桐柏—大别山高压超高压变质带

桐柏—大别山高压超高压变质带自南向北可划分为３个带：绿帘－蓝片岩相变质带，高压榴辉岩相变质和超高压榴辉岩相变质带，超高压变质带形成于加里东期洋壳俯冲作用过程中，而前两个高压变质带则是印支期陆－陆俯冲－碰撞作用的产物。     

中国中央造山带内两个超高压变质带关系

中国中央造山带内至少发育两个超高压变质带,一个是南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,超高压峰期变质年龄为早古生代(500～400 Ma),代表扬子与中朝克拉通间的深俯冲和碰撞带;另一个是研究程度较高的大别-苏鲁超高压和高压变质带,峰期变质年龄主体是三叠纪(250～220 Ma),代表扬子克拉通内部的陆内大陆深俯冲和碰撞带。对东秦岭看丰沟及香坊沟的变质岩片详细岩石学和构造学研究以及先期造山带尺度的构造、岩石和年代学研究资料分析证明,南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,向东不能与大别-苏鲁超高压和高压变质带的任一部分相连,包括南大别和西北大别超高压及高压变质岩石。相反,大别-苏鲁超高压及高压变质带,向西经桐柏山,横过南襄盆地延伸到南秦岭的西峡及商南一带。仅在东秦岭-大别山范围内,两个超高压变质带分别位于南丹断裂系南北两侧,沿造山带近平行延展,之间被一系列以断裂或剪切带为边界的岩石构造岩片相隔,不能构成横贯中国中部统一的巨型超高压变质带。任何有关中国中央造山带构造格架及构造演化模型的建立,均应考虑其内部发育两个时代和功能不同的超高压变质带。     

苏北高压变质带及其与北侧超高压变质带的关系

在苏北超高压变质带以南存在一条与之平行的高压变质带。带内由东南向西北可进一步划分出蓝闪石-黑硬绿泥石带,石榴石-绿帘石带和蓝晶石-黄玉带三个变质亚带。从蓝门石-黑硬绿泥石带到蓝晶石-黄玉带变质温压逐渐升高,其峰期地热梯度为15±3℃/km,属于高压变质相系。北侧超高压变质带的典型矿物组合是石榴石+绿辉石+柯石英+金红石,地热梯度为9±2℃/km。高压变质带峰期变质与北侧超高压带峰期变质的地热梯度明显不同,而与超高压变质体的退变质地热梯度相吻合。结合同位素年代学资料,本文指出本区的高压变质作用与北侧的超高压变质作用不是同时发生,而是与超高压变质体的退变质作用同时发生于中生代的印支期。含柯石英榴辉岩的超高压峰期变质早于印支期,并经两次抬升出露于地表。     

