大别造山带折返剥露历史:来自合肥盆地南缘中生界变质岩碎屑的证据

在合肥盆地南缘广泛分布的中生界内,砾石主要由变质岩碎屑组成。碎屑在地层中分布及垂向上的变化,为重塑造山带折返剥露历史提供了证据。防虎山组和三尖铺组底部砾岩碎屑组合为:石英片岩+云母片岩+石墨片岩+千枚岩+石英岩+脉石英+片麻岩(局部),表明在早侏罗世晚期Pliensbachian期(距今195Ma)之前,佛子岭群和卢镇关群已经折返到地表并遭受剥露。早白垩世凤凰台组、毛坦厂组和周公山组中砾岩碎屑组合为:片岩+石英岩+片麻岩+混合岩+榴辉岩+角闪岩+斜长岩+花岗岩+大理岩等,榴辉岩以及其它基性岩的微量元素特征表明它们可能是一个在早白垩世以前(距今135Ma)折返到地表并遭受完全剥露,而现在已经从造山带消失的超高压构造地层单元。大别造山带出露的超高压变质带(大别杂岩)在北缘中生代地层中目前尚未发现有可靠的沉积记录,推测它们的大规模折返和剥露可能在新生代,并持续到现在。据此认为大别造山带大规模的折返剥露分为3个阶段:早侏罗世之前、晚侏罗世—早白垩世早期和新生代。     

宁芜盆地中三叠统黄马青组是大别造山带最早剥露的记录

由于后造山期的构造运动改造和巨量剥蚀,大别造山带的初始剥露时间,即开始为周缘盆地提供物源的时间缺乏精确限定。文章对下扬子宁芜盆地中三叠统黄马青组三角洲相陆源碎屑岩进行野外调查,并开展了沉积岩石学和物源分析。结果显示,黄马青组以岩屑石英砂岩、长石岩屑石英砂岩为主,石英含量76%~84%,岩屑含量10%~14%,长石含量6%~11%。岩屑以富含石英的变质岩或变泥质岩岩屑为主,指示变质岩的特殊物源的存在;黄马青组砂岩碎屑锆石年龄主要分布在350~250 Ma、420~400 Ma、900~700 Ma、2000~1600 Ma、2500~2100 Ma等区间,反映了华南板块北缘、华北板块南缘的混合信号,其物源供应主要来自大别造山带南部的宿松杂岩带、华北板块南缘基底及沉积盖层物质;通过与大别造山带周缘中生代沉积记录进行对比,发现在中—晚三叠世各盆地具有物源相似性,认为大别造山带低级变质带的早期折返导致了造山带的初始抬升和剥露,宁芜盆地中三叠统黄马青组至少一部分沉积物来自造山带早期抬升与剥蚀。     

合肥盆地沉积构造样式与大别造山带的演化历史

对大别造山带的成生演化已有了系统而全面的研究和认识，但对印支运动期后大别山的构造演化却涉及较少，其工作基础是以大别造山带内的地质研究为基础；笔者以大别山北缘合肥盆地的沉积构造样式为研究对象，重点探讨印支运动期后大别山的成生演化历史。在吸收前人对大别山成果的研究基础上，以合肥盆地沉积和构造样式为主线，结合大别山北缘和合肥盆地的诸多地质特征，对中生代以来，大别山至少存在有四次造山运动：分别发生在印支期、燕山晚期、喜马拉雅早期和喜马拉雅中期。四次造山运动的强弱也明显不同：以印支期最强烈，其次为燕山晚期的挤压推覆，而喜马拉雅期的两次隆升运动较弱。四次造山运动的样式也存在明显差异：印支运动表现为自南而北的大规模挤压推覆运动，燕山晚期和喜马拉雅早期则以小规模的挤压运动为主，喜马拉雅中期则以整体升降为主。     

高压—超高压岩石对合肥盆地侏罗系沉积的贡献

合肥盆地侏罗系沉积包括防虎山组、三尖铺组、周公山组和凤凰台组。上述地层中砂岩普遍产出碎屑白云母，而且几乎都为多硅白云母，Si原子数多从3．3至3．6（p.f.u），表明大别造山带高压－超高压变质岩石是合肥盆地沉积的重要物源。由於防虎山组地层沉积於早侏罗世，该地层中碎屑多硅白云母的新发现表明大别造山带高压－超高压岩石在早侏罗世时期已经出露地表。     

