大别山西段含蓝闪石-蓝晶石榴辉岩的相平衡研究

目前对于大别山西段超高压榴辉岩仍存在一些不清楚的问题和模糊的认识,如蓝闪石和蓝晶石组合的稳定范围,峰期温压条件和矿物组合,以及早期退变质过程的矿物演化和流体作用.本文对取自大别山西段新县高压-超高压榴辉岩单元内不同地点的超高压榴辉岩样品进行了详细的岩石学和矿物学研究,在此基础上使用相平衡定量分析方法的PT视剖面图对它们进行了正演模拟计算,结果表明含蓝闪石和蓝晶石榴辉岩处于相对低温或低压的蓝闪石榴辉岩和相对高温高压的蓝晶石榴辉岩的过渡区,其稳定的温压范围大致为温度590～700 ℃,压力1.7～3.3 GPa,而且压力大于2.5 GPa时温度范围很窄,为600～640 ℃.由石榴石边缘成分和PT视剖面图确定的榴辉岩峰期温压条件为压力2.85～2.95 GPa和温度625～630 ℃,峰期矿物组合为石榴石+绿辉石+蓝闪石+蓝晶石+硬柱石+柯石英±多硅白云母.峰期之后,榴辉岩经历了快速近等温降压(ITD)的早期高压退变质作用,这是一个非平衡过程,所发生的主要变化如下柯石英→石英,硬柱石→黝帘石+蓝晶石,在相对富镁岩石中出现滑石,当水含量较高时可以出现钠云母,蓝闪石在原来基础上有一定量的生长,并且绿辉石和多硅白云母很可能只部分地发生了成分变化,而石榴石几乎未发生改变.这样形成了目前观察到的矿物组成为石榴石+绿辉石+蓝闪石+蓝晶石+黝帘石/绿帘石+石英±多硅白云母±钠云母±滑石,它代表了UHP榴辉岩在早期高压退变质阶段结束时所具有的矿物组成,这一阶段结束时的温压条件大致为2.0～2.2 GPa和600～630 ℃;早期高压退变质阶段是脱水过程,流体是内部缓冲的.     

大别山太湖地区榴辉岩峰期变质条件与构造意义

大别山太湖地区曾被作为“冷”、“热”榴辉岩带的交界处所在,我们对大别山太湖地区的进行了1：10000地质填图,并详细研究了该地区榴辉岩的岩相学和矿物成分变化,以及KD值、峰期变质P-T条件。研究表明榴辉岩自南向北可分为三类：①朱家冲型榴辉岩;②大坝型榴辉岩;③金河桥型榴辉岩。其中朱家冲型榴辉岩和金河桥型榴辉岩显示出明显的温度、压力差异,它们形成的P-T条件分别为：P=2．14GPa、T=563℃和P=3．76GPa、T=791℃。大坝型榴辉岩的峰期变质P-T条件差别较大,在柯石英-石英相变线附近徘徊,变质环境相当于高压一超高压过渡环境。朱家冲型榴辉岩与大坝型榴辉岩分别对应于前人所划分的“冷”、“热”榴辉岩,并且两者在峰期,变质温、压条件上是连续变化的,没有明显的温、压间断。因此,我们认为本区所谓的“冷”、“热”榴辉岩带界线是不存在的。     

从变质地质学视角透析“浅变质”佛子岭群及其构造含义

佛子岭群位于大别造山带最北缘,处于华北和扬子板块结合部位,是获取两大板块耦合过程和信息的重要岩石单元。由于佛子岭群一直被视为典型的“浅变质”复理石建造,故研究多是从沉积学角度展开,并籍此对其构造归属和动力学机制产生了不同的认识。为此,本文将从新的视角（变质地质学）,解析佛子岭群岩石构成和变质作用,为充分探讨佛子岭群形成机制提供变质岩石学的支撑。野外调查和全面岩相学分析表明,佛子岭群主体是由各类片岩、石英岩和少量石榴云母片岩构成,但因后期构造作用,裹挟有少量的其他岩石单元的花岗质片麻岩和变基性岩块。对特征性岩石（石榴云母片岩）的主期变质PT条件估算显示,佛子岭群普遍经历了中-高压角闪岩相变质,温压范围为T = 550 ℃～620 ℃和P = 0.6～1.0 GPa。细致的野外露头观测和精细的岩相学研究表明,佛子岭群各类岩石均是由新生的变质矿物构成,普遍发育变晶结构,不具备任何沉积结构和构造。所谓的“沉积韵律”,可能是由不同变质矿物含量差异构成的成分层所致。对比前人研究成果,佛子岭群与庐镇关群存在一个0.9 GPa的压力差异,暗示了两者并非形成于相同的动力学背景,其可能为一个独立的微陆块。     

