褶皱构造和剪切变形带
在大尺度上，五台山绿岩带被完整断裂分隔的构造切片属于不同的构造域。各构造域有基本相同的构造组合和演化历史，各种构造要素有相似的特征，可以进行对比。但不同构造域之间存在明显差异。对于整个花岗-绿岩地体，由于受统一的构造运动或变形旋回控制，形成了完整的构造序列。但层序中各阶段的构造组合在不同类型的构造域中是不同的，甚至可能完全不同。田永庆等人(1991)根据上述原则将五台山-恒山花岗-绿岩地体划分为至少20个构造域，分别属于褶皱基底、底辟岩体、碎块、推覆体、褶皱片和褶皱浅层六种类型，各具特色(图1-9)，其中
图1-9五台山-恒山花岗岩-绿岩带总体构造形态特征
1—花岗岩-片麻岩复合基底；2-片麻岩花岗岩类；3-绿岩带的构造线；4 .花岗岩接触带的面理；5-早前寒武纪整合断层；6-后期故障；ⅰ-底辟岩体；ⅱ-折叠薄片；ⅲ-片段；ⅳ—推覆板；ⅴ—基底杂岩
在空间上，各类构造域的分布具有一定的规律性:褶皱基底(基底杂岩)多位于褶皱带的外围或复背斜的核心；碎屑主要发育在褶皱带的两侧；推板略向内；折叠片位于折叠带的中间；底辟岩体是褶皱带二级背斜(向斜)的核心，所以也出现在边缘附近。
虽然花岗岩-绿岩带的构造非常复杂，但岩石的变形特征与面理、线理、褶皱和断裂密不可分，其中褶皱和断裂是构造分析的主要对象。
(1)折叠
褶皱是花岗岩-绿岩带中最常见的构造特征，其形式多种多样。在强片岩中，有时很难确定褶皱的存在，但在许多情况下，小岩脉提供了很好的证据，根据小褶皱的不对称性可以推断出大褶皱的一些特征。
褶皱样式最适合构造对比中的形态描述，是构造地质学中的常用语言。褶皱的样式一般是根据其形态来分类的，如相似褶皱、单线褶皱、等斜褶皱、开放褶皱、平卧褶皱、直立褶皱等，但这并不是严格意义上的褶皱分类。虽然褶皱的形态与其生成有关，比如一般认为早期褶皱应该是类似的等轴褶皱，晚期褶皱应该是垂向平行褶皱或张开褶皱。然而，控制褶皱形态特征的最重要因素是岩性。由于岩性的差异，同一世代可以产生不同样式的褶皱。图版ⅱ-1显示的不整合褶皱就是一个例子:应时岩层形成典型的平行褶皱，而绿泥石片岩是典型的相似褶皱，是绿岩中早期构造变形的产物。
叠加褶皱(褶皱)是近10年来变质构造研究的重要课题。拉姆齐(1967)指出，叠加褶皱在许多地质环境中非常普遍，可由许多不同类型的变形引起，主要形成于四种构造环境:①多期造山带；(2)造山旋回中的连续变形幕；③简单渐进变形过程中的连续褶皱；④在一次变形过程中，几个方向同时褶皱。识别和研究叠加褶皱的目的是查明绿岩带内的多期变形及其演化过程，因此重点应放在区分不同环境下叠加褶皱的特征上。
叠加褶皱的形式多种多样，马兴元等人(1987)总结了八种主要的识别标志，褶皱的褶皱是这些标志中最重要、最直接的证据。在具有单一片岩的浅变质岩中，重褶皱的发现对确定多期变形具有重要意义。板块ⅱ-2和板块3是五台群绢云母绿泥石片岩强烈褶皱的典型例子。两个褶皱叠加产生的干涉格式取决于两个褶皱之间的角度关系(轴面和铰链)，有三种基本类型(J.G.Ramsay，1967)。五台山绿岩带中最常见的叠加类型是第三种格式，称为同轴叠加。图版II-4属于此例，图1-10中的B也是一个典型的例子，常见于小规模露头上。在少数情况下，两个褶皱的轴面和铰链有很大的交角，从而形成一个封闭的结构(图1-10，C)。在大型构造中，褶皱的叠加需要通过地质填图来确认。图1-11为五台群白芝岩组顶面的构造形成面，呈复式向斜中心两代褶皱同轴叠加样式。不难看出，所谓之字形构造是由多期褶皱叠加而成的。
