（构造地质学专业论文）桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化.pdf

桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 学位论文完成日期 指导教师签字 答辩委员会成员签字 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 洼! 垫遗直墓丝盂墨挂型重盟丝：奎拦互窒2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：少肜年乡月争日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下 事项： 1 、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。 2 、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中 国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社”用于出版和编入c n k i 中国知识资源总库， 授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 导师签 签字日期砂年歹月午日 签字日期帅年石月日 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 摘要 近二十年来，基于岩石学，同位素地球化学，构造地质学以及地质年代学等 的相关资料，地质学家们提出了许多模式来解释秦岭一大别一苏鲁碰撞造山带的 高压一超高压岩石的折返机制。这些研究主要集中在大别一苏鲁造山带，而对其 西侧的桐柏碰撞造山带研究较少。桐柏碰撞造山带位于秦岭造山带与大别一苏鲁 造山带的衔接部位，是华北板块与华南板块，及其之间所夹持的南秦岭微地块， 于中生代碰撞拼合的产物，主体由两部分组成：核部的桐柏核部杂岩单元及其两 侧的高压岩片单元。本文以构造解析为基础，通过筛分桐柏碰撞造山带及其邻区 各期次的构造变形样式，建立横跨造山带的地质剖面，并依据现有的地质年代学 资料，推断桐柏陆一陆碰撞造山带的演化过程，探讨其高压变质岩石的折返机制。 桐柏碰撞造山带及其邻区可以划分为九个大地构造单元，自北向南分别是： 华北克拉通南缘岩石构造单元一宽坪岩群，具弧后盆地性质的二郎坪岩石构造单 元，具岛弧性质的秦岭杂岩单元，龟山岩组和南湾岩组构成的俯冲前缘楔构造带， 构造混杂岩带，桐柏北部高压岩片单元，桐柏核部杂岩单元，桐柏南部高压岩片 单元以及随州构造变形带。 根据详细的构造解析以及现有的地质年代学资料，本文将区域中生代由陆一 陆俯冲引起的高压变质作用之后的构造变形分为五幕，前两幕变形主要发育在构 造混杂岩带以南的各个岩石构造单元中，之后的三幕变形则波及整个研究区。第 一幕变形的时间约为2 5 5 2 3 8 m a ，以发育区域上透入性的片理及北西西向的拉伸 线理为主。第二幕变形的时间约为2 3 0 - 2 1 5 m a ，以顶部指向南的逆冲推覆构造为 主。第三幕变形应早于早侏罗世，以枢纽近北西西向的宽缓褶皱为主要特征。第 四幕变形大致发生在1 3 5 1 2 0 m a 之间，主要表现为桐柏核部杂岩两侧及其内部走 滑型韧性剪切带的活动。第五幕变形时间约为1 2 0 8 0 m a ，主要为北西向及北东 向脆性断裂的发育，并切割以上所有构造形迹。 上述构造变形是在该区榴辉岩相变质作用峰期之后发生的，因此记录了高压 岩石的折返过程。其中前三幕变形为印支期同碰撞变形，高压岩片在这三幕变形 的先后作用下呈阶段性抬升，其具体过程是：1 ) 早期由第一幕变形所形成的l 。 拉伸线理约束的自西相东的挤出阶段；2 ) 随后由第二幕自北向南的逆冲推覆构 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 造所约束的垂向抬升阶段；3 ) 后期由第三幕宽缓褶皱构造所约束的抬升阶段。 其中前两个阶段可以与现今普遍接受的大别山早期快速折返阶段相对应，而第三 个阶段则可以与后期的慢速折返阶段相对应。区域后两幕变形为燕山期叠加改造 变形，至此形成了桐柏碰撞造山带及其邻区现今主体的构造组合样式。 