新太古代五台早期构造变形及片麻理形成

新太古代构造变形是指发生于新太古代五台期内的一系列构造变形现象，就变形期次而言，可划分早、晚两次；就遭受变形的地质体而言，包括了新太古代的所有地质体；就变形规模而言，既形成一些露头尺度的小型构造，也形成了区域性的大型变形构造；就变形层次而言，以中深构造层次下韧性变形为主。本期变形形成的主要构造形迹包括片理、片麻理及条带面理、拉伸线理、石香肠构造，碎斑系和小褶皱等小型构造，透入性强，分布普遍。另外还包括韧性剪切带和褶皱构造等大型构造。

（一）新太古代五台早期变形

新太古代早期构造变形指发生于新太古代五台期碰撞聚合事件之前的一系列变形构造。本期构造变形由于受后期构造变形的叠加改造而保存不多或野外难以进行分辨，可能的变形形迹为保存于阳高岩组中的片理，仅局部地段保留较好，应该是区内最早的一期构造变形的形迹，可能形成于洋-弧俯冲的过程中将阳高岩组变质基性火山岩带入下地壳而遭受的挤压变形。张臣（1994）也注意到了本期变形现象的存在，从而也证明存在新太古代葛胡窑片麻岩变质之前最早发生的变质作用。其多残存在阳高岩组铁英岩中片内褶皱和一些具有褶皱痕迹的平行于片麻理的条带，局部见有与片麻理斜交的早期片理残迹，使阳高岩组早期形成的层理被后期形成的片理代替，致使其原生沉积构造消失殆尽。在黄土窑尖草沟、大同孤山、天镇新平堡（幅外东部）等地，都见有阳高岩组呈透镜状的变质镁铁质岩残留有与围岩片麻理不一致的早期片理残迹。该期片理的形成反映了早于围岩片麻理的更早期的构造变形事件残迹。有时也可见到发育完好的紧密同斜褶曲和小型平卧褶皱。褶皱轴面走向近东西，倾向北，倾角10°～30°。该期褶皱和片理的形成可能与新太古代早期地壳南北向水平缩短导致早期岩石南北向水平剪切推覆作用有关，伴随推覆体相互叠置，地壳垂向增厚，产生部分熔融，变形同期发育了以葛胡窑片麻岩为代表的岩浆侵入活动。该期构造变形由于受后期构造改造和强烈构造置换作用已保存不多。

新太古代五台早期变形另一表现就是在以葛胡窑片麻岩为代表的大同-阳高岩浆岩带中形成了弱片麻状构造，但由于后期构造的叠加与改造，已难以区分与鉴别。

（二）新太古代五台晚期变形

新太古代五台晚期变形是指发生于25亿年左右由一系列微陆块、岩浆弧聚合碰撞使华北陆块不断增生过程中形成的一些小型和大型构造。本期构造变形事件强烈地改造了大同-阳高微陆块和桑干陆缘弧内的地质体。

1.小型构造

小型构造包括片麻理、条带面理、线理、面理置换、小褶皱等。

1）片麻理、条带面理

片麻理由片、柱状矿物和粒状矿物相间排列显示，具明显定向性，是一组透入性面状组构，主要发育于新太古代以葛胡窑片麻岩为代表的变质深成岩中。从野外露头尺度可见，岩石由英云闪长岩（几乎块状）—片麻状英云闪长岩—条带状英云闪长岩过渡，形成强变形带与弱应变域呈交织网状的总体构造格局。一些原来呈均一状的块状花岗质岩石，也存在由块状—弱片麻状—片麻状—条带、条纹状变化（图5-3）。

图5-3　葛胡窑片麻岩块状与条带状构造之间呈过渡关系

研究区内以葛胡窑片麻岩为代表的大同-阳高新太古代岩浆岩带内各个变质深成岩，主体具有块状构造，局部地段的片麻理、条带状构造十分发育，受强烈的剪切流变、递进变形，从露头尺度可见岩石由几乎块状构造的麻粒岩向片麻状、条带状构造的片麻岩过渡现象，伴随着岩石构造的改变，岩石中的暗色矿物也由以紫苏辉石为主，过渡到出现了黑云母、石榴石、角闪石等矿物。从矿物组合来看，这种过渡似乎更多地表现了在强变形带中岩石发生的退变质现象。

而在桑干陆缘弧内这种变形现象表现得更加明显。由于片麻岩原岩受强烈的剪切流变、递进变形，从露头尺度可见岩石由黑云斜长麻粒岩（近块状）—眼球状黑云斜长片麻岩—条纹状、条带状黑云斜长片麻岩过渡，呈现出弱变形域与强变形带呈交织网状的特点。

