北淮阳变质单元中“浅变质”带——佛子岭群主期变质条件和碎屑锆石年代学探究

佛子岭群为北淮阳变质单元的重要组成部分,其位于大别碰撞造山带最北缘,处于扬子和华北板块的结合部位,构造位置极为关键。长期以来,佛子岭群一直被视为扬子板块北缘沉积产物,并以加积楔形式产出。然而,随着年代学和构造地质学的研究的深入,对其构造归属和形成动力学机制产生了差异性认识,究其原因主要是对佛子岭群变质属性缺乏准确的判定所致。为此,本研究对佛子岭群展开了详细的野外观测和区域变质岩石学研究,以及岩相学、热力学和年代学分析。研究表明佛子岭群构成较为复杂,主体由细粒的云母石英片岩、石英云母片岩和石榴云母片岩构成。主期变质PT条件评价显示,其温压范围为610~620℃和0. 9~1. 0GPa,普遍经历了中-高压角闪岩相变质,并非为"浅"变质产物,并卷入了较深层次的俯冲-折返过程。锆石U-Pb年代学研究表明,佛子岭群年龄跨度较大,范围为3101±48Ma^413±9Ma,可分为5组年龄,年龄峰值分别为2537Ma、1567Ma、940Ma、749Ma和440Ma,显示了华北和扬子板块混合物源特征,最年轻的年龄峰值暗示其形成于早古生代晚期。

从变质地质学视角透析“浅变质”佛子岭群及其构造含义

佛子岭群位于大别造山带最北缘,处于华北和扬子板块结合部位,是获取两大板块耦合过程和信息的重要岩石单元.由于佛子岭群一直被视为典型的“浅变质”复理石建造,故研究多是从沉积学角度展开,并籍此对其构造归属和动力学机制产生了不同的认识.为此,本文将从新的视角(变质地质学),解析佛子岭群岩石构成和变质作用,为充分探讨佛子岭群形成机制提供变质岩石学的支撑.野外调查和全面岩相学分析表明,佛子岭群主体是由各类片岩、石英岩和少量石榴云母片岩构成,但因后期构造作用,裹挟有少量的其他岩石单元的花岗质片麻岩和变基性岩块.对特征性岩石(石榴云母片岩)的主期变质PT条件估算显示,佛子岭群普遍经历了中-高压角闪岩相变质,温压范围为T=550℃~620℃和P=0.6~1.0 GPa.细致的野外露头观测和精细的岩相学研究表明,佛子岭群各类岩石均是由新生的变质矿物构成,普遍发育变晶结构,不具备任何沉积结构和构造.所谓的“沉积韵律”,可能是由不同变质矿物含量差异构成的成分层所致.对比前人研究成果,佛子岭群与庐镇关群存在一个0.9 GPa的压力差异,暗示了两者并非形成于相同的动力学背景,其可能为一个独立的微陆块.

佛子岭群的岩石地球化学及构造环境

大别山北部佛子岭群变碎屑岩主要由板岩、千枚岩和云母石英片岩等所组成。其原岩主要为杂砂岩和岩屑砂岩，少数为长石砂岩等。佛子岭群的岩石地球化学及岩石建造特征等均表明，它形成于中朝大陆板块南部活动大陆边缘环境，是一套复理石建造。

北淮阳东段卢镇关群和佛子岭群地层含矿性地球化学评价

卢镇关群和佛子岭群广泛分布于北淮阳成矿带内,但是对其含矿性研究一直较为薄弱。文章通过对卢镇关群和佛子岭群成矿元素的地球化学特征研究,评价地层含矿性。成矿元素富集系数(K)分析表明卢镇关群和佛子岭群各组中Mo元素均富集,W、Pb、Ag、Cu元素也存在不同程度的富集,存在潜在成矿可能;成矿元素后期叠加强度(D)分析表明本区的Mo、Ag、Cu等元素存在不同程度的后期叠加作用;成矿元素变异系数(CV)分析表明本区成矿元素具有一定的成矿潜力。对卢镇关群和佛子岭群成矿能力评序得出最优势矿种为Mo元素,并且卢镇关群和佛子岭群是北淮阳钼矿的理想矿源层,为区内钼矿提供了成矿物质。成矿元素与主微量元素的相关性分析表明Cu、W、Ag、Pb、Zn等元素受碎屑岩特征和氧化还原环境控制。

