桐柏高压变质地体:对桐柏-大别-苏鲁高压/超高压变质带构造框架和俯冲/折返机制的制约

桐柏造山带位于秦岭造山带和大别-苏鲁造山带之间,是揭示秦岭-桐柏-大别-苏鲁巨型造山带中各地质体之间构造关系及地质演化差异的关键地区。桐柏高压变质地体主要由两个高压岩片(I和II)及其北侧的构造混杂岩带和南侧的蓝片岩-绿片岩带构成。高压岩片I以北、南两条榴辉岩带为代表,构成桐柏山背形构造的两翼,其峰期变质条件分别为530～610℃、1.7～2.0GPa和460～560℃、1.3～1.9GPa。高压岩片II以桐柏杂岩中的变质岩包体为代表,其峰期变质条件推测在<700℃、>1.2GPa的榴辉岩相范围内,而退变质条件为660～700℃、0.80～1.03GPa。U-Pb、Lu-Hf、Rb-Sr和Ar-Ar同位素年代学研究表明,高压岩片I的峰期变质时代为255Ma,冷却至白云母封闭温度的时代为238Ma;而高压岩片II的主期变质作用发生在232～220Ma,作为桐柏杂岩主体的片麻状花岗岩则侵位于140Ma。这说明,高压岩片I和II分属于两个时代不同的俯冲/折返岩片,当高压岩片II被俯冲到地壳深处并经受高压变质时,其上覆的高压岩片I已经折返到中上地壳的水平。这一结果验证了在西大别、东大别和苏鲁地区提出的高压/超高压岩石的穿时(或差异)俯冲/折返模型,同时说明华南大陆地壳最早的俯冲发生在晚二叠世,这也代表华北与华南陆块之间从洋壳俯冲转化为陆壳俯冲的时间。基于桐柏杂岩与北大别杂岩的可比性,认为桐柏高压变质地体相对低温低压的变质环境以及超高压岩石的缺乏缘于华南陆块的俯冲深度向西逐渐变浅,而早白垩世的构造挤出造成了桐柏-大别高压/超高压变质带东宽西窄的构造格局。

八达岭基性岩和高Ba-Sr花岗岩地球化学特征及成因探讨:华北和大别-苏鲁造山带中生代岩浆岩的对比

八达岭杂岩侵位于华北北部 ,由辉长闪长岩岩、石英闪长岩、石英二长岩、二长闪长岩、二长花岗岩、碱长花岗岩和石英正长岩等组成 ,主要属高钾钙碱性系列。除了含 V- Ti磁铁矿的堆晶辉长闪长岩 ,整套岩石的主量元素变化范围较大 ,Si O2 =4 6 .5 %～ 75 .3% ,Mg O=5 .6 %～ 0 .2 % ,中酸性岩石的 K2 O/Na2 O为 0 .5 9～ 1.0 9。碱长花岗岩和少数石英二长岩 Ba和Sr含量较低 ,且具有明显 Eu负异常。大多数中酸性岩石 (高 Ba- Sr花岗岩 )具有如下显著的微量元素地球化学特征 :Ba,Sr和轻稀土 (L REE)富集 ,Y和重稀土 (HREE)亏损 ,L REE/ HREE强烈分离 ,Sr/ Y和 L a/ Yb比值较高 ;在原始地幔标准化的蛛网图中具有显著的 Nb,Ta和 Ti亏损 ,不具明显的 Sr和 Eu亏损。在 Harker图解中 ,基性岩和高 Ba- Sr花岗岩的主量元素相关性明显 ;两者还具有相似的微量元素和稀土 (REE)分配特征 ,并且 ,REE,Y,Sr,P和 Ti含量从基性到酸性逐渐降低。辉长闪长岩和高 Ba- Sr花岗岩的 Sr- Nd同位素初始值呈 EM1特征 (ISr=0 .70 5 1～ 0 .70 6 8,εNdi=- 8.2～ - 2 0 .2 ) ,大致呈负相关。地球化学特征表明基性岩浆为富集的大陆岩石圈地幔部分熔融形成 ,而高 Ba- Sr花岗岩则为基性岩浆通过陆壳混染和结晶分离形成 ;富 P和