大别山南部黄镇—凉亭河一线宿松变质杂岩岩石学和峰期变质温压条件及与高压榴辉岩对比研究

通过对宿松变质杂岩的野外地质观测、岩相学和热力学评价及其峰期变质温压条件的空间变化特征的研究,并对比南大别高压单元研究结果,探讨宿松变质杂岩的岩石构成和变质特征。研究表明宿松变质杂岩自北向南可分为I、II和III三个带,主体仅经历了绿帘角闪岩相至角闪岩相的变质作用,温压范围为t=398～613℃和p=0.61～1.53GPa,平均温压值为t=517℃±50℃和p=1.03±0.21GPa。该变质杂岩未显示任何蓝片岩相的变质特征,其内部也没有温度分带或连续变化的趋势。对比南大别高压单元的峰期变质条件,它们压力差至少可达p=0.92GPa,温度差可能在t=45℃,两者应在构造作用下叠置在一起。     

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。     

大别山北缘商城岩体SHRIMP锆石U-Pb年龄、地球化学及地质意义

商城岩体位于大别造山带北淮阳火山岩带中段,被早白垩世金刚台组火山岩不整合覆盖,厘定其侵位时间和成因对于揭示大别造山带晚中生代构造演化具有重要意义.对岩体进行SHRIMP锆石U-Pb测年和岩石地球化学研究,岩体中心相肆顾墩单元巨斑状二长花岗岩15个锆石测点中有13个测点的206Pb/238U年龄加权平均值为130.2±1.7 Ma,代表商城岩体最终就位的时间.商城岩体具有高含量的Al₂O₃、Sr,高Sr/Y值和低含量的Y、Yb,轻重稀土分馏显著,无Eu异常（δEu=0.90~1.05）,发育Nb、Ta负异常,具有埃达克质岩石的地球化学特征.商城岩体3个岩相单元从早到晚长英质矿物结晶压力降低,侵位深度显著变浅,为挤压作用下主动侵位的结果.商城岩体是大别造山带早白垩世岩浆爆发的产物,岩浆起源于加厚下地壳的部分熔融,从商城岩体开始侵位至金刚台组火山岩喷发,该区地壳经历快速的隆升和剥蚀,而这一过程正是两者地球化学属性所反映的加厚下地壳减薄的浅表响应,130 Ma是大别造山带晚中生代构造体制转换的时间.      

大别山北缘石炭系碎屑岩地球化学及碎屑锆石年代学分析及其对物源区大地构造属性判别的制约

大别山北缘石炭系作为古生代唯一不变质或轻微变质的沉积地层,记录了其物源信息和古生代的构造演化.针对研究区这一地质特征,本文分析了研究区砂岩的碎屑组分、常量元素、微量元素和稀土元素,以及碎屑锆石的同位素年龄,并据此对物源区的大地构造属性进行了研究.研究区碎屑岩主要以中细粒石英砂岩和长石石英砂岩为主,砂岩的QFL平均值为Q 76.2％,F 15.9％,L7.9％,Q/(F+ L) 4.26;主要元素氧化物平均百分含量SiO263.69％,Al2O3 11.25％,MgO 3.66％,CaO 5.15％,Fe2O3T 6.15％,K2O 1.68％,Na2O 0.68％;部分特征微量元素Th,U,Hf,Sc,Zr,Y平均含量分别为10.78×10-6、2.64×10-6、4.39×10-6、15.67×10-6、166×10-6、25.33×10-6.Rb/Sr,Th/U,La/Y,La/Sc,Th/Sc比值分别为1.49、4.10、14.75、31.92和0.89;稀土元素总量ΣREE平均146.2×10-6(54.11×10-6 ～256.0×10-6),Eu异常0.64,轻稀土略有富集,La/Yb为12.58(3.94～15.42),(La/Yb)N为9.02.锆石年龄测定表明,早石炭世地层中碎屑锆石的年龄主要集中在400 ～500Ma,晚石炭世地层中碎屑锆石年龄主要为900～ 1300Ma,其次为2000～ 2800Ma.上述结果表明大别山北缘石炭系沉积物来源于不同的源区,包括早古生代的大陆岛弧、扬子板块中-新元古代基底以及华北板块古-中元古代基底.     

