摘要
新太古代末期是地球大地构造演化的重要转折期，近年来部分学者认为该时期是垂向运动向水平运动发生转变的重要窗口期，并得到部分数值模拟工作的支持。位于华北克拉通东部陆块的鲁西地区保留了大量太古宙构造，是开展早期构造演化解析的理想场所。本文以鲁西蒙阴地区太古宙泰山岩群为研究对象，通过详细的野外构造解析及年代学分析，提出泰山岩群太古宙构造是三个阶段的变形：DA-1组合包括早期面理S1及紧闭褶皱F1，DA-2由大量直立褶皱、S2面理以及逆冲断层组成，DA-3则表现为大量韧性剪切带以及水平/近水平线理的发育。本文对关键样品进行了年代学工作，并结合已发表的年代学资料，认为三个阶段的变形分别发育于2.56~2.53 Ga、2.53~2.52 Ga和2.52~2.50 Ga之间。大量变形构造要素如大型直立褶皱、逆冲断层及水平线理的几何学分析表明，鲁西地区三个变形阶段演化诠释了完整的太古宙造山事件，泰山岩群内发生的变形构造与垂向作用机制下形成的穹隆-龙骨构造不同，而与显生宙侧向挤压造山作用所形成的构造特点极为相似。因此本文认为，鲁西地区太古宙水平构造可能是受到最早期板块构造体制作用的结果。
Abstract
The late Neoarchaean period is a crucial phase in the evolution of Earth's tectonics. Recent studies suggest this period as a key window for the transition from vertical to horizontal motion, supported by numerical simulations. West Shandong Province, located in the eastern part of the North China craton, preserves many Archean structures, making it an ideal site for analyzing early tectonic evolution. This study examines the Archean Taishan Group in the Mengyin area of West Shandong Province. Detailed structural and chronological analyses reveal that the Archean structures of the Taishan Group experienced deformation in three distinct stages: the first stage, DA-1 assemblage, includes early foliation S1 and tight fold F1. The second stage, DA-2, is characterized by numerous vertical folds, foliation S2, and thrust faults. The third stage, DA-3, involves the development of extensive ductile shear zones and horizontal or near-horizontal lineation. Geochronological analysis of key samples, along with published data, indicates that these stages of deformation occurred within the timeframes of 2.56~2.53 Ga, 2.53~2.52 Ga, and 2.52~2.50 Ga respectively. Geometric analysis of various deformation structures, including large vertical folds, thrust faults, and horizontal lineations, suggests that the evolution of these stages in western Shandong Province represents a comprehensive Archean orogeny. The deformation structures