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南秦岭构造带十堰—武当地区岩石变质作用

2019-07-18王东升王宗起武昱东

地球科学与环境学报 2019年4期
关键词:武当十堰石英

王东升,王宗起,王 刚,武昱东,杨 皓

(中国地质科学院矿产资源研究所 自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037)

0 引 言

造山带变质变形作用记录了造山带的热结构特征及其演化历史,对于探讨造山带的演化过程具有十分重要的意义[1-6]。目前,对于高压—超高压变质区的研究发展较快,取得了十足进展,对其出露范围、典型矿物组合、年代学、俯冲深度及其折返过程等都进行了详细的探讨[7-20],尤其是超高压岩石的发现,敲开了大陆板块构造体制的大门,揭示了陆壳物质是进入地幔深处而后折返地表的过程[13]。然而,相比高压—超高压变质岩,由于中低级变质岩特征性变质岩石及矿物组合发育不完整,它们的研究程度仍相对薄弱。

造山带以及前陆褶冲带内分布着大量中低级变质岩,例如松潘—甘孜地区、阿勒泰地区以及秦岭地区等。十堰—武当地区位于南秦岭构造带与扬子板块的结合部位,主要发育一套中低级变质岩。作为南秦岭构造带的重要组成部分,十堰—武当地区中低级变质岩记录了印支期以来挤压、逆冲推覆、走滑以及折返的地质过程,其构造过程的研究对于完整理解南秦岭构造带的演化至关重要。造山带范围内的变形作用对不同温压条件变质岩的折返出露、不同性质构造块体的迁移以及增生拼贴等过程具有重要制约作用;相应地,其变质作用演化可以指示不同变形的期次。然而,前人对该地区主要进行了变形方面的研究工作[21-32],而对于变质作用以及变质变形相关性方面的研究较少,仅在早期有少量报道[33-34]。该地区变质作用条件如何?低级变质作用对南秦岭构造带的演化有何指示意义?从现有资料还难以确认。

基于此,本文选取南秦岭构造带十堰—武当地区发育的一套中低级变质岩作为研究对象,在岩石产状和矿物组合分析的基础上,利用相关的地质温度计计算获得变质作用条件,并结合区域变质作用时间,在区域板块构造演化的框架下阐述了这些变质岩的演化。

1 区域地质概况

1.1 武当—桐柏—大别造山带

武当—桐柏—大别造山带南部以青峰—襄阳—广济断裂为界,北至新城—塔尔岗断裂,西起武当隆起,东到团麻断裂一带,是中国中部一个重要的地质单元(图1)。该构造单元作为秦岭造山带的东延部分,夹持于华北板块和扬子板块之间,受到特提斯构造域和滨太平洋构造域的共同影响,在中国大陆地质和大地构造格局中占据十分重要的地位。

武当—桐柏—大别造山带南部以青峰断裂带为界与扬子板块古生界接触,中部被南阳断陷盆地中新生代地层覆盖,中新生代强烈的变质变形作用使得变火山岩、变沉积岩的原生层序以及期间穿插的基性侵入岩被强烈改造,接触关系错综复杂。长期以来,前人通过经典的板块构造理论将西秦岭勉县—略阳印支期狭窄的板块缝合带穿过武当山南缘,进入随州花山地区,并提出其中的蛇绿岩代表了晚古生代扬子被动陆缘裂解再生的有限洋盆[35-40]。近年来,沿此缝合带两侧,对相关的岩石及组合特别是火山岩的时代、形成构造环境及变质变形作用等开展研究,取得了许多新进展。杨森楠等认为应山—黄陂一带超基性岩块无根漂浮,与围岩无热变质,边部挤压破碎强烈,属于洋壳俯冲消减的残留物[41];徐贵忠等在造山带内部识别出襄阳—广济蛇绿混杂岩带,包括碳酸盐岩、碳质页岩、硅质岩、浊流沉积岩、镁铁质岩块等[26];吴利仁等则认为随县群是震旦纪桐柏—大别山古岛弧的海沟俯冲杂岩和弧前盆地杂岩[42];徐树桐等将红安群中含榴辉岩的部分划归为太湖—红安—宣化店榴辉岩带,认为其是与洋壳俯冲有关的变质构造混杂岩带[43];王荃等指出区域上为众多外来的镁铁质岩块与武当群、随县群浅变质浊积岩共同构成的混杂岩带[44];王宗起等报道了武当群杨坪组内部存在着晚古生代物质,并相应地厘定出武当—随州—大悟地区古生代—中生代增生-碰撞造山带[45]。