中国主要高压-超高压变质带的大地构造背景及俯冲/折返机制的探讨

造山带中发现超高压矿物柯石英和金刚石,被认为与洋壳或陆壳岩片的深俯冲(>100km)有关。但探讨这些岩片是如何俯冲和折返的？却是一个极具挑战的难题。目前,中国境内含榴辉岩的高压超高压（HP/UHP）变质带已经发现11条,此外,世界各地发现的高压超高压变质带还有至少20条。高压超高压变质带,特别是中国众多的HP-UHP变质带,在什么特定的大地构造条件中形成？又是在怎样的构造背景下折返而剥露地表？中国大陆上为什么出现众多规模可观的HP-UHP变质带？为什么出现洋壳（深）俯冲与陆壳（深）俯冲不同类型的HP-UHP带？这是本文试探讨的问题。根据中国境内的11条高压/超高压变质带形成时代和区域构造背景,将其分为4类：Ⅰ.始特提斯（早古生代）高压/超高压变质带,包括（1）柴北缘-南阿尔金超高压变质带,（2）北祁连-北阿尔金高压变质带,（3）东秦岭超高压变质带;Ⅱ.古特提斯高压/超高压变质带,包括（4）大别高压/超高压变质带,（5）苏鲁高压/超高压变质带,（6）西藏羌塘高压变质带;（7）西藏松多（超）高压变质带;Ⅲ.新特提斯高压/超高压变质带,包括（8）雅鲁藏布江东构造结南迦巴瓦（超）高压变质带;Ⅳ.古亚洲域南缘高压/超高压变质带,包括（9）新疆西南天山超高压变质带,（10）甘肃北山高压变质带,和（11）冀北高压变质带。中国高压/超高压变质带形成的大地构造背景有洋壳（深）俯冲和陆壳（深）俯冲两大成因类型,认为前者大都与始-古特提斯洋盆中微陆块之间的汇聚碰撞有关;后者为大陆块之间剪式碰撞和撕裂式岩石圈舌形板片深俯冲的产物。由于中国（邻区）大陆是三大陆块与许多小陆块聚集构成的巨大拼合体,小陆块在特提斯洋盆（特别是始、古特提斯洋盆）中的独特位置,使陆块之间的刚性洋盆岩石圈得以（深）俯冲插入小陆块之下。而大陆块之间特殊部位的碰撞为陆壳（深）俯冲创造条件。研究表明,高压/超高压变质岩石和蛇绿岩、混杂堆积、俯冲增生楔一起构成俯冲/折返杂岩带;认为代表印支造山带山根物质的大别-苏鲁高压/超高压俯冲/折返杂岩带,呈面形推覆岩片的构造样式叠置在扬子陆块之上,提出汇聚陆块边缘深部地幔物质折返的“斜向挤出”和“沿岩石圈板片的多层隧道的多重/分片挤出”的两种模式;认为走滑断裂在高压/超高压变质岩石的快速折返中起重要作用,即阿尔金走滑断裂、郯庐走滑断裂和喀喇昆仑走滑断裂,分别制约了阿尔金和祁连山中的南北两条早古生代高压/超高压变质带、大别-苏鲁印支期超高压变质带和喜马拉雅西构造结的喜山期超高压变质带的快速折返。     

超高压变质带的全球分布及其大地构造意义

对全球28个超高压变质岩产地的地质对比研究发现,超高压变质带的发育,与弧-陆和陆-陆碰撞造山带关系密切。碰撞造山带多发育于活动的大陆边缘。在那里,冷的陆壳物质可以深俯冲到另一个相对稳定的未俯冲的板块之下,其深度可以超过90~120 km,在高压达>2.5 GPa和温度约600℃或更高条件下,导致超高压特征矿物如,柯石英、金刚石等的生成。在空间分布上,超高压变质带集中于欧亚大陆及其周缘,澳洲和北美目前尚未有报道。从时代上看,超高压变质带多出现于显生宙,前寒武纪只有晚元古代（泛非运动期）少数两例。说明以超高压变质带为特征的碰撞造山作用,是显生宙以来,陆壳增生达到一定的规模后,才出现的构造体制;Rodinia和Pangea古大陆的裂解,使地温梯度降低,从而有利于超高压变质带的生成。     

苏鲁变质带北部的岩石构造单元及结晶块体推覆构造

虽然苏鲁变质带北部的超高压变质岩石的类型及其特征与大别山超高压带相似,但是要划出与大别山相对应的岩石构造单元是困难的。详细的区域地质、岩石学、同位素年代学及地球化学的研究已将超高压带的西界大致圈定在牟平断裂至米山断裂的范围内。特别需要提出的是,在荣成超高压变质岩石分布区的南北两侧,出露有3 种不同成因的麻粒岩,即榴辉岩化的麻粒岩;由超高压变质岩经高压升温变质作用生成的麻粒岩;以及未经过榴辉岩相变质的麻粒岩。它们有规律地成带分布。这些麻粒岩带以及在荣成地区出露的未经过麻粒岩相叠加变质的超高压变质带,各自都有着完全不同的变质历史,并且都以深大韧性剪切带为其边界。由此笔者将苏鲁变质带北部由南向北划分为海阳所变质地块(榴辉岩化扬子陆块基底变质单元)、荣成变质地块(超高压变质单元)、威海变质地块(麻粒岩相叠加变质的超高压构造岩片)、昆嵛山边界杂岩带。这些来源于地壳深层的结晶块体是超高压带形成和演化的产物,在后来的进一步碰撞挤压中,这些来源于深层而就位于中上地壳水平的结晶块体,有可能发生了与薄皮构造机制(thin-skin thrust)类似的构造过程。它们有如一系列的推覆体挤压叠置,使华北和华南陆块最后挤压在一起。     

