CAJ | 학술논문

大别山超高压变质岩及其围岩T-t冷却曲线显示了超高压变质岩的冷却史从800℃到300℃经历了三个阶段:两次快速冷却(226±3Ma到219±7Ma期间从800℃到500℃的第一次快速冷却,180～170Ma期间从450℃到300℃的第二次快速冷却)和介于二者之间的等温过程.这一具有两次快速冷却的T-t曲线已被近年来获得的高精度金红石U-Pb年龄(218±1.2Ma)(Li et al.,2003),高压变质和退变质独居石Th-Pb年龄(Ayers et al.,2002),和强面理化榴辉岩二次多硅白云母的Rb-Sr年龄(182.7±3.6Ma)(Li et al.,2001)所证实.超高压变质岩的二次快速冷却事件反映了二次快速抬升过程.在东秦岭及苏鲁地体东端发育的同碰撞花岗岩U-Pb年龄为225～205Ma,与超高压变质岩第一次快速冷却时代吻合.考虑到同碰撞花岗岩与俯冲板片断离的成因联系,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之一.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放射成因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.这表明在陆壳俯冲过程中上、下地壳之间可发生挤离(detachment)或脱耦(decoupling).已有实验证明脱耦的上地壳在俯冲过程中可沿挤离面逆冲抬升(Chemenda et al.,1995).同理,由于俯冲镁铁质下地壳在大别山没有出露,可以推测俯冲长英质下地壳和镁铁质下地壳之间也最终发生了挤离或脱耦.大陆岩石圈在不同深度存在若干低粘度带(Meissner and Mooney,1998)是上述俯冲陆壳分层脱耦现象发生的依据.因此,俯冲上地壳及部分长英质下地壳的第一次快速抬升折返是俯冲过程中大陆地壳内部分层脱耦和俯冲板片断离的综合结果.上述过程只能使已脱耦的上地壳及部分长英质下地壳抬升折返,而未与俯冲岩石圈脱耦的下地壳在板片断离后仍可继续俯冲.俯冲板片断离后,两大陆块在晚三叠世和早-中侏罗世继续汇聚,导致华南陆块下地壳继续俯冲,及已经脱耦并折返至中上地壳的超高压岩片向北仰冲.这一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±3.6Ma)可能记录了这一超高压岩片仰冲事件发生的时代.惠兰山基性麻粒岩年代学研究揭示了罗田穹隆在早白垩世的快速抬升,与此同时大别山发生了大规模岩浆事件.山体快速抬升与大规模岩浆事件的耦合关系指示了大别造山带早白垩世的去根作用,或岩石圈拆离事件.伴随这一山体快速抬升,大别山超高压变质岩开始大面积出露地表. 大彆山超高壓變質巖及其圍巖T-t冷卻麯線顯示瞭超高壓變質巖的冷卻史從800℃到300℃經歷瞭三箇階段:兩次快速冷卻(226±3Ma到219±7Ma期間從800℃到500℃的第一次快速冷卻,180～170Ma期間從450℃到300℃的第二次快速冷卻)和介于二者之間的等溫過程.這一具有兩次快速冷卻的T-t麯線已被近年來穫得的高精度金紅石U-Pb年齡(218±1.2Ma)(Li et al.,2003),高壓變質和退變質獨居石Th-Pb年齡(Ayers et al.,2002),和彊麵理化榴輝巖二次多硅白雲母的Rb-Sr年齡(182.7±3.6Ma)(Li et al.,2001)所證實.超高壓變質巖的二次快速冷卻事件反映瞭二次快速抬升過程.在東秦嶺及囌魯地體東耑髮育的同踫撞花崗巖U-Pb年齡為225～205Ma,與超高壓變質巖第一次快速冷卻時代吻閤.攷慮到同踫撞花崗巖與俯遲闆片斷離的成因聯繫,這種時代耦閤關繫錶明俯遲闆片斷離可能是超高壓變質巖第一次快速抬升和冷卻的重要機製之一.大彆山Pb同位素填圖揭示齣南大彆帶超高壓變質巖具有高放射成因Pb特徵,因而源于俯遲的上地殼;而北大彆帶超高壓變質巖具有低放射成因Pb特徵,源于俯遲長英質下地殼.