魏因斯贝格复合岩体（波希米亚地块）的构造-岩浆演化：AMS技术对晚瓦里斯期应力转换期间岩体逐步形成的约束

《Journal of Structural Geology》：Tectono-Magmatic Evolution of the Weinsberg Composite Pluton (Bohemian Massif): AMS Constraints on Incremental Emplacement During Late Variscan Stress Transition

　　

Tadeá? Hájek|Kry?tof Verner|David Buriánek|Friedrich Finger|Jan Valenta|Leta Megerssa|David Schiller

捷克共和国布拉格2区阿尔贝托夫6号，查理大学理学院岩石学与构造地质学研究所

摘要

通过对魏因斯贝格复合岩体进行野外测绘、磁化率各向异性分析、岩石学研究以及重力建模等综合构造研究，为中欧瓦里西造山带高级莫尔达努比亚带碰撞后岩浆岩形成机制提供了新见解。研究结果表明，岩体的形成在很大程度上受到瓦里西造山运动后期不断变化的构造应力场控制。新的构造数据和磁化率各向异性数据，结合P-T建模以及已有的地质年代学信息，表明花岗岩质的结晶是在不断变化的区域应力场下分多个阶段进行的。魏因斯贝格复合岩体记录了从区域性的南北向挤压（约335–325百万年）到西北-东南向拉伸（约325–300百万年）的转变，这一转变既体现在内部结构演化上，也体现在构造关系上。这些不断变化的应力场决定了岩浆上升路径和岩体形成深度，较年轻的岩体形成于越来越浅的地壳层中。这种渐进式的演化使得岩体在最终形成和冷却阶段呈现出复杂的构造特征。重力建模进一步确定了岩体的地下几何结构，揭示出不对称的根区以及与瓦里西构造重排相关的更深层构造特征。总体而言，魏因斯贝格复合岩体保存了约3000万年来逐步岩浆侵入的证据（约332–300百万年）。魏因斯贝格复合岩体的演化可划分为三个主要的构造-岩浆阶段：(a)碰撞后期早期阶段（约332–327百万年），其特征是最古老的魏因斯贝格型花岗岩体形成；(b)碰撞后期中期阶段（约326–318百万年），此阶段以岩体中部体积较大的魏因斯贝格型花岗岩体II形成为主，随后较年轻的魏因斯贝格型花岗岩体III侵入到部分结晶的花岗质熔体中；(c)碰撞后期晚期阶段（约318–300百万年），其特征是较小的侵入体形成，包括毛特豪森花岗岩（约318百万年）和弗赖施塔特花岗闪长岩（约302百万年），它们侵入到已经基本固化的岩体单元中。

引言

同碰撞期及碰撞后环境中花岗岩质岩体的形成与结构演化是造山过程的关键标志，能够为了解造山的岩浆活动和构造演化提供重要信息（例如Paterson等人，1998年；Knight等人，2024年）。波希米亚地块（中欧瓦里西造山带）包含多种与晚瓦里西造山事件同期形成的花岗岩质岩体（例如?ák等人，2014年；Verner等人，2025年及相关文献）。反映花岗岩质岩浆与抬升的加厚大陆地壳相互作用的最典型例子之一就是高级莫尔达努比亚带（见图1）。在晚瓦里西造山时期（约335至300百万年），大规模的花岗岩质岩体形成伴随着广泛的低压高温地壳增生和抬升现象，同时还存在多阶段的变形，这些变形反映了区域古应力场的阶段性变化（例如Bonin等人，1998年；Finger等人，1997年、2009年、2022年；Edel等人，2018年；?ák等人，2014年；Franke等人，2021年；Fréville等人，2024年；Verner等人，2025年及相关文献）。在波希米亚地块的南部，莫尔达努比亚岩基经过大约3000万年的多次侵入作用逐渐形成，它是记录晚造山期构造-岩浆过程的重要载体，这些过程决定了中欧瓦里西造山带的最终结构（例如Finger等人，2022年；Verner等人，2025年）。在莫尔达努比亚带中，解析晚造山期瓦里西构造演化的关键区域是莫尔达努比亚岩基的东南段，也就是魏因斯贝格复合岩体。魏因斯贝格复合岩体构成了被称为佩尔赫里莫夫核心杂岩体的花岗岩-混成岩穹状结构的南部，它位于西莫尔达努比亚单元、东莫尔达努比亚单元和巴伐利亚单元的交界处，这三个单元在构造和变质演化方面存在一定差异（详情见?ák等人，2014年、2019年；Verner等人，2025年）。

本研究旨在在瓦里西造山带晚碰撞期到碰撞后演化的背景下，重建并解读魏因斯贝格复合岩体的形成结构及其地球动力学演化过程。为此，我们采用了多种分析方法，包括磁化率各向异性分析、详细的构造测量、重力建模以及针对结晶条件的压力-温度约束分析。构造数据和磁化率各向异性数据有助于了解原始岩浆结构以及后来叠加的构造结构，而重力建模则可用于重建岩体的深层几何结构。将这些数据集与P-T条件相结合，就能够还原魏因斯贝格复合岩体的内部结构演化、形成机制以及形成后的变形历史。

本研究属于瓦里西造山带晚碰撞期到碰撞后演化的研究范畴，在这一时期，不断变化的构造环境决定了岩浆的侵入、地壳变形以及地壳的抬升过程。魏因斯贝格复合岩体为从同碰撞期挤压作用向碰撞后拉伸作用的转变提供了重要证据。我们推测，岩体的形成是逐步侵入与变形共同作用的结果，且岩体结构的演化是从以变形为主逐渐转变为以岩浆活动为主。通过整合构造数据、磁化率各向异性数据、热压计数据以及重力建模结果，我们可以区分不同的岩体形成机制，进而评估区域变形和岩浆活动在塑造岩体结构过程中的相对作用。

