劉 歡,霍海東

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心,江蘇 南京 210016)

作為中國秦嶺—桐柏—大別—蘇魯造山帶的一部分,桐柏—大別造山帶是揚(yáng)子板塊與華北板塊碰撞拼合的產(chǎn)物,帶內(nèi)廣泛發(fā)育高壓-超高壓巖石,變質(zhì)變形強(qiáng)烈,構(gòu)造樣式復(fù)雜多樣,對其進(jìn)行造山過程恢復(fù)和構(gòu)造演化推演一直是造山帶內(nèi)研究的熱點及難點之一[1-9]。桐柏—大別造山帶整體呈近NW向—SE向楔狀的空間展布(圖1),南、北兩側(cè)被一系列平行造山帶走向的韌性剪切帶圍限,平行造山帶走向的線狀構(gòu)造是造山帶內(nèi)最為典型的變形特征。前人[10-13]對桐柏—大別造山帶的構(gòu)造演化模式有不同的認(rèn)識,比如超高壓折返模式、側(cè)向擠出構(gòu)造模式、水平擠出構(gòu)造、斜向擠出構(gòu)造、垂向擠出構(gòu)造模式等。無論哪種模式,都難以繞開對造山帶兩側(cè)剪切帶的特征與形成演化的構(gòu)造解析。

圖1 桐柏造山帶大地構(gòu)造位置簡圖(a)及EBSD樣品采樣位置(b)Fig. 1 Geotectonic location (a)and EBSD sampling location(b) of the Tongbai orogenic belt

桐柏造山帶北側(cè)發(fā)育的一系列斷裂中,鴻儀河—桐柏剪切帶分割了北側(cè)的含榴輝巖的高壓巖石單元和桐柏雜巖[14],作為桐柏造山帶中高壓巖石單元的折返邊界已經(jīng)得到大部分地質(zhì)學(xué)者的認(rèn)同[15-19],但對于剪切活動的時間有爭議:一種觀點認(rèn)為剪切活動的時間發(fā)生于早白堊世135～119 Ma[20-22];另一種觀點認(rèn)為剪切活動的時間為100～80 Ma[14, 23]。桐柏造山帶南側(cè)發(fā)育的殷店—馬垅剪切帶作為造山帶內(nèi)部發(fā)育的一條巖石單元界限[2-3, 24],分隔了桐柏雜巖和南側(cè)的含榴輝巖的高壓巖石單元[25-27],被認(rèn)為是桐柏—大別造山帶內(nèi)部發(fā)育的一條大型走滑斷裂。前人的研究工作[24]顯示該剪切帶具有由北向南逆沖兼右行走滑剪切的運動學(xué)特征。年代學(xué)資料顯示兩組年齡：一組為220～180 Ma,被解釋為由北向南逆沖活動的時間;另一組為140～130 Ma,被解釋為發(fā)生右行走滑活動的時間[24]。

上述兩條剪切帶均在白堊紀(jì)(140～80 Ma)發(fā)生過剪切活動,但對其年代學(xué)意義存在不同解釋:一種觀點認(rèn)為兩條剪切帶是桐柏雜巖白堊紀(jì)擠出構(gòu)造的邊界,140～130 Ma是變形時間,兩個活動具有同時性[6,19,22]；另一種觀點認(rèn)為鴻儀河—桐柏斷裂和殷店—馬垅剪切帶共同構(gòu)成了桐柏造山帶隆升的拆離斷層,并將二者視作隆升的滑脫面,用于解釋桐柏雜巖于105～85 Ma期間的擠出機(jī)制[14]。上述兩種不同的觀點反射出對這兩條剪切帶的構(gòu)造關(guān)系的不同認(rèn)識[8]:第一種觀點認(rèn)為兩條剪切帶是獨自演化、毫無關(guān)系的,構(gòu)造變形具有各自的特征,只是在早白堊世發(fā)生了變形時間上的重疊;第二種觀點是將這兩條剪切帶視為同一條剪切帶,二者具有一致的構(gòu)造演化關(guān)系,然而其105～85 Ma的變形時間是否統(tǒng)一尚待進(jìn)一步確定。