柴达木盆地北缘早古生代高压——超高压变质带中发现典型超高压矿物——柯石英

从都兰北带榴辉岩的片麻岩围岩的锆石中发现了柯石英包裹体和石墨包裹体，说明该超高压带的峰期变质作用已达柯石英稳定区间（＞2.8GPa）但小于金刚石的稳定区间（＜3.5GPa），从而确定柴达木盆地北缘存在早古生代超高压变质作用和陆－陆碰撞作用，为中国中部存在一条横贯东西的早古生代（大致500－400Ma）高压超高压变质带的推断提供了新的关键性证据。     

苏鲁高压-超高压变质带深俯冲阶段陆表面、Moho和构造应力场的时空变化

俯冲作用作为高压—超高压变质岩带形成的重要机制之一,俯冲块体的运动速度和强度将是制约其形成和演化的重要构造因素,借助于板块俯冲作用的研究探讨高压—超高压变质岩带的形成过程,对研究苏鲁高压—超高压变质岩带的形成机制和动力学建模,是一种有益的尝试。俯冲作用最显观的构造效应是俯冲地块前缘陆表面和Moho的强烈下插,导致山前坳陷带的形成和陆壳的加积、增厚。数值模拟的初步研究表明,俯冲地块的平移速度与山前坳陷带的坳陷量和坳陷速度及Moho的下弯量和下弯速度大致呈正相关关系,表明两者是俯冲过程中重要的壳内活动性构造界面。俯冲块体作为高压—超高压变质带深俯冲作用的运动载体,俯冲块体内部构造界面的运移,间接反映了高压—超高压变质带的形成过程和运动速度的变化,数值模拟结果似乎表明陆表面和Moho有可能成为探讨高压—超高压变质岩带形成过程和深俯冲作用的重要标志。俯冲块体内部的构造应力场也是制约和影响高压—超高压变质带形成过程的重要构造因素之一,模拟计算表明,俯冲过程中俯冲地块的壳内应力场较为稳定,始终以挤压应力为主导,俯冲作用强度仅影响应力大小,而不改变壳内应力场的应力分布。可见,高压—超高压变质岩带基本形成于挤压构造应力场环境...     

大别山高压-超高压变质期后伸展构造格局

大别山高压、超高压变质期后构造格架的最显著特征是以罗田片麻岩穹隆为核部的多层伸展拆离滑脱带的发育,并由它们将超高压变质单元、高压变质单元和蓝闪－绿片岩单元分隔成垂向叠置的席状岩片,类似于变质核杂岩的基本结构样式。这种伸展构造格架制约了高压、超高压岩石的展布,而在较大榴辉岩体中保存的缩短或挤压组构则是以高压、超高压变质作用为标志的陆－陆碰撞事件的记录。正确地区分挤压组构与伸展组构是识别大别山带内高压     

大别造山带东段扬子陆块和华北陆块间缝合带的位置

大别山为扬子陆块和华北陆块之间的碰撞造山带.构造-岩石单元的岩石组成、同位素年代学资料和构造关系表明, 大别山东段主要由扬子陆块北缘不同变质程度的变质基底和少量浅变质盖层组成, 没有代表蛇绿混杂岩和华北陆块南缘古生代活动大陆边缘的火山-侵入岩建造.各主要构造-岩石单元间的界线为超高压变质岩折返过程中形成的伸展型剪切带, 大别山北部的伸展-逆冲推覆构造也是超高压变质岩折返过程中伸展构造的一部分, 其中不存在具有缝合带意义的重要构造界线.因此, 在大别山东段, 华北陆块和扬子陆块间的缝合带既不是水吼-五河剪切带, 也不是磨子潭-晓天断裂.根据地球物理资料推测, 南北陆块间的缝合带应分布在信阳-舒城断裂的前缘, 但现在覆于合肥盆地中新生代沉积之下.      

