南秦嶺構造帶十堰—武當?shù)貐^(qū)巖石變質作用

王東升，王宗起，王 剛，武昱東，楊 皓

(中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所 自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037)

0 引 言

造山帶變質變形作用記錄了造山帶的熱結構特征及其演化歷史，對于探討造山帶的演化過程具有十分重要的意義[1-6]。目前，對于高壓—超高壓變質區(qū)的研究發(fā)展較快，取得了十足進展，對其出露范圍、典型礦物組合、年代學、俯沖深度及其折返過程等都進行了詳細的探討[7-20]，尤其是超高壓巖石的發(fā)現(xiàn)，敲開了大陸板塊構造體制的大門，揭示了陸殼物質是進入地幔深處而后折返地表的過程[13]。然而，相比高壓—超高壓變質巖，由于中低級變質巖特征性變質巖石及礦物組合發(fā)育不完整，它們的研究程度仍相對薄弱。

造山帶以及前陸褶沖帶內分布著大量中低級變質巖，例如松潘—甘孜地區(qū)、阿勒泰地區(qū)以及秦嶺地區(qū)等。十堰—武當?shù)貐^(qū)位于南秦嶺構造帶與揚子板塊的結合部位，主要發(fā)育一套中低級變質巖。作為南秦嶺構造帶的重要組成部分，十堰—武當?shù)貐^(qū)中低級變質巖記錄了印支期以來擠壓、逆沖推覆、走滑以及折返的地質過程，其構造過程的研究對于完整理解南秦嶺構造帶的演化至關重要。造山帶范圍內的變形作用對不同溫壓條件變質巖的折返出露、不同性質構造塊體的遷移以及增生拼貼等過程具有重要制約作用；相應地，其變質作用演化可以指示不同變形的期次。然而，前人對該地區(qū)主要進行了變形方面的研究工作[21-32]，而對于變質作用以及變質變形相關性方面的研究較少，僅在早期有少量報道[33-34]。該地區(qū)變質作用條件如何？低級變質作用對南秦嶺構造帶的演化有何指示意義？從現(xiàn)有資料還難以確認。

基于此，本文選取南秦嶺構造帶十堰—武當?shù)貐^(qū)發(fā)育的一套中低級變質巖作為研究對象，在巖石產(chǎn)狀和礦物組合分析的基礎上，利用相關的地質溫度計計算獲得變質作用條件，并結合區(qū)域變質作用時間，在區(qū)域板塊構造演化的框架下闡述了這些變質巖的演化。

1 區(qū)域地質概況

1.1 武當—桐柏—大別造山帶

武當—桐柏—大別造山帶南部以青峰—襄陽—廣濟斷裂為界，北至新城—塔爾崗斷裂，西起武當隆起，東到團麻斷裂一帶，是中國中部一個重要的地質單元(圖1)。該構造單元作為秦嶺造山帶的東延部分，夾持于華北板塊和揚子板塊之間，受到特提斯構造域和濱太平洋構造域的共同影響，在中國大陸地質和大地構造格局中占據(jù)十分重要的地位。