合肥盆地南部侏罗系砂岩碎屑组分及其物源构造属性

根据侏罗系砂岩碎屑的岩矿组成及主元素地球化学分析, 认为合肥盆地南部侏罗系物源主要来自大别造山带, 具有明显的陆壳 岛弧混杂属性。主要物源类型经历了下—中侏罗统的 “再旋回造山带”类型向上侏罗统 “弧造山带”类型的复杂演变, 期间中侏罗世特别是相当于凤凰台组时期由于强烈的剥离作用, 大别造山带切割的 （ｄｉｓｓｅｃｔｅｄ） 岩浆弧物源已有所暴露。据古地理恢复, 推断侏罗纪合肥盆地南部沉积演化曾受控于挤压动力体制, 极可能与扬子板块进一步陆内俯冲作用有关     

伊犁盆地白垩纪剥露事件的裂变径迹证据

本文利用砂岩中磷灰石的裂变径迹方法, 研究了伊犁盆地中生代抬升-剥露事件。根据磷灰石裂变径迹测年结果, 开展了温度-时间热模拟反演研究, 结果揭示出伊犁盆地在115~95Ma期间存在一期重要的抬升-剥露冷却事件, 剥蚀量至少可达1.8km, 剥蚀速率至少为0.09mm/a。区域资料对比分析表明中晚白垩世的抬升剥露事件, 在天山地区乃至整个新疆的造山带普遍存在。      

中生代合肥盆地南部的沉积过程与大别山变质地体的剥露

合肥盆地南部的构造-沉积演化历史可划分出两个不同阶段,即侏罗纪伸展断陷和盆地向南扩展阶段和早白垩世盆地南缘火山喷发和盆地向北退缩阶段。合肥盆地自早侏罗世开始形成,强烈的断陷-沉积作用发生在中、晚侏罗世。盆地边缘沉积主要由冲积扇与辫状河体系组成,明显受边缘正断层控制,并且随断层向南迁移,盆地也不断向南扩展。盆地主体沉积以河流-湖泊体系为特征。古流向恢复结果证明盆地沉积物来自于大别山变质地体。下侏罗统防虎山组中含柯石英包体的三叠纪变质锆石的发现表明,超高压岩石在早侏罗世就已经剥露到地表。凤凰台组中榴辉岩砾石的出现指使大别山在晚侏罗世经历了强烈的抬升和剥蚀。合肥盆地南部在早白垩世时开始抬升,并发生强烈的火山喷发,盆地沉积范围向北明显迁移。合肥盆地二阶段式构造-沉积演化过程反映,大别山及邻区的构造体制在侏罗纪末发生了明显的变化。我们认为大别山变质地体在侏罗纪时期可能是通过构造挤出的方式折返到地表的,这种挤出构造过程一方面导致大别山变质地体的前缘(南缘)发育逆冲推覆构造和形成前陆盆地,另一方面也同时造成其后缘(北缘)发生伸展拆离和产生断陷盆地。早白垩世时期大别山所经历的区域性地壳伸展和强烈的岩浆活动可能与深部岩石圈的拆沉和软流圈热物质的上涌有关。     

合肥盆地中生界沉积物物源分析及构造意义

应用砂岩端元组分、重矿物成分变化等方法对合肥盆地及其南缘的中生界沉积物物源研究表明:合肥盆地大致以六安断裂为界分为南带和北带,其物源有显著差异.北带沉积物主要来源于华北板块,特别是早、中侏罗世,从晚侏罗世到早白垩世,大别造山带大规模的剥露开始,其母岩物质已经完全参与了盆地主体区的沉积;南带中、晚侏罗世沉积的物源来自北淮阳带,但大别造山带也有相当程度的贡献,凤凰台组沉积时期是大别造山带隆升最快、幅度最大的时期.早白垩世盆地的充填物质主要来自大别高压变质岩带,指示其俯冲、折返已经到达地表并持续遭受剥蚀,自中晚侏罗世到早白垩世早期剥蚀程度逐渐加大.从源区看,北带侏罗系样品的源区更接近于被动大陆边缘,南带多为主动大陆边缘.而白垩系样品无论北带还是南带多落入或靠近主动大陆边缘,说明早白垩世滨太平洋构造域已经占主导作用,南北差异减弱,早白垩世早期是南北向区域挤压特提斯构造域向北东向伸展的滨太平洋构造域转换的关键时期.此外值得注意的是中生界少数样品反映了岛弧区背景,许多样品具有混合源区的明显特征.     

