大别山地壳结构的Pb同位素地球化学示踪

研究了大别山东部北大别变质杂岩，南大别变质杂岩和白垩纪花岗岩的全岩Pb同位素组成，结果表明，北大别变质杂岩与南大别变质杂岩相比，前者以相对低放射成因Pb同位素组成为特征，按照Pb同位素组成在地壳垂向剖面上的变化模型，指出在大别山地壳垂向结构上，北大别变质杂岩应位于南大别变质杂岩之下，这一认识得到大别山不同构造岩石单元中产出的白垩纪花岗岩Pb同位素对岩浆源区示踪的有力支持，因此南大别超高压变质带是发育在北大别杂岩之上的一个构造岩片，这对进一步确定扬子克拉通向华北克拉通俯冲－碰撞的缝合线位置具有重要意义。     

北大别超高压榴辉岩中麻粒岩相变质的多期记录

<正>大别山是三叠纪华南板块向华北板块之下俯冲形成的碰撞型造山带,包含南大别低温榴辉岩带、中大别超高压变质带和北大别杂岩带等3个含榴辉岩的岩石单位,简称南大别、中大别和北大别。北大别超高压榴辉岩普遍经历过多阶段变质演化过程,特别是峰期之后的麻粒岩相变质叠加,表现为早期的绿辉石退变为细粒的单斜辉石+斜长石+斜方辉石后成合晶(Xu S-T et al.,2000;Liu Y-C et al.,2005,2007,2011,     

大别地区的变质作用及与碰撞造山过程的关系

大别造山带从南到北可分为５个变质构造单元：扬子北缘蓝片岩带、突松变质杂岩带、南大虽碰撞杂岩带、北大别变质杂岩带和北淮阳变质带。各个变质构造单元中不同岩石的变质作用可划分为３种类型：（１）超高压型。以含柯石英（及金刚石）的榴辉岩为代表,仅见于南大别碰撞杂岩带中,这类岩石的ＰＴ轨迹反映洋壳Ｂ型俯冲的特点。（２）高压型。见于大别山南部的蓝片岩带、宿松变质杂岩带和南大别杂岩中的变质沉积岩及部分片麻岩中,与     

饶拔寨榴辉岩绿辉石中镁铁闪石及单斜钠长石出溶体

近年来,在北大别杂岩带中发现了榴辉岩[1～3]及榴辉岩相岩石[4,5],岩石地球化学及Sm-Nd和U-Pb同位素特征[6,7]证明,北大别杂岩带大多数属印支期扬子俯冲陆壳的一部分,引起了国内外学者的关注.相对于南大别超高压带中榴辉岩来说,北大别榴辉岩经历了麻粒岩相退变质阶段和燕山期热变质事件的影响,形成大面积强烈退变和相应的退变质显微构造.     

大别山造山带东南部天柱山花岗岩类侵入体的特征及其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

大别山造山带内广泛发育晚中生代的花岗岩类侵入体,天柱山岩体是其中的一个典型代表,位于分隔南大别超高压变质带与北大别杂岩之间的五河-水吼断裂带附近.该岩体是个由多期次侵位构成的复式岩体,自早到晚依次为闪长岩→石英正长岩/花岗闪长岩→碱长花岗岩.整个杂岩体属高钾钙碱性系列,但碱长花岗岩的地球化学性质与构成杂岩体的其他类型岩...     

北大别罗田榴辉岩的原岩性质:微量元素及Sr-Nd-Pb同位素地球化学证据

近20年来,大别山造山带,因含柯石英和金刚石的超高压岩石的发现以及出露有大陆俯冲与碰撞过程中形成的不同构造岩石单位,一直是国内外的研究热点地区.其中,大别山超高压变质带由北大别杂岩带、中大别含柯石英超高压变质带和南大别低温榴辉岩带等三个不同的岩片组成.     

大别山南坡蕲春等地榴辉岩的发现及相关问题

20世纪90年代早、中期，一些研究者根据榴辉岩的出露情况，将大别山腹地的大别杂岩出露区划分为“北大别地体”、“UHP地体”和“宿松地体”3个不同性质的大地构造单元，其中“北大别地体”和“宿松地体”2个地体被视为不含榴辉岩的构造单元。然而，自90年代后期以来，在“北大别地体”中陆续发现了大量的榴辉岩露头。近期笔者在“宿松地体”中也首次发现了榴辉岩露头。上述事实表明前人仅仅根据榴辉岩的出露将大别杂岩划分为3个构造单元的认识是不妥的，大别杂岩应该为一个具有一定成因联系的构造-岩石单元，属于同一个大地构造单元。     

大别山铙钹寨被麻粒岩相变质作用改造的变质超镁铁岩体：石榴辉石岩证据

对大别山铙钹寨超镁铁岩体中石榴辉石岩的研究表明，铙钹寨岩体经历了从尖晶石－富铝辉石相（750度，1．1GPa)，尖晶石－石榴石相（850度，1．5GPa)到麻粒岩相（800度，0．85GPa)的变质演化，该岩体与南大别超高压变质杂岩的演化过程存在很大差异，它基本上处于一较高温地热体制之下，属于南大别俯冲陆壳的上盘杂岩，铙钹寨岩体及其它超镁铁岩体的普遍麻粒岩化与区域麻粒岩相的相关性可能说明大别变质基底已被彻底改造，北大别（安徽省内）目前所展示的高级变质作用仅是印支期后麻粒岩相变质事件的反映。     