章节节选

莫尔达努比亚带

莫尔达努比亚带（见图1a）是瓦里西造山带中深度侵蚀的根区，由高级变质岩构成（例如Schulmann等人，2009年；Verner等人，2025年及相关文献）。在莫尔达努比亚带内共记录了四个主要的地球动力学阶段（总结见Verner等人，2025年）：(a)大陆俯冲以及区域性东西向缩短作用（约390–346百万年），这一过程促成了造山根区的形成，同时也有广泛的钙碱性岩体侵入

构造分析与磁化率各向异性分析

野外构造测量是使用标准的模拟地质罗盘进行的，采用倾角/倾向数据格式。我们测量了各种平面和线性构造，包括岩浆作用和变质作用形成的片理、线理以及脆性断裂（断层和节理）。构造数据是通过Stereonet 11软件进行绘制和可视化处理的（Cardozo和Allmendinger，2013年）。磁化率各向异性样品则是使用定制的手动钻机在现场钻取的

宿主变质岩

魏因斯贝格复合岩体侵入到了晚造山期佩尔赫里莫夫核心杂岩体南部段的中央区域（例如Petri等人，2014年；Verner等人，2014年；?ák等人，2019年）。佩尔赫里莫夫核心杂岩体南部段还包括卡普利采单元以及巴伐利亚单元的东南部区域（见图2）。在研究区域的西北部所在的卡普利采单元中，存在区域性的变质片理

磁化率各向异性分析

为了量化魏因斯贝格复合岩体的结构特征，我们使用了三种基本的磁化率各向异性参数：(a)整体（平均）磁化率，即_m=（k₁+k₂+k₃）/3；(b)各向异性程度，即P=k₁/k₃，该参数可反映物质优先取向的强度；(c)形状参数，即T=2ln(k₂/k₃）/ln(k₁/k₃）–1，该参数用于描述磁化率各向异性椭球的形状和对称性（详细的方法和统计分析见Jelínek，1981年）。在本研究中，共分析了1091个样本

岩石学特征与矿物化学成分

魏因斯贝格型花岗岩体主要是粗粒斑状结构，其钾长石斑晶长度可达7厘米，占比为15%到20%。它们的基质（见图12a、b）主要由石英（占比25%到37%）、斜长石（占比21%到41%）、钾长石（占比18%到34%）、黑云母（占比12%到25%）组成，此外还有少量白云母（占比1%到3%）。黑云母在局部存在轻微的绿泥石化现象。最常见的副矿物有锆石、磷灰石、钛铁矿、独居石和钛铁矿。这些魏因斯贝格型花岗岩体之间在岩石学特征上没有明显差异

重力测量与林瑟指标

布格异常分布图（见图16a）显示，不同地质单元的重力加速度存在显著差异。重力值较低的区域（约40毫伽尔及以下）主要分布在花岗岩质岩体周围，这类岩体的密度明显较低（魏因斯贝格型花岗岩体的密度约为2.64克/立方厘米），而周围的变质岩体密度则更高（巴伐利亚单元的混成岩体密度约为2.66克/立方厘米及以上）。CBA值最高的区域（高于约-10毫伽尔）则出现在高密度岩体分布的区域

结构特征与岩浆侵入过程

魏因斯贝格复合岩体是在大约3000万年的时间内逐渐形成的（约335–300百万年），它为研究瓦里西造山带晚造山期期间，岩浆侵入所形成的结构特征、岩体内部结构以及形成后的区域变形之间的相互关系提供了重要资料（见图18）。形成于魏因斯贝格复合岩体东部和北部地区的早期魏因斯贝格型花岗岩体I（约332–327百万年），保留了陡峭的南北向岩浆作用及侵入相关的结构特征

结论

魏因斯贝格复合岩体是由在大约3000万年间（约332–300百万年）侵入佩尔赫里莫夫核心杂岩体南部的岩浆所形成的。随着时间的推移，岩浆活动从该区域的东部逐渐向西南部迁移。形成魏因斯贝格型花岗岩体的岩浆主要是在地壳下部，通过无流体参与的熔融作用产生的，这些原始岩体以灰岩或英云闪长岩为主，熔融过程中还发生了黑云母和石英分解反应（Finger和Clemens，1995年；Finger等人，1997年、2003年、2022年）。

CRediT作者贡献说明

Kry?tof Verner：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、监督、资源提供、项目管理、方法设计、研究实施、资金获取、正式分析、概念构建。Tadeá? Hájek：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、监督、资源提供、项目管理、研究实施、资金获取、正式分析、概念构建。David Schiller：研究实施。Friedrich Finger：

未引用参考文献

Finger等人，1993年；Hrouda和Jelinek，1990年；Jelinek，1981年。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究成果的已知财务利益或个人关系。

致谢

我们非常感谢C. Stevenson和一位匿名审稿人提出的宝贵意见与建议，同时也感谢编辑M. Irene B. Raposo的指导与帮助。此外，我们还要感谢同事M. Racek在电子探针分析方面给予的帮助，以及F. Tomek和查理大学理学院的岩石磁性实验室在研究过程中提供的支持与专业建议。本项研究得到了查理大学的资助机构（GAUK）的资助，编号为58920，资助对象为T. Hájek，同时还有其他资金支持