武當—桐柏—大別造山帶南部以青峰斷裂帶為界與揚子板塊古生界接觸，中部被南陽斷陷盆地中新生代地層覆蓋，中新生代強烈的變質變形作用使得變火山巖、變沉積巖的原生層序以及期間穿插的基性侵入巖被強烈改造，接觸關系錯綜復雜。長期以來，前人通過經(jīng)典的板塊構造理論將西秦嶺勉縣—略陽印支期狹窄的板塊縫合帶穿過武當山南緣，進入隨州花山地區(qū)，并提出其中的蛇綠巖代表了晚古生代揚子被動陸緣裂解再生的有限洋盆[35-40]。近年來，沿此縫合帶兩側，對相關的巖石及組合特別是火山巖的時代、形成構造環(huán)境及變質變形作用等開展研究，取得了許多新進展。楊森楠等認為應山—黃陂一帶超基性巖塊無根漂浮，與圍巖無熱變質，邊部擠壓破碎強烈，屬于洋殼俯沖消減的殘留物[41]；徐貴忠等在造山帶內部識別出襄陽—廣濟蛇綠混雜巖帶，包括碳酸鹽巖、碳質頁巖、硅質巖、濁流沉積巖、鎂鐵質巖塊等[26]；吳利仁等則認為隨縣群是震旦紀桐柏—大別山古島弧的海溝俯沖雜巖和弧前盆地雜巖[42]；徐樹桐等將紅安群中含榴輝巖的部分劃歸為太湖—紅安—宣化店榴輝巖帶，認為其是與洋殼俯沖有關的變質構造混雜巖帶[43]；王荃等指出區(qū)域上為眾多外來的鎂鐵質巖塊與武當群、隨縣群淺變質濁積巖共同構成的混雜巖帶[44]；王宗起等報道了武當群楊坪組內部存在著晚古生代物質，并相應地厘定出武當—隨州—大悟地區(qū)古生代—中生代增生-碰撞造山帶[45]。

①為新城—塔爾崗斷裂;②為兩鄖斷裂;③為十堰斷裂;④為安康—竹山斷裂;⑤為紅椿壩斷裂;⑥為青峰—襄陽—廣濟斷裂;A—A′剖面為方灘—王家山剖面;B—B′剖面為十堰—大木剖面;圖件引自文獻[45]，有所修改圖1 南秦嶺構造帶十堰—武當?shù)貐^(qū)地質簡圖Fig.1 Simplified Geological Map of Shiyan-Wudang Area in South Qinling Tectonic Belt

剖面位置見圖1；①為剖面內片巖基質S1 片理(實線)及皺紋線理(十字)；②為剖面內片巖基質S1片理法線密度圖；③為剖面內片巖S1 片理(實線)及拉伸線理(十字)；④為剖面內片巖片理法線密度圖;N為投影點的數(shù)量圖2 方灘—王家山剖面及十堰—大木剖面構造Fig.2 Structures of Fangtan-Wangjiashan and Shiyan-Damu Sections

1.2 十堰—武當?shù)貐^(qū)

十堰—武當?shù)貐^(qū)位于武當—桐柏—大別造山帶西側，區(qū)域內主要發(fā)育兩個大的構造單元，即十堰斷裂帶以及南側的武當推覆體。十堰斷裂帶以北構造線呈NW向延伸，以發(fā)育NW向的倒轉褶皺和斷裂構造為主，十堰斷裂帶以南的武當推覆體內部發(fā)育一系列韌性剪切帶，把推覆體分割成若干斷片(圖2)。沿推覆體內各剪切帶發(fā)育一系列韌性變形產(chǎn)物，如糜棱巖帶、各種韌性變形的剪切構造以及一系列的飛來峰和構造窗等[22]。區(qū)域地層主要包括武當群、耀嶺河群、陡山沱組和燈影組。武當群從下至上依次出露變火山巖組和變沉積巖組[46-48]，具體可以劃分為：①樓臺組，巖性為變凝灰質長石砂巖、變泥質粉砂巖、黑云變粒巖、變石英角斑質晶屑凝灰?guī)r等，其源巖為酸性火山巖[49]；②擋魚河組，巖性為變石英角斑質火山巖、碎屑巖、變條帶狀基性火山巖、變凝灰質泥質粉砂巖等，該組受到了強烈的變形改造，片狀構造、條帶狀構造十分發(fā)育，其源巖為基性火山巖[49]；③楊坪組，巖性為變凝灰質砂巖、變粉砂質泥巖等。耀嶺河群分布于武當隆起區(qū)周緣，主要出露于區(qū)內北部鄖西—鄖縣(兩鄖)和西部德勝鋪—竹溪等地，總體構造線為NW向或近EW向[50]，具綠片巖相變質，但巖性以變玄武質火山巖(熔巖、火山碎屑巖或凝灰?guī)r)為主，夾少量變酸性火山巖和變泥質巖。耀嶺河群與武當群之間的接觸關系存在韌性剪切帶或整合接觸兩種不同認識[47,51]。陡山沱組為次深海相沉積的鈣質頁巖、碳質硅質巖、含碳結晶灰?guī)r、含黃鐵礦碳質板巖等[52]。燈影組為次深海相含碳硅質巖、硅質白云巖、白云質石英砂巖、碳質板巖等[52]。