這錶明在陸殼俯遲過程中上、下地殼之間可髮生擠離(detachment)或脫耦(decoupling).已有實驗證明脫耦的上地殼在俯遲過程中可沿擠離麵逆遲抬升(Chemenda et al.,1995).同理,由于俯遲鎂鐵質下地殼在大彆山沒有齣露,可以推測俯遲長英質下地殼和鎂鐵質下地殼之間也最終髮生瞭擠離或脫耦.大陸巖石圈在不同深度存在若榦低粘度帶(Meissner and Mooney,1998)是上述俯遲陸殼分層脫耦現象髮生的依據.因此,俯遲上地殼及部分長英質下地殼的第一次快速抬升摺返是俯遲過程中大陸地殼內部分層脫耦和俯遲闆片斷離的綜閤結果.上述過程隻能使已脫耦的上地殼及部分長英質下地殼抬升摺返,而未與俯遲巖石圈脫耦的下地殼在闆片斷離後仍可繼續俯遲.俯遲闆片斷離後,兩大陸塊在晚三疊世和早-中侏囉世繼續彙聚,導緻華南陸塊下地殼繼續俯遲,及已經脫耦併摺返至中上地殼的超高壓巖片嚮北仰遲.這一仰遲可能是導緻超高壓變質巖第二次快速抬升的重要機製.彊麵理化榴輝巖二次多硅白雲母的Rb-Sr年齡(182.7±3.6Ma)可能記錄瞭這一超高壓巖片仰遲事件髮生的時代.惠蘭山基性痳粒巖年代學研究揭示瞭囉田穹隆在早白堊世的快速抬升,與此同時大彆山髮生瞭大規模巖漿事件.山體快速抬升與大規模巖漿事件的耦閤關繫指示瞭大彆造山帶早白堊世的去根作用,或巖石圈拆離事件.伴隨這一山體快速抬升,大彆山超高壓變質巖開始大麵積齣露地錶.
대별산초고압변질암급기위암T-t냉각곡선현시료초고압변질암적냉각사종800℃도300℃경력료삼개계단:량차쾌속냉각(226±3Ma도219±7Ma기간종800℃도500℃적제일차쾌속냉각,180～170Ma기간종450℃도300℃적제이차쾌속냉각)화개우이자지간적등온과정.저일구유량차쾌속냉각적T-t곡선이피근년래획득적고정도금홍석U-Pb년령(218±1.2Ma)(Li et al.,2003),고압변질화퇴변질독거석Th-Pb년령(Ayers et al.,2002),화강면이화류휘암이차다규백운모적Rb-Sr년령(182.7±3.6Ma)(Li et al.,2001)소증실.초고압변질암적이차쾌속냉각사건반영료이차쾌속태승과정.재동진령급소로지체동단발육적동팽당화강암U-Pb년령위225～205Ma,여초고압변질암제일차쾌속냉각시대문합.고필도동팽당화강암여부충판편단리적성인련계,저충시대우합관계표명부충판편단리가능시초고압변질암제일차쾌속태승화냉각적중요궤제지일.대별산Pb동위소전도게시출남대별대초고압변질암구유고방사성인Pb특정,인이원우부충적상지각;이북대별대초고압변질암구유저방사성인Pb특정,원우부충장영질하지각.저표명재륙각부충과정중상、하지각지간가발생제리(detachment)혹탈우(decoupling).이유실험증명탈우적상지각재부충과정중가연제리면역충태승(Chemenda et al.,1995).동리,유우부충미철질하지각재대별산몰유출로,가이추측부충장영질하지각화미철질하지각지간야최종발생료제리혹탈우.대륙암석권재불동심도존재약간저점도대(Meissner and Mooney,1998)시상술부충륙각분층탈우현상발생적의거.인차,부충상지각급부분장영질하지각적제일차쾌속태승절반시부충과정중대륙지각내부분층탈우화부충판편단리적종합결과.상술과정지능사이탈우적상지각급부분장영질하지각태승절반,이미여부충암석권탈우적하지각재판편단리후잉가계속부충.부충판편단리후,량대륙괴재만삼첩세화조-중주라세계속회취,도치화남륙괴하지각계속부충,급이경탈우병절반지중상지각적초고압암편향북앙충.저일앙충가능시도치초고압변질암제이차쾌속태승적중요궤제.강면이화류휘암이차다규백운모적Rb-Sr년령(182.7±3.6Ma)가능기록료저일초고압암편앙충사건발생적시대.혜란산기성마립암년대학연구게시료라전궁륭재조백성세적쾌속태승,여차동시대별산발생료대규모암장사건.산체쾌속태승여대규모암장사건적우합관계지시료대별조산대조백성세적거근작용,혹암석권탁리사건.반수저일산체쾌속태승,대별산초고압변질암개시대면적출로지표.