关键词：桐柏山：中生代；构造变形；折返机制；高压岩石 t e c t o n i ce v o l u t i o na n ds t r u c t u r a ls t y l e so ft h et o n g b a i c o l l i s i o n a l g 一t sn i g h b o r s c o l l i s i o n a l o r oe na n di t sn b o r sg a b s t r a c t i nt h ep a s tt w e n t yy e a r s ，b a s e do np e t r o l o g y , g e o c h e m i s t r y , s t r u c t u r a l g e o l o g y a n dg e o c h r o n o l o g y , d i f f e r e n tm o d e l sh a v eb e e np r o p o s e dt o e x p l a i nt h ee x h u m a t i o n p r o c e s so fq i n l i n g - d a b i e - s u l uh i g h u l t r a h i g h p r e s s u r e ( h p u h p ) t e r r a n e s m o s to f t h ea b o v es t u d i e sf o c u s e do nt h ed a b i e - s u l u o r o g e n s r e c e n t l y , i nt h et o n g b a io r o g e n w h i c hi sl o c a t e da tt h ej u n c t i o nb e t w e e nt h eq i n l i n go r o g e nw i t h o u tt r i a s s i cu h p r o c k sa n dt h ed a b i eo r o g e nw i t h t r i a s s i cu h pr o c k s ，d e t a i l e d p e t r o l o g i c a l ， g e o c h e m i c a l a n d g e o c h r o n o l o g i c a l i n v e s t i g a t i o n s i d e n t i f i e dt w om e s o z o i c l o w t e m p e r a t u r ea n dh i g h 。p r e s s u r e e c l o g i t e z o n e s s e p a r a t e db y t h e t o n g b a i h i g h g r a d ec o m p l e x i nt h i sc o n t r i b u t i o n ，s t r u c t u r a ld a t aa r er e p o r t e df o rt h et o n g b a i e o l l i s i o n a lo r o g e na n dt h es u r r o u n d i n gu n i t si no r d e rt op r o v i d es t r u c t u r a lc o n s t r a i n t s f o rt h ee x h u m a t i o np r o c e s so ft h et o n g b a ih pr o c k s w ef u r t h e re v a l u a t et h et e c t o n i c e v o l u t i o no ft h et o n g b a ic o l l i s i o n a lo r o g e na n di t sn e i g h b o u r sb a s e do no u rd e t a i l e d f i e l dd a t aa n da v a i l a b l eg e o c h r o n o l o g i c a lr e s u l t s t h et o n g b a ie o l l i s i o n a lo r o g e na n di t s n e i g h b o r sc a nb ed i v i d e di n t on i n e t e c t o n i cu n i t s t h e ya r e ，f r o mn o r t ht os o u t h ，t h es o u t h e r nm a r g i no ft h en o r t hc h i n a c r a t o nt e c t o n i cu n i t - t h ek u a n p i n gg r o u p ，t h ee r l a n g p i n gt e c t o n i cu n i tw i t ht h en a t u r e o fb a c k a r cb a s i n ，t h eq i n l i n gc o m p l e xu n i tw i t ht h en a t u r eo f i s l a n da r c t h eg u i s h a n g r o u pa n dt h en a n w a ng