王智慧 石永紅 侯振輝 唐虎 李秋立 楊根山

1.合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230009 2.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，合肥 230009 3.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029 4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049 5.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊(duì)，銅陵 244033

大別山北緣是指位于大別造山帶曉天-磨子潭斷裂以北區(qū)域(圖1)，主要出露的是北淮陽變質(zhì)單元，由佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群構(gòu)成。該單元位于華北和揚(yáng)子板塊結(jié)合處，構(gòu)造位置極為重要，是解析兩大板塊耦合過程的關(guān)鍵部位。然而，相比較于大別造山帶大陸深俯沖的豐碩研究成果而言(Zheng, 2008, 2012)，北淮陽變質(zhì)單元的系統(tǒng)解析則較為薄弱，制約了對(duì)大別造山帶漫長(zhǎng)演化過程的充分解讀。這可能是三方面原因所致：一是自二十世紀(jì)八十年代末至今，大別造山帶的研究多是聚焦于高壓-超高壓變質(zhì)作用及其巖石地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等方面(Okayetal., 1989, 1993; Xuetal., 1992; Cong, 1996; Carswelletal., 1997; Faureetal., 1999, 2003; Zheng, 2008, 2012; Linetal., 2015; Jietal., 2017)，弱化了北淮陽變質(zhì)單元的研究；二是北淮陽變質(zhì)單元的動(dòng)力學(xué)背景和構(gòu)造歸屬有著統(tǒng)一的明確認(rèn)識(shí)(Okayetal., 1993; 周建波等, 2001; Zhengetal., 2005)，基本上認(rèn)同該單元屬于揚(yáng)子北緣產(chǎn)物，其中佛子嶺群為揚(yáng)子北緣被動(dòng)大陸邊緣沉積，廬鎮(zhèn)關(guān)群為被動(dòng)陸緣基底，形成于大別造山帶俯沖背景之下的加積楔環(huán)境，對(duì)其是否記錄了可能的復(fù)雜演化過程，或者不同形成機(jī)制缺乏深入的研究；三是研究方式或角度較為集中。佛子嶺群一直被默認(rèn)為“淺變質(zhì)”沉積巖(中華人民共和國(guó)地質(zhì)部, 1957; 鄭文武, 1964; 楊志堅(jiān), 1964; 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1987)，廬鎮(zhèn)關(guān)群則被視為變質(zhì)變形侵入體(Hackeretal., 2000; Zhengetal., 2004, 2007; Ratschbacheretal., 2006; Wuetal., 2007; Heetal., 2018, 2019)。因而，研究多是側(cè)重于沉積學(xué)和年代學(xué)，忽略了其他方面的研究展開，特別是變質(zhì)巖石學(xué)深入分析較為缺乏。顯然，這對(duì)于全面解析其演化過程和動(dòng)力學(xué)機(jī)制支撐并不充分。

圖1 大別山北緣地質(zhì)簡(jiǎn)圖

近年來，Dongetal.(2012)、Wu and Zheng(2013)、Liuetal.(2013, 2015)的研究表明，位于大別造山帶西側(cè)的秦嶺-桐柏-紅安造山帶中，與佛子嶺群相當(dāng)?shù)哪蠟橙汉蛣X群記錄了島弧背景晚古生代構(gòu)造熱事件，經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過程。這暗示了處于大別造山帶北緣的佛子嶺群可能也經(jīng)歷了類似的過程。Chenetal.(2003)和Zhuetal.(2017)從佛子嶺群沉積碎屑鋯石研究的角度建立了晚古生代“微陸塊”演化模式。最近，劉貽燦等(2020)在金寨西側(cè)確證了晚古生代塊體的存在，楊根山等(2020)則在金寨龔店地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了具島弧結(jié)構(gòu)特征的晚古生代塊體，并展現(xiàn)了一條島弧背景的逆時(shí)針P-T軌跡(圖1)。不難看出，佛子嶺群具復(fù)雜的巖石構(gòu)成和演化歷史，并不是簡(jiǎn)單形成于揚(yáng)子板塊北緣“加積楔”背景之下(Okayetal., 1993; 周建波等, 2001; Zhengetal., 2005)。至于與佛子嶺群緊密共生的廬鎮(zhèn)關(guān)群，相關(guān)的研究主要側(cè)重于其原巖結(jié)晶時(shí)代和新元古裂谷、“雪球”事件(Zhengetal., 2004, 2007; Heetal., 2018, 2019)(圖1)，較少涉及其在大別造山帶形成過程作用的解析。變質(zhì)屬性方面，則基本上遵循安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局(1987)的結(jié)果，定性地認(rèn)為其經(jīng)歷了低角閃巖相變質(zhì)。盡管，王勇生等(2012)對(duì)此提出異議，認(rèn)為其可能達(dá)到了榴輝巖相變質(zhì)程度，但對(duì)其是否具有普遍意義并未得到進(jìn)一步的確實(shí)。此外，廬鎮(zhèn)關(guān)群與佛子嶺群相互關(guān)系及其演化過程也缺乏相應(yīng)的研究探討。

由上述可知，目前大別山北緣北淮陽變質(zhì)單元中的佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群仍存在較廣闊的深入研究空間，對(duì)其充分的解讀，是完整再現(xiàn)大別造山帶形成機(jī)制的重要補(bǔ)充。本次研究將從區(qū)域變質(zhì)巖石和年代學(xué)角度展開，并綜合前人的年代學(xué)研究，詳細(xì)闡釋北淮陽變質(zhì)單元的巖石構(gòu)成，明確其變質(zhì)屬性、空間分布型式和演化特征，進(jìn)而探討大別造山帶北緣演化過程。研究表明佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群普遍經(jīng)歷了中高壓角閃巖相變質(zhì)，記錄了晚古生代-中生代的變質(zhì)事件，兩者呈構(gòu)造并置關(guān)系存在。佛子嶺群主要由片巖和少量的大理巖組成，局部出露具島弧特征的變中基性火成巖，推測(cè)其具有“獨(dú)立微陸塊”特征。廬鎮(zhèn)關(guān)群主要由酸性和基性正片麻巖構(gòu)成，為揚(yáng)子北緣產(chǎn)物。兩者共同經(jīng)歷了始于晚古生代末碰撞造山體制下的俯沖、折返過程。

1 大別山北緣地質(zhì)概況

研究區(qū)位于磨子潭-曉天斷裂以北地區(qū)(圖1)，主要出露的是北淮陽變質(zhì)單元和白堊系巖漿巖、火山巖、沉積巖，其中后者分布于研究區(qū)的東、西兩端和金寨-獨(dú)山-三尖鋪-舒城一線。而北淮陽變質(zhì)單元中的佛子嶺群則沿金寨-油坊店-諸佛庵-佛子嶺-五顯一線分布；廬鎮(zhèn)關(guān)群分布于研究區(qū)東側(cè)，沿五顯-三七-河棚-廬鎮(zhèn)關(guān)一線分布。截至目前，北淮陽變質(zhì)單元的巖石構(gòu)成，主要遵從安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局(1987)的劃分，其中佛子嶺群分為祥云寨組、潘家?guī)X組和諸佛庵組，主要巖性為“淺變質(zhì)”的復(fù)理石沉積巖；位于其下部的廬鎮(zhèn)關(guān)群則由小溪河組和仙人沖組組成，小溪河組主要為混合巖、花崗片麻巖和少量變基性巖，仙人沖組主體為大理巖。然而，隨著研究的深入，對(duì)其巖石構(gòu)成有著不同的認(rèn)識(shí)(Zhengetal., 2004, 2005, 2007; 劉貽燦等, 2020; 楊根山等, 2020)。為此，本研究通過構(gòu)建的兩條廊帶地質(zhì)圖對(duì)佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群的巖石構(gòu)成、產(chǎn)狀等加以闡釋(圖2、圖3)。