大别造山带北缘佛子岭群诸佛庵组矿化元素变异特征

佛子岭群属于大别造山带北部单元北淮阳浅变质带,涉及该区域的研究则相对较少,且相关的研究主要集中于构造地质学和年代学方面。本文通过对大别造山带北缘佛子岭群诸佛庵组成矿元素富集系数(K)的分析,对诸佛庵组成矿能力评序得出最优势矿种为 Mo 元素,其成矿潜力最大;其余元素中Mo、W、Cu、Pb、Zn、Fe、Ag等也有不同程度的富集,具有潜在的成矿可能,而成矿元素变异系数(CV)说明岩层受后期成矿作用不均匀叠加程度较弱,体现了矿化元素变异特征对地层含矿性的制约。

佛子岭群逆时针P-T轨迹对大别碰撞造山带构造演化的探究

佛子岭群位于大别造山带最北缘,处于华北和扬子两大板块结合部位,构造位置十分关键,是解析两大板块精细耦合过程和探究大别造山带晚古生代构造事件的重要单元。然而,由于长期以来佛子岭群一直被视为"浅变质"复理石沉积单元,因而对其变质演化过程的解析较为薄弱,制约了对大别造山带形成过程的全面理解。本次通过对老虎场-龚店地质剖面细致的观测,石榴黑云母片麻岩精细的岩相学、矿物化学分析、热力学评价和年代学研究,建立了佛子岭群一个逆时针P-T变质演化型式。研究显示,佛子岭群记录了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四个变质阶段,温压变化依次为:(1)T=658~663℃、P=1.08~1.16GPa→(2)T=755~762℃、P=1.21~1.45GPa→(3)T=549~554℃、P=1.08~1.19GPa→(4)P标定=0.3~0.6GPa、T=477~499℃,(1)至(3)为近等压升温和降温过程,(3)至(4)则表现为近等温降压型式。锆石U-Pb定年显示了1484±64Ma^1180±192Ma、995±35Ma^606±14Ma和370±14Ma^331±8Ma三组年龄,前两组代表了碎屑锆石年龄;第三组共计7颗锆石,年龄集中,Th/U比值0.01~0.03,加权平均年龄为344±11Ma,代表了主期变质年龄。结合此次地质剖面结构特征和岩石类型,以及前人白云母40Ar-39Ar的270~255Ma变质年龄,表明佛子岭群记录了两期变质事件,早期为晚古生代的拉张背景下的岛弧根部变质,晚期为晚古生代末的较为快速抬升构造热事件,并据此推测大别造山带可能为增生和碰撞复合型造山带。

北淮阳东段佛子岭群变质岩地球化学特征及其地质意义

北淮阳地区的佛子岭群是一套经受了多次变形、变质作用的低级变质岩系。佛子岭群主量元素平均含量为SiO_275.42%、Al_2O_38.13%、MgO 1.52%、Fe_2O_33.23%、Na_2O 1.61%、K_2O 1.67%、TiO_2 0.41%;特征微量元素Th、U、Hf、Sc、Zr、Y平均含量分别为8.49×10^(-6)、1.47×10^(-6)、4.85×10^(-6)、170.66×10^(-6)、193.69×10^(-6)、18.97×10^(-6);Th/U、La/Y、Th/Sc、La/Sc比值分别为4.92、3.56、1.51、1.38;∑REE含量125.3×10^(-6),δEu=0.67,轻稀土富集,La/Yb=14.99,(La/Yb)N=10.11。下部的祥云寨组主要为一套变质石英砂岩,原岩为砂岩和杂砂岩,构造环境以被动大陆边缘为主,物源以石英岩沉积岩物源区为主,并显示了亲扬子陆块的特征。而诸佛庵组和潘家岭组为一套云母石英片岩、石英云母片岩和二云片岩,原岩为杂砂岩、亚岩屑砂岩、岩屑砂岩及页岩,构造背景为大陆岛弧和活动大陆边缘,物源区主要为石英岩沉积岩物源区和长英质火成岩物源区,并显示了亲华北陆块的特征,表明佛子岭群经历了由扬子北缘被动大陆边缘向华北南缘活动大陆边缘的构造转化。

