趙遠(yuǎn)方 胡健民 公王斌 陳虹 董曉朋 任名華 楊家喜

1. 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 1000812. 自然資源部古地磁與古構(gòu)造重建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 1000813. 內(nèi)華達(dá)大學(xué)地球科學(xué)部，拉斯維加斯 891544. 長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710064

華北克拉通是世界上最古老的大陸之一，經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過程，記錄了前寒武紀(jì)演化的幾乎所有重大地質(zhì)事件。古元古代是華北克拉通由前寒武紀(jì)垂向增生向現(xiàn)代板塊體制轉(zhuǎn)換的重要時(shí)期，這一時(shí)期形成的孔茲巖帶、晉豫活動帶和遼-吉活動帶具有與現(xiàn)代陸-陸碰撞帶相似的構(gòu)造過程，已經(jīng)具有早期板塊構(gòu)造的特征，但其在規(guī)模上與現(xiàn)代板塊構(gòu)造明顯不同(Zhai and Santosh, 2011; Zhao and Zhai, 2013)。古元古代活動帶內(nèi)存在一系列火山-沉積序列和巖漿活動，經(jīng)歷多期變質(zhì)和變形作用，但其可能具有陸-陸碰撞造山帶的特征(翟明國等, 2001; 翟明國, 2004, 2013; 翟明國和彭澎, 2007)。

李繼亮等(1990)提出恒山-五臺山-阜平一帶存在多個(gè)蛇綠混雜巖帶及弧巖漿巖帶，五臺山地區(qū)是一條古元古代碰撞造山帶，碰撞時(shí)代大體為2050Ma。之后，趙國春等根據(jù)華北中部出露的一系列前寒武紀(jì)雜巖所表現(xiàn)出的順時(shí)針變質(zhì)P-T-t演化軌跡，結(jié)合巖石學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)等方面特征與東部陸塊和西部陸塊內(nèi)變質(zhì)雜巖的差異，提出華北克拉通中部存在一個(gè)NNE向延伸的古元古代碰撞造山帶(Zhaoetal., 2001a, 2002a, 2005; 趙國春等, 2002; 趙國春, 2009)，并指出華北中部帶的發(fā)育與全球范圍內(nèi)哥倫比亞超大陸的聚合事件密切相關(guān)(Zhaoetal., 2002a, 2005; 趙國春等, 2002; 趙國春, 2009)。這種觀點(diǎn)得到了一些研究者的認(rèn)同(Kusky and Li, 2003; Faureetal., 2007)。

然而，結(jié)合前人研究，筆者發(fā)現(xiàn)中部構(gòu)造帶內(nèi)存在多條近東西向的韌性剪切帶，這與NNE向延伸的碰撞造山帶存在矛盾，例如朱家坊韌性剪切帶為近東西向延伸，其剪切帶幾何學(xué)和運(yùn)動學(xué)特征指示以左行走滑剪切性質(zhì)為主(Trapetal., 2007, 2012; Wang, 2009; 魏春景, 2018; 趙遠(yuǎn)方等, 2019)。華北克拉通中部構(gòu)造帶目前已經(jīng)鑒別出來的古元古代擠壓及走滑構(gòu)造變形、伸展構(gòu)造變形事件，清楚地限定了華北中部帶中段恒山-五臺-阜平地區(qū)一系列前寒武紀(jì)地塊之間的相互作用關(guān)系(Liuetal., 2002; Trapetal., 2009, 2012; Gongetal., 2014; Zhaoetal., 2019; 趙遠(yuǎn)方等, 2019)。本文結(jié)合前人巖石學(xué)、年代學(xué)以及變質(zhì)作用等資料，研究華北中部帶內(nèi)發(fā)育的一系列古元古代韌性剪切帶的屬性，對比剪切帶所圍限的前寒武紀(jì)地塊主要特征，并解析這些剛性地塊經(jīng)歷的構(gòu)造事件性質(zhì)，可以更準(zhǔn)確的認(rèn)識華北克拉通前寒武紀(jì)構(gòu)造變形特征，從而探索華北克拉通以及全球超大陸在古元古代所經(jīng)歷的構(gòu)造過程。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

華北克拉通中部構(gòu)造帶前寒武紀(jì)變質(zhì)雜巖中發(fā)育多條大型韌性剪切帶，例如懷安雜巖大同-黃土窯韌性剪切帶、恒山雜巖朱家坊韌性剪切帶、五臺雜巖王家會韌性剪切帶及阜平雜巖龍泉關(guān)韌性剪切帶、呂梁雜巖雪嶺韌性剪切帶等，這些剪切帶的幾何學(xué)、運(yùn)動學(xué)特征能夠反映其周緣變質(zhì)雜巖的變形特征和相對運(yùn)動方向。Trapetal. (2012)研究了恒山雜巖朱家坊韌性剪切帶和五臺雜巖上五臺韌性剪切帶，同時(shí)對其進(jìn)行了年齡限定，認(rèn)為二者均形成于～1.80Ga；趙蘭等(2006)對阜平地塊和五臺地塊之間的龍泉關(guān)韌性剪切帶中同變形變質(zhì)花崗巖進(jìn)行獨(dú)居石定年，獲得了～1.85Ga的主峰值年齡年齡，認(rèn)為其代表龍泉關(guān)韌性剪切帶的逆沖變形時(shí)代；Gongetal. (2014)從呂梁地塊雪嶺韌性剪切帶中獲得了白云母的40Ar/39Ar年齡為1817±13Ma，認(rèn)為其代表了剪切帶活動時(shí)代。上述這些剪切帶變形巖石中的含鉀礦物所獲得的40Ar/39Ar年齡結(jié)果集中在1.85～1.80Ga，剪切帶及相關(guān)變質(zhì)雜巖冷卻抬升曲線顯示，這一時(shí)期華北克拉通前寒武紀(jì)基底曾經(jīng)發(fā)生過快速抬升，表明這些剪切帶的變形時(shí)代集中于1.85～1.80Ga，并且很可能形成于統(tǒng)一的構(gòu)造動力學(xué)背景下(Trapetal., 2007, 2012; Gongetal., 2014)。

圖1 恒山-五臺-阜平地區(qū)構(gòu)造格架及前寒武紀(jì)地塊劃分(據(jù)趙遠(yuǎn)方等, 2019)Fig.1 Tectonic framework and Precambrian blocks of the Hengshan-Wutai-Fuping area (after Zhao et al., 2019)

圖2 恒山地塊凌云口-朱家坊段剖面(見圖1 A-B剖面)Fig.2 Section of Lingyunkou-Zhujiafang in the Hengshan Block (section A-B seen in Fig.1)