圖3 燕春-滑水-西姑寨廊帶地質(zhì)圖

1.1 磨子潭-牛角沖-黃樹林廊帶地質(zhì)圖

該廊帶地質(zhì)圖位于研究區(qū)中部(圖1)，沿磨子潭-金家院子-白沙嶺-李家行-牛角沖-雞冠咀-大沙梗-黃樹林一線分布，全長(zhǎng)約28km，寬約1km，出露巖性較為齊全，主要為片巖、片麻巖、變基性巖和中生代火山巖、沉積巖。自南向北，大致可分為四個(gè)部分(圖2)：

圖2 磨子潭-牛角沖-黃樹林廊帶地質(zhì)圖

(1)磨子潭-金家院子：為白堊系火山巖，產(chǎn)狀近水平，其底部推測(cè)為廬鎮(zhèn)關(guān)群花崗片麻巖。

(2)金家院子北-牛角沖-雞冠咀：該部分巖性出露最為完整，由佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群構(gòu)成，前者沿金家院子北-白沙嶺-李家?guī)X-牛角沖南分布，后者分布于牛角沖-雞冠咀地段(圖2)。

根據(jù)巖石組合，佛子嶺群可進(jìn)一步分為南、中、北三段：(a)南段(LD007點(diǎn)-LD011點(diǎn))：由白云母石英片巖和二云母石英片巖構(gòu)成，該段產(chǎn)狀較為陡立，傾向變化較大，傾角為70°～80°，線理較緩，傾伏向250°～280°，傾伏角約8°～20°，發(fā)育大量陡傾同斜褶皺，顯示向南下滑運(yùn)動(dòng)特征(圖2a, b)；(b)中段(LD012點(diǎn)-LD018點(diǎn))：主要由二云母片巖和少量的白云母石英片巖構(gòu)成，產(chǎn)狀較為平緩，面理近水平，傾角約10°～35°，線理傾伏向?yàn)楸蔽魑?南東東，傾伏角約8°～20°，具向南運(yùn)動(dòng)的平臥褶皺(圖2c)；(c)北段(LD015點(diǎn)-LD025點(diǎn))：主要由二云母片巖和少量的石榴二云母片巖構(gòu)成，面理總體傾向北(圖2d-f)，約10°～30°，傾角變化較大，約30°～80°，線理傾伏向?yàn)楸蔽魑?南東東，傾伏角約6°～27°。發(fā)育一系列緊密斜歪褶皺，表現(xiàn)為向南逆沖特征(圖2h)。

廬鎮(zhèn)關(guān)群主體為中粗粒花崗片麻巖，夾有石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖，片麻理產(chǎn)狀為10°～30°∠65°～85°(圖2i-l)，與南部佛子嶺群呈斷層形式接觸。其中石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖主要出露于LD029點(diǎn)和LD031點(diǎn)(圖2)，呈層狀產(chǎn)于花崗片麻巖中，出露的寬度約20～50m，野外露頭上，石榴石多呈集合體產(chǎn)出(圖2i, j, l)。斜長(zhǎng)角閃巖出露規(guī)模約5～10m，與花崗片麻巖整合接觸(圖2k)，產(chǎn)狀直立。

(3)雞冠咀-大沙梗-黃樹林：主要為白堊系沉積蓋層，具寬緩的褶皺，推測(cè)其下部為廬鎮(zhèn)關(guān)群片麻巖。

(4)黃樹林北：主要為廬鎮(zhèn)關(guān)群中粗?；◢徠閹r，產(chǎn)狀陡立，傾向南，佛子嶺群呈斷塊形式夾持于廬鎮(zhèn)關(guān)群中。

1.2 五顯-三七廊帶地質(zhì)圖

該廊帶圖位于研究區(qū)東側(cè)，沿西姑寨-下五顯-滑水-大河沿-三七-三石寺-燕春一線展布，剖面總長(zhǎng)約33km，寬約1.5～6km，主體為廬鎮(zhèn)關(guān)群正片麻巖，零星出露佛子嶺群片巖，在下五顯和三石寺北出露大量產(chǎn)狀平緩的白堊系火山巖(圖3)。

自北向南可分為四段：(a)西姑寨-下五顯段：巖性為中粗?；◢徠閹r，片麻理產(chǎn)狀356°∠82°(圖3a, b)，其間發(fā)育大量的狹窄糜棱巖帶；(b)下五顯-滑水段：為眼球狀片麻巖，片麻理陡立，傾向南，產(chǎn)狀為330°～6°∠58°～79°(圖3c)，肉眼可見1～3cm的正長(zhǎng)石斑晶，夾有片巖斷塊(圖3d)；(c)滑水-大河沿北段：出露巖性為中粗粒花崗片麻巖，面理產(chǎn)狀為345°～25°∠61°～79°，夾有片巖斷塊(圖3e)；(d)大河沿-燕春段：該段出露的巖性較多，主要為眼球狀片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖和片巖。其中眼球狀片麻巖為主體，面理傾向?yàn)?°～20°，傾角55°～80°，眼球?yàn)榱郊s2～5cm的正長(zhǎng)石斑晶(圖3g)。斜長(zhǎng)角閃巖呈層狀出露，與眼球狀片麻巖呈層整合接觸，寬度約5～10m(圖3h)。

根據(jù)上述兩個(gè)廊帶地質(zhì)圖分析(圖2、圖3)，佛子嶺群主要為各類片巖，產(chǎn)狀變化較大，發(fā)育一系列平臥、斜歪、同斜和傾豎褶皺(圖2)。廬鎮(zhèn)關(guān)群主體由花崗片麻巖和少量斜長(zhǎng)角閃巖、石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖構(gòu)成，傾角較陡(圖3)，不含任何大理巖。同時(shí)，野外調(diào)查表明，佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群為構(gòu)造并置關(guān)系。

2 主要巖石類型巖相學(xué)特征

2.1 佛子嶺群巖相學(xué)特征

佛子嶺群主體巖性為白云母石英片巖、二云母石英片巖、二云母片巖和石榴二云母片巖(圖4)。具體為：

圖4 佛子嶺群主要巖石礦物組合顯微照片

(1)白云母石英片巖：該巖石廣泛出露于佛子嶺群中，主要由白云母+石英+方解石+斜長(zhǎng)石組成，具細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)(圖4a)。白云母呈半自形-自形片狀，粒徑0.1～0.5mm，含量約5%～10%；石英多呈他形不規(guī)則狀，粒徑0.2～0.7mm，含量約80%～85%；方解石他形-半自形粒狀，粒徑0.2～0.5mm，含量約5%～10%；斜長(zhǎng)石呈他形粒狀，粒徑0.1～0.3mm，含量約1%～5%。

