桐柏-大别造山带剪切带构造与年代学研究

摘要

桐柏造山带整体呈背形构造，其背形枢纽近水平，北西-南东走向。桐柏杂岩作为桐柏造山带的核部，其南侧被殷店-马垅剪切带围限，北侧被鸿仪河-桐柏剪切带围限，同时本文在其顶部识别出重要的太白顶剪切带。殷店-马垅剪切带倾向南西，剪切指向为右行剪切;鸿仪河-桐柏剪切带倾向北东，剪切指向为左行剪切;太白顶剪切带面理近水平，剪切指向为上盘向北西向剪切;通过野外观察、显微构造研究，变形条件研究和对比分析，本文认为从构造形态上，三条剪切带可以恢复为一条统一的剪切带，命名为桐柏剪切带，桐柏剪切带具有上盘向北西向剪切运动的性质。对三条剪切带中的糜棱岩或者初糜棱岩样品的锆石年代学研究表明，三条剪切带中变形岩石的原岩侵位年龄分别为145±6Ma，142±2Ma和131±6Ma，同时桐柏杂岩中的L构造岩具有137±8Ma的变质年龄，杂岩中的混合岩具有137±1Ma的混合岩化年龄。桐柏剪切带中侵入的未变形的花岗岩的形成年代为早白垩世，在140-130Ma之间，这与桐柏杂岩发生变质作用和混合岩化作用的时间一致。早白垩世大规模的岩浆活动以及其上涌作用使得桐柏杂岩发生褶皱作用，形成宽缓的背形，这种隆升作用可能一致持续到102-85Ma。
　　桐柏杂岩中也发育大规模的L构造岩，这套L构造岩主要位于桐柏造山带的核部，具有造山带规模，近东西向100km长，南北向近10-30km宽。L构造岩的线理呈近水平，走向与背形褶皱的枢纽一致，与造山带走向平行。伴随L构造岩发育的亦有广泛的鞘褶皱，鞘褶皱枢纽走向与L构造岩的线理走向一致。L构造岩核部发育一定规模的混合岩化，混合岩构造位置位于L构造岩之下，与L构造岩呈过渡关系。构造形态上，L构造岩被桐柏剪切带围限，运动学指示L构造岩相对剪切带上盘的高压榴辉岩岩石单元具有向南东向运动的特征。详细的构造、年代学分析表明，桐柏杂岩在早白垩世发生平行造山带伸展活动。L构造岩的形成机理分析表明，其发育与平行造山带伸展作用密切相关，同时扬子板块与华北板块的持续挤压，白垩纪大规模的岩浆上涌以及平行造山带的伸展等三方面的共同作用，造成了桐柏山造山带规模的L构造岩的发育。
　　相似的或者相同的几何学、运动学特征也在秦岭、大别和中国中东部广发发育，这些现象表明，中国的中央造山带（秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带）的中下地壳在早白垩世可能经历了统一的平行造山带伸展活动，其动力学机制可能是垂向机制和水平机制共同作用的结果。垂向体制主要代表了白垩纪大规模的岩浆活动，水平机制主要为岩石圈地幔北西-南东向流动的牵引作用。侏罗纪至早白垩世，扬子板块与华北板块之间的挤压持续作用于桐柏-大别造山带，至早白垩世扬子板块的俯冲板片前端发生断离，使得扬子基底受地幔热的影响发生部分熔融，部分熔融的扬子基底发生岩浆化上涌，已经发生高压-超高压变质的变质岩石被折返至上地壳作为“盖层”位于部分熔融基底之上，高压-超高压变质岩岩片脆弱部分被岩浆侵入出露大范围的花岗岩，部分熔融的扬子基底（未出露的部分）则在下地壳形成桐柏-大别杂岩的原岩，与此同时，半固化的桐柏-大别杂岩在北西-南东向地幔对流的水平牵引力作用下发生平行造山带方向的伸展活动，形成了现今桐柏-大别造山带变形构造的主体。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1．大别造山带的研究现状

1．2．桐柏造山带研究现状

1．3．桐柏-大别造山带杂岩和剪切带研究存在的问题

1．4．本文将要解决的问题

1．5．论文工作量及章节安排

第二章 地质背景

2．1．桐柏造山带的地质背景

2．2．大别造山带的地质背景

第三章 桐柏-大别造山带各地质体的年代学研究背景

3．1．高压-超高压岩石单元

3．2．桐柏杂岩

3．3．大别杂岩

3．4．桐柏-大别造山带北侧发育的剪切带

3．5．桐柏-大别造山带南侧发育的剪切带

3．6．岩浆岩

第四章 殷店-马垅剪切带构造特征

4．1．殷马剪切带西段及邻近区域的地质特征

4．2 殷马剪切带东段及邻近区域的地质特征

4．3 殷马剪切带区域范围内面、线理发育特征

4．4 殷马剪切带区域范围内的显微构造及变形机制

4．5．有限应变测量

4．6．应力场分析

4．7．流变学特征、运动学指向分析

4．8．涡度计算

4．9．殷店-马垅剪切带西段电子探针温压估算

第五章 桐柏杂岩构造特征

5．1．太白顶近水平剪切带

5．1．1．几何学和运动学

5．1．2．显微构造特征

5．2．L构造岩

5．2．1 桐柏山L构造岩的矿物形态组构

5．2．3．L构造岩显微特征

5．2．4．有限应变测量及涡度计算

5．2．5．桐柏山L构造岩温压条件评价

5．3．混合岩

5．4．其他伴生构造

第六章 鸿仪河-桐柏剪切带的构造特征

6．1．几何学和运动学特征

6．2 显微构造特征

第七章 岩石石英C轴组构分析

7．1．样品采集

7．2．样品测试

7．3．测定结果及分析

第八章 年代学

8．1．样品及分析方法

8．2．年代学测试结果

8．2．1 鸿仪河-桐柏剪切带活动年龄测量结果(样品XX3-3)

8．2．2．桐柏杂岩中三个单元的年代学结果

8．2．3．殷店-马垅剪切带活动年龄测量结果(样品XX17-1和XX54)

8．3．桐柏造山带殷店-马垅剪切带和混合岩的Ar／Ar测年

8．3．1．测定方法：常规40Ar／39Ar阶段升温测年法

8．3．2．实验结果

8．4．脉体年代学研究

8．4．1．样品采集

8．4．2．分析方法

8．4．3．测定结果

第九章 讨论

9．1．桐柏-大别造山带主要研究结果总结

9．2．殷店-马垅剪切带构造性质的讨论

9．3．殷店-马垅剪切带、太白顶水平剪切带和鸿仪河-桐柏剪切带构造关系的讨论

9．4．桐柏剪切带构造演化时间的限定

9．5．桐柏杂岩的性质及构造演化

9．6．桐柏杂岩中L构造岩的形成模式讨论

9．7．桐柏剪切带和L构造岩对桐柏造山带演化的启示

9．8．桐柏造山带的研究对认识秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带的启发

9．9．桐柏造山带构造变形的动力学机制探讨

第十章 结论

参考文献

攻读博士学位期间的学术活动及成果情况