研究表明，恒山-五臺-阜平地區(qū)發(fā)育3條重要的韌性剪切帶，自北而南分別為近東西向延伸的朱家坊韌性剪切帶、王家會韌性剪切帶和北東向延伸的龍泉關(guān)韌性剪切帶。它們將中部帶進(jìn)一步分割成幾個(gè)相對獨(dú)立的前寒武紀(jì)地塊，包括恒山地塊、繁峙地塊、五臺地塊及阜平地塊等。其中繁峙地塊由恒山中部近東西向朱家坊韌性剪切帶和五臺山北部的近東西向-北東東向王家會韌性剪切帶限定(Zhaoetal., 2019)，而龍泉關(guān)韌性剪切帶則構(gòu)成阜平地塊和五臺地塊之間的構(gòu)造界線(圖1)。其中，朱家坊韌性剪切帶西起應(yīng)縣下馬峪鄉(xiāng)，經(jīng)雙錢樹、白馬石、朱家坊向東穩(wěn)定延伸至王莊堡一帶，剪切帶延伸方向?yàn)榻麰W向，長度達(dá)70km，寬度約0.5～1km，發(fā)育的S-C組構(gòu)、石榴石旋斑和不對稱剪切褶皺等運(yùn)動學(xué)標(biāo)志指示了以左行走滑為主的剪切性質(zhì)(Liuetal., 2004; Trapetal., 2007, 2012; Wang, 2009; 魏春景, 2018; 趙遠(yuǎn)方等, 2019)，但部分學(xué)者認(rèn)為其主要表現(xiàn)為由北向南逆沖兼具右行走滑剪切性質(zhì)，指示了恒山北部地區(qū)(即本文恒山地塊)的抬升作用(Zhangetal., 2007, 2012)。王家會韌性剪切帶在早期研究中已經(jīng)被識別出來(楊主恩等, 1995; Trapetal., 2007, 2012)，位于五臺山北緣，它西起代縣中解溝，經(jīng)代縣王家會南側(cè)、繁峙縣官地村、光裕堡村向東至靈丘平型關(guān)-白崖臺南部區(qū)域，在繁峙小柏峪至橫澗被晚期走滑斷裂錯(cuò)斷，剪切帶延伸總長度約80km，出露寬度約0.4～1km，總體呈NEE向，局部近EW向。剪切帶糜棱面理普遍向北陡傾，內(nèi)部發(fā)育一系列運(yùn)動學(xué)標(biāo)志，如S-C組構(gòu)、不對稱剪切褶皺、石榴石旋斑及雪球構(gòu)造等，指示了以右行走滑為主的剪切性質(zhì)(趙遠(yuǎn)方等, 2019)。龍泉關(guān)韌性剪切帶北起淶源縣獨(dú)山城-狼牙溝一帶，經(jīng)阜平板峪口、龍泉關(guān)向南延伸至張家坪，由北向南走向分別為NE-SW向和近NS向，轉(zhuǎn)折部位位于龍泉關(guān)-長城嶺一帶(圖1)，剪切帶總長達(dá)100km，主體呈NE-SW向，南段為近NS向，糜棱面理多向NW緩傾，礦物拉伸線理多傾向NNW，部分地區(qū)向北緩傾。先前的研究認(rèn)為龍泉關(guān)剪切帶表現(xiàn)出上盤向SE方向逆沖的性質(zhì)(Trapetal., 2008, 2012; Zhangetal., 2009, 2012; Lietal., 2010)，但作者最近研究認(rèn)為龍泉關(guān)韌性剪切帶實(shí)際上是多條密集的指示上盤向NW伸展拆離的韌性剪切帶組成，它們可能形成于古元古代末區(qū)域伸展構(gòu)造背景中(趙遠(yuǎn)方等, 2019)。與此類似，在中部構(gòu)造帶內(nèi)還可以劃分出獨(dú)立的懷安地塊、贊皇地塊、呂梁地塊和中條地塊等，每個(gè)地塊內(nèi)存在不同類型和不同時(shí)代的變質(zhì)巖組合。

2 前寒武紀(jì)地塊特征

2.1 恒山地塊

恒山地塊范圍主要包括朱家坊韌性剪切帶以北的恒山北部地區(qū)，基本與早期研究中提及的“北恒山”基本相當(dāng)，屬于華北桑干高壓麻粒巖帶的一部分(翟明國等, 1995; Zhaoetal., 2001b)。

2.1.1 巖石組合

恒山地塊主要由TTG片麻巖、角閃巖和基性麻粒巖和一系列花崗巖組成(圖2)，TTG片麻巖主要包括英云閃長質(zhì)-奧長花崗質(zhì)-花崗閃長質(zhì)片麻巖(圖3a, b)，是新太古代島弧巖漿作用的產(chǎn)物(Kr?neretal., 2005a)，經(jīng)歷強(qiáng)烈的部分熔融形成大量花崗質(zhì)脈體，其形成年齡為～1.85Ga和2.3～2.0Ga，其中2.3～2.0Ga侵位的一期花崗巖代表了此時(shí)恒山地區(qū)普遍的地殼重熔事件(趙瑞幅等, 2011)。片麻巖常見平直的片麻理構(gòu)造，廣泛發(fā)育深熔作用形成的長英質(zhì)條帶，部分區(qū)域強(qiáng)烈混合巖化，原巖侵位時(shí)代大致為～2.5Ga(Kr?neretal., 2005a, 2006)。

片麻巖中常見透鏡體或似層狀產(chǎn)出的麻粒巖或石榴角閃巖(圖3c, d)，基性麻粒巖呈不規(guī)則狀或透鏡體狀，是構(gòu)造透鏡體化的基性巖墻變質(zhì)形成(Kr?neretal., 2006)，或者是TTG巖石中的基性組分發(fā)生變質(zhì)形成(Trapetal., 2007)，常見麻粒巖塊體從核部向邊緣過渡為斜長角閃巖(魏春景, 2018)，局部見退變質(zhì)榴輝巖透鏡體(翟明國等, 1995; Zhaoetal., 2001b)。

2.1.2 變質(zhì)作用

TTG片麻巖變質(zhì)程度為高角閃巖相-麻粒巖相，后期發(fā)生角閃巖相退變質(zhì)作用(苗培森, 2001; Zhaoetal., 2001b)?；月榱r中常見石榴石“白眼圈”結(jié)構(gòu)，有時(shí)可見角閃石圍繞后成合晶周圍的形態(tài)，表明其為退變質(zhì)的產(chǎn)物，而部分保留石榴石假象的粗粒斜長石則指示麻粒巖角閃巖化的流體來自外部，這造成高壓基性麻粒巖從中心向邊緣逐漸過渡為角閃巖的現(xiàn)象(魏春景, 2018)。根據(jù)石榴石變質(zhì)特征將變質(zhì)作用分四個(gè)階段(張穎慧等, 2013)：(1)以石榴石變斑晶從核部到幔部發(fā)育生長環(huán)帶為特征的峰期前遞進(jìn)變質(zhì)階段；(2)以石榴石+單斜輝石+石英+斜長石±金紅石為典型礦物組合的壓力峰期變質(zhì)階段；(3)以出現(xiàn)后成合晶和斜長石冠狀體為特征的峰期后減壓至溫度峰期階段；(4)以角閃巖相礦物組合出現(xiàn)為特征的峰期后降溫階段。

TTG片麻巖中僅記錄角閃巖相變質(zhì)條件，還未發(fā)現(xiàn)高壓麻粒巖壓力或溫度峰期階段變質(zhì)信息的記錄，顯示與基性麻粒巖包體經(jīng)歷了相同變質(zhì)作用演化過程，只是峰期變質(zhì)特征未能保留，這被解釋為TTG片麻巖中大量熔體和峰期無水的麻粒巖組合在冷卻過程中反應(yīng)形成含水的角閃巖組合，最終只記錄角閃巖相變質(zhì)作用(Zhaoetal., 2001b; Kr?neretal., 2006; 魏春景, 2018)。TTG片麻巖的變質(zhì)作用時(shí)代大致為1.92～1.85Ga(Kr?neretal., 2006; Qianetal., 2013, 2017)，部分學(xué)者認(rèn)為～1.85Ga的變質(zhì)鋯石年齡是峰期變質(zhì)作用時(shí)代，可能與華北中部造山帶的形成密切相關(guān)(Zhaoetal., 2001a, 2005; 趙國春, 2009)，但也有學(xué)者認(rèn)為1.92～1.85Ga的變質(zhì)鋯石年齡是麻粒巖在變質(zhì)溫度峰期之后的冷卻抬升年齡，峰期變質(zhì)作用時(shí)代應(yīng)早于～1.95Ga(張穎慧等, 2013)。

圖3 恒山地塊主要巖石組合野外及鏡下特征(a)黑云斜長片麻巖野外特征；(b)黑云斜長片麻巖鏡下特征，黑云母定向排列；(c)石榴角閃巖野外特征，見石榴石退變質(zhì)形成云母和斜長石；(d)石榴角閃巖鏡下特征Fig.3 Field and microscopic characteristics of main rock units in the Hengshan Block