大别-苏鲁造山带在朝鲜半岛可能的构造表现

在晚二叠世—早三叠世期间,中国的华北与扬子板块俯冲碰撞形成了大别-苏鲁造山带。针对这次碰撞作用向东在朝鲜半岛的延伸方式,近些年来不同学者提出了多种模式,但都有其局限性。通过比较临津江带、沃川带与大别造山带之间的构造活动关系,结合已有的变质地质学和地质年代学数据,建立了大别-苏鲁造山带在朝鲜半岛的东延模式。推测自临津江带至沃川带构成了一条较完整的中生代造山带,即大别-苏鲁造山带在朝鲜的东部延伸,原来意义上的"京畿地块"已不复存在。而岭南地块上与华北板块相似的信息可能是造山作用后期伸展拆离作用下来自朝鲜半岛北部的外来构造岩片所致。

“秦岭-大别-苏鲁”造山带中“古特提斯缝合带”的连接

中国大陆西北部的＂古特提斯缝合带＂如何与东面的＂秦岭-大别-苏鲁＂造山带连接,是涉及中国大陆中部构造格架的关键问题之一。南秦岭造山带中的古特提斯蛇绿岩带和东秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带中三叠纪高压-超高压变质带的对比,以及一条位于两者之间的220~204 Ma的大型左行走滑剪切带的存在,提供了它们之间关系的新的视角,为此,我们提出南秦岭的勉略蛇绿岩带向东通过宁陕-湘河大型左行走滑剪切带,和大陆俯冲与深俯冲造成的＂耀岭河-桐柏-大别-苏鲁＂高压—超高压变质带北缘连接,构成＂秦岭-大别-苏鲁＂造山带中的古特提斯缝合带新模式。沿着这条边界,南秦岭构造单元可以分为南部的南秦岭被动陆缘单元和北部的南秦岭主动陆缘单元,后者向东的延伸由于南、北板块之间三叠纪的剪切碰撞而尖灭。

大别-苏鲁造山带的东延及板块缝合线:郯庐-鸭绿江-延吉断裂的厘定

根据大别-苏鲁造山带北缘和吉林—黑龙江东部的三叠纪浅变质加积杂岩特征标志,认为大别地区的板块缝合线为信阳-舒城断裂,苏鲁地区的为郯庐-鸭绿江断裂,且苏鲁造山带向北延入东北的吉林—黑龙江东部地区,而华北与扬子板块之间构造缝合线的东延部分则为郯庐-鸭绿江-图们江-延吉断裂。在此基础上,提出了亚洲东部三叠纪以来连续的俯冲-加积模型:(1)三叠纪扬子板块在华北板块向南突出部位(大别—苏鲁一带)发生点碰撞形成超高压变质岩,之后扬子板块由点碰撞逐渐向两侧旋转拼贴形成加积杂岩;(2 )侏罗纪—新生代在三叠纪碰撞基础上,太平洋板块向欧亚大陆连续俯冲和加积。

大别-苏鲁造山带南北两侧晚中生代富钾火山岩的成因:微量元素及Sr-Nd-Pb同位素制约

大别 苏鲁造山带南、北两侧广泛发育晚中生代富钾火山岩 ,主要岩石组合为粗面玄武岩 玄武粗安岩 粗安岩 安粗岩 粗面岩 ,这套岩石总体具有富碱、富钾、富轻稀土和大离子亲石元素 (如Rb、Th等 ) ,贫高场强元素 (如Nb、Ti等 ) ,(87Sr/ 86Sr) i值偏高 ,εNd(t)值偏低等特点 ,但南、北两侧富钾火山岩的地球化学特征存在较显著的差异 ,主要表现在造山带北侧富钾火山岩稀土总量更高 ,轻、重稀土分异更明显 ,且 (87Sr/ 86Sr) i 值更高 ,εNd(t)值和2 0 6Pb/ 2 0 4Pb值显著偏低。元素 同位素综合示踪显示 ,区内富钾火山岩均起源于富集地幔的部分熔融 ,但南、北两侧源区地幔的富集机制存在差异 ,南侧富集地幔的形成主要与俯冲洋壳析出流体的交代作用有关 ,而北侧富集地幔的形成除受到俯冲洋壳析出流体的交代作用外 ,在更大程度上主要起因于俯冲的扬子陆壳析出流体的交代作用 ,即其源区遭受了多次富集事件的影响 ,后者是导致南、北两侧富钾火山岩地球化学特征差异的主要原因。

