区域地质的作用和意义论文

（一）分布与范围

大青山-乌拉山高级变质区主体分布在北纬40°30′～41°20′，东经109°30′～111°30′，介于内蒙古呼和浩特—包头两市以北，白云鄂博—武川以南，总面积达17000km2左右。这个高级变质区是华北克拉通西部一个十分重要的地质单位，它以高级变质岩石地层十分发育为特征，在这里由于受印支-燕山期陆内造山作用形成的两大逆冲推覆构造系统（刘正宏等，2002）的改造，致使高级变质区遭受不同程度的破坏，此外由显生宙沉积地层的覆盖（图8-1-1），又使高级变质区的形象显得不甚完整，但所幸，区内中部（图8-1-1中的中部隆起区）高级变质岩石地层保存较为完整，岩石裸露也较好，为高级变质区地质构造研究提供了十分有利的条件。

（二）大青山-乌拉山高级变质区的组成与早前寒武纪地质事件

大青山-乌拉山高级变质区的组成物质，主要是由7个岩组的高级变质地层和12个变质深成岩浆岩单位构成。经过两个项目的区域地质调查实践，重新确立了本区早前寒武纪变质地层系统及主要地质事件序列，见表8-1-1，8-1-2。

本区出露最古老的地层单位是一套麻粒岩系，称为桑干（兴和）岩群，他们通常分布在不同规模穹形构造的核部（图8-1-2），主要由中色麻粒岩岩组和浅色麻粒岩岩组两套变质地层组成，其上为乌拉山岩群，后者又可分为两个亚岩群，下亚岩群称为黑云角闪片麻岩系（由两个岩组构成，下部为富含角闪石的深色片麻岩岩组，上部为富含黑云及钾长石的浅色片麻岩岩组），主要分布于大庙穹形构造以北地区，这套片麻岩系在内蒙古东南部集宁—兴和和晋北大同—阳高一带没有出现；上亚岩群，归为孔兹岩系，经过区域详查确立了密切共生的3个岩组，下部为榴云片麻岩岩组是以石英岩、长英片麻岩、石榴黑云片麻岩，矽线石榴黑云片麻岩、石榴长英片麻岩夹磁铁石英岩、石榴石英岩，以及石墨黑云片麻岩、矽线石墨片麻岩夹石榴黑云片麻岩等为特征，这一套富铝片麻岩在全区分布广泛；中部为透辉片麻岩岩组，是一套以含有钙硅酸盐矿物为特征的片麻岩组合，主要岩石类型有透辉长石岩、透辉斜长片麻岩、透辉石岩、长石透辉岩为主，靠上部出现有透辉大理岩、金云透辉大理岩夹层；上部为大理岩岩组、其底部有时可见有石英岩与长英质片麻岩互层，向上出现厚层状金云蛇纹石化橄榄大理岩、含石墨大理岩夹薄层透闪石岩，及厚层蛇纹石化橄榄大理岩、粗粒方镁石金云橄榄大理岩和含榍石石英方柱石透辉大理岩等，由上述3个岩组构成的孔兹岩系在区内岩性特征显明，是本区从事区域地质填图十分有意义的地质单元。乌拉山岩群与桑干岩群接触关系在区内一直是存在争议的一个重要地质问题，经过调查表明，它们之间在露头上往往表现为平行接触，但在区域上明显为不正常的接触关系，实为构造关系。乌拉山岩群在区内主要分布于穹形构造的外围，并是穹间褶皱群的主要组成的物质，而穹褶构造形象正是这两大岩群的展布形式表现出来的。除上述这些变质地层之外，另外一套则属于变质深成岩体，按其产出特征划分为两大套，一种为深熔片麻岩（平方沟石榴花岗质片麻岩（Pgn）、立甲子眼球状花岗质片麻岩（Lgn）、山和原紫苏黑云花岗质片麻岩（Sgn）、毕气沟角闪二辉花岗闪长质片麻岩（Bgn）等），另一类则为变质深成侵入体。前者不同类型的深熔片麻岩无论岩性和其产出状态都无例外的和其相邻的岩石地层单位密不可分，其最大特点是其成分相似，两者关系常成过渡，多无明显界线。常常呈一种不同规模的似层状或层状体，并与围岩一起卷入变形，表明这些深熔片麻岩在主期区域变形前就已存在。