巖漿侵入活動從中元古代到中新生代皆有發(fā)育，但以加里東期基性—超基性侵入活動最為強烈，原巖為輝長-輝綠巖的基性巖群，呈近順層或巖墻產(chǎn)狀侵入武當群和耀嶺河群[47]。由于后期強烈的變形作用，它們與圍巖間的接觸界線多呈不規(guī)則狀，并與圍巖具相同的片理產(chǎn)狀[47]；區(qū)內缺少長英質巖漿的侵入活動[53]；區(qū)內構造變形較為復雜，多期變形作用形成了復雜的疊加構造[54]，而同期的斷裂構造除部分區(qū)段發(fā)育走向韌性剪切帶外，還發(fā)育較多的脆性斷裂。

本次野外調查選擇了兩條近NE—SW向剖面進行觀察，這兩條剖面分別為位于十堰斷裂帶北側的方灘—王家山剖面(A—A′剖面)和位于十堰斷裂帶南側的十堰—大木剖面(B—B′剖面)。

方灘—王家山剖面表現(xiàn)為混雜巖的“基質-巖塊”結構，由基質和內部包裹的巖塊組成?；|主要為鈉長綠泥片巖、云母石英片巖，巖塊主要為灰?guī)r、玄武巖、碳質板巖，巖塊呈透鏡狀，走向及傾向上均延伸不遠，與旁側的片巖基質呈斷層接觸。片巖產(chǎn)狀總體較陡，內部發(fā)育多個褶皺，其產(chǎn)狀統(tǒng)計圖構成了褶皺的樣式。片理面上發(fā)育的皺紋線理呈高角度傾伏，為SE或SEE向[圖2，圖3(a)、(b)]，其產(chǎn)狀與主體褶皺的樞紐一致?；?guī)r、玄武巖巖塊內部呈弱變形或無變形，碳質板巖由于能干性較差，在構造應力作用下也發(fā)生了變形，形成大量緊閉褶皺，板理面產(chǎn)狀變化較大。

十堰—大木剖面主要發(fā)育云母石英片巖、鈉長綠泥片巖，局部含石榴子石[圖3(c)]。剖面中發(fā)育的剪切構造較多，包括石英、云母等定向排列構成的拉伸線理[圖3(d)]、旋轉碎斑[圖3(c)、(e)]、不對稱褶皺[圖3(f)]等，它們均指出沿剖面發(fā)生了NE—SW向逆沖作用，局部還可見后期發(fā)生了NW—SE向擠壓作用，疊加于早期構造之上形成了疊加構造[圖3(g)]。根據(jù)巖性及產(chǎn)狀變化，可以看出十堰—大木剖面總體表現(xiàn)為NE—SW向逆沖，形成了不同逆沖斷層分隔的巖片，這與野外剖面觀察到的現(xiàn)象[圖3(h)]大體一致。