大别山-苏鲁碰撞造山带构造几何学、运动学和岩石变形分析

按照构造几何学特点和运动学特征我们把大别山-苏鲁造山带的分为三个构造单元:南部,中部和北部。造山带南部为一套构造堆叠体系;中部为一个混合岩穹窿,浅变质的砂岩、板岩和片岩构成了大别山-苏鲁造山带的北部构造单元。造山带南部的构造堆叠体系主要由前陆褶皱带构成:未变质的新元古代-早三叠世的沉积地层;由“宿松群”北部和苏北地区的“海州群”构成的高压变质岩石单元及含柯石英和金刚石的超高压变质岩石单元。造山带中部的混合岩穹隆由大别山地区的罗田穹隆和苏鲁地区的莱西-栖霞穹隆构成。同样大别山北部的浅变质“佛子岭-卢镇关群”和胶东地区浅变质的“蓬莱群”构成了造山带北部的构造堆叠体系。同时大别山和苏鲁两个构造地体均经历了相似的多期构造变形:沿 NW-SE 向矿物拉伸线理发育的上部指北的剪切变形代表着造山带主变形期的变形;早期向南逆冲的韧性剪切变形和沿中部混合岩穹隆边缘发育的重力滑脱变形体系,后者代表了混合岩穹隆形成时的垂向缩短作用。正是由于构造几何学和多期变形的可对比性决定了这两个变质地体具有相同的地球动力学背景。

桐柏-大别造山带加里东期构造热事件及其意义

桐柏－ 大别造山带是多旋回发展的复合造山带，至少有晋宁期、加里东期和印支期三个造山旋回。加里东旋回结束洋壳发展历史，经历了广泛的区域变质作用和局部强烈的高压超高压变质作用，具有划时代意义。桐柏－ 大别造山带加里东期具小洋盆、微古陆、多岛海古地理面貌，总体向北俯冲，最终形成陆 陆碰撞造山带。进一步可划分为三个各具特色的单元：北淮阳构造带是一个板块碰撞混杂带；中间隆起区相当于岛弧性质，但它部分地段曾一度伴随小洋盆俯冲至深处，形成高压超高压变质带；随应褶皱带为大陆裂谷性质，并具某些弧后盆地特征。它们共同构成了大陆造山带复杂的内部结构构造特征。桐柏－ 大别造山带向东被后期的郯庐断裂所截；向西与秦岭造山带相连。通过区域地质和古地磁对比，加里东期秦岭造山带开裂规模更大，蛇绿岩更发育，构成一个向西开口的喇叭形；碰撞时大别造山带先碰。

桐柏-大别造山带高压变质单元面理化(含榴)花岗岩地球化学及其对岩石成因的限制

桐柏-大别造山带中,面理化(含榴)花岗岩作为榴辉岩的重要围岩之一,仅分布在高压变质单元和超高压变质单元中。对高压变质单元中面理化(含榴)花岗岩进行了元素地球化学研究,结果显示,这类岩石SiO271.96%～77.99%,K2O+Na2O7.59%～8.66%,Al2O311.15%～14.50%,CaO0.10%～0.91%,MgO0.04%～0.73%,Sr27.3～269μg/g,A/CNK0.97～1.10。相对于S型和I型花岗岩,面理化(含榴)花岗岩具有某些A型花岗岩的地球化学特征,如岩石明显富硅、富碱质和富高场强元素(如Zr、Hf、Nb、Ta、Y等),贫Ca、Mg、Al、Sr等元素,高Ga/Al比值;在稀土元素特征方面,大部分样品具有明显的Eu负异常(Eu/Eu0.06～0.60),(La/Yb)N2.34～7.87。在岩石成因类型元素判别图解上,面理化(含榴)花岗岩主要落于A型花岗岩区;构造判别图解和构造学、岩石学特征表明该类花岗岩形成于碰撞后的构造环境。因此,高压变质单元面理化(含榴)花岗岩总体地球化学特征表明它们属于A型花岗岩类,形成于岩石圈伸展的碰撞后构造环境,与大别山超高压/高压变质岩的折返过程存在密切联系。