①为新城—塔尔岗断裂;②为两郧断裂;③为十堰断裂;④为安康—竹山断裂;⑤为红椿坝断裂;⑥为青峰—襄阳—广济断裂;A—A′剖面为方滩—王家山剖面;B—B′剖面为十堰—大木剖面;图件引自文献[45],有所修改图1 南秦岭构造带十堰—武当地区地质简图Fig.1 Simplified Geological Map of Shiyan-Wudang Area in South Qinling Tectonic Belt

剖面位置见图1;①为剖面内片岩基质S1 片理(实线)及皱纹线理(十字);②为剖面内片岩基质S1片理法线密度图;③为剖面内片岩S1 片理(实线)及拉伸线理(十字);④为剖面内片岩片理法线密度图;N为投影点的数量图2 方滩—王家山剖面及十堰—大木剖面构造Fig.2 Structures of Fangtan-Wangjiashan and Shiyan-Damu Sections

1.2 十堰—武当地区

十堰—武当地区位于武当—桐柏—大别造山带西侧,区域内主要发育两个大的构造单元,即十堰断裂带以及南侧的武当推覆体。十堰断裂带以北构造线呈NW向延伸,以发育NW向的倒转褶皱和断裂构造为主,十堰断裂带以南的武当推覆体内部发育一系列韧性剪切带,把推覆体分割成若干断片(图2)。沿推覆体内各剪切带发育一系列韧性变形产物,如糜棱岩带、各种韧性变形的剪切构造以及一系列的飞来峰和构造窗等[22]。区域地层主要包括武当群、耀岭河群、陡山沱组和灯影组。武当群从下至上依次出露变火山岩组和变沉积岩组[46-48],具体可以划分为:①楼台组,岩性为变凝灰质长石砂岩、变泥质粉砂岩、黑云变粒岩、变石英角斑质晶屑凝灰岩等,其源岩为酸性火山岩[49];②挡鱼河组,岩性为变石英角斑质火山岩、碎屑岩、变条带状基性火山岩、变凝灰质泥质粉砂岩等,该组受到了强烈的变形改造,片状构造、条带状构造十分发育,其源岩为基性火山岩[49];③杨坪组,岩性为变凝灰质砂岩、变粉砂质泥岩等。耀岭河群分布于武当隆起区周缘,主要出露于区内北部郧西—郧县(两郧)和西部德胜铺—竹溪等地,总体构造线为NW向或近EW向[50],具绿片岩相变质,但岩性以变玄武质火山岩(熔岩、火山碎屑岩或凝灰岩)为主,夹少量变酸性火山岩和变泥质岩。耀岭河群与武当群之间的接触关系存在韧性剪切带或整合接触两种不同认识[47,51]。陡山沱组为次深海相沉积的钙质页岩、碳质硅质岩、含碳结晶灰岩、含黄铁矿碳质板岩等[52]。灯影组为次深海相含碳硅质岩、硅质白云岩、白云质石英砂岩、碳质板岩等[52]。

岩浆侵入活动从中元古代到中新生代皆有发育,但以加里东期基性—超基性侵入活动最为强烈,原岩为辉长-辉绿岩的基性岩群,呈近顺层或岩墙产状侵入武当群和耀岭河群[47]。由于后期强烈的变形作用,它们与围岩间的接触界线多呈不规则状,并与围岩具相同的片理产状[47];区内缺少长英质岩浆的侵入活动[53];区内构造变形较为复杂,多期变形作用形成了复杂的叠加构造[54],而同期的断裂构造除部分区段发育走向韧性剪切带外,还发育较多的脆性断裂。