(2)二云母石英片巖：該巖石組成礦物為黑云母+白云母+石英+斜長(zhǎng)石+金紅石+綠簾石+電氣石，具細(xì)粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)(圖4b)。黑云母呈自形-半自形片狀，粒徑0.2～0.5mm，含量約15%～20%；白云母呈半自形-自形，粒徑0.1～0.3mm，含量約10%～15%；石英呈他形粒狀，粒徑為0.1～0.5mm，含量約50%～55%；斜長(zhǎng)石呈他形粒狀，粒徑0.1～0.3mm，含量約5%～10%；綠簾石他形-半自形粒狀，粒徑0.05～0.1mm，含量約1%～5%；金紅石呈他形粒狀，粒徑細(xì)小，含量約1%～3%；電氣石呈他形-半自形片狀，粒徑約0.1mm，含量約1%。

(3)二云母片巖：主要組成礦物為白云母+黑云母+石英+綠簾石+金紅石+電氣石組成，具細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)(圖4c, d)。白云母呈自形-半自形片狀，粒徑0.05～0.2mm，含量約20%～25%；黑云母含量約30%～35%，具斑晶和基質(zhì)兩種形式，其中多以基質(zhì)形式存在。斑晶黑云母顆粒較大(圖4d)，粒徑為0.5～1mm，呈他形-半自形；基質(zhì)黑云母粒徑約0.1～0.3mm，呈細(xì)小的自形片狀產(chǎn)出。石英呈他形粒狀，粒徑為0.1～0.3mm，含量約30%～35%；綠簾石呈半自形短柱狀，粒徑約0.03～0.1mm，含量3%～8%；金紅石和電氣石多呈細(xì)小粒狀，粒徑0.01～0.05 mm，含量約1%～3%。

(4)石榴二云母片巖：該類巖石為佛子嶺群特征性巖石，共生礦物為石榴石+白云母+黑云母+石英+斜長(zhǎng)石+綠簾石+金紅石+電氣石，具細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)(圖4e, f)。石榴石呈半自形-自形粒狀，內(nèi)部含有大量細(xì)小的石英、長(zhǎng)石和黑云母等包體，且呈定向排列，顯示了殘縷結(jié)構(gòu)特征(圖4e)，粒徑0.3～1mm，裂理較發(fā)育(圖4e, f)，含量約5%～10%；白云母呈自形-半自形細(xì)小片狀體，粒徑0.1～0.3mm，含量約10%～15%；黑云母呈自形-半自形片狀，粒徑0.3～1mm，含量約20%～25%；石英呈他形粒狀，粒徑為0.1～0.5mm，含量約35%～40%；斜長(zhǎng)石呈細(xì)小的他形粒狀，粒徑0.1～0.3mm，含量約5%～10%；綠簾石呈自形-半自形，粒徑0.01～0.1mm，含量約1%～3%；金紅石為他形粒狀，顆粒細(xì)小，粒徑約0.01～0.1mm，含量約1%。

2.2 廬鎮(zhèn)關(guān)群巖相學(xué)特征

廬鎮(zhèn)關(guān)群主要由花崗片麻巖構(gòu)成，由于結(jié)構(gòu)和礦物成分差異可進(jìn)一步細(xì)分為中粗?；◢徠閹r和眼球狀花崗片麻巖，少量為石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖(圖5)。具體為：

圖5 廬鎮(zhèn)關(guān)群主要巖石礦物組合顯微照片

(1)中粗?；◢徠閹r：共生礦物組合為石英+微斜長(zhǎng)石+斜長(zhǎng)石+黑云母+白云母+綠簾石+褐簾石，具花崗變晶結(jié)構(gòu)(圖5a, b)。石英呈他形不規(guī)則粒狀，粒徑為0.3～1.2mm，含量約30%～35%；微斜長(zhǎng)石呈他形-半自形短柱狀，具格子雙晶，粒徑0.3～1mm，含量約35%～40%；斜長(zhǎng)石多為他形粒狀，粒徑0.2～0.5mm，含量約10%～15%；黑云母呈自形-半自形片狀，粒徑大小不一，0.2～1mm，含量約5%～10%；白云母呈自形-半自形細(xì)小顆粒，粒徑0.1～0.5mm，含量約3%～5%；綠簾石呈他形，粒徑0.01～0.1mm，含量約1%～3%；褐簾石呈他形不規(guī)則狀，粒徑0.5～1mm，邊部往往為綠簾石所圍繞，含量約1%。

(2)眼球狀片麻巖：該巖石變形較為強(qiáng)烈，野外露頭規(guī)?？梢娗逦矍驙顦?gòu)造，組成礦物為正長(zhǎng)石+斜長(zhǎng)石+石英+黑云母+白云母+綠簾石組成，具花崗變晶結(jié)構(gòu)(圖5c, d)。正長(zhǎng)石呈粗大的他形粒狀，粒徑為1～10mm，含量約30%～35%；斜長(zhǎng)石呈他形-半自形，粒徑1～8mm，含量約25%～30%；石英為他形粒狀，粒徑為1～5mm，含量約30%～35%，但因后期變形影響，其常呈細(xì)粒化(圖5d)；黑云母呈半自形片狀，粒徑約0.3～0.6mm，含量約3%～5%；白云母和綠簾石多為細(xì)小顆粒，呈他形-半自形，粒徑0.1～0.3mm，通常沿片麻理方向排布，含量約1%～5%。

(3)石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖：共生礦物組合為石榴石+鈉長(zhǎng)石+微斜長(zhǎng)石+石英+黑云母+不透明礦物，具中粗?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)(圖5e)。石榴石常呈他形-半自形粒狀，顆粒大小不一，粒徑0.2～1mm，裂理較發(fā)育。石榴石內(nèi)部常包含黑云母、石英、長(zhǎng)石和不透明礦物包體，含量約10%～15%；鈉長(zhǎng)石多呈他形，粒徑0.3～1mm，含量約25%～30%；微斜長(zhǎng)石多呈他形，粒徑0.3～0.5mm，含量約15%～20%；石英呈他形，粒徑為0.1～0.5mm，含量約20%～25%；黑云母呈自形-半自形片狀，粒徑0.3～2mm，含量約15%～20%；不透明礦物主要為磁鐵礦，多呈他形粒狀，含量約1%。

(4)斜長(zhǎng)角閃巖：主要組成礦物為角閃石+斜長(zhǎng)石+黑云母+石英+綠簾石+榍石，具中細(xì)粒粒柱狀變晶結(jié)構(gòu)(圖5f)。角閃石呈自形-半自形長(zhǎng)柱狀，粒徑0.2～1mm，含量約50%～55%；斜長(zhǎng)石呈他形-半自形，粒徑0.2～0.5mm，含量約20%～25%；黑云母為半自形-自形片狀，粒徑0.3～0.6mm，含量約5%～10%；石英呈他形粒狀，粒徑為0.1～0.5mm，含量約10%～15%；綠簾石呈不規(guī)則粒狀，顆粒細(xì)小，粒徑0.02～0.1mm，含量約1%～5%；榍石呈他形-半自形，粒徑為0.05～0.1mm，含量約1%～3%。

