遼東半島四堡旋回地質作用及其構造意義
——以遼東榆樹砬子組為例

于海峰，董萬德，何振清，郝永利，譚文剛

（遼寧省地質勘查院，遼寧大連116100）

遼東半島四堡旋回地質作用及其構造意義
——以遼東榆樹砬子組為例

于海峰，董萬德，何振清，郝永利，譚文剛

（遼寧省地質勘查院，遼寧大連116100）

建立在巖石組合、變質、變形和同位素年代學基礎上的研究成果表明，遼東半島榆樹砬子組是經歷了綠片巖相淺變質的濱淺海相單陸屑碎屑巖含鐵建造，其時代應歸屬中元古代.在下伏遼河群褶皺回返之后上覆永寧組堆積之前其經歷了四堡旋回構造變形，并與四堡旋回末期快速堆積的永寧組共同構成中間構造層，使得遼東地區地殼具多元化的三層式結構.

榆樹砬子組；四堡旋回；中間構造層；中元古代；遼東半島

榆樹砬子組系長春地質學院遼東區測大隊（1960年）創名，創名地在莊河市蓉花山鎮榆樹砬子（現稱蓉花山）.當時認為其與下伏蓋縣巖組呈整合接觸，與上覆永寧組（劃屬步云山群）呈角度不整合接觸，將其劃屬上遼河群，時代為太古代?長春地質學院遼東區測大隊新金分隊.1∶20萬“新金縣”幅區域地質測量報告書.1960..自建組以來，隨著地質資料的不斷豐富，其命名和劃分方案存在多種意見：1973年姜春潮、金中奎仍將榆樹砬子組放在遼河群內，但認為其時代屬元古代?姜春潮，等.遼寧省東部前震旦紀地層的劃分對比問題.東北地質科技情報，1973（2）.?金中奎，等.對遼東半島前震旦紀地層的劃分與對比的初步認識.東北地質科技情報，1973（2）.；同年沈字714部隊和遼寧冶金勘探公司等單位，發現榆樹砬子組與蓋縣（巖）組為角度不整合接觸；1973～1975年遼寧省地質局第一區域地質測量隊進一步確認榆樹砬子組與蓋縣（巖）組之間角度不整合的存在，并認為其時代屬中元古代?遼寧省地質局第一區域地質調查隊三分隊.1∶20萬“莊河”幅區域地質調查報告.1973.?遼寧省地質局第一區域地質調查隊三分隊.1∶20萬“歸州”幅“營口縣”幅區域地質調查報告.1975.；1974年東北地質科學研究情報組明確提出榆樹砬子組不能劃入遼河群，并將其置于新元古界震旦系底部?東北地質科學研究所情報組.東北地區磷礦的分布概況及含磷地層.東北地質科技情報，1974（增刊）.?東北地質科學研究所前寒武紀組.遼東前震旦紀地層劃分與對比.見：華北區前寒武紀地層專題會議地質資料匯編.1975.；1974～1975年段清春、遲維生提出將榆樹砬子組改稱為榆樹砬子群，自下而上劃分為下部組和上部組，隸屬元古界?遲維生，等.關于榆樹砬子組隸屬問題的商討.中國人民解放軍建字810部隊科技情報資料，1975（2）.；1975年，王東方認為其屬震旦紀?王東方，等.遼東前寒武系研究中的若干問題.東北地質科技情報，1975（3）.；1976年遼寧省地質局1∶20萬區域地質總結、1981年姜春潮、1982年遼寧省區域地質志編寫組均改組為群，時稱榆樹砬子群，時代為早元古代?遼寧省地質局.遼寧省地質礦產概況第一分冊（地層）.1976.［1-2］；1986年張秋生等修改原步云山群含義，將榆樹砬子群與莊河-三架山地區的永寧組合稱為“步云山群”，改榆樹砬子群為榆樹砬子巖組，時代歸屬早元古代，但沉積時間晚于18～19億年［3］；1992年遼寧省地礦局區調隊在1∶5萬“傍式堡幅”等四幅區調聯測報告中仍沿用“榆樹砬子群”，并據同位素測年資料將其劃歸新元古代青白口紀?遼寧地礦局區調隊.1∶5萬“傍式堡幅”等四幅區調聯測報告.1992.；1998年遼南片區總結項目認為榆樹砬子組時代為中元古代.

1996～2001年，筆者承擔了1∶5萬“莊河市幅”等四幅區調聯測項目，工作區為遼東半島榆樹砬子組出露較完整的地區.在結合前人資料的基礎上，通過對其巖性巖相、上下接觸關系、變質變形及同位素年代學等方面的詳細調查研究，將其時代最終厘定為中元古代.