本次野外调查选择了两条近NE—SW向剖面进行观察,这两条剖面分别为位于十堰断裂带北侧的方滩—王家山剖面(A—A′剖面)和位于十堰断裂带南侧的十堰—大木剖面(B—B′剖面)。

方滩—王家山剖面表现为混杂岩的“基质-岩块”结构,由基质和内部包裹的岩块组成。基质主要为钠长绿泥片岩、云母石英片岩,岩块主要为灰岩、玄武岩、碳质板岩,岩块呈透镜状,走向及倾向上均延伸不远,与旁侧的片岩基质呈断层接触。片岩产状总体较陡,内部发育多个褶皱,其产状统计图构成了褶皱的样式。片理面上发育的皱纹线理呈高角度倾伏,为SE或SEE向[图2,图3(a)、(b)],其产状与主体褶皱的枢纽一致。灰岩、玄武岩岩块内部呈弱变形或无变形,碳质板岩由于能干性较差,在构造应力作用下也发生了变形,形成大量紧闭褶皱,板理面产状变化较大。

十堰—大木剖面主要发育云母石英片岩、钠长绿泥片岩,局部含石榴子石[图3(c)]。剖面中发育的剪切构造较多,包括石英、云母等定向排列构成的拉伸线理[图3(d)]、旋转碎斑[图3(c)、(e)]、不对称褶皱[图3(f)]等,它们均指出沿剖面发生了NE—SW向逆冲作用,局部还可见后期发生了NW—SE向挤压作用,叠加于早期构造之上形成了叠加构造[图3(g)]。根据岩性及产状变化,可以看出十堰—大木剖面总体表现为NE—SW向逆冲,形成了不同逆冲断层分隔的岩片,这与野外剖面观察到的现象[图3(h)]大体一致。

2 岩相学及矿物学特征

本次野外研究分别采集了方滩—王家山剖面及十堰—大木剖面中含石榴子石片岩的样品进行分析,具体采样位置见图2。

2.1 岩相学特征

2.1.1 含石榴子石云母石英片岩

含石榴子石云母石英片岩(样品HL15A、HL38B)具有鳞片变晶结构、片状构造,由石英(体积分数为45%)、钠长石 (20%)、黑云母(20%)、绿泥石(7%)、石榴子石(5%)和少量白云母(2%)等矿物组成。石榴子石颗粒呈红褐色,粒径为0.5~1.5 mm,呈近等轴状自形—半自形,受后期作用改造,个别晶形不规则[图4(a)]。细粒石英、绿帘石、磁铁矿等矿物以包体形式存在于石榴子石内,但定向性不明显。黑云母呈棕色—红棕色,主要以两类产状产出:①围绕石榴子石构成了后成合晶的一部分,呈片状或不规则状;②位于基质内远离石榴子石,呈自形片状,内部无其他包体,相互平行定向排列并构成了主期的片理。

Bt为黑云母;Mus为白云母;P1为钠长石;Qtz为石英;Cal为方解石;Tre为透闪石;Ep为绿帘石;Chl为绿泥石图4 变质岩显微结构Fig.4 Microscopic Structures of Metamorphic Rocks

2.1.2 含石榴子石绿泥片岩

含石榴子石绿泥片岩(样品HL20B、HL61)具鳞片变晶结构、片状构造。主要组成矿物为绿泥石(体积分数为25%)、钠长石(30%)、石英(10%)、透闪石+阳起石(22%)、绿帘石(4%)、石榴子石(2%)、黑云母(5%)。石榴子石呈半自形,粒径为0.5~1.5 mm。石榴子石内部含有绿帘石、石英及榍石等矿物,石榴子石外围有黑云母围绕生长,两者接触面较平直[图4(b)]。同时在石榴子石边部有大量的方解石和绿帘石,呈他形粒状。石榴子石斑晶截切主体片理,代表了片理形成之后成核生长的产物。斑晶内部的包体与外部主体片理一致。在基质内部还分布大量的透闪石+阳起石,呈条带状,平行于主体片理延伸。

