中国科学(D辑)SCIENCE IN CHINA(SERIES D)2000　Vol.30　No.4　P.364-372

大别山北缘两次俯冲(碰撞)的岩石学和构造学证据

杨坤光　马昌前　简平　杨巍然

摘要　大别山北缘北淮阳境内的马畈岩体((462.7±1.5) Ma)、笃祜店岩体((293±12) Ma)、苏仙石岩体((146.2±0.9) Ma)分别形成在加里东、海西和燕山构造阶段. 岩石学研究表明3期岩体均为Ⅰ型花岗岩, 马畈岩体和笃祜店岩体具有陆弧花岗岩特点, 是破坏性板块边缘产物; 苏仙石岩体具有碰撞后隆升花岗岩特点. 构造分析显示三者变形特点明显不同: 马畈岩体经历了加里东、印支-燕山期变形, 变形较为复杂; 笃祜店岩体经历了印支-燕山期变形, 变形强度大; 苏仙石岩体经历了燕山期变形, 变形强度小. 根据区域地层、区域构造和同位素年代学综合分析, 在古生代, 扬子板块曾两次向华北板块之下消减、碰撞. 早期(约400 Ma)碰撞形成北淮阳结晶基底并伴有加里东期高压榴辉岩, 晚期(230 Ma)碰撞形成大别山造山带并伴有高压-超高压岩石的形成, 大别山北缘的北淮阳构造带具有多旋回碰撞缝合带特点.
关键词　大别山 北淮阳构造带 花岗岩 多旋回缝合作用

　　近年来, 由于在大别山发现高压-超高压岩石, 人们已趋于认为大别山是三叠纪碰撞造山带. 位于大别山北缘的北淮阳构造带是多次缝合碰撞和长期构造演化的结果, 该带的构造演化和花岗岩成因对于理解大别山碰撞造山带的构造演化意义重大. 然而, 这方面研究显得不够. 在本文中, 作者从北淮阳境内3个不同构造阶段花岗岩类侵入体入手, 根据同位素定年、岩石地球化学分析和构造解析, 认为扬子板块与华北板块自古生代以来曾有两次消减、碰撞过程, 大别山北缘的北淮阳构造带具有多旋回碰撞缝合带特点. 这些新认识为大别山造山带构造演化和扬子-华北板块碰撞过程提供了新的制约.

1 地质背景

　　位于大别山北缘的北淮阳构造带, 西起南襄盆地, 东止郯庐断裂; 南以桐城-桐柏断裂、北以明港-肥中断裂分别与大别造山带和华北陆块分界(图1). 桐柏-桐城断裂以南出露大别山太古、元古界变质岩. 在北淮阳东部出露有震旦至泥盆纪变质岩系[1](原卢镇关群), 中西部出露有震旦至寒武纪变质岩系(原佛子岭群)和下古生代变质岩系[2]. 泥盆纪变质岩主要分布于中西部(原信阳群和苏家河群的一部分[3]). 中部出露有石炭纪含煤碎屑岩系, 中东部发育有侏罗纪火山碎屑岩和白垩纪红盆沉积. 此外, 在区内分布有早古生代侵入体(马畈岩体), 晚古生代侵入体(笃祜店、清水塘、黄家湾岩体)和大规模燕山期侵入体(图1).

图1 北淮阳(中段)地质简图
F1为桐柏-桐城断裂, F2为明港-肥中断裂,
F3为龟山-梅山断裂, F4为周党-商城断裂.
①为马畈岩体, ②为笃祜店岩体, ③为黄家湾岩体,
④为清水塘岩体, ⑤为苏仙石岩体. γ35燕山期花岗岩

