大別山南緣(團(tuán)陂-馬垅剖面)構(gòu)造變形分析及意義.docx

1、第32卷第9期2009年9月Vol.32No.9Sept.2009合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)JOURNAI-OFHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOI/XiY大別山南緣（團(tuán)陂一馬瓏剖面）構(gòu)造變形分析及意義陳澤超，宋傳中，黃文成，連蕓，蔡志川（合肥T業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽合肥230009）摘要:大別造山帶臼形成以來經(jīng)歷了早期揚(yáng)子板塊向華北板塊的俯沖碰撞，以及后造山伸展階段的伸展滑脫,巖層中保留了多期的構(gòu)造變形記錄，導(dǎo)致俯沖碰撞期的構(gòu)造變形難以識別。文章重點研究大別山南緣團(tuán)陂至馬場這一剖面,通過野外的宏觀構(gòu)造及室內(nèi)顯微構(gòu)造分析，得知該地區(qū)巖石的有限應(yīng)變測最值為1.52.0,巖

2、石形成溫度為300700C,并探討大別造山帶南緣俯沖期的構(gòu)造變形記錄。關(guān)鍵詞：大別造山帶；俯沖構(gòu)造；巖石有限應(yīng)變；變形中圖分類號:P542.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號：1003-5060（2009）09-1394-05AnalysisofthestructuraldeformationofrocksatthesouthernmarginofDabieMountain（Tuanpi-Malongarea）anditssignificanceCHENZe-chao,SONGChuan-zhong,HUANWen-cheng,LIANYun,CAIZhi-chuan(SchoolofResources

3、andEnvironmentalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009.China)Abstract:TheDabieMountain'sstructuralformationhasexperiencedtheearlydivingcollisionofYangtzeplatetotheNorthChinaPlateandextensiondetachmentofthepost-orogenicextensionphase.Thestructuraldeformationswhichoccurredindifferentp

4、eriodshavebeenrecordedinrocks»butthetectonicdeformationatthesubduction-collisionperiodishardtoidentify.ThepaperfocusesonthesouthernedgeoftheDabieMountainareaandfindsthevestigesofthecollisioneventinrocksthroughtheanalysisofmacro-structure,microstructureandlimitedstrains.Thefinitestrainobservedva

5、lueis1.52.0,andtherockformationtemperatureisbetween300'Cand700*C.ThetectonicevolutionofthesouthernmarginoftheDabieMountainareaisalsodiscussed.Keywords：Dabieorogenicbelt；subductionstructure；finitestrainofrocks；deformation大別山由于其南北兩側(cè)中生代具有完全不同的地質(zhì)歷史，一直受到地質(zhì)界的關(guān)注。其間的研究成果認(rèn)為,大別山是中朝板塊內(nèi)部的元古代褶皺帶，中、晚元古代變?yōu)楣艒u孤；

6、大別造山帶是由中朝板塊于中生代初期向揚(yáng)子板塊俯沖形成的造山帶3大別一桐柏山北部有古生代的雙變質(zhì)帶，其中的榴輝巖與中生代前的板塊俯沖有關(guān)；文獻(xiàn)4根據(jù)變質(zhì)蛇綠混雜巖的存在及前陸褶皺帶的形成時代，論證了大別山是中期和揚(yáng)子大陸板塊陸間的印支期碰撞帶。20世紀(jì)80年代末以來，由于榴輝巖帶中柯石英和金剛石的發(fā)現(xiàn)，大別山成為國際地質(zhì)學(xué)研究的熱點，大別山造山帶的研究從此主要集中在超高壓變質(zhì)巖上前人對大別山南緣構(gòu)造變形的研究認(rèn)為，該區(qū)確實存在后造山期的滑脫變形現(xiàn)象"，但至今尚未發(fā)現(xiàn)早期板塊俯沖碰撞構(gòu)造的直接報道。就構(gòu)造運(yùn)動學(xué)角度而言，不論是早期揚(yáng)子板塊向華北板塊俯沖還是后期的伸展構(gòu)造，大別造山帶南緣變