大别造山带花岗岩类和正片麻岩的Rb／Sr分区

根据花岗岩类和片麻岩的Ｒｂ／Ｓｒ比值和其他岩相学和地球化学性质,大别造山带可以分为下列四个带：（１）北大别北带：是一个灰色片麻岩和基性、超基性岩带,其灰色片麻岩的Ｒｂ／Ｓｒ比值为０．０１～０．０９;（２）北大别南带：为中酸性岩浆活动和强裂混合岩化的区域,其片麻岩的Ｒｂ／Ｓｒ比值为０．１１％～０．４０,花岗岩类为０．３％～０．９;（３）南大别带：为一构造混杂带,超高压变质作用和岩浆活动和混合岩化均有     

大别造山带变质岩和花岗岩的钕同位素组成及其地质意义

大别造山带８个变质岩和４个花岗岩样品的Ｓｍ－Ｎｄ分析结果表明，大别地块不同构造单元的岩石有不同的钕同位素模式年龄。总体上，北大别地块变质岩的钕模式年龄较老；南大别超高压地块的较年轻，但变化范围大。侵人于大别地块不同构造单元的花岗岩与北大别地块变质岩有相同的Ｎｄ（１２２Ｍａ）值范围，表明它们有相似的物质来源。南大别地块是覆盖在具有古老物源的变质岩之上的一个构造岩片。     

大别山榴辉岩中石榴石的结构水:红外光谱分析

对大别山(包括南大别和北大别)几个典型产地榴辉岩中的石榴石进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析,结果显示所有石榴石颗粒都含有一定量的结构水,以OH-的形式存在,结构水含量w(H2O)最高可达1859×10-6。水含量在同一榴辉岩样品不同石榴石颗粒间表现出较大的差异,反映了原岩中水含量的不均一分布。与以前报道的南大别碧溪岭榴辉岩中石榴石情况相似,水含量的不均一性表明:①榴辉岩原岩经历的水-岩交换作用的方式是“隧道式”而非“弥散式”;②超高压变质过程中流体的活动性十分有限;③整个超高压板块俯冲-折返的过程十分快速。南大别石榴石水含量总体上高于北大别,这种差异可能与北大别所经历的高温麻粒岩相变质作用有关。     

大别山南部高压-超高压变质地体的峰期变质条件

长期以来,人们普遍认同南大别高压超高压变质地体是由“冷”、“热”榴辉岩带组成的观点,但关于两者的接触关系一直存在着不同的认识。本次研究重点解剖大别山太湖地区花凉亭水库附近地区,力图通过对各类榴辉岩峰期变质P-T条件的研究,揭示南大别变质地体的地质结构。全区由南向北出露4种岩石:云母片岩、黑云母片麻岩、花岗片麻岩和绿帘黑云斜长片麻岩。榴辉岩多呈大小不等的透镜体、岩块或层状分布于后3类岩石中。根据内洽地质温压计的计算结果,并结合各类榴辉岩的地理位置,可以看出榴辉岩的峰期变质PT条件自朱家冲经水口、大坝至金河桥是渐次增高的,并没有明显的压力差存在,其中水口、大坝附近的榴辉岩相当于高压/超高压过渡环境中形成的榴辉岩。因此,我们认为南大别变质地体是一个连续的整体,“冷”、“热”榴辉岩带并不是以断层形式相接触的;真正的断裂应位于南大别与宿松群之间。     

大别山超高压变质带中牛凸岭地区低温-高压榴辉岩的发现及其意义

依据时南大别超高压带腹地的榴辉岩野外地质调查、岩相学和热力学的研究表明,南大别腹地--牛凸岭地区榴辉岩属于低温高压榴辉岩,并未经历超高压变质作用.该地区榴辉岩的共生围岩主要为片岩、片麻岩和斜长角闪岩,石榴石多为自形-半自形,内含大量的早期矿物包体,峰期变质温压条件分别为:T=360～520℃;P=1.3～2.4GPa.对比南大别超高压榴辉岩形成的变质条件,两者压力差可达0.7GPa,约20km厚的地壳深度缺失.结合构造分析牛凸岭单元更类似于桐城-源潭铺高压块体,推测其属于构造上层部位岩片.     