3 峰期變質(zhì)PT條件

為系統(tǒng)評(píng)價(jià)大別山北緣峰期變質(zhì)PT條件空間變化型式，基于野外觀測(cè)和巖相學(xué)分析，本次研究針對(duì)特征巖石進(jìn)行了溫壓評(píng)價(jià)，選取了佛子嶺群中4塊石榴二云母片巖和4塊二云母石英片巖、二云母片巖，選取了廬鎮(zhèn)關(guān)群中的石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖2塊和斜長(zhǎng)角閃巖1塊。鑒于各類巖石礦物組合發(fā)育程度的不同，應(yīng)用了Holdaway(2000)的石榴石-黑云母溫度計(jì)(GB)、Wuetal.(2004)的石榴石-黑云母-斜長(zhǎng)石-石英壓力計(jì)(GBPQ)、Wu(2019)石榴石壓力計(jì)(G)、Wu and Chen(2015)黑云母Ti溫度計(jì)(Bt-Ti)、Holland and Blundy(1994)角閃石-斜長(zhǎng)石溫度計(jì)(H94)、Bhadra and Bhattacharya(2007)角閃石-斜長(zhǎng)石-石英壓力計(jì)(B07)。由于礦物普遍發(fā)育各類型成分環(huán)帶，因此，合理選擇峰期變質(zhì)礦物成分極為重要(Kohn, 2003)。為此，本文針對(duì)佛子嶺群中石榴二云母片巖和廬鎮(zhèn)關(guān)群中石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖中主要礦物進(jìn)行了詳細(xì)的礦物化學(xué)分析，以保證成分選擇的正確性。本次礦物化學(xué)分析由合肥工業(yè)大學(xué)電子探針(EPMA)實(shí)驗(yàn)室完成,儀器型號(hào)為JEOL JXA-8230。測(cè)試條件為：加速電壓15kV，電流為8～40nA，束斑為3μm。X-Ray Mapping分析采用40nA的探針電流。石榴子石、斜長(zhǎng)石、黑云母和白云母、角閃石結(jié)構(gòu)式分別依據(jù)氧原子12、8、11、11、23進(jìn)行計(jì)算。代表性礦物成分見表1。

表1 佛子嶺群和盧鎮(zhèn)關(guān)群巖石代表性礦物成分(wt%)

3.1 佛子嶺群主要礦物成分

(1)石榴石：從背散射電子圖(BSE)可以看出，石榴石無明顯色差變化，暗示了成分較為均勻(圖6a)。但在成分剖面中(圖6b)，環(huán)帶特征明顯，自核部至邊部，XFe和XMg逐漸增高，含量分別為0.62→0.70和0.11→0.16。XCa則較為平坦，成分變化不顯著，含量在0.12～0.14之間。XMn則呈現(xiàn)顯著降低趨勢(shì)，含量由0.14降至0.01，顯示一個(gè)“鐘型”特征。Mg/Fe比值表現(xiàn)為核部低邊部高，由0.17～0.18增高至0.19～0.23。展示了一個(gè)進(jìn)變質(zhì)環(huán)帶特征(Kohn, 2003)。

圖6 佛子嶺群主要礦物背散射電子圖和成分剖面

(2)黑云母：該礦物BSE圖和成分剖面均顯示了均勻性特征(圖6c, d)，其中XMg、XFe、XAlⅥ和XTi的含量分別為0.51～0.53、0.32～0.34、0.11～0.13和0.03～0.04，成分剖面較為平坦，無環(huán)帶變化特征。

(3)斜長(zhǎng)石：BSE圖中的顏色均勻(圖6e)，其成分剖面平坦，總體較為均勻(圖6f)，XNa、XCa和XK含量分別為0.65～0.70、0.29～0.35和0～0.01。

3.2 廬鎮(zhèn)關(guān)群主要礦物成分

(1)石榴石：從X-ray Mapping圖中可以看出，F(xiàn)e元素似乎較為均勻(圖7a)，暗示了成分的均勻性，但Mn元素圖則顯示了不規(guī)則的環(huán)帶，具補(bǔ)丁狀特征(圖7b)。在石榴石的成分剖面中(圖7c)，大致顯示了一個(gè)環(huán)帶分布型式，可分為核部和邊部?jī)蓚€(gè)區(qū)域。由核部至邊部，XFe和XCa逐漸增高，含量分別由0.42、0.21上升至0.48、0.27。XMn則逐漸降低，含量由0.35降至0.25，顯示了一個(gè)“鐘型”變化樣式。XMg和Mg/Fe整體較為平坦，無明顯成分差異，含量分別為0.01～0.02、0.03～0.04(圖7c)?？傮w上，該石榴石顯示了一個(gè)不規(guī)則的進(jìn)變質(zhì)環(huán)帶樣式，特別是在邊部和礦物包體附近，成分波動(dòng)較大。推測(cè)可能是由于后期擴(kuò)散作用所致。根據(jù)巖相學(xué)分析(圖5e)，該石榴石內(nèi)部包體極為發(fā)育，且破裂顯著，如此為后期擴(kuò)散作用打開了通道(Kohn, 2003)，干擾了早期環(huán)帶型式。從圖7b可以看出，沿著裂隙和包體周邊，成分顯著變化(圖7b中的淡藍(lán)色部分)，暗示了石榴石受到后期擴(kuò)散作用的影響。相對(duì)而言，石榴石核部和邊部(580～740μm)受到的擴(kuò)散作用影響較小，成分變化較為穩(wěn)定(圖7b, c)。

圖7 廬鎮(zhèn)關(guān)群主要礦物X-ray Mapping、背散射電子圖和成分剖面

(2)黑云母：該礦物成分較為均勻(圖7d, e)，無明顯的色差變化，XFe、XMg、XAlⅥ和XTi較為平坦，含量分別為0.69～0.73、0.16～0.18、0.06～0.10和0.03～0.04，僅在黑云母邊部，XAlⅥ和XFe略有升降，這可能受到后期擴(kuò)散作用影響所致(Kohn, 2003)

因此，基于上述巖相學(xué)和主要礦物成分分析(圖4-圖7)，在峰期變質(zhì)PT條件評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)佛子嶺群的石榴石選取邊部成分，黑云母和斜長(zhǎng)石則選取近核部部分，避免裂隙和解理發(fā)育的區(qū)域。廬鎮(zhèn)關(guān)群中的石榴石則選取邊部裂隙不發(fā)育區(qū)域的成分，黑云母選取近核部部分。這些區(qū)域的成分基本未受到后期擴(kuò)散作用的影響，且石榴石的Mg/Fe比值、黑云母的的Fe/Mg比值和斜長(zhǎng)石的An最高值，代表了峰期成分(Kohn, 2003)期變質(zhì)成分選取的合理性。

