在恩孔乔克（Nkondjock）岩基体侵入期间，剪切带的演变及其对区域应变的影响——该岩基体位于中非造山带（Central African Orogenic Belt）的尼永-巴约门（Nyong-Bayomen）域（Domain）内

《Journal of African Earth Sciences》：Shear zone evolution and regional strain implications during emplacement of the Nkondjock plutonic massif, Nyong-Bayomen Domain, Central African Orogenic Belt

该研究分析喀麦隆中非造山带Nkondjock剪切带与花岗岩体相互作用，通过野外观察和显微结构揭示岩浆流变学特征及剪切带动力学演化，发现受区域WWN-ESE古应力控制，并建立剪切带与岩浆侵入的关联模型。

　　

罗道夫·洛伊克·阿泽法克·姆布努（Rodolph Lo?que Azefack Mbounou）|阿涅斯·布兰丁·卡姆冈·楚伊丰（Agnès Blandine Kamgang Tchuifong）|西尔维斯特·甘诺（Sylvestre Ganno）|吉斯兰·尼亚萨姆-姆比亚尼亚（Ghislain Ngassam-Mbianya）|古斯·吉布里尔·库安卡普·诺诺（Gus Djibril Kouankap Nono）|埃维娜·劳雷·坦科·尼约索（Evine Laure Tanko Njiosseu）|蒂莫莱昂·恩格诺图埃（Timoleon Ngnotue）

贾昂大学地球科学系，邮政信箱67，贾昂，喀麦隆

摘要

恩孔乔克（Nkondjock）地区是中非造山带（Central African Orogenic Belt）的组成部分，位于喀麦隆中部的尼翁-巴约门（Nyong-Bayomen）构造域内。该地区存在一个岩基体，其在空间上与NE至NNW走向的剪切带相关联。本研究通过野外观察、岩石学分析和从宏观到微观尺度的结构研究，阐明了岩基体结晶前、结晶期间及结晶后的流变状态，特别关注了恩孔乔克剪切带的扩展过程。野外观察表明，恩孔乔克岩基体主要由辉长岩、花岗闪长岩、黑云母花岗岩和黑云母-白云母花岗岩组成，这些岩石在某些地方发生了糜棱化作用。结构分析显示，糜棱岩从原糜棱岩（protomylonite）逐渐演化成超糜棱岩（ultramylonite）。韧性变形表现为岩浆叶理、糜棱叶理、包体（boudins）、褶皱和剪切面；而脆性变形则表现为剪切断裂、微裂纹和晶界滑移。恩孔乔克剪切带的涡度（vorticity）为0.8，弗林参数（Flinn parameter）介于0.10至2.16之间，表明其演化过程受到纯剪切和简单剪切作用的共同影响。