大别造山带现今构造格局的形成——来自石英C轴组构的证据

石英C轴组构常常记录递进变形过程中晚期增量变形的构造特征,因而可以通过对大别造山带内岩石中石英C轴组构的分析来确定造山带构造变形历史中的晚期变形事件的运动学特征。本次工作在大别造山带各单元中采集了一系列样品,对其进行石英C轴组构分析。石英C轴组构结果表明,北淮阳带就位于同造山折返第一阶段,其运动型式为上盘向NW的剪切变形;南大别高压—超高压榴辉岩带与宿松杂岩带就位于同造山折返第二阶段,运动型式表现为上盘向SE的剪切变形;北大别带就位于早白垩世穹状隆升过程中。北大别带在穹状隆升过程中表现为上盘向NW的运动型式,在深部可能存在向NW方向的下地壳物质的塑性流动。     

大别山岳西县石关混合岩锆石SHRIMP定年及其地质意义

安徽岳西县石关混合岩属于原北大别变质杂岩的一部分。锆石SHRIMPU-Pb定年结果:第一次变质时间为232Ma,相当于晚三叠世早期,第二次变质时间为207Ma,相当于晚三叠世晚期。复合锆石的核部(继承锆石)为发育韵律环带的岩浆碎屑锆石,其年龄值分别为560Ma、444Ma、394Ma、378Ma和331Ma,暗示其原岩非岩浆岩,而应为沉积岩;研究结果还表明,北大别石关混合岩经历了两次变质作用:①超高压变质作用,变质时间为232Ma(n=5加权平均年龄);②退变质作用,时间为207Ma。与苏鲁地区超高压变质和退变质时间一致。     

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。     

北大别混合岩类型及其成因

大别造山带北大别超高压变质构造单元中广泛发育混合岩。基于对罗田和岳西穹隆中混合岩的野外观察、岩相学、矿物化学和锆石LA-ICP-MS U-Pb定年系统工作,发现北大别混合岩主要分为中等深熔混合岩和高度深熔混合岩两种类型。中等深熔混合岩为叠层状混合岩和膨胀结构混合岩;高度深熔混合岩为眼球状混合岩和析离体状混合岩。锆石U-Pb同位素定年结果表明,混合岩中新生锆石年龄范围为125 Ma~138 Ma,加权平均年龄为130.7 Ma±1.8 Ma;两个继承锆石的年龄分别为602.8 Ma±16.8 Ma和667.3 Ma±17.6 Ma;混合岩叠层状暗色体中锆石年龄连续且分布集中,加权平均年龄为703 Ma±10 Ma,代表原岩的形成年龄。北大别混合岩的原岩为新元古代的岩石,其混合岩化作用发生在140 Ma至125 Ma期间。不同浅色体中斜长石的含量和牌号差异显著,反映了浅色体形成于不同演化程度的熔体结晶。斜长石-角闪石温压计估算结果显示,混合岩形成的温压条件为723℃~768℃和370 MPa~520 MPa,对应于中上地壳环境。混合岩的成因机制以长英质片麻岩水饱和条件下的富水熔融为主。其反应为:黑云母+石英+斜长石+水=角闪石+斜长石(残留)+花岗质熔体。少数混合岩的成因机制为角闪片麻岩中角闪石的脱水熔融。其反应为:角闪石+斜长石+石英=单斜辉石+富水熔体。     

北大别单元变形岩体构造变形特征研究

大别造山带内出露面积最大的北大别单元侵入有大量的早白垩世花岗岩和基性-超基性岩体。本文通过野外和室内工作并利用石英C组构方法,查明北大别单元变形岩体的几何学和运动学特征,将其与片麻岩的特征对比研究。研究表明北大别单元变形岩体和片麻岩上盘均向NW运动,表明北大别单元发生了大规模的造山后构造变形。两者变形特征相同,表明变形岩体的变形过程发生于混合岩化过程中,本次研究工作也很好的验证了前人的观点。     

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。     

大别山北部卢镇关杂岩的Pb同位素特征及大地构造属性

Pb同位素组成研究表明,卢镇关杂岩中花岗片麻岩的^204Pb为1．366％～1．392％(平均为1．381％)、^206Pb／^204Pb为17．083～17．874(平均为17．463)和^204Pb／^204Pb为38．161～38．794(平均为38．438);斜长角闪岩的^204Pb为1．386％～1．412％(平均1．400％),其^206Pb／^204Pb为17．001～17．492(平均17．227)和^208Pb／^204Pb37．390～38．151(平均37．713)。二者的总平均为：^204Pb1．389％,^204Pb／^204Pb17．362,^208Pb／^204Pb38．127。与北部杂岩带和南部超高压变质带比较,卢镇关杂岩明显类似于南部超高压变质带的Ph同位素组成即表现为贫非放射成因铅和富集放射成因铅,表明它们应属于扬子大陆板块的一部分。考虑到北部杂岩带在地壳结构上应位于南部超高压带之下,以及北大别正片麻岩具有中、下地壳性质而南大别花岗片麻岩则具有上地壳特征。因此,卢镇关杂岩也应属于扬子大陆的上地壳,华北与扬子两个陆块之间的缝合线应在卢镇关杂岩以北。但是,由于在北淮阳带中一直未发现榴辉岩或榴辉岩相岩石等高压一超高压岩石以及有关印支期变质作用记录,说明至少卢镇关杂岩在印支期未卷入深俯冲,大别山的印支期俯冲带应位于卢镇关杂岩的南侧即磨子潭晓天断裂附近,大别山印支期深俯冲应属于扬子板块的陆内俯冲。