郯庐断裂带巢湖—庐江段晚中生代火山岩的锆石U-Pb年代学

采用LA-ICP-MS方法对郯庐断裂带巢湖—庐江段的晚中生代火山岩进行了锆石U-Pb年代学研究。由6个样品获得的该处火山喷发时间在距今125~93Ma,为早白垩世晚期至晚白垩世初期,经历了32Ma的喷发历史。与附近的庐枞盆地、北大别造山带及北淮阳地区相比,该地火山喷发具有较晚的结束时间,说明岩石圈减薄具有相对强烈的程度和较长的持续时间。93Ma是已知的华北克拉通残留富集岩石圈地幔最晚的岩浆岩年代学记录。锆石的饱和温度计算、岩浆中较低的MgO含量和Mg#值均不支持岩浆由拆沉的下地壳部分熔融形成,岩浆活动的可能成因是壳幔相互作用,岩浆源区具有由幔源向壳源再过渡到幔源的时间演化顺序。这暗示断裂带下强烈的软流圈上涌引起岩石圈地幔的熔融(距今125Ma),随后岩石圈持续的减薄作用导致其内部热流升高,出现了以流纹岩为代表的地热异常背景下地壳源区的部分熔融(距今120Ma),而最终岩石圈强烈减薄背景下的软流圈物质参与岩浆过程可能是晚期幔源岩浆(距今93Ma)的成因。     

石英C轴组构指示北大别造山后伸展期中-下地壳流变形式

造山带中-下地壳韧性流变形式反映深部岩石圈构造活动形式,是造山带深部岩石圈运动学及动力学研究的重要内容。前人对板块俯冲阶段造山带中-下地壳流动开展了较为深入的研究,但对造山后伸展期中-下地壳流变形式及其深部动力学认识不足。本次工作对北大别造山后伸展期中-下地壳岩石开展了详尽的构造观察和石英C轴组构分析,研究造山后伸展期中-下地壳流变形式。本次研究表明,中-下地壳流变带内岩石变形从边界区域的简单剪切变形为主导逐渐转变为在核部区域以纯剪切变形为主。流变带内部岩石变形特征表明北大别中-下地壳流变带的流变形式是介于活动边界条件下的透入性剪切流动和固定边界条件下韧性垮塌流动的过渡形式。这一流变形式可能是深俯冲太平洋板块的绕屈回撤和加厚造山带地壳活化韧性垮塌叠加的结果。     

大别造山带晚古生代再循环锆石：合肥盆地新生代基性岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和Hf同位素证据

大陆俯冲带通常是由大洋俯冲带发展而形成的,因而大陆造山带内通常会同时记录大洋俯冲和大陆俯冲阶段的信息。位于中国中东部的大别造山带记录了丰富的三叠纪华南、华北板块陆—陆碰撞信息,但几乎完全缺失晚古生代大洋俯冲阶段证据。基于古生代地质事件相关岩石可能被掩盖于合肥盆地底部或在大陆俯冲过程中被运移至地幔深部的推测,针对合肥盆地中部出露的玄武岩和辉绿岩开展了详细的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析。测试结果显示,大蜀山辉绿岩和小蜀山玄武岩均获得了较多的晚古生代年龄结果,加权平均年龄分别为338 Ma、270 Ma和349 Ma、273 Ma,鸡鸣山辉绿岩则主要表现为早白垩世年龄。这些基性岩浆岩中锆石年龄结果表现为连续分布的特征,2个最小的年龄结果指示了新生代基性岩浆活动的发生时间,其他锆石则来自于古老岩石的再循环。对高温条件下的锆石保存机制以及锆石来源的综合分析,可以得出合肥盆地基性岩中的晚古生代锆石来源于古特提斯洋俯冲形成的岩浆岩。三叠纪大陆俯冲阶段部分晚古生代岩浆岩被俯冲板片运移至地幔深部,而后在新生代太平洋板块俯冲过程中与深部地幔一起部分熔融而形成合肥盆地新生代基性...     