in the Taishan Group differ from dome and keel structures formed by vertical mechanisms but closely resemble those formed by lateral extrusion orogeny in the Phanerozoic. Therefore, it is proposed that the Archean horizontal structures in West Shandong Province may represent evidence of the earliest plate tectonic systems.
关于新太古代末期的地球动力学特征及岩石变质变形构造背景的争议已持续十多年。争议的焦点在于主导克拉通演化的构造机制：一种观点认为是与板块构造有关的水平构造主导了克拉通新太古代基底的演化（Wang Junpeng et al.，2015，2017，2019; Kusky et al.，2016）；另一种观点认为是与地幔柱相关的垂直构造主导了克拉通新太古代基底的演化（Zhao Guochun et al.，2012，2013; Zhai Mingguo et al.，2013）。
华北克拉通的太古宙基底主体由大规模的新太古代岩石组成且发育中国最古老的岩石，是研究早期陆壳演化的重要地区。支持第一种观点的学者认为现代板块构造机制（即水平构造作用），至少在大约2.7 Ga就开始主导华北克拉通基底的演化，他们认为新太古代花岗质岩石主要来源于岩浆弧环境，或板块构造体制下的大陆边缘弧环境。在太古宙晚期，特别是2.55~2.50 Ga期间，大多数的华北克拉通基底的融合已经通过弧-陆、陆-陆碰撞完成（Kusky，2011）。变质沉积物和变质玄武岩（角闪岩相）相互逆冲接触，发育以韧性剪切带分隔的逆冲推覆构造（叠瓦状构造）序列（Zhong Yating et al.，2021）。火山-沉积组合被变质深成岩体侵入，将结构上的叠瓦状构造组合一分为二。这个区域的沉积特征及构造特征类似于现代岛弧向增生楔过渡的位置（Kusky et al.，2016）。支持第二种观点的学者认为在新太古代，华北克拉通东部陆块以岩浆底侵或地幔柱活动为主，持续地产生大量的TTG地壳岩石，直到新太古代末期，最初的俯冲才开始且规模十分有限（Yang Jinhui et al.，2008; Zhao Guochun et al.，2012; Zhai Mingguo et al.，2013; Li Jing et al.，2017）。例如辽宁鞍山地区绿岩带基底构造样式的形成与演化被认为是与垂向运动有关，受到垂向构造机制的影响，区内较轻的花岗岩体底辟隆升，与之相反，较重的含有铁矿的绿岩带向下凹沉，逐步形成花岗-绿岩带的穹隆-龙骨构造。二者接触面表现为强烈的陡倾滑韧性剪切作用（刘昕悦等，2017）。冀东安子岭地区穹隆-龙骨构造同样被认为是垂向的构造机制所致，TTG岩石旋转上升形成穹隆，致密的表壳岩下沉形成龙骨构造，二者接触部位形成双山子韧性剪切带。两处花岗-绿岩带内均普遍发育垂直的线理。锆石年代学研究的结果认为冀东地区穹隆-龙骨构造发生于2.53~2.50 Ga期间，这表明在2.53~2.50 Ga期间，华北克拉通东部陆块仍然受到垂直构造的控制（Zhao Chen et al.，2022）。田忠华等（2022）在鞍山弓长岭铁矿观察到的变质玄武岩中发育的典型双冲构造，矿区西侧露头以脆性断层为主，局部见少量韧性断层面，顶板逆冲断层和底板逆冲断层都呈中等角度倾向60°（ENE），而矿区东侧露头顶-底板逆冲断层以低角度向西倾斜，初步判断弓长岭铁矿东侧变质玄武岩向ENE方向逆冲，西侧变质玄武岩向WSW方向逆冲，形成NW-SE的构造线。这样的线性分布构造与安子岭地区观察到的构造特征不同，难以用穹隆-龙骨构造来解释，它更可能是早期板块构造水平运动的结果。同时，此双冲构造中同构造花岗岩脉岩浆锆石测年结果表明其形成时代为2515±21 Ma，可限定WSW方向和ENE方向的逆冲作用（田忠华等，2022）。
