秦岭-桐柏-大别造山带晚古生代变质事件的性质及意义

Based on an integrated study of field investigation, isotope geochronology and metamorphic petrology on the Late Paleozoic Liuling-Xinyang-Foziling medium-(to-low-)grade metamorphic belt in the Qinling-Tongbai-Dabie orogen, the following questions will be resolved in the present project: (1) the rock types, protolith and metamorphic ages, and metamorphic evolution of the Wuguan-Guishan complex belt, (2) the P-T conditions and metamorphic ages of the Liuling-Nanwan-Foziling flysch belt, and (3) the relationships of the Liuling-Xinyang-Foziling metamorphic belt with other simultaneous metamorphic complexes in the orogen. The data will be used to reveal the behavior of hangingwall of subduction zone during transition from oceanic subduction to continental subduction between the North and South China Blocks, and to discuss the tectonic model of oceanic/continental subduction zone at the crustal levels. This research will provide new constraints on the tectonic evolution of the Qinling-Tongbai-Dabie-Sulu orogenic belt during the Early Paleozoic to Mesozoic, and has potential significance for understanding the dynamic process of the huge Central China Composite Orogen between the North and South China continents.

选择秦岭-桐柏-大别造山带中的晚古生代刘岭-信阳-佛子岭中(低)级变质带为研究对象，通过野外地质调查、高精度同位素定年和变质岩石学研究来查明：(1)武关-龟山杂岩带的组成、时代及变质演化；(2)刘岭-南湾-佛子岭复理石带的变质条件及时代；(3)刘岭-信阳-佛子岭变质带与造山带中其它同时代变质杂岩的关系。用以揭示华北与华南陆块之间从大洋俯冲转化为大陆俯冲过程中俯冲带上盘的变质行为，探索大洋/大陆俯冲带浅部构造样式，完善秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带从早古生代到中生代构造演化的全过程。这项工作对分割我国南北大陆的巨型中央造山带复合造山动力学的研究具有重要的科学意义。

秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带是一个典型的复合型碰撞造山带，代表华北与华南陆块之间的缝合带。该造山带经历了多期次的构造演化，包括古生代的大洋俯冲和增生、早中生代的陆陆碰撞和晚中生代的构造伸展。晚古生代代表从早古生代大洋俯冲向中生代陆陆碰撞转变的特殊时期，但这一时期的地质演化历史一直不很清晰，从而影响到对整个秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带构造演化的认识。本项目选择秦岭-桐柏-大别造山带中的晚古生代刘岭-信阳-佛子岭中低级变质带为研究对象，通过详细的野外地质调查、高精度同位素定年和变质岩石学研究，取得如下主要成果：（1）确定武关杂岩经历了石炭纪（~330-300 Ma）和二叠纪（~260-250 Ma）两期中级变质作用，早期峰期变质条件为670-710℃、8.0-9.9 kb，并具有顺时针演化的P-T轨迹，晚期变质条件为560-600℃、7.3-8.3 kb；（2）基于对熊店榴辉岩中环带状石榴石巨晶的Lu-Hf同位素定年，进一步证明熊店榴辉岩带经历了石炭纪（~305 Ma）和二叠纪（~260-250 Ma）两期高压变质作用，为汇聚板块边界的Yo-Yo俯冲模型提供了另一个实例；（3）提出武关-龟山杂岩带与被分割的熊店榴辉岩带是石炭纪大洋俯冲-增生所形成的“双变质带”，分别代表俯冲带的上盘和下盘，其现今分离状态与晚古生代末-中生代大陆俯冲地壳折返时对早期洋壳俯冲杂岩的裹挟有关；（4）刘岭-南湾-佛子岭复理石带代表北秦岭大陆岛弧南缘的泥盆纪弧前盆地沉积序列，其在二叠纪（~270-250 Ma）转变为增生楔并经历了中低级变质作用，高峰变质条件达560-600℃、7.8-8.8 kb；（5）综合分析武关-龟山杂岩带、刘岭-南湾-佛子岭复理石带、熊店榴辉岩带和桐柏榴辉岩带的同位素定年结果，确认华北-华南陆块之间从大洋俯冲/增生转化为大陆俯冲/碰撞的时间为晚二叠纪（~270-250 Ma）。这些研究成果为进一步完善秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带从早古生代到中生代构造演化的全过程提供了新的制约，并对分割我国南北大陆的巨型中央造山带复合造山动力学的研究具有重要的科学意义。