為了解決上述問題,本文對桐柏造山帶中間桐柏雜巖及兩側(cè)剪切帶進(jìn)行了較為詳細(xì)的野外工作,結(jié)合野外地質(zhì)觀察與礦物的變形實驗以及相關(guān)的年代學(xué)數(shù)據(jù),以期重新認(rèn)識兩條剪切帶的時空關(guān)系及桐柏—大別造山帶的構(gòu)造演化。

1 地質(zhì)背景

桐柏造山帶的主體主要呈NW—SE向展布,延伸100 km以上,南北出露寬度最窄處約5 km,最寬處可達(dá)20 km,平均寬約10 km(圖1(a)、圖1(b))。桐柏地區(qū)的構(gòu)造單元以桐柏雜巖為核心,向南依次是南部含榴輝巖高壓變質(zhì)帶、藍(lán)片巖帶和綠片巖帶,向北則為北部含榴輝巖高壓變質(zhì)帶、構(gòu)造混雜帶、南灣復(fù)理石以及古生代的秦嶺巖群、二郎坪群和寬坪群。桐柏雜巖南北兩側(cè)的地質(zhì)體分別向SSW和NNE傾斜,各巖石構(gòu)造單元大多呈NWW—SEE走向,其間均為韌性剪切帶所分隔。構(gòu)造形態(tài)為樞紐近EW向延伸的寬緩背形(圖2)[28-29],背形核部為傳統(tǒng)意義的桐柏雜巖。

傳統(tǒng)認(rèn)為的桐柏雜巖主要由3部分組成[12-14,21],主體部分是已強(qiáng)烈糜棱巖化的花崗質(zhì)片麻巖,占桐柏雜巖變形巖石總量的75%～80%。其次是花崗質(zhì)片麻巖侵位時裹入的大量變質(zhì)巖包體,巖性包括以英云閃長質(zhì)片麻巖為主的長英質(zhì)片麻巖、副片麻巖、斜長角閃巖、大理巖和鈣硅酸鹽巖等。糜棱巖化花崗質(zhì)片麻巖與包體發(fā)生了韌性變形。第三部分是未變形的白堊紀(jì)花崗巖,主要分布在桐柏雜巖的東北部。

桐柏雜巖與北側(cè)榴輝巖高壓變質(zhì)巖石單元之間是鴻儀河—桐柏韌性剪切帶,與南側(cè)榴輝巖高壓變質(zhì)巖石單元之間是殷店—馬垅剪切帶。兩條韌性剪切帶圍限而成的楔狀桐柏雜巖普遍發(fā)生強(qiáng)烈塑性變形,具有一套典型的線理發(fā)育、面理不發(fā)育的L型構(gòu)造巖(L tectonites),反映了桐柏造山帶內(nèi)部巖石單元近EW向運動的構(gòu)造變形特征。

(a).殷店—馬垅剪切帶;(b).太白頂水平剪切帶;(c).鴻儀河—桐柏剪切帶圖2 桐柏造山帶太白頂?shù)貐^(qū)(A-B-C-D)地質(zhì)剖面示意圖Fig. 2 Schematic cross section of the Taibaiding area in the Tongbai orogenic belt (A-B-C-D)

2 剪切帶和桐柏雜巖的地質(zhì)特征

2.1 殷店—馬垅剪切帶的構(gòu)造特征

桐柏造山帶南側(cè)的殷店—馬垅剪切帶整體走向NW—SE,剪切面地表露頭傾向SW,大多約為210°,傾角30°～50°。物探資料顯示地下1 000～2 000 m剪切面產(chǎn)狀表現(xiàn)出變陡的特征,傾向NE,整體的包絡(luò)面比較陡立[30]。剪切帶出露寬250～3 200 m,中心部位廣泛發(fā)育糜棱巖系列和碎裂巖系列構(gòu)造巖。野外觀察發(fā)現(xiàn)初糜棱巖、糜棱巖、超糜棱巖呈交替互層式,礦物拉伸線理發(fā)育明顯,線理主要由拉長的石英顆粒和定向排列的長石顆粒構(gòu)成,線理傾伏向為130°～140°,傾伏角為8°～20°,與桐柏造山帶延伸方向平行(圖2(a))。礦物殘斑指示,剪切帶運動學(xué)指向表現(xiàn)出明顯的右旋走滑的剪切特征,即上盤向NWW方向剪切(圖3(a))。