3.3 峰期變質(zhì)礦物成分特征

根據(jù)不同溫壓計(jì)的礦物成分適用范圍限定(Holland and Blundy, 1994; Holdaway, 2000; Wuetal., 2004; Bhadra and Bhattacharya, 2007; Wu and Chen, 2015; Wu, 2019)，本次對(duì)參與峰期PT條件評(píng)價(jià)的所有礦物成分進(jìn)行了分析比較(圖8和表1)。就佛子嶺群的石榴二云母片巖而言，石榴石的XCa和XFe的含量分別為0.08～0.22、0.48～0.70(圖8a)、斜長(zhǎng)石的XAn含量為0.27～0.34(圖8b)，黑云母的XAlⅥ含量為0.09～0.17、Fe/Mg含量為0.62～1.18(圖8c)。二云母片巖中黑云母的XFe、XMg和XTi的含量分別為0.24～0.46、0.38～0.51和0.03～0.05(圖8d, e)。廬鎮(zhèn)關(guān)群中石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖的石榴石XCa和XFe的含量分別為0.18～0.27、0.43～0.48(圖8a)，長(zhǎng)石的XAn含量為(圖8b)。斜長(zhǎng)角閃巖中的角閃石則為綠鈣閃石(圖8f)，Mg/(Mg+Fe2+)和Si4+含量分別為0.47～0.50、6.24～6.29，斜長(zhǎng)石的Ab、An和Or分別為82.00～84.40、14.90～17.60、0.30～0.60(圖8b)。

圖8 峰期變質(zhì)礦物成分圖

對(duì)照的成分限定(Holland and Blundy, 1994; Wuetal., 2004; Bhadra and Bhattacharya, 2007; Wu and Chen, 2015; Wu, 2019)，佛子嶺群石榴二云母片巖的主要礦物成分符合GB、GBPQ、G和Bt-Ti溫壓計(jì)的成分要求(圖8a-c)，二云母片巖的黑云母符合Bt-Ti溫度計(jì)成分適用范圍(圖8d, e)。廬鎮(zhèn)關(guān)群中石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖的石榴石和黑云母符合GB、GBPQ、G成分限定(圖8a, c)，但因長(zhǎng)石為鈉長(zhǎng)石，XAn<0.17(圖8b、表1)，不符合GBPQ的成分限定(圖8b)。斜長(zhǎng)角閃巖中的斜長(zhǎng)石和角閃石則均符合H94和B07溫壓計(jì)的成分限定(圖8b, f)。

3.4 峰期PT條件估算

根據(jù)共生礦物組合和成分限定，在峰期PT條件計(jì)算時(shí)，對(duì)佛子嶺群的石榴二云母片巖應(yīng)用GB & GBPQ溫壓計(jì)，二云母片巖因礦物組合不充分，僅應(yīng)用Bt-Ti溫度計(jì)；廬鎮(zhèn)關(guān)群的石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖則應(yīng)用GB & G溫壓計(jì)，斜長(zhǎng)角閃巖應(yīng)用H94 & B07溫壓計(jì)。同時(shí)，為保證統(tǒng)計(jì)上的意義，對(duì)每個(gè)樣品選取了5～12個(gè)礦物對(duì)進(jìn)行計(jì)算(圖9、表2)。

圖9 大別山北緣峰期變質(zhì)PT條件圖

表2 佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群主期變質(zhì)PT條件

佛子嶺群石榴二云母片巖的分析樣品總計(jì)4塊，分別為L(zhǎng)D013、LD018、LD025、LD026，應(yīng)用GB & GBPQ溫壓計(jì)時(shí)，峰期變質(zhì)溫壓范圍為T=553～609℃和P=0.59～0.79GPa(表2、圖9)。二云母石英片巖和二云母片巖共計(jì)4塊，樣品為L(zhǎng)D008、LD009、LD027、LD028，應(yīng)用Bt-Ti溫度計(jì)時(shí)，在壓力設(shè)定在0.1～1.1GPa范圍時(shí)，溫度范圍分別為497～564℃、527～614℃、510～616℃、和531～544℃。為了便于比較，根據(jù)這4個(gè)樣品產(chǎn)出的空間位置，并結(jié)合石永紅等(2019)對(duì)金寨-霍山段佛子嶺群由南至北溫壓漸變的趨勢(shì)(圖1)，本文將樣品LD008和LD009壓力設(shè)定在0.6GPa，樣品LD027和LD028壓力設(shè)定在0.8GPa，相應(yīng)的峰期溫度分別為524±3℃、557±8℃、567±12℃、578±4℃。不難看出，佛子嶺群均落入角閃巖相變質(zhì)范疇，普遍經(jīng)歷較高級(jí)變質(zhì)作用(圖9、表2)。

廬鎮(zhèn)關(guān)群的石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖共計(jì)2塊，樣品為L(zhǎng)D029、LD031-1，應(yīng)用GB & G時(shí)，峰期變質(zhì)溫壓分別為T=575±10℃和P=0.96±0.02GPa、T=590±22℃和P=0.92±0.05GPa。斜長(zhǎng)角閃巖共計(jì)1塊，樣品為L(zhǎng)D030-1，應(yīng)用H94 & B07時(shí)，峰期變質(zhì)溫壓為T=625±6℃和P=0.87±0.09GPa。同樣，廬鎮(zhèn)關(guān)群也經(jīng)歷了較高級(jí)的角閃巖相變質(zhì)(圖9、表2)，明顯高于低角閃巖相變質(zhì)(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1987)，但是否達(dá)到榴輝巖相變質(zhì)(王勇生等, 2012;圖9)仍需進(jìn)一步全面確定，根據(jù)本次巖相學(xué)分析(圖5)，并未確證榴輝巖相特征礦物的存在。

從峰期變質(zhì)PT條件估算來看(表2、圖9)，并結(jié)合我們最近的研究(趙俊先等, 2019; 石永紅等, 2019; 圖1、表2)，所有的樣品均落入角閃巖相變質(zhì)范圍，這表明大別山北緣普遍經(jīng)歷了中級(jí)變質(zhì)，參與了中下地殼層次俯沖和折返過程。且結(jié)合PT空間分布來看，由南至北，佛子嶺群變質(zhì)級(jí)別顯示了逐漸遞增趨勢(shì)(圖9)。

4 鋯石U-Pb定年

本次鋯石年代學(xué)分析針對(duì)廬鎮(zhèn)關(guān)群石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖(LD029)、中粗?；◢徠閹r(LD031-2)、斜長(zhǎng)角閃巖(LD030)和佛子嶺群石榴二云母片巖(LD025)展開進(jìn)行(圖10、表3、圖11)。鋯石單礦物挑選和制靶由河北省廊坊市峰澤源巖礦檢測(cè)技術(shù)有限公司完成。陰極發(fā)光(CL)圖像是由合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院電子探針(EPMA)實(shí)驗(yàn)室完成，儀器型號(hào)為JEOL XM-Z09013TPCL。鋯石U-Pb定年測(cè)試由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)實(shí)驗(yàn)室完成，剝蝕束斑直徑為32μm，剝蝕方式為每測(cè)試4個(gè)未知樣品點(diǎn)時(shí)，測(cè)試一次標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500，每測(cè)試8個(gè)未知樣品點(diǎn)時(shí)，測(cè)試一次NISTS610。數(shù)據(jù)處理與分析采用中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室的LaDating@Zrn軟件，諧和圖與加權(quán)平均圖、年齡直方圖的制作由Isoplot 4.15完成，普通鉛矯正使用的是ComPbCorr#3_18。

表3 佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)

圖10 佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群鋯石陰極發(fā)光照片，示年齡

圖11 佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群鋯石U-Pb諧和圖和直方圖

(1)石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖(LD029)