2.1.3 構(gòu)造樣式

恒山地塊片麻理產(chǎn)狀顯示片麻巖整體形成大型穹隆構(gòu)造群，平面上呈近似圓形或橢圓形，穹隆構(gòu)造中心主要分布在應(yīng)縣趙家窯村-長城溝村-官兒鄉(xiāng)一帶，中心區(qū)域的片麻理產(chǎn)狀較陡，向邊緣傾角逐漸變緩(傾角在20°～35°之間)，整體產(chǎn)狀隨著片麻理延伸而逐漸改變，局部受后期構(gòu)造影響而發(fā)生變形，部分片麻巖穹隆內(nèi)部可見次級穹隆構(gòu)造(趙遠(yuǎn)方等, 2019)。恒山地塊主要變質(zhì)單元為TTG片麻巖，廣泛發(fā)育平直的片麻理構(gòu)造(圖4a)，TTG片麻巖中存在大量角閃巖和基性麻粒巖包體，并常見形成透鏡狀構(gòu)造或石香腸構(gòu)造(圖4b)(苗培森, 2001)。在恒山地塊主體部分的北緣，TTG片麻巖中出現(xiàn)密集的深熔長英質(zhì)脈體，并表現(xiàn)出強(qiáng)烈混合巖化特征，片麻巖中明顯分為基體和脈體兩部分，主要表現(xiàn)為一系列片麻巖中的復(fù)雜褶皺構(gòu)造，主要由強(qiáng)烈變形的長英質(zhì)脈體(TTG中的淺色體)表現(xiàn)出來，多為不同期次變形疊加形成的復(fù)雜腸狀褶皺(圖4c)，顯示出早期下地殼流變褶皺作用特征。此外部分區(qū)域發(fā)育如出現(xiàn)不連續(xù)的、產(chǎn)狀不一致的礦物定向線理(圖4d)，隨著片麻理的產(chǎn)狀變化而改變，局部可見被拉斷的長英質(zhì)脈體形成小型布丁構(gòu)造(圖4e)，共同展示出早期韌性剪切變形特征。而地塊南緣區(qū)域片麻理產(chǎn)狀逐漸轉(zhuǎn)為近EW向，局部可見片麻巖中斷續(xù)出現(xiàn)近EW向礦物拉伸線理、小規(guī)模A型褶皺等構(gòu)造，指示近EW向韌性剪切變形作用的疊加，顯示出南側(cè)朱家坊走滑韌性剪切帶對恒山地塊早期構(gòu)造形跡的改造(圖4f)。

2.2 阜平地塊

阜平地塊的范圍基本相當(dāng)于早期研究中所描述的“阜平雜巖”，是由TTG片麻巖及麻粒巖包體、灣子表殼巖和南營花崗片麻巖組成的前寒武紀(jì)塊體(圖1)，經(jīng)歷復(fù)雜的變質(zhì)作用和多期的強(qiáng)烈構(gòu)造變形，是華北克拉通中部構(gòu)造帶內(nèi)的變質(zhì)結(jié)晶基底(Guanetal., 2002; Zhaoetal., 2002b; Liuetal., 2006)。

圖4 恒山地塊構(gòu)造變形特征(a) TTG片麻巖中平直的片麻理構(gòu)造；(b) TTG片麻巖中的橢球狀角閃巖透鏡體；(c)強(qiáng)烈混合巖化的TTG片麻巖，變形的脈體和基體顯示出復(fù)雜的揉皺構(gòu)造；(d) TTG片麻巖中的礦物定向線理，主要由定向拉長的石英和黑云母組成；(e)混合巖化TTG片麻巖中的長英質(zhì)脈體，受剪切作用影響發(fā)育的小型布丁構(gòu)造；(f)地塊南緣斜長角閃巖中發(fā)育的不對稱剪切褶皺Fig.4 Deformation characteristics of the Hengshan Block

圖5 阜平地塊孤山溝-阜平段剖面(見圖1 C-D剖面)Fig.5 Section of Gushangou-Fuping in the Fuping Block (section C-D seen in Fig.1)

圖6 阜平地塊主要巖石組合野外及鏡下特征(a)黑云斜長片麻巖野外特征，含角閃巖透鏡體；(b)黑云斜長片麻巖鏡下特征，暗色礦物定向排列；(c)含石榴角閃巖野外特征；(d)含石榴角閃巖鏡下特征，角閃石定向排列Fig.6 Field and microscopic characteristics of main rock units in the Fuping Block

2.2.1 巖石組合

阜平TTG片麻巖約占阜平雜巖的60%，主要巖性包括中粒英云閃長質(zhì)、奧長花崗質(zhì)和花崗閃長質(zhì)片麻巖，同時(shí)含大量斜長角閃巖和基性麻粒巖包體(圖5、圖6)。TTG片麻巖的形成時(shí)代為2.52～2.47Ga(Guanetal., 2002; Zhaoetal., 2002a)，TTG片麻巖捕擄體鋯石核部年齡2827±8Ma(Zhaoetal., 2002a)，角閃片麻巖包體中鋯石結(jié)晶年齡2708±8Ma(Guanetal., 2002)。片麻巖經(jīng)歷高角閃巖相變質(zhì)(Zhaoetal., 2000; Qianetal., 2017; 魏春景, 2018)，部分區(qū)域巖石強(qiáng)烈混合巖化，顯示出多期變質(zhì)變形作用疊加，地球化學(xué)特征表明其來自于幔源玄武質(zhì)巖石的部分熔融(Zhaoetal., 2002b; Liuetal., 2000, 2002)。

灣子表殼巖主要由長英質(zhì)和泥質(zhì)片麻巖、泥質(zhì)片巖、鈣硅酸鹽巖、大理巖以及斜長角閃巖組成(Liuetal., 2002)，是阜平地塊內(nèi)主要的副變質(zhì)巖，主要出露于地塊西部和西南部，呈NE-SW向展布的帶狀延伸，其形成時(shí)代為～2.1Ga(Guanetal., 2002; Zhaoetal., 2002b)。

南營花崗片麻巖是一套晚期侵位的富鉀質(zhì)花崗巖，常見于TTG片麻巖穹隆中心部位，主要巖性為二長花崗質(zhì)片麻巖和花崗閃長質(zhì)片麻巖，形成時(shí)代為2.1～2.0Ga(Guanetal., 2002; Trapetal., 2008)，局部與TTG片麻巖呈顯著的侵入接觸關(guān)系，南營花崗片麻巖發(fā)育的弱片麻理與TTG片麻巖一致，表明二者經(jīng)歷相同的構(gòu)造變形事件(Liuetal., 2002; Zhaoetal., 2002b)。南營花崗片麻巖具有板內(nèi)花崗巖的地球化學(xué)特征，可能為～2.1Ga區(qū)域部分熔融的產(chǎn)物(Liuetal., 2005)。

2.2.2 變質(zhì)作用

阜平地塊內(nèi)TTG片麻巖阜平地塊主要經(jīng)歷兩期變質(zhì)作用事件，分別為早期的高角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)作用和晚期區(qū)域變質(zhì)作用(劉樹文, 1996; Liuetal., 2002)，與恒山地塊相似，早期高級變質(zhì)作用僅保留在呈包體或透鏡體形態(tài)出現(xiàn)的基性麻粒巖中?；月榱r變質(zhì)作用可分為三個(gè)階段(Zhaoetal., 2000)，分別為石榴石+基質(zhì)斜長石、石英、輝石、角閃石組合出現(xiàn)的進(jìn)變質(zhì)階段，斜方輝石+斜長石后成合晶以及單斜輝石+斜長石±斜方輝石冠狀體出現(xiàn)的峰后減壓階段，以及角閃石+斜長石后成合晶出現(xiàn)的等壓降溫和退變質(zhì)階段。阜平TTG片麻巖中大量變質(zhì)鋯石U-Pb年齡測試結(jié)果顯示，其變質(zhì)作用時(shí)代集中于～1.85Ga(Zhaoetal., 2000; Guanetal., 2002; Trapetal., 2008)，而這一組年齡被認(rèn)為與中部構(gòu)造帶的形成密切相關(guān)(Liuetal., 2006; Trapetal., 2007; Qianetal., 2013)。