超高压变质岩的全球分布与地球演化节律

高压、超高压变质作用不是一个局部的孤立的地质现象，而是一个时空跨度大、范围广、影响构造观的重要科学问题。文中讨论了世界上三类（１３个）典型超高压变质地区的地质学岩石学特点，从全球构造的角度研讨了超高压变质的时空分布，从而得到下列认识：（１）所有高压、超高压变质岩均分布于全球活动带及其次级褶皱带内，超高压变质岩常常保存于多期变质和变形的基底片麻岩块体中，与深位壳型剪切带关系密切。（２）现有的年代学资料说明大部分超高压变质带出现于显生宙不同时代的褶皱带（造山带）内。（３）超高压变质演化的多阶段性，说明了地球从收缩到膨胀的节律现象。（４）从欧亚大陆范围看来，从北而南，从陆到洋超高压变质有逐渐变新的趋势，可能说明欧亚大陆从中生代以来，有从大陆向大洋方向增生的总趋势。     

中国三条高温高压变质带及其地质意义

高温高压变质岩是指高温（热）榴辉岩－高压麻粒岩－石榴角闪岩的变质序列。其形成的大地构造环境为陆－陆碰撞或陆－弧碰撞带,而不形成于与洋壳有关的汇聚性板块边缘。中国境内有三条典型的高温高压变质带,它们是桑干－承德变质带,大别山－苏鲁变质带和南迦巴瓦变质带。变质时代分别是２５００Ｍａ,２１０～２４０Ｍａ和１７～１４Ｍａ。大别山－苏鲁变质带是中生代陆－陆碰撞带根部变质杂岩,代表了华北与扬子两个陆块拼合的界限。年轻的南迦巴瓦变质带是陆－弧碰撞带变质岩系,高压麻粒岩除了在冈第斯岩浆弧的根部以透镜体出露外,主要代表了被掀斜抬升的印度陆块的基底下地壳岩石。桑干－承德变质带是华北克拉通内的高压麻粒岩－榴辉岩转换相的变质带,表明在晚太古代已有与显生宙相似的形成高压变质带的大地构造机制。     

秦岭——大别高压超高压变质带构造特征及构造演化

秦岭－大别高压超高压变质带是地中海全球近纬向活动带的组成部分，地中海活动带具有长期活动历史，高压超高压变质岩发育在不同时代的褶皱带中。秦岭－大别高压超高压变带以丹凤－商南－信阳－桐城对拉带为界分为秦岭和鄂北－桐柏－大别两个高压超高压块体，前者分为南北两个高压变质带，后者进一步划分为蓝片岩带、高压低温榴辉岩带、超高压榴辉岩带、高压中温榴辉岩带和盆榴辉岩带。它们均具有前准对称展布特征。不同地区高压超高     

苏北—鲁东南高压,超高压变质带剥露过程中伸展构造作用

尽管许多地质学家提出了不同的超高压变质岩石形成与折返模式,但高压、超高压变质岩折返与剥露机制仍是大陆造山带动力学研究中的热点和焦点问题。本文明确提出并研究了分布于苏北－胶南变质岩区西北和北部边缘的地壳规模的拆离伸展型韧性剪切带。通过韧性剪切带几何学、运动学、变形环境分析和形成时代的讨论,认为与高压、超高压变质带展布方向斜交的斜向伸展构造作用,是苏北－鲁东南高压、超高压变质带从中地壳抬升至地表的主导     

超高压——高压剪切带

超高压－高压剪切带是大陆碰撞造山过程中变质－变形分解作用形成的一类特殊的剪切带。剪切带内的构造以含柯石英、金刚石等超高压－高压矿物的榴辉岩、面理化超基性－基性岩、片麻岩、大理岩为特征，具有复杂的变形组构和变形历史。最终形成布丁－基质或残斑－基质结构。深入研究超高压－高压剪切带的几何学、运动学和流变学特征，对分析超高压－高压变质岩石的形成－折返过程及碰撞造山动力学，具有重要的实际和理论意义。     