在桑干陆缘弧内长英质脉体（条带）可分为浅灰白色和肉红色两种，以浅灰白色长英条带为主，两种条带平行叶理密集分布。条带宽窄不一，大多数以毫米级为主，空间上一般延伸较好，少数条带为厘米级，条带与两侧围岩界线渐变或截然。条带的稀疏、宽窄、延伸状况反映岩石的变形相对强弱，是英云闪长质岩石在角闪岩相变质作用及区域性大型近水平韧性剪切过程中，低熔组分熔融、交代，在平行叶理的扩张空间，长英质矿物逐渐分异而成。其中于家窑片麻岩、上深井片麻岩只发育一期透入性片麻理（图5-4）或浅肉红色条带状构造。

图5-4　上深井片麻岩（a）及于家窑片麻岩（b）片麻理发育（镜头方位朝北）

2）面理置换

在原始以块状构造为主的变质深成岩中，面理置换更多地表现为侵入其中的变质基性岩脉体被褶皱拉断、其边界被新生的透入性片麻理所置换的变形分解现象。这种变形分解现象造成了主体岩石中出现浅色与深色相间分布的似成分层构造，往往被误认为是原岩沉积的成分层，从而对其原岩的认识产生偏差。

图5-5　片麻岩矿物拉伸线理

3）拉伸线理

研究区内新太古代片麻岩强变形带中拉伸线理较发育，较为多见的为矿物结合体拉伸线理，长英质矿物由于受到强烈的构造应力作用而发生塑性拉长定向，属A型线理（图5-5）。另外一种线理多见于早期片麻岩中，在YZ面上看似一系列的小波纹褶皱，在XY面上看到小波纹褶皱枢纽呈一系列平行杆状体，主要由辉石、角闪石、黑云母等矿物顺其长轴定向排列而成。有的L型构造岩在正面看似等粒结构，块状构造，好像没有变形，而从侧面看矿物被拉伸得很长，变形很强。

在桑干陆缘弧中矿物拉伸线理主要保留于强变形带内，但均不同程度地受晚期构造所叠加、干扰而存在变位现象。拉伸线理较为多见的为矿物集合体拉伸线理，长英质矿物由于受到强烈的水平剪切而发生塑性拉长定向，拉长方向与主剪切最大应变轴方位一致，属A型线理。另外一种线理多见于早期变质层状基性岩中，主要由辉石、角闪石、黑云母等矿物顺其长轴定向排列而成，矿物的生长方向与岩石重结晶或塑性流动方向一致，也属A型线理，呈线柱状岩石，为L型构造岩。

区内该期顺层剪切事件形成的拉伸线理受后期干扰或改造产状发生变化，矿物定向线理显示其形成原始方位应在120°～130°∠6°～10°之间或300°～310°∠6°～10°之间呈镜像对称，为北西-南东向。

4）石香肠构造、构造透镜体

该类构造在基底岩石中较多见，石香肠构造、构造透镜体主要发育于能干岩层相间岩系中，是岩层受到剪切条件下，较弱岩层首先出现顺层剪切流动，并在流动过程中对强硬岩层摩擦拉伸，导致岩石断裂、拉开甚至漂移，形成各种石香肠块段，进而漂离发展成构造透镜体。葛胡窑片麻岩中，往往可见由长英质重熔条带所形成的褶皱型及黏滞型石香肠构造。石香肠构造单个块段大小不一，形态各异，其横断面上可见矩形、藕节状（图5-6、图5-7a）、不规则状等形态，每个块段首尾相连，反映该类构造是在整体岩石平均韧性较高、其中相对强硬岩石受拉伸发生脆性破裂而成。

图5-6　片麻岩布丁化构造、片麻岩中条带呈肿缩构造

构造透镜体为古老变质岩区构造置换最强烈变形阶段的产物。是由能干岩层拉断构成的透镜体孤立地分布在弱能干岩层或基质中，形似“漂浮”的岩块。新太古代古老表壳岩组合呈大的构造透镜体产出，空间上呈断续状、尖灭再现状产出。而露头尺度观察的小构造透镜体更多见，斜长角闪岩透镜体往往呈斜列式、串珠状产出（图5-7b）。