综上所述，前人对太古宙基底变形的地球动力学特征及岩石变质变形的构造背景仍然不能形成统一的看法。原因在于由于受到古元古代变质变形事件的影响，太古宙基底不同层次的岩石变形特征和构造演化过程很难被记录下来；其次，新太古代末期是地球大地构造演化的重要转折期，转折期的始末很难用十分精确的地质年代学数据来限制。位于华北克拉通东部的鲁西地区出露了大量保存完好的新太古代绿岩带，这些岩石没有受到古元古代变质变形事件的影响，较为完整地记录了鲁西以及华北克拉通东部太古宙基底的构造演化信息。基于此，本研究以鲁西地区泰山岩群为研究对象，进行了详细的野外数据采集与解析和地质年代学工作。研究揭示出，鲁西绿岩带中保留了完好的大型直立褶皱、布丁构造、水平线理、韧性剪切带等水平构造记录，与现代造山带的构造特征有很多相似之处，为揭示华北克拉通新太古代基底演化提供了新的依据。
1 地质背景
克拉通主体由TTG（奥长花岗岩、英云闪长岩、花岗闪长岩）为代表的高钠低钾花岗质深成岩和围绕TTG呈线状分布的绿岩带构成。作为克拉通的重要组成部分，绿岩带约占克拉通总体的30%（翟明国，2013）。绿岩带被定义为“卷入到花岗质深成岩‘海洋’中的表壳岩系”，完整的绿岩带地层层序由下部的火山岩系和上部的沉积岩系组成，火山岩系底部发育超基性-基性火山熔岩，超基性的科马提岩具有特殊的鬣刺结构，是绿岩带最重要的标志之一（Wyman et al.，2009; Parks et al.，2014）。鲁西地区位于华北克拉通东部，出露的太古宙岩石主要包括沂水岩群、泰山岩群、济宁岩群等变质表壳岩系和分布广泛的TTG、壳源花岗岩，分布范围从南部枣庄到北部七星台，西部济宁到东部沂水（图1）。自西南向东北分为三部分，西南带为2.55~2.50 Ga的TTG，中间带为2.75~2.60 Ga的TTG和表壳岩，东北带为2.53~2.50 Ga的混合岩、花岗岩（王伟等，2009; Wang Wei et al.，2016）。
泰山岩群位于中间带，主要受北西-南东向构造线控制，呈透镜体状夹于太古宙TTG和花岗岩中，这些岩石均发生绿片岩相到角闪岩相的变质并遭受强烈的的变形改造（图1）。表壳岩系由雁翎关岩组、山草峪岩组和柳行岩组组成，具有典型的绿岩带的岩石组合，其中的变质玄武岩分布最广泛，可识别出枕状、块状、层状和片状等不同的原岩构造（Wang Wei et al.，2013a），在七星台地区、雁翎关地区及蒙阴地区均有出露。
雁翎关岩组主要岩石类型为斜长角闪岩和变质超基性岩，夹黑云变粒岩、角闪变粒岩、变质砾岩等。原岩主要为一套海底喷发的基性-超基性火山熔岩夹火山碎屑岩，构成火山-沉积组合。变质超基性岩具有科马提岩的组成特征，在蒙阴苏家沟地区存在具有鬣刺结构的变质科马提岩。侵入雁翎关岩组中的石英闪长岩年龄为2740±6 Ma，变质玄武岩中的安山质夹层年龄为2747±7 Ma（Wan Yusheng et al.，2011），表明雁翎关岩组形成年龄为2.75~2.74 Ga。
山草峪岩组主要由黑云变粒岩组成，夹斜长角闪岩、角闪片岩、角闪黑云变粒岩、二云母变粒岩、云母片岩和BIF。黑云变粒岩被2.5 Ga花岗质岩石侵入。在山草峪岩组与雁翎关岩组接触带附近，岩石具有相似的构造特征，山草峪岩组黑云变粒岩中含有许多年龄小于2.7 Ga的碎屑锆石，其中的角闪黑云变粒岩年龄为2.55~2.53 Ga（Wan Yusheng et al.，2011），证明二者为不同时期的产物，为构造接触关系（万渝生等，2012）。
Fig.1Distribution of granitic-greenstone belt and high-grade metamorphic landforms in North China craton (a) and geological map of western Shandong (b) (after Wang Wei et al., 2013a) (the study area is located in Luyugou, Mengyin area, red star area)
柳行岩组主要岩性为斜长角闪岩、绿泥片岩、角闪-黑云变粒岩、绢云石英片岩、中酸性变质火山角砾岩、变质沉积砾岩，夹有铁闪磁铁石英岩。柳行岩组分为上下两段，下段岩石以斜长角闪岩和变质超基性岩为主，岩石组合与雁翎关岩组类似，上段以角闪-黑云变粒岩和变质砾岩为主，岩石组合与山草峪岩组类似，但变质砾岩更为发育（万渝生等，2012）。侵入其中的TTG的SHRIMP U-Pb 锆石研究显示年龄为2.71 Ga（Wang Wei et al.，2013a），表明柳杭岩组中下段的年龄应早于这个时间。上段黑云变粒岩207Pb/206Pb年龄在2.59~2.53 Ga之间（Wang Wei et al.，2013b），上下两段为构造接触关系。
2 泰山岩群多阶段变形构造组合