表8-1-1 内蒙古大青山-乌拉山及其相邻地区早前寒武纪地层系统与主要岩性简表

（据杨振升等，2003，修改与补充）

表8-1-2 内蒙古大青山-乌拉山及其邻区早前寒武纪地质事件简表

图8-1-1 大青山-乌拉山地区地质构造简图

（据刘正宏等，2002，略有修改）

1—下白垩统；2—侏罗系；3—下三叠统；4—古生界；5—古元古界；6—太古宙片麻岩；7—印支期碱性岩体；8—印支期花岗岩；9—海西期花岗岩；10—南部构造活动带；11—中部隆起带；12—北部构造活动带；13—大青山逆冲推覆体系；14—色尔腾山逆冲推覆体系；15—伸展断层。①营盘湾-大老虎店断裂带；②河滩沟-公山湾逆冲推覆断层

对本区早前寒武纪地质事件的研究表明，在表8-1-2中的1～6是高级变质区形成与演化过程，其中5，6是高级变质区乌拉山晚期相继发生下地壳近水平伸展构造体制下早、晚两个阶段重要构造-岩浆作用的地质记录。7相当于高级变质区克拉通化后的裂解期出现的基性岩事件，新太古代色尔腾山期的花岗岩-绿岩带演化是在这个背景下发生的。8～11是从新太古代绿岩带沉积至新太古代末花岗质岩浆侵入，这是色尔腾山期裂谷形成与闭合较为完整演化过程，高级变质区中的近东西向陡倾构造带很可能是色尔腾山运动的产物。从12古元古代美岱召岩群的形成至16钾质花岗岩的贯入，代表本区古元古代美岱召期的事件过程，而古元古代美岱召岩群与高级区的孔兹岩系之间角度不整合——枣儿沟角度不整合的发现，这是色尔腾山运动的重要表现。而渣尔泰山群书记沟组粗碎屑岩与下伏变质基底的角度不整合则是美岱召运动的直接证据。

（三）构造样式研究现状与回顾

对于大青山-乌拉山高级变质区的构造特征的讨论已有三十多年的历史，自20世纪70年代，通过1∶20万区调对高级变质区构造的认识提出了以太古宙桑干岩群组成的大型东西向复杂褶皱带的观点（内蒙古区调队，1972），其后董启贤等（1984）虽对包头市西北哈德门沟地层进行系统研究取得了新的进展，但对构造形态的认识和上述观点基本一致，唯一差别是复背斜轴部位置稍有变化。进入90年代后，在大区域系统地质总结中基本保持本区主体构造形式是由乌拉山群构成的复背斜的见解（内蒙古自治区区域地质志，1991），同时又出现了一些新的观点，如对这一高级变质区不同构造层次韧性剪切带的提出（李树勋等，1995），以及将本高级变质区重新划分为两大岩石组合：即麻粒岩-紫苏花岗质片麻岩组合（高级变质区）和孔兹岩-钾质花岗岩组合，并提出前者属于太古宙南北向构造样式，后者属古元古代的东西向褶皱带构造，两者之间出现具有一定宽度的东西向延伸的大型韧性剪切带，称为再造岩带（金巍，李树勋等，1991，1994）和基底杂岩再造岩带（刘喜山等，1994）。综上可见，从20世纪70年代初至90年代，对大青山-乌拉山高级变质区构造样式总体上是个东西向复杂褶皱带的认识基本不变，主导这一延续达二十余年认识的基础是固阳幅和大佘太幅两幅1∶20万区域地质调查成果。