2.2 桐柏雜巖的重新分解及其特征

桐柏雜巖作為兩側(cè)剪切帶的重要紐帶,對解析剪切帶的時空關(guān)系不可或缺。如前所述,傳統(tǒng)認(rèn)為桐柏雜巖從巖石學(xué)角度分為花崗質(zhì)片麻巖、變質(zhì)巖包體和未變形的白堊紀(jì)花崗巖3部分。本文為討論桐柏雜巖的變形強(qiáng)弱及其與兩側(cè)剪切帶的時空關(guān)系,從構(gòu)造變形的角度,將其劃分為兩種構(gòu)造巖類型:一類為LS型構(gòu)造巖;另一類為L型構(gòu)造巖。

LS型構(gòu)造巖主要出露于桐柏雜巖頂部(圖2),為一套初糜棱巖化的花崗質(zhì)片麻巖,構(gòu)成了桐柏雜巖頂部的一條近水平的剪切帶——太白頂水平剪切帶[8-9]。太白頂水平剪切帶整體走向與桐柏造山帶走向平行,與下伏的L型構(gòu)造巖呈過渡關(guān)系。剪切帶面理近水平,面理上發(fā)育的礦物拉伸線理主體呈NW—SE向(圖2(b)),傾伏角為2°～15°,S-C面理組構(gòu)指示出該剪切帶具有上盤向NW剪切運動的特征(圖3(c))。

L型構(gòu)造巖占桐柏雜巖組成的90%以上[9](圖3(b)、圖3(g)),呈造山帶規(guī)模,典型特征是發(fā)育拉伸線理,面理完全不發(fā)育或發(fā)育較弱。原巖為花崗巖,在經(jīng)受韌性伸展變形之后,原巖中的碎屑顆粒、斑晶和大顆粒礦物,均只在X軸方向上拉長, Y軸和Z軸則是近于圓形壓縮,故礦物或碎屑顆粒多是形成桿狀或長透鏡狀。野外露頭上L型構(gòu)造巖具典型桿狀構(gòu)造,伴生發(fā)育大量的鞘褶皺,桿狀構(gòu)造長軸和鞘褶皺樞紐方向與造山帶的走向一致,線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀向SEE120°～130°傾伏,傾伏角為1°～20°(圖3(b)—圖3(e))。

2.3 鴻儀河—桐柏剪切帶的構(gòu)造特征

桐柏造山帶北側(cè)的鴻儀河—桐柏剪切帶整體走向NW—SE,傾向NNE20°,剪切面理的產(chǎn)狀基本一致,主體上傾角>40°。韌性剪切寬度最大可達(dá)2 km,帶內(nèi)出露大量的糜棱巖、超糜棱巖。帶內(nèi)拉伸線理發(fā)育一致,主要由拉長的石英顆粒和定向排列的長石顆粒構(gòu)成,線理傾伏方向與造山帶延伸方向平行,為120°～140°,傾伏角近水平,多為10°左右(圖2(c))。野外運動學(xué)標(biāo)志表明該剪切帶具有明顯的左旋走滑運動學(xué)特征,即上盤向NWW方向剪切(圖3(f)),前人[21]認(rèn)為該剪切帶兼有正斷層的性質(zhì)。