2.1.3 含石榴子石白云母石英片岩

含石榴子石白云母石英片岩(样品HCZ2、HCZ5、HCZ6)主要在十堰—大木剖面中部发育,具鳞片变晶结构、片状构造。主要组成矿物为白云母(体积分数为30%)、石英(55%)、钠长石(10%)、石榴子石(2%)、黑云母(1%)、绿泥石(<1%)和极少量方解石[图4(c)、(d)]。石榴子石变斑晶呈半自形—他形,粒径为1~2 mm。石榴子石内含有石英和白云母包体,但以石英为主,两者形成了典型的筛状变晶结构,包体在石榴子石内部定向排列明显,其排列方向与外部主体片理不一致,石榴子石的尾端包体逐渐过渡为与主体片理平行。蔡志慧等指出,这类雪球状石榴子石的成核是在原始褶皱上形成的,因此,内部的包体并不能代表变质早期的矿物组成[55]。在石榴子石的边部还可以看到,由于退变质作用不彻底,形成了石榴子石残余体+石英+绿泥石等构成的后成合晶。基质内部白云母和拉长的石英颗粒形成岩石主体片理,呈条带状。石榴子石转变为绿泥石的反应方程为

3(Mg,Fe,Mn)3Al2Si3O12+8H2O→

2(Mg,Fe,Mn)4.5Al3Si2.5O10(OH)8+4SiO2

2.2 矿物学特征

本次对于南秦岭构造带十堰—武当地区样品矿物成分的测试分析在中国地质大学(北京)科学研究院地学实验中心进行,仪器型号为日本岛津公司EPMA-1600电子探针仪。针对上述岩相学分析的各个阶段矿物组合,在分析过程中对于各阶段、各矿物都进行了测试。主要测试条件为:定量加速电压15 kV,束流2×10-8A,束斑直径1 μm;标准样品分别为Fe(铁铝榴石)、Na(钠长石)、Ca(方解石)、Si、Al(钠长石)、Ti(金红石)、Mn(蔷薇辉石)、K(透长石)、Mg(橄榄石)、Cr(铬铁矿),主要矿物的代表性主量元素分析结果见表1。

2.2.1 石榴子石

石榴子石成分中Mg含量及Mg/(Mg+Fe)值反映温度的变化,该指数增加指示出温度的增加[56];Ca、Mn含量主要受压力控制,Ca含量降低说明压力降低[57-58]。十堰—武当地区发育的石榴子石主要由铁铝榴石、钙铝榴石组成,含少量锰铝榴石和镁铝榴石(表1)。方滩—王家山剖面中云母石英片岩(样品HL15A、HL38B)的石榴子石样品表现大体一致,石榴子石由核部到边部,Mn含量下降,Ca含量由核部先经历轻微上升,随后下降;Mg与Fe含量升高,Mg/(Mg+Fe)值逐渐变大,这代表了石榴子石生长环带的特征。绿泥片岩(样品HL20B、HL61)内部石榴子石由核部到边部,其成分总体变化较小,无明显变化。

十堰—大木剖面中3个样品的石榴子石表现略有差异。剖面北侧的样品HCZ2石榴子石成分表现为:由核部到边部,Mn与Ca含量总体上升,Mg与Fe含量降低,Mg/(Mg+Fe)值逐渐变小,这属于典型的扩散环带特征。而剖面南侧的样品HCZ5、HCZ6石榴子石成分图像显示:由核部到边部,Mn与Ca含量总体降低,Mg与Fe含量增加,Mg/(Mg+Fe)值逐渐变大,代表了石榴子石进变质生长环带。