鲁西泰山岩群岩石在蒙阴地区的露头展示出其发生多阶段的变形特征，对鲁峪沟地区表壳岩详细的野外观测表明，泰山岩群记录了3个阶段变形事件，记为DA-1、DA-2和DA-3，DA代表发生于太古宙的变形事件，数字代表不同阶段的变形，如图2所示。
剖面长度约为1.5 km，出露的岩石类型包括：花岗片麻岩、角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、含磁铁矿变粒岩、片岩、黑云斜长片麻岩以及TTG质岩石（图2），它们的原岩为花岗岩、玄武岩、安山质火山岩和TTG，这些岩石均发生角闪岩相的变质。剖面上大量构造要素例如面理、褶皱的轴面等都具有高角度倾向NNE或SSW方向的特征。通过识别和分析这些不同阶段的构造现象，可以更清楚地了解该地区在新太古代发生的构造事件。详细的构造阶段分析如下。
2.1 DA-1
首先，泰山岩群原岩主要为火山岩和火山碎屑岩，由于受到后期强烈的构造活动改造，辨别S0较为困难，原始的面理几乎全部被改造，剖面西部的一处含BIF的岩层，可能指示了S0（图3a、b），S0以高角度倾向NE方向，优势产状为41°∠74°，BIF向西为花岗岩，向东为角闪斜长片麻岩。S1（图3c、d）的产生是DA-1的重要标志。由于受到后期构造活动的影响，鲁西蒙阴地区斜长角闪岩中形成大量的S1面理并且在不断的改造中形成倾向NNE的近乎直立的产状，局部形成紧闭的无根褶皱F1（图3e、f），由长石定义。同时，受后期韧性剪切作用的影响，面理上形成了优势产状为110°/19°的矿物拉伸线理。尽管局部存在高角度倾向SSW的S1面理（图5 a、b、c），但S1优势产状仍然为35°∠79°（图5d、e、f）。
图2蒙阴泰山岩群鲁峪沟剖面主要构造样式
Fig.2Main structural styles of geologoical cross-section of Taishan Group in Luyugou, Mengyin area
①~⑨红色数字代表产状测量的位置（图5），黄色五星为样品采集位置
The red numbers ①~⑨ represent the location of the orientation（Fig.5）, and the yellow stars indicate the location of the sample
2.2 DA-2
DA-2的特征是强烈的褶皱F2（图4a、b）、面理S2（图4c、d），露头局部地区可见逆冲断层。研究区内的F2褶皱包括大量的直立水平褶皱，这些褶皱普遍发育于角闪斜长片麻岩中（图2）。褶皱轴面以很高的角度倾向NNE方向，轴面优势产状40°∠81°，枢纽近水平，以很低的角度向SE倾伏，优势产状133°/17°（图5g、h、i）。大型的直立褶皱中褶皱面局部再次发生褶皱，这些褶皱轴面同样近乎直立，枢纽近乎水平。角闪斜长片麻岩中发生的褶皱在逐渐紧闭的过程中形成新的面理S2（图4c、b），S2以高角度倾向SSW方向，优势产状为222°∠85°，S2最终替换轴面劈理。这些褶皱（F2）和面理（S2）的形成指示着鲁西地区泰山岩群遭受到NNE-SSW方向的水平挤压力，这个作用力导致岩层几乎垂直，并在片麻岩中形成大量的直立褶皱。值得一提的是，在片岩和角闪斜长片麻岩中可以看到不对称褶皱及逆冲断层（图6a），断层面低角度倾向东。断层破碎带中S-C组构及断层相关褶皱指示逆冲断层具有向西逆冲的特征（图6b）。需要指出的是，局部的构造透镜体受到后期剪切作用的影响，展示出左行剪切的运动学特征（图6c）。
2.3 DA-3
泰山岩群DA-3事件导致韧性剪切带的发育。研究区内泰山岩群中可见很多大型的由片岩构成的韧性剪切带，这些剪切带几米到几十米不等。鲁峪沟剖面其中一处宽2~3 m的韧性剪切带由角闪片岩和花岗糜棱岩组成，内部可见大量的石英透镜体，面理产状为224°∠76°，指示南东-北西方向的走滑剪切作用，面理上可见大量线理发育，线理为拉伸线理，由石英和长石定义，线理产状为125°/40°。垂直面理平行线理面上见大量指示运动学方向的标志，有S-C组构，石英旋转碎斑和不对称褶皱等，这些都指示南侧向SE方向，北侧向NW方向的剪切。
这次剪切事件对早期的的DA-1、DA-2构造产生一定影响，使垂直-近垂直的面理上可以识别出清晰的水平-近水平线理（图7a）。剪切面与岩层面理小角度相交，以很高的角度向SSW倾斜。剪切形成的线理以很低的角度向ESE、SE倾伏，优势产状为125°/23°。这次剪切事件不仅影响到表壳岩，TTG质岩石和花岗片麻岩同样受到了影响，形成了近水平的线理（图7b）和旋转碎斑（图7c、d），这些运动学指标与表壳岩中的具有一致的指向，表明这是同一次剪切事件的产物。