由于发现本区高级变质岩石地层保存较多，岩石类型多样，是进行高级变质岩石地层发育区地质填图方法研究的理想地区。作者等自1996年起至2000年在完成大青山地区6幅1∶5万区域地质调查任务过程中，通过构造-岩层（石）事件法进行地质填图，在对高级变质区系统研究中取得了几项进展：其一，证实了区内近东西向不同构造相韧性剪切带的存在，并揭示出，它是对早期构造变形叠加与改造的产物；其二，通过古构造筛分和对不同变形强度区域构造对比与构造解析，发现了区内存在早期深部构造相近水平顺层滑脱构造要素组合，提出了本区早期存在水平滑脱构造样式的初步认识；其三，在此基础上，重建了填图区内高级变质岩石地层层序和地层系统。为了检验和完善高级变质区中这一研究成果，又于2001至2003年开展了包头市幅1∶25万区调修测工作。这一任务的完成，不仅使前述已取得的成果得到了充分验证和补充，而且更为重要的是，提出了大青山-乌拉山高级变质区主期构造样式是穹形与穹间褶皱群构造（简称穹褶构造）的见解和三阶段（D1、D2、D3）构造样式的变形演化总结。这就是：早期近水平顺层滑脱构造样式（D1）—主期穹褶构造样式（D2）—后期东西向陡倾构造带构造样式（D3）。穹褶构造是本高级变质区的主期构造，也是定型构造，是高级变质区克拉通化表现的一种构造样式；而东西向准线形展布的陡倾构造带则是在穹褶构造的基础上主要在南部区域发育的一种叠加与改造的构造；而近水平顺层滑脱构造样式是穹褶构造形成前的早期构造，它被包容在其后形成的穹褶构造和东西向陡倾构造带内。乌拉山期晚期发生的变形-变质-深熔等地质作用，是乌拉山运动在区内下地壳环境中最重要的地质事件。其中早期（D1）与主期（D2）构造样式是在下地壳伸展构造体制下近水平顺层滑脱构造运动连续发展过程中的产物，而后期（D3）陡倾构造带则可能是新太古代晚期色尔腾山运动产生的一种叠加构造。对区内近水平顺层滑脱构造样式的提出，是本高级变质区构造变形研究中取得的一个十分重要进展。下文将简要介绍本区有关高级变质区构造样式的初步总结。在介绍的顺序上，我们先介绍主期定型构造（D2）和改造与叠加构造（D3）形成，在这个基础上，再讨论早期构造（D1）的有关内容。

古大陆地质演化与早期地球历史一直是地质学研究的热点问题。在过去的几十年中，早前寒武纪地质学的研究主要涉及古大陆的增生与克拉通化过程、板块构造起始过程或与前板块构造的交替机制。研究证明板块构造过程至少在新太古代(2500Ma前)以来就成为全球构造的主要机制(翟明国，2000、李江海，2002等)。对于前寒武纪地质体出露较多的华北地区而言，诸如恒山-五台、吕梁、阜平等地的研究虽然较为深入，并逐渐成为国际研究的热点之一，但较其他大陆虽存在有研究程度较低、陆块规模较小、后期强烈改造等特点，却共同经历了2600～2400Ma变质作用、地壳隆升、下地壳部分熔融和花岗岩事件，2500Ma年地质事件，在华北陆块(板块)前寒武纪演化历史中是具有区域意义的地质事件，其火山岩活动在华北陆块主要见于五台地区、青龙地区等地，共同特点是基性火山岩具有现代岛弧火山岩的特征，并伴随有互层状的中性和酸性火山岩，五台群富含BIF，花岗质岩浆活动强烈，岩体多以规模相对较小的岩体成带分布，基性火山岩的ENd(t)表现出很大的差别(+1.6～5.4)，说明当时的华北已有较厚的陆壳(翟明国、卞爱国，2000)。