2 巖相學及礦物學特征

本次野外研究分別采集了方灘—王家山剖面及十堰—大木剖面中含石榴子石片巖的樣品進行分析，具體采樣位置見圖2。

2.1 巖相學特征

2.1.1 含石榴子石云母石英片巖

含石榴子石云母石英片巖(樣品HL15A、HL38B)具有鱗片變晶結構、片狀構造，由石英(體積分數(shù)為45%)、鈉長石 (20%)、黑云母(20%)、綠泥石(7%)、石榴子石(5%)和少量白云母(2%)等礦物組成。石榴子石顆粒呈紅褐色，粒徑為0.5～1.5 mm，呈近等軸狀自形—半自形，受后期作用改造，個別晶形不規(guī)則[圖4(a)]。細粒石英、綠簾石、磁鐵礦等礦物以包體形式存在于石榴子石內，但定向性不明顯。黑云母呈棕色—紅棕色，主要以兩類產(chǎn)狀產(chǎn)出：①圍繞石榴子石構成了后成合晶的一部分，呈片狀或不規(guī)則狀；②位于基質內遠離石榴子石，呈自形片狀，內部無其他包體，相互平行定向排列并構成了主期的片理。

Bt為黑云母；Mus為白云母；P1為鈉長石；Qtz為石英；Cal為方解石；Tre為透閃石；Ep為綠簾石；Chl為綠泥石圖4 變質巖顯微結構Fig.4 Microscopic Structures of Metamorphic Rocks

2.1.2 含石榴子石綠泥片巖

含石榴子石綠泥片巖(樣品HL20B、HL61)具鱗片變晶結構、片狀構造。主要組成礦物為綠泥石(體積分數(shù)為25%)、鈉長石(30%)、石英(10%)、透閃石+陽起石(22%)、綠簾石(4%)、石榴子石(2%)、黑云母(5%)。石榴子石呈半自形，粒徑為0.5～1.5 mm。石榴子石內部含有綠簾石、石英及榍石等礦物，石榴子石外圍有黑云母圍繞生長，兩者接觸面較平直[圖4(b)]。同時在石榴子石邊部有大量的方解石和綠簾石，呈他形粒狀。石榴子石斑晶截切主體片理，代表了片理形成之后成核生長的產(chǎn)物。斑晶內部的包體與外部主體片理一致。在基質內部還分布大量的透閃石+陽起石，呈條帶狀，平行于主體片理延伸。

2.1.3 含石榴子石白云母石英片巖

含石榴子石白云母石英片巖(樣品HCZ2、HCZ5、HCZ6)主要在十堰—大木剖面中部發(fā)育，具鱗片變晶結構、片狀構造。主要組成礦物為白云母(體積分數(shù)為30%)、石英(55%)、鈉長石(10%)、石榴子石(2%)、黑云母(1%)、綠泥石(<1%)和極少量方解石[圖4(c)、(d)]。石榴子石變斑晶呈半自形—他形，粒徑為1～2 mm。石榴子石內含有石英和白云母包體，但以石英為主，兩者形成了典型的篩狀變晶結構，包體在石榴子石內部定向排列明顯，其排列方向與外部主體片理不一致，石榴子石的尾端包體逐漸過渡為與主體片理平行。蔡志慧等指出，這類雪球狀石榴子石的成核是在原始褶皺上形成的，因此，內部的包體并不能代表變質早期的礦物組成[55]。在石榴子石的邊部還可以看到，由于退變質作用不徹底，形成了石榴子石殘余體+石英+綠泥石等構成的后成合晶。基質內部白云母和拉長的石英顆粒形成巖石主體片理，呈條帶狀。石榴子石轉變?yōu)榫G泥石的反應方程為

3(Mg,Fe,Mn)3Al2Si3O12+8H2O→

2(Mg,Fe,Mn)4.5Al3Si2.5O10(OH)8+4SiO2

2.2 礦物學特征

本次對于南秦嶺構造帶十堰—武當?shù)貐^(qū)樣品礦物成分的測試分析在中國地質大學(北京)科學研究院地學實驗中心進行，儀器型號為日本島津公司EPMA-1600電子探針儀。針對上述巖相學分析的各個階段礦物組合，在分析過程中對于各階段、各礦物都進行了測試。主要測試條件為：定量加速電壓15 kV，束流2×10-8A，束斑直徑1 μm；標準樣品分別為Fe(鐵鋁榴石)、Na(鈉長石)、Ca(方解石)、Si、Al(鈉長石)、Ti(金紅石)、Mn(薔薇輝石)、K(透長石)、Mg(橄欖石)、Cr(鉻鐵礦)，主要礦物的代表性主量元素分析結果見表1。