由于叠加褶皱是构造域褶皱片中的主要变形特征，这种构造域的多期变形在绿岩带的构造分析中具有典型意义。田永庆等(1991)系统分析了不同层次绿岩带地层的变形特征和几何关系，认为五台群实际上只遭受了三期无板内褶皱的褶皱变形:即以层理为运动面的褶皱F1常产生穿轴面理S1，F1最初是闭合的。F2褶皱是F1之后的主要褶皱，以NE-SW向的闭合弯曲褶皱和弯滑褶皱为主，轴面近垂直，常伴有轴向解理S2。而F3褶皱末期，仅局部发育，多呈膝折带，并伴有褶皱S3。剪切带中最早的无根褶皱F0(除因构造位移在剪切带中形成的钩状褶皱外)为未成熟变形，可能是由伸展作用引起的层内滑动褶皱或准同生变形引起的回旋层理(多见于杂砂岩和BIF)。总体来看，绿岩带的主体构造格架由F1和F2奠定，多期褶皱的复合形式可以用甘泉-铁青剖面的构造来表示(图1-12)。早期褶皱的恢复以地层更新方向(面)、层理和面理褶皱走向、标志层对比等系统资料为基础。
(2)剪切变形带
如前所述，五台山绿岩带的构造特征是构造切片与褶皱和断层的组合。因此，除褶皱变形外，绿岩带中的断裂构造也具有重要意义，特别是在绿岩带金矿成矿中。
图1-10原台怀亚群多期变形特征
(据纪书凯等人1986)
A—磁铁矿石英岩中的片内褶皱；绿泥石片岩状磁铁矿石英岩层的b型褶皱；磁性石英岩中重褶皱形成的c-闭合结构；D—绿泥石片岩中的早期线理(WL1)褶皱在晚期褶皱(WF2)之上；绿泥石片岩的e型膝状断裂；F—绢云母片岩中的两个片岩阶段
在五台山绿岩带中，一些完整的断层(或层状断层)或滑动面可能与一系列称为面理的渗透性不连续面难以区分，因而长期得不到认识。近年来，区域地质调查发现了它们，称之为“古断裂”，后更名为“韧性剪切带”。事实上，这些古老的断层具有不同的性质。其中一部分确实属于严格定义的剪切带或韧性剪切带(韧性断层)，另一部分属于明显错动的逆冲断层或伸展产生的低角度正断层(称为拆离断层或拆离断层)。因为它们有很多共同点:一是发育较早，断层面本身也参与了后期褶皱；二是在运动性质上具有剪切作用的特点；第三，它多形成于中深层并具有韧性变形的某些特征，这就不可避免地导致了它一般被称为韧性剪切带或韧性断层。从某种意义上说，逆冲断层和滑脱断层都伴随着韧性剪切，形成了一定规模的剪切带，因此研究剪切带的变形特征更具有代表性。
“剪切带”是指分布在表面的明显剪切破坏的区域。“剪切”是指应变，当这种应变密集时，就构成了剪切带，剪切带由岩石和/或岩石薄片组成。因为这种类型的带是如此普遍，早期的地质学家经常使用术语剪切而不是剪切带。正因为如此，Ramsay (1970，1980)在讨论剪切带的几何特征时，将强烈的变形限制在一些狭窄的、几乎平行的区域，这种区域被松散地称为剪切带，而由两个板块的差异运动而形成的没有破裂的剪切带的类型被松散地称为韧性断层，因为断层是狭窄剪切带的特例或变体。在过去的10年中，对剪切带的研究已经非常深入和广泛，集中在韧性剪切带，同时产生了许多术语，如韧性变形带(Hobbs等人，1976)，韧性断层(Ramsay，1970)，韧性剪切带(Ramsay，65438)。怀特，1982)，糜棱岩带(霍布斯等人，1976；Rast等人，1982)、线状位错带(еимов等人，1982)、韧性变质带(李树勋等人，1988)给术语使用的规范化带来一些问题。例如，我国一些学者，特别是在研究与金矿有关的剪切带时，倾向于使用韧性剪切带的概念，似乎只有韧性变形才有利于成矿，从而模糊了脆性变形和脆韧性变形对金矿的控制作用；剪切带通常与剪应力有关。已经有人指出“剪”几乎肯定是指应变，而剪应变是二维(平面)均匀应变，贯穿整个岩体(J.G.Dennis，1965)，所以不同应力条件下的剪应变都能产生剪切带。严格地说，剪切带是指地壳中由强烈变形的岩石组成的线性带，按应变状态可分为韧性剪切带、脆韧性剪切带和脆性剪切带(Ramsay，1980)。只有中深层发育的狭窄平面变形才有高应变带或片理带，其与两侧相对未变形的围岩之间没有明显的破裂面，但沿其发生了显著的位移，称为韧性剪切带(马兴元等，1977)；如果韧性变形条件下形成的剪切带有破裂面，则可称为韧性断层(郑亚东等，1983)。
