大别造山带140～85Ma热窿伸展作用——年代学约束

区域热年代和差异冷却特性表明,140～85Ma大别造山带进入热窿伸展作用时期,由此引发基底广泛熔融、北淮阳剧烈火山喷溢以及合肥盆地断陷等过程.这次热窿事件包括强热伸展阶段（140～105Ma）和晚期衰退阶段（105～85Ma）.在强热伸展阶段,热窿区集中在大别/红安地块,并以大别地块热窿作用最为强烈,某种意义上可将红安地块视为大别热窿翼部.大别热窿构造包括麻城-岳西热轴、穹核组合及其外围翼部,热轴平行造山带延向展布,北淮阳与高压/超高压（HP/UHP）岩石构成下滑翼部,岳西、罗田热窿核分别占据麻城-岳西热轴东、西两端,它们最终成型时代不一致、热窿伸展进程伴随着大别强热中心沿着麻城-岳西热轴迁移摆动,如果将热窿事件与造山带根部拆沉相联系,这种拆沉作用应以间歇性、迁移性、规模性与区域差异性为特征.在伸展衰退阶段（105～85Ma）,大别造山带仍显现穹状热窿布局,但其伸展强度、岩浆活动显著减弱.解析热窿伸展作用,对于认识大别HP/UHP岩折返模型、“南北大别界限”以及造山过程机理具有重要启示意义.     

大别造山带北部铁佛寺早古生代同碰撞型花岗岩: 地球化学和年代学证据

出露于大别山西北部信阳市附近的铁佛寺岩体侵入元古代秦岭群, 通过锆石SHRIMP U-Pb法测得该岩体年龄为(436±11) Ma. 铁佛寺钾长花岗岩和二长花岗岩暗色矿物含量极少, 可见白云母, SiOM₂含量较高且变化范围很窄, K₂O/Na₂O比值很高, 属高钾钙碱性系列, ACNK＞1.1, 为强过铝质, FeO, Fe₂O₃及MgO含量很低. 岩石总体上相对富集大离子亲石元素, 亏损高场强元素. 岩石稀土元素及微量元素表现出三种不同的特征, 第Ⅰ类岩石Eu为弱负异常, (La/Yb) _N比值最大, 稀土元素总量(ΣREE), Rb/Sr及Rb/Ba比值中等; 第Ⅱ类岩石Eu为中等负异常, (La/Yb) _N比值最小, SREE, Rb/Sr及Rb/Ba比值最大; 第Ⅲ类岩石Eu表现正异常, (La/Yb) _N比值中等, SREE, Rb/Sr及Rb/Ba比值最小. 全岩ε_Nd(440 Ma)集中在-8.8~-9.9之间, Nd模式年龄为2.0 Ga左右, 与秦岭群副片麻岩相似. 综合分析表明铁佛寺花岗岩为壳源S型同碰撞花岗岩, Ⅰ类花岗岩浆形成于秦岭群副片麻岩低程度部分熔融, Ⅱ类花岗岩浆是由Ⅰ类花岗岩浆发生斜长石结晶分异形成, 而III类花岗岩可能与混杂了结晶分异的斜长石堆晶有关. 铁佛寺花岗岩形成于华北板块与扬子板块陆-陆碰撞有关的构造环境.     

大别造山带的地壳结构研究

介绍横穿大别造山带的深地震测深剖面的地壳P波速度结构和密度结构.地表高程最大的岳西至晓天之间存在约5km厚的山根,在晓天-磨子潭断裂下方莫霍界面达4.5km垂直错断表征三叠纪碰撞的古缝合线,在超高压带3km深度以下的相对高速异常区,可能与含量较高的超高压变质岩有关.     