桐城-源潭铺地区榴辉岩的峰期变质P-T条件及其构造归属

通过对南大别桐城-源潭铺一带榴辉岩的岩石学,矿物化学和P—T条件的研究表明,该地区的榴辉岩为典型的高压榴辉岩,其不合任何超高压矿物,石榴石具有良好的自形结构,包含大量的早期矿物包体,成分变化显示了进变质特征。精确的峰期P—T计算显示,榴辉岩的形成温压条件分别为：1．62～2．35GPa,421℃～604℃。研究结果表明,桐城-源潭铺一带大约250km。的区域属于高压变质块体,周遍为断层所限,以构造岩片形式存在,该高压块体与大别山南部的超高压变质单元相比至少有0．3GPa的压力差。结合野外观察,推测由于北大别变质穹隆造成了该高压榴辉岩体现今的分布状态。这一新的高压块体的确定对于重新认识大别碰撞造山带的构造格架,以及理解其俯冲和折返的精细过程具有重要的指示意义。     

大别山桐城地区雷庄低温高压榴辉岩的增温退变P-T轨迹及其构造含义

早期的研究显示大别山东段(安徽部分)出露的榴辉岩均为中温榴辉岩,并没有其他类型榴辉岩存在.本研究通过对桐城地区雷庄附近的榴辉岩野外地质调查、岩相学、矿物成分化学以及热力学分析表明,该地区榴辉岩为低温高压榴辉岩.榴辉岩的P-T演化特征研究区分了5个变质阶段,展示了一个"发卡式"增温退变轨迹.Ⅰ-阶段的变质温压为T=390～411℃,P=0.89～1.40GPa;Ⅱ-阶段为T=527～544℃,P=1.95～2.34GPa.该阶段为峰期变质,代表了板片俯冲最大深度;Ⅲ-阶段为T=501～519℃,P=1.74～2.14GPa;Ⅳ-阶段为T=630和P=1.22GPa;Ⅴ-阶段为T=350℃,P=0.20GPa.由Ⅲ-阶段至Ⅳ-阶段随着压力的降低,温度明显增加,反映了一个退变增温的演化趋势.这种增温可能是由于低温榴辉岩对温度变化的敏感,以及榴辉岩板片在折返至地壳某一深度停滞时间较长,北大别热穹隆和地温梯度的恢复是导致增温的热源.     

大别山北缘千鹅冲斑岩型钼矿床锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os年代学及其地质意义

河南省光山县千鹅冲钼矿床是大别山地区近年最新发现的大型斑岩型钼矿床。采用LA-ICP-MS锆石U-Pb和ICP-MS辉钼矿Re-Os同位素精细测年技术,对与成矿相关的宝安寨钾长花岗岩、千鹅冲花岗斑岩2个锆石样品和4个细网脉型钼矿石中的辉钼矿样品进行了同位素年代学测定,分别获得(135.3±1.9),(128.8±2.6),(127.82±0.87)Ma的同位素年龄。结果表明,千鹅冲钼矿床成矿作用时间与千鹅冲花岗斑岩成岩作用时间一致,晚于大别山巨量花岗质岩浆活动近7Ma,它们为统一构造背景同期不同次岩浆作用的产物。与成矿相关岩体的地球化学研究结果显示,岩体具有低Sr(wB400×10-6)、低Yb(wB1.8×10-6)、中等程度Eu负异常[δ(Eu)0.5]、轻重REE强烈分异{[w(La)/w(Yb)]N24}等特征,其Sr-Nd同位素显示较高的[N(87Sr)/N(86Sr)]i(0.70669～0.72422,变化较大)和极低的ε(Nd)(t)(-18.01～-21.37)。综合分析表明成岩成矿作用发生在大别造山带碰撞造山后构造体制由挤压收缩向伸展的转折时期,与成矿有关的酸性侵入岩是加厚陆壳部分熔融作用的产物。千鹅冲斑岩型钼矿床与成矿带内汤家坪、大银尖、天目山、银山、东沟钼矿床在成矿时间及成矿岩体地球化学特征的显著差异,反映它们形成于造山带演化的不同历史时期和不同的构造动力学背景。     

北淮阳浅变质岩带卢镇关群变质压力及其对大别造山带演化的指示

卢镇关群是北淮阳浅变质岩带的重要组成部分,其俯冲历史对于证明超高压岩石经历了深俯冲及获得完整的大别造山带演化历史具有重要意义.本次工作在霍山牛角冲、与儿街卢镇关群岩石中采集了含石榴子石的黑云二长片麻岩和石榴黑云片麻岩进行电子探针分析,并通过石榴子石—黑云母—斜长石—石英压力计计算获得了卢镇关群的变质压力变化于1.89～1.99 GPa,其平均值为1.94 GPa.根据造山带内中—上地壳岩石的平均密度,获得了卢镇关群曾俯冲于地下64.7 km的深度.这表明位于大别造山带最北缘的北淮阳带曾俯冲于较大深度,支持前人关于华南、华北板块缝合线位于北淮阳带以北的结论.     