2 岩体成分特点与形成的构造环境

2. 1 加里东期马畈岩体
 　　马畈岩体出露于北淮阳中部, 面积52 km2, 主要岩性为石英闪长岩和二长闪长岩. 我们获得的角闪石39Ar-40Ar坪年龄为(462.7±1.5) Ma, 与全岩K-Ar年龄(469～475 Ma, 河南地质三队, 1987, 未刊资料)相一致. 利用钙质角闪石全铝压力计计算的结晶压力为2.9×102 MPa, 相当于约10 km的结晶深度[4]. 据表1化学分析资料, 马畈岩体样品SiO2 平均含量为57.99%, Na2O平均含量3.85%, K2O平均含量1.87%, A/KNC[(Al2O3/K2O+Na2O+CaO), 摩尔比] = 0.78, 属准铝质岩石; Rittmann指数δ=2.18, 属钙碱性系列[5]. Fe2O3/FeO =1.3, CaO = 6.91%,稀土微量元素丰度高, 如∑REE为55～360 μg/g, 具有较大变化范围. 这些化学特征表明, 马畈岩体为Ⅰ型中酸性侵入体, 为钙碱性系列岩石. 在R1-R2阳离子构造环境判别图中投点主要落在2区(图2), 即破坏性板块边缘的挤压构造环境[6]; 原始地幔标准化的不相容元素值显示, 马畈岩体的元素富集因子是不均一的, Ba, Th, Sr是原始地幔的几百倍, 而Nb, HREE和Y明显亏损. Sr富集正异常显示与消减作用有关[5, 7], 而Nb亏损是与俯冲有关的岩浆的共同特征[8, 9], 具有增生在大陆边缘的新地壳特点. 由此看出, 马畈岩体形成与消减作用有关, 形成在破坏性板块活动边缘的岩浆弧环境.

表1 马畈岩体主元素(%, 质量百分比)、稀土元素
和微量元素(μg / g)分析结果

标本号

岩性

SiO2

TiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

MnO

MgO

CaO

Na2O

K2O

P2O5

CO2

H2O+

总和

H51-2

石英
闪长岩

52.31

0.73

16.53

3.24

4.24

0.16

6.32

10.39

2.28

0.97

0.11

0.13

2.20

99.61

H55

花岗
闪长岩

54.60

0.79

15.23

4.32

3.09

0.14

5.54

8.26

4.06

1.77

0.53

0.08

1.12

99.53

H69-2

花岗
闪长岩

58.69

0.75

17.36

4.73

1.23

0.10

1.79

5.59

4.83

3.03

0.44

0.13

0.95

99.62

H50-2

花岗
闪长岩

63.50

0.53

15.39

2.75

3.06

0.11

2.58

5.04

3.54

1.32

0.12

0.08

1.59

99.61

H85

石英
闪长岩

60.87

0.58

16.16

2.93

2.20

0.08

3.00

5.83

4.57

2.25

0.35

0.08

0.74

99.64

标本号

岩性

La

Ce

Pr

Nd

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

H51-2

石英
闪长岩

8.23

19.6

2.47

9.97

2.46

0.91

2.83

0.48

3.12

0.63

1.94

0.29

1.81

0.28

H55

花岗
闪长岩

50.30

101.8

11.67

49.66

8.56

2.43

5.80

6.78

3.37

0.60

1.57

0.21

1.26

0.19

H69-2

花岗
闪长岩

79.19

150.2

17.65

78.54

12.96

3.29

8.16

1.07

4.37

0.80

1.97

0.28

1.47

0.21

H50-2

花岗
闪长岩

15.15

28.8

3.40

12.54

2.58

0.8

2.61

0.44

2.74

0.60

1.79

0.29

2.02

0.34

H85

石英
闪长岩

26.25

64.5

8.13

40.50

3.98

2.0

4.96

0.65

2.96

0.55

1.52

0.22

1.26

0.19

标本号

岩性

∑REE

Y

Cr

Hf

Nb

Rb

Sc

Ta

Th

Zr

Ba

Ni

Sr

U

H51-2

石英
闪长岩

55.01

16.04

69.4

2.71

3.8

10.6

36.2

1.07

6.6

73.4

260

41.9

379

0.26

H55

花岗
闪长岩

244.21

14.52

161.7

3.27

4.2

10.5

18.2

0.71

10.8

31.4

1 700

72.5

2 050

0.58

H69-2

花岗
闪长岩

360.16

18.01

55.0

4.43

6.8

28.6

11.2

1.58

8.8

104.1

2 302

27.0

3 060

0.31

H50-2

花岗
闪长岩

74.14

15.70

25.6

5.74

3.4

28.9

13.4

1.00

6.5

123.0

574

14.3

442

1.08

H85

石英
闪长岩

157.64

13.36

64.6

2.48

4.9

47.7

10.7

1.02

8.2

257.5

1 199

33.8

1 870

2.33

　