召河庙—四子王旗—大滩构造带位于华北陆块北缘，已有的区域性的地质调查资料在划分和归属上也不尽相同，如构造带北带之大理岩，20万区调将其划归震旦系。此次研究识别出了含磁铁石英岩、基性火山岩、变粒岩、碳酸盐岩等，其特征可与色尔腾山地区之色尔腾山岩群对比，研究区西部可与该带相连的三合明铁矿为这一看法提供了依据(区域对比见表3-1)。此外，北带目前已发现有小型铁矿，其特征与三合明铁矿一致，也证实了北带与色尔腾山岩群之东五分子岩组的可比性，其主要岩性是深绿色阳起绿帘片岩、绿帘阳起片岩、角闪片岩夹石英岩、黑云石英片岩、磁铁石英岩透镜体，磁铁石英岩局部含铁较富，应是色尔腾山岩群的东延。以往在华北古大陆前寒武纪研究中，一些学者(包括其他地区的色尔滕山岩群的基础性研究)将其与五台岩群作对比。五台群经前人研究(WillisL，1904;杨杰，1936;王曰伦，1952;马杏垣，1957;武铁山、徐朝雷，1963～1990;白瑾，1989;李树勋、冀树楷，1986;胡学智，1989)，已基本查明了五台群为一套经历了绿片岩相-角闪岩相、多期次变形变质作用的、以基性火山岩(变质绿泥片岩或角闪片岩)为主的火山-沉积岩系，以含具有工业价值的条带状磁铁石英岩及厚度巨大为特征。并据间断或不整合面划分为3个(亚)群，且五台岩群在新太古代晚期(苗培森，2003;李好斌，2007等)经历了同构造期TTG花岗岩的侵入，构造样式为平卧、紧闭弯滑褶皱，韧性剪切带发育。研究区内的这套地层，与五台岩群无论是岩石的总体组合或是岩浆活动，还是构造样式或变质作用，均具有相似的特征，即泛发育镁铁质火山岩夹少量的变质超铁镁质岩、变质安山岩-长英质火山岩、变质沉积岩及条带状含铁建造的完整的火山-沉积旋回;经历了绿片岩-角闪岩相变质作用;脆-韧性构造变形及呈线带状展布的太古代同构造花岗岩类的侵入等特点，均反映了其与区域上五台岩群具有一定的可比性。

召河庙—四子王旗—大滩构造带具有绿岩带的特征，其形成时期与华北古陆最重要的新太古代晚期的大规模的岩浆活动、构造变形具有时间上的一致性，即2500Ma年前后，该段时期是华北新太古代造山带的主要出现期(苗培森，2003;李江海，2000;翟明国，2000;等)，尽管华北新太古代造山带经历后期强烈的改造作用，但大量证据指示造山带具有大规模地壳缩短加厚的构造过程和明显改造古老构造单元的特点。由于早期洋壳地温梯度较高、洋盆寿命较短、大洋板块规模较小、运动速率缓慢，洋壳的缓倾角俯冲有利于陆壳加厚及横向生长。绿岩带作为活动板块边缘的产物，是寻找和研究早期洋壳活动记录的重要基础。对于华北克拉通的最终形成具有重要影响的2500Ma(±)广泛的地质事件，无疑是揭示华北陆块早期演化的关键问题。召河庙—四子王旗—大滩构造带所处的构造位置———华北陆块(板块)北部边缘及构造带所经历的构造变形的研究，对研究华北前寒武纪古大陆边缘的演化和陆壳的增生具有重要的地质意义，该构造带在研究区内的研究对于华北陆块北缘边界的厘定也具有一定的参考意义。同时该构造带具有花岗绿岩带演化的共同特点，多期次变形变质及岩浆热液活动对金等贵重元素活化、运移、富集等提供了有利条件，是前寒武纪主要的金及多金属富集层位，据区内已发现的一些小型金矿的研究，金矿体的产出与韧性剪切带密切相关。且色尔腾山岩群之下部的东五分子岩组具有火山沉积特征，其含铁石英岩与在邻区的三合明铁矿处于同一构造带内，而构造带北带西营盘东南已有小型铁矿的发现和开采，证明了这一认识，因而构造带的发现和研究对于寻找隐伏的铁矿及贵重多金属矿床具有理论指导意义。

此外，召河庙—四子王旗—大滩构造岩浆岩带对中新元古代乃至其后的区内构造格局均有不同程度的制约或影响，使区内自古生代之后的构造变形均不同程度表现为具近东西向展布的特点。所以，该构造带的厘定对区内元古宙之后的地质变形特征的解译也具有重要的地质意义。