大别山北缘中生代火山—侵入岩锶—钕同位素组成特征及其物质来源

报道了大别山北缘中生代（早白垩世）不同成因系列火山－侵入岩的14个Rb-Sr,Sm-Nd同位素分析数据，其中正长岩类ISr值为0．70943－0．71014，εNd值为－14．7－15．8，亏损地幔两阶段模式年龄TDM为2．12－2．20Ga；高钾钙碱性系列岩石ISr值为0．70750－0．71054，εNd值为－17．2－－19．1，TDM为2．32－2．48Ga，橄榄安粗岩系列岩石ISr值为0．70873－0．70912，εNd值为－20．7－21．7，TDM为2．60－2．68Ga。通过与基底变质岩Sm-Nd同位素组成对比，认为高钾钙碱性系列主要由类似于大别群的地壳岩石衍生而成，正长岩类是由大别群和少量较年轻地壳岩石（卢镇关群和佛子岭群？）衍生而成的，而橄榄安粗岩系列则来源于富集地幔并可能混入少量更古老的类似于泰山群的地壳组分。     

大别山黄石-六安反射地震剖面新的地质解释

在大别山黄石至六安反射地震剖面上有很多近水平的反射体,表明大别山中心部位的中、下地壳内也有近水平的分层性。反映有流变性和动力学方面的差异,与大型薄皮构造理论对岩石圈性质的认识一致,因而在其运动过程中应服从薄皮构造的运动规律。结合以往对大别山区划分的岩石一构造组合,在前人对此反射地震剖面所作的地质解释的基础上,对反射地震剖面作了较为详细的地质解释,并建立了大别山造山带在此剖面上的两维几何结构。剖面南部为造山过程中形成的背斜构造。地表15km深度内为由碰撞混杂岩组成的扬子与中一朝大陆之间的主滑脱带。剖面中部为造山期后的侵入体。剖面北部为主滑脱带的根带（通常认为的缝合带）,根带被中生代形成的晓天磨子潭断裂带切割。剖面最北端为变质复理石中略晚于主滑脱带的反向冲断带。推溺l下地壳的断开距离在扬子大陆俯冲时（三叠纪前）规模较大,然后逐渐缩小,直至保留到今天的规模。     

佛子岭群逆时针P-T轨迹对大别碰撞造山带构造演化的探究

佛子岭群位于大别造山带最北缘,处于华北和扬子两大板块结合部位,构造位置十分关键,是解析两大板块精细耦合过程和探究大别造山带晚古生代构造事件的重要单元。然而,由于长期以来佛子岭群一直被视为"浅变质"复理石沉积单元,因而对其变质演化过程的解析较为薄弱,制约了对大别造山带形成过程的全面理解。本次通过对老虎场-龚店地质剖面细致的观测,石榴黑云母片麻岩精细的岩相学、矿物化学分析、热力学评价和年代学研究,建立了佛子岭群一个逆时针P-T变质演化型式。研究显示,佛子岭群记录了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四个变质阶段,温压变化依次为：①T=658~663℃、P=1.08~1.16GPa→②T=755~762℃、P=1.21~1.45GPa→③T=549~554℃、P=1.08~1.19GPa→④P标定=0.3~0.6GPa、T=477~499℃,①至③为近等压升温和降温过程,③至④则表现为近等温降压型式。锆石U-Pb定年显示了1484±64Ma~1180±192Ma、995±35Ma~606±14Ma和370±14Ma~331±8Ma三组年龄,前两组代表了碎屑锆石年龄;第三组共计7颗锆石,年龄集中,Th/U比值0.01~0.03,加权平均年龄为344±11Ma,代表了主期变质年龄。结合此次地质剖面结构特征和岩石类型,以及前人白云母40Ar-39Ar的270~255Ma变质年龄,表明佛子岭群记录了两期变质事件,早期为晚古生代的拉张背景下的岛弧根部变质,晚期为晚古生代末的较为快速抬升构造热事件,并据此推测大别造山带可能为增生和碰撞复合型造山带。     