1 巖性巖相及上下接觸關系

榆樹砬子組主要出露于遼東莊河市蓉花山、三架山及蓋州市太平莊一帶（圖1）.巖石雖經受綠片巖相淺變質作用的改造，但其宏觀層序性、原生層理及沉積構造均清晰可辨.筆者依巖石組合將其劃分為2個非正式段：一段以厚層石英巖為主，底部層位由鐵礦層、含鐵石英巖質角礫巖（仰山式鐵礦）、厚層狀石英巖及鐵質絹云板巖組成；二段以石英巖夾片巖為特征，絹云石英片巖的出現為其主要標志，局部見大理巖扁豆體.區域范圍內厚度為215～4084 m［2］.

圖1 遼東榆樹砬子組出露區地質略圖Fig.1 Geologic sketch map of the Yushulazi in Eastern Liaoning

一段下部具向上變細、變薄的旋回性基本層序，水平層理、交錯層理、斜層理發育；上部具向上變粗、變厚的旋回性基本層序，斜層理、水平層理發育，二者均為前濱相.二段中既具向上變細、變薄的旋回性基本層序，又具向上變粗、變厚的旋回性基本層序，還可見韻律性基本層序，可見水平層理、斜層理、波痕等原生沉積構造，沉積環境由前濱亞相→淺海相→前濱亞相.總體反映了其主要形成于中等能量的砂質海岸沉積環境.榆樹砬子組橫向巖性及地層厚度變化明顯，從東向西地層減薄，西部僅零星出露下部層位.區域上太平莊、步云山、許屯一帶其厚度自東向西由3462.35 m減薄至215.39 m?遼寧省地質局第一區域地質調查隊三分隊.1∶20萬“歸州”幅、“營口縣”幅區域地質調查報告.1975.，上下部層位有不同程度的缺失，且以上部層位缺失為主.

榆樹砬子組沉積時的古地貌變化和其底部的韌脆性滑脫構造導致了其下部層位的缺失；而永寧組沉積前榆樹砬子組抬升接受剝蝕則是其上部層位缺失的主因.

從區域上看，前人資料已證實在蓋州閻道西溝和香磨等地，榆樹砬子組與下伏蓋縣巖組為角度不整合接觸?.而在多數地段，二者之間的直接接觸關系被韌-脆性剪切帶或脆性斷裂改造.上覆地質體永寧組則對榆樹砬子組從東向西角度不整合超覆，在東部蓉花山一帶與其二段較高層位接觸，在西部砬子山一帶則與其一段底部層位接觸.筆者于砬子山一帶確已查明二者在露頭尺度呈微角度不整合接觸關系（圖2）.其特征如下：①永寧組與榆樹砬子組接觸面為凸凹不平的剝蝕面；②永寧組長石石英砂巖向下有灌漿現象；③永寧組下部見底礫巖，平行界面斷續出露，礫石棱角—次棱角狀，無分選，排列無序，成分與榆樹砬子組巖性相當；④上下巖層產狀呈微角度相頂.

2 變質特征

榆樹砬子組淺變質巖系主要巖石類型有石英巖類、云母片巖類和板巖類.其中石英巖類包括石英巖和絹云石英巖；片巖類可進一步劃分為白云母片巖、黑云絹云片巖、絹云石英片巖和二云石英片巖；板巖類包括絹云板巖和砂質板巖.微量元素中Sr顯著偏低，稀土元素中輕稀土強烈富集，配分模式曲線強烈右傾，輕重稀土分鎦明顯，并具弱負Eu異常.依各巖類氧化物成分（Al2O3+TiO2）－（SiO2+K2O）－Σ其余組分圖解，榆樹砬子組中石英巖落入石英砂巖、石英巖區，白云母片巖落入弱分異的泥質粉砂巖區，其與遼河群親緣性和繼承性明顯，遼河群是其沉積作用的主要物源.而變質礦物組合則為白云母+黑云母+石英和絹云母+黑云母+石英，系綠片巖相單相變質作用，局部具區域熱動力變質特征.

3 構造變形特征

根據榆樹砬子組中的構造形跡組合，利用構造解析的方法，查明其至少經歷了2次構造變形.

3.1 第一期變形

第一期變形為近水平的剪切機制，主要構造形跡為多級組合的韌－脆性順層滑脫剪切帶，伴生的次級構造形跡包括順層韌－脆性連續劈理（S1－1）、斜交應變滑劈理（S1－2）、拉伸線理（L1）、交面線理（L2）、順層剪切微褶（f1）等.

