【摘 要】
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秦岭-桐柏-红安-大别造山带,西连祁连-昆仑造山带,共同构成了一条横贯我国几千公里的中央造山系。该中央造山系也是全球范围内规模最大的高压-超高压变质带之一,是近三十年来国际上研究高压-超高压变质作用以及大陆深俯冲的重点区域。秦岭-大别造山带作为中央造山系的重要组成部分,带内出露了大量不同年代的高压-超高压变质岩石,这些高级变质岩成为研究大陆边缘深俯冲变质作用、造山带构造演化的关键岩石样品。在秦岭造
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秦岭-桐柏-红安-大别造山带,西连祁连-昆仑造山带,共同构成了一条横贯我国几千公里的中央造山系。该中央造山系也是全球范围内规模最大的高压-超高压变质带之一,是近三十年来国际上研究高压-超高压变质作用以及大陆深俯冲的重点区域。秦岭-大别造山带作为中央造山系的重要组成部分,带内出露了大量不同年代的高压-超高压变质岩石,这些高级变质岩成为研究大陆边缘深俯冲变质作用、造山带构造演化的关键岩石样品。在秦岭造山带内分布有早古生代的高压-超高压变质岩石,而在大别造山带内,则主要以中生代的高压-超高压变质岩为主。在空间上,桐柏造山带地处于秦岭造山带和大别造山带的中间部位,对理解整个造山带的形成演化至关重要。同时相较于研究较为成熟的秦岭造山带和大别造山带,桐柏造山带内的高级变质岩石受到的关注较少。因此,本论文以桐柏造山带联合口地区为主要研究区域,在进行详细的野外勘查的基础上,对区域内出露的榴辉岩和白云母石英片岩进行了系统的岩石学、地球化学和同位素年代学研究,包括全岩主微量元素、矿物化学、锆石原位U-Pb年代学以及锆石Hf-O同位素,确定了榴辉岩和围岩片岩的原岩形成时代以及构造背景、变质作用发生的时间,结合本次研究和前人的研究成果,探讨桐柏造山带的构造演化历史。获得的认识如下:榴辉岩的矿物组合主要为石榴石、绿辉石和角闪石,含少量多硅白云母、石英和金红石等矿物,为典型的榴辉岩相的矿物组合。石榴石成分剖面显示从核部到边部,锰铝榴石的含量变化逐渐下降,镁铝榴石的含量逐渐上升,表现出石榴石进变质的生长环带。此外,榴辉岩的围岩白云母石英片岩中白云母的Si值也较高,在3.42～3.47之间,暗示白云母石英片岩可能与榴辉岩一起经历了深俯冲。对榴辉岩的锆石进行了U-Pb年代学以及微量元素分析,其中2颗锆石的Th/U较高,207Pb/206Pb年龄分别为1735±13 Ma和1845±10 Ma,表明锆石的结晶年龄为古元古代。其余变质锆石的CL图像显示锆石多具有弱分带、云雾状分带,无残留锆石核。这些锆石年龄值基本都分布在谐和线上,得到的加权平均年龄为452±5 Ma（n=16,MSWD=1.9）。稀土元素球粒陨石配分图中可看出这些锆石显示有平缓的HREE配分型式,不显示Eu的负异常（Eu/Eu*=0.81～3.57）,且具有低Th/U的特征,表明这些锆石形成于榴辉岩相变质作用发生的阶段,因此452±5 Ma代表榴辉岩的变质年龄。对白云母石英片岩的锆石进行U-Pb定年,在锆石谐和图中得到下交点年龄450±93 Ma（MSWD=15）。其中一颗锆石的暗色变质边部得到了476±7 Ma的谐和年龄,其余岩浆锆石的U-Pb年龄变化范围为1737 Ma～1932 Ma。这一结果也暗示白云母石英片岩可能与榴辉岩一起经历了深俯冲,并记录了此次俯冲事件。综合桐柏榴辉岩全岩化学、锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素以及前人的研究结果表明,桐柏南带榴辉岩原岩可能为板内玄武岩,形成年龄主要集中在古元古代。锆石的εHf（t）值均为负值,锆石的氧同位素值在8.99±0.21‰～10.90±0.27‰之间,表明榴辉岩原岩可能受到了古老地壳物质的混染。白云母石英片岩中锆石的U-Pb年龄分布在1737 Ma～1932 Ma。这些锆石具有高的Th/U比,明显的Ce正异常以及Eu负异常和富集HREE的配分模式,指示其为典型的岩浆锆石。锆石的εHf（t）值均为负值,其两阶段Hf模式年龄为2.59～3.15 Ga,锆石的氧同位素值在5.82±0.22‰～10.13±0.25‰之间,指示其原岩来自于中晚太古代古老地壳在古元古代的再造。结合桐柏造山带内不同岩石类型中早古生代的变质年龄,表明早古生代的变质作用在桐柏造山带内是普遍存在的。同时,桐柏造山带榴辉岩中两期榴辉岩相变质事件的发现,进一步说明桐柏造山带经历了从古生代到中生代多阶段的构造演化。
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