图2 R1-R2阳离子构造判别图
1为地幔分异体, 2为板块碰撞前, 3为碰撞后隆起,
4为造山晚期, 5为非造山期, 6为同碰撞期.
▲示马畈, ○示笃祜店, ●示苏仙石.
R1 = 4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti), R2 = 6Ca+2Mg+Al

2.2 海西期笃祜店岩体
 　　在北淮阳西段出露的笃祜店、清水塘和黄家湾3个海西期岩体(图1)的岩性、变形特点基本相同, 因笃祜店岩体露头好而被选为研究对象. 岩体出露面积25 km2, 主要岩性为黑云母花岗岩和黑云母二长花岗岩, 锆石U-Pb法测其年龄为(293±12) Ma, 黑云母K-Ar法测得的黄家湾和清水塘岩体为290～303 Ma(上述均为河南地质三队, 1987, 未刊资料), 三者年龄极为相似. 部分代表性的岩石化学资料列于表2中. 由表2可见, 笃祜店岩体样品SiO2平均含量68.23%, Na2O平均含量3.67%, K2O平均含量2.12%, A/KNC = 0.89, Fe2O3/FeO = 1.74, Rittmann指数δ=1.33, 稀土微量元素丰度高, 变化大, 如ΣREE在69～293μg/g之间, 极高的Ba异常等. 这些化学特征显示笃祜店岩体岩石具有钙碱性系列、Ⅰ型酸性侵入岩特点. 在R1-R2阳离子构造环境判别图中, 投点主要落在2区(图2), 即破坏性板块边缘的挤压环境[5]. 原始地幔标准化的不相容元素值显示, Ba和Th是原始地幔的几百倍, 而Nb, P, Ti明显亏损和LREE较富集. 与马畈岩体相比, P和Ti显示明显亏损, 表明岩体成因除与消减作用有关外, 还有一定量地壳物质的加入[6, 8]. 总之, 笃祜店岩体在成因与形成构造环境方面与马畈岩体较为相似.