(a).石英殘斑指示右旋剪切;(b).桐柏雜巖中發(fā)育的L型構(gòu)造巖;(c).太白頂水平剪切帶中發(fā)育的S-C組構(gòu)指示上盤NWW向運動;(d).太白頂水平剪切帶中發(fā)育的近水平線理;(e).桐柏雜巖中發(fā)育樞紐方向近EW向的鞘褶皺;(f).石英殘斑和S-C組構(gòu)指示左旋剪切;(g).桐柏地區(qū)構(gòu)造形態(tài)圖圖3 桐柏造山帶中各地質(zhì)要素野外照片及背形構(gòu)造形態(tài)示意圖Fig. 3 Field photos and schematic diagram showing antiformal structure in Tongbai orogenic belt

3 顯微組構(gòu)分析

本文采集了桐柏造山帶桐柏雜巖和兩側(cè)剪切帶內(nèi)的巖石樣品,采樣位置位于圖1中剖面A-B和C-D以及殷店以北區(qū)域,地理坐標(biāo)見表1。沿樣品XZ切面制成薄片XX1-6a、XX3-2、XX25-1、XX26-1、XX31-1和XX32-1(圖4)。顯微鏡下可以觀察到以下特征。

(1)鴻儀河—桐柏剪切帶(樣品XX1-6a和XX3-2)，為糜棱巖系列巖石,殘斑主要為長石,可見少量石英(表1),基質(zhì)則主要為動態(tài)重結(jié)晶的長石和石英以及少量云母。長石可見核幔構(gòu)造,發(fā)生廣泛的膨凸重結(jié)晶(BLG)和亞顆粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶(SGR)。石英亞顆粒明顯可見,主要發(fā)生顆粒邊界遷移動態(tài)重結(jié)晶(GBM)。根據(jù)長石和石英的重結(jié)晶特征,估計變形溫度在650 ℃左右。云母魚構(gòu)造指示剪切帶具有明顯的左旋運動的性質(zhì)。

表1 桐柏造山帶內(nèi)桐柏雜巖和兩側(cè)剪切帶內(nèi)巖石樣品薄片鏡下特征

(2)桐柏雜巖。① 樣品XX26-1采自于太白頂水平剪切帶,巖石類型為初糜棱巖,殘斑以長石為主,含量約為70%,基質(zhì)為長石、石英和云母。長石發(fā)生廣泛的膨凸重結(jié)晶(BLG)和一定程度的亞顆粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶(SGR);石英主要發(fā)生顆粒邊界遷移動態(tài)重結(jié)晶(GBM)。根據(jù)長石和石英的重結(jié)晶特征,估計變形溫度為650 ℃左右;多米諾碎斑構(gòu)造(圖4)指示太白頂水平剪切帶具有上盤向NWW方向剪切運動的性質(zhì)。② 樣品XX25-1為L型構(gòu)造巖,殘斑主要是長石和石英,含量約50%,基質(zhì)為石英、長石和云母;長石發(fā)生一定程度的膨凸重結(jié)晶(BLG),石英則為顆粒邊界遷移動態(tài)重結(jié)晶(GBM)。根據(jù)長石和石英的重結(jié)晶特征,估計變形溫度為550℃左右。

(3)殷店—馬垅剪切帶(樣品XX31-1和XX32-1)。糜棱巖化程度較高,礦物殘斑以長石為主,含有一定量的石英,基質(zhì)為動態(tài)重結(jié)晶的石英和長石,含量超過90%。長石發(fā)育廣泛的膨凸重結(jié)晶(BLG)和亞顆粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶(SGR);石英主要發(fā)生顆粒邊界遷移動態(tài)重結(jié)晶(GBM)。根據(jù)長石和石英的重結(jié)晶特征,估計變形溫度為650℃左右。σ型殘斑指示殷店—馬垅剪切帶具有明顯的右旋剪切運動性質(zhì)(圖4)。

Qz.石英;Pl.斜長石;Mca.云母;Mcc.微斜長石(薄片切面為XZ面, 正交偏光)圖4 桐柏造山帶內(nèi)桐柏雜巖和兩側(cè)剪切帶內(nèi)巖石樣品顯微構(gòu)造照片F(xiàn)ig. 4 Micrographs of rock samples from the Tongbai complex and shear zones in the Tongbai orogenic belt