3 年代学
侵入泰山岩群表壳岩的深成岩样品包括TTG片麻岩PY2205-5和花岗片麻岩PY2205-3（图8），样品的采集位置如图2所示。
图3鲁峪沟剖面面理构造特点
Fig.3Structural characteristics of the foliation in the geologoical cross-section of Luyugou
（a）—S0面理；（b）—图3a局部放大；（c）—S1面理；（d）—图3c局部放大；（e）、（f）—褶皱F1
(a) —foliation S0; (b) —a local magnification of Fig.3a; (c) —foliation S1; (d) —a local magnification of Fig.3c; (e) , (f) —fold F1
3.1 测试方法
锆石U-Pb同位素定年在武汉上谱分析科技有限责任公司利用LA-ICP-MS分析完成。有关详细的仪器参数和分析流程见（Zong Keqing et al.，2015）。GeolasPro激光剥蚀系统由COMPexPro 102 ArF193 nm准分子激光器和MicroLas光学系统组成，ICP-MS型号为Agilent 7900。激光剥蚀过程中，采用氦气作载气，氩气为补偿气以调节灵敏度。二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合，激光剥蚀系统配置有信号平滑装置（Hu Zhaochu et al.，2015）。U-Pb同位素定年处理中，使用锆石标准Tanz和玻璃标准物质NIST610作为外标，进行同位素分馏校正（Hu Zhaochu et al.，2021）。每个时间分辨分析数据包括20~30 s空白信号和50 s样品信号。对分析数据的离线处理（包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正及U-Pb同位素比值和年龄计算）采用软件ICPMSDataCal（Liu Yongsheng et al.，2008，2010）完成。对锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot/Ex_ver3完成。
图4鲁峪沟剖面DA-2形成的直立水平褶皱F2以及S2面理
Fig.4Upright horizontal fold F2 and foliation S2 in stage DA-2 in the geologoical cross-section of Luyugou
3.2 结果
TTG片麻岩样品PY2205-5中的锆石粒度为150~200 μm，多数呈现自形棱柱状，具有典型的岩浆振荡环带，一些颗粒保留残余锆石核（图8 b）。对岩浆环带清晰的区域进行了30次U-Th-Pb成分分析，结果显示它们的206Pb/207Pb年龄范围为2726~1517 Ma，绝大多数数据点位于谐和线以下，Th/U比值为0.05~0.75。谐和线上的数据年龄为2726~2705 Ma，其Th/U比值为0.40~0.63。由不谐和年龄数据点构成的不一致线上交点年龄为2703±35 Ma（MSWD=1.9），与谐和线上的数据点在误差范围内一致。根据这些锆石的CL特征和Th-U比值，2703±35 Ma应该代表片麻岩原岩的侵位年龄（图8 c）。
花岗片麻岩岩样品PY2205-3中的锆石粒度为150~230 μm，多数呈现自形棱柱状，具有典型的岩浆振荡环带，一些颗粒保留残余锆石核（图8 e）。对岩浆环带清晰的区域进行了30次U-Th-Pb成分分析，结果显示它们的206Pb/207Pb年龄范围为2616~1731 Ma。绝大多数数据点位于谐和线附近，年龄在2616~2446 Ma之间，可分为两组，一组年龄为2595~2446 Ma，Th/U比值为0.47~0.73，另一组年龄为2616 Ma，其Th/U比值为0.61。谐和线附近第一组数据加权平均年龄为2528±22 Ma（MSWD=1.3），与由不谐和年龄数据点构成的不一致线上交点年龄为2537±20 Ma（MSWD=1.7）在误差范围内一致。根据这些锆石的CL特征和Th-U比值，花岗片麻岩原岩的侵位年龄为2.53 Ga，谐和线附近第二组锆石为捕获锆石（图8f）。
4 讨论
4.1 变形年龄