r o u pc o m p o s e do fl e a d i n g e d g ew e d g eo ft h es u b d u c t i o n z o n e ，t h et e c t o n i cm p 甲 k n g ez o n e ，t h en o r t h e r n h i g h p r e s s u r e ( h p ) u n i t , t h e t o n g b a i s h a nh i 曲一g r a d ec o m p l e x ，t h es o u t h e r nh pu n i t , t h es u i z h o ut e c t o n i c d e f o r m a t i o nz o n e a c c o r d i n gt os t r u c t u r a la n a l y s i sa n dn e wg e o c h r o n o l o g i c a le v i d e n c e s ，f i v e d i s t i n c te p i s o d e so fd e f o r m a t i o n ( d i d5 ) a r ed i s t i n g u i s h e di n t h i sa r e as i n c et h e m e s o z o i c t h ef o r m e rt w o - e p i s o d eo fd e f o r m a t i o nd e v e l o p e di nt h ev a r i o u st e c t o n i c u n i t ss o u t ho ft e c t o n i cm p 辊m g ez o n e ，a n dt h el a t t e rt h r e e e p i s o d eo fd e f o r m a t i o n d e v e l o p e di na l lu n i t so ft h i sa r e a t h et i m eo ft h ed ie p i s o d ei sa b o u t2 5 5 2 38 m a i i t 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 d if o r m e dr e g i o n a lp e n e t r a t i v ef o l i a t i o n sa n dt h ew n w - o r i e n t e ds t r e t c h i n gl i n e a t i o n s d 2m a y b eo c c u r r e d a ts o m et i m ea b o u t2 3 0 - 2 15 m a , c h a r a c t e r i z e dw i t ht h e s o u t h w a r d d i r e c t e dt h r u s t d3s h o u l db ee a r l i e rt h a nl o w e rj u r a s s i c ，a n dn e a r l yw n w t r e n d i n go p e nf o l d sa st h e m a i nc h a r a c t e r i s t i c so ft h i se p i s o d e d 4o c c u r r e di nr o u g h l y b e t w e e n1 3 5 - 1 2 0 m a , c h a r a c t e r i z e dw i t ht h ea c t i v i t i e so ft h ed u c t i l es h e a rz o n e s d 5 o c c u r r e di n1 2 0 - - 8 0 m a , c h a r a c t e r i z e dw i t ht h ea c t i v i t i e so fn wa n dn et r e n d i n g b r i t t l ef a u l t sw h i c hc u ta l lo ft h ea b o v es t r u c t u r a lf e a t u r e s t h ed1 一d5d e f o r m a t i o ne v e n t st h a to c c u r r e da r e rt h ep e a kh pm e t a m o r p h i s m ， r e c o r dt h ee x h u m a t i o np r o c e s so ft h et o n g b a ih pr o c k s t h ef i r s tt h r e es t a g e so f