2.2.1 石榴子石

石榴子石成分中Mg含量及Mg/(Mg+Fe)值反映溫度的變化，該指數(shù)增加指示出溫度的增加[56]；Ca、Mn含量主要受壓力控制，Ca含量降低說明壓力降低[57-58]。十堰—武當?shù)貐^(qū)發(fā)育的石榴子石主要由鐵鋁榴石、鈣鋁榴石組成，含少量錳鋁榴石和鎂鋁榴石(表1)。方灘—王家山剖面中云母石英片巖(樣品HL15A、HL38B)的石榴子石樣品表現(xiàn)大體一致，石榴子石由核部到邊部，Mn含量下降，Ca含量由核部先經(jīng)歷輕微上升，隨后下降；Mg與Fe含量升高，Mg/(Mg+Fe)值逐漸變大，這代表了石榴子石生長環(huán)帶的特征。綠泥片巖(樣品HL20B、HL61)內部石榴子石由核部到邊部，其成分總體變化較小，無明顯變化。

十堰—大木剖面中3個樣品的石榴子石表現(xiàn)略有差異。剖面北側的樣品HCZ2石榴子石成分表現(xiàn)為：由核部到邊部，Mn與Ca含量總體上升，Mg與Fe含量降低，Mg/(Mg+Fe)值逐漸變小，這屬于典型的擴散環(huán)帶特征。而剖面南側的樣品HCZ5、HCZ6石榴子石成分圖像顯示：由核部到邊部，Mn與Ca含量總體降低，Mg與Fe含量增加，Mg/(Mg+Fe)值逐漸變大，代表了石榴子石進變質生長環(huán)帶。

2.2.2 云 母

方灘—王家山剖面云母石英片巖(樣品HL15A、HL38B)中大多為黑云母。成分分析結果(表2)顯示，不同樣品中黑云母的MF值(0.41～0.49)變化范圍較小，黑云母可分為靠近石榴子石邊部的和遠離石榴子石位于基質中的黑云母，相比于前者，那些遠離石榴子石顆粒、包裹于長英質礦物之中的黑云母往往具有較高的MF值。綠泥片巖(樣品HL20B、HL61)中黑云母含量較少，僅在石榴子石邊部圍繞斑晶發(fā)育，MF值及Ti含量均較低。十堰—大木剖面中樣品HCZ2、HCZ5、HCZ6內部大多發(fā)育白云母，呈條帶狀，構成了主體片理，白云母的分布狀態(tài)可分為3類：①位于石榴子石斑晶內部；②位于石榴子石斑晶邊部；③遠離石榴子石，位于基質中。但分析所得，3種白云母Si陽離子數(shù)變化并不明顯，為3.24～3.28，Ti陽離子數(shù)為0.015～0.026。

2.2.3 鈉長石

區(qū)域上采集的樣品中長石主要為鈉長石，它單獨存在于基質中或作為石榴子石的反應邊產(chǎn)出。方灘—王家山剖面中鈉長石CaO含量(質量分數(shù)，下同)主要為0.01% ～ 0.20%，Na2O主要為11.09%～11.52%，An牌號和Ab牌號主要分別為0.05～0.97和98.69～99.78。十堰—大木剖面中鈉長石CaO含量主要為0.01%～0.16%，Na2O主要為11.17%～12.56%，An牌號和Ab牌號主要分別為0.00～0.71和98.77～99.94(表2)。