大别造山带地壳速度结构与动力学

1994年完成的大别造山带深地震测深剖面（全长420km）穿越了华北地块,大别造山带和扬子地块三个构造单元．获得了垂向成层、横向分块的地壳纵、横波速度结构．结合地质、地球化学研究成果,大别山地壳可分为三层：上地壳是多重叠覆的构造岩石层,中地壳为韧性变形层,下地壳整体成分偏酸性．大别山地表及浅部的超高压变质岩石具有典型的薄皮构造特征．本文提出大别山不同期双向俯冲造山模式和超高压变质岩石的反向加楔退拔折返机制;大别山腹地至今仍保留6-8km厚的山根．     

大别造山带地壳速度结构与动力学

1994年完成的大别造山带深地震测深剖面（全长420km）穿越了华北地块,大别造山带和扬子地块三个构造单元．获得了垂向成层、横向分块的地壳纵、横波速度结构．结合地质、地球化学研究成果,大别山地壳可分为三层：上地壳是多重叠覆的构造岩石层,中地壳为韧性变形层,下地壳整体成分偏酸性．大别山地表及浅部的超高压变质岩石具有典型的薄皮构造特征．本文提出大别山不同期双向俯冲造山模式和超高压变质岩石的反向加楔退拔折返机制;大别山腹地至今仍保留6-8km厚的山根．     

大别造山带地壳S波速度结构

在大别造山带深地震测深剖面H维P波地壳速度结构的基础上,从地震记录的水平分量得到S波地壳速度结构,并用P波和S波的资料共同约束地壳的组成.剖面上大多数炮点的记录均显示了清晰的Sg和SmS震相.在埠塔寺炮和金拱炮的记录上还较清晰地显示出莫霍界面的反射转换震相PmS,表明在相应的范围内莫霍界面是一级间断面.在Pn和SmS震相都比较强的记录截面图上缺少相应的Sn震相,表示在上地幄顶部泊松比随深度急剧增大,在这一深度上物质可能存在局部熔融状态.剖面的地壳泊松比模型表明,上地壳在深度10km以内泊松比为025左右,仅北淮阳弧后复理石带较低,为0.23;扬子板块和华北板块的下地壳泊松比为0.26-0.27;在大别选山带,上地壳下部泊松比为0.22-0.24,而下地壳泊松比为0.27-0.30,其中超高压变质带最高.P、S波速度和泪松比表明超高压变质带下地壳主要由基性麻粒岩组成.大别造山带中、下地壳组成的横向不均匀性反映了在三叠纪造山作用期间扬子板块向华北板块俯冲,以及存在与地慢物质相联系的岩浆侵入体.     

大别造山带地壳S波速度结构

在大别造山带深地震测深剖面H维P波地壳速度结构的基础上,从地震记录的水平分量得到S波地壳速度结构,并用P波和S波的资料共同约束地壳的组成.剖面上大多数炮点的记录均显示了清晰的Sg和SmS震相.在埠塔寺炮和金拱炮的记录上还较清晰地显示出莫霍界面的反射转换震相PmS,表明在相应的范围内莫霍界面是一级间断面.在Pn和SmS震相都比较强的记录截面图上缺少相应的Sn震相,表示在上地幄顶部泊松比随深度急剧增大,在这一深度上物质可能存在局部熔融状态.剖面的地壳泊松比模型表明,上地壳在深度10km以内泊松比为025左右,仅北淮阳弧后复理石带较低,为0.23；扬子板块和华北板块的下地壳泊松比为0.26-0.27；在大别选山带,上地壳下部泊松比为0.22-0.24,而下地壳泊松比为0.27-0.30,其中超高压变质带最高.P、S波速度和泪松比表明超高压变质带下地壳主要由基性麻粒岩组成.大别造山带中、下地壳组成的横向不均匀性反映了在三叠纪造山作用期间扬子板块向华北板块俯冲,以及存在与地慢物质相联系的岩浆侵入体.     