大别-苏鲁榴辉岩带的岩石学、变质作用过程及成因研究

秦岭-大别-苏鲁高压超高压变质带是华北与扬子板块俯冲碰撞作用的产物。以榴辉岩为代表的高压超压变质岩的研究将为整个造山带形成与演化历史的建立提供重要信息。本文对分布于大别和苏鲁地区的榴辉岩进行了地质学、岩石学、矿物化学及年代学研究,获得了以下认识:(1)榴辉岩可分成低温高压榴辉岩和超高压榴辉岩。超高压榴辉岩分布于前寒武纪的大别、东海、胶东和胶南变质杂岩之中,低温高压榴辉岩分布于中晚元古代的红安群、松宿群和苏家河群变质岩系之中。在大别山地区,超高压榴辉岩、高压榴辉岩,以及绿帘-蓝片岩成带状,从北到南依次平行于造山带展布。(2)大别山地区的高压榴辉岩变质作用的温压条件是:450-550℃,1.4-1.6GPa。超高压榴辉岩变质条件是:650-870℃,>2.7-2.9GPa,苏鲁地区的超高压榴辉岩是820-1000℃,>2,8-3.1GPa,榴辉岩的形成温度从西向东逐渐升高。(3)榴辉岩经历了绿帘角闪岩相→榴辉岩相→角闪岩相→绿帘-角闪岩相或绿帘-蓝片岩相→绿片岩相5期变质作用。超高压榴辉岩变质作用PTt轨迹呈顺时针方向旋转,进变质作用为缓慢升温显著增压过程,退变质作用早期为近等温迅速降压过程,中期具近等压降温特征,晚期为近等温降压过程。(4)大别-苏鲁地区至少经历了两期高压变质作用,加里东期夹持于华北与     

桐柏-大别山区高压变质相的构造配置

作为华北和扬子陆块间的碰撞造山带桐柏大别山区以发育高压、超高压变质带为特征,从南到北变质相从低级到高级,代表俯冲带深度不同的变质产物,整体形成高压变质相系列。不过现今各变质相岩石的分布极受后期地壳规模的伸展构造控制,大别杂岩的穹隆作用更使高压变质相带的空间分布复杂化。超高压变质岩今日多呈大小不等的块体嵌布于相对低压的大别杂岩之内,造山带根部物质的热软化,使许多深层地幔物质得以像挤牙膏一样挤出于大别杂岩内。它们之中广泛发育着减压退变质的显微结构,与大别杂岩内一些麻粒岩相表壳岩所保存的减压退变质证迹一样,同是挤出作用和碰撞后隆升的构造证迹。高压相系的发育使南桐柏山和大别山迥然不同于桐商（ 商丹） 断裂以北的北秦岭北淮阳变质带。新近发表的同位素年代学（４０Ａｒ ３９ Ａｒ） 资料：３１６ ～４３４ Ｍａ ,已证明北秦岭是古生代变质带,它与桐柏－ 大别印支期碰撞造山带差异甚大。这两个变质地温梯度差异甚大的变质地体的拼合,说明华北和扬子陆块碰撞的主缝合带是商丹－ 桐商断裂带     

秦岭发现金刚石:横贯中国中部巨型超高压变质带新证据及古生代和中生代两期深俯冲作用的识别

在秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩的锆石中发现金刚石和大量石墨包裹体。金刚石具典型的1331～1334cm~(-1)拉曼谱峰。变质金刚石的发现证明秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩经历了超高压变质作用,其俯冲深度>120 km。片麻岩锆石的SHRIMP定年表明,锆石核部代表岩浆事件的年龄或之前的残核年龄为1200～1800 Ma,超高压变质新增生边部的年龄为507±38 Ma,属早古生代。认为北秦岭超高压变质带与印支期大别超高压变质带(240～200 Ma)是时空上两个带。北秦岭超高压变质带向西可以与南阿尔金—柴北缘早古生代(490～440Ma)超高压变质带相连,向东与大别西北部的熊店和浒湾早古生代榴辉岩(420～400 Ma)相连,组成一条沿中央造山带北部分布的加里东期超高压变质带。认为主要分布在大别山南部的印支期超高压变质带应与南秦岭的高压蓝片岩带相连,组成一条分布在中央造山带南部的印支期高压超高压变质带。北秦岭超高压变质带的发现,为中央造山带存在一条西起阿尔金,东至苏鲁的近4000 km的世界上最大的一条超高压变质带的确定提供了新的关键性证据。而沿中央造山带分布的两条超高压变质带说明:①中国南北大陆在早古生代就已拼接在一起,其后,又有印支期的俯冲和碰撞叠加,加里东期超高压变质带主要分布在北部,后者在南部,两者时     