7、形地質(zhì)體內(nèi)的運(yùn)動方向均記錄為上盤向南的運(yùn)動，且后期伸展的滑脫變形為減壓降溫狀態(tài),其變形強(qiáng)度不足以完全置換早期俯沖作用所形成的變形記錄。所以，該區(qū)地質(zhì)體中應(yīng)該保存有早收稿日期：2008-09-28;修改日期：2008-12-16基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（40772131）；中石化基礎(chǔ)研究資助項目（09-02）,作者簡介:陳澤卻（1985）,男，福建帶用人,合肥匚業(yè)大學(xué)碩士生；宋傳中1954），男，安微旱陽人，博士，合肥業(yè)大學(xué)教授.博七生導(dǎo)師.期揚(yáng)子板塊向華北板塊俯沖時的變形現(xiàn)象。本文通過對大別山南緣團(tuán)陂一馬城剖面的構(gòu)造變形分析，探討大別山南緣的俯沖期構(gòu)造變形。1研究區(qū)內(nèi)的構(gòu)造變形特征根

8、據(jù)大別造山帶南緣的巖石組合和構(gòu)造變形特征,本文將研究區(qū)劃分為2個部分，由北向南為團(tuán)陂地區(qū)、麻橋地區(qū)，如圖1所示。1.1團(tuán)陂地區(qū)的變形特征大別造山帶南緣的團(tuán)陂地區(qū)出露的主要巖石類型有黑云母角閃片巖、灰色片麻巖、花崗片麻巖及混合巖。巖石變形強(qiáng)烈，出露有多個小型的滑脫破碎帶，并切割早期的片理、片麻理，同時發(fā)育有大最礦物生長線理。早期面理多向南傾斜，沿東西向展布，產(chǎn)狀一般為205°/80°（圖2a）。區(qū)內(nèi)片麻巖構(gòu)造透鏡體、不對稱褶皺等小構(gòu)造現(xiàn)象十分發(fā)育，指示出上盤巖層相對于下盤巖層向南的運(yùn)動學(xué)特征。如圖2所示，巖石中可見大量礦物生長線理，線理多向南傾斜，產(chǎn)狀一般為175°

9、匕58°（圖2a）。1.第四系地層2.白星系地層3.侏羅系地層4.花崗巖5.志留系地層6.元古界地層7.太占界地層8.斷層9.團(tuán)陂-馬發(fā)剖面10.襄樊廣濟(jì)斷裂帶11.«廬斷裂帶圖1大別造山帶及研究區(qū)地質(zhì)簡圖圖2研究區(qū)的點圖（下半球投影）巖石的變質(zhì)變形溫度對分析巖石的構(gòu)造演化、抬升、剝露歷史有所幫助。本文采取常用的礦物組合溫度的估計方法，根據(jù)巖石中特征礦物對的共生組合，以及結(jié)合糜棱巖化過程中長石、石英等礦物變形特征所指示的溫度，對區(qū)內(nèi)變形巖石的形成溫度進(jìn)行了估算3-國。團(tuán)陂地區(qū)巖石變質(zhì)變形溫度主要在300450C范圍內(nèi)，屬中高綠片巖相。團(tuán)陂地區(qū)巖石變形特征表現(xiàn)為透入性的流變學(xué)

10、特征，巖石的變形機(jī)制主要有顯微破裂、位錯滑動和溶解蠕變，見表1所列。1.2麻橋地區(qū)的變形特征麻橋地區(qū)出露的巖石類型主要有黑云母角閃片巖、片麻巖、花崗片麻巖、黑云母角閃斜長片巖、大理巖、砂巖及泥巖。該區(qū)褶皺強(qiáng)烈.巖層走向呈近東西方向展布,指示了該褶皺是近南北向擠壓應(yīng)力作用的產(chǎn)物。在麻橋以南地區(qū),片麻巖產(chǎn)狀較為復(fù)雜，多構(gòu)成不對稱褶皺，軸面多向北傾斜，運(yùn)動學(xué)指向明顯，指示了上盤巖層向南的運(yùn)動學(xué)特征。麻橋以北地區(qū)多為緊閉褶皺，褶皺軸面大多直立或向南傾斜，巖石中有大量的腸狀石英脈發(fā)育，寬度0.5-5cm,變形規(guī)律強(qiáng),大量運(yùn)動學(xué)指向顯示了上盤巖層向北的運(yùn)動學(xué)特征，與區(qū)域范圍內(nèi)運(yùn)動學(xué)指向相反。由于區(qū)內(nèi)褶皺強(qiáng)