表2 笃祜店岩体主元素(%, 质量百分比)、稀土和微量元素(μg/g)分析结果

样品号

岩性

SiO2

TiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

MnO

MgO

CaO

NaO

K2O

P2O5

CO2

H2O+

总和

X2

黑云母花岗岩

67.31

0.50

14.99

2.17

1.20

0.10

1.56

5.18

3.31

3.20

0.19

-

1.11

99.82

X23

黑云母花岗岩

76.17

0.17

12.69

1.69

0.25

0.01

0.20

0.48

4.86

2.24

0.02

0.10

0.72

99.60

X55

二长花岗岩

68.86

0.33

14.59

2.34

1.72

0.09

1.37

4.14

3.16

1.65

0.08

0.13

1.11

99.57

X27-1

二长花岗岩

72.92

0.50

14.41

1.19

0.46

0.03

0.40

2.41

5.90

0.60

0.13

0.06

0.52

99.53

X55-5

花岗闪长岩

55.90

0.46

15.31

1.31

0.70

0.18

0.13

8.29

4.86

0.90

0.02

0.10

2.62

98.88

X55-3

石英闪长岩

49.63

0.63

17.93

5.52

3.85

0.30

4.60

8.53

2.0

0.91

0.03

0.13

1.91

99.57

样品号

岩性

La

Ce

Pr

Nd

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

X2

黑云母花岗岩

72.55

134.42

14.89

47.88

7.92

1.43

5.23

0.74

3.79

0.73

1.91

0.33

1.87

0.30

X23

黑云母花岗岩

20.51

16.62

6.03

26.05

5.39

0.85

5.39

1.05

6.74

1.40

4.35

0.73

4.86

0.79

X55

二长花岗岩

17.27

27.72

2.69

10.35

2.07

0.68

2.02

0.34

2.09

0.45

1.41

0.23

1.56

0.27

X27-1

二长花岗岩

16.13

40.66

5.74

24.86

5.91

1.64

6.77

1.36

8.58

1.82

5.48

0.86

5.29

0.82

X55-5

花岗闪长岩

14.88

27.75

2.79

11.21

2.42

0.59

2.53

0.45

2.85

0.61

1.91

0.32

2.2

0.36

X55-3

石英闪长岩

19.22

37.60

4.25

16.93

3.79

1.32

3.90

0.68

4.01

0.84

2.56

0.42

2.59

0.43

样品号

岩性

ΣREE

Y

Cr

Hf

Nb

Rb

Sc

Ta

Th

Zr

Ba

Ni

Sr

U

X2

黑云母花岗岩

293.99

20.90

20.3

7.55

17.5

20.4

5.6

1.47

36.7

319.0

1 490

16.5

438

0.50

X23

黑云母花岗岩

100.76

34.82

6.8

6.67

8.0

29.6

7.6

1.08

4.9

251.0

1 170

6.3

121

1.36

X55

二长花岗岩

69.15

12.31

13.7

1.49

2.6

39.6

9.1

0.96

5.9

90.7

1 512

8.3

482

130.0

X27-1

二长花岗岩

125.92

45.15

13.7

5.57

5.5

31.0

9.6

1.09

4.9

175.6

282

5.9

241

0.75

X55-5

花岗闪长岩

70.87

16.01

52.5

1.60

4.1

20.6

31.3

1.09

9.3

33.9

529

22.6

433

0.95

X55-3

石英闪长岩

98.54

21.72

19.6

1.83

5.1

49.9

26.2

1.14

8.2

57.7

1 073

14.0

672

1.73
2.3 燕山期苏仙石岩体
 　　北淮阳境内分布众多燕山期侵入体, 其年龄多在120～160 Ma[10]. 选择苏仙石岩体是因为规模不大且露头新鲜, 又位于北淮阳中部, 具有代表性, 易于研究. 岩体出露16 km2, 主要岩性为粗粒花岗岩和似斑状花岗岩. 黑云母Ar-Ar年龄为(146.2±0.9) Ma, 结晶深度4 km[10]. 据表3化学分析资料, 岩体中样品SiO2平均含量65.72%, Na2O平均含量3.96%, K2O平均含量3.65%, A/KNC = 0.95, Fe2O3/FeO = 1.03, CaO平均为3.82%, Rittmann指数δ=2.49,∑REE在177～255之间. 成分特点显示苏仙石岩体具有高钾钙碱性系列、Ⅰ型酸性侵入岩特点[6]. 在R1-R2阳离子构造环境判别图中, 投点落在3区和4区(图2), 具有碰撞后隆升和造山晚期花岗岩特点. 轻重稀土分馏不明显, 无负Eu异常; Nb亏损, 反映岩浆分离结晶不明显, 这是由于原先存在于地壳中的混染物是古岛弧下的产物. Ma等人[9]理论模拟表明, 苏仙石岩体的成分变化是幔源岩浆在AFC作用下与具有岛弧亲合性的地壳相互作用的结果. 这就很好地解释了为何碰撞后侵入岩也具有与笃祜店岩体相似的一些微量元素特点(如Nb, P, Ti的负异常).

