《李曙光等2016-大别山超高压变质岩折返机制与华北-华南陆块碰撞过程》.pdf

维普资讯 第 11卷第3期 地学前缘 (中国地质大学。北京) VoI．11NO．3 2004年 9月 EarthScienceFronuers(ChinaUniversityofGeosciences，Beijing) Sept． 2004 大别山超高压变质岩折返机制与 华北一华南陆块碰撞过程 李曙光 (中国科学技术大学 地球与空问科学学院，安徽 合肥 230026) 摘 要：古地磁研究表明华北和华南陆块的碰撞始于三叠纪初，止于晚侏罗世；同位素年代学研究及 大别山北部中 上侏罗统砾岩层中榴辉岩砾石的发现表明大别山超高压变质岩形成于 叠纪仞。并 在中一晚侏罗世出露于地表。因此，超高压变质岩是在陆一陆碰撞过程中完成它的折返出露过程。揭 示超高压变质岩的折返历史与机制有助于我们认识大陆的碰撞过程。大别山超高压变质岩及 围岩 ￡冷却曲线显示超高压变质岩从 800~C到 3OO~C经历了三个阶段：(226±3)～(219±7)Ma期间从 800。C到500oC的第一次快速冷却。18O～170Ma期间从450℃到300℃的第二次快速冷却)和介于两 者之间的等温过程。这一具有两次快速冷却的 曲线已被近年来的若干年代学数据所证实。超高 压变质岩的两次快速冷却事件反映了两次快速抬升过程。在东秦岭及苏鲁地体东端发育的州碰撞花 岗岩UPb年龄值为2254205Ma，与超高压变质岩第一次快速冷却时代吻合。这种时代耦合关系表 明俯冲板片断离可能是超高压变质岩第一次快速抬升和冷却的重要机制。大别山Pb同位素填图揭 示出南大别带超高压变质岩具有高反射成因Pb特征，因而源于俯冲的上地壳；而北大别带超高压变 质岩具有低放射成因Pb特征，源于俯冲长英质下地壳。这表明在俯冲上、下地壳之间曾发 分离并 产生一逆断层。同理，由于俯冲长英质下地壳和镁铁质下地壳之间存在密度差，可以推测在它们之间 也可发生分离和逆断层。因此，板片断离只能使密度较小的俯冲上地壳及长英质俯冲下地壳抬升折 返，而不能使俯冲镁铁质下地壳折返。北大别带早 白垩世镁铁一超镁铁侵入岩的Sr-Nd—PbH佗素显 示北大别带深部岩石圈是华北型的，而与华南岩石圈不同。它表明尽管大别山地表地缝合线在北大 别带以北，但其深部地缝合线在北大别带以南。这种地表与深部地缝合线的解耦现象可以用岩石圈 楔入模型来解释。依据这一模型，俯冲板片断离后，两大陆块的继续汇聚会导致华南陆块北缘 白圈 的劈裂和华北岩石圈向华南岩石圈楔入。这一楔入过程引起华南陆块中、上地壳(连带已折返到中地 壳的超高压变质岩)向北仰冲和深部岩石圈的继续俯冲。中、上地壳的仰冲可能是导致超高压变质岩 第二次快速抬升的重要机制。强面理化榴辉岩二次多硅白云母的Rb_sr年龄((182．7±3．6)Ma)可 能指示这一岩石圈楔人事件发生的时代。缺少俯冲洋壳拖曳的大陆深部岩石圈的平俯冲有可能形成 华北陆块南部的构造板底垫托。以上结果表明华北和华南陆块碰撞过程可划分为三个阶段：大陆俯 冲阶段、俯冲板片断离和岩石圈相互楔入及平俯冲阶段。 关键词：超高压变质岩；冷却史；折返机制 中图分类号：P588．34 文献标识码 ：A 文章编号：1005—2321(2004)03—0063—08 中国东部大陆基本上是由华北和华南两大陆块 先期俯冲洋壳的拖曳作用 ，及碰撞陆块的动量可导 拼合而成的。这两大陆块的碰撞作用形成了横亘中 致一个陆块的岩石圈向另一陆块岩石圈下面俯冲 国中部的秦岭一大别造山带。在陆一陆碰撞过程中， (图1)。这一陆壳俯冲作用已被陆壳岩石中所发现 的柯石英和金刚石等超高压变质矿物所证实 。 这种含柯石英和金刚石包裹体的造