4 巖石石英C軸組構(gòu)分析

石英C軸組構(gòu)的測定可以確定礦物晶格優(yōu)選方位定向、有效判別物質(zhì)運動的剪切指向以及變形的溫壓條件[31-34],對于研究剪切帶的運動學(xué)和動力學(xué)機(jī)制有非常重要的作用,有助于更好的建立區(qū)域構(gòu)造框架和認(rèn)識區(qū)域演化歷史。石英常見的滑移系有底面、菱面、柱面和柱面(圖5)。不同溫度和不同應(yīng)變類型條件下,石英發(fā)育不同的滑移系,具體對應(yīng)關(guān)系見圖5和圖6。

圖5 石英不同滑移系在C軸極圖上的表示及與變形溫度之間的關(guān)系[35-43]Fig. 5 Representation of quartz with different slip system in the polar C and relationship with deformation temperature[35-43]

圖6 桐柏造山帶區(qū)域樣品石英C軸組構(gòu)極圖Fig. 6 Quartz C-axis polar diagram from the samples in Tongbai orogenic belt

以長英質(zhì)糜棱巖和花崗片麻巖為主的桐柏造山帶區(qū)域,石英是廣泛分布在韌性剪切帶和桐柏雜巖中的主要礦物。本文借助EBSD(Electron Backscattered Diffraction)方法和費氏臺測定對不同巖石變形單元進(jìn)行石英C軸組構(gòu)的測定。

4.1 樣品描述和石英C軸組構(gòu)分析

為了分析桐柏雜巖不同位置的巖石的石英C軸組構(gòu)是否具有差異性,本文沿剖面A-B和C-D(圖1),由南向北采集了一系列石英C軸組構(gòu)巖石樣,在殷店附近貫穿殷店—馬垅剪切帶、L型構(gòu)造巖中也采集了大量樣品(圖1)。樣品均為長英質(zhì),原巖為強(qiáng)變形的花崗巖類巖石。其中,樣品TB4-1、LH8-1、LH12-1和LH14-1是殷店—馬垅剪切帶的長英質(zhì)糜棱巖;樣品TB7-1、TB14-1、LH18-1和LH31-3是L型構(gòu)造巖;樣品TB15-1和TB20-1是桐柏造山帶太白頂水平剪切帶中發(fā)育的長英質(zhì)初糜棱巖;樣品TB28-1是鴻儀河—桐柏剪切帶的長英質(zhì)糜棱巖。

對于EBSD分析樣品,首先根據(jù)礦物拉伸線理和面理進(jìn)行定向,平行于礦物拉伸線理方向為X軸,面理面上垂直線理的方向為Y軸,面理的法線方向為Z軸。在XZ面切制光學(xué)薄片,大小為1 cm×1 cm×0.2 cm,進(jìn)行高度機(jī)械拋光,噴鍍2～5 nm 厚度的碳膜。對于L型構(gòu)造巖EBSD樣品的制備,由于只存在線理而面理不發(fā)育,所以本文采用L型構(gòu)造巖線理方向(平行造山帶延伸方向)為X軸,垂直X軸的直立面為YZ面,與地面垂直的鉛垂線方向為Z軸,以此坐標(biāo)系為標(biāo)準(zhǔn),制作相應(yīng)的L型構(gòu)造巖EBSD組構(gòu)樣品。石英C軸組構(gòu)EBSD分析是在合肥工業(yè)大學(xué)分析測試中心完成,測試石英顆粒以新生的動態(tài)重結(jié)晶的顆粒為主。所用設(shè)備是場發(fā)射掃描電子顯微鏡,儀器型號日立(Hitachi) SU8020,采用的工作條件為15 kV加速電壓,有效束流約1 pA，具體實驗流程參見文獻(xiàn)[32]。費氏臺測定是在加拿大滑鐵盧大學(xué)地質(zhì)實驗室完成的,每個樣品測試的顆粒數(shù)為200個,經(jīng)等面積網(wǎng)下半球投影(利用StereoNett 2.46軟件完成)后,所做出的石英C 軸組構(gòu)圖見圖6。