表1 變質巖代表性礦物主量元素分析結果Tab.1 Analysis Results of Major Elements from Representative Minerals of Metamorphic Rocks

續(xù)表1

3 變質溫度估算

方灘—王家山剖面中石榴子石、黑云母、鈉長石和石英的廣泛共生表明巖石變質達高綠片巖相，初步估計其溫度范圍低于Wu等采用經(jīng)驗標定方法制作的石榴子石-黑云母-斜長石-石英組合壓力溫壓計范圍(溫度為515 ℃～880 ℃)[59]，因此，該溫壓計不能用于計算十堰—武當?shù)貐^(qū)巖石的溫壓條件?；诖?，本文選擇適用范圍較大的Holdaway提出的石榴子石-黑云母(GB)地質溫度計[60]進行溫度計算，其中石榴子石以12個氧原子為基礎，黑云母以11個氧原子為基礎。

方灘—王家山剖面樣品HL20B和HL61中的石榴子石截切了整體片理，代表其成核生長晚于總體片理，屬于構造晚期的產(chǎn)物，其中石榴子石與黑云母并非同期產(chǎn)物，故無法計算其變質溫度。樣品HL15A和HL38B中石榴子石變斑晶內部的石英、黑云母、鈉長石等礦物包體代表了早期反應階段的產(chǎn)物，但是由于這些礦物已遭受后期變質作用改造且礦物顆粒細小，無法進行成分分析來計算溫度信息。而石榴子石邊部以及遠離石榴子石位于基質內的黑云母顆粒，未與其他礦物發(fā)生反應，其核部的礦物成分最大限度地保留了巖石變質過程中的成分[61-62]。由石榴子石-黑云母地質溫度計計算所得樣品HL15A和HL38B中主期變質溫度為368 ℃～431 ℃和344 ℃～410 ℃，總體應屬于低綠片巖相。

十堰—大木剖面出露石榴子石、白云母、鈉長石、石英的礦物組合，利用Wu等推薦的石榴子石-白云母(GM)地質溫度計[63]來計算其形成的溫度條件，其中白云母以11個氧原子為基礎。由石榴子石-白云母地質溫度計計算樣品HCZ2的變質溫度為535 ℃～540 ℃，屬于高綠片巖相。樣品HCZ5和HCZ6的變質溫度為322 ℃～440 ℃，屬于低綠片巖相。

4 討 論

4.1 變質溫壓條件

劉慶祥指出武當群變質礦物組合主要有長石、石榴子石、角閃石、黑云母、白云母、綠泥石、黑硬綠泥石和紅簾石等，武當群變質巖形成溫度為325 ℃～350 ℃，角閃石所代表的變質壓力為4～7 kbar[34]。胡健民等指出武當群和耀嶺河群及基性侵入巖均已超過綠片巖相變質作用[51]。蔡學林等指出，武當推覆體內多由區(qū)域變質的淺變質巖類組成，礦物成分包括綠泥石、陽起石、角閃石、綠簾石、白云母、黑云母、鈉長石、石英、石榴子石等[21]。推覆體北部的寬闊范圍內均屬于低綠片巖相，其中黑云母、石榴子石的出現(xiàn)代表局部進入到高綠片巖相范圍，而靠近推覆體南側的青峰斷裂帶則變?yōu)楦邏?低溫)的環(huán)境。本次研究由于薄片中缺少典型的斜長石(An牌號大于17%)，故無法計算該巖石的變質壓力，但結合前人研究成果，并根據(jù)其中的礦物組合判斷其變質壓力總體應屬于綠片巖相變質范疇。方灘—王家山剖面中樣品計算得出該地區(qū)巖石經(jīng)歷了低綠片巖相變質，而向南在武當推覆體中巖石遭受了低—高綠片巖相變質。