主剪切帶沿榆樹砬子組與蓋縣巖組之間原不整合界面發育，榆樹砬子組為滑脫系統，蓋縣巖組為原地系統.宏觀呈弧形展布，原始位態近水平，但因后期構造改造，其產狀變化較大.寬度10～20 m，自下而上分別發育石英絹云構造片巖（由蓋縣巖組被改造形成）、絹云石英構造片巖和糜棱巖化石英巖（由榆樹砬子組改造形成）.其中絹云石英構造片巖底部可見構造分異的石英脈體遞進變形過程中形成的褶皺形布丁體（圖3A）；糜棱巖化石英巖中應變滑劈理與順層連續劈理斜交構成S－C構造組合（圖3B），顯微尺度亦可見到二者構成的S－C組構（圖3C），均具運動學指向意義.主滑脫剪切帶在一定程度上造成了榆樹砬子組底部層位的缺失，是榆樹砬子組構造流失的主因.

次級滑脫帶沿榆樹砬子組內部石英巖與片巖接觸帶發育，繼承了不同原始成分層的界面，具一定的拆離性和分劃性，因規模較小，未破壞榆樹砬子組大套層序，帶內可見順層連續劈理和拉伸線理.其中拉伸線理由拉長的礫石、暗色泥質沉積結核平行排列顯示.對泥質沉積結核作三維有限應變測量結果為K=1.88，即1＜K＜∞，屬長橢球體型的拉伸式應變.

筆者依據S－C構造、拉伸線理等指向標志判斷，剪切帶上盤相對下盤自南西向北東運動，這與1∶5萬“傍式堡幅”等四幅區調項目的研究成果（上盤由205～220°向25～40°方向運動）是相吻合的?遼寧省地質礦產局區調隊.1∶5萬“傍式堡幅”等四幅區調聯測報告.1992..

3.2 第二期變形

第二期變形的區域應力場為NW－SE向的水平收縮，主要構造形跡為NE向開闊直立等厚褶皺（f2）.該期褶皺導致榆樹砬子組原始層理及其底部剪切帶改變了最初近水平的位態，是榆樹砬子組在永寧組堆積之前經歷的一次重要的水平收縮作用.伴生層間不對稱揉褶皺、褶劈理（S2）及褶紋線理（L3）等次級構造形跡，形成機制為彎滑褶皺作用.其中褶劈理由順層連續劈理形成的揉褶發展而來，顯微尺度可見其與S0//S1－1大角度相交現象（圖3D）；褶紋線理則由層間不對稱揉褶的樞紐平行排列形成，出現于順層片理面上.

上述兩期變形均屬四堡構造旋回（關于四堡旋回可詳見后文），后期該組受中生代構造活動影響，又發生了構造變形的疊加，在此不一一贅述.

4 同位素年代學特征

筆者在榆樹砬子組二段的云母片巖中采取分層采樣的方法，采得一組9件Rb-Sr全巖等時線樣品，樣品的化學分離和質譜測定由原長春科技大學（現吉林大學）分析測試中心同位素室完成，最終選擇了6個全巖樣品參與劃線.測定數據及等時線見表1、圖4.從圖4中可以看出，6個云母片巖樣品相關性很好，等時線年齡t=1025±28 Ma；87Sr/86Sr的初始值a=0.76258，斜率b=0.01466，相關系數r=0.9989.9個樣品中存在相關性較差的3個樣品，可能與下列因素有關：①這3個樣品中碎屑含量相對較高，在淺變質過程中Rb、Sr組分易于遷移；②原巖變質過程中，因87Sr/86Sr初始值均一化范圍較小而使得系統沒有達到完全均一化；③原生低溫礦物在變質時再造并有物質遷移.

表1 榆樹砬子組同位素（Rb-Sr）測試結果Table1 Rb-Sr isotopic result of Yushulazi formation

因地幔對流圈的主要轉換時間發生在26億、18億、10億和2億年前（S.K.Runcorn），由此不難判斷榆樹砬子組巖石中的Sr有相當一部分來自上地幔.但樣品反映的初始Sr同位素比值遠高于原始地殼初始Sr比值（0.702～0.704）?申浩澈，等.同位素地球化學.長春地質學院內部出版，1992.、BABI值（0.698990±0.000047）及上地幔初始Sr比值，因此其巖石中應有地殼Sr的存在，并進一步說明榆樹砬子組泥質巖石不僅有陸源繼承性，而且其經歷淺變質作用所導致的初始Sr比值均一化程度很高.

