津巴布韦克拉通东南部姆瓦内西绿岩带构造演化：来自构造地质学与40Ar/39Ar年龄约束的启示

本文推荐研究人员针对津巴布韦克拉通内部绿岩带构造演化历史不明确的问题，开展了东南部姆瓦内西绿岩带（MGB）的构造解析与40Ar/39Ar年代学研究，识别出三期构造事件（D1-D3并精确限定其时代（~2680 Ma、~2575 Ma和~2.0 Ga），揭示了克拉通边缘造山作用对内部构造演化的远程控制效应，为理解太古宙地壳演化提供了关键时序框架。

　　

在地球早期历史的长卷中，太古宙克拉通如同古老的基石，承载着大陆地壳演化的秘密。津巴布韦克拉通（Zimbabwe Craton）作为非洲大陆的核心构造单元，其内部镶嵌的绿岩带是探索早期地壳形成与改造的关键窗口。然而，长期以来，学者们对克拉通内部绿岩带的构造演化时序及动力学机制存在争议：它们究竟是受控于克拉通内部的垂直构造（如沉陷作用），还是响应了周边造山带的远程挤压效应？这一问题的答案，直接影响我们对太古宙板块构造启动时限和运作方式的理解。

以往研究虽在克拉通边缘识别出重要的造山事件（如~2.62 Ga的Ngarwe造山作用和Limpopo带北缘带的~2.59 Ga挤压事件），并推测其远场效应可能影响了克拉通内部，但这些推论大多基于几何学和运动学的间接关联，缺乏高精度的绝对年龄约束。位于津巴布韦克拉通中心的姆瓦内西绿岩带（Mwanesi Greenstone Belt, MGB），因其特殊位置而可能记录了多期构造事件的叠加，是检验这些假想的理想场所。为此，Brian Mapingere等研究人员在《Journal of African Earth Sciences》上发表了最新成果，通过详尽的野外构造解析结合云母⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学，首次精确限定了该绿岩带的三期主要构造事件，揭示了克拉通边缘造山作用对内部变形的决定性控制。

本研究主要采用了多尺度构造地质学填图与解析、云母（黑云母与白云母）⁴⁰Ar/³⁹Ar阶段加热定年技术。研究样本来自津巴布韦克拉通东南部姆瓦内西绿岩带及下伏花岗质片麻岩，通过系统采集具有明确构造意义的岩石样品，利用氩同位素测年技术约束变形事件的冷却年龄，并结合显微构造分析推断变形的温压条件。

4.1 D₁结构

在MGB的变沉积岩中，D₁表现为分米级的平卧褶皱（F₁）及其轴面面理（S₁），形成于绿片岩相变质条件。在下伏的花岗质片麻岩中，D₁则以缓倾的片麻理（S₁）和北西向倾伏的拉伸线理（L₁）为特征，剪切指向标志指示了顶向北西的运动方向。这表明D₁事件记录了MGB相对于下伏基底向北西方向的构造运移，interpreted为与克拉通范围的逆冲推覆事件有关。

4.2 D₂结构

D₂事件形成了研究区最显著的构造——宽约1公里、陡倾的北北西走向Mhou剪切带（Mhou Shear Zone, MSZ）。该剪切带发育糜棱面理（S₂）和近水平的拉伸线理（L₂），运动学标志指示了左行走滑。剪切带外的变形强度向东减弱，褶皱样式从等斜渐变为开阔褶皱，并伴有陡倾的逆断层。综合运动学与几何学特征，MSZ被解释为区域北北西-南南东缩短背景下、以走滑为主的左行压扭性剪切带。MGB区域尺度的北北东向复向斜也被归因于D₂构造。

4.3 D₃结构

D₃表现为局部发育的陡倾北东向轴面面理（S₃）和箱状褶皱（F₃），形成于低绿片岩相条件。其在MSZ糜棱岩中改造先存面理形成厘米级箱状褶皱，古应力重建指示其形成于北东-南西向水平缩短。

5.2 白云母和黑云母⁴⁰Ar/³⁹Ar结果

年代学研究获得了12个有效的⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄，揭示了三个明显的峰值年龄：~2680 Ma、~2575 Ma和~2060 Ma。采自MSZ西侧D₁强变形片麻岩中的白云母（样品BM 87-2）给出了最老的可靠年龄（2688 ± 37 Ma和2676 ± 5 Ma），被解释为约束了D₁事件的高峰期或其后冷却。采自MSZ东侧弱变形岩石及糜棱岩的黑云母和白云母样品，则集中给出了~2575 Ma的年龄（2588-2545 Ma），被解释为记录了D₂事件的热扰动和冷却。一个糜棱岩样品（BM 3-1）的白云母重复样给出了~2063 Ma的年轻年龄，可能指示了后期热事件的局部重置。

研究结论与讨论部分高度概括了本项工作的核心发现及其广泛意义。该研究在津巴布韦克拉通东南部的姆瓦内西绿岩带识别并精确测定了三期构造热事件：D₁（~2680 Ma）、D₂（~2575 Ma）和D₃（~2.0 Ga）。其中，D₁事件的年龄与动力学特征（北西向逆冲推覆与平卧褶皱）与克拉通内部其他绿岩带（如Bindura-Shamva, Belingwe, Midlands）的报告高度一致，强有力支持了Jelsma和Dirks (2002)提出的、在~2.69-2.60 Ga期间影响整个津巴布韦克拉通的 westward-directed thrusting（西向逆冲推覆）事件。这一认识排除了该期变形单纯由重力驱动的沉陷作用（Sagduction）导致的可能性，强调了水平构造运动在太古宙晚期的重要作用。

D₂事件的年龄（~2575 Ma）及其构造表现（左行压扭剪切、北北西-南南东缩短）则与Limpopo造山带北缘带（Northern Marginal Zone, NMZ）的主挤压事件（~2.59 Ga）以及大岩墙（Great Dyke）的侵位（2575 ± 1 Ma）在时间上和动力学上相耦合。这表明发生在克拉通南缘的造山作用，其远场效应确实传递并深刻改造了克拉通内部的构造格局，不仅形成了MSZ这类大型剪切带，也造就了MGB的复向斜构造。这证实了Treloar和Blenkinsop (1995)等人的早期推测。

至于D₃事件，尽管其~2.0 Ga的年龄证据较为薄弱，但其北东-南西向的缩短方向与Limpopo带中央带~2.0 Ga的构造热事件及克拉通西北缘的Magondi造山作用在时间上吻合，暗示其可能是这些更广泛区域的 Paleoproterozoic（古元古代）构造活动在MGB的微弱响应。

综上所述，这项研究通过精密的野外构造解析和高精度年代学工作，令人信服地证明了津巴布韦克拉通内部的构造演化并非孤立进行，而是对其周边造山作用的持续响应。它首次为克拉通内部的多期构造事件提供了可靠的绝对年龄约束，并将内部变形与特定的区域构造事件直接联系起来。这不仅深化了对津巴布韦克拉通自身演化历史的理解，也为检验全球其他太古宙克拉通的构造模型、以及探讨早期地球板块构造的运作方式和影响范围提供了关键的地质证据和年代学框架。