图5-7　葛胡窑片麻岩中伟晶岩脉（a）和斜长角闪岩脉（b）的变形素描图

构造透镜体在区内片麻岩中也比较少见，包括镁铁质包体或脉体被石香肠化后经剪切旋转形成的构造透镜体（图5-8）。

图5-8　片麻岩中镁铁质岩的构造透镜体

桑干陆缘弧内片麻岩中的变质镁铁质侵入岩席和长英质脉体（淡色体）石香肠化十分普遍，从简单的到复杂的均有，一般以剪裂型（图5-9a）和肿缩构造（图5-9b）常见，黏滞型、褶皱型也可见到。反映出同种岩性在不同地区与围岩的韧性差明显不同，有的地区以剪裂型为主，而有的地区是以黏滞型为主。总的来看石香肠构造在平面上呈拉伸强度很大的“巧克力方糖”构造，拉伸量平行线理方向最大。结合与区域片麻理的关系，说明这些石香肠构造均为早期平行层缩短构造机制、晚期剪切拉伸构造机制的产物。石香肠构造反映的剪切运动方向在研究区内无规律可循。(https://www.xing528.com)

图5-9　变质基性岩剪裂型石香肠（a）及片麻岩中藕节状肿缩石香肠（b）

片麻岩中的镁铁质及长英质侵入岩席或脉体，在石香肠化过程中或形成石香肠后，实际上已参与了变形。呈石香肠和透镜体变形的镁铁质侵入岩席，在石香肠和透镜体内部存在一弱变形的核，边部为强变形的幔，有时发育有超塑性流动变形机制的尾或翼。在石香肠或透镜体与围岩之间韧性差很大时石香肠仅仅呈大的矩形或不规则块体，多见“σ”形（图5-10a），变形幔的部分很薄或无，从其块体的形态和两侧片麻理的产状趋势仍可判别剪切运动方向；亦见长英质集合体及石榴石呈旋转斑状呈“σ”形（图5-10b），石榴石压力影亦见“Φ”形。但大量的变质基性岩包体呈对称形态。局部可见长英质条带呈旋转形态，呈“δ”形，可十分明显地确定剪切运动方向，但一般并不十分普遍。

镁铁质侵入岩席和长英质岩脉形成的碎斑系指示剪切运动方向在该区较为明显，但运动方向与该区所处晚期褶皱的部位有关，如“S”形褶皱之中间转折部分内旋转体指示的方向与两侧翼部旋转剪切指向相反。但依据不对称褶皱的运动指向可判断剪切运动指向。

图5-10　变质基性岩透镜体的“σ”形旋转（a）及片麻岩中长英质集合体的“σ”形旋转（b）

5）小褶皱

在葛胡窑片麻岩中该期近水平剪切时期形成的小褶皱不太发育，是以片麻理为变形面形成的小褶皱（图5-11），主要是在深熔作用条件下的一些揉流褶皱。少量为变质基性岩脉体侵入后发生的紧闭剪切褶皱（图5-12）。

图5-11　以片麻理为变形面的近平卧褶皱

图5-12　基性岩小脉体发生的小褶皱

大同-阳高微陆块内揉流褶皱主要产出于葛胡窑片麻岩中，褶皱规模一般较小，构造方位也不稳定，其发育背景与该期大型顺层韧性剪切作用及伴生的深部重熔作用有关。深熔作用往往使浅色体、暗色体逐渐分离，浅色长英质物质中则出熔形成大量浅色条带、脉体的不规则褶皱，空间上该类褶皱形态直弯勾曲，膨缩隐现，随机性较强。而暗色体及难熔组合则往往呈包体状、火云状、蝌蚪状、不规则状，其变形主要以发育无根褶皱为特征。露头尺度上往往可见到同期矿物拉伸线理与褶皱枢纽平行或小角度相交现象，反映大多数褶皱为A型褶皱。一次大的构造运动形成各式不协调褶皱，不协调褶皱反映岩石受力状态的不均匀性和不协调性。一个大型的褶皱构造两翼也会形成形如“S”形（图5-7a）或“N”形的褶皱，显示褶皱的多级组合特征。随着变形程度的增强，出现了黑云母、石榴石等矿物，并局部发育有紧闭的深熔条带褶皱，在葛胡窑片麻岩中发育紧闭褶皱、无根褶皱等。

桑干陆缘弧内小褶皱在上深井片麻岩中比较常见，柳泉堡片麻岩、于家窑片麻岩中也有发育。该期近水平剪切形成的小褶皱形态类型复杂。褶皱类型主要为不协调剪切褶皱、揉流褶皱、无根钩状褶皱等，具不对称褶皱的特点，反映了明显的剪切流动变形机制，此外尚可见少量鞘褶皱及封闭构造等。