大别-苏鲁造山带南缘前陆盆地演化特征

受中三叠世以来中央造山带东段从陆缘碰撞造山—陆内造山的构造机制转换控制,大别-苏鲁造山带南缘前陆盆地具有从陆缘—陆内,从海相—陆相的连续过渡特征,经历了发生—兴盛—消亡的完整过程。依据造山带构造机制转换及前陆盆地构造层序所反映的盆地演化的阶段性,具体划分为4个阶段:即1)前造山期被动陆缘(P3—T1—T21)阶段,包括局部裂陷、持续沉降、萎缩残留3个亚阶段;2)陆缘主造山期周缘前陆盆地(T22—T3)阶段,具有海陆过渡相(T22)—陆相(T3)前陆盆地的连续演化特征;3)陆内造山期陆内前陆盆地(J1-2)阶段,发育陆内山前含煤碎屑岩沉积;4)后造山期转换伸展-伸展断陷盆地(J3—E)阶段,前陆盆地消亡。

桐柏—大别造山带内与脆性-韧性剪切带共生的假玄武玻璃的发现及意义

在桐柏—大别造山带大河镇剪切带中首次发现与碎裂岩和糜棱岩共生的两种不同类型的假玄武玻璃。野外产状及显微结构的研究表明与碎裂岩共生的假玄武玻璃产出于以脆性破裂为主的断层浅部(<15km),而与糜棱岩共生的假玄武玻璃则产出于以韧性变形为主的断层深部(>15 km)。这两种类型的假玄武玻璃均含有熔解起源的自形微晶体,圆形或港湾状的碎片,流动结构和部分玻璃质基质。假玄武玻璃与碎裂岩和糜棱岩共生的现象说明在桐柏—大别造山带形成和隆起过程中同一断层剪切带内大地震重复发生。大河镇假玄武玻璃的研究可对大陆型大地震的发震机制及地壳浅部的脆性变形领域到深部的塑性变形领域的地震断层的破裂过程和力学性质的研究提供重要信息。

桐柏-大别造山带高压变质单元岩石Pb同位素组成

铅同位素组成对于研究构造分区与演化、块体相互作用以及识别地壳中不同块体的上、下层次关系等具有重要意义.桐柏-大别造山带高压变质单元岩石的全岩Pb同位素组成研究表明,在该造山带不同区段,高压变质岩系二云钠长片麻岩与榴辉岩具有相似的Pb同位素组成,表现为上部地壳高放射成因的Pb同位素组成特征,其中Pb同位素组成为:206Pb/204Pb=17.599～18.310,207Pb/204Pb=15.318～15.615,208Pb/204Pb=37.968～39.143.大别和桐柏地区高压变质岩系Pb同位素组成的一致性进一步证明了大别地区与桐柏地区的高压变质岩系是可以相连的,它们应属于同一构造单元.高压变质岩系Pb同位素比值总体高于超高压变质岩系,验证了桐柏-大别造山带扬子俯冲陆壳从下部岩系到上部岩系Pb同位素比值呈规律增长这一Pb同位素化学特征.侵入于高压变质岩系中的面理化(含榴)花岗岩,其Pb同位素组成与高压变质岩系相比相对较低,而与超高压变质岩系及其中的面理化(含榴)花岗岩相似,为:206Pb/204Pb=17.128～17.434,207Pb/204Pb=15.313～15.422,208Pb/204Pb=37.631～38.122.这表明高压变质岩系和超高压变质岩系中的面理化(含榴)花岗岩具有相同的岩浆来源.结合面理化(含榴)花岗岩具有A型花岗岩的地球化学特征分析,它们的岩浆物质可能来自超高压变质岩折返至中下地壳的减压退变和部分熔融.