泰山岩群位于鲁西太古宙基底的中部，由2.75~2.60 Ga的TTG和表壳岩组成。对于泰山岩群的岩石年龄，前人做了详细的工作，对雁翎关岩组超镁铁-镁铁质熔岩中的夹层进行的SHRIMP锆石测年，结果显示年龄为2747±7 Ma（Wan Yusheng et al.，2011）。柳行岩组下部的变质岩层和枕状玄武岩中的侵入体，年龄分别为2709±9 Ma和2706±9 Ma，这表明柳行岩组下段的玄武岩年龄不晚于2.71 Ga（Wang Wei et al.，2013a），而柳行岩组上段变质沉积岩中碎屑锆石峰值为2.59~2.58 Ga，与柳行岩组接触的山草峪岩组锆石年龄为2.55~2.53 Ga（Wang Wei et al.，2016; Wan Yusheng et al.，2012）。前人的研究记录了研究区内广泛发育的2.7~2.5 Ga的构造-岩浆事件。鲁西发育大规模新太古代（2560~2480 Ma）岩浆岩，新生的岩浆岩代表弧演化的初始阶段，发生于2560~2525 Ma之间，而未变形的和变形弱的岩浆岩被解释为2525~2480 Ma代表弧演化后续阶段的岩浆活动（Wan Yusheng et al.，2010，2014）。
图5鲁峪沟剖面测得的面理（a~f）及褶皱（g~i）产状赤平极射投影
Fig.5The orientation of the foliation (a~f) and fold (g~i) measured in the Luyugou cross-section
（a）~（c）为倾向SSW的S1面理，（d）~（f）为倾向NNE的S1面理；绿色点为线理产状
(a) ~ (c) are the S1 face to SSW, (d) ~ (f) are the S1 face to NNE, the green dots represent the orientation of the lineation
样品PY2205-5为侵入表壳岩中的TTG片麻岩脉，其锆石U-Pb年龄为2703±35 Ma，表明在这个时间之前，该处表壳岩已经大致形成，同时在形成后经历了岩浆事件，侵入的岩浆在后续的变质变形中成为TTG片麻岩。片麻岩与围岩发生了相同的变形，矿物拉长方向与围岩矿物拉长方向一致，记录了DA-1变形，表明DA-1阶段变形的时间不早于2703 Ma。样品PY2205-3的时代与侵入山草峪岩组的片麻岩形成时代接近，记录了褶皱变形（DA-2）。花岗片麻岩PY2205-3与表壳岩早期面理S1相交，褶皱轴面与表壳岩中存在的S2面理一致，其中矿物拉长的方向与表壳岩中矿物拉长方向指示相同的方向，这些特征表明花岗片麻岩PY2205-3经历了与表壳岩相同的变形，同时也制约了DA-2阶段变形的起始时间。Wan Yusheng et al.（2010）提出鲁西岩浆岩经过两个阶段的变形，其中第一阶段为2560~2525 Ma，第二阶段为2525~2480 Ma。Zhang Hao et al.（2022）研究表明鲁西太古宙基底西南带韧性剪切带产生时间不晚于2500 Ma。结合上文中两个年龄数据及已有的年代学研究（Wan Yusheng et al.，2010，2014; 万渝生等，2012; Wang Wei et al.，2013a; Zhang Hao et al.，2022），本研究认为鲁西太古宙基底在新太古代晚期的变形经历了多个阶段：面理形成阶段DA-1的年龄范围为＞2.56~2.53 Ga，这一阶段岩石在经历变形后普遍形成了S1面理并伴随岩浆活动，局部S1面理进一步变形形成紧闭的无根褶皱；强烈变形阶段DA-2的年龄为2.53~2.52 Ga，在此阶段，先前形成的S1面理发生强烈的褶皱，这使岩层产状近乎垂直；而后续阶段DA-3的年龄范围为2.52~2.50 Ga，此阶段为造山后期的抬升阶段，岩层变形减弱，形成大量的韧性剪切带（表1）。
图6鲁峪沟剖面DA-2形成的韧-脆性断层构造特点
Fig.6Structural characteristics of ductile-brittle thrust fault in stage DA-2 in the geologoical cross-section of Luyugou
DA-2形成的韧-脆性逆冲作用的逆冲断层（图6a）；断层中透镜体（图6b）和构造透镜体局部显示左行的剪切特征（图6c）
A ductile-brittle thrust fault formed in stage DA-2 (Fig.6a) ; tectonic lenses in the fault (Fig.6b) and the trctonic lenses exhibits a left-lateral shear feature locally (Fig.6c)
