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大地构造与成矿学杂志投稿格式参考范文:大别山东北缘构造片麻岩的变形分析及对两大构造体制作用的指示

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  0 引言

  大别造山带位于中央造山带东段,由华北板块与扬子板块在三叠纪碰撞拼合而成。柯石英及金刚石的发现使其成为国际地质研究热点,其东段俯冲深度可达 150km,是世界最大的高压 — 超高压变质带,出露岩石类型丰富,成为地质学研究的天然实验室。近几十年来,国内外学者在高压 — 超高压变质岩石学、矿物学等方面深入研究,取得重要成果。对于其构造演化及格局,多数学者认同形成于板块俯冲碰撞 — 折返 — 伸展隆升背景,不同学者提出了不同的阶段划分和观点。现有演化模式多围绕垂直于造山带方向,沿造山带方向的构造运动研究程度不高。近期在大别山东北缘桐城地区观察到广泛出露的构造片麻岩,其形成于地壳深部,以颗粒流动和扩散蠕变为主,透入性发育的构造片麻岩对认识大别造山带构造演化至关重要。

  1 地质背景

  大别造山带是世界上高压 — 超高压岩石产出最广泛的地区,由北至南可分为 5 个岩石构造单元:北淮阳浅变质带、北大别高温超高压变质带、中大别中温超高压变质带、南大别低温超高压变质带和宿松变质杂岩带,各单元岩石组成和变质特征不同。研究区位于大别造山带东北缘,长约 50km,宽约 30km,北部以晓天 — 磨子潭剪切带为界,东部以郯庐断裂带为界,西部以商城 — 麻城断裂带为界,处于过渡区,记录了两大构造带的地质信息。本文在此基础上对构造片麻岩和糜棱岩开展构造变形分析,以查明差异、厘清塑性流动事件,揭示构造演化规律。

  2 大别山东北缘构造片麻岩的构造变形特征

  2.1 构造观察与分析

  野外观察发现,大别山东北缘桐城地区发育糜棱岩、超糜棱岩、构造片麻岩等强流变类岩石。构造片麻岩广泛发育在北大别片麻岩中,表现出强烈流动构造,如书斜构造、石香肠构造、构造挤出、不对称小褶皱等。石英石香肠状条带反映塑性流动的挤压背景,构造挤出的拖尾构造指示运动方向。片麻理走向在研究区有变化,靠近晓天 — 磨子潭断裂带主要为 NW-SE 走向,靠近郯庐断裂带主要为 NE-SW 走向,还有少量 EW 走向,同时存在同构造花岗质岩体。

  2.2 构造片麻岩的有限应变测量

  对大别山东北缘桐城地区出露的各类变形岩石进行有限应变测量,采用长短轴法,以长石残斑及定向排列的矿物集合体为应变标志体,测量 x z 面和 yz 面的长轴和短轴并计算比值。结果显示,糜棱岩系列的有限应变值、付林指数及应变强度大于花岗质片麻岩和构造片麻岩,构造片麻岩的相关值最小,反映其宏观塑性流动构造明显,微观变形组构不发育,付林图解显示应变椭球体属单轴雪茄型,说明受平行和垂直造山带的力影响。

  2.3 构造片麻岩的应力场及构造动力学背景

  桐城地区位于过渡部位,很多学者认为其在特提斯与太平洋构造体制转换背景下形成。通过野外观察统计面理和线理产状,利用软件分析应力场,结果显示大别山东北缘桐城地区主要受 NNE-SSW 和 NW-SE 向挤压以及顺造山带拉伸。

  2.4 构造片麻岩的形成环境

  构造片麻岩由早期残留矿物、同构造新生矿物和熔体组成,镜下显示角闪石和斜长石稳定共生,角闪石是塑性流动变形产物。选取样品进行电子探针分析,计算温压条件,结果显示流变环境为温度 720±20℃、压力 0.75±0.15GPa,达到高角闪岩相 — 低压麻粒岩相变质,形成深度约 25km,处于中下地壳流变层。

  3 构造片麻岩的年代学探讨

  对大别山东北缘花岗片麻岩中榴辉岩透镜体进行锆石 U-Pb 年代学研究,锆石单矿物挑选、制靶、CL 图像及定年分析在不同实验室完成。结果显示,榴辉岩样品中锆石既有变质锆石也有岩浆锆石,年龄明显分布在 218~212Ma 和 137~122Ma 两个范围,加权平均年龄分别为 215±6Ma 和 127±4Ma。结合前期研究,认为构造片麻岩的塑性流动与榴辉岩相变质作用是同期构造事件,大别地区塑性流动开始时间在 220~210Ma。

  4 讨论

  长英质糜棱岩残斑旋向指示晓天 — 磨子潭断裂带为左旋走滑,构造片麻岩因形成于地壳深部,变形机制以熔体增强颗粒流动等为主,宏观呈条纹、条带状构造,显微具花岗变晶结构和三边平衡结构等。有限应变测量进一步证实构造片麻岩的变形特征。不同地区构造片麻岩温压条件接近,说明流变事件可能具透入性。结合年代学研究,认为 210Ma 的变质活动是扬子板块向华北板块俯冲碰撞晚期,也是塑性流动开始时间,127Ma 的岩浆年龄对应燕山期事件。关于郯庐断裂带起源时间有多种观点,越来越多学者认同起源于板块碰撞造山过程,其活动分为五个阶段。前人研究表明郯庐断裂带西侧片麻理被牵引弯曲,说明二者在塑性状态下转变,结合应力场恢复结果,证实大别山东北缘受两种构造体制影响。综上,大别地区塑性流动发生在板块碰撞深俯冲末期 — 折返早期,郯庐断裂带已形成并左行走滑,在两种构造体制作用下,形成相应的地质特征。

  5 结论

  大别山东北缘构造片麻岩的塑性流动环境为温度 720±20℃、压力 0.75±0.15GPa,属高角闪岩相 — 低压麻粒岩相变质,形成深度约 25km,位于中下地壳流变层。

  有限应变结果显示构造片麻岩宏观具明显塑性流动构造,微观变形组构不发育,付林图解显示应变椭球体属单轴雪茄型,受平行和垂直造山带力影响。

  应力场恢复显示受 NNE-SSW 和 NW-SE 向挤压及顺造山带拉伸,特提斯构造体制的应力可分解为垂直和平行造山带的力。

  大别地区由西向东的塑性流动发生在 220~210Ma,郯庐断裂带已形成并左行走滑,在两种构造体制作用下,形成相应的地质现象,证实受两种体制影响。

李海龙;向必伟;王 微;林少泽;刘 程;陈 磊;李加好;宋传中;赵文俊;吴敏行;张夏添,东华理工大学地球科学学院;东华理工大学;东华理工大学;合肥工业大学资源与环境工程学院,202401