图1-11五台群白芝岩组顶部绢云母片岩的结构形态
1—片状产状；2—早期褶皱轴出现；3-晚期褶皱轴出现；4-故障
图1-12樊氏崖头-五台李家庄构造剖面图。
(改编自山西省调度队数据)
1—四季庄组砾岩；2-红门岩组绢云母片岩；3-红门岩组绿色片岩；4-含铁岩石系列；5—BIF；6—王壮组；7-片麻岩花岗岩；8—F1走势；9-F2趋势；10-地层变化的新方向；11-故障；12-韧性剪切带；13—F1折叠轴；14—F2褶皱轴；15—F3折叠轴
加拿大地质学家习惯用“变形带”来称呼绿岩带中的异常高应变带(A.C.Colvine等人，1988)，这对于避免在不区分应变条件的情况下概括韧性剪切带以及经常将剪切带等同于韧性剪切带或韧性断层所造成的混乱是有意义的。因此，我们用“剪切变形区”一词来指代在剪切应变(简单剪切或纯剪切)下形成的所有狭窄的强变形区(包括从韧性到脆性的整个系列)，即广义的“剪切区”。
剪切变形带的规模小到手标本或显微镜，大到数千公里。Ramsey (1980)根据变形特征对剪切带的划分可以适用于不同尺度的剪切变形带，但对于大尺度的剪切带，大多数人是根据不同构造环境的独特运动学特征来划分的，包括走滑带(即平移剪切带)、地壳的挤压变形带(即推覆剪切带和垂直片理带)和地壳的伸展变形带(hudleston)。马等，1987；Mattauer，1980).实际上，剪切作为一种应变，是地壳构造变形过程中最广泛的性质，所以它是不同构造演化阶段地壳构造变形过程中最广泛的性质，所以在构造演化的不同阶段、构造的不同部位、构造变形的不同应力状态，都可以发育剪切变形带。以下四种作用是绿岩带中常见的构造变形条件，均可伴有剪切变形带:①伸展作用形成所谓的拆离断层，在深部产生近水平的韧性剪切带，在浅下盘产生脆性剪切带；(2)推覆体，在推覆体底部形成推覆滑动剪切带，其逆冲断层可视为脆性剪切带；③褶皱可以在褶皱的应变集中部位产生不同类型的剪切变形带；(4)断层作用(主要是平移断层)，形成陡峭的变形带。上述四种剪切变形带是绿岩带构造变形不同演化阶段的产物。在有限的区域内，如五台山花岗岩-绿岩地体，根据剪切变形的机制，它们可分为两种类型:断层型(R)和褶皱型(F)。前者可进一步分为伸展、推覆和走滑(五台山地区无典型实例)，后者又可分为区域性褶皱和底辟褶皱。图1-13是五台山绿岩带四个主要剪切变形带的典型例子。a、B为褶皱的剪切带，B右侧为绿岩中花岗岩固体底辟产生的剪切变形带。c、D为伸展形成的拆离断层，在深部基底杂岩中产生近水平韧性剪切带；c为伸展阶段的构造剖面，D为后续褶皱上升引起的构造剥离。这是东山底-太平沟剖面的一个例子，北台岩体南北两侧的构造可以用这个模型来解释。e是推覆体形成的剪切变形带，例子是推覆体与其底岩之间的滑动段。
剪切变形有特定的识别标志(Ramsay，1970；许志琴，1984；郑亚东等，1985；Colvine等人，1988)，这要结合宏观和微观变形特征综合考虑。在五台山绿岩带，我们认为以下特征是识别剪切变形带的标志。
图1-13五台山绿岩带剪切变形带类型
wt-五台集团；W1j—金刚库组；w 1z——王壮组；w 1b—-白芝岩组；w 1h-洪门岩组；ar-太古宙花岗岩-片麻岩杂岩；∑—超基性岩；剪切变形带