图7鲁峪沟剖面DA-3韧性剪切构造特点
Fig.7Structural characteristics of ductile shear in stage DA-3 in the geologoical cross-section of Luyugou
（a）—因韧性剪切而形成的水平线理（红色虚线）；（b）—TTG中形成的水平线理（红色虚线）；（c）、（d）—TTG中旋转碎斑，指示左行剪切特征
(a) —horizontal lineation due to the ductile shear (red dotted line) ; (b) —horizontal lineation in TTG (red dotted line) ; (c) , (d) —rotational porphyroclasts in TTG, exhibits a left-lateral shear feature
图8鲁峪沟剖面中TTG片麻岩和花岗片麻岩野外照片、锆石CL图像及年龄
Fig.8Photos and zircon CL images and ages of TTG gneiss and granitic gneiss in the geological cross-section of Luyugou
（a）—TTG片麻岩PY2205-5野外照片；（b）—TTG片麻岩样品PY2205-5锆石CL图像；（c）—样品PY2205-5年龄；（d）—花岗片麻岩PY2205-3野外照片；（e）—花岗片麻岩样品PY2205-3锆石CL图像；（f）—样品PY2205-3年龄
(a) —photo of TTG gneiss PY2205-5; (b) —zircon CL image of TTG gneiss sample PY2205-5; (c) —age of sample PY2205-5; (d) —photo of granitic gneiss PY2205-3; (e) —zircon CL image of granitic gneiss sample PY2205-3; (f) —age of sample PY2205-3
表1泰山岩群三个变形阶段及年代
Table1Three deformation stages and ages of the Taishan Group
注：DA代表发生于太古宙的变形事件，数字代表不同阶段的变形。
4.2 变形过程
全面了解变形的性质和机制对于揭示随着时间的推移影响地壳的构造历史和过程至关重要。以平行于地球表面的位移为特征的水平运动通常与走滑断层、区域低角度断层系统和剪切带有关。值得注意的是，即使在表现出垂直分量的大型逆冲推覆构造中，水平运动仍然占主导地位。相反，垂直运动涉及垂直于地球表面发生的位移，通常与地壳块体的上升和沉降有关。
以刘昕悦等（2017）研究的白家坟韧性剪切带为例，该剪切带位于华北克拉通北部的鞍山地区，岩石经受了强烈的韧性变形改造，矿物拉长定向，片麻理、拉伸线理构造发育明显。面理近直立（265°~330°∠69°~88°），面理上矿物拉伸线理产状竖直（270°~296°∠64°~81°），花岗质岩石与变质-沉积岩系接触部位矿物具有向下的陡倾滑运动学特征，反映了区域上花岗-绿岩带内的垂向运动构造特征（刘昕悦等，2017）。白家坟韧性剪切带内的变形可能是由于条带状铁构造的凹陷和太古宙花岗岩穹隆的同时侵位过程中的围岩向下流动引起的。这一实例支持了太古宙时期的垂直构造体制。同样在华北克拉通东部的安子岭地区，安子岭花岗质岩体主要由新太古代TTG片麻岩和闪长岩组成，岩体核心区域不对称褶皱沿F1翼部发育，并表现出普遍的下滑剪切，表明最大主应力σ1几乎垂直并向上作用（Zhao Chen et al.，2022）。在该构造的西部和南部，分别显示出WNW和SW方向的剪切滑动，滑动面较为陡峭，而在北部显示出轻微的倾斜滑动的左旋剪切，进一步的推断认为花岗岩穹顶是通过垂直向上运动并伴随着不均匀的顺时针旋转而形成的，这样的运动同时造成了绿岩带的相对向下凹沉和韧性剪切带的形成（Zhao Chen et al.，2022）。该研究将安子岭地区的构造样式解释为典型的穹隆-龙骨构造（Zhao Chen et al.，2022）。
图9鲁西泰山岩群水平挤压下形成的构造样式（图示展示了主要变形期2.53~2.50 Ga）