4.2 區(qū)域構造指示意義

南秦嶺構造帶十堰—武當?shù)貐^(qū)的中低級變質巖演化受控于區(qū)域構造運動，前人對該地區(qū)的運動學特征已做了大量研究。石紹清指出鎮(zhèn)坪推覆體、武當推覆體、兩鄖推覆體在形成時間上依次變新，由此可見，武當山推覆構造具有后展式的特點[23]。胡健民等將十堰—丹江口剪切帶的剪切運動分為早期右行走滑、晚期疊加左行走滑剪切變形[51]。李金發(fā)等也報道出武當推覆體早期褶皺軸面為NNE向，而晚期褶皺軸面為近EW向，兩期褶皺呈橫跨干擾樣式[48]。秦正永等認為區(qū)域主要發(fā)育的變形作用表現(xiàn)為印支期前的滑脫構造、印支期逆沖推覆構造和NWW向的走滑作用、印支期后的脆性斷裂構造[27]。林長謙等將區(qū)域構造劃為海西期—印支早期近SN向的伸展型順層滑脫以及印支期—燕山期自北而南的逆沖推覆構造[54]。綜上所述，不同學者的研究成果均指出，十堰—武當?shù)貐^(qū)巖石經(jīng)歷了多期變形作用疊加，其中明顯并造就現(xiàn)今構造形跡的兩期為印支期由北向南的逆沖推覆及隨后發(fā)生的走滑運動。朱新人采自十堰白浪武當群長英質糜棱巖中的青鋁閃石39Ar/40Ar年齡為(222.0±1.8)Ma[64]；雷世和等獲得了武當推覆體西北部長英質糜棱巖中多硅白云母的K-Ar年齡為(292.00±4.76)Ma[46]；胡健民等獲得了武當?shù)貕K北緣變質巖的39Ar/40Ar年齡為234 Ma[65]；王剛等報道了十堰—黃龍地區(qū)變玄武巖形成年齡為中二疊世[66]。這些數(shù)據(jù)均指示出十堰—武當?shù)貐^(qū)綠片巖相變質作用主要發(fā)生于印支期，即屬于區(qū)域上由北向南逆沖推覆的產(chǎn)物。

多數(shù)學者認為十堰—武當?shù)貐^(qū)的巖石(武當群、耀嶺河群)形成于新元古代大陸裂谷或島弧環(huán)境[67-70]，在印支期由于華北板塊與揚子板塊沿勉略帶發(fā)生碰撞，從而形成了區(qū)域上由北向南的大面積逆沖推覆構造[65]。然而，近年來的研究表明，原劃為基底組成的這些巖石可能為古生代—中生代俯沖-增生的產(chǎn)物。王荃等通過對兩鄖—隨棗鎂鐵質巖進行觀察，認為它們是古洋脊留存的殘片堆積，武當群姚坪組和楊坪組以及隨縣群垸子灣組都明顯具有形成混雜巖的泥質巖沉積特點[44]。王剛等通過區(qū)域填圖指出，十堰—黃龍地區(qū)原劃為南秦嶺構造帶基底的新元古代武當群、耀嶺河群及陡山沱組具有明顯的“基質-巖塊”特征，從基質中鑒定出晚泥盆世孢子化石并獲得了基質的晚古生代鋯石年齡，從而將其定為晚古生代—中生代大洋俯沖-增生過程形成的混雜帶[71]。蔡志勇等采用單顆粒鋯石U-Pb稀釋法在楊坪組沉積巖中也獲得早古生代(約450 Ma)的鋯石年齡，這也證實了楊坪組內部包含著晚古生代的物質[72]。這些成果結合該地區(qū)巖石組合特征表明，十堰—武當?shù)貐^(qū)的這些巖石單元并非前寒武紀或顯生宙有序構造-沉積層，而代表了洋殼俯沖-增生過程中形成的混雜帶。