4.2 測定結(jié)果及分析

殷店—馬垅剪切帶樣品有TB4-1、LH8-1、LH12-1和LH14-1(圖6(a)—(d))。其中樣品TB4-1的石英C軸無明顯極密,出現(xiàn)弱的交叉環(huán)帶,石英多個滑移系啟動,這可能為特征優(yōu)選的過渡狀態(tài)或者多次構(gòu)造活動疊加所致;樣品LH8-1石英C軸極圖可以看出較為明顯的右旋剪切特征;樣品LH12-1和LH14-1極圖中極密趨向于集中在面理上,柱面和菱面都有啟動,剪切帶變形溫度在600～650 ℃,應(yīng)變類型以壓扁型為主。

L型構(gòu)造巖樣品TB7-1石英C軸極圖表現(xiàn)出明顯的X軸極密(圖6(e)),說明石英柱面為主控滑移系,變形溫度大約為600 ℃,應(yīng)變類型為收縮型應(yīng)變(沿線理方向伸長),實驗時儀器采集的EBSD數(shù)據(jù)點相對較少,可能與樣品中殘斑含量較高有關(guān);樣品TB14-1石英C軸無明顯極密(圖6(f));樣品LH18-1石英C軸組構(gòu)出現(xiàn)較為典型的點極密,位于Z軸附近,底面滑移系主控發(fā)育,變形溫度不高,應(yīng)變表現(xiàn)為一定的壓扁型特征(圖6(g));樣品LH31-3表現(xiàn)出較為散亂的極密,石英的菱面主控發(fā)育(圖6(h))。費氏臺測定表明,樣品TB8-1-1表現(xiàn)為斜方對稱,極密出現(xiàn)在X軸附近(圖6(i));樣品TB14-1-1則表現(xiàn)為單斜對稱,極密出現(xiàn)在Z軸附近(圖6(j))。綜合以上特征,樣品變形溫度為550～600 ℃。

太白頂水平剪切帶樣品TB15-1石英C軸極密出現(xiàn)在Y軸附近,以點極密為主,菱面滑移為主,變形溫度為500～650 ℃,應(yīng)變類型以壓扁型為主(圖6(k));樣品TB20-1表現(xiàn)為優(yōu)勢的柱面滑移,極密出現(xiàn)在X軸,變形溫度較高,應(yīng)變?yōu)閴罕庑?圖6(l))。

鴻儀河—桐柏剪切帶樣品TB28-1極密出現(xiàn)于X軸和Z軸,說明石英的底面和柱面滑移系均發(fā)生啟動,變形溫度600 ℃以上,應(yīng)變類型為壓扁型(圖6(m))。費氏臺測定表明樣品TB28-4和XX3-2石英C軸出現(xiàn)單斜對稱,表現(xiàn)出明顯的左旋剪切的運動學(xué)特征,且極密出現(xiàn)在X軸附近,反映石英柱面主控發(fā)育,變形溫度600 ℃以上,這與EBSD測得的結(jié)果大體一致(圖6(n),圖6(o))。