合肥盆地中新生代三维埋藏史分析

在合肥盆地地震资料的基础上,求得现今盆地内部中新生代各个地层的厚度分布。并通过回剥技术模拟盆地埋藏史,获得合肥盆地中生代以来三维演化历史。结果显示中生代以来,合肥盆地沉积地层最厚超过万米,中上侏罗统为主要沉积地层;三维埋藏史揭示合肥盆地的中新生代沉积演化历史受大别造山带和郯庐断裂带的共同控制,盆地沉积中心的迁移与大别造山带和郯庐断裂的活动密切相关。     

合肥—潢川盆地南缘中生代冲积沉积及其构造意义

合肥—潢川盆地南缘中生代地层被划分为4个年代体（Chronsome）。年代体Ⅰ包括早侏罗世防虎山组和中晚侏罗世圆筒山组下部，由辫状河、曲流河以及滨一浅湖沉积体系组成，局限于盆地东端；年代体Ⅱ包括中晚侏罗世三尖铺组、朱集组和圆筒山组上部，下部为冲积扇沉积，中、上部为辫状河沉积，早期属于横向水流系统（南北方向），晚期是纵向水流系统（东西方向），近EW向的信阳—金寨—舒城断裂是其南部边界；年代体Ⅲ包括早白垩世早期凤凰台组、段集组、周公山组，前两组为冲积扇沉积，后者为辫状河和越岸沉积，粗碎屑明显向盆进积达数公里，南部边缘发育横向水流，而往盆地方向发育纵向水流。年代体Ⅳ为早白垩世晚期黑石渡组和陈棚组，南部边界是磨子潭晓天断裂和桐柏-商城断裂，断裂以伸展走滑为主，东段早期为冲积扇-扇三角洲沉积，晚期为深湖浊积岩沉积。晚白垩世沉积仅发育在西段局部地区，其余处于隆升状态。平行于大别山造山带的近EW向纵向断裂控制着年代体的南部边界，NE向郯城庐江断裂和商城麻城断裂控制着年代体侧向相的变化。合肥潢川盆地南缘沉积从东往西逐渐超覆，揭示大别造山带折返具有自东而西的递进特征。郯城—庐江断裂和商城—麻城断裂对年代体的发育有明显影响，郯城—庐江断裂控制着早侏罗世沉积，表明构造活动至少始于早侏罗世。     

合肥盆地安参1超深井钻遇的基底时代问题讨论

安参1井是南华北地区唯一的一口超深井,正确认识其钻遇的前中生界地层,具有重要的理论和找矿意义。由于钻井岩芯目前尚未发现可靠的古生物等可供定年的标志,本文只能依据钻遇岩层的地质构造、地球物理、地球化学等指标进行对比分析,证明安参1井钻遇的在印支期剥蚀面以下暗色泥质岩类地层与邻近出露的新元古界青白口系具有相似性;而与石炭系—二叠系不同。     

合肥盆地烃源岩有机质热演化历史分析

利用镜质体反射率资料及其定量恢复的合肥盆地的古地温结合伊利石结晶度测定系统研究了盆地石炭-二叠系以来的热演化史,在此基础上分析了石炭-二叠系、下侏罗系、中上侏罗系、白垩系、古近系的烃源岩有机质的热演化程度及热演化史,结果表明合肥盆地C-P系呈现为高成熟阶段,并在下侏罗统沉积之后开始进入生油门限,在上侏罗统沉积后地温曾达245℃,而在白垩纪中期(朱巷组沉积后)最大古地温度达到过305℃指示进入了过成熟阶段。下侏罗统防虎山组Ro值和伊利石结晶度也显示了较高的热演化程度,在中侏罗统沉积后开始进入生油门限,在早白垩世朱巷组沉积后达到了最高的热演化程度,最大古地温达260℃。中-上侏罗统随着下白垩统朱巷组的沉积而进入生油门限,在下白垩统沉积之后达到了最大的古地温度,分别为225℃、230℃,指示开始进入过成熟阶段,朱巷组最大埋藏温度出现在早白垩世末,达到了110～120℃,指示进入了成熟期。在上覆古近系沉积后曾达到最大古地温(110～160℃),显示进入了成熟阶段。古近系定远组未进入成熟阶段,最大古地温出现在定远组沉积之后,但小于50℃。     