總之，高的相關系數及相對較低的年齡值與87Sr/86Sr初始值誤差表明全巖等時線年齡應代表區域變質作用導致Rb-Sr體系重新均一化的時間，其代表榆樹砬子組主期變質年齡，說明榆樹砬子組在中元古代末經歷了一次較為強烈的區域動熱變質作用.

5 地層時代和四堡構造旋回

榆樹砬子組時代應歸屬中元古代，具體依據有以下幾個方面.

（1）榆樹砬子組與遼河群沉積建造不一致.遼河群為復陸屑建造、火山復陸屑建造及具有次穩定型蒸發巖建造（SS型）某些特點的灰巖、白云巖組合；而榆樹砬子組則為單陸屑鐵質建造.前者為大陸裂谷系沉積建造類型，后者則具有克拉通盆地或陸表海的建造特點.表明二者是地殼不同發展階段的產物.

（2）區域范圍內榆樹砬子組與遼河群蓋縣巖組、大石橋巖組不同層位接觸；在蓋州香磨等地榆樹砬子組與蓋縣巖組呈角度不整合接觸；筆者在榆樹砬子組建組地發現其與蓋縣巖組之間為韌-脆性滑脫剪切帶，上下巖系構造平行化，二者無整合接觸的證據.

（3）榆樹砬子組與永寧組之間為微角度不整合接觸，其與永寧組之上穩定陸表海沉積蓋層不是同一沉積作用過程.

（4）榆樹砬子組僅遭受輕微綠片巖相單相變質作用，而蓋縣巖組二云片巖中局部有紅柱石、石榴石、藍晶石變斑晶出現，表明其變質作用在主幕達到中壓低角閃巖相；同時，蓋縣巖組中線性緊閉平臥褶皺的構造樣式也是榆樹砬子組中所沒有的，二者存在明顯的變質變形上的不連續.

（5）榆樹砬子組二段泥質巖石中獲得的1025±28Ma的全巖Rb-Sr等時線變質年齡值與遼河群主期變質年齡值（2000 Ma左右）不一致，同時也說明榆樹砬子組的沉積時間應早于1000 Ma.

依據上述理由，筆者將榆樹砬子組的時代厘定為中元古代.而由榆樹砬子組的時代問題自然引申到變形序列和構造旋回劃分問題.洪作民認為其屬呂梁造山旋回，并以蓋縣巖組與榆樹砬子組間的不整合-微角度不整合表達其第一幕，而以榆樹砬子組與永寧組間的不整合-平行不整合表達其第二幕［4］；劉永達等認為榆樹砬子組是遼東早元古宙沉降部位的尾聲建造，是沉降遼河群的大陸裂谷隆起階段的產物［5］；1∶5萬“傍式堡幅”等四幅區調項目則認為榆樹砬子組沉積于燕遼旋回早期，而在印支—燕山期遭受變形改造?遼寧地質局區調隊.1∶5萬“傍式堡幅”等四幅區調聯測報告.1992..

筆者基于對榆樹砬子組時代的厘定以及榆樹砬子組的沉積、變質、變形特點，認為遼東地區發生在遼河群與太古宙界面之上、釣魚臺組之下的地質作用很難用呂梁旋回和燕遼旋回加以概括.

遼河群與榆樹砬子組沉積建造是2個構造階段的產物，遼河群與榆樹砬子組之間的不整合與榆樹砬子組沉積之后至中生代沉積之前的其他地層接觸關系相比，應為呂梁期地殼褶皺回返的主界面，它限定在18億～19億年之間［2］.同時，榆樹砬子組變質年齡是四堡期頂界年齡，不應為呂梁期的變質事件.

近年來在遼東地區獲得了較多的中元古代的侵入巖年齡，一些年齡接近10億年，與榆樹砬子組變質年齡相當.如安波地區廟嶺單元石英閃長巖U-Pb年齡值1361±12.03 Ma?遼寧地礦局區調隊.1:5萬“萬家嶺幅”等兩幅區調聯測報告.1999.，甜水、青城子一帶馬家堡子單元斜長花崗巖年齡1040～1070 Ma?遼寧省地質調查院大連分院.1∶5“甜水幅”等四幅區調聯測報告.2001.，它們分別侵入于大石橋巖組和蓋縣巖組，代表了四堡期的巖漿事件.