5 年代學(xué)特征

殷店—馬垅剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶是疊加在桐柏雜巖之上的變形帶,并被白堊紀(jì)未變形的花崗巖侵入,所以這兩條韌性剪切帶的近EW向的剪切變形時代可以限定在桐柏雜巖侵位之后(或者同時)到白堊紀(jì)未變形的花崗巖侵位之前。LIU X C等[6]對桐柏雜巖中花崗片麻巖運用SIMS鋯石U-Pb測年法,獲得了(142±5) Ma和(141±1) Ma的鋯石年齡,解釋為桐柏雜巖的侵位年齡;CHENG W Q 等[24]對殷店—馬垅剪切帶中未變形的鉀長花崗巖進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年,獲得了(138±6) Ma和(136±12) Ma的未變形侵入年齡;CUI J J等[23]對剪切帶同變形偉晶巖脈進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石 U-Pb測年,獲得了(131±1) Ma的年齡,該年齡在誤差范圍內(nèi)與未變形脈體的年齡具有一致性。已有的40Ar/39Ar年代學(xué)資料表明,殷店—馬垅剪切帶發(fā)生剪切活動發(fā)生的時間為140～130 Ma[2, 24],鴻儀河—桐柏剪切帶發(fā)生剪切變形的時間為140～125 Ma[44-45]。LIU H等[8-9]對殷店—馬垅剪切帶、鴻儀河—桐柏剪切帶和太白頂水平剪切帶中的糜棱巖進(jìn)行了系統(tǒng)的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年,測年結(jié)果顯示三條剪切帶中糜棱巖的鋯石具有140～130 Ma的變質(zhì)重結(jié)晶年齡。綜合以上成果,殷店—馬垅剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶剪切活動均在早白堊世(140～130 Ma),變形時間與太白頂水平剪切帶NWW向水平剪切活動具有一致性。結(jié)合運動學(xué)特征,表明桐柏雜巖在早白堊世發(fā)生過統(tǒng)一的上盤向NWW方向的剪切活動。

值得注意的是,許光等[14]在桐柏雜巖中獲得了一組更為年輕的40Ar/39Ar年齡(102～85 Ma),與CUI J J等[23]獲得的年齡(100～90 Ma)相近,該組年齡被解釋為桐柏山側(cè)向擠出隆升造山的時代,該組年齡明顯晚于剪切帶活動的時間,因此,本文認(rèn)為該組40Ar/39Ar年齡可能代表了造山帶近EW向伸展之后垂向隆升活動的時間。

6 分析與討論

構(gòu)造剖面上(圖2)顯示桐柏雜巖南北兩側(cè)對稱發(fā)育榴輝巖高壓巖石單元。殷店—馬垅剪切帶右旋剪切和鴻儀河—桐柏剪切帶左旋剪切,桐柏山核部太白頂水平剪切帶近水平運動(上盤向NWW剪切);剪切帶和桐柏雜巖中大量發(fā)育的近EW向線狀構(gòu)造(L型構(gòu)造巖)產(chǎn)狀具有一致性。以上構(gòu)造形態(tài)及運動學(xué)特征表明，殷店—馬垅剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶是可以通過太白頂水平剪切帶連為一體,三者構(gòu)成了桐柏造山帶頂部向NWW方向剪切的運動學(xué)特征。

應(yīng)變型式上,通過對剖面A-B和C-D系列樣品的應(yīng)變類型分析,殷店—馬垅剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶均表現(xiàn)出壓扁型應(yīng)變。而在被兩條剪切帶所夾的桐柏雜巖中,廣泛發(fā)育的L型構(gòu)造巖和鞘褶皺反映的都是收縮型應(yīng)變(圖3)。太白頂水平剪切帶具有壓扁型應(yīng)變的特點,這也表明殷店—馬垅剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶具有構(gòu)造連成一體的特點。

顯微構(gòu)造和變形溫度方面,殷店—馬垅剪切帶中發(fā)育的長英質(zhì)糜棱巖系列、太白頂近水平剪切帶中的長英質(zhì)初糜棱巖和鴻儀河—桐柏剪切帶中的糜棱巖,其變形礦物長石發(fā)育廣泛的膨凸重結(jié)晶(BLG)和亞顆粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶(SGR),石英主要發(fā)生顆粒邊界遷移動態(tài)重結(jié)晶(GBM)。由此，對3條剪切帶的變形溫度估算均為650℃左右。與此同時,對桐柏造山帶不同巖石變形單元的石英C軸的EBSD和費氏臺測定結(jié)果表明,石英組構(gòu)反映剪切帶的運動學(xué)特征與野外觀察一致,應(yīng)用石英C軸組構(gòu)對殷店—馬垅剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶的變形溫度估算,發(fā)現(xiàn)二者的變形溫度相近?？紤]到剪切帶中礦物組成基本為石英、長石和云母,所疊加的地質(zhì)體相同,變形溫度相近,由此推測殷店—馬垅剪切帶與鴻儀河—桐柏剪切帶的剪切變形條件位于同一構(gòu)造深度層面。已有的巖相學(xué)研究[21-23]表明這一構(gòu)造深度可能位于中、下地殼。