表3 苏仙石岩体主元素(%, 质量百分比)、稀土和微量元素(μg/g)分析结果

标本号

岩性

SiO2

TiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

MnO

MgO

CaO

Na2O

K2O

P2O5

H2O+

总和

S12-1

花岗闪长岩

61.22

0.64

17.30

2.53

1.74

0.10

1.56

5.13

3.34

3.54

0.19

1.11

98.40

S51-2

斑状花岗岩

71.03

0.34

14.49

1.38

0.90

0.04

0.76

3.03

4.04

4.26

0.11

0.69

101.07

S27-1

斑状花岗岩

70.94

3.39

14.10

1.43

1.05

0.03

0.39

2.47

4.52

2.31

0.16

0.55

98.34

S13-2

花岗闪长岩

57.41

0.73

20.39

2.12

2.23

0.07

0.65

6.23

3.60

3.00

0.25

1.62

98.30

S22-5

粗粒花岗岩

64.30

0.54

15.21

2.45

2.07

0.09

1.65

3.65

3.71

3.64

0.20

1.76

99.27

S3-1

粗粒花岗岩

68.40

0.43

14.86

1.29

1.27

0.04

2.03

2.35

4.57

3.20

0.20

0.53

101.17

标本号

岩性

La

Ce

Pr

Nd

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

S12-1

花岗闪长岩

46.36

79.09

9.24

30.11

5.17

1.72

3.79

0.52

2.85

0.58

1.59

0.26

0.56

0.25

S51-2

斑状花岗岩

69.72

114.87

12.73

39.76

6.40

1.14

4.05

0.63

2.66

0.55

1.43

0.22

1.35

0.22

S27-1

斑状花岗岩

44.16

79.30

9.43

31.54

5.12

1.21

2.93

0.36

1.57

0.28

0.67

0.10

0.56

0.08

S13-2

花岗闪长岩

51.74

85.08

9.73

33.01

5.33

1.77

3.69

0.54

2.71

0.54

1.39

0.24

1.33

0.21

S22-5

粗粒花岗岩

53.98

90.39

10.05

33.73

5.53

1.34

4.01

0.59

3.20

0.65

1.72

0.29

1.77

0.28

S3-1

粗粒花岗岩

47.85

82.48

9.16

32.48

4.81

1.31

3.17

0.42

1.63

0.28

0.65

0.08

0.49

0.07

标本号

岩性

∑REE

Y

Cr

Hf

Nb

Rb

Sc

Ta

Th

Zr

Ba

Ni

Sr

Ga

S12-1

花岗闪长岩

183.08

15.12

29.6

5.01

10.9

112

7.07

0.34

16.1

237

2 240

14.6

693

24.6

S51-2

斑状花岗岩

255.73

14.14

10.0

4.13

13.5

172

2.97

0.20

19.9

210

1 400

9.2

376

24.4

S27-1

斑状花岗岩

177.31

6.54

11.2

5.20

5.3

30

3.35

0.45

10.7

172

700

8.3

779

26.0

S13-2

花岗闪长岩

197.31

12.30

14.2

3.60

10.2

39

7.32

1.09

14.5

156

2 610

10.7

948

24.5

S22-5

粗粒花岗岩

207.53

17.86

29.8

4.34

11.1

115

3.70

0.35

12.9

192

1 450

13.0

504

20.3

S3-1

粗粒花岗岩

184.88

5.75

14.0

4.53

6.5

77

3.16

0.54

3.7

165

2 100

8.5

396

23.4
3 岩体构造变形特点

3.1 加里东期马畈岩体
 　　马畈岩体发育3期明显的构造变形, 早期发育向S或SSW陡倾(约70°)的透入性劈理(S1); 第2期表现为向南倾(约50°)的局部透入性破劈理(S2)和北冲断层; 晚期发育脆性破裂与低角度北冲小断层. 在围岩(Pz1)中也发育3期构造变形, 但S2为透入性劈理, 这是因为层状岩石比块状岩石更易于变形. 本文作者曾在另文中论述了3期构造分别形成在加里东、印支和燕山期[4]. 从两期劈理发育情况看出, 马畈岩体主要变形发生在加里东期.
　　岩体中石英C轴组构(水平切片, 下同)显得复杂, 以单斜和三斜低级对称为特点, 发育半开角35°～40°的不完整小圆环带, 并在小圆环带上有一点或几点高极密, 最高极密与早期劈理S1近垂直(图3), 由此显示S1与最高极密同期形成. 由于最高极密与挤压应力δ1一致[11], 因此, 劈理S1代表了早期(加里东)较高温度(>300℃)的挤压变形. 而复杂极密显示了后期的构造叠加, 如边部次高极密代表了后期收缩变形, 而小圆环带上次高极密代表了后期剪切[12].