该类褶皱规模一般较小，构造方位也不稳定，其发育背景与韧性剪切作用及伴生的深部重熔作用有关。深熔作用往往使浅色体、暗色体逐渐分离，浅色长英质物质中则出熔形成大量浅色条带、脉体的不规则褶皱或脉体呈钩状产于小褶皱转折端（图5-13），空间上该类褶皱形态呈紧闭不对称形态，局部有鞘褶皱、封闭构造，其枢纽与矿物定向线理相一致。

图5-13　上深井片麻岩中发育的褶皱特征

由于片麻岩区缺乏原始的S0面理，与S1伴生的褶皱构造不存在，因此F1褶皱是以S1片麻理为变形面的，褶皱的轴面面理是S2。局部见片麻理的紧闭褶皱，但未见产生轴面片麻理。

发育于桑干陆缘弧内的新太古代五台晚期构造形迹特点表明，其形成于中深构造相条件下，岩石条带状构造发育，条带所形成的揉流褶皱发育是其外在表现，但结合其经历了角闪岩相的变质，说明其构造层次相对于葛胡窑片麻岩浅。该构造单元与葛胡窑片麻岩的另一重要区别是，本构造单元内岩石普遍片麻理发育，反映了其变形环境与葛胡窑片麻岩的区别。

2.大型变形构造

新太古代晚期所形成的大型变形构造主要包括韧性变形带和褶皱构造。其中韧性变形带主要形成于中深构造层次下，大型褶皱构造主要为一些片麻岩穹隆或短轴背形。

1）韧性变形带

新太古代五台晚期形成的强变形现象在新太古代地质体内分布较为广泛，但一般规模较小，与弱变形域相间分布，共同构造了新太古代片麻岩穹隆。大规模的韧性变形带主要分布于大同-阳高微陆块与桑干陆缘弧的接触部位，可称之为大同-阳高强变形带。

大同-阳高强变形带：该韧性剪切带南起大同县巨乐，经王官屯过阳高县城，至水磨口延伸出研究区，区内见长约70km，宽约20～30km。该变形带与两侧岩石呈渐变过渡关系，表现为两侧岩石由块状构造向片麻状、条带状构造过渡，或由片麻状向条带状构造过渡。该变形带走向变化大，阳高以南走向北北东向，阳高以北走向变为北东东向。倾向SE100°～160°，倾角50°～75°。带内遭受变形的地质体主要为葛胡窑片麻岩、上深井片麻岩，带内变质构造岩的岩石类型主要为构造片麻岩类，其片麻状构造、条带状构造极为发育，一般具中粗粒花岗变晶结构。另外带内岩石不仅变形强烈，而且变质程度高达角闪岩相—麻粒岩相。

该变形带内的构造岩特征主要表现为片麻状、条带状构造发育。其中片麻理是该韧性变形带内中深构造相变质构造岩的剪切面理，由定向矿物角闪石、黑云母等组成的生长线理较为发育，产状一般比较陡倾。并常可见到揉流褶皱、肠状褶皱、不对称旋转系、构造透镜体、石香肠、紧闭褶皱等小型构造形迹。在大同-阳高微陆块内，该韧性变形带由葛胡窑片麻岩中片麻状构造和条带状构造发育的地段组成，地质填图表明，区内新太古代大同-阳高微陆块内的地质体或多或少都经历了五台期韧性剪切作用的改造，岩石由块状逐渐过渡为片麻状和条带状构造。但一般地区运动量比较小，或者分布极为有限，还构不成韧性变形带。而阳高一带邻近山前的位置，葛胡窑片麻岩中的矿物定向所形成的片麻状、条带状构造现象非常发育，构成新太古代大型韧性变形带。在葛胡窑片麻岩中片麻状、条带状构造发育的地段，常常出现石榴石，并与黑云母共生，葛胡窑片麻岩变形强烈时，其矿物组合也发生改变，由块状构造的紫苏辉石+透辉石+斜长石+石英转变为片麻状、条带状构造的石榴石+黑云母+斜长石+石英±辉石。由于该带受后期强烈的岩石再造作用叠加改造，形成多相片麻岩共存，纵向上强、弱变形带岩石相间分布，其界线多是渐变过渡的。在桑干陆缘弧内，带内岩石条带状构造极为发育，条带主体由灰白色长英质构成，含量为30%～50%，条带宽一般在2mm左右，延伸较为稳定。在形成条带状构造的基础上，带内剪切褶皱、揉流褶皱等韧性变形现象也极为发育。