d e f o r m a t i o n ( dl d s ) c a r lb es u m m a r i z e da ss y n - c o l l i s i o n a ld e f o r m a t i o ni ni n d o s i n i a n ， d u r i n gw h i c ht h eh ps l i c e sw e r ee x t r u d e da n du p l i f t e d ：i ) t h ee a r l ys t a g eo fe x t r u s i o n o ft h eh i g h p r e s s u r er o c k sf r o mw e s tt oe a s ti sc o n s t r a i n e db yt h ells t r e t c h i n g l i n e a t i o n s 2 ) t h es o u t h w a r d d i r e c t e dt h r u s t ( d 2 ) m a k e st h eh i g h p r e s s u r e r o c k s f u r t h e rv e r t i c a lu p l i f t 3 ) t h et o n g b a i s h a nh i g h - g r a d ec o m p l e xa n dt h eh i g h p r e s s u r e r o c ku n i t sa r es y n c h r o n o u s l yu p l i f t e dd u r i n gd 3 t h ef i r s tt w os t a g e so fd e f o r m a t i o n ( di d 2 ) a l ea c c o m m o d a t e db yt h ef i r s t f a s t s t a g eo fe x h u m a t i o n ，a n dt h ed 3 d e f o r m a t i o ni sa s s o c i a t e dw i t ht h el a t es l o ws t a g eo fe x h u m a t i o n s u b s e q u e n t l y , t h e r e g i o n a ls t r u c t u r a lf r a m e w o r kw a so v e r p r i n t e db yy a n s h a n i a ng r a n i t e s ，s t r i k e s l i p d u c t i l es h e a rz o n e ( d 4 ) ，a n db r i t t l ef a u l t s ( d s ) ，r e s u l t i n gf r o mt h ep o s t c o l l i s i o n a l e x t e n s i o n a ld e f o r m a t i o n k e yw o r d s ：t o n g b a i ；m e s o z o i c ；d e f o r m a t i o n ；e x h u m a t i o n ；h i g h p r e s s u r er o c k s 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 目录 0 前言1 0 1 研究意义及选题依据1 0 2 研究思路与方法1 0 3 主要研究成果2 o 4 论文工作量3 1 区域地质背景4 1 1 大地构造位置4 1 2 岩石构造单元划分及其大地构造属性4 1 2 1 宽坪岩群5 1 2 2 二郎坪岩石构造单元6 1 2 3 秦岭岩群6 1 2 4 龟山岩组及南湾岩组7 1 2 5 构造混杂岩带7 1 2 6 桐柏北部高压岩片单元7 1 2 7 桐柏核部杂岩单元8 1 2 8 桐柏南部高压岩片单元8 1 2 9 随州构造变形带8 1 2 1 0 花岗岩体及其构造意义8 1 3 主要边界韧性剪切带及断裂9 1 3 1 油房庄韧性剪切带( f ) 9 1 3 2 小董庄韧性剪切带( f ：) 1 3 1 3 3 王小庄韧性剪切带( f a ) 1 3 1 3 4 王老家韧性剪切带( f 。) 6 i0 1 3 1 3 5 好汉坡韧性剪切带( f s ) 1 3 1 3 6 松扒韧性剪切带( f e ) 1 4 1 3 7 老湾断裂( f ，) 1 6 1 3 8 李家庄韧性剪切带( f 。) 1 6 1 3 9 娘娘庙韧性剪切带( f 。) 1 6 1 3 1 0 固庙韧性剪切带( f ，o ) 1 6 1 3 1 1 新城( 脆一) 韧性剪切带( f 。) 1 9 1 3 1 2 马鞍山韧性剪切带( f 。