北大别单元混合岩的变形及锆石年代学特征:对混合岩变形时间的限定

大别造山带在造山后发生了普遍的混合岩化作用和大规模燕山期岩浆侵位,并发生过明显的构造活动.为了获得混合岩化事件与造山后构造变形之间的关系,本文基于露头尺度的观察,将北大别单元分为三个区域:天堂寨岩体以北地区岩石变形主要沿混合岩分异形成的面理发生,罗田地区主要出露强烈各向异性变形的混合岩,岳西地区表现为两类混合岩共存.天堂寨岩体以北、岳西地区及罗田地区周缘区域混合岩均表现为石英GBM重结晶和长石SR重结晶;而罗田地区中心部位则表现出清晰的静态恢复现象.石英c轴组构分析表明,天堂寨岩体以北、岳西地区的样品记录了变形温度为650℃左右或更高的变形事件;罗田地区的两个样品中一个记录了高温变形事件,另一个则指示了后期的绿片岩相变形.定年结果表明,天堂寨岩体以北样品均得到较多的早白垩世年龄结果,集中分布在3个年龄段;罗田地区样品仅得到4个早白垩世年龄数据;岳西地区样品则全部获得了印支期变质事件年龄.本文研究表明,不同混合岩样品中均存在132Ma左右混合岩化事件记录,表明该时间是造山带范围内混合岩化作用的发生时间;而部分混合岩变形明显发生于亚固相条件下的现象表明岩石变形紧随着混合岩化作用出现.由此可以推断北大别单元混合岩构造变形的发生时间稍晚于132Ma混合岩化事件,再结合前人研究成果,可将变形时间限定在131Ma左右.而大别造山带造山后加厚地壳减薄的动力学机制更可能是北大别变质核杂岩拆离断层对上部地壳的切除及深部地壳的韧性调整.     

晓天—磨子潭断裂的运动学涡度、应变速率及其大地构造意义

晓天—磨子潭断裂作为北大别带与北淮阳带的地表分界线,是大别造山带内重要的折返边界之一。本次工作在详细的野外观察、糜棱岩化过程中温-压条件的计算、糜棱岩中石英C轴组构分析等一系列工作的基础上,计算晓天—磨子潭断裂内同造山糜棱岩化过程的运动学涡度和应变速率。变形温-压条件指示糜棱岩形成于30~40km的深部,明显大于早白垩世以来的剥蚀深度,指示断裂带糜棱岩化过程发生于同造山折返过程中。涡度分析表明,断裂带的涡度值大于0.9,指示其变形以简单剪切变形为主,并说明大别造山带同造山晚期折返的驱动力表现为浮力。显微构造与石英C轴组构分析均指示了一致的上盘向NW的运动方式。断裂带同造山糜棱岩化过程的应变速率为10-10s-1左右,表明造山带峰期变质之后的折返过程是非常快速的。     

大别山东缘郯庐两期走滑剪切带形成的温压条件与造山带折返的关系

郯庐断裂带与大别造山带在大别山东缘相复合 ,并将大别—苏鲁造山带左行错开达 5 0 0km。本文以大别山东缘为研究背景 ,通过对郯庐断裂带两期左旋走滑韧性剪切带温压条件的估算及热年代学信息的分析 ,来探讨大别造山带在早侏罗—早白垩世之间的折返历史与隆升量。通过矿物组合、矿物变形特征以及白云母—绿泥石地质温度计得到郯庐早、晚两期剪切带的形成温度均为 4 0 0～ 4 5 0℃。通过多硅白云母Si原子数地质压力计计算得到早、晚两期剪切带的形成压力分别为 0 .2 5～ 0 .36GPa和 0 .2 4～ 0 .39GPa。考虑到剪切摩擦加热和构造超压的影响 ,笔者推断郯庐两期走滑剪切带形成的最大深度均不超过 12km ,且两期走滑剪切带的形成深度至多相差 1～2km。郯庐断裂带在约 190Ma和 12 8Ma经历了两期走滑冷却事件 ,而在此期间 ,大别造山带东缘经历了一个构造平静期 ,基本没有发生隆升。根据郯庐断裂带的信息 ,造山带在早白垩世的热隆事件中的隆升幅度小于 12km。     

晓天—磨子潭断裂糜棱岩化过程的温压环境及其指示意义

晓天-磨子潭断裂带是大别造山带北部一条重要的断裂.探针分析表明,断裂带内糜棱岩中基质白云母每单位分子平均硅原子数大于3.3 p.f.u.,为典型的高压多硅白云母.利用Massonne多硅白云母压力计获得基质多硅白云母指示的平均压力值为1.0 GPa,由此计算断裂带变形深度为35 km左右.矿物变形记录的糜棱岩变形温度在600～700 ℃之间,对应的地温梯度为16.0～22.5 ℃/km.认为晓天-磨子潭断裂记录了高压-超高压岩石下地壳的折返事件,为同造山折返边界.糜棱岩中残斑白云母的探针分析结果与基质白云母相似,图解计算的压力与基质白云母相当,指示了变形的压力环境为残斑白云母生长的压力环境的极小值,推测糜棱岩原岩很可能经历了糜棱岩化之前的更高压力环境的变质作用.     