年代學(xué)方面,殷店—馬垅剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶不僅變形活動時間具有同時性,且與太白頂水平剪切帶的活動時間具有時空耦合關(guān)系,表明這兩條剪切帶很可能源自同一剪切帶。

綜合以上地質(zhì)現(xiàn)象和分析數(shù)據(jù),本文提出了殷店—馬垅剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶早白堊世一體化構(gòu)造演化的地質(zhì)模型(圖7)。一體化的剪切帶是一條覆蓋于桐柏雜巖之上的拆離剪切帶,該條拆離剪切帶整體表現(xiàn)為拆離面近水平,就位于高壓變質(zhì)巖石單元與桐柏雜巖之間。拆離面上盤表現(xiàn)為NWW向運動的特征,拆離面以下發(fā)育大量樞紐近EW向的鞘褶皺和壓縮型應(yīng)變的L型構(gòu)造巖,剪切帶內(nèi)部發(fā)育大量以壓扁型應(yīng)變?yōu)橹鞯腖S型構(gòu)造巖(即糜棱巖系列巖石)。桐柏造山帶具有平行造山帶伸展的構(gòu)造演化特征,形成了現(xiàn)今桐柏造山帶內(nèi)近EW向一致發(fā)育的大量的線性構(gòu)造。后期造山帶垂向隆升(102～85 Ma)可能引起了一體化剪切帶分離成不同的剪切帶,即現(xiàn)今的殷店—馬垅剪切帶、太白頂水平剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶。

圖7 桐柏造山帶早白堊世各地質(zhì)要素構(gòu)成平行造山帶伸展剪切的模型簡圖Fig. 7 Simplified geological model of forcing mechanism for Early Cretaceous structural elements by orogen-parallel extension in the Tongbai orogenic belt

前人的研究[46-51]表明,大別造山帶早白堊世發(fā)育廣泛上盤NWW向剪切的穹窿構(gòu)造和變質(zhì)核雜巖,表明大別造山帶早白堊世也發(fā)生過近EW向的伸展活動[52-53],與桐柏造山帶的伸展活動具有對比性和同時性,可能反映了秦嶺—桐柏—大別—蘇魯造山帶早白堊世中、下地殼近EW方向、水平拆離的構(gòu)造演化活動,也暗示中國中央造山帶兩側(cè)的剪切帶可能具有統(tǒng)一的時空演化關(guān)系。

7 結(jié)論

(1)桐柏造山帶南、北兩側(cè)的殷店—馬垅剪切帶和鴻儀河—桐柏剪切帶具有相同的構(gòu)造變形特征和相似的形成環(huán)境,二者在起源上可能為同一條剪切帶,近EW向水平拆離剪切作用可能是造成近EW向線性構(gòu)造大量發(fā)育的主要原因,同時對帶內(nèi)平行造山帶伸展變形也起著重要的作用。

(2)早白堊世,桐柏造山帶平行造山帶的伸展與大別造山帶的構(gòu)造樣式具有相似性和同時性,這可能反映了這一時期中國中部的秦嶺—桐柏—大別—蘇魯造山帶處于相同的構(gòu)造體系之中,發(fā)生過中、下地殼近EW向水平拆離伸展的構(gòu)造演化。

致謝：野外工作得到合肥工業(yè)大學(xué)王道軒教授、黃鵬博士、楊帆博士的幫助;EBSD測試得到合肥工業(yè)大學(xué)張強(qiáng)實驗員的技術(shù)支持。兩位審稿專家和編輯部的葉海敏教授級高工提出了很多寶貴的修改意見和建議，作者在此一并表示感謝。謹(jǐn)以此文祝賀中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心成立60周年。