十堰—武當?shù)貐^(qū)變質新生礦物年代學指示出俯沖-增生作用發(fā)生于印支期，稍微晚于基質中獲得的最年輕年齡，兩者具有較好的一致性。本次工作計算得出方灘—王家山剖面南、北兩側變質巖的主期變質溫度分別為344 ℃～410 ℃和368 ℃～431 ℃，屬于低綠片巖相，十堰—大木剖面北側變質巖的主期變質溫度為535 ℃～540 ℃，屬于高綠片巖相，南側變質巖的主期變質溫度為322 ℃～440 ℃，屬于低綠片巖相。周高志等報道了研究區(qū)北部兩鄖斷裂北側鄖縣白桑高廟一帶雙臺組中出現(xiàn)藍閃石白云石英鈉長片巖與變基性火山沉積巖共生，并與上覆含藍片巖的耀嶺河群、陡山沱組組成武當山北緣地區(qū)含藍片巖地層系統(tǒng)[73]。這表明十堰—武當?shù)貐^(qū)更向北，巖石變質程度又再次增高。而研究區(qū)南側，蔡學林等指出靠近武當推覆體南側的青峰斷裂帶也變?yōu)楦邏?低溫)的環(huán)境[21]。這種變質級別的無序變化可能由于增生楔中不同的構造巖片被韌性剪切帶或逆沖斷層隔開，或由于處在不同的俯沖深度從而經(jīng)歷了不同程度的變質，而增生楔的形成過程又受控于該地區(qū)晚古生代—中生代的俯沖-增生過程，各個巖片在俯沖隧道內發(fā)生變質隨后折返，并在增生楔中最后發(fā)生并置抬升。這一構造過程在國內外其他典型地區(qū)增生雜巖中也得到很好地研究并被證實[74-78]。隨后，華北板塊與揚子板塊沿秦嶺造山帶發(fā)生強烈碰撞，發(fā)生了向北的陸內俯沖，對早期構造進行了強烈改造。蔡學林等指出，青峰斷裂帶附近指示高壓特征的礦物均遭受強烈的擠壓和改造，多呈小透鏡體，并被糜棱片理所夾持，代表了晚期的逆沖推覆變形對早期高壓綠片巖相巖石的構造疊加與改造[21]。

巖相學、礦物成分和溫度估算顯示，十堰—武當?shù)貐^(qū)中低級變質的泥質巖經(jīng)歷了低—高綠片巖相的變質作用，典型的礦物組合為石榴子石+云母+石英+綠泥石。溫度估算結果反映該地區(qū)不同巖片中變質泥質巖具有不同的變質峰期值，即它們各自經(jīng)歷了增生過程中的俯沖，但在深部不同部位被逆沖斷層帶至地表。這就導致了由北向南，不同的變質巖其峰期溫度相差較大。綜上所述，本文認為十堰—武當?shù)貐^(qū)中低級變質的泥質巖屬于晚古生代—中生代俯沖-增生體系中不同深度構造巖片被逆沖斷層分隔開，然后并置抬升至地表的產(chǎn)物。

5 結 語

(1)南秦嶺構造帶十堰—武當?shù)貐^(qū)發(fā)育一套中低級變質巖，礦物組合主要為綠泥石、陽起石、白云母、黑云母、鈉長石、石英、石榴子石等，變質巖形成后還受到印支期碰撞造山作用的改造。

(2)由石榴子石-黑云母地質溫度計計算得到方灘—王家山剖面南、北兩側變質巖的主期變質溫度分別為344 ℃～410 ℃和368 ℃～431 ℃，屬于低綠片巖相。由石榴子石-白云母地質溫度計計算得到十堰—大木剖面南、北兩側變質巖的主期變質溫度分別為322 ℃～440 ℃和535 ℃～540 ℃，屬于低—高綠片巖相。

(3)結合區(qū)域年代學及變質溫壓條件認為，十堰—武當?shù)貐^(qū)中低級變質巖中不均衡的變質表現(xiàn)可能受控于該地區(qū)晚古生代—中生代俯沖-增生過程。