樣品LD029共選取200顆鋯石，測(cè)試了65個(gè)點(diǎn)，獲得36個(gè)諧和年齡數(shù)據(jù)(表3)。該樣品的鋯石透射光下為無色透明-半透明，略帶微黃色，多呈自形-半自形短柱狀，少數(shù)為長(zhǎng)柱狀，粒徑為60～200μm，長(zhǎng)寬比為1:1～1:2。CL圖顯示這些鋯石普遍具振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖10a-c)。分析的年齡較為集中，在792±17Ma～723±15Ma范圍內(nèi)。鋯石的Th和U含量變化較大，分別為1269×10-6～54×10-6和2612×10-6～68×10-6，Th/U比值范圍為0.32～1.49，均大于0.1。結(jié)合鋯石CL圖分析，這些鋯石均為巖漿成因，其加權(quán)平均年齡為756±6Ma(圖11a)，代表了石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖原巖結(jié)晶時(shí)限。

(2)中粗?；◢徠閹r(LD031-2)

該樣品共選取200顆鋯石，測(cè)試點(diǎn)數(shù)51個(gè)，獲得38個(gè)諧和年齡數(shù)據(jù)(表3)。該樣品鋯石透射光下無色透明-半透明，略帶褐黃色，多呈柱狀或等軸狀，粒徑30～150μm，長(zhǎng)寬比為1:1～1:2。鋯石多具明顯的振蕩環(huán)帶(圖10d-f)，偶爾在邊部可見極窄的亮白色變質(zhì)增生邊(圖10d, f)。測(cè)試年齡為811±16Ma～723±16Ma，較為集中(圖11b)。鋯石的Th含量為1598×10-6～54×10-6，U含量為1521×10-6～67×10-6，Th/U比值為0.32～1.89，均大于0.1。結(jié)合鋯石振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)特征，這些鋯石應(yīng)為巖漿成因，其加權(quán)平均年齡為758±7Ma(圖11b)，應(yīng)為中粗?；◢徠閹r原巖結(jié)晶年齡。

(3)斜長(zhǎng)角閃巖(LD030)

該樣品共選取150顆鋯石，測(cè)試點(diǎn)數(shù)50個(gè)，獲得33個(gè)諧和年齡數(shù)據(jù)(表3)。透射光下鋯石多無色透明-半透明，晶形多呈自形-半自形長(zhǎng)柱狀，少部分為等軸狀和不規(guī)則狀，粒徑45～250μm，長(zhǎng)寬比為1:1～1:2.5。陰極發(fā)光圖像(CL)顯示，鋯石多具環(huán)帶結(jié)構(gòu)和弱分帶(圖10g, h)。在諧和圖中(圖11c)，年齡較為集中，在787±17Ma～732±15Ma范圍內(nèi)。鋯石的Th含量為999×10-6～61×10-6，U含量為465×10-6～70×10-6，Th/U比值范圍為0.79～2.5(表3)，比值明顯大于0.1。從Th/U比值和鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，這些鋯石屬于巖漿成因，其加權(quán)平均年齡為764±6Ma(圖11c)，代表了斜長(zhǎng)角閃巖原巖結(jié)晶時(shí)限。

(4)石榴二云母片巖(LD025)

該樣品共選取200顆鋯石，測(cè)試點(diǎn)數(shù)109個(gè)，獲得諧和年齡數(shù)據(jù)點(diǎn)98個(gè)，其年齡跨度大，在3989±35Ma～402±9Ma范圍內(nèi)(表3、圖11d)。該樣品的鋯石為無色透明-半透明，晶形和顆粒大小差異較大，多呈不規(guī)則狀、橢球狀和短柱狀。CL圖中，鋯石顯示了不同的結(jié)構(gòu)特征，發(fā)育有振蕩環(huán)帶、弱分帶、片狀等結(jié)構(gòu)(圖10i-t)。鋯石的Th和U含量變化較大，分別為1976×10-6～3×10-6，U含量為1735×10-6～14×10-6，Th/U比值大于0.1。根據(jù)鋯石的年齡、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和晶形特征分析，這些鋯石應(yīng)為碎屑鋯石，代表的是不同時(shí)期的物源。按照年齡的分布和變化情況，大致可分為三組年齡(表3、圖11d)：

第一組：29個(gè)分析數(shù)據(jù)，年齡范圍為3989±35Ma～1618±57Ma(圖11d)。該組鋯石多呈橢球狀或不規(guī)則狀，粒徑80～120μm，長(zhǎng)寬比為1:1～1:2，具有片狀分帶或弱分帶結(jié)構(gòu)(圖10i-m)，鋯石的Th和U含量變化較大，分別為582×10-6～3×10-6和1003×10-6～14×10-6，Th/U比值基本大于0.1。第二組：48個(gè)分析數(shù)據(jù)，年齡范圍為1396±57Ma～660±15Ma(圖11d)，鋯石多為長(zhǎng)柱狀，常具不規(guī)則邊緣(圖10o, p)，粒徑50～200μm，長(zhǎng)寬比為1:1～1:2.5，鋯石均具有振蕩環(huán)帶特征(圖10n-p)，且Th/U比值均大于0.1，暗示這些鋯石具巖漿成因。根據(jù)年齡變化特征，其可進(jìn)一步細(xì)分兩個(gè)小組：(a)12個(gè)分析數(shù)據(jù)，年齡范圍為1396±57Ma～1001±69Ma；(b)36個(gè)分析點(diǎn)，年齡范圍為995±26Ma～660±15Ma。第三組鋯石：21個(gè)分析數(shù)據(jù)，年齡分布為513±15Ma～402±9Ma(圖11e)，鋯石多為柱狀或橢圓狀，粒徑40～120μm，長(zhǎng)寬比為1:1～1:2，鋯石普遍具振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖10q-t)，鋯石的Th和U含量分別為579×10-6～117×10-6和1735×10-6～123×10-6，Th/U比值范圍為0.27～0.95，這意味著這些鋯石基本為巖漿成因。其中最年輕一顆鋯石為402±9Ma代表了佛子嶺群形成下限，暗示其形成于中晚泥盆世。

根據(jù)該樣品碎屑鋯石年齡分析(表3、圖11d, e)，佛子嶺群碎屑鋯石具有～2504Ma、925Ma、850Ma和450Ma四個(gè)年齡峰值(圖11f)，其中以中-新元古代和早古生代物源最為豐富，并暗示了佛子嶺群具有復(fù)雜的物源性。

5 討論

5.1 大別山北緣變質(zhì)巖石構(gòu)成

大別造山帶北緣主要由佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群兩部分構(gòu)成(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1987; Zhengetal., 2005)。佛子嶺群自下而上分為祥云寨組、潘家?guī)X組和諸佛庵組，巖性為板巖、千枚巖、片巖和少量大理巖，一直被視為“沉積韻律”極為發(fā)育的復(fù)理石沉積建造(中華人民共和國(guó)地質(zhì)部, 1957; 鄭文武, 1964; 楊志堅(jiān), 1964; 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1987)。廬鎮(zhèn)關(guān)群則由小溪河組和仙人沖組構(gòu)成，巖性為正片麻巖、混合巖和大理巖(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1987)。其中后者為揚(yáng)子板塊北緣基底，前者則為揚(yáng)子板塊北緣沉積物(Okayetal., 1993; 周建波等, 2001; Zhengetal., 2005)。