桐柏-大别造山带的剪切带阵列

桐柏—大别造山带在长期的韧性再造和脆性改造过程中,形成了有规律的剪切带阵列,包括韧性剪切带阵列和脆性剪切带阵列。它们是多期碰撞造山和造山期后伸展塌陷的产物,并在造山带的流变学和构造演化过程中起着重要的调整作用,造山带内的镁铁、超镁铁质及榴辉岩岩体群带则是涉及下地壳及上地幔流变的韧性剪切带阵列的代表。这些剪切带阵列经历了长期的演化历史,具正向的、反向的、螺旋形或旋回式的流变学演化轨迹。

西大别西北部浒湾变质带榴辉岩的年龄和性质及其对秦岭-大别-苏鲁造山带多期演化的制约

浒湾高压变质带位于大别造山带的西北部,是研究秦岭-大别-苏鲁造山带演化过程和时间的关键地区。我们对产于该高压变质带的三个榴辉岩样品进行了LA-ICPMS锆石U-Pb定年、微量元素和Hf同位素组成分析,以限定榴辉岩相变质作用及原岩形成的时间和原岩性质。苏家河榴辉岩中的变质锆石颗粒具低Th/U值、弱的Eu负异常、较平坦的重稀土(HREE)配分模式,以及低的176Lu/177Hf值。表明这些锆石形成过程中有石榴子石的存在而缺乏斜长石,因此形成于榴辉岩相变质条件。Ti含量温度计计算表明,这些变质锆石的形成温度约为655°C和638°C,与在榴辉岩相变质作用温度条件下形成一致,206Pb/238U年龄加权平均结果为309±4Ma(2σ),代表了榴辉岩相变质作用时间的最佳估计值。胡家湾变质锆石可能形成于前进变质作用阶段,206Pb/238U年龄加权平均值为312±11Ma(2σ),这一结果在误差范围内与苏家河的年龄结果一致。锆石U-Pb年龄和微量元素分析结果表明,榴辉岩核部的锆石属岩浆型,年龄为406±5～420±7Ma(2σ),表明原岩晚于中古生代华北与秦岭地体的碰撞时间。三个榴辉岩样品的锆石颗粒εHf(t)值的变化范围较大(-4.9～21.3)。变质锆石与岩浆锆石的Hf同位素的变化范围相近,少数变质增生边部锆石与核部残留岩浆锆石给出较一致的Hf同位素组成,表明变质增生锆石可能是原岩岩浆锆石溶解再结晶作用的结果,因此保留了原岩的初始Hf同位素组成。高的εHf(t)值表明它们的原岩来自亏损的地幔源区,可能是古特提斯洋壳;而低εHf(t)值则归因于地壳混染作用。少量继承核锆石的出现表明榴辉岩的原岩形成过程中有古老地壳物质的加入。浒湾地区一些榴辉岩具明显的来自扬子板块大陆地壳的年代学和地球化学特征。该区古生代的洋壳和新元古代的陆壳在石炭纪共同经历了榴辉岩相变质作用,表明古生代古特提斯洋壳形成于扬子板块北缘边缘盆地的环境。高压变质作用的陆壳岩石可能在洋壳岩石的折返和保存过程中起到了浮力牵引的作用。扬子和华北克拉通的聚合可能经历了超过200Ma的多阶段过程。

大别-苏鲁造山带榴辉岩及其中磷灰石的碳同位素地球化学

应用EA MS连线技术 ,对大别山东部和苏鲁地体南部超高压变质榴辉岩及其中的磷灰石进行了碳的含量和同位素分析。结果得到 ,榴辉岩全岩的δ1 3 C值变化较大 (- 30 .7‰～ +2 .5‰ ) ,而所含磷灰石中结构碳酸根的δ1 3 C值变化较小并显著亏损1 3 C(- 2 8.1‰～ - 2 0 .8‰ )。部分榴辉岩具有高的全岩δ1 3 C值 ,指示其形成后受到过含CO2 流体的退化蚀变。低的磷灰石δ1 3 C值指示 ,榴辉岩中含有地表有机碳 ,因此证明这些榴辉岩的原岩曾出露过地表 ,在超高压变质阶段存在以亏损1 3 C为特征的含CO2 流体。