圖7 阜平地塊構(gòu)造變形特征(a) TTG片麻巖中發(fā)育角閃巖透鏡體和晚期花崗質(zhì)偉晶巖脈；(b) TTG片麻巖混合巖化，脈體和基體變形強(qiáng)烈彎曲形成揉皺構(gòu)造，褶皺軸面近水平，同時(shí)疊加礦物拉伸線理，顯示為A型褶皺；(c)黑云二長片麻巖中斜長角閃巖和被拉斷的長英質(zhì)透鏡體；(d)黑云斜長片麻巖中的角閃巖被拉斷形成布丁構(gòu)造，顯示出早期剪切變形特征；(e)黑云斜長片麻巖中出現(xiàn)長石旋轉(zhuǎn)碎斑，基質(zhì)變形較弱；(f)角閃黑云斜長片麻巖中的礦物拉伸線理，主要由拉長定向的石英、定向的長石和黑云母等礦物組成Fig.7 Deformation characteristics of the Fuping Block

2.2.3 構(gòu)造特征

阜平地塊TTG片麻巖中常見長英質(zhì)脈體、角閃巖或麻粒巖包體，并廣泛發(fā)育片麻理構(gòu)造、透鏡狀構(gòu)造和石香腸構(gòu)造等(圖7a-d)。受近水平韌性剪切作用和深部重熔作用影響，在地塊中部和北部區(qū)域片麻巖強(qiáng)烈混合巖化，巖石中形成基體和脈體兩個(gè)單元，二者強(qiáng)烈變形形成揉皺構(gòu)造(圖7b)，顯示出多期褶皺作用疊加效應(yīng)。阜平地塊宏觀上形成呈橢圓形的片麻巖穹隆群，中心區(qū)域片麻理產(chǎn)狀較陡，向外側(cè)逐漸變緩，片麻理傾向沿邊界逐漸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，平面上形成一個(gè)封閉的環(huán)狀構(gòu)造，而大的穹隆內(nèi)部常包含次級片麻理穹隆構(gòu)造。穹隆構(gòu)造主要分布在阜平地塊中東部和南部區(qū)域，從阜平地塊北緣一致延伸到幾乎最南端，單個(gè)穹隆面積為50～100km2，最大者可達(dá)200km2，其長軸多呈NW-SE或近EW向延伸，各個(gè)穹隆體之間近平行排列，顯示出NE-SW向的擠壓作用，穹隆構(gòu)造的中心部位主要巖石單元為南營花崗片麻巖，與片麻巖之間形成韌性剪切帶(Liuetal., 2002, 2004)。在阜平地塊西緣，TTG片麻巖中開始出現(xiàn)長石旋轉(zhuǎn)碎斑等以及礦物拉伸線理構(gòu)造(圖7e, f)，片麻巖顯示出韌性變形特征，表明其逐漸由片麻巖穹隆構(gòu)造過渡為韌性變形的糜棱化片麻巖帶，構(gòu)造線也逐漸轉(zhuǎn)為NE-SW或近NS向(趙遠(yuǎn)方等, 2019)。

圖8 五臺地塊峨口-嶺底段剖面(見圖1 E-F剖面)Fig.8 Section of Ekou-Lingdi in the Wutai Block (section E-F seen in Fig.1)

2.3 五臺地塊

2.3.1 巖石組合

五臺地塊曾被認(rèn)為是華北克拉通內(nèi)重要的“花崗-綠巖帶”，主要包括五臺群、花崗質(zhì)深成巖體和滹沱群(圖8; 王凱怡等, 2000; Zhaoetal., 2007)。五臺群的原巖為基性火山巖和碎屑巖組合，一般被分為石咀、臺懷和高凡三個(gè)亞群，各亞群之間以韌性剪切帶接觸(Zhaoetal., 2007; Weietal., 2014)。石咀亞群主要巖性為黑云斜長片麻巖、含榴角閃斜長片麻巖和斜長角閃巖，其變質(zhì)程度較高，可達(dá)高角閃巖相至麻粒巖相，形成時(shí)代為2.56～2.54Ma(王凱怡等, 2000)，在石咀亞群黑云石英片巖中有～2.63Ga的較老鋯石年齡報(bào)道(陳雪等, 2015)。臺懷亞群主要為綠泥石英片巖和絹云綠泥石英片巖(圖9a, b)，變質(zhì)程度為綠片巖相，形成時(shí)代集中于2.55～2.53Ma(Wildeetal., 1998, 2004)，高凡亞群主要為石英巖以及少量千枚巖和板巖等(圖9c, d)，局部見含磁鐵礦石英巖(圖9e, f)，變質(zhì)程度普遍為低綠片巖相，其原巖形成時(shí)代大致為～2.5Ga(王凱怡等, 2000; 萬渝生等, 2010)。

滹沱群主要分布于五臺地塊南緣，其不整合于五臺群之上，是一套淺變質(zhì)的以變砂巖為主的大陸邊緣相沉積，巖石組合以陸源碎屑巖和碳酸鹽巖為主，局部見少量變質(zhì)玄武巖夾層和順層侵位的輝綠巖(杜利林等, 2010, 2011)。滹沱群自下而上可以劃分為豆村亞群、東冶亞群和郭家寨亞群(田永清, 1991)，形成時(shí)代大致為2.2～1.8Ga(杜利林等, 2010, 2011)。其中最下部的豆村亞群主要包括千枚巖、變質(zhì)砂巖和變質(zhì)礫巖，形成時(shí)代大致為2.2～2.1Ga，東冶亞群主要包括白云巖、千枚巖和板巖、變質(zhì)砂巖等，形成時(shí)代為2.12～2.05Ga，郭家寨亞群主要包括變質(zhì)礫巖和變質(zhì)砂巖，形成時(shí)代為1.9～1.8Ga(杜利林等, 2010, 2011)。

五臺地塊內(nèi)花崗巖主要以大型巖體或巖株形態(tài)產(chǎn)出，如車廠-北臺巖體、石佛巖體和光明寺巖體等，多發(fā)育與圍巖一致的片麻理構(gòu)造，屬于同造山作用花崗巖，侵位時(shí)代2.54～2.52Ga(王凱怡等, 2000; 沈保豐和毛德寶, 2003)。少數(shù)巖體為造山后花崗巖，如大洼梁花崗巖，巖性主要為中粗粒似斑狀花崗巖，具有較弱的片麻理構(gòu)造，侵位時(shí)代大致為～2.1Ga(王凱怡等, 2000; 杜利林等, 2018)，地球化學(xué)特征顯示其屬于A型花崗巖，可能形成于古元古代伸展構(gòu)造環(huán)境下(杜利林等, 2018)。

2.3.2 變質(zhì)作用

五臺群石咀亞群變質(zhì)程度最高，為高角閃巖相，臺懷亞群和高凡亞群變質(zhì)程度僅為綠片巖相，局部可達(dá)角閃巖相，根據(jù)變質(zhì)程度，早期研究中將石咀亞群稱為下亞群，而高凡亞群和臺懷亞群稱為上亞群(王凱怡等, 2000)，以前者的變質(zhì)作用特征研究為主。滹沱群變質(zhì)程度較低，多數(shù)僅經(jīng)歷了低綠片巖相變質(zhì)。

地塊南部石咀亞群為角閃巖相變質(zhì)，主要為石榴斜長角閃巖，峰期變質(zhì)條件為10～12kbar/600～650℃(Zhaoetal., 1999)。變質(zhì)作用可分為四個(gè)演化階段：以石榴石變斑晶包體中礦物組合的前進(jìn)變質(zhì)階段，石榴石變斑晶與基質(zhì)礦物組合共存的峰期變質(zhì)階段，峰期變質(zhì)后出現(xiàn)斜長石冠狀體組合的減壓變質(zhì)階段以及出現(xiàn)綠片巖相礦物組合的退變質(zhì)階段。

不同巖石中獲得的變質(zhì)年齡集中于1.89～1.82Ga(Liuetal., 2006; 孟潔等, 2015; Trapetal., 2007)，部分學(xué)者則獲得了～1.93Ga的變質(zhì)年齡(Qianetal., 2013)。綜合來看，五臺地塊中可能存在～1.95Ga和～1.85Ga兩期變質(zhì)作用，前者代表變質(zhì)峰期年齡，后者代表峰期變質(zhì)后降溫和減壓冷卻的年齡。