11、烈，使得線理傾伏向復(fù)雜,但主要向北西方向傾斜，產(chǎn)狀315°Z42°（圖2b）。顯微構(gòu)造特征分析可見，區(qū)內(nèi)巖石變形機(jī)制主要有位錯滑移、顯微破裂、溶解蠕變和動態(tài)重結(jié)500C范圍內(nèi)，在浦水與蘭溪鎮(zhèn)地區(qū)，部分巖石變晶，見表2所列。巖石的變質(zhì)變形溫度在300質(zhì)變形溫度可達(dá)角閃巖相。*1團(tuán)81地區(qū)巖石變形變質(zhì)特征樣品編號巖石類型礦物組合（基質(zhì)）石英變形長石變形云母變形變形機(jī)制變質(zhì)溫度/,CXH-2花崗巖石英，長石，黑云母石英亞顆粒，24mm大小45mm,雙晶，表面有裂紋.黑云母約25%,無變形顯微破裂300400XH-4花崗片麻巖石英，長石,黑云母亞晶粒，波狀消光機(jī)械雙晶，編英構(gòu)造.應(yīng)

12、力條紋黑云母破裂位鑰滑移400450XH-5長石石英砂巖石英，長石石英質(zhì)St分?jǐn)?shù)75%核頓構(gòu)造，應(yīng)力條紋結(jié)構(gòu).機(jī)械雙晶長石、石英顆粒裂隙間溶解孀變400450XH-6斜長角閃巖長石,角閃石殘斑系500700XH-7花崗巖石英，長石，黑云母波狀消光機(jī)械雙晶，破裂.應(yīng)力條紋黑云母拔絲構(gòu)造位錯滑移、顯微破裂400450*2楊徊一馬地地區(qū)巖石變形變質(zhì)特征薄片編號巖石類型礦物組合（基質(zhì)）石英變形長石變形云母變形變形機(jī)制變質(zhì)溫度/CXH-8長石石英砂巖長石，石英，角閃石破裂，波狀消光.亞晶粒破裂,機(jī)械雙品300400XH-9花崗巖石英，長石，黑云母波狀消光聚片雙勘，機(jī)械雙裕，破裂，扭折帶位錯滑移顯微破裂2

13、80300XH-10長石石英砂巖長石，石英，黑云母波狀消光，亞品粒聚片雙晶,破裂，扭折黑云母呈條帶狀位錯滑移顯微破裂300400XH-11花崗片麻巖長石，石英，黑云母波狀消光聚片雙晶,破裂，機(jī)械雙晶片狀，綠簾石化顯微破裂300400XH-12花崗片麻巖長石，石英，黑云母亞晶粒，波狀消光，帶狀構(gòu)造聚片雙晶，破裂帶狀構(gòu)造顯微破裂300400XH-14麋梭巖長石，石英亞晶粒，動態(tài)重結(jié)晶，帶狀構(gòu)造.聚片雙晶.破裂，扭折帶動態(tài)重結(jié)晶，位借滑移，顯微破裂400450XH-22花崗片麻巖長石，石英，黑云母,（牌石）亞品粒，波狀消光破裂,殘慮系黑云母無變形現(xiàn)象顯做破裂400450XH-23超麋棱巖長石，石英，

14、黑云母亞晶粒.動態(tài)重結(jié)品，波狀消光，帶狀構(gòu)造破裂，殘斑，聚片雙晶，核曜構(gòu)造云母魚，帶狀構(gòu)造顯微破裂動態(tài)重結(jié)晶450500XH-24超廉棱巖角閃石，黑云母.舞石亞晶粒，動態(tài)重結(jié)晶.波狀消光波狀消光，細(xì)微破裂現(xiàn)象帶狀構(gòu)造動態(tài)重結(jié)顯500700XH-25超糜棱巖角閃石，長石，石英,黑云母亞晶粒，動態(tài)取結(jié)品，波狀消光應(yīng)力條紋.出溶構(gòu)造云卅魚動態(tài)重結(jié)晶，溶解端變500700波狀消光，亞晶顯微破裂，XH-26長石石英砂巖石英，長石粒,動態(tài)重結(jié)晶，破裂，應(yīng)力條紋片狀，綠簾石化動態(tài)重結(jié)林，380450壓溶縫合線溶解蠕變2巖石變形特征分析巖石有限應(yīng)變測量有助于認(rèn)識構(gòu)造的形成機(jī)制,通過應(yīng)變測量可以確立巖石中的應(yīng)變