大别造山带东段重力异常多尺度分解及其构造意义

文中通过多源数据融合、模型构建、数据试验、二维离散小波变换和功率谱分析等方法获取了大别造山带东段深、浅部场源布格异常及其场源似深度,并结合地壳结构、地质构造、岩石圈有效弹性厚度和地震活动等资料,讨论了地壳深、浅部的结构特征及地震活动构造背景。结果表明,低频布格异常显示大别造山带东段与华北地块间深部构造缝合带在东部应位于青山-晓天断裂前缘,在落儿岭-土地岭断裂和商城-麻城断裂之间向N偏移至梅山-龙河口断裂之下,造山带南侧与扬子地块间深部构造缝合带位于襄樊-广济断裂以北约20km,造山带东侧与扬子地块间的深部构造转换带位于郯庐断裂带之下,造山带东段腹地显著的低频布格异常低值表明对应部位的莫霍面存在明显下凹,造山带内部的布格异常高梯度带表明其深部结构不完整;高频布格异常揭示肥中断裂、六安-合肥断裂、肥西-韩摆渡断裂和郯庐断裂带等主要断裂对地壳中上部密度结构的影响明显,落儿岭-土地岭断裂对地壳中上部密度结构的影响范围向N延伸至肥西-韩摆渡断裂前缘。结合地震活动资料进一步分析认为,大别造山带东段与华北地块在青山-晓天断裂前缘附近接触和相互作用,且大别造山带东段地壳深、浅部结构均不完整,不利于应力积累,趋向于在断裂交错的脆弱部位频繁释放应力,是霍山地区小地震活动频繁的主要原因。     

大别造山带的深层动力过程与超高压变质带的形成机制

本综合分析了现有的地质、地球化学和地球物理资料,以认识山盆状态、深、浅构造格局,空间展布及其在四维空间的演化特征,并进行相应的地质解释。从沉积构造、地壳结构、地幔盖层和幔低速层分布特征探讨造山带地域的深部结构和动力学模式。     

大别造山带地壳结构反演及其动力学意义

大别造山带是全球最大的碰撞造山带之一,三叠纪时期,扬子板块深俯冲至地幔的200km处,经历了超高压变质作用。白垩纪早期,该造山带发生了强烈的伸展和垮塌,以及大规模的后造山地幔源岩浆侵入和火山活动。本研究收集了大别造山带及其邻区(29°~34°N、114°~119°E)的震相资料,采用双差层析成像技术,对大别造山带地壳结构进行反演,研究地壳结构与后造山地幔源岩浆侵入和火山活动之间的关系。结果显示,大别造山带中上地壳存在低速结构,该低速结构可能是熔融的幔源侵入物质,由于俯冲板片断裂,或下地壳/岩石圈发生拆沉,导致软流圈物质上涌至地壳底部、侵入地壳中,形成大别造山带地壳中的低速结构;同时,合肥盆地显示为低速区,可能是受浅部沉积层影响。研究中横切大别山的4条剖面显示,该地区下方存在北向倾斜高速结构,该高速结构可能是襄樊-广济断层,或者是扬子板块向华北板块下方俯冲的遗迹。     

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740 Ma和725 Ma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.     

大别造山带东部地壳结构的层析成像及广角反射的地震学研究

从层析成像和广角反射的角度,对大别造山带东部地震波速度结构进行了研究．层析结果清楚地显示了大别超高压变质带下方,高速异常体顶界面的埋深在海平面下1.5 km左右;扇形剖面直观地显示了作为南北大别界限的水吼——五河断裂,以45的倾角在上地壳底界面附近向下及南西方向延伸的情况;广角反射结果中还给出了大别超高压变质岩区上地壳底界面和下地壳中界面的反射特征．      

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据,重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性,直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速;盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明,造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界,以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ,以西地区大于４０ｋｍ,且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带,上地幔顶部出现低速异常,异常速度值约为７．３９—７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果,可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。     

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据，重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性，直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速；盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明，造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界，以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ，以西地区大于４０ｋｍ，且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带，上地幔顶部出现低速异常，异常速度值约为７．３９—７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果，可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。     

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据，重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性，直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速；盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明，造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界，以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ，以西地区大于４０ｋｍ，且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带，上地幔顶部出现低速异常，异常速度值约为７．３９-７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果，可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。     