Fig.9The structure style formed under the horizontal extrusion of the Taishan Group in western Shandong (shows the main deformation period 2.53~2.50 Ga)
上述两个案例都将研究的对象集中在花岗-绿岩带中观察到的具有垂向特征的构造样式，然而，垂向构造如竖直线理存在、致密块体如BIF的下沉和较轻的物质如长英质地壳上升并不是垂向运动机制的唯一揭示，在典型碰撞造山带和大型深成岩周围同样可以识别出垂直线理（He Bin et al.，2009）。不同于上述两个案例，Kusky et al.（2021）认为Pilbara东部穹隆-盆地的形成并非垂向的岩浆底辟形成，而是在板块构造体制下水平运动的结果，Pilbara克拉通的穹隆-盆地构造是经过多期多阶段的变形而形成的。在此之前，多位学者曾提到过华北克拉通内发生的水平运动（Wang Wei et al.，2016; Zhong Yating et al.，2021），例如Zhong Yating et al.（2021）发现的太古宙阿尔卑斯式平卧褶皱/逆冲推覆构造，该构造位于赞皇杂岩体中，是中央造山带中一个强烈剪切变形的构造单元，推覆构造在2698 Ma俯冲开始期间形成于弧前环境中。变质沉积单元和变形的变质火山岩单元，形成强烈的平卧褶皱构造，沿走向延申15~20 km，相邻褶皱呈叠瓦状分布，形成大型的逆冲推覆构造。组成推覆体的地层最小沉积年龄2520 Ma，侵入该推覆体的花岗岩年龄为2500 Ma，表明在2520~2500 Ma之间侵位于遥远大陆边缘。同样地，鞍山弓长岭铁矿两侧变质玄武岩露头西侧向WSW方向运动，东侧向ENE方向运动，同期形成大量的同构造花岗岩脉，以及大量的中等角度到低角度的逆冲推覆构造，均指示水平方向的运动（田忠华等，2022）。这些实例为太古宙水平运动提供了初步的证据，暗示中国东部新太古代末期侧向挤压构造的产生。
本研究确定了泰山岩群内3个不同的变形阶段（DA-1、DA-2和DA-3），这3个阶段形成了不同的可识别的构造特征：在DA-1阶段，形成了S1面理，S1面理发生进一步的变形，形成紧闭褶皱F1，S1面理的形成有助于片麻岩中F2褶皱的形成，这一阶段代表了俯冲的起始阶段；DA-2阶段在片麻岩中发现了大型直立褶皱（F2）。这些褶皱表现为水平/近水平的枢纽和垂直/近垂直的轴面，轴面倾向NNE方向，S2面理同样在这一阶段形成，同时局部发生小规模的逆冲作用，这一阶段代表强烈造山阶段；DA-3阶段产生了具有水平线理的韧性剪切带，同时使先前形成的面理发生进一步的变形，剪切过程同时形成中等角度的拉伸线理，倾伏角度30°~45°之间，这表明泰山岩群存在纵向的运动，因此，本文认为这一阶段代表造山后期的抬升阶段，韧性剪切带的形成承担了造山后期大部分的应力。这些变形特征指示了一个以产生褶皱和韧性剪切带为特征的强烈造山作用阶段，与显生宙造山带中观察到的特征性变形特征相似。基于这些观察结果，本文提出鲁西泰山岩群内部变形的形成机制可能是板块构造体制下的水平运动（图9）。早期S1面理在俯冲的初始阶段形成，并在2.53~2.52 Ga之间经历强烈的造山运动，这一阶段使早期的S1面理发生强烈的褶皱，此之后的抬升阶段（2.52~2.50 Ga），形成了许多韧性剪切带、水平拉伸线理及中等角度拉伸线理。
鲁西太古宙基底的区域构造呈NNW-SSE走向，这与鞍山花岗-绿岩带观察到的太古宙构造一致，然而这样的线性分布构造与安子岭地区的构造特征不同，难以用穹隆-龙骨构造来解释，它更可能是早期板块构造水平运动的结果。因此，我们认为整个鲁西地区的太古宙基底在新太古代晚期经历了类似显生宙的侧向增生造山运动，西部块体向NNE方向的俯冲形成了NNW-SSE方向的构造形迹。鲁西地区并不存在明显的穹隆-盆地结构，NNW-SSE线性构造也应该与板块构造体制引起的水平运动有关，板块构造的启动至少发生在太古宙晚期。
5 结论
通过对鲁西泰山岩群的构造、岩石学和地质年代学的综合研究，本文获得以下结论：
（1）鲁西泰山岩群存在明显的水平构造特征，DA-1的特征是早期面理S1，DA-2的特征是形成大量的直立褶皱，以及局部的S2面理和逆冲作用，DA-3的特征是形成韧性剪切带。
（2）结合地质年代学数据和区域构造信息，表明DA-1发生于＞2.56~2.53 Ga之间，DA-2发生于2.53~2.52 Ga之间，而DA-3发生于2.52~2.50 Ga之间。
（3）鲁西泰山岩群经历的新太古代变形与显生宙侧向增生造山作用特征相似，显示其发育与垂向运动的穹隆-龙骨构造机制无关，可能为板块构造体制侧向挤压作用的结果。