滇西无量山北段回龙山地区飞来峰群构造变形特征研究

滇西无量山北段回龙山地区分布有大量的呈弧形分布的飞来峰构造。通过野外详细路线地质调查及室内的整理分析, 结合先构造后地层的研究方法, 重点对飞来峰的几何结构和变形特征进行了分析, 确定了回龙山地区飞来峰群构造的存在, 并提出逆冲推覆运动方向可能是自南西向北东推覆。     

北大别饶拔寨石榴辉石岩P-T-t轨迹及其构造意义

P-T-t轨迹作为变质岩的重要研究方法之一，对揭示岩石的构造演化过程具有重要意义。北大别饶拔寨镁铁-超镁铁岩形成的构造环境和就位过程长期以来尚存争议。本文通过岩相学观察、矿物化学研究和温压计计算，揭示出饶拔寨石榴辉石岩经历了四个变质演化阶段：1）超高压变质阶段（M1）：主要根据石榴子石中金红石的出溶，单斜辉石中石英的出溶和磷灰石中不透明矿物的出溶，结合前人研究，认为饶拔寨石榴辉石岩经历过超高压变质阶段（≥2.5GPa）；2）高压麻粒岩相阶段（M2）：矿物组合为石榴子石（变斑晶）和单斜辉石（基质）+斜长石（基质），记录的温压条件为T=648~700℃，P=1.47~1.94GPa；3）中压麻粒岩相阶段（M3）：以石榴子石外围发育的主要由斜方辉石+斜长石组成的内圈"白眼圈"为特征，形成的温压条件为T=781~796℃，P=0.92~0.98GPa；4）角闪岩相阶段（M4）：以石榴子石变斑晶周围发育的外圈"白眼圈"为特征，其矿物组合为角闪石+斜长石的后成合晶，形成的温压条件为T=663~685℃，P=0.50~0.58GPa。石榴辉石岩的锆石SIMS U-Pb定年得到了3组不同的交点年龄，分别为208.1~202.1Ma、227.6Ma和817.7Ma。根据锆石包裹体中角闪石+斜长石的组合，推断208.1~202.1Ma代表了角闪岩相变质年龄的下限，227.6Ma则是高压麻粒岩相的下限年龄，而新元古代年龄（817.7Ma）与区域上的变质岩原岩年龄一致，可能代表了其原岩年龄。结合前人研究，饶拔寨石榴辉石岩记录了顺时针的P-T-t轨迹，揭示了板片俯冲（超高压变质）-碰撞-折返（降压升温过程，~227Ma）-抬升（降压降温过程，208~202Ma）的完整过程。     

青藏高原北缘的隆升时期——来自阿尔金山和柴达木盆地的证据

根据柴达木盆地西部中新世上、下油砂山组的沉积特征及其地震反射界面的特征,推断阿尔金山的主隆升时期为中晚中新世,山体的隆升导致盆地沉积中心向东迁移.盆地周缘山系的隆升年代学资料也表明,青藏高原北缘在中晚中新世发生了快速抬升,与青藏高原南部的同期区域构造事件一致,表明中晚中新世是青藏高原向北生长的重要时期.阿尔金山此次隆升事件与塔里木板块向柴达木地块楔入有关,整个高原的隆升动力源自印度板块与欧亚大陆拼合后持续向北的俯冲.     

大别山北部卢镇关群变质火山岩和共生变质的花岗岩全岩和锆石氧同位素、锆石U-Pb年代学研究

分布在大别山北部的卢镇关群火山岩和共生的花岗岩类形成在新元古代.2个卢镇关群变质流纹岩SIMS锆石U-Pb给出了757Ma岩浆结晶年龄,3个变质花岗岩给出了757 ～ 770Ma岩浆结晶年龄.全岩氧同位素分析表明它们经受了地表流体参与交代蚀变作用.锆石SIMS氧同位素分析表明少量锆石边部存在岩浆期后的氧同位素改造,然而锆石的氧同位素的改造部分没有明显的U-Pb重置,因此,地表流体参与交代蚀变作用时间无法通过锆石的U-Pb年龄来测定,只能限定在757Ma以后.研究样品中存在δ18O值2.8‰～4.0‰岩浆锆石,它们从低δ18O岩浆中结晶而来.低δ18O岩浆是早期地表流体参与交代蚀变岩石再熔融的产物,从这个意义上说,早于770Ma的地表流体参与的蚀变应该存在.这些时间上的证据表明卢镇关群火山岩和共生的花岗岩类记录了早于770 ～ 757 Ma之后地表流体参与交代蚀变,这从时间上看,岩石发生的地表流体参与的蚀变与扬子地台上新元古代冰川事件不能简单的关联在一起.