引言

中非造山带（Central African Orogenic Belt，简称CAfOB），也被称为中非褶皱带（Central Africa Fold Belt）或乌班古伊德构造带（Oubanguides），是新元古代泛非造山运动（Neoproterozoic Pan-African orogeny）形成的最大造山构造之一（Ganwa等人，2016年；Tchakounté等人，2017年；Azeuda Donfack等人，2022年；Mvodo等人，2022年；Toteu等人，2022年；Kouayep Tchoundi等人，2024年）。CAfOB是由刚果克拉通/圣弗朗西斯科克拉通（Congo Craton/S?o Francisco Craton）、西非克拉通（West African Craton）以及撒哈拉元克拉通（Saharan Meta-Craton）在西冈瓦纳大陆（Western Gondwana）聚合过程中相互碰撞形成的（Nzenti等人，1988年；Toteu等人，2004年；Ngako等人，2008年；Njonfang等人，2008年；Ngako和Njonfang，2011年）。这条构造带大致呈东西向延伸，长度约为5000公里，是包括中非泛非造山带、巴西东北部的布拉西利亚诺造山带（Brasiliano belts）以及横贯撒哈拉造山带（Trans-Saharan chain）在内的连续造山带的一部分，共同构成了泛非-巴西造山带（Pan-African-Brazilian orogenic belt）（Castaing等人，1994年；Brito Neves等人，2002年；Ngako等人，2008年）。与全球许多主要造山带（如瓦里斯坎造山带、结晶阿尔卑斯造山带和斯堪的纳维亚地盾）类似，CAfOB的特点是存在大规模的韧性剪切带，这些剪切带在地壳变形、深层岩石的抬升以及同构造期和后构造期岩基体的形成过程中发挥了关键作用（Paterson等人，1989年；Druguet，2001年；Passchier和Trouw，2005年；Warren和Hirth，2006年；Fossen和Cavalcante，2017年；Nabavi等人，2020年；Searle和Lamont，2020年；Petroccia等人，2024年；Carosi和Palmeri，2002年；Carosi等人，2022年；Simonetti等人，2020年，2021年）。这些剪切带为解读造山过程中的力学和运动学条件提供了宝贵的信息。然而，关于造山剪切带的地质动力学演化机制仍存在争议：一些学者认为其演化过程以压性作用为主，同时伴随着水平剪切和缩短；另一些学者则认为以拉伸作用为主，或认为演化过程是压性和拉伸作用的交替过程（Ganno等人，2010年；Azefack Mbounou等人，2023年；Fossen和Cavalcante，2017年；Nabavi等人，2020年；Scale和Lamont，2020年；Simonetti等人，2020年；Petroccia等人，2022年，2024年）。这种争议反映了碰撞带内部应力场的复杂性，强调了需要结合结构学、微观结构和岩石学研究来深入理解这一现象的必要性。众多微观结构研究表明，剪切带中的岩基体记录了关于岩浆流变、岩浆-糜棱岩转化过程以及结晶前、结晶期间和结晶后温度、应力及变形条件的关键信息（Stesky，1978年；Den Brok，1992年；Mares和Kronenberg，1993年；Pryer等人，1995年；Lafrance等人，1996年；Rosenberg和Stünitz，2003年；Ishii和Sawaguchi，2002年；Sawaguchi和Ishii，2003年；Passchier和Trouw，2005年；Nédélec和Bouchez，2015年；Bouchez和Nicolas，2018年）。

在喀麦隆，已识别出多个大型泛非剪切带，包括中喀麦隆剪切带（Central Cameroon Shear Zone）、萨纳加断层（Sanaga Fault）、恩戈罗-贝拉博剪切带（Ngoro-Belabo Shear Zone）和克里比-坎波剪切带（Kribi-Campo Shear Zone），这些剪切带在局部控制着相关岩基体的几何形态和构造特征（Toteu等人，2022年；Azefack Mbounou等人，2023年）。尽管对这些结构进行了大量研究，但某些次级剪切带的运动学演化及其在岩基体形成中的作用仍缺乏足够的文献记载。恩孔乔克地区位于CAfOB的尼翁-巴约门构造域内，拥有重要的岩基体，这些岩基体已接受了详细的地图绘制、地球化学和同位素分析（Delor等人，2021年；Kamguia Kamani等人，2021年；Azefack Mbounou等人，2023年）。然而，目前尚无研究专门探讨恩孔乔克剪切带（NkSZ）的运动学演化或相关岩基体的流变特性，这在我们对当地构造环境的理解上存在空白。本研究通过对恩孔乔克岩基体的结构和微观结构进行综合分析，并结合岩石学和运动学数据，旨在确定该岩基体结晶前、结晶期间及结晶后的流变条件。在恩孔乔克地区，变质岩和岩基体的露头非常明显。对该区域的深入了解不仅有助于更好地理解喀麦隆地区泛非基底的形成过程，还能为造山带的地质动力学提供依据。基于野外测量结果，本文提出了一个可能的应力场方向，解释了恩孔乔克岩基体演化的机制，并强调了剪切带作为主要构造要素在泛非造山过程中的作用，即它们在传递变形和调控区域应力方向方面的作用。更广泛而言，这项研究有助于深入理解剪切带运动学、岩基体流变与碰撞造山带构造演化之间的关系，为其他泛非造山带及类似造山系统的研究提供了参考。同时，本研究还提出了将剪切带运动学与岩基体形成过程联系起来的模型，但这些模型在CAfOB的某些区域仍需进一步验证。

