大別山超高壓帶和宿松雜巖帶變質(zhì)花崗和變基性巖的年代學(xué)和巖石成因：對大別山新元古代巖漿作用和變質(zhì)作用以及三疊紀(jì)俯沖和折返的啟示.pdf

1、大別山造山帶是世界上出露超高壓巖石面積最大的陸—陸碰撞型造山帶，其中含有各種不同類型的高壓—超高壓變質(zhì)巖，以及多種類型的低級變質(zhì)巖。自超高壓指示礦物如柯石英和金剛石在大別山變質(zhì)巖中被發(fā)現(xiàn)以來，人們對該地區(qū)超高壓巖石進(jìn)行了大量的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、年代學(xué)及地球化學(xué)等方面的研究，對這些超高壓巖石的原巖成因、時代和性質(zhì)以及變質(zhì)時代與演化過程等進(jìn)行了探討和限定，同時對其涉及的俯沖、碰撞和折返過程，以及俯沖帶的殼幔相互作用等進(jìn)行了綜合研究，并取得

2、了一系列重要成果。然而，對于大別山造山帶相對低級變質(zhì)巖的研究目前還比較缺乏，在其構(gòu)造屬性、原巖形成時代和成因、變質(zhì)演化過程以及與大陸深俯沖和超高壓巖石的關(guān)系等方面，目前還缺乏系統(tǒng)深入研究和較為統(tǒng)一的認(rèn)識。因此，本文對中大別超高壓變質(zhì)帶（簡稱“中大別”）和宿松雜巖帶中相對低級變質(zhì)的變質(zhì)花崗巖和變基性巖進(jìn)行了系統(tǒng)的巖石學(xué)、年代學(xué)及元素和同位素地球化學(xué)等方面的研究，證明它們的原巖類似于超高壓正變質(zhì)巖、都具有揚子陸殼屬性，大部分形成于新元古代揚

3、子北緣的大規(guī)模巖漿事件，參與了三疊紀(jì)的俯沖，但部分巖石（巖片）在俯沖初始階段即從俯沖板片上拆離并最早折返、而宿松雜巖帶中大多數(shù)巖石（或巖片）位于三疊紀(jì)俯沖板片的后緣并最晚折返。此外，通過野外地質(zhì)調(diào)查、結(jié)合室內(nèi)薄片觀察與初步的巖石學(xué)研究，確定了在大別山宿松雜巖帶中存在異剝鈣榴巖，該類巖石是大別山造山帶中首次被證實，表明大別山在三疊紀(jì)大陸俯沖前曾存在古洋殼。主要研究內(nèi)容和取得的主要成果概括如下:
　　1.鋯石U-Pb年齡、Hf同位素及

4、全巖的Sr-Nd-Pb同位素分析表明，中大別和宿松雜巖帶變質(zhì)花崗巖的主要物質(zhì)來源是晚太古代至古元古代的古老下地殼，而變基性巖則主要來自于富集地幔，并具有少量的下地殼物質(zhì)混染。繼承鋯石的年齡以及鋯石Hf同位素模式年齡主要集中于～2.5Ga和～2.0Ga，對應(yīng)于揚子板塊基底的形成和再造時代;原巖年齡大多為新元古代，與該地區(qū)超高壓變質(zhì)火成巖的原巖形成時代一致，表明這些巖石同樣是新元古代大規(guī)模巖漿作用的產(chǎn)物;鋯石U-Pb不一致線的下交點年齡及全

5、巖Rb-Sr“等時線”年齡落在三疊紀(jì)范圍，與大別山超高壓變質(zhì)年齡吻合，表明這些巖石參與了三疊紀(jì)俯沖。因此，這些變質(zhì)花崗巖和變基性巖的原巖類似于超高壓巖石的原巖，但是由于前者受到的后期變質(zhì)改造和影響較小，因而可以用來更好地示蹤或限定后者的原巖性質(zhì)和成因。此外，宿松雜巖帶花崗片麻巖的原巖形成時代包括兩類，即晚太古代(2.5-2.7Ga)和新元古代(770-830Ma)。
　　2.主、微量元素及Sr-Nd同位素特征表明，中大別變基性巖具

6、有典型的大陸板內(nèi)玄武巖的地球化學(xué)特征，對應(yīng)于陸內(nèi)地幔柱或大陸裂解環(huán)境，而中大別變質(zhì)花崗巖則為新元古代加厚下地殼部分熔融的產(chǎn)物。這些特征反映了該地區(qū)的新元古代構(gòu)造環(huán)境從板塊匯聚到大陸裂解的轉(zhuǎn)換過程，可能與Rodinia超大陸的聚合與裂解有關(guān)。鋯石U-Pb年代學(xué)研究表明，變質(zhì)花崗巖的原巖時代為～819Ma，而變基性巖形成于～772Ma，這兩組年齡可能代表了Rodinia超大陸最終形成以及最初裂解的時代。新元古代麻粒巖相變質(zhì)時代為～768Ma

7、，可能與大陸裂解引起的幔源巖漿板底墊托(Magmatic underplating)作用有關(guān)。
　　3.巖石學(xué)觀察和地質(zhì)溫度計研究表明，中大別和宿松雜巖帶變質(zhì)花崗巖和變基性巖的峰期變質(zhì)條件為綠簾角閃巖相到角閃巖相，指示其在三疊紀(jì)俯沖過程中，并沒有與超高壓巖石一起進(jìn)入地殼深部;結(jié)合鋯石U-Pb定年結(jié)果，證明部分巖石是在俯沖初始階段從俯沖板片脫離解耦并折返、而宿松雜巖帶的主體則屬于俯沖板片的后緣并最晚折返。因此，這為大別造山帶俯沖陸殼

8、內(nèi)部多層次拆離解耦與多巖片差異折返機(jī)制提供了新的制約。
　　4.首次在宿松雜巖帶中發(fā)現(xiàn)異剝鈣榴巖、（蛇紋石化）橄欖巖等具有典型洋殼特征的巖石，并通過鋯石U-Pb定年限定了洋殼的形成、異剝鈣榴巖化及洋盆閉合的時代分別為1410±11Ma、1078±22Ma和798±62Ma。而且，異剝鈣榴巖是宿松雜巖帶中特有的巖石類型，其在大別造山帶其它構(gòu)造單元中都沒有發(fā)現(xiàn)，其三疊紀(jì)變質(zhì)年齡221±3Ma代表了宿松雜巖帶主體的峰期變質(zhì)時代，并晚于超