對(duì)照本次和我們最近的研究(趙俊先等, 2019; 石永紅等, 2019; 楊根山等, 2020)，佛子嶺群主體應(yīng)為具細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)的各類片巖(圖2、圖4)，白云母石英片巖為其主要部分，含部分大理巖和石英巖。在龔店地區(qū)出露一套規(guī)模較小的類似島弧特征的巖石組合，巖性為變質(zhì)輝石閃長(zhǎng)巖、片麻巖、片巖和石英巖、大理巖(圖1; 楊根山等, 2020)，且變形強(qiáng)烈，顯示了構(gòu)造并置特征。該套巖石組合區(qū)域上并不普遍，也許暗示了佛子嶺群夾持有少量島弧殘留體(楊根山等, 2020)。區(qū)域上，佛子嶺群表現(xiàn)為一個(gè)大型“背形”(圖2、圖12a)，其北端片理傾向北，并發(fā)育一系列軸面傾向北的緊密斜歪褶皺(圖2e-h)，南段片理近于直立，并發(fā)育指向北下滑運(yùn)動(dòng)的層間褶皺(圖2a)，中段產(chǎn)狀較為平緩，且發(fā)育大量平臥褶皺(圖2c)，運(yùn)動(dòng)形式指示向南逆沖，可能代表了折返的幾何形態(tài)。相對(duì)而言，廬鎮(zhèn)關(guān)群巖性較為單一，主要由花崗片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖和變基性巖構(gòu)成(圖2i-l、圖3)。其中花崗片麻巖為主體部分，因特征礦物含量和結(jié)構(gòu)差異，可進(jìn)一步分為含石榴石、中粗粒和眼球狀花崗片麻巖，產(chǎn)狀較為陡立，其間發(fā)育大量的韌性剪切帶(圖3、圖12a)。后幾類巖石則呈層狀或透鏡體產(chǎn)出，規(guī)模大小不等，出露寬度約1～100m(圖2k、圖3h、圖12a)。

圖12 大別山北緣P-T-t-G圖

基于上述分析，佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群各巖石單元組的劃分可進(jìn)一步合并和簡(jiǎn)化。其中佛子嶺群為一套片巖組合，夾有少量的大理巖和石英巖，同時(shí)，廬鎮(zhèn)關(guān)群中小溪河組的大理巖歸入佛子嶺群，取消祥云寨組、潘家?guī)X組和諸佛庵組三個(gè)巖石單元組的劃分，僅以佛子嶺群稱謂。實(shí)際上，三個(gè)組的巖石普遍經(jīng)歷了較高級(jí)變質(zhì)，巖性差異并不顯著，野外已無法細(xì)致區(qū)分，只是二云母石英片巖和二云母片巖含量略有不同。廬鎮(zhèn)關(guān)群則主要為正片麻巖，不含任何副片麻巖和混合巖組分。同時(shí)，考慮到“群”應(yīng)是巖石地層含義，因此，本文建議廬鎮(zhèn)關(guān)群的稱謂暫以“廬鎮(zhèn)關(guān)變質(zhì)單元”或“原廬鎮(zhèn)關(guān)群”替代。此外，根據(jù)野外構(gòu)造解析(圖3d, e)，佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群構(gòu)造并置關(guān)系，兩者并非是沉積基底和沉積蓋層關(guān)系，或者說佛子嶺群并不是形成于廬鎮(zhèn)關(guān)群基底之上，暗示了兩者應(yīng)該形成于不同的、相互獨(dú)立的地質(zhì)背景中。

5.2 峰期變質(zhì)PT條件時(shí)空分布型式

大別山北緣區(qū)域變質(zhì)巖石學(xué)研究一直較為薄弱，主要遵循安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局(1987)的研究，定性地確定佛子嶺群低綠片巖相，廬鎮(zhèn)關(guān)群為綠片巖相-低角閃巖相，缺乏區(qū)域變質(zhì)屬性定量的評(píng)價(jià)。這可能是該地區(qū)缺乏特征性的巖石和礦物，無法精確定性和定量加以限定變質(zhì)級(jí)別所致。為了較好地揭示大別山北緣變質(zhì)溫壓的時(shí)空變化，在充分結(jié)合前人資料(王勇生等, 2012; 趙俊先等, 2019; 石永紅等, 2019; 楊根山等, 2020)基礎(chǔ)上，本研究構(gòu)建了一條壓力(P)-溫度(T)-時(shí)間(t)-地理位置(G)剖面(圖12)。從該圖可以看出(圖12b, c)，在空間分布型式上，佛子嶺群峰期變質(zhì)PT條件呈現(xiàn)規(guī)律性變化。由南至北，峰期壓力由0.6GPa逐漸增至～1.0GPa，峰期溫度盡管略有起伏，但總體顯示由～520℃上升至～620℃，整體展示了一個(gè)遞增變質(zhì)型式，代表了由南向北的俯沖狀態(tài)，經(jīng)歷了中、下地殼層次的俯沖過程。而其寬緩的“背形”以及一系列緊閉斜歪、同斜和平臥褶皺構(gòu)造幾何型式可能反映了折返狀態(tài)(圖12a)。廬鎮(zhèn)關(guān)群由于分析的特征巖石所限，其區(qū)域變質(zhì)特征及其變化規(guī)律并未充分展現(xiàn)，但對(duì)石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖的熱力學(xué)評(píng)價(jià)表明(圖9、圖12b, c)，廬鎮(zhèn)關(guān)群經(jīng)歷了中高壓角閃巖相變質(zhì)，變質(zhì)條件在T=575～625℃和P=0.87～0.96GPa(圖12a)，這表明其也經(jīng)歷了較深層次的俯沖、折返。據(jù)此，可判定大別山北緣卷入了較深層次的俯沖、折返事件，顯示了由南向北的俯沖極性。

5.3 大別山北緣演化過程探討

關(guān)于大別山北緣的地質(zhì)演化過程，主要有三種認(rèn)識(shí)：①“加積楔”模式(Okayetal., 1993; 周建波等, 2001; Zhengetal., 2005)，強(qiáng)調(diào)大別山北緣未經(jīng)歷俯沖折返，且佛子嶺群為廬鎮(zhèn)關(guān)群之上的沉積蓋層；②“板片俯沖”模式(Faureetal., 2003; 林偉等, 2005)，認(rèn)為大別山北緣佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群為揚(yáng)子北緣產(chǎn)物，共同經(jīng)歷了印支期的俯沖碰撞造山事件；③“微陸塊”模式(Chenetal., 2003; Zhuetal., 2017)，認(rèn)為佛子嶺群為晚古生代形成獨(dú)立“微陸塊”，在大別造山帶印支期構(gòu)造過程中拼合至揚(yáng)子北緣的廬鎮(zhèn)關(guān)群之上。其中①和②強(qiáng)調(diào)的是印支期大別造山帶的形成構(gòu)造事件。然而，對(duì)照此次的巖石類型、構(gòu)造幾何學(xué)分析和峰期變質(zhì)PT條件評(píng)價(jià)來看，佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群可能并非是緊密共生的揚(yáng)子板塊北緣物質(zhì)(Okayetal., 1993; 周建波等, 2001; Zhengetal., 2005)，而是在俯沖碰撞過程中構(gòu)造并置在一起的不同塊體，它們的俯沖深度可達(dá)25～40km(圖9、圖12a-c)。

