泥石化碎裂岩中贯入(图5-6)。通常厚20~40cm,最厚可达2~4m(熊耳山),此岩带呈灰绿色、灰白色、褐色、铁锈色,为燧石状岩石。在露头上常可见到由超碎裂岩构成的角砾(图5-8),角砾大者可达1~2cm,镜下可见到多个世代的角砾,角砾和基质均由极细的碎粒构成,美国地质学家将此类岩石称为微角砾岩。同科迪勒拉及亚干变质核杂岩边缘的超碎裂岩带相比较,豫西的超碎裂岩以强烈硅化及碳酸盐化为特征,镜下可见到多期石英脉及方解石脉穿插其中,显示豫西的超碎裂岩带形成时构造带富水。
Phillps(DavisandLister,1988)曾用扫描电镜研究过科迪勒拉变质核杂岩的微角砾岩,发现基质粒径为0.004-0.006mm的等轴状咬合的长石和石英,颗粒未变形,他认为是碎屑流动的产物,为科迪勒拉型变质核杂岩边缘的一种特殊类型的构造岩石。据文献报道,我国现今仅在内蒙古的两个变质核杂岩拆离断层下盘发现过微角砾岩,豫西则是我国第二个发现微角砾岩的变质核杂岩产出地点。我们注意到自笔者1993年首次报道豫西变质核杂岩外缘存在微角砾岩后,仅中南工业大学彭恩生教授等在野外鉴别出此类特殊的超碎裂岩石,其他在此区工作的地质工作者,特别是极力反对豫西存在变质核杂岩的地质工作者中,均未在野外鉴别出此类呈燧石状外貌的极为特征的构造岩。但此超碎裂岩带并未出现在整个核杂岩的外缘,例如崤山核杂岩的北缘及小秦岭核杂岩的南缘均未发现微角砾岩带。
豫西的微角砾岩带中,常分布脉状及角砾状的假熔岩,后者有时也呈脉体贯入到绿泥石角砾岩及糜棱岩带中。假熔岩一般呈灰黑色及褐红色(图5-7),脉状假熔岩一般厚度小于2cm,局部可达30cm,脉体之间呈多期切割现象。假熔岩由基质和碎屑两部分组成,基质部分在单偏光下呈棕红色或灰黑色,半透明或因铁染而不透明,正交偏光下全消光。所含碎屑由岩屑及晶屑组成,大部分为石英晶岩,少量为长英质岩石。张进江(1998)首次通过拉曼光谱分析对假熔岩的成因机制进行了研究,认为假熔岩的形成包括断层滑动→超碎裂→研磨→细粒化→熔融一个完整的过程,并用透射电镜分析验证了拉曼光谱分析所揭示的成因演化序列,表明小秦岭拆离断层在其伸展过程中曾发生地震事件,且地震事件是多期的且以粘滑运动方式进行。
4.拆离断层或低缓倾角正断层面
如前所述,豫西核杂岩外缘存在着低缓倾角的正断层。美国地质学家一般将变质核杂岩边缘的低缓倾角正断层称为拆离断层,Davis及Lister(1988)总结科迪勒拉型拆离断层有如下特征:①具区域性及亚区域性规模;②它将上盘未变质或轻微变质、时代较年轻的地层与下盘深层次的地层分隔开来;③拆离断层上盘表现为出现单一或多世代的陡倾斜正断层所显示的拉张特征;④多种迹象表明拆离断层具有巨大的位移;⑤拆离断层下部出现糜棱岩、绿泥石角砾岩、微角砾岩等特殊的构造岩石组合。Davis及Lister用下列模式图(图5-9)来说明边缘构造岩带的时空演化。这一模式表明边缘构造带是从中地壳上部沿正向剪切带逐步拉向地表的,从而显示了从深部韧性变形到浅部脆性变形的演化过程,而拆离断层则是近地表形成的脆性断裂面。
图5-5 小秦岭东南坡拆离断层带的糜棱状片麻岩,其中可见S-C面理。灵宝市周家山柳树沟
图5-6 小秦岭东北坡拆离断层下盘的微角砾岩(黄、白色)及其下部的绿泥石化碎裂岩。灵宝市武家山
图5-7 小秦岭北坡娘娘山花岗岩体在靠近拆离断层下盘处出现绿泥石化的碎裂岩带,其中充填网状的假熔岩脉(单个脉厚度小于5cm)。灵宝市女郎山景区
图5-8 熊耳山北坡拆离断层面下部的微角砾岩露头。洛宁县五龙沟口
豫西拆离断层面上的断层泥多已剥蚀,小秦岭变质核杂岩北翼多处见到断层泥及松散的角砾。断层泥多呈条带状产于断层面之上,即处于断层角砾的底部,或夹于断层角砾之中,断层泥的厚度一般0.2~0.4m,最薄处仅数厘米,但颜色一般为灰绿色或灰绿-灰白相间的条带,断层泥中发育豆荚状叶理及擦痕和钉头痕。