佛子岭群变质岩石学变质作用及时代的初步研究

佛子岭群是北淮阳地区分布较广的地层单位之一。主要岩石类型为长石石英岩、细粒石英岩、含蓝晶石英片岩和含石英白云质大理岩。变质矿物有蓝晶石、石格石、黑云母及白云母等。根据石榴石一黑云母矿物对计算温度约５２０℃，压力为０．３～０．５ＧＰａｋ。主变质作用年龄为３７８±２４Ｍａ。

北淮阳东段佛子岭群新认识

本文运用构造地层学方法,通过1:5万区域地质调查,将北淮阳东段浅变质岩系佛子岭群自下而上划分为郑堂子岩组、杜岭岩组、祥云寨岩组、黄龙岗岩组、诸佛庵岩组、八道尖岩组、潘家岭岩组,整个岩系属褶叠层式地层系统,组成以潘家岭岩组为核的复式叠加向斜,其时代为晚古生代石炭—二叠纪,依其特征性的岩性组合,可以和河南信阳群及苏家河群对比。

数字孪生佛子岭水库群工程设计探索

数字孪生工程作为智慧水利建设的核心任务和目标,引起了广泛关注。佛子岭水库群是淮河流域的重要水利枢纽工程,针对佛子岭水库群的实际需求,融合视频图像识别、知识图谱、联合防洪调度等技术,对数字孪生平台的数字孪生工程系统架构和功能模块展开研究与设计,实现佛子岭水库群预报精准化、预警超前化、预演数字化、预案科学化,建成具有“四预”功能的智慧水库群,可为数字孪生工程建设提供建设思路和案例参考。

佛子岭水库群汛限水位调整及风险分析

为提高水库群防洪和兴利效益,以佛子岭水库群为例,针对单库调洪演算的局限性,考虑水库间水力联系,建立了联合调洪演算模型,通过确定联合运用时的起调水位和止调水位,研究了汛限水位调整后的运行效果。同时,采用安全度作为风险分析指标,计算了各汛限水位组合下水库群的安全度,定量分析了汛限水位调整对防洪安全的影响。结果表明,佛子岭水库群汛限水位可恢复至设计值,且白莲崖水库的兴建能大幅提高水库群的整体防洪能力。

汛期分期分析方法在佛子岭水库群的应用研究

针对暴雨洪水季节性变化规律的复杂性,以佛子岭水库群汛期为例,采用成因分析法、数理统计法、分形分析法、系统聚类法及圆形分布法定性定量分析了水库控制流域的汛期分期规律,并分析对比各种方法,从而获得了适用于佛子岭水库群的汛期分期优化方案。

北淮阳区地层研究进展

总结了近年来北淮阳地区地层研究的新进展 ,即确定了西段桐柏地区寒武系地层 ,厘定了中段南湾组与定远组形成时代 ,再次划分了东段佛子岭群与梅山群地层层序。在此基础上总结出新的造山带地层层序 ;并指出该区进一步研究面临的问题 ,即区域地层的衔接与对比、早古生代构造古地理的重建以及缝合带位置的确定等。

大别造山带北缘古生代构造-地层岩片沉积物源区及构造演化的地球化学研究

取自大别造山带北缘(北淮阳地区)古生代主要构造-地层岩片中变碎屑岩和碎屑岩的一组元素和Nd同位素地球化学数据与相关资料显示,从早古生代到泥盆纪,再到石炭纪,龟山组、南湾组—佛子岭群和石炭系三个岩片中的碎屑岩类,存在稳定的沉积物源区,源区组成可能相当于北秦岭构造单元中古元古代的秦岭群及秦岭群组分沉积再循环的部分。沉积组分成熟度由高到低和源区剥蚀性质变化的地球化学记录,指示三个岩片代表了华北、扬子两陆块在古生代构造演化过程中,主动大陆边缘一侧一系列构造事件中“俯冲后期-对接-碰撞前奏”的三个片断。这些论证显示,大别造山带北缘不同岩片沉积构造环境和演化的进程完全可以与北秦岭构造单元南部对比,大别造山带北缘应是北秦岭构造单元的东延部分。