15、狀態(tài)，從而幫助了解巖石中許多構(gòu)造的性質(zhì)和形成機(jī)制。本次巖石有限應(yīng)變測量利用Rt/小法逍。選取透入性片麻巖中強(qiáng)變形帶內(nèi)的糜棱巖和糜棱巖化片麻巖，在薄片上測出長石斑晶的應(yīng)變長軸與短軸，以及與原始礦物生長方向的角度本文在空面上測量出變形長石顆粒的最長軸（z軸），及最短軸（Z軸），每個薄片觀測50個同種礦物顆粒（方法要求觀測3050個同種礦物顆粒），最后將同一薄片中所測得的長石變形顆粒的長短軸比（軸率）及角度中用50%資料線耦合到一張標(biāo)準(zhǔn)的R/。理論曲線圖中，得出研究區(qū)變形巖石的R值為1.5-2.0（應(yīng)變橢圓的軸率），屬于較深層次的塑性變形類型。本次觀測的巖石樣多來自麻橋地區(qū)，薄片中石英礦物動態(tài)重結(jié)晶

16、，所選的被測量礦物是長石,如圖3所示。應(yīng)變測量結(jié)果表明,這一地區(qū)的長石已發(fā)生塑性變形,進(jìn)一步說明麻橋地區(qū)的巖層變形較強(qiáng),屬于較深層次的塑性變形。圈3大別山南緣巖石有限應(yīng)變分析3大別造山帶南緣俯沖期構(gòu)造變形思考目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，大別造山帶的形成經(jīng)歷了印支晚期揚(yáng)子板塊向華北板塊的俯沖、折返以及燕山期后造山伸展階段的穹窿滑脫口8-2訂；當(dāng)今大別造山帶構(gòu)造變形多是折返期的產(chǎn)物,板塊俯沖期的構(gòu)造幾乎未被保存。根據(jù)構(gòu)造巖石學(xué)特征，當(dāng)今大別山南緣的團(tuán)陂、麻橋、浦水及馬瓏一帶大致可分為3個構(gòu)造巖片，即鐵冶巖片（I）、麻橋巖片（n）和飛虎山巖片（m）,如圖4所示。面理構(gòu)造多是向南傾斜，多數(shù)構(gòu)造變形是上盤由北向南

17、的運(yùn)動學(xué)指向，局部上盤由南向北的運(yùn)動。該運(yùn)動學(xué)指向既符合板塊俯沖期的構(gòu)造變形，也符合于折返期的構(gòu)造變形。折返構(gòu)造是一種降溫減壓的過程,除在剪切帶中有可能產(chǎn)生新的構(gòu)造外，很難完全置換早期構(gòu)造。結(jié)合野外第一手資料的觀察和初步分析，大多數(shù)地質(zhì)體中的有規(guī)律的、透入性的構(gòu)造變形具有俯沖期構(gòu)造的特征。1.太古界大別群包河頭2.太古界大別群鐵冶組下段（Art*）3.太古界大別群帙冶組中段（ArtD4.太古界大別群鐵冶組上段（ArtO5.太古界大別群麻橋組下段（Arm1）6.太占界大別群麻橋組上段（Am?）7.太古界大別群乜虎山組下段（Arfh】）8.太古界大別群飛虎山組上段（Arfh?）9.侵入巖10.片麻

18、巖11.門堊第三系】2.E虎山巖片（箭頭方向為巖石變形的運(yùn)動方向）13.麻橋巖片14.鐵冶巖片圖4大別山南緣團(tuán)陂馬堆割面圖研究區(qū)位于大別山南側(cè)，出露的向南傾斜的面理是后期穹隆構(gòu)造抬升的結(jié)果,恢復(fù)到穹隆抬升前的狀態(tài),大別山南緣俯沖期的構(gòu)造應(yīng)該是向北傾斜，且南盤下降，北盤上升。大別造山帶南緣的大多數(shù)構(gòu)造變形正是如此。參考文獻(xiàn)1物森楠，吳鑒,楊學(xué)忠，等.大別山前寒武紀(jì)構(gòu)造演化J.地球科學(xué),1983,8(3):81-91.2徐嘉煒，童衛(wèi)星.論東亞大陸的陸緣問題J.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),1987,7(4):17-28.3張兆忠，張秉良,馮錦江，等.豫郭境內(nèi)桐柏山一大別山雙變質(zhì)帶J.地震地質(zhì).1981,3

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