1.宏观标志
(1)强叶理带。在剪切变形过程中，岩石强烈片理，常形成毫米至厘米的叶理间距。较硬的岩层被构造位移，旋转到与剪切面理平行的方向，所以无论什么岩性，在该地区都形成了坚固的片岩，如绢云母片岩而不是银棕榈。强烈的片理会使同一变形期的应时煤球沿剪切面理变形位移。
(2)结构较大的透镜体。如铜鼓里、康家沟等地有一些绢云母应时(片岩)块体，是剪切变形过程中的构造透镜体。
(3)岩层急剧增厚(如绢云母片岩蔓延到四季庄地区)或变薄(如大明烟草以东的绢云母片岩)。表明地层在这些地方受到强烈的剪切变形，并因褶皱或拉伸而变薄。
(4)较坚硬的岩层呈片岩带状，延伸长度大。表明它们受到了强烈的应变，如康家沟西南及岩头至关丹一带的滹沱群变质砾岩，呈窄带状分布于绿岩中。
(5)带状蚀变和退变。由于剪切变形带P-T条件相对较低，流体相普遍发育，容易形成碳酸盐、含水矿物、应时-碳酸盐脉等蚀变组合。因此，强碳酸化是一种典型的剪切变形热液蚀变现象，如在李家庄、康家沟、令狐等地。在五台山北麓峨口至南峪口一带，一些曾被认为是超基性岩的绿泥石片岩在角闪岩相地层中呈条带状分布，实际上是强应变带中的退化变质带，并常伴有热液蚀变。
(6)不连续地层单元直接接触，变质程度变化剧烈。这是大断层的一个特征，在断层两侧往往形成强剪切应变带，如青社至尹家汇，石咀亚组文西组(低角闪岩相)与高凡亚组上层(亚绿片岩相)相邻。
(7)韧性断层或糜棱岩带的存在。这是剪切变形带最直接的标志，属于韧性变形范畴。
2.微小变形特征
主要包括从露头尺度到微观尺度的地质特征。
(1)在剪切变形带中，最常见的小构造是褶皱。这些褶皱不仅表现出无根钩的特征，而且往往形成多层次的不对称和不规则的闭合形态，有时形成明显的强变形带。图1-14显示了狐狸山矿区变形带BIF的褶皱特征。它反映了地层在早期等距褶皱(F1)基础上的剪切变形，并伴有第二次褶皱(F2)。强应变部位褶皱紧密，使BIF接近面理，做了褶皱的轴向痕迹分布图，强变形带明显可见。有时，褶皱出现在透镜体的纹理上，这不仅反映了剪切变形的存在，而且显示了剪切的渐进变形过程。最典型的有A型褶皱和鞘型褶皱(图1-15)，可以准确判断运动方向。剪切变形带中的拉伸线理具有与A-褶皱相同的含义，它可以由柱状矿物或单个杆状物组成(图版II-5)。剪切变形的小构造最为复杂多样，图1-16是其中的一部分，包括小构造透镜体(a)、S-C组构(b)、石香肠状和膨胀构造(C、d、f)、书斜构造(e)和鹅状张力脉。
(2)微结构特征是确定剪切变形区的基本依据。一般用糜棱岩或糜棱岩化来概括，但要避免两种倾向:一是不考虑区域热变质作用，凡在区域变形变质过程中易发生层间滑动并具有某些糜棱岩化特征的绢云母片岩和绿泥石片岩，都视为糜棱岩，定义为韧性剪切带，使剪切带扩大；二是构造层次浅时，剪切变形多为脆性，故无糜棱岩。如果以糜棱岩为标准，可能被排除在剪切变形带之外。应该说糜棱岩是剪切带的必然产物，但剪切带除了在韧性变形的条件下，并不一定伴随有糜棱岩。因此，五台山绿岩带剪切变形带的以下微观特征并不都是韧性变形。例如，在福克斯山矿区，Riedel剪切裂隙(板块ⅱ-6)一般由变形岩石中的微裂隙形成，有时形成微剪切带(板块ⅱ-7)；眼球结构、长石残斑(图版ⅱ-8)、不均匀细粒化等是长英质糜棱岩(绢云母片岩)中常见的结构，而糖粒化石英岩中微层理的发育也可能是在艰苦条件下有水参与的持续剪切的结果；而S-C组构(图版ⅲ-1)、云母鱼(图版ⅲ-2)、微褶皱和压力阴影(图版ⅲ-3)发育在脆性和韧性剪切变形中。此外，一般研究者常描述的核幔结构、亚颗粒结构、条带状应时(拉丝结构)在韧性变形的岩石中也很常见。上述微观结构不仅是剪切变形的证据，也是运动学的标志和动力学研究的对象。