区域地质背景

在喀麦隆，CAfOB西侧与泛非横贯撒哈拉褶皱带（Pan-African Trans-Saharan Fold Belt）相邻，南侧与刚果克拉通（Congo Craton）接壤，后者主要由恩特姆（Ntem）和尼翁（Nyong）复合体构成（图1a，Owona等人，2021年；Deassou Sezine等人，2022年；Soh Tamehe等人，2024年）。根据地质动力学数据，该造山带自北向南可分为三个不同的构造域：北部域（也称为西喀麦隆域）、中部域（Adamawa-Yadé域）和南部域。

野外测绘与结构分析方法

本研究基于野外观察和岩石薄片的实验室分析。野外工作首先识别岩基体的岩石类型，然后系统地记录这些岩石中的结构特征（如岩浆叶理、糜棱叶理、包体、剪切面、断裂及运动学指标）。随后的运动学分析和相对年代学评估有助于进一步理解这些结构。

结构分析

对恩孔乔克岩基体的结构分析表明，其变形特征包括岩浆叶理和糜棱叶理等平面构造，以及褶皱、包体结构、脉状构造和断裂面。该地区的变形过程从韧性变形逐渐过渡到脆性变形，并经历了三个变形阶段：初始的D_n阶段，随后是D_{n + 2}阶段。

恩孔乔克剪切带的构造演化

恩孔乔克剪切带包含辉长岩、花岗闪长岩、黑云母花岗岩和黑云母-白云母花岗岩等岩基体，这些岩基体在局部区域发生了糜棱化作用。通过对恩孔乔克剪切带的宏观和微观结构研究，发现其变形机制主要包括塑性变形（表现为平面流体流动、糜棱岩化、褶皱和脉状构造）和脆性变形（表现为断裂、摩擦滑移和晶粒旋转）。

结论

本研究旨在阐明恩孔乔克岩基体结晶前、结晶期间及结晶后的主要流变状态，并描述恩孔乔克剪切带的运动学演化过程。为此，我们确定了关键变形参数，包括涡度数（vorticity number）、弗林形状参数（Flinn shape parameter）以及控制岩基体在剪切带中定位的区域古应力方向。岩石学研究为这些参数的确定提供了依据。

作者贡献声明

罗道夫·洛伊克·阿泽法克·姆布努（Rodolph Lo?que AZEFACK MBOUNOU）：负责初稿撰写、项目监督、软件使用、资源调配、方法论设计、研究实施、资金申请、数据分析、概念框架构建。

阿涅斯·布兰丁·卡姆冈·楚伊丰（Agnès Blandine Kamgang Tchuifong）：负责初稿撰写、研究实施、资金申请、数据分析。

西尔维斯特·甘诺（Sylvestre Ganno）：负责修订与编辑、结果验证、方法论设计、研究实施、概念框架构建。

吉斯兰·尼亚萨姆-姆比亚尼亚（Ghislain Ngassam-Mbianya）：

未引用文献

Bella Nké等人，2019年；Belmoustakova和Maliakov，2001年；Blandine等人，2022年；Campbell和Turner，1986年；Caxito等人，2020年；Clemens和Droop，1998年；Den，1992年；Flinn，1962年；Fossi等人，2022年；Fourcade和Allègre，1981年；Fozing等人，2013年；Fozing等人，2019年；Kruhl，1996年；Ngnotué等人，2000年；Njanko等人，2006年；Owono等人，2021年；Petford等人，1996年；Ramberg，1981年；Schmid，1975年；Santos等人，2019年；Tagne等人，1999年；Tanko Njiosseu等人，2005年；Tcheumenak Kouémo等人，2014年；

利益冲突声明

作者声明：他们不存在可能影响本文研究的利益冲突，也没有任何可能妨碍研究进展的财务利益关系。

利益冲突声明

作者声明：他们没有可能影响本文研究结果的财务或个人利益冲突。所有分析、解释和讨论均基于完全的科学和学术独立性进行。

致谢

我们感谢贾昂大学（University of Dschang）的Sol分析与环境化学研究组（SAECRU）以及雅温得第一大学（University of Yaoundé I）的岩石学与构造地质学实验室（PSGL）提供的研究设备。同时，我们也感谢主编和匿名审稿人的建设性批评和宝贵建议，这些帮助我们改进了论文质量。