2.2.2 云 母

方滩—王家山剖面云母石英片岩(样品HL15A、HL38B)中大多为黑云母。成分分析结果(表2)显示,不同样品中黑云母的MF值(0.41~0.49)变化范围较小,黑云母可分为靠近石榴子石边部的和远离石榴子石位于基质中的黑云母,相比于前者,那些远离石榴子石颗粒、包裹于长英质矿物之中的黑云母往往具有较高的MF值。绿泥片岩(样品HL20B、HL61)中黑云母含量较少,仅在石榴子石边部围绕斑晶发育,MF值及Ti含量均较低。十堰—大木剖面中样品HCZ2、HCZ5、HCZ6内部大多发育白云母,呈条带状,构成了主体片理,白云母的分布状态可分为3类:①位于石榴子石斑晶内部;②位于石榴子石斑晶边部;③远离石榴子石,位于基质中。但分析所得,3种白云母Si阳离子数变化并不明显,为3.24~3.28,Ti阳离子数为0.015~0.026。

2.2.3 钠长石

区域上采集的样品中长石主要为钠长石,它单独存在于基质中或作为石榴子石的反应边产出。方滩—王家山剖面中钠长石CaO含量(质量分数,下同)主要为0.01% ~ 0.20%,Na2O主要为11.09%~11.52%,An牌号和Ab牌号主要分别为0.05~0.97和98.69~99.78。十堰—大木剖面中钠长石CaO含量主要为0.01%~0.16%,Na2O主要为11.17%~12.56%,An牌号和Ab牌号主要分别为0.00~0.71和98.77~99.94(表2)。

表1 变质岩代表性矿物主量元素分析结果Tab.1 Analysis Results of Major Elements from Representative Minerals of Metamorphic Rocks

续表1

3 变质温度估算

方滩—王家山剖面中石榴子石、黑云母、钠长石和石英的广泛共生表明岩石变质达高绿片岩相,初步估计其温度范围低于Wu等采用经验标定方法制作的石榴子石-黑云母-斜长石-石英组合压力温压计范围(温度为515 ℃~880 ℃)[59],因此,该温压计不能用于计算十堰—武当地区岩石的温压条件。基于此,本文选择适用范围较大的Holdaway提出的石榴子石-黑云母(GB)地质温度计[60]进行温度计算,其中石榴子石以12个氧原子为基础,黑云母以11个氧原子为基础。

方滩—王家山剖面样品HL20B和HL61中的石榴子石截切了整体片理,代表其成核生长晚于总体片理,属于构造晚期的产物,其中石榴子石与黑云母并非同期产物,故无法计算其变质温度。样品HL15A和HL38B中石榴子石变斑晶内部的石英、黑云母、钠长石等矿物包体代表了早期反应阶段的产物,但是由于这些矿物已遭受后期变质作用改造且矿物颗粒细小,无法进行成分分析来计算温度信息。而石榴子石边部以及远离石榴子石位于基质内的黑云母颗粒,未与其他矿物发生反应,其核部的矿物成分最大限度地保留了岩石变质过程中的成分[61-62]。由石榴子石-黑云母地质温度计计算所得样品HL15A和HL38B中主期变质温度为368 ℃~431 ℃和344 ℃~410 ℃,总体应属于低绿片岩相。

十堰—大木剖面出露石榴子石、白云母、钠长石、石英的矿物组合,利用Wu等推荐的石榴子石-白云母(GM)地质温度计[63]来计算其形成的温度条件,其中白云母以11个氧原子为基础。由石榴子石-白云母地质温度计计算样品HCZ2的变质温度为535 ℃~540 ℃,属于高绿片岩相。样品HCZ5和HCZ6的变质温度为322 ℃~440 ℃,属于低绿片岩相。