：) 2 1 1 3 1 3 新市韧性剪切带( f ，s ) 2 1 2 构造变形样式2 3 2 1 印支期陆一陆俯冲碰撞变形样式2 3 2 1 1 第一幕变形的几何学及运动学特征2 3 2 1 2 第二幕变形的几何学及运动学特征2 6 2 1 3 第三幕变形的几何学及运动学特征2 9 2 2 燕山期碰撞后陆内变形样式3 1 2 2 1 第四幕变形的几何学及运动学特征3 1 2 2 2 第五幕变形的几何学及运动学特征3 3 2 3 造山带整体构造样式3 3 3 变形时间厘定3 6 v 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 4 桐柏碰撞造山带及其邻区的动力学演化3 8 4 1 前印支期洋一陆俯冲过程的动力学演化3 8 4 2 印支期陆一陆俯冲碰撞过程的动力学演化3 8 4 2 1 桐柏山高压岩石的折返剥露过程3 8 4 2 2 高压一超高压岩石的重要折返机制：造山带挤出构造4 0 4 2 2 1 造山带挤出构造的几何形态4 2 4 2 2 2 造山带挤出构造的边界断裂特征4 3 4 2 2 3 造山带挤出构造的挤出路径4 5 4 2 2 4 造山带挤出构造的挤出动力来源4 6 4 2 2 4 造山带挤出构造的重新归类划分4 8 4 2 3 造山带挤出构造对桐柏一大别一苏鲁造山带高压一超高压岩石折返过程的 约束5 1 4 2 3 1 榴辉岩相挤出阶段( d o ) 5 1 4 2 3 2 角闪岩相挤出阶段( d ，) 5 2 4 2 3 3 绿片岩相挤出阶段( d s ) 5 2 4 3 燕山期碰撞后陆内变形的动力学演化5 3 5 结论5 5 参考文献5 6 致谢6 4 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果6 6 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 0 前言 0 1 研究意义及选题依据 碰撞造山带陆壳岩石组合中的超高压变质矿物柯石英和微粒金刚石心3 的发 现，使得人们认识到，相对低密度的陆壳岩石可以发生深俯冲作用，然后折返剥 露地表。由此，引发了对碰撞造山带大陆深俯冲及其折返剥露机制的深入研究 吲。秦岭一大别一苏鲁碰撞造山带是世界上最大的高压一超高压构造带，按现 今结构，从西向东可将其划分为五段：秦岭造山带、桐柏造山带、西大别造山带、 东大别造山带和苏鲁造山带拍1 。近二十年来，基于岩石学，同位素地球化学，构 造地质学，地质年代学等的相关资料，地质学家们提出了许多模型来解释该构造 带印支期高压一超高压岩石的折返剥露机制h 哪3 。这些研究主要集中在大别一苏 鲁造山带，而对于其西侧的桐柏碰撞造山带则研究较少。 桐柏碰撞造山带位于秦岭造山带与大别一苏鲁造山带的衔接部位，是华北板 块与扬子板块，及其之间所夹持的南秦岭微地块，于中生代碰撞拼合的产物心l 删。 精细的变质岩石学，地球化学以及同位素年代学研究乜3 1 引，揭示了在桐柏碰撞造 山带中，围绕桐柏核部杂岩存在两条中生代低温高压的榴辉岩带。三组二叠纪一 三叠纪的同位素年龄( 约2 5 5 m a ，约2 3 8 m a ，约2 1 5 m a ) n 引，对桐柏高压岩片从榴辉岩相 变质深度折返剥露到中上地壳的过程进行了有效的年代学约束。 对于桐柏碰撞造山带现今保留的构造格局，一部分学者通过对其各构造单元 边界韧性剪切带的研究口卜“6 】，将其归为伸展环境下形成的变质核杂岩构造，另一 些学者认识到桐柏碰撞造山带主体呈一“背形形态，并通过与西大别相比较 乜t 刎，认为其是造山后期隆升形成的穹窿构造，并将高压岩石的折返归结于顶部 向北滑脱的韧性剪切剥露构造。除了对主边界韧性剪切带的详细研究之外，造山 带各构造单元内部精细的几何形态，运动学特征以及相应的年代学研究，是阐明 桐柏碰撞造山带构造演化的关键，并对解决碰撞造山带高压一超高压岩石的折返 剥露机制具有重要意义。 0 2 研究思路与方法 鉴于以往的研究多集中于桐柏山北侧，以及造山带往往经历了多期构造变形 的改造心引，对整个造山带及其邻区详细的构造解析，是探讨桐柏碰撞造山带构造 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 演化以及桐柏核部杂岩及其两侧高压变质岩片剥露机制的关键。以构造解析为基 础，通过筛分桐柏碰撞造山带及其邻区各期次的构造变形样式，建立横跨造山带 的地质剖面，并依据相关的地质年代学资料，推断桐柏陆一陆碰撞造山带的演化 过程，探讨其高压变质岩片的剥露机制。主要研究思路与方法如图0 - 1 所示， 室内研究：地质剖面的绘制、显微镜下观察定向薄片、e b s d 测试 图o 一1 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化研究思路与方法 0 3 主要研究成果 通过研究，我们取得的主要研究成果如下： 1 ) 桐柏碰撞造山带及其邻区可以划分为九个大地构造单元，自北向南，分 别是：华北克拉通南缘岩石一构造单元一宽坪岩群，具弧后盆地性质的二 郎坪岩石一构造单元，具岛弧性质的秦岭杂岩单元，龟山岩组和南湾岩组 构成的俯冲前缘楔构造带，构造混杂岩带，桐柏北部高压岩片单元，桐 柏核部杂岩单元，桐柏南部高压岩片单元以及随州构造变形带。 