圖9 五臺群主要巖石組合野外及鏡下特征(a)臺懷亞群綠泥絹云石英片巖野外特征；(b)綠泥絹云石英片巖鏡下特征，巖石具韌性變形特征；(c)高凡亞群細(xì)粒云母斜長片麻巖野外特征；(d)云母斜長片麻巖鏡下特征，巖石具韌性變形特征；(e)高凡亞群石英巖、磁鐵石英巖野外特征；(f)石英巖鏡下特征Fig.9 Field and microscopic characteristics of main rock units in the Wutai Block

2.3.3 構(gòu)造樣式

圖10 五臺地塊構(gòu)造變形特征(a)高凡亞群細(xì)粒片麻巖中發(fā)育的寬緩褶皺，軸面向NW陡傾，樞紐較緩；(b)褶皺核部被晚期劈理構(gòu)造置換；(c)臺懷亞群細(xì)粒角閃斜長片麻巖中發(fā)育的小型褶皺，軸面傾向S；(d)臺懷亞群條帶狀磁鐵石英巖中的小型褶皺；(e)地塊北緣花崗質(zhì)片麻巖的片麻理產(chǎn)狀被陡傾的糜棱面理置換；(f)陡傾剪切面上發(fā)育的礦物拉伸線理構(gòu)造，主要由拉長定向的石英、定向的角閃石和黑云母組成Fig.10 Deformation characteristics of the Wutai Block

五臺地塊基本構(gòu)造格架為NEE-SWW向展布的大型復(fù)式向斜，褶皺核部地層為滹沱群，兩翼地層為五臺群變質(zhì)火山巖。褶皺軸面傾向NW，軸面傾角約45°～60°，褶皺樞紐整體向SW傾伏，傾伏角10°～20°。復(fù)式褶皺在NE端緊閉而向SW方向撒開，在褶皺東北緣逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楠M窄的沖斷構(gòu)造帶，即一系列NE-SW延伸的逆沖推覆構(gòu)造帶，卷入的巖石單元包括五臺群變質(zhì)火山巖，同構(gòu)造花崗巖以及滹沱群變質(zhì)沉積巖等。褶皺核部主要為滹沱群地層，兩翼為五臺群變質(zhì)基性火山巖，深成變質(zhì)花崗巖體與五臺群變質(zhì)地層之間形成近水平韌性剪切構(gòu)造。在五臺地塊的大型復(fù)式褶皺內(nèi)部的變質(zhì)單元中可見形成一系列次級褶皺(圖10a-d)，發(fā)生褶皺的巖石單元主要為五臺群的高凡亞群和臺懷亞群變質(zhì)火山巖系，巖性包括細(xì)粒片麻巖、長石石英巖、磁鐵石英巖和綠片巖等，這些褶皺的規(guī)模較小，其樞紐產(chǎn)狀多數(shù)較緩，一般傾向NE，軸面多向NW陡傾，褶皺轉(zhuǎn)折端較寬緩，局部出現(xiàn)晚期的一組劈理疊加在片麻理和褶皺面上，并基本完成對早期片麻理和片理的構(gòu)造置換(圖10b)。與地塊中部較緩的產(chǎn)狀明顯不同，地塊北緣的變質(zhì)單元構(gòu)造面理產(chǎn)狀逐漸變陡，其多傾向北，傾角多數(shù)達(dá)70°～80°(圖10e)，并且褶皺構(gòu)造均不發(fā)育，而是在部分巖石中出現(xiàn)礦物拉長定向特征，局部見明顯的礦物拉伸線理構(gòu)造(圖10f)，顯示出韌性剪切變形特征對早期片理的構(gòu)造置換。復(fù)式褶皺沿NW-SE方向的剖面中多個(gè)次級向斜與背斜交替出現(xiàn)，其樞紐均向SW傾伏，其中向斜構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端向NE閉合，而背斜構(gòu)造轉(zhuǎn)折端則向SW閉合，總體構(gòu)成前陸盆地褶皺帶(李江海等, 2009)。復(fù)式褶皺具有多期褶皺疊加形態(tài)，其主變形時(shí)代為～2.5Ga和～1.85Ga兩期(李江海等, 2009; Zhangetal., 2012)。此外，在五臺地塊東緣靠近阜平地塊區(qū)域，形成多個(gè)逆沖推覆體，卷入逆沖構(gòu)造中的巖石單元包括滹沱群、五臺群的臺懷亞群、石咀亞群以及太古代花崗巖體等，受構(gòu)造影響多形成NE-SW向展布的逆沖巖片，巖片多數(shù)向NW緩傾，逆沖推覆作用導(dǎo)致各個(gè)巖石單元之間近平行疊置。

2.4 繁峙地塊

圖11 繁峙地塊石門峪-王家會段剖面(見圖1 G-H剖面)Fig.11 Section of Shimenyu-Wangjiahui in the Fanshi Block (section G-H seen in Fig.1)

繁峙地塊的范圍主要包括恒山變質(zhì)雜巖南部和五臺山變質(zhì)雜巖的北緣部分，北側(cè)以朱家坊韌性剪切帶與恒山地塊為界，南側(cè)以王家會韌性剪切帶與五臺地塊為界，向東至王莊堡-白崖臺一線，向西至代縣地區(qū)，呈近EW向夾持于恒山和五臺兩地塊之間(圖1)。繁峙地塊的巖石單元主要包括TTG片麻巖、變質(zhì)表殼巖(以五臺群為代表)、變質(zhì)基性巖墻以及一系列變質(zhì)花崗巖等，局部殘留中元古界和古生界蓋層，地塊中部區(qū)域被大量第四系松散沉積物覆蓋。

2.4.1 巖石組合

繁峙地塊內(nèi)巖石單元主要包括TTG片麻巖、變質(zhì)表殼巖和一系列變質(zhì)花崗巖體(圖11)。

變質(zhì)表殼巖系主要為五臺群變質(zhì)火山巖，在早期研究中被認(rèn)為可與五臺群石咀亞群對比，巖性相當(dāng)于五臺群石咀亞群的金崗庫巖組，曾被稱為“北金剛庫巖組”(王凱怡等, 2000)，巖性以石榴斜長角閃巖為主，也包括石榴云母片巖、含石榴石長英質(zhì)片麻巖、BIF、石英巖等(圖12a, b)，主要分布在地塊南緣和北緣，呈NEE或近EW向線狀延伸，遭受韌性剪切作用強(qiáng)烈構(gòu)造置換。石榴石斜長角閃巖中獲得的鋯石年齡反映其原巖形成時(shí)代為～2.54Ga(王凱怡等, 2000; Qianetal., 2017)。

TTG片麻巖主要巖性為英云閃長質(zhì)-奧長花崗質(zhì)-花崗閃長質(zhì)片麻巖(圖12c, d)，發(fā)育平直的片麻理，基本與恒山地塊TTG片麻巖相當(dāng)，原巖形成時(shí)代為～2.5Ga(Kr?neretal., 2005a)。但TTG片麻巖中不發(fā)育深熔脈體，也未見顯著的混合巖化作用，常見透鏡體狀或似層狀角閃巖。

義興寨花崗質(zhì)片麻巖主要巖性為角閃黑云斜長片麻巖(圖12e, f)，廣泛發(fā)育片麻理構(gòu)造，部分區(qū)域可見礦物拉伸線理構(gòu)造，侵位時(shí)代大致為2.52～2.51Ga(田永清等, 1992; 王凱怡等, 2000)，其巖石學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)特征顯示與TTG片麻巖特征基本一致(Kr?neretal., 2005a)。

地塊西部的部分區(qū)域可見變質(zhì)基性巖墻侵位，與五臺群的變質(zhì)火山巖存在明顯差異(李江海等, 2001)。與區(qū)域內(nèi)廣泛發(fā)育的NW向～1.78Ga未變質(zhì)基性巖墻群不同(Pengetal., 2005; Peng, 2010)，變質(zhì)基性巖墻野外產(chǎn)狀顯示其受褶皺形態(tài)控制，變質(zhì)基性巖墻中出現(xiàn)角閃石和石榴石，并可見細(xì)小石榴石圍繞半自形長石形成冠狀體的“紅眼圈”結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是變質(zhì)反應(yīng)未達(dá)到完全平衡或局部平衡的結(jié)果(魏春景, 2018)。這些變質(zhì)基性巖墻的形成時(shí)代為～2.06Ga(Pengetal., 2012)。