图1-14福克斯山剪切变形带BIF褶皱特征。
(a)-露头草图；(b) ——褶皱轴线轨迹分布图。
1—带钢结构(BIF)；2-绿泥石片岩(sch)和片岩；3—F1轴迹；4—F2轴轨迹；5—F2附加折叠轨道；6—密集的F2轴轨迹；7-F2轴(> 50)
图1-15鞘褶皱示意图
(A)和(b)是狐狸山ZK4-1岩心上的鞘状褶皱，(A)它们发展成典型的ω形(垂直于A)，(b)它们具有不均匀褶皱的特征，(c)它们是在戴银掌矿带绿泥石片岩中形成的闭合构造，(d)它们是戴银掌矿带绿泥石片岩中的A型褶皱。
五台山-恒山绿岩带金矿地质
图1-16剪切变形小构造示意图
(a)-(e)福克斯山地区:(a)透镜状应时矿脉；(b)绢云母片岩中的S-C组构；(c)绿泥石片岩中带有闭合褶皱的透镜状应时带；(d)绿泥石片岩中的透镜状应时带；(e)绢云母片岩中的方解石脉被剪切成斜书状；(f)绿泥石片岩中的串珠状应时脉(黄茅栗)。
根据上述标志，可大致绘制五台山西部绿岩带剪切变形带分布图(图1-17)。它们由一组NE向和NEE向带组成，属于区域性一级剪切变形带。根据它们的分布方位和运动学特征，有理由认为它们是在NW-SE向挤压作用下形成的。次级剪切变形带一般宽度较小，仅延伸几百至几千米，一般与区域褶皱有关，在一定程度上控制金矿化。图中R和F分别表示与断层和褶皱有关的变形带类型，剪切变形带初步划分为三个形成期:
图1-17五台山西部变形带及金矿化分布图
1-后寒武纪岩石；2-滹沱群绿岩；3-五台群变质沉积岩；4-基性火山岩++ BIF；5-中酸性和基性熔岩；6-中酸性花岗岩类；7-滹沱群花岗岩；8-五台群花岗岩；9-基底花岗岩类；10—变基性岩；11—超基性岩；12-韧性断层；13—脆性断裂；14-变形区；15-变形带类型；16——变形带形成时期；17-热液蚀变；18-拉伸方向；19-金矿化点；20—典型矿点
五台期(W):变形岩仅见于五台群和原五台群片麻岩花岗岩中，无明显的叠加退化变质作用。变形带主要由五台运动的褶皱和岩浆底辟作用形成。
滹沱期(H):最显著的特征是滹沱群岩层或吕梁期基性岩壁也经历了强烈的剪切变形，五台群岩层出现了沿剪切面理的退化和热液蚀变，这是吕梁运动的区域性褶皱和断裂作用造成的。
五台-吕梁期(W-L):具有上述两期剪切变形的综合特征，但以滹沱期为主，明显表现出从五台期逐渐演化的性质。它是滹沱期剪切变形继承早期变形带的结果，是剪切作用持续活动的表现。
综上所述，绿岩带的变形演化按褶皱运动可分为两个变形旋回，即五台旋回和吕梁旋回，相当于两次造山运动，即五台运动和吕梁运动。在一个构造旋回中，构造变形是分阶段或逐步发展的，因此变形幕是可以细分的。从运动性质看，五台山地区早前寒武纪经历了两次“开”——“合”运动，形成了相应的构造特征。综合考虑各种构造类型(褶皱和断层)，根据它们的出现顺序，可以建立绿岩带发育阶段的构造序列(表1-5)。构造层序清晰地反映了不同地层单位中各变形幕的不同构造变形，从中可以看到绿岩带的整个变形史。田永清等(1991)在系统分析各变形域特征的基础上，结合岩石地层单位的空间分布，将五台山-恒山花岗岩-绿岩带的总体构造样式表述为一个倒SE向的扇形复合向斜(图1-18)，以及早期的平卧褶皱(F65438)。各种类型的构造域在剖面上有规律地排列:冲断碎片在两侧，绿岩向基底冲断；向内过渡为底辟岩体和推覆体；中心部分是折叠的薄片。该图表明，绿岩褶皱是盆地闭合收缩造山作用所致，但构造样式与花岗片麻岩基底的断块抬升和底辟花岗岩的侵位密切相关。
表1-5五台山花岗绿岩带构造序列。