2 ) 桐柏碰撞造山带及其邻区中生代以来经历了五幕构造变形，其中前三幕 为印支期同碰撞变形，后两幕为燕山期叠加改造变形。 2 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 3 ) 桐柏碰撞造山带高压岩片的构造剥露过程如下：早期由第一幕变形所形 成的l ，拉伸线理约束的自西相东的挤出阶段：随后由第二幕自北向南的逆 冲推覆构造所约束的垂向抬升阶段；后期由第三幕宽缓褶皱构造所约束 的抬升阶段。 4 ) 为了解决造山带深变质岩石折返剥露的机制问题，深入探讨了被广泛采 用的造山带挤出构造的概念。其研究主要集中在挤出块体的几何形态及 其内部变形样式、边界断裂特征、挤出路径以及挤出动力来源等四个方 面。在回顾总结前人研究的基础之上，依据挤出块体的挤出方向与造山 带主体走向之间的关系，将造山带挤出构造大致分为七个端元类型，即 i 型一型。 5 ) 依据新的造山带挤出构造分类标准所划分出来的基本端元类型、端元类 型之间的组合样式以及端元类型之间的过渡类型，可以详尽的诠释大别 山印支期高压一超高压岩石的三幕挤出过程，即榴辉岩相挤出阶段、角 闪岩相挤出阶段和绿片岩相挤出阶段，并揭示了在早期榴辉岩相挤出阶 段渠道流模式存在的可能性。 0 4 论文工作量 论文的主要工作可以分为野外工作与室内研究两部分，统计如下： 表o - 1 论文工作量统计表 路线地质观测 3 6 0 0 k m 野外素描1 5 6 张 野外照片2 0 1 2 张 编制1 比5 万主干地质剖面3 条 编制1 比1 万实测地质剖面1 条 编制1 比1 0 万区域地质简图l 幅 重点地质露头观测点1 2 0 个 构造一岩石薄片磨制与观察7 2 片 构造一岩石组构e b s d 分析样品1 5 个 计算机制图及数据处理 1 0 0 0 小时 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 1 区域地质背景 1 1 大地构造位置 由南、北分布的扬子板块与华北板块，及其之间所夹持的南秦岭微地块，于 中生代碰撞拼合所形成的横贯中国中部的秦岭一大别一苏鲁造山带内心l 捌，发育 有标志着由陆壳深俯冲作用所形成的高压一超高压变质矿物柯石英和微粒金刚 1 。值得注意的是，包含有三叠纪高压一超高压变质矿物的高压岩石主要分布在 东侧的大别一苏鲁造山带，而西侧的南阿尔金一柴北缘一北秦岭高压一超高压岩 石的峰期变质年龄为早古生代，两者并不能相连m 3 。 扬子板块、南秦岭微地块以及华北板块的碰撞拼合，构成了南北两条显著的 板块缝合线伯1 。扬子板块与南秦岭微地块的之间的缝合线称为勉略构造带，自西 向东依次由德尔尼一南坪一琵琶寺一康县至略阳一勉县地区，经巴山弧型构造向 东越过南阳盆地，到达随县花山，最东延伸至大别山南缘清水河地区，绵延1 5 0 0 余公里断续残存有蛇绿混杂岩心副。其中在秦岭造山带段特征显著，越过南阳盆地 后，沿襄樊一广济断裂两侧蛇绿混杂岩仅局部出露。在勉略构造带以北，由南秦 岭微地块与华北板块碰撞拼合所形成的缝合线称为商丹构造带或“主缝合 线”乜。商丹构造带将南阳盆地以西的秦岭造山带分为北秦岭造山带和南秦岭造 山带( 南秦岭微地块) ，越过南阳盆地后，由于商丹构造带以北的秦岭群、二郎 坪群依然出露并均可与秦岭造山带相对比，秦岭群的南界断裂在桐柏地区称为松 扒剪切带，因此，商丹带在桐柏地区的延伸应为松扒剪切带( 图l 一1 ，f 。) 。 任何有关秦岭一大别一苏鲁造山带构造格架及演化规律模型的建立，均应考虑 其内部发育的两个时代和功能不同的超高压变质带啪1 和两条缝合线存在的现实 让l 蚓。在这种大地构造背景下，位于秦岭造山带与大别一苏鲁造山带衔接部位的 桐柏碰撞造山带的构造演化历史对于深入理解秦岭一大别一苏鲁造山带的整体 演化过程具有重要的意义。桐柏碰撞造山带向西以南阳盆地为界，与秦岭造山带 相接口卜3 3 1 ，向东以大悟一罗山断裂为界，与西大别相连n 吼巩圳( 图1 - - 1 ) 。 1 2 岩石构造单元划分及其大地构造属性 通过详细的野外构造解析，依据已有的地质年代学、岩石地球化学资料并参 考前人的划分方案f 吼h 茂矗甄引，将桐柏碰撞造山带及其邻区划分为九个岩石构造 4 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 单元( 图1 - 1 ) ，由北往南依次为： i l3 0 0 1 1 3 1 5 。3 nj + 5 ，2 。 2 0 3 2 0 0 3 i o z “ 囊 憎p 广 ， ， ， ， ， ( ”一 ， 舅一 。1 7 - 一一 气 _ m q 缀 ，7、k 迅? ， 髓州l l l o ， 一， ， ，c ， ， ， ， ， ： ! 