花崗巖巖體包括地塊東部的平型關(guān)花崗巖、南部的王家會花崗巖和峨口花崗巖。平型關(guān)花崗巖主體為粗粒鉀長花崗巖、黑云二長花崗巖等，基本未發(fā)生變質(zhì)變形，其侵位時(shí)代為～2.1Ga(苗培森, 2001)。峨口花崗巖包括中粒二長花崗巖和花崗閃長巖等(圖12g, h)，發(fā)育較弱的片麻理構(gòu)造，侵位時(shí)代為～2.55Ga(王凱怡等, 2000; 張健等, 2004; Kr?neretal., 2005b)。王家會花崗巖包括中粒黑云二長花崗巖、石英二長花崗巖和花崗閃長巖，片麻理構(gòu)造發(fā)育，其中存在灰色相和粉色相兩個(gè)部分，巖體灰色相部分侵位時(shí)代為2.55～2.52Ga(Wildeetal., 2005; 王凱怡等, 2000; Kr?neretal., 2005b)，粉色相部分侵位時(shí)代為～2.1Ga，代表較晚的一期巖漿事件(王凱怡等, 2000; Wildeetal., 2005)，地球化學(xué)特征顯示其具有后碰撞-板內(nèi)花崗巖特點(diǎn)，形成于古元古代伸展構(gòu)造環(huán)境下部分熔融作用(杜利林等, 2018)。

2.4.2 變質(zhì)作用

繁峙地塊變質(zhì)巖主要經(jīng)歷角閃巖相變質(zhì)，局部變質(zhì)程度可達(dá)麻粒巖相(郭敬輝等, 1999; Qianetal., 2013, 2015, 2017)，其中麻粒巖透鏡體變質(zhì)作用條件為中壓變質(zhì)相系(O’Brienetal., 2005)。繁峙地塊南部石榴云母片巖的變質(zhì)程度為角閃巖相，峰期變質(zhì)條件為～9.0kbar/660℃，變質(zhì)作用可劃分為四個(gè)階段(Qianetal., 2013)：第一階段以石榴石的生長環(huán)帶為代表；第二階段達(dá)到變質(zhì)作用壓力峰期(～9.0kbar)；第三階段達(dá)到變質(zhì)作用溫度峰期(～660℃)；第四階段為峰期變質(zhì)后的減壓過程。其中峰期變質(zhì)礦物組合為石榴石+角閃石+斜長石+石英+黑云母，部分存在單斜輝石，峰期后減壓礦物組合以角閃石+斜長石后成合晶為代表(Qianetal., 2013; Qian and Wei, 2016)。

圖12 繁峙地塊主要巖石組合野外及鏡下特征(a)變質(zhì)表殼巖中(五臺群)含石榴黑云斜長片麻巖野外特征，巖石韌性變形；(b)含石榴黑云斜長片麻巖鏡下特征，石英發(fā)生重結(jié)晶，云母定向排列，石榴石形成旋轉(zhuǎn)碎斑；(c) TTG片麻巖野外特征，巖石發(fā)育平直片麻理，常見長英質(zhì)脈體；(d) TTG片麻巖鏡下特征；(e)義興寨花崗質(zhì)片麻巖野外特征，發(fā)育近EW向緩傾線理構(gòu)造；(f)花崗質(zhì)片麻巖鏡下特征；(g)峨口花崗巖野外特征，發(fā)育弱片麻理構(gòu)造；(h)二長花崗巖鏡下特征，部分石英顆粒重結(jié)晶Fig.12 Field and microscopic characteristics of main rock units in the Fanshi Block

圖13 繁峙地塊構(gòu)造變形特征(a、b)片麻巖中近東西向延伸，軸面陡傾、樞紐平緩的褶皺；(c)片麻巖、花崗巖和角閃巖等巖石單元之間形成近平行構(gòu)造疊置；(d)片麻巖中被晚期韌性剪切變形影響而拉斷的角閃巖透鏡體；(e)片麻巖中強(qiáng)烈韌性變形的長英質(zhì)脈體形成的A型褶皺；(f)片麻巖發(fā)育礦物拉伸線理，主要由拉長定向的石英、定向排列的長石組成，與左圖 (e)中褶皺的樞紐α一致Fig.13 Deformation characteristics of the Fanshi Block

繁峙地塊南緣峨口鐵礦附近石咀亞群金剛庫巖組中的藍(lán)晶石二云母片巖獨(dú)居石定年獲得的變質(zhì)年齡為1922±24Ma和1847±62Ma，分別代表變質(zhì)作用峰期年齡和變質(zhì)作用晚期階段記錄(Liuetal., 2004)。繁峙地塊北緣朱家坊韌性剪切帶金剛庫巖組石榴云母片巖獨(dú)居石定年獲得其變質(zhì)年齡為1844±11Ma(Trapetal., 2007)，糜棱巖化含石榴云母長英質(zhì)片麻巖白云母40Ar/39Ar年齡為1812±13Ma、黑云母40Ar/39Ar年齡為1804±13Ma、角閃石40Ar/39Ar年齡為1855±13Ma(Trapetal., 2012)。糜棱巖化石榴石斜長角閃巖中變質(zhì)鋯石年齡為1864±31Ma(Qianetal., 2017)。直閃石巖獲得的變質(zhì)鋯石年齡為1.90～1.83Ga(龐爾成等, 2010)，近峰期變質(zhì)年齡為～1.95Ga，更晚的年齡1.90～1.83Ga解釋為冷卻年齡(Qianetal., 2015)。石榴斜長角閃巖變質(zhì)年齡為1923±7Ma和1921±12Ma，可能是峰期變質(zhì)作用后的冷卻抬升年齡(Qian and Wei, 2016)。綜上，繁峙地塊主要巖石變質(zhì)鋯石U-Pb年齡集中于1.95～1.85Ga，其中～1.95Ga可能代表峰期變質(zhì)作用時(shí)代，而1.92～1.85Ga則代表了峰期變質(zhì)作用后的冷卻抬升時(shí)代(Kr?neretal., 2005a, 2006; Qian and Wei, 2016; Qianetal., 2017)。

2.4.3 構(gòu)造樣式

繁峙地塊形成以NEE向展布的緊閉褶皺群為主的構(gòu)造格架，并疊加晚期近EW向走滑型韌性剪切變形的特征，地塊內(nèi)不發(fā)育片麻巖穹隆構(gòu)造，亦少見片麻巖混合巖化作用以及早期近水平剪切形成的揉皺構(gòu)造，并常見拉斷的角閃巖透鏡體。地塊內(nèi)發(fā)育多個(gè)緊閉的小規(guī)模線狀褶皺(圖13a, b)，這些緊閉褶皺的軸面陡傾，樞紐多向東緩傾，卷入褶皺的巖石單元主要包括TTG片麻巖、變質(zhì)表殼巖，局部見變質(zhì)基性巖墻， 變質(zhì)巖的片麻理或片理構(gòu)造在較小范圍內(nèi)表現(xiàn)為傾向相反的特征。此外常見TTG片麻巖、變質(zhì)基性火山巖和變質(zhì)基性巖墻多個(gè)巖石單元之間以似層狀或透鏡體狀形態(tài)平行疊置(圖13c)，接觸面產(chǎn)狀與片麻理和緊閉褶皺軸面產(chǎn)狀基本一致。地塊北緣為EW向展布的朱家坊韌性剪切帶、南緣為ENE-WSW向展布的王家會韌性剪切帶，典型的剪切帶變形巖石為強(qiáng)烈糜棱巖化的五臺群變質(zhì)火山巖，陡傾的糜棱面理強(qiáng)烈置換了原巖片理構(gòu)造，此外其中廣泛發(fā)育近EW向延伸、緩傾礦物拉伸線理構(gòu)造，出現(xiàn)大量長石、角閃石顆粒以及石榴石集合體形成的旋轉(zhuǎn)碎斑構(gòu)造，局部見長英質(zhì)脈形成的不對稱剪切褶皺，以及A型褶皺構(gòu)造(圖13e, f)等，顯示出強(qiáng)烈的韌性變形特征，而與此類似的變形特征也體現(xiàn)在地塊內(nèi)區(qū)域，例如在TTG片麻巖和變質(zhì)表殼巖中形成陡傾的糜棱面理，并置換了早期片麻理或片理構(gòu)造，常見近EW向緩傾礦物拉伸線理，地塊中部胡家灘-黃土梁-梨樹坪一帶常見變質(zhì)巖中發(fā)育大量指示韌性剪切作用的構(gòu)造，包括長石旋轉(zhuǎn)碎斑系，被剪切作用影響而不連續(xù)的斜長角閃巖或石榴角閃巖透鏡體，及A型褶皺構(gòu)造等(圖13d-f)等等。而上述指示韌性剪切變形的構(gòu)造多改造褶皺形態(tài)，如線理構(gòu)造疊加在褶皺兩翼變質(zhì)巖單元之上，剪切帶糜棱面理切穿并置換褶皺完整形態(tài)，尤其是在地塊北緣和南緣，靠近剪切帶的一翼逐漸過渡為近EW向延伸、陡傾的糜棱面理構(gòu)造，顯示出多期構(gòu)造變形作用的疊加特征。

