劉 歡,霍海東

(中國(guó)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(guó)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(duì)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(diǎn)及難點(diǎn)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(duì)桐柏—大別造山帶的構(gòu)造演化模式有不同的認(rèn)識(shí),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(duì)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(jiǎn)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(duì)于剪切活動(dòng)的時(shí)間有爭(zhēng)議:一種觀點(diǎn)認(rèn)為剪切活動(dòng)的時(shí)間發(fā)生于早白堊世135～119 Ma[20-22];另一種觀點(diǎn)認(rèn)為剪切活動(dòng)的時(shí)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(yùn)動(dòng)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(dòng)的時(shí)間;另一組為140～130 Ma,被解釋為發(fā)生右行走滑活動(dòng)的時(shí)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(dòng),但對(duì)其年代學(xué)意義存在不同解釋:一種觀點(diǎn)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(shí)間,兩個(gè)活動(dòng)具有同時(shí)性[6,19,22]；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為鴻儀河—桐柏?cái)嗔押鸵蟮辍R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(diǎn)反射出對(duì)這兩條剪切帶的構(gòu)造關(guān)系的不同認(rèn)識(shí)[8]:第一種觀點(diǎn)認(rèn)為兩條剪切帶是獨(dú)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(shí)間上的重疊;第二種觀點(diǎn)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(shí)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(duì)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(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的年代學(xué)數(shù)據(jù),以期重新認(rèn)識(shí)兩條剪切帶的時(shí)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(shí)裹入的大量變質(zhì)巖包體,巖性包括以英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖為主的長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、副片麻巖、斜長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)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(zhǎng)的石英顆粒和定向排列的長(zhǎng)石顆粒構(gòu)成,線理傾伏向?yàn)?30°～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(yùn)動(dòng)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(duì)解析剪切帶的時(shí)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(shí)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L(zhǎng)S型構(gòu)造巖;另一類為L(zhǎng)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(yùn)動(dòng)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(zhǎng), 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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)的石英顆粒和定向排列的長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志表明該剪切帶具有明顯的左旋走滑運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng);(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(zhǎng)石,可見少量石英(表1),基質(zhì)則主要為動(dòng)態(tài)重結(jié)晶的長(zhǎng)石和石英以及少量云母。長(zhǎng)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(dòng)態(tài)重結(jié)晶(GBM)。根據(jù)長(zhǎng)石和石英的重結(jié)晶特征,估計(jì)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(yùn)動(dòng)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(zhǎng)石為主,含量約為70%,基質(zhì)為長(zhǎng)石、石英和云母。長(zhǎng)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(dòng)態(tài)重結(jié)晶(GBM)。根據(jù)長(zhǎng)石和石英的重結(jié)晶特征,估計(jì)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(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。② 樣品XX25-1為L(zhǎng)型構(gòu)造巖,殘斑主要是長(zhǎng)石和石英,含量約50%,基質(zhì)為石英、長(zhǎng)石和云母;長(zhǎng)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(dòng)態(tài)重結(jié)晶(GBM)。根據(jù)長(zhǎng)石和石英的重結(jié)晶特征,估計(jì)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(zhǎng)石為主,含有一定量的石英,基質(zhì)為動(dòng)態(tài)重結(jié)晶的石英和長(zhǎng)石,含量超過90%。長(zhǎng)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(dòng)態(tài)重結(jié)晶(GBM)。根據(jù)長(zhǎng)石和石英的重結(jié)晶特征,估計(jì)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(yùn)動(dòng)性質(zhì)(圖4)。

Qz.石英;Pl.斜長(zhǎng)石;Mca.云母;Mcc.微斜長(zhǎng)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(cè)定可以確定礦物晶格優(yōu)選方位定向、有效判別物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的剪切指向以及變形的溫壓條件[31-34],對(duì)于研究剪切帶的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)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(shí)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(duì)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(zhǎng)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(fèi)氏臺(tái)測(cè)定對(duì)不同巖石變形單元進(jìn)行石英C軸組構(gòu)的測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)英質(zhì)初糜棱巖;樣品TB28-1是鴻儀河—桐柏剪切帶的長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖。