带内石香肠比较发育，大多地段石香肠之间的间距往往比石香肠的长度大，可达数倍，翼或尾的部分可呈薄层状、纹带状，反映其应变量十分巨大。局部亦见变质基性岩被网结状韧性剪切带肢解呈透镜状，透镜体呈“Φ”形对称，网结为长英质，剪切指向不明显。

2）片麻岩穹隆

本构造单元在新太古代所形成的大型构造主要是由强变形带和弱变形域构成的片麻岩穹隆或短轴背形。强变形带一般围绕片麻岩穹隆分布，而弱变形域常构成片麻岩穹隆的核部。

区内主要可划分出长城乡、葛胡窑两个大型片麻岩穹隆和竹林寺、小站两个小型片麻岩穹隆，无论大小片麻岩穹隆内部结构基本一致。

竹林寺片麻岩穹隆 分布于大同市竹林寺村东。其平面形态为一北东向展布的长圆形，长轴约为6km，短轴约为3km，分布面积约为15km2。片麻岩穹隆组成为葛胡窑片麻岩及少量阳高岩组包体。北西边界与黄土窑岩组接触部位逐渐变为北东向的线状构造带，被白垩纪助马堡组不整合覆盖。片麻岩穹隆内部片麻理产状的总体趋势为由中心向边部逐渐变陡。中心片麻理产状较平缓，多在16°～35°之间；边部片麻理产状较陡，多在50°～60°之间，局部可达70°。穹隆内部亦表现为起伏不平，显示其发育次一级的穹-盆构造，片麻理产状总体自中心向四周倾斜。上述浅色长英质脉体在片麻岩穹隆核心部位早期浅色（钠质）长英质条带相对较少，以晚期肉红色花岗伟晶质脉体居多，其宽度一般为5～20cm不等，与基体间界线截然，有时可见截切浅色脉体或片麻理现象，二者之间含量的比例为1∶2～1∶1。其表现形式错综复杂，多表现为内部不协调的肠状褶皱。片麻理产状逐渐变陡，浅色长英质（钠质）条带密集、平直，平行叶理而呈似层状，顺层掩卧褶皱和肠状褶皱也十分发育。早期镁铁质侵入岩脉除石香肠外，在此强变形部位则因受到剪切拉长而变薄、变窄，呈薄层状、似纹层状，发生强烈的构造置换。

小站片麻岩穹隆 小站片麻岩穹隆分布于大同市小站村北，其平面形态为一北东向展布的长圆形，长轴约为5km，短轴约为3km。分布面积约为13km2。剖面上强弱变形带呈交织网状。

片麻岩早期片麻理产状大多较平缓，倾角一般在20°～40°之间，走向变化较大，通常基本上平行于片麻岩穹隆的边界，且穹隆内部片麻理产状因受后期褶皱改造，局部亦有所不同。其片麻理趋势特征明显，主体展布方向各异，其总的构造形态为一不规则的片麻岩穹隆。

片麻岩穹隆是以早期片麻理S1为基础变形的内部强应变带中以条带状强直片麻岩为主，宽窄不一，沿走向延伸不稳定，呈网格状展布。其间夹有变形相对较弱的片麻岩透镜状块体。在片麻理面上发育一组稳定的矿物拉伸线理。片麻岩穹隆内还发育两期长英质条带，其一是早期浅色长英质条带，平行片麻理密集分布，宽在1～3 cm之间。是片麻岩中的低熔组分石英和长石等部分熔融、分异、交代、反应并局部运移而形成的。其二是肉红色花岗伟晶质脉体，在强变形地段平行片麻理呈条带状产出，宽在5～20cm之间；变形较弱的地段脉体较宽，一般在2～5cm之间。尚见截切早期浅色长英质条带现象，其形成时代稍晚。在片麻岩穹隆中长英质脉体和早期侵入的镁铁质岩石香肠化、构造透镜体化而平行片麻理断续分布，并发生旋转具斜列组构特征。穹隆内部发育大量的复杂褶皱，尤以上述长英质脉体的复杂褶皱最为发育。在不同截面露头则表现形态各异、形态复杂。

新太古代五台晚期的变形由于其切割了大同-阳高微陆块和桑干陆缘弧内的地质体，但未对古元古代形成的地质体（主要是花岗岩类）产生任何影响，故对于其形成的时代笔者倾向认为应形成于新太古代的晚期，其变形特征说明其为中深构相条件下的变形产物，是在新太古代五台晚期弧-陆、陆-陆碰撞期间产生的构造变形。