大别-苏鲁造山带大理岩中榴辉岩包体的锆石U-Pb年龄及其地质意义

大别-苏鲁造山带大理岩中榴辉岩包体的锆石有两种类型，为变质增生锆石和变质重结晶的残留碎屑锆石。变质增生锆石和完全变质重结晶锆石都具有较低的U、Th含量和Th／U比值，且给出两组变质年龄，分别为240．9±4．8～245．1±3．1Ma和223．7±4．2-226．0±3．9Ma。年龄为240．9±4．8～245．1±3．1Ma的变质锆石的生长对应于板块俯冲过程中高压榴辉岩相变质作用期间的流体活动，而223．7±4．2-226．0±3．9Ma的变质锆石的生长可能对应了板块折返早期的流体活动。这些年龄同样可以很好地用来限定其寄主大理岩的变质演化历史。

大别-苏鲁造山带橄榄岩记录的碰撞造山过程中地幔楔的地壳交代作用

地壳交代作用是洋壳俯冲带板片-地幔界面的普遍现象,由于地幔楔样品的缺乏,其识别存在困难。而碰撞造山带广泛出露的地幔楔来源的造山带橄榄岩则是理想的研究对象。本文对大别-苏鲁造山带橄榄岩的已有研究成果进行了系统总结。这些成果表明这些橄榄岩在大洋俯冲向大陆碰撞转换的不同阶段经历了多期地壳来源流体的交代作用。地壳交代作用不仅改变了地幔楔橄榄岩的地球化学成分,而且导致了交代矿物的生长以及超镁铁质交代体的形成。这些交代体或作为同碰撞和碰撞后镁铁质火成岩的地幔源区,或将地壳组分传输到深部地幔,或释放流体交代大陆俯冲隧道中的俯冲陆壳。本文对地壳交代作用研究中存在的重要问题和解决思路提出了建议。

桐柏-大别造山带南缘中侏罗世基性岩的发现及其构造意义--来自锆石U-Pb年代学和Hf同位素证据

桐柏-大别造山带南缘大洪山地区出露一套变质辉长辉绿岩脉,该岩脉沿襄樊-广济断裂带侵入到大洪山造山带增生杂岩之中,本文采用锆石U-Pb LA-ICP-MS定年方法,获得了该变质辉长辉绿岩脉的岩浆锆石年龄为163±3 Ma,代表岩脉的侵位结晶年龄,是目前桐柏-大别造山带已知最早的造山后晚中生代岩浆活动记录之一,表明桐柏-大别造山带南缘晚中生代岩浆活动开始于中侏罗世晚期,与北大别地区初始深融作用时间相当,比早白垩世大规模岩浆活动的峰期(~130 Ma)早约30 Ma。锆石Hf同位素分析结果显示eHf(t)值为+5.8^+10.8(平均值为+9.7±0.7),对应的单阶段Hf模式年龄t_(DM1)为387~595Ma(平均值为434±29Ma),明显大于岩脉成岩年龄,表明岩浆源区主要来自于亏损地幔,亏损地幔为早古生代伸展过程的产物。结合区域研究资料,163±3 Ma是桐柏-大别碰撞造山带南缘中生代陆-陆碰撞后最古老的岩浆岩年龄之一,与大别造山带山根软化的时代一致,可能代表桐柏-大别造山带由挤压环境向伸展环境的初始转换时间,据此认为桐柏-大别造山带从山根软化到大规模伸展垮塌间隔-30Ma,地幔经历了亏损-富集的转化过程。

桐柏-大别造山带金(银)矿区域找矿模型及评价标志研究

分析了桐柏-大别造山带(北坡)金银成矿带的展布形状。在该带已发现的有中、小型金银矿床、矿点、矿化点百余处,组成我国重要的变质碎屑岩型金银成矿带。根据赋矿层位、地球物理、地球化学特征,将其划分为北、中、南3个成矿亚带。研究表明,成矿亚带内各有一个赋矿层位(歪头山岩组、秦岭岩群、龟山岩组),它们的成矿元素相对较高,1:20万水系沉积物测量表明,3个成矿亚带位于Au、Ag异常带中。在ΔΤ航磁平面图上,分布于由纵贯成矿带的韧性剪切带所导致的狭长条带状负磁异常带内。

俯冲大陆熔融:大别-苏鲁造山带中生代岩浆岩锆石U-Pb年龄和地球化学证据

板块俯冲物质再循环的岩浆岩表现形式,是化学地球动力学研究的核心问题.在海底扩张和板块构造学说发展过程中诞生的化学地球动力学,在研究大洋地质的许多基本问题中已经取得了巨大成功.……