糜棱岩化过程中细粒白云母多型与结晶度的演变——以郯庐断裂带南段为例

郯庐断裂带南段韧性剪切带出现在大别山东缘与张八岭隆起高压变质带之上。根据韧性剪切带糜棱岩中同构造矿物组合、黑云母的存在以及长石的变形行为,推测其变形-变质温度为400-450℃。b_0值分析表明,这些糜棱岩是在低压环境下形成的。对一系列糜棱岩样品的XRD分析显示,糜棱岩中同构造细粒白云母的多型类型皆为1M 2M_1型,指示即使在400℃以上环境下1M型仍没有消失。糜棱岩化过程中不断新生的细粒白云母初始时刻为1M型,接着发生向2M、型的转变。由于新生细粒白云母的不断产生,即使在较高温度环境下形成的糜棱岩仍含有1M型。所分析糜棱岩结晶度Kubler指数介于0.23～0.42°△2θ,多属于近变带范畴,显示其结晶程度差于实际所经历的温度。本文所测定的细粒白云母结晶度值与粒径成反比,由于糜棱岩化中细粒白云母不断的新生与结晶生长常不充分,实测的结晶度是不同时刻形成的、具不同结晶度的细粒白云母的混合结晶度。糜棱岩化过程中时间短、富流体活动、新生矿物不断发生等特性,使其中细粒白云母多型与结晶度的演变规律不同于沉积岩的甚低级变质。     

郯庐断裂带的岩石圈结构及其成因分析

横穿郯庐断裂带的五条地学断面揭示,断裂带两侧地壳结构明显不同,这是平移运动造成不同块体拼合的结果。早白垩世走滑期的岩浆活动,指示当时断裂带切入了壳－幔边界。这表明断裂带在走滑中切穿了整个地壳,莫霍面当时应为平缓的大型拆离面,壳－幔之间发生了显著的失耦。断裂带在晚白垩世－早第三纪的伸展活动中,软流圈进行了强烈的上隆,岩石圈出现了显著的细颈化,属于纯剪切伸展模式。在晚第三纪以来的挤压活动中,浅埋软流圈背景上较高的上地幔温度,使郯庐断裂带成为岩石圈薄弱带,从而发生了较强的逆冲活动和大规模幔源玄武岩浆的喷发。     

郯庐断裂带肥东段走滑运动的40Ar/39Ar法定年

郯庐断裂带在华北与华南板块碰撞之后是否发生过大规模左行平移及其准确的时间,仍然是存在着争议的重要问题。郯庐断裂肥东段地表出露了大规模的、北北东走向的韧性剪切带。野外构造、显微构造与石英C轴组构分析皆指示为左旋走滑韧性剪切带。糜棱岩中变形矿物组合与矿物变形行为指示该韧性剪切带形成于中—高绿片岩相环境。通过对该段走滑糜棱岩中角闪石与黑云母的40Ar/39Ar年代学研究,本次工作中获得了一个角闪石(N14)的40Ar/39Ar坪年龄为143.3±1.3Ma(早白垩世初),据变形温度判断其代表了该断裂带左行平移中的变形年龄。该糜棱岩(N14)中新生的黑云母40Ar/39Ar坪年龄为134.1±0.6Ma,而同一采场中另一糜棱岩(N13)中新生黑云母40Ar/39Ar坪年龄为130.3±0.6Ma,皆指示了左行平移活动的冷却年龄。另外4处走滑糜棱岩中黑云母的40Ar/39Ar坪年龄分别为137.2±0.8Ma(N47)、135.6±0.6Ma(N17)、124.8±0.7Ma(N21)和125.9±0.4Ma(N22),也都属于冷却年龄,反映了该走滑韧性剪带内的不均匀冷却现象。由此变形年龄与冷却年龄可以判断该断裂带的左行平移持续时间不超过6Ma左右。由N14糜棱岩中的角闪石与黑云母坪年龄得到该处的平均冷却速率为21.7℃/Ma,属于较快速的冷却。本次40Ar/39Ar测年结果,更可靠地证实了郯庐断裂