對(duì)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?yàn)閄軸,面理面上垂直線理的方向?yàn)閅軸,面理的法線方向?yàn)閆軸。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(duì)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?yàn)閆軸,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(cè)試中心完成,測(cè)試石英顆粒以新生的動(dòng)態(tài)重結(jié)晶的顆粒為主。所用設(shè)備是場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡,儀器型號(hào)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(shí)驗(yàn)流程參見文獻(xiàn)[32]。費(fèi)氏臺(tái)測(cè)定是在加拿大滑鐵盧大學(xué)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室完成的,每個(gè)樣品測(cè)試的顆粒數(shù)為200個(gè),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(cè)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(gè)滑移系啟動(dòng),這可能為特征優(yōu)選的過渡狀態(tài)或者多次構(gòu)造活動(dòng)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(dòng),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(zhǎng)),實(shí)驗(yàn)時(shí)儀器采集的EBSD數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)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(diǎn)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(fèi)氏臺(tái)測(cè)定表明,樣品TB8-1-1表現(xiàn)為斜方對(duì)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(duì)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(diǎn)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(shì)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(dòng),變形溫度600 ℃以上,應(yīng)變類型為壓扁型(圖6(m))。費(fèi)氏臺(tái)測(cè)定表明樣品TB28-4和XX3-2石英C軸出現(xiàn)單斜對(duì)稱,表現(xiàn)出明顯的左旋剪切的運(yùn)動(dòng)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(cè)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(shí)代可以限定在桐柏雜巖侵位之后(或者同時(shí))到白堊紀(jì)未變形的花崗巖侵位之前。LIU X C等[6]對(duì)桐柏雜巖中花崗片麻巖運(yùn)用SIMS鋯石U-Pb測(cè)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(duì)殷店—馬垅剪切帶中未變形的鉀長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)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(duì)剪切帶同變形偉晶巖脈進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石 U-Pb測(cè)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(dòng)發(fā)生的時(shí)間為140～130 Ma[2, 24],鴻儀河—桐柏剪切帶發(fā)生剪切變形的時(shí)間為140～125 Ma[44-45]。LIU H等[8-9]對(duì)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(cè)年,測(cè)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(dòng)均在早白堊世(140～130 Ma),變形時(shí)間與太白頂水平剪切帶NWW向水平剪切活動(dòng)具有一致性。結(jié)合運(yùn)動(dòng)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(dòng)。

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(shí)代,該組年齡明顯晚于剪切帶活動(dòng)的時(shí)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(dòng)的時(shí)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(duì)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(yùn)動(dòng)(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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)特征。

應(yīng)變型式上,通過對(duì)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(diǎn),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(diǎn)。

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(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖系列、太白頂近水平剪切帶中的長(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)態(tài)重結(jié)晶(GBM)。由此，對(duì)3條剪切帶的變形溫度估算均為650℃左右。與此同時(shí),對(duì)桐柏造山帶不同巖石變形單元的石英C軸的EBSD和費(fèi)氏臺(tái)測(cè)定結(jié)果表明,石英組構(gòu)反映剪切帶的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征與野外觀察一致,應(yīng)用石英C軸組構(gòu)對(duì)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。考慮到剪切帶中礦物組成基本為石英、長(zhǎng)石和云母,所疊加的地質(zhì)體相同,變形溫度相近,由此推測(cè)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(dòng)時(shí)間具有同時(shí)性,且與太白頂水平剪切帶的活動(dòng)時(shí)間具有時(shí)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(yùn)動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)[52-53],與桐柏造山帶的伸展活動(dòng)具有對(duì)比性和同時(shí)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(dòng),也暗示中國(guó)中央造山帶兩側(cè)的剪切帶可能具有統(tǒng)一的時(shí)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(shí)對(duì)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(shí)性,這可能反映了這一時(shí)期中國(guó)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(cè)試得到合肥工業(yè)大學(xué)張強(qiáng)實(shí)驗(yàn)員的技術(shù)支持。兩位審稿專家和編輯部的葉海敏教授級(jí)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(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心成立60周年。