图3 马畈岩体应变分析和石英C轴组构图
小框中数字为XZ面主应变值．石英C轴图为平面切片,
所测颗粒110～133个. 等密线H55, H85和H96每1%面积为1.0%, 2.0%, 3.0%;
H115和H19均为1.0%, 2.2% 3.2%. S1为早期劈理, S2为晚期劈理

　　采用石英和暗色微粒包体应变分析(石英用定向切片的长短轴法[13], 每个样品35～45个颗粒; 包体在野外露头测定, 每点23～37个, 采用Rf/Φ法[13]; 下文相同)得出: 长轴(X)为NWW- SEE, 与S1走向一致, 短轴(Z)与S1垂直. 付林指数k = 0.73～0.93, 最大主应变面(XZ)应变值在1.8～3.5, 平均为2.2, 应变强度r = 1.90～2.22 (图3), 所有这些证明了岩体在加里东阶段发生了强烈的挤压变形.
3.2 海西期笃祜店岩体
　　岩体呈NW300°方向展布, 长宽比达7：1. 岩体发生两期明显构造变形, 早期发育SSW方向的透入劈理(约50°)和北冲断层, 晚期以脆性破裂为特点. 在围岩(Pz1)中, 发育陡缓两组南倾劈理(S1和S2, 分别约50°和70°), 而岩体中劈理产状与S2一致(图4). 因此, 岩体中S2应与围岩(Pz1)和马畈岩体中S2为同期成因, 即S2形成在印支期. 由此显示, 笃祜店岩体主期变形晚于马畈岩体.

图4 笃祜店岩体应变分析和石英C轴组构图
图中数字与代号同图3. 所测样品石英颗粒为115～132, X7, X8
等密线为1.0%, 2.0%, 3.0%; X40, X51
均为1.0%, 2.0%, 3.5%; X6, X38, X42为1.0%, 2.2%, 3.8%

　　岩体内石英C轴组构图以单斜对称为主, 比马畈岩体显得简单. 最大极密在NNE-SWW方向并与劈理S2垂直, 由此显示劈理为挤压成因[11]. 小圆环带不发育表明岩体变形温度不高(低于马畈岩体). C轴组构(图4)显示了岩体在NNE-SWW强大挤压下发生变形, 后期叠加变形不明显. 围岩(石英片岩)中C轴组构较复杂, 如有些(X6, X38)发育两对高极密, 有些(X6, X42)发育完整小圆环带, 这种组构图与马畈岩体围岩极为相似[4]. 应变分析得出, 长轴(X)为NWW- SEE(与岩体延伸方向一致), 短轴(Z)为NNE-SSW(与劈理S2垂直), 付林指数k = 0.67～0.83, 最大主应变面(XZ)应变值在2.0～4.0, 平均值2.5, 应变强度r = 2.1～2.6(图4), 这些证明岩体受到了NNE-SSW向的强烈挤压变形. S2与岩体主期变形(印支期)相一致, 且岩体变形强度略大于马畈岩体.
3.3 燕山期苏仙石岩体
　　岩体呈NW向展布, 被商城-金寨断层左行错开成两部分, 东部7 km2, 西部9 km2(图5). 巨大长石斑晶定向排列显示出向外陡倾的环状流动面理, 岩体具有弱底辟式侵位特点, 岩体与围岩(J3, C3和火成岩)呈不协调侵入接触. 应变分析显示, 主应变(XZ)值为1.10～1.35, 平均值1.15, 长轴定向性不明显, 付林指数接近1.0, 最大应变强度小于1.28; 石英C轴组构图以三斜对称为主, 最高极密低(<2.5%), 不显示小圆环带, 这些特点证明岩体在低温条件下, 受到了平面应变下的轻微变形[13].