合肥盆地安参1井前侏罗纪基底地层的孢粉组合特征与时代归属

大别山北缘的安参1井是合肥盆地最深的一口参数井,钻遇前侏罗纪基底地层达千米以上,为一套不含煤层(线)或灰岩以泥岩为主的地层,与周缘华北陆块和大别造山带等构造单元的地层对比困难。因缺少宏观化石记录和明确的定年依据,其时代归属一直存在争议,制约了对这一套特殊地层所反映的地质信息的进一步挖掘。为进一步明确该套特殊地层的地质时代,本项研究对安参1井4160~5152m井段大量岩心和岩屑样品进行了微古化石分析,在其中5块样品中发现了保存良好的孢粉化石647粒,共计23属51种及部分未定种。根据对孢粉化石的类型、属种和含量的分析,将其自下而上划分为两个孢粉化石组合:Ⅰ.Densosporites reynoldburgensisLaevigatosporites perminutus;Ⅱ.Triquitrites-Macrotorispora media。孢粉组合Ⅰ中蕨类植物孢子以平均含量87.67%占绝对优势,代表分子有Laevigatosporites perminutus,Lycospora rotunda,Patellisporites meishanesis等,裸子植物花粉均为单囊粉属Florinites;孢粉组合Ⅱ中,蕨类植物孢子平均含量降低至53.78%,其中蕨类孢子Lycospora rotunda消失,Leiotriletes adnatus,Triquitrites,Crassipora等含量下降,并有特征分子大一头沉孢属Macrotorispora出现,裸子植物花粉含量和丰富度明显增加,以柯达粉属Cordaitina为主。经过与华北其他地区孢粉组合特征的对比分析,上述两个孢粉组合分别与华北陆块晚古生代二叠系太原组和上石盒子组具有明确的相似性,与早期和中晚期华夏植物群面貌相一致,反映了裸子植物逐渐繁盛、属种越来越丰富的过程,孢粉组合Ⅰ和Ⅱ的地质时代分别为晚石炭世晚期至早二叠世早期和晚二叠世,为安参1井前侏罗纪基底存在石炭—二叠系提供了直接证据,也为合肥盆地沉积环境和古气候分析提供了新资料。     

大别造山带天柱山中生代中酸性岩成因的REE配分定量模拟

大量的同位素地质年代学和地球化学研究表明,大别山中生代中酸性岩为俯冲扬子陆壳再循环的产物．REE配分的定量模拟计算结果表明,与基性下地壳相似的北大别基性闪长质片麻岩部分熔融并经过结晶分异能够形成与天柱山中性岩类似的稀土元素组成,而与中性地壳相似的北大别中性灰色片麻岩部分熔融能够形成与天柱山花岗岩类似的稀土元素组成．残留相微量元素定量计算结果表明,大别山现今出露的中基性麻粒岩不是部分熔融后形成的残留体．早白垩世地幔超柱事件热扰动所引起的加厚地壳部分熔融后的残留体可能由于比重较大而拆离进入地幔,从而发生去山根作用和造山带的大面积隆起．     

Mineral Composition and Metamorphic P-T Conditions of the Eclogitic Rocks in the Eastern Dabie Mountains and Their Genetic Implication

There are obvious differences in the mineral assemblage and metamorphic P-T conditions between the eclogites from the northern and southern parts of the eastern Dabie Mountains. Those from the northern part of the mountains are developed in Alpine peridotite and gneiss. They have a mineral assemblage of garnet+diopside with no quartz, and were formed at temperatures of 600℃-740℃. Those from the southern part are developed in gneiss and marble. They consist of garnet+omphacite+less quartz and were metamorphosed at temperatures in the range of 650°-800℃. These differences suggest that the former may be formed during the metamorphism of the deep subducted oceanic crust, whereas the latter may be genetically related to the subduction of the continental crust in this area.     

大别造山带与毗邻沉积盆地间剥蚀沉积关系的裂变径迹热史模拟定量对比

通过利用裂变径迹热史模拟来探讨山盆之间剥蚀沉积关系为定量对比山盆之间剥蚀沉积关系提供了一种可能的途径。其原理主要是通过裂变径迹热史曲线,求取造山带区域平均剥露速率,再将其与毗邻盆地沉积速率对比,进而判断山盆之间剥蚀沉积比例关系。通过计算可以得到大别造山带65~25 Ma区域体积平均剥露速率为1189.67 km3/Ma(当古地温梯度为25℃/km时)、1487.08 km3/Ma(当古地温梯度为20℃/km时)。其剥蚀速率至少占到了毗邻盆地古近纪平均总沉积速率的一半以上。其原理主要是通过裂变径迹热史曲线,求取造山带区域平均剥露速率,再将其与毗邻盆地沉积速率对比,进而判断山盆之间剥蚀沉积比例关系。