表1恒山-五臺-阜平地區(qū)前寒武紀(jì)地塊特征

Table 1 Characteristics of the Precambrian blocks in the Hengshan-Wutai-Fuping area

地塊變質(zhì)單元巖石組合形成時(shí)代變質(zhì)峰期時(shí)代變質(zhì)相構(gòu)造樣式恒山TTG片麻巖+麻粒巖包體黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖和高壓麻粒巖TTG片麻巖～2.5Ga/麻粒巖～2.7Ga～1.85Ga高角閃巖相-麻粒巖相片麻巖穹隆,常見長英質(zhì)脈體、基性麻粒巖透鏡體,混合巖化強(qiáng)烈繁峙TTG片麻巖+表殼巖+變質(zhì)巖墻+變質(zhì)花崗巖黑云斜長片麻巖和麻粒巖、石榴斜長角閃巖、變質(zhì)輝綠巖、片麻狀花崗巖TTG片麻巖～2.5Ga/表殼巖2.54～2.5Ga/花崗巖2.55～2.52Ga～1.92Ga角閃巖相緊閉褶皺,礦物拉伸線理、A型褶皺發(fā)育五臺五臺群變質(zhì)基性火山巖+變質(zhì)花崗巖斜長角閃巖、綠片巖、絹云石英片巖、石英巖等以及片麻狀花崗巖基性火山巖系列2.55～2.5Ga/花崗巖～2.5Ga～1.95Ga綠片巖相-角閃巖相復(fù)式向斜和一系列推覆體構(gòu)造阜平TTG片麻巖+麻粒巖包體黑云斜長片麻巖、黑云角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖和高壓麻粒巖TTG片麻巖～2.5Ga/麻粒巖～2.8Ga～1.85Ga高角閃巖相-麻粒巖相片麻巖穹隆,含長英質(zhì)脈體、基性麻粒巖透鏡體,石香腸構(gòu)造發(fā)育,局部混合巖化

3 討論

3.1 恒山、阜平和五臺地塊特征對比及意義

綜合各地塊特征進(jìn)行對比，恒山地塊和阜平地塊的巖石組成、變質(zhì)變形特征具有相似性，而繁峙地塊和五臺地塊與二者顯著不同(表1)。恒山地塊和阜平地塊均以TTG片麻巖為主體，常見角閃巖和麻粒巖透鏡體，經(jīng)歷部分熔融作用形成大量長英質(zhì)脈體，廣泛發(fā)育片麻理構(gòu)造和強(qiáng)烈混合巖化，TTG片麻巖形成時(shí)代均為～2.5Ga，基性麻粒巖透鏡體形成時(shí)代為2.8～2.7Ga，代表早期部分熔融殘留的幔源物質(zhì)(Zhaoetal., 2001b, 2002b; Liuetal., 2002; Kr?neretal., 2005a, 2006)。

恒山地塊和阜平地塊主要變質(zhì)巖經(jīng)歷相似變質(zhì)作用演化過程，二者均表現(xiàn)為順時(shí)針變質(zhì)作用演化軌跡，并經(jīng)歷近等溫減壓后等壓降溫的過程，TTG片麻巖僅保留角閃巖相礦物組合(圖14)，這可能是由于變質(zhì)作用過程中熔體與麻粒巖組合發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果(魏春景, 2018)?；月榱r透鏡體變質(zhì)程度為高角閃巖相-麻粒巖相，后期發(fā)生角閃巖相退變質(zhì)作用(苗培森, 2001; Zhaoetal., 2001b)。

另外，恒山地塊和阜平地塊中發(fā)育古元古代伸展構(gòu)造環(huán)境下形成的非造山花崗巖(Liuetal., 2002; 杜利林等, 2018)，巖漿來源于地殼物質(zhì)重熔事件(劉樹文等, 2002; 趙瑞幅等, 2011)。此外，TTG片麻巖內(nèi)發(fā)育長英質(zhì)脈體和基性麻粒巖透鏡體，并廣泛發(fā)育平直片麻理、條帶狀構(gòu)造和復(fù)雜褶皺，經(jīng)歷強(qiáng)烈的部分熔融作用，構(gòu)造特征主要表現(xiàn)為片麻巖穹隆群，片麻理傾向數(shù)據(jù)的赤平投影圖顯示出穹隆構(gòu)造形態(tài)特征(趙遠(yuǎn)方等, 2019)。

圖14 恒山-五臺-阜平地區(qū)前寒武紀(jì)地塊變質(zhì)作用P-T-t軌跡(據(jù)Qian et al., 2017修改)Fig.14 The P-T-t paths of Precambrian blocks in the Hengshan-Wutai-Fuping area (after Qian et al., 2017)

五臺地塊巖石組合主要包括五臺群火山-沉積巖以及一系列變質(zhì)花崗巖體，主要經(jīng)歷綠片巖相-角閃巖相變質(zhì)，變質(zhì)程度明顯低于恒山和阜平地塊(圖14)，是華北克拉通內(nèi)的“花崗-綠巖帶”(田永清, 1991; 沈保豐和毛德寶, 2003)。地塊內(nèi)片麻理和片理傾向數(shù)據(jù)的赤平投影圖顯示出褶皺構(gòu)造形態(tài)特征(趙遠(yuǎn)方等, 2019)，形成NEE-SWW向展布的復(fù)式向斜形態(tài)(李江海等, 2009; Zhangetal., 2012; 趙遠(yuǎn)方等, 2019)。

綜上，恒山地塊和阜平地塊是以TTG片麻巖和麻粒巖為主、變質(zhì)程度較高同時(shí)具有復(fù)雜變形特征的片麻巖穹隆區(qū)，代表華北克拉通變質(zhì)結(jié)晶基底的“高級區(qū)”，而五臺地塊則是以低級變質(zhì)的火山-沉積巖為主、構(gòu)造上形成一系列NE-SW向延伸的復(fù)雜褶皺，很可能代表華北克拉通內(nèi)部的花崗-綠巖帶，它們共同構(gòu)成華北克拉通早前寒武紀(jì)“綠巖帶-高級區(qū)”的殼層格局(翟明國, 2012, 2013)。