图5 苏仙石岩体应变分析和石英C轴组构图
图中数字与代号同图3. 所测颗粒在110～132, 等密线为1.0%, 2.0%, 2.3%

4 结论与讨论

4.1 两次碰撞的构造学与年代学证据
 　　三期岩体构造变形特征明显不同反映了构造变形的不同阶段. 马畈岩体经历了加里东、印支、燕山三个构造阶段, 内部变形复杂, 发育两期劈理(S1, S2)和后期脆性破裂. 石英C轴极密显示构造的多期性; 劈理S1与最高极密和应变(Z轴)垂直, 表明主要变形在加里东期. 笃祜店岩体经历两个构造阶段, 内部发育劈理(S2)和后期脆性变形, 主期变形应发生在印支期, 因岩体侵入晚石炭世(293 Ma)地层, 而北淮阳晚石炭世至早二叠世为一向南开口的大型海盆, 金寨地区梅山组(C3～P)和商城地区双石头组(C3sh)之上的灰岩均应为二叠纪[10], 此阶段没有剧烈的构造运动, 而扬子板块与华北板块碰撞发生在230 Ma左右, 与古地理相吻合. 碰撞后的苏仙石岩体与古生代岩体相比, 构造变形微弱, 以脆性破裂为特点. 在大别山和北淮阳境内, 大多燕山期岩体变形较弱, 如西熊文岩体(161.5 Ma)、双河岩体(140.2 Ma)、石鼓尖岩体(150.5 Ma)等. 应变分析和石英组构分析显示, 马畈和笃祜店岩体均为SSW-NEE向碰撞挤压(k<1.0)和SEE- NWW向拉伸变形, 两期碰撞方向无多大改变. 笃祜店岩体变形强度(2.1～2.6)大于马畈岩体(1.9～2.2), 表明印支期碰撞作用更剧烈. 虽然马畈岩体经历后期近共轴叠加变形, 但早期变形后岩体已固化坚韧, 后期叠加变形显得次要.
　　在早古生代, 从加里东中期的俯冲到晚期碰撞形成北淮阳结晶基底(Pz1), 马畈岩体与围岩一起经历了变形, 两者在变形特征和变形序列方面极为相似[4]. 笃祜店岩体未经加里东阶段而不发育加里东期构造. 而碰撞后的燕山期苏仙石岩体变形更为简单.
　　同位素年代学也证明大别山北缘和北淮阳境内曾发生两期高压变质并有两期榴辉岩. 有关印支期碰撞年龄很多[14], 这里仅讨论加里东期. 叶伯丹等人[15]用U-Pb法得出原信阳群 南湾组和龟山组变质年龄分别为439.5和392 Ma, 用Rb-Sr法得出原苏家河群定远组变质年龄为391 Ma, 观音堂变质年龄为408 Ma, 简平等人[16]用Sm-Nd法、U-Pb法和40Ar-39Ar法相结合得出原苏家河群熊店榴辉岩峰期变质年龄为468 Ma(与岛弧岩浆活动期基本一致), 并经历404～399 Ma的退变质. 刘志刚等人[17]得出睡仙桥杂岩(Pz1)变质年龄为401 Ma; 另外, Li等人[18]在苏家河混杂岩中发现冷榴辉岩, Sm-Nd年龄为(422±67) Ma, Zhang等人[19]对罗山熊店榴辉岩测定(锆石U-Pb法)其年龄为420～480 Ma, 从柏林等人[20]认为这些榴辉岩是洋壳俯冲的产物. Zhai等人[21]测得北淮阳西部秦岭造山带内的宽坪群变质年龄为404 Ma, 秦岭群为434 Ma. 上述变质年龄集中在400 Ma左右, 显示了加里东期碰撞而引起的区域变质作用. 上述年代学资料表明在早古生代曾发生碰撞作用并引起高压-超高压变质作用. 需要注意的是, 在北淮阳境内印支期碰撞年龄报道极少, 最大可能性是印支碰撞带相对于加里东碰撞带发生了向南迁移.
4.2 两次碰撞的岩石学证据