從年代學(xué)研究來看(圖11)，廬鎮(zhèn)關(guān)群的石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖、花崗片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖原巖結(jié)晶年齡分別為756±6Ma、758±7Ma和764±6Ma(圖11a-c)，年齡單一，與前人研究結(jié)果基本一致(Hackeretal., 2000; Chenetal., 2003; Zhengetal., 2004, 2007; Ratschbacheretal., 2006; Wuetal., 2007; Heetal., 2018, 2019)，其應(yīng)歸屬于揚(yáng)子板塊(Gaoetal., 2001; Zheng, 2008; Lietal., 2014;圖12d)。佛子嶺群則展示了沉積碎屑鋯石年齡特征，具2.50Ga、0.93Ga、0.85Ga和0.45Ga四個(gè)年齡峰值(表3、圖11f)，結(jié)合前人和我們最近的研究(Lietal., 2001; Chenetal., 2003; Zhuetal., 2017; 石永紅等, 2014, 2019; 趙俊先等, 2019; 楊根山等, 2020)，2.50Ga的鋯石可能源于華北板塊(Zhaoetal., 2012; Zhai and Santosh, 2011; Zhao and Zhai, 2013)。大量的0.93Ga和0.85Ga的鋯石則暗示物源具揚(yáng)子板塊屬性(Gaoetal., 2001; Zheng, 2008; Lietal., 2014; 圖12d)。至于0.45Ga鋯石的物源并沒有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。Chenetal.(2003)認(rèn)為該組鋯石來自大別造山帶西側(cè)秦嶺地塊的古生代島弧巖漿巖，Zhuetal.(2017)推測(cè)源區(qū)為揚(yáng)子和華北板塊之間且已被俯沖消減的古生代島弧巖漿巖。兩者的共識(shí)在于佛子嶺群形成于古生代島弧背景環(huán)境，不同之處在于物源區(qū)的差異。最近，劉貽燦等(2021)在金寨西側(cè)鐵沖附近確定了一個(gè)457±2Ma花崗巖(出圖1圖幅)，也許這是0.45Ga鋯石主要供給區(qū)。因此，佛子嶺群具有揚(yáng)子板塊、華北板塊和古生代巖漿巖島弧三個(gè)物源區(qū)。

關(guān)于大別山北緣的變質(zhì)時(shí)限，目前僅限于佛子嶺群的兩期變質(zhì)年齡：345～355Ma晚古生代增生造山事件(劉貽燦等, 2020; 楊根山等, 2020)和270～260Ma印支期大別造山帶大陸俯沖碰撞事件(牛寶貴等, 1994; Ratschbacheretal., 2006; Faureetal., 2003; 林偉等, 2005;圖1)。而廬鎮(zhèn)關(guān)群則缺乏變質(zhì)年代學(xué)的確證，但最近唐虎等(2021, 未發(fā)表)在牛角沖東側(cè)(LD031點(diǎn)，圖2)片麻巖中獲得了～265Ma變質(zhì)榍石U-Pb年齡。該年齡與佛子嶺群記載的大陸俯沖碰撞變質(zhì)事件基本一致，暗示了佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群在晚古生代末共同經(jīng)歷了大別碰撞造山過程(圖12d)。同時(shí)，基于廬鎮(zhèn)關(guān)群缺乏古生代構(gòu)造事件的記錄和原巖結(jié)晶年齡分析(圖11a-c、圖12d)，佛子嶺群與廬鎮(zhèn)關(guān)群并沒有成因上的聯(lián)系，在印支期大陸俯沖碰撞之前，它們應(yīng)分屬于不同的構(gòu)造體系。

因此，根據(jù)本次分析結(jié)果，參照Zhuetal.(2017)構(gòu)造解析，以及劉貽燦等(2020, 2021)和楊根山等(2020)的巖石學(xué)和年代學(xué)的研究，本文認(rèn)為佛子嶺群形成下限為中晚泥盆世，具混合物源，傾向于佛子嶺群為古生代巖漿島弧背景之下的沉積物，并與古生代巖漿巖(劉貽燦等, 2020)構(gòu)成了一個(gè)獨(dú)立微陸塊(圖12d)。在晚古生代345～355Ma經(jīng)歷了增生造山事件，其后在～265Ma與揚(yáng)子板塊北緣的廬鎮(zhèn)關(guān)群拼合，共同經(jīng)歷大別造山帶中淺層次的碰撞俯沖、折返，進(jìn)而暗示了大別造山帶可能為增生和碰撞復(fù)合類型的造山帶。

6 結(jié)論

(1)佛子嶺群主要由白云母石英片巖、各類云母片巖和少量的石榴二云母片巖、大理巖、石英巖構(gòu)成，原巖為沉積巖；廬鎮(zhèn)關(guān)群主體為花崗片麻巖，少部分為呈層狀或透鏡體產(chǎn)出的斜長(zhǎng)角閃巖、石榴黑云母二長(zhǎng)片麻巖、變基性巖，原巖為巖漿巖，無任何沉積巖。兩者呈構(gòu)造并置接觸關(guān)系。同時(shí)，根據(jù)原巖特征，建議取消廬鎮(zhèn)關(guān)群稱謂，暫以“廬鎮(zhèn)關(guān)變質(zhì)單元”或“原廬鎮(zhèn)關(guān)群”加以替代。

(2)大別山北緣的佛子嶺群和廬鎮(zhèn)關(guān)群普遍經(jīng)歷了中高壓角閃巖相變質(zhì)，結(jié)合前人資料，佛子嶺群的峰期溫壓范圍為：T=524～621℃和P=0.59～0.96GPa，在空間上，由南至北峰期溫度壓力呈現(xiàn)逐漸變化趨勢(shì)，展示了一個(gè)中淺層次的俯沖狀態(tài)。廬鎮(zhèn)關(guān)群的峰期溫壓范圍為：T=575～625℃和P=0.87～0.96GPa，與前者共同經(jīng)歷了大別造山帶的俯沖折返過程。

(3)鋯石U-Pb年齡分析表明，廬鎮(zhèn)關(guān)群的各類片麻巖的原巖結(jié)晶年齡為756～764Ma，屬揚(yáng)子板塊北緣。佛子嶺群碎屑鋯石年齡顯示了2.50Ga、0.93Ga、0.85Ga和0.45Ga四個(gè)峰值，物源來自華北板塊、揚(yáng)子板塊和古生代島弧，推測(cè)為一個(gè)獨(dú)立微陸塊，最年輕的402±9Ma鋯石表明其形成于中晚泥盆世。結(jié)合前人的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和變質(zhì)年齡分析，大別山北緣記載了晚古生代的增生造山和印支期碰撞造山兩個(gè)事件，進(jìn)而推測(cè)大別造山帶為復(fù)合型造山帶。

致謝在成文過程中，吳春明教授、陳福坤教授和朱光教授給予了充分的支持和討論；礦物成分測(cè)試分析得到了王娟工程師的幫助；感謝四位匿名評(píng)審人悉心和認(rèn)真負(fù)責(zé)的評(píng)改和指正。