从P-T-t空间变化型式探析大别山北缘地质演化过程

大别山北缘主要由佛子岭群和庐镇关群组成,其处于华北和扬子板块结合处,是探究两大板块耦合过程的关键部位。相对于大别造山带高压-超高压单元的丰硕研究成果,大别山北缘相关的研究较为薄弱,迟滞了对大别造山带演化过程的深入探究。本次研究通过对佛子岭群和庐镇关群详细的野外调查、岩相学、热力学评价和年代学研究,较为详细地阐释了大别山北缘基本变质属性和演化过程。研究表明,佛子岭群主要由各类片岩和部分大理岩构成,并展现了一个巨大的宽缓的"背形"。庐镇关群主体为花岗片麻岩,少部分为斜长角闪岩和石榴黑云母二长片麻岩,其与佛子岭群呈构造并置关系。区域性的峰期变质PT条件估算显示,并结合前人资料,佛子岭群变质温压为T=524-621℃和P=0.59-0.96GPa,庐镇关群变质温压为T=575-625℃和P=0.87-0.96GPa,两者均落入中高压角闪岩相范畴。在空间分布上,自南至北,佛子岭群的温度压力显示了一个逐渐变化趋势,反映了一个由浅至深的俯冲状态型式。锆石U-Pb定年显示,庐镇关群的石榴黑云母二长片麻岩、花岗片麻岩和斜长角闪岩的原岩结晶年龄分别为756±6Ma、758±7Ma、764±6Ma,属于扬子板块北缘产物。佛子岭群的石榴二云母片岩则显示了四个峰值为2.50Ga、0.93Ga、0.85Ga和0.45Ga碎屑锆石年龄,佛子岭群具有华北、扬子板块和古生代岛弧混合物源性,并推测其为一个形成于晚古生代的独立微陆块。综合已有的变质年龄资料分析,佛子岭群记录了345-355Ma晚古生代增生造山和260-270Ma印支期碰撞造山两期事件,这意味着大别造山带可能为一个增生型和碰撞型复合造山带,且该造山带可与西侧的桐柏-红安造山带充分对应。

北淮阳地区变质地层序列与构造变形特征

本文较详细阐述了近年来北淮阳地区在变质地层序列与构造变形特征方面研究的新进展。对梅山群的解体与新归属、原庐镇关群的解体与废名、佛子岭岩群的新含义作了简要论述。通过近年来不断深入的构造解剖，阐明了区内由早期伸展构造体制下的褶叠层；主期收缩体制下，以折劈理为标志的叠加向斜；以及晚期多期次自南而北的滑覆逆冲构造的主要特征，将为区内在新的地质背景下开展找矿工作提供了地质依据。

北淮阳东段变花岗岩中锆石U-Pb年龄及其地质意义

采自侵入北淮阳东段佛子岭（岩）群的变花岗岩中两组锆石U－Pb同位素年龄分别为585Ma和509Ma。小溪河片麻岩套中含早加里东岩体；佛子岭（岩）群的时代为前寒武纪。

大别造山带北部卢镇关杂岩的U-Pb锆石年龄

对大别造山带北部卢镇关杂岩的2个花岗片麻岩和1个斜长角闪岩的U-Pb锆石同位素年龄测定,得到其分别为740Ma和725Ma左右的原岩年龄.此结果表明卢镇关杂岩主要由新元古代酸性和基性岩浆岩组成,指示大别造山带东段北部不存在代表华北陆块南缘古生代活动大陆边缘的岩石组合.据此年龄并结合地质和地球物理资料,将北淮阳带的中低变质岩分为以新元古代酸性和基性岩浆岩为主体的卢镇关杂岩,新元古代仙人冲组和祥云寨组及泥盆纪佛子岭群诸佛庵组和潘家岭组3部分,并推断南北陆块间的缝合线逆掩在北淮阳带之下.