　　有关的同位素年龄资料表明, 马畈岩体、笃祜店岩体、苏仙石岩体分别是加里东、海西和燕山阶段侵入体. 马畈岩体成因与俯冲有关, 形成在破坏性板块边缘的岩浆弧环境. 由此表明在加里东中期(462.7 Ma), 扬子板块向华北板块之下俯冲[22], 在加里东末期(约400 Ma)发生碰撞使岩体发生强烈变形. 此次碰撞相对于印支期强度稍弱, 表现为软碰撞特点, 海水一度从大别-秦岭部分地区退出, 没有剧烈造山. 不久, 海西裂陷旋回又开始[23]. 区域上, 加里东期岩体向西逐渐增多, 如南襄盆地东缘黄冈岩体, 再向西秦岭的朱阳关等岩体, 面积均大于100 km2. 据Zhang等人[24]研究, 黄冈岩体((432±15) Ma)也形成于俯冲环境, 具有陆缘弧Ⅰ型花岗岩特点. 海西期笃祜店岩体形成构造背景与马畈岩体极为相似, 只是时间上不同, 由此证明在海西阶段中期(约293 Ma), 扬子板块再次向华北板块之下消减[22], 形成笃祜店、黄家湾、清水塘等岩体, 并在南襄盆地北缘、商丹断裂以北有多个海西期侵入体[2]. 在约230 Ma发生陆-陆碰撞,强烈碰撞使北淮阳由海变陆(笃祜店岩体强烈变形), 大别山至此由海下抬出, 形成碰撞造山带(在160～120 Ma快速隆升), 并在北淮阳和大别山侵入大量碰撞后隆升期花岗岩[10](图1).
4.3 北淮阳构造带的多旋回(碰撞)缝合带特点
　　对于扬子板块与华北板块的对接碰撞位置, 至今仍有不同看法. 笔者初步认为, 大别山北缘的北淮阳构造带最具有多旋回碰撞缝合带特点: (1) 北淮阳在古生代经历了两次巨大构造旋回, 在破坏性板块边缘发育早古生代和晚古生代岩浆弧, 它们的形成与扬子板块向华北板块俯冲有关. (2) 北淮阳境内地层复杂性与不易对比性是多旋回缝合的结果. 早先划分的信阳群、商城群、佛子岭群等均已解体. 如原佛子岭群最早定位中上元古界, 最近根据微体化石确定其为震旦-寒武系[1]; 出露在中部的下古生界, 最早主要属于原商城群歪庙组(Pt2w), 因其岩性与西部二郎坪群相似, 才定为下古生代界[2]; 中下泥盆统的变质岩主要由原信阳群上部南湾组(Pt3n)和原苏家河群(Pt2)部分构成. 即使重新厘定的地层也难以与华北或扬子区对比, 如中泥盆统仅有少量化石孢子(Archaeozonotriletes等)可与湘中跳马间组对比. 石炭系碎屑岩以角度不整合盖在中下泥盆统或更早变质岩之上, 这意味着区域变质发生在中泥盆世(约380 Ma)之前, 这与区域变质年龄(约400 Ma)相差近20 Ma, 其原因一是加里东构造存在多旋回, 再是中下泥盆时代可能应更早些. 总之, 北淮阳境内石炭纪之前地层如此复杂, 划分变革如此之大是极为罕见的, 这种复杂性实质是多旋回碰撞缝合而引起不同时代地层体的变质变形和错位叠置的结果. 加里东期以变形变质为主导, 而晚海西-印支期以错位和叠置为主导. 同样在大别山南缘与扬子板块交界处的下古生界, 其时代界线清楚, 易于对比. 由此显示出北缘碰撞与南缘非碰撞的差异. (3) 有大量约400 Ma的变质年龄和高压榴辉岩的存在.

致谢 化学分析由湖北省地质矿产局测试中心完成. 同位素年龄由中国科学院地质研究所Ar-Ar分析室裘翼、桑海清测定. 先后参加野外和室内工作者有王国权、许长海、艾晓玲、梁四海、王莹军等同学, 在此一并致谢.

国家自然科学基金资助项目（批准号：49572100，499720022）
杨坤光（中国地质大学地球科学学院, 武汉 430074）
马昌前（中国地质大学地球科学学院, 武汉 430074）
简平（宜昌地质矿产研究所, 宜昌 443003）
杨巍然（中国地质大学地球科学学院, 武汉 430074）

参 考 文 献

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4，杨坤光, 马昌前, 杨巍然. 北淮阳马畈加里东岩体的研究及其地质意义. 地球科学, 1998, 23(3): 236～241
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收稿：1999-12-15；修稿：2000-03-18