大别山花凉亭-弥陀剪切带与超高压变质岩片的斜向差异折返

超高压变质岩的折返过程是陆陆碰撞边界演化的关键问题。南倾的花凉亭-弥陀剪切带位于南大别低温-超高压变质 带和中大别中温-超高压变质带之间,矿物拉伸线理倾伏向为SE,逆冲和走滑分量大致相等。电子背散射衍射分析表明： 花凉亭-弥陀剪切带大多数样品的石英组构记录了上盘向NW的剪切变形,反映了中大别超高压变质岩向SE的快速折返, 而部分样品的石英具有上盘向SE的剪切指向,与早白垩世花岗岩穹隆发育导致的区域伸展有关。对前人的岩石学和年代学 成果进行总结,发现大别山进变质和超高压变质峰期/退变质的锆石U-Pb年龄从南往北逐渐变新,南大别和中大别在215~ 225 Ma同时经历了高压榴辉岩相退变质作用,在191~195 Ma经历了绿片岩相变质作用。超高压变质岩的白云母和黑云母的 40Ar/39Ar年龄靠近郯庐断裂时偏年轻,可能受到郯庐断裂活动的影响。南大别和中大别变质峰期温压的等值线与花凉亭-弥 陀剪切带的走向斜交,反映了超高压变质岩的斜向折返。因此,南大别低温-超高压变质带在~236 Ma最先开始折返,之后 中大别和北大别依次发生快速折返,具有不同折返速率和折返角度的构造岩片通过韧性剪切带调节相对运动。     

深俯冲和折返动力学:来自中国大陆科学钻探主孔及苏鲁超高压变质带的制约

中国大陆科学钻探工程和苏鲁高压-超高压变质带为大陆岩石圈的深俯冲与折返动力学的研究提供了以下制约:(1)苏鲁高压/超高压变质地体迭置于南、北苏鲁两个不同时代及属性的基底之上;(2)苏鲁巨量表壳岩石深俯冲至200km以下的上地幔深度,并经历超高压变质作用;(3)根据不同类型超高压变质岩石锆石的SHRIMP-U/Pb原位精确定年,获得超高压变质岩石的深俯冲-折返全过程(240～252Ma→230～237Ma→207～218Ma)时限.并建立了新的深俯冲-折返全过程的P-T-t轨迹;(4)富钛铁的辉长岩在大陆地壳的深俯冲过程中,经历了超高压变质作用并转变成了富含金红石的榴辉岩,形成了超高压变质的钛矿床;(5)通过榴辉岩和石榴石橄榄岩的显微构造分析及石榴石、绿辉石和橄榄石EBSD测量,确定深俯冲过程中绿辉石和橄榄石的组构运动学和流变学特征;(6)在大陆的深俯冲过程中,强烈水化的陆壳岩石经历了进变质脱水过程,巨量的地表水带入到＞100～200Km的地幔深处,在超高压变质峰期的极端条件下,通过含水超高压变质矿物的分解形成超临界的含水熔体,导致有效的壳-幔物质交换和岩石圈物质分异;(7)苏鲁超高压变质地体在折返阶段形成挤出纳布构造,与岩石圈深俯冲管道流的折返挤出机制有关;(8)提出新的深俯冲-折返动力学模式:陆.陆碰撞的深俯冲剥蚀模式及大陆地壳多重性、分层型和穿时性的俯冲和折返模式.