、n j i l - ：i f i “ 雕i t , 1 0 k r a = = = 】 佗飞围k 瑚 l h 燕 ， l ， _ 簟州 一l i i 托埔栅 一 期珥以 灌托啪h k 冉 ，坤y 玎 簟h 矗一 1 ，- - l i r 一 轴y ： nr i i7 州 一行 j 丘劓辅7 ： 一l t 量q 慢舯， 州打l 幡蓐岳肯 叫1h 匿q 峰柠i ； 柚i 血t 骷蕾 im n 畸川母 翊n 埔 上卅i ，= n 矗囊 d f 吒一一一“ f i 一伽一 i i3o o i l l jl i j t oj5 图1 - 1 桐柏碰撞造山带及其邻区构造岩石构造单元划分简图 j 工 2 0 1 2 o o ，i 4 0 f l - 油房庄韧性剪切带；f ：一小董庄韧性剪切带；f 3 一王小庄韧性剪切带：f 4 一王老家韧性剪切 带；f s 一好汉坡韧性剪切带；f t 松扒韧性剪切带；f ，一老湾断裂：f 。一李家庄韧性剪切带；f 。一 娘娘庙韧性剪切带；f , o 一固庙韧性剪切带；f l l 一新城( 脆一) 韧性剪切带：f t ：一马鞍山韧性剪切 带；fz 2 一新市韧性剪切带剖面a - u - b ，c - d ，e h - f 见图卜2 ，1 - 3 ，1 - 4 1 2 1 宽坪岩群 宽坪岩群北侧以油房庄韧性剪切带( f 。) 为界与华北板块南缘的熊耳群相连， 5 寥 、 叉 ， c 、 ，【，f 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 主体岩性为一套以二云母片岩、斜长角闪片岩、大理岩为主，含石英岩夹层的中 级变质岩石，其北部为相对高压的低角闪岩相变质程度，南部则表现为相对低压 的高角闪岩相变质程度引。前人研究揭示，宽坪岩群具有明显的亲华北板块属性 ， 一并可以与秦岭地区宽坪群相对比，可能代表了华北板块南缘的大陆边缘沉 积3 ，z h a ie ta 1 呻3 在宽坪岩群斜长角闪岩中获得了4 3 4 2 m a 的角闪石 4 0 a r 3 k 年龄，胡娟等汹3 则对宽坪岩群中的石榴斜长角闪岩进行了s h r i m p 锆石 u - p b 定年，获得了4 4 0 - 4 2 0 m a 的变质年龄，从而确定了宽坪岩群的主期变质作用 j f 应发生在早志留世。宽坪岩群南侧以小董庄韧性剪切带( f ：) 为界与兰郎坪岩石构 造单元构造接触。、。 ， 、 1 2 2 二郎坪岩石构造单元 ? 互郎坪岩石构造单元由二郎坪岩群、歪头山岩组以及侵入其中的黄岗花岗闪 长岩体构成。- - 丧f f 坪岩群以斜长角闪片岩、变流纹岩为主，夹有变辉长岩、大理 岩透镜体，绿帘角闪岩相变质程度啪原岩为一套火山一沉积岩系，其地球化 _ ， 学特征反映了弧后盆地构造环境特征h l 捌。歪头山岩组主要由浅粒岩、斜长角闪 。 岩以及云母片岩组成，其北侧与南侧分别以王小庄韧性剪切带( f 。) 和王老家韧性 剪切带( f 。) 为界与- - 良f f 坪岩群构造接触。黄岗花岗闪长岩体片理化明显，构成花 岗闪长质片麻岩，并含有大量暗色包体，野外构造观察表明，其经历了和围岩相 十， 同的构造变形。，z h a ie ta lm 3 在二郎坪岩群中获得1 4 0 4 5 m a 的角闪石4 0 a r a r 年龄，并在侵入其中的黄岗花岗闪长岩中获得了4 3 3 2 m a 的角闪石4 0 a r 3 9 a r 年龄 m 。江思宏等“3 3 从位于- - f f f f 坪岩群中的云斜煌岩中获得的锆石s h r i m p 测年结果为 4 6 1 8 9 7 m a ，而在侵入其中的桃园岩体及其南部混染带中获得了约4 3 0 m a 的锆 石u - p b 年龄。- - n 坪岩石构造单元南侧以好汉坡韧性剪切带( f 。) 为界与秦岭岩群 岩构造接触。 1 2 3 秦岭岩群 秦岭岩群以黑云斜长片麻岩，斜长角闪片麻岩，花岗质片麻岩，大理岩为主， 角闪岩相变质程度夹有麻粒岩相团块汹瑚州1 ，张翠光等h 司认为麻粒岩相团块周围 的片麻岩应为经过退变质作用和强烈变形的麻粒岩。秦岭岩群的岩石组合及其中 基性火山岩的岩石地球化学特征研究表明其具有岛弧属性特征口瑚一7 1 。z h a ie t a j m 1 在秦岭岩群中获得了4 0 4 2 m a 的角闪石柚a t 3 a r 年龄。而向华等阳3 从秦岭 6 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 岩群的镁铁质麻粒岩中获得了4 1 8 7 3 2 m a 的变质锆石u - p b 和谐年龄，并将其 解释为麻粒岩相变质峰期后的冷却年龄，同时在部分锆石的增生边中获得了 4 0 4 7 6 5 m a 的u - p b 年龄。秦岭岩群南侧以松扒韧性剪切带( f 。) 为界与龟山岩组 构造接触。 1 2 4 龟山岩组及南湾岩组 龟山岩组以斜长角闪片岩，自云石英片岩为主，夹变粒岩，为一套中基性火 山岩、碎屑岩建造，绿片岩相一角闪岩相变质程度h 引，南侧以老湾断裂( f ? ) 为界 与南湾岩组构造接触。