4 讨 论

4.1 变质温压条件

刘庆祥指出武当群变质矿物组合主要有长石、石榴子石、角闪石、黑云母、白云母、绿泥石、黑硬绿泥石和红帘石等,武当群变质岩形成温度为325 ℃~350 ℃,角闪石所代表的变质压力为4~7 kbar[34]。胡健民等指出武当群和耀岭河群及基性侵入岩均已超过绿片岩相变质作用[51]。蔡学林等指出,武当推覆体内多由区域变质的浅变质岩类组成,矿物成分包括绿泥石、阳起石、角闪石、绿帘石、白云母、黑云母、钠长石、石英、石榴子石等[21]。推覆体北部的宽阔范围内均属于低绿片岩相,其中黑云母、石榴子石的出现代表局部进入到高绿片岩相范围,而靠近推覆体南侧的青峰断裂带则变为高压(低温)的环境。本次研究由于薄片中缺少典型的斜长石(An牌号大于17%),故无法计算该岩石的变质压力,但结合前人研究成果,并根据其中的矿物组合判断其变质压力总体应属于绿片岩相变质范畴。方滩—王家山剖面中样品计算得出该地区岩石经历了低绿片岩相变质,而向南在武当推覆体中岩石遭受了低—高绿片岩相变质。

4.2 区域构造指示意义

南秦岭构造带十堰—武当地区的中低级变质岩演化受控于区域构造运动,前人对该地区的运动学特征已做了大量研究。石绍清指出镇坪推覆体、武当推覆体、两郧推覆体在形成时间上依次变新,由此可见,武当山推覆构造具有后展式的特点[23]。胡健民等将十堰—丹江口剪切带的剪切运动分为早期右行走滑、晚期叠加左行走滑剪切变形[51]。李金发等也报道出武当推覆体早期褶皱轴面为NNE向,而晚期褶皱轴面为近EW向,两期褶皱呈横跨干扰样式[48]。秦正永等认为区域主要发育的变形作用表现为印支期前的滑脱构造、印支期逆冲推覆构造和NWW向的走滑作用、印支期后的脆性断裂构造[27]。林长谦等将区域构造划为海西期—印支早期近SN向的伸展型顺层滑脱以及印支期—燕山期自北而南的逆冲推覆构造[54]。综上所述,不同学者的研究成果均指出,十堰—武当地区岩石经历了多期变形作用叠加,其中明显并造就现今构造形迹的两期为印支期由北向南的逆冲推覆及随后发生的走滑运动。朱新人采自十堰白浪武当群长英质糜棱岩中的青铝闪石39Ar/40Ar年龄为(222.0±1.8)Ma[64];雷世和等获得了武当推覆体西北部长英质糜棱岩中多硅白云母的K-Ar年龄为(292.00±4.76)Ma[46];胡健民等获得了武当地块北缘变质岩的39Ar/40Ar年龄为234 Ma[65];王刚等报道了十堰—黄龙地区变玄武岩形成年龄为中二叠世[66]。这些数据均指示出十堰—武当地区绿片岩相变质作用主要发生于印支期,即属于区域上由北向南逆冲推覆的产物。

多数学者认为十堰—武当地区的岩石(武当群、耀岭河群)形成于新元古代大陆裂谷或岛弧环境[67-70],在印支期由于华北板块与扬子板块沿勉略带发生碰撞,从而形成了区域上由北向南的大面积逆冲推覆构造[65]。然而,近年来的研究表明,原划为基底组成的这些岩石可能为古生代—中生代俯冲-增生的产物。王荃等通过对两郧—随枣镁铁质岩进行观察,认为它们是古洋脊留存的残片堆积,武当群姚坪组和杨坪组以及随县群垸子湾组都明显具有形成混杂岩的泥质岩沉积特点[44]。王刚等通过区域填图指出,十堰—黄龙地区原划为南秦岭构造带基底的新元古代武当群、耀岭河群及陡山沱组具有明显的“基质-岩块”特征,从基质中鉴定出晚泥盆世孢子化石并获得了基质的晚古生代锆石年龄,从而将其定为晚古生代—中生代大洋俯冲-增生过程形成的混杂带[71]。蔡志勇等采用单颗粒锆石U-Pb稀释法在杨坪组沉积岩中也获得早古生代(约450 Ma)的锆石年龄,这也证实了杨坪组内部包含着晚古生代的物质[72]。这些成果结合该地区岩石组合特征表明,十堰—武当地区的这些岩石单元并非前寒武纪或显生宙有序构造-沉积层,而代表了洋壳俯冲-增生过程中形成的混杂带。