3.2 繁峙地塊顯示出外來地塊的特征

首先，繁峙地塊在巖石組成方面與鄰近地塊存在差異(表1)，主要巖石單元包括TTG片麻巖、以變質(zhì)火山巖為代表的表殼巖系、變質(zhì)基性巖墻以及花崗巖侵入體，其TTG片麻巖與恒山地塊相比混合巖化作用較弱，深熔作用花崗質(zhì)脈體不太發(fā)育，其麻粒巖透鏡體以中壓型為主，高壓麻粒巖透鏡體僅見于恒山地塊及其北側(cè)桑干帶中(Zhaoetal., 2001b; Lietal., 2010)。以變質(zhì)基性火山巖為主的表殼巖僅存與五臺地塊東南緣金剛庫巖組相似的“北金崗庫巖組”(王凱怡等, 2000)，但其變質(zhì)程度可達(dá)麻粒巖相，此外與五臺地塊相比缺失普遍為綠片巖相變質(zhì)的高凡亞群、臺懷亞群和以淺變質(zhì)碎屑巖為主的滹沱群。繁峙地塊以峨口巖體、王家會巖體灰色相為代表的花崗巖均屬于晚太古代(ca.2.55～2.52Ga)侵入體，它們可能形成于大洋島弧環(huán)境下初生地殼，源區(qū)物質(zhì)可能來自于俯沖大洋板片脫水引起的上覆地幔楔的部分熔融(張健等, 2004)，其巖性、產(chǎn)出形態(tài)、變質(zhì)程度以及地球化學(xué)特征表明其與恒山、阜平地塊中TTG片麻巖主體顯著不同，這些巖體與TTG片麻巖不同源且經(jīng)歷不同的演化過程(劉樹文等, 2002; 張健等, 2004)。

圖15 恒山-五臺-阜平地區(qū)前寒武紀(jì)地塊峰期變質(zhì)作用時(shí)代分布(據(jù)Qian et al., 2017修改，圖中數(shù)據(jù)為變質(zhì)鋯石年齡)Fig.15 The histogram of main Metamorphic ages of Precambrian blocks in the Hengshan-Wutai-Fuping area (after Qian et al., 2017; data of diagram are metamorphic zircon U-Pb ages)

其次，繁峙地塊變質(zhì)巖普遍經(jīng)歷角閃巖相變質(zhì)，局部達(dá)麻粒巖相，麻粒巖包體顯示出峰期變質(zhì)條件處于中壓變質(zhì)相系，恒山地塊則表現(xiàn)為高角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)作用，峰期變質(zhì)條件處于高壓變質(zhì)相系，而五臺地塊以角閃巖相的石咀亞群變質(zhì)程度最高，高凡和臺懷亞群則以綠片巖相等中低壓型變質(zhì)相系為主(表1)。變質(zhì)作用P-T-t軌跡顯示，繁峙地塊在峰期變質(zhì)作用后快速減壓過程存在持續(xù)時(shí)間較短的降溫過程，與恒山地塊較高的變質(zhì)溫壓環(huán)境的近等溫減壓過程存在差異，與五臺地塊巖石所經(jīng)歷普遍較低的變質(zhì)溫壓條件和近等溫減壓過程也不相同(圖14)。

五臺、繁峙向恒山地塊，變質(zhì)程度呈現(xiàn)出逐漸加深的趨勢，變質(zhì)巖主體的峰期變質(zhì)作用時(shí)代也有逐漸變新的趨勢，分別為～1.95Ga、～1.92Ga和～1.85Ga(圖15; Qian and Wei, 2016; Qianetal., 2017; 魏春景, 2018)，魏春景(2018)將其解釋為區(qū)域經(jīng)歷的兩期變質(zhì)變形事件，分別為～1.95Ga的中壓型麻粒巖相變質(zhì)作用和～1.85Ga的中-低壓型角閃巖相變質(zhì)作用。并認(rèn)為前者對應(yīng)造山過程中地殼加厚作用的峰期，加厚的地殼從深部折返至中地殼，并在P-T-t軌跡上對應(yīng)壓力峰期之后的等溫減壓過程，與中部帶的形成基本一致，繁峙地塊～1.92Ga的變質(zhì)年齡記錄代表第一次造山作用的結(jié)束。后者則對應(yīng)板內(nèi)變形事件，并造成巖石韌性剪切變形，形成于峰期變質(zhì)作用后冷卻過程和區(qū)域抬升作用，而這期變質(zhì)作用時(shí)代與朱家坊剪切帶和王家會剪切帶時(shí)代大體一致(Zhaoetal., 2019)，表明二者所夾持的繁峙地塊發(fā)生的構(gòu)造擠入事件可能與～1.85Ga變質(zhì)作用相關(guān)。

構(gòu)造變形特征方面，繁峙地塊形成一系列緊閉褶皺群，表現(xiàn)為多個(gè)樞紐近EW向的線狀向斜-背斜構(gòu)造緊密排列，卷入褶皺的巖石單元以TTG片麻巖和變質(zhì)表殼巖為主，與恒山地塊、阜平地塊的片麻巖穹隆構(gòu)造和五臺地塊NE-SW向展布的大型復(fù)式褶皺的構(gòu)造形式存在明顯區(qū)別(趙遠(yuǎn)方等, 2019)。地塊中發(fā)育一系列近EW向緩傾拉伸線理、S-C組構(gòu)、定向分布的透鏡體和樞紐EW向的A型褶皺等，是后期疊加強(qiáng)烈韌性剪切作用的結(jié)果，代表了近EW向走滑剪切作用對早期構(gòu)造形跡的強(qiáng)烈改造。

綜上，繁峙地塊與相鄰的恒山地塊和五臺地塊在巖石組合、變質(zhì)作用和時(shí)代以及構(gòu)造樣式等方面具有顯著差異。由于繁峙地塊北側(cè)左行走滑性質(zhì)的朱家坊剪切帶和南側(cè)右行走滑為主的王家會剪切帶，共同限定了繁峙地塊自西向東擠入恒山地塊和五臺地塊之間并發(fā)生低角度逆沖(Zhaoetal., 2019)，作者認(rèn)為繁峙地塊很可能是古元古代末由西向東的擠入的外來巖塊(Zhaoetal., 2019)。推測繁峙地塊的來源存在兩種可能：一是來自中部構(gòu)造帶西側(cè)的鄂爾多斯地塊深部基底，研究表明鄂爾多斯基底可能存在古元古代片麻巖為主的變質(zhì)巖系，同時(shí)存在新太古代末巖漿活動(胡健民等, 2012; Wanetal., 2013; 張成立等, 2018)，在華北克拉通古元古代末整體擠壓構(gòu)造背景下，部分塊體由鄂爾多斯基底抽離，并沿著NE或NEE向逐漸擠入華北中部構(gòu)造帶內(nèi)恒山地塊和五臺地塊之間，則繁峙地塊可能代表鄂爾多斯基底物質(zhì)的一部分。二是來自中部構(gòu)造帶西緣的呂梁地塊邊緣，這是由于呂梁地塊中部雪嶺韌性剪切帶表現(xiàn)出左行走滑剪切性質(zhì)(Gongetal., 2014)，可能與朱家坊韌性剪切帶相接，剪切帶的性質(zhì)限定其東緣的塊體存在沿著剪切帶NE-NEE方向的運(yùn)動趨勢，呂梁地塊的部分物質(zhì)可能沿著剪切帶系統(tǒng)發(fā)生NE方向的位移，在北部的朱家坊剪切帶附近轉(zhuǎn)向NEE或E，對應(yīng)繁峙地塊近似由西向東的擠入過程。

4 結(jié)論

(1)華北克拉通中部構(gòu)造帶恒山-五臺-阜平地區(qū)可劃分出恒山、繁峙、五臺和阜平四個(gè)獨(dú)立的前寒武紀(jì)地塊，相鄰地塊間以大型韌性剪切帶為界，這些剪切帶的活動時(shí)代主要集中于1.85～1.80Ga。

(2)恒山地塊與阜平地塊主要為高角閃巖相-麻粒巖相的TTG片麻巖和高壓麻粒巖，為華北克拉通高級變質(zhì)片麻巖穹窿區(qū)，五臺地塊主要變質(zhì)火山-沉積巖系和一系列變質(zhì)花崗巖，為華北早期花崗-綠巖帶，它們共同組成華北克拉通早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底。

(3)限制于恒山南部朱家坊韌性剪切帶和五臺山北部王家會韌性剪切帶之間的繁峙地塊，在巖石組成、構(gòu)造變形、變質(zhì)作用等方面與南北兩側(cè)的恒山地塊、阜平地塊以及五臺地塊有明顯的差異，具有外來地塊的特征。

致謝楊勇、崔加偉、劉曉波、閆紀(jì)元和王東明等參加了野外工作并給予了幫助，在此表示衷心的感謝！感謝兩位匿名審稿人對本文提出的建設(shè)性修改意見。