南湾岩组为一套泥沙质复理石沉积岩系及云母石英片岩， 绿片岩相一绿帘角闪岩相变质程度，含有泥盆纪微古植物化石嘞1 ，被老湾花岗岩 ( 锆石u - p b 年龄：1 3 2 5 q - 2 4 m a ) 酬所侵入。关于龟山岩组和南湾岩组所属的构造 环境争议较大盯j 瓦眠5 “吲1 ，通过构造分析，我们倾向认为其是北秦岭岛弧及弧前沉 积楔形体汹t 删在俯冲过程中被上覆板块所刮下，未经历三叠纪高压变质作用改 造，而形成的俯冲前缘楔构造带，相当于西侧秦岭造山带中的刘岭群以及东侧大 别造山带中的佛子岭群。z h a ie ta j h 们在该构造单元的角闪岩中获得了 3 1 6 4 - 1 m a 的角闪石4 0 a r 釉a r 年龄，而黄少英等乜刀则在该构造单元中的韧性剪切带 中获得了2 6 8 1 m a 的白云母4 0 a r 3 9 a r 年龄。南湾岩组南侧以李家庄韧性剪切带( f 。) 为界与构造混杂岩带构造接触。 1 2 5 构造混杂岩带 构造混杂岩带包括强烈变形的花岗岩，长英质片岩，以及被拉长定向的变辉 长岩体，局部糜棱岩化强烈，绿帘一角闪岩相变质程度，l i ue ta 1 n 钔将其看作 西大别八里畈构造混杂岩带的西延m 一。黄少英等皿铂在该构造单元中的韧性剪切 带中获得了2 5 6 1 m a 的白云母4 0 a r 3 9 a r 年龄。构造混杂岩带南侧以娘娘庙韧性剪 切带( f 。) 为界与桐柏北部高压岩片单元构造接触。 1 2 6 桐柏北部高压岩片单元 桐柏北部高压岩片单元主要岩石组合为白云钠长片麻岩、白云石英片岩夹石 英岩、大理岩以及榴辉岩或退变榴辉岩透镜体，榴辉岩峰期变质的温压条件为 5 3 0 6 1 0 c ，1 7 2 0 k b a r ”3 3 ，可与西大别浒湾高压岩片单元相对比m 瑚1 。l i ue t a - 【l 钔在该带榴辉岩中获得了约2 5 5m a 的变质锆石u - p b 年龄，并将其解释为由大 陆俯冲引起的榴辉岩相峰期变质年龄。桐柏北部高压岩片单元南侧以固庙韧性剪 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 切带( f l 。) 为界与桐柏核部杂岩单元构造接触。 1 2 7 桐柏核部杂岩单元 桐柏核部杂岩单元主体为糜棱岩化的花岗质片麻岩m 3 ，含有英云闪长质片麻 岩、石榴角闪岩、斜长角闪岩、副片麻岩、大理岩、钙硅酸盐岩等包裹体。根据 铅问位素特征，桐柏杂岩相当与南阳盆地以西的南秦岭构造带口1 矧，而南秦岭自 震旦纪以来作为扬子板块的一部分早以得到了广泛共识幽5 ，因此，我们将桐柏 核部杂岩划归为扬子板块的一部分。h a c k e re ta 1 n 饥刚将桐柏核部杂岩中花岗 质片麻岩的原岩年龄归结为扬子板块的岩浆事件。而崔建军等嘲1 通过年代学分析 则认为所谓的桐柏杂岩实际上是一个早白垩世花岗质片麻岩杂岩体，其内包裹了 一定数量的三叠纪中高级变质岩石。桐柏核部杂岩单元南侧以新城( 脆一) 韧性剪 切带( f 。) 为晃与桐柏南部高压岩片单元构造接触。 1 2 8 桐柏南部高压岩片单元 桐柏南部高压岩片单元主要岩石组合与北部高压岩片单元相似，为长英质片 麻岩，云母片岩夹石英岩、大理岩、榴辉岩、石榴角闪岩透镜体以及变辉长岩体， 榴辉岩峰期变质的温压条件为4 6 0 5 6 0 ，1 3 1 9 k b a r 啦纠，可以与部分西大别红安 高压岩片单元相对比瑚1 。与桐柏北部高压岩片单元相同的是，l i ue ta 1 口鲫在 该带榴辉岩中也获得了约2 5 5m a 的变质锆石u - p b 年龄，并将其解释为由大陆俯冲 引起的榴辉岩相峰期变质年龄。桐柏南部高压岩片单元南侧以马鞍山韧性剪切带 ( f 。：) 为界与随州构造变形带构造接触。 1 2 9 随州构造变形带 由耀岭河岩群、随县岩群及上覆的震旦系一寒武系过路湾组和尚家店组构 成，主要岩石组合为白云钠长片岩、白云石英片岩、浅粒岩、大理岩夹白云阳起 片岩及变辉长岩透镜体，为一套变双峰式火山岩和变沉积岩石组合，蓝片岩一绿 片岩相变质程度n 引，可以与西大别木兰山单元相对比m 矧。南侧以襄樊一广济断 裂为界与扬子板块主体构造接触。 1 2 1 0 花岗岩体及其构造意义 研究区内出露的未变形或弱变形花岗岩体主要为加里东期及燕山期瑚1 。研 究区内加里东期花岗岩体出露较少，主要分布在研究区北部，如桃园花岗岩体， 侵入到二郎坪岩石构造单元中，整体呈面状分布；研究区内花岗岩体主体为燕山 8 桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化 期，主要分布在桐柏造山带主体部位，即多侵入于桐柏核部杂岩单元及其两侧高 压岩片单元，整体呈带状分布，如老湾花岗岩，三尖峰花岗岩，二妹山花岗岩， 其展布方向受韧性剪切带控制明显。 一 f，。j 。l 总体上，宽坪岩群应属于华北板块南缘，具弧后盆地性质的二郎坪岩石构造