十堰—武当地区变质新生矿物年代学指示出俯冲-增生作用发生于印支期,稍微晚于基质中获得的最年轻年龄,两者具有较好的一致性。本次工作计算得出方滩—王家山剖面南、北两侧变质岩的主期变质温度分别为344 ℃~410 ℃和368 ℃~431 ℃,属于低绿片岩相,十堰—大木剖面北侧变质岩的主期变质温度为535 ℃~540 ℃,属于高绿片岩相,南侧变质岩的主期变质温度为322 ℃~440 ℃,属于低绿片岩相。周高志等报道了研究区北部两郧断裂北侧郧县白桑高庙一带双台组中出现蓝闪石白云石英钠长片岩与变基性火山沉积岩共生,并与上覆含蓝片岩的耀岭河群、陡山沱组组成武当山北缘地区含蓝片岩地层系统[73]。这表明十堰—武当地区更向北,岩石变质程度又再次增高。而研究区南侧,蔡学林等指出靠近武当推覆体南侧的青峰断裂带也变为高压(低温)的环境[21]。这种变质级别的无序变化可能由于增生楔中不同的构造岩片被韧性剪切带或逆冲断层隔开,或由于处在不同的俯冲深度从而经历了不同程度的变质,而增生楔的形成过程又受控于该地区晚古生代—中生代的俯冲-增生过程,各个岩片在俯冲隧道内发生变质随后折返,并在增生楔中最后发生并置抬升。这一构造过程在国内外其他典型地区增生杂岩中也得到很好地研究并被证实[74-78]。随后,华北板块与扬子板块沿秦岭造山带发生强烈碰撞,发生了向北的陆内俯冲,对早期构造进行了强烈改造。蔡学林等指出,青峰断裂带附近指示高压特征的矿物均遭受强烈的挤压和改造,多呈小透镜体,并被糜棱片理所夹持,代表了晚期的逆冲推覆变形对早期高压绿片岩相岩石的构造叠加与改造[21]。

岩相学、矿物成分和温度估算显示,十堰—武当地区中低级变质的泥质岩经历了低—高绿片岩相的变质作用,典型的矿物组合为石榴子石+云母+石英+绿泥石。温度估算结果反映该地区不同岩片中变质泥质岩具有不同的变质峰期值,即它们各自经历了增生过程中的俯冲,但在深部不同部位被逆冲断层带至地表。这就导致了由北向南,不同的变质岩其峰期温度相差较大。综上所述,本文认为十堰—武当地区中低级变质的泥质岩属于晚古生代—中生代俯冲-增生体系中不同深度构造岩片被逆冲断层分隔开,然后并置抬升至地表的产物。

5 结 语

(1)南秦岭构造带十堰—武当地区发育一套中低级变质岩,矿物组合主要为绿泥石、阳起石、白云母、黑云母、钠长石、石英、石榴子石等,变质岩形成后还受到印支期碰撞造山作用的改造。

(2)由石榴子石-黑云母地质温度计计算得到方滩—王家山剖面南、北两侧变质岩的主期变质温度分别为344 ℃~410 ℃和368 ℃~431 ℃,属于低绿片岩相。由石榴子石-白云母地质温度计计算得到十堰—大木剖面南、北两侧变质岩的主期变质温度分别为322 ℃~440 ℃和535 ℃~540 ℃,属于低—高绿片岩相。

(3)结合区域年代学及变质温压条件认为,十堰—武当地区中低级变质岩中不均衡的变质表现可能受控于该地区晚古生代—中生代俯冲-增生过程。

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