利用水准数据分析大别造山带东段构造活动特征

利用大别造山带东段(霍山震情窗)自2000年以来的精密水准资料,并结合区域构造环境及地震资料对东大别造山带内的十年尺度的垂直形变特征和地震活动相关性进行初步研究。结果显示,位于断裂交汇处的构造活动活跃,小震频发。水准场地表现出来的垂直形变速率增大或减小,与周边中等强度地震有很明显的对应关系。地震活动在时间分布上并不均匀,不同场地的水准测点也显示出不同的升、降交替变化。各水准场地均有映震情况,其中仙姑坟水准场地的映震效果最好。     

大别造山带上部地壳结构的有限差分层析成像

将有限差分层析反演方法用于大别造山带人工地震测深剖面上部地壳初至波的走时层析成像,得到这一剖面上部地壳横向不均匀结构图像表明,在南大别地区的超高压变质带发现榴辉岩相岩石,其下方3km深度以内的基底仍具有大陆地壳构造中正常的结晶基底速度（6．00km／s左右）;北大别地区在整个上地壳保持正常的速度,而在超高压带下方3km深度以下为6．20—630km／s的相对高速异常区,这一现象可能与超高压变质岩的含量增大有关．同时还表明,南大别和北大别之间至少在上地壳已有明显差异,它们之间的水吼一五河断裂可能是大别造山带内部的主要构造分界线．     

基于融合重力异常的大别造山带东段莫霍面反演研究

利用实测布格异常和EGM2008重力异常融合结果,采用频率域位场反演方法计算大别造山带东段莫霍面三维空间分布,结合区域地质构造和地震活动等资料讨论大别造山带东段莫霍面分布特征及其构造含义等。研究结果显示:①莫霍面空间分布体现了块体构造差异,大别造山带莫霍面最深,最大深度达42km,显示东大别造山带存在明显山根,扬子地块深度次之,华北地块最浅;郯庐断裂带及其东侧区域存在莫霍面上隆带;②大别造山带北侧和南侧莫霍面陡变带分别位于青山—晓天断裂附近和襄樊—广济断裂以北,体现华北地块和扬子地块向大别造山带之下俯冲的构造特征,指示了深部构造缝合带位置;莫霍面深度特征表明郯庐断裂带区域构造边界带属性明显,其切割深度至少达到壳幔边界,大别造山带商城—麻城断裂两侧经历了差异隆升;③研究区域绝大多数地震发生在莫霍面以上深度,莫霍面深度陡变带、上隆带及不同莫霍面深度特征区的转换带为区域地震活动提供了深部构造条件。     

大别造山带上部地壳结构的有限差分层析成像

将有限差分层析反演方法用于大别造山带人工地震测深剖面上部地壳初至波的走时层析成像，得到这一剖面上部地壳横向不均匀结构图像表明，在南大别地区的超高压变质带发现榴辉岩相岩石，其下方3km深度以内的基底仍具有大陆地壳构造中正常的结晶基底速度（6．00km／s左右）；北大别地区在整个上地壳保持正常的速度，而在超高压带下方3km深度以下为6．20-630km／s的相对高速异常区，这一现象可能与超高压变质岩的含量增大有关．同时还表明，南大别和北大别之间至少在上地壳已有明显差异，它们之间的水吼一五河断裂可能是大别造山带内部的主要构造分界线．     

北淮阳构造带与大别造山带的差异性隆升

采用同位素定年、角闪石压力计法 ,裂变径迹法 ,结合微裂隙内流体包裹体均一温度测定值分析 ,得出北淮阳构造带和大别造山带中加里东期、海西期、燕山期一些岩体的形成年龄和结晶深度 ,从而得出自晚古生代以来北淮阳构造带和大别造山带隆升时间和隆升幅度的差异 :北淮阳构造带经历三个阶段性隆升 (C1～C2 ,T～J2 ,J3 ～K1) ,总隆升幅度约 10km ;大别造山带仅经历二个阶段性隆升 (T～J2 ,J3 ～K1) ,最大隆升幅度大于 15km .前者主体隆升发生在中侏罗世末 (约 150Ma)之前 ,后者主体隆升发生在中侏罗世末 (约 150Ma)之后 .