筆者認為在遼河群褶皺回返之后永寧組堆積之前，榆樹砬子組經歷了沉降—隆起—褶皺這一完整的造山旋回——四堡旋回.區域范圍內永寧組對榆樹砬子組的明顯超覆以及二者之間的微角度不整合是該旋回構造運動的直觀表達.該旋回先是使榆樹砬子組沿底面向北東方向滑脫，巖石發生綠片巖相淺變質，之后則在逐漸隆起過程中形成北東向寬緩褶皺.接著在造山后的山間盆地中快速堆積了永寧組類磨拉石建造.可以認為，永寧組的類磨拉石堆積是四堡旋回造山作用的響應，二者之間有繼承性，因此，從構造屬性出發，永寧組與榆樹砬子組一起，構成了結晶基底向沉積蓋層發展演化過程中的過渡構造層，是沉降遼河群的大陸裂谷隆起之后向穩定克拉通轉變的過渡巖系，筆者將其命名為中間構造層.其下為太古宙變質雜巖、古元古代遼河群和侵入巖構成的結晶基底，其上則為釣魚臺組以來的沉積巖系構成的沉積蓋層.

6 結論

（1）遼東半島榆樹砬子組是經歷了綠片巖相淺變質的濱淺海相單陸屑碎屑巖含鐵建造，其時代歸屬中元古代.

（2）榆樹砬子組在下伏遼河群褶皺回返之后上覆永寧組堆積之前經歷了四堡旋回構造變形.

（3）四堡旋回在遼東半島是以沉積作用、巖漿作用及變質變形作用為特點的地殼活動，榆樹砬子組與四堡旋回末期快速堆積的永寧組共同構成基底形成階段向蓋層發展階段過渡的中間構造層，從而使得遼東地殼具多元化的三層式結構特點.

致謝：成文過程中承蒙陳榮度教授級高級工程師審閱全文并提出寶貴意見，在此表示深深的謝意！

［1］姜春潮，等.論遼東前寒武系［J］.沈陽地質礦產研究所所刊，1981，2（1）.

［2］遼寧省地質礦產局.遼寧省地質礦產志［M］.北京:地質出版社，1989.

［3］張秋生，等.遼東半島早期地殼與礦床［M］.北京:地質出版社，1986.

［4］洪作民.試論遼寧地殼運動［J］.遼寧地質，1984，1（1）.

［5］劉永達，等.遼東早元古宙構造環境及巖石圈結構［M］.遼寧地質，1992，9（3）.

［6］遼寧地質學會.遼寧地層典［J］.遼寧地質學報，1985（特刊1號）.

［7］單文瑯，宋鴻林，傅昭仁，等.構造變形分析的理論方法和實踐［M］.武漢:中國地質大學出版社，1991.

Abstract：The study on the rock association,metamorphism,deformation and isotopic geochronology shows that the Yushulazi Formation in Eastern Liaoning is a single terrigenous clastic iron formation with metamorphism of greenschist facies.Its age belongs to Mesoproterozoic.The Yushulazi Formation underwent the tectonic deformation of Sibao Cycle during the period between the folding of the underlying Liaohe group and the sedimentation of overlying Yongning formation.The Yushulazi Formation,together with Yongning Formation,which quickly accumulated in the end of Sibao Cycle,formed the middle structural layer,making the three-layered structure of the crust in Eastern Liaoning region.

Key words：Yushulazi Formation;Sibao Cycle;middle structural layer;Mesoproterozoic;Eastern Liaoning

GEOLOGIC PROCESS OF THE SIBAO CYCLE IN THE LIAODONG PENINSULA AND ITS TECTONIC SIGNIFICANCE:A case study of the Yushulazi Formation in Eastern Liaoning Province

YU Hai-feng,DONG Wan-de,HE Zhen-qing,HAO Yong-li,TAN Wen-gang
（Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning Province,China）

本刊編輯部與中國地質科學院部分編委及《地質學報》《地質論評》《地球科學》《礦床地質》《地質力學學報》編輯部同仁座談

1671-1947（2010）03-0224-06

P542

A

2010－08－08；

2010-09-01.李蘭英編輯.

國土資源部1∶5萬“莊河市幅”等四幅區調聯測項目（編號J4.1.7-3）資助.

于海峰（1975—），男，高級工程師，1996年畢業于中國地質大學（武漢）構造地質學專業，長期從事區域地質礦產調查和礦區普查勘探等工作,通信地址遼寧省大連市金州區龍山路677號，郵政編碼116100，E-mail//hfyu001@163.com，248721138@qq.com