武当—桐柏—大别造山带是扬子和华北两大板块之间的分划(构造)带,历经了太古代以来漫长的地质构造演化过程。根据时间先后及研究程度的不同,武当桐柏—大别造山带研究大致可分为5个阶段。

第一阶段:路线调查与小比例尺编图阶段(20世纪20~40年代)。由于该区经济相对落后,交通条件差,地质工作处于起步阶段,仅有少数专家在武当、桐柏、大别山地区进行过路线地质调查,建立了该区最初的地层系统,编制了该区的地质简图。

第二阶段:槽台学说阶段(20世纪50~80年代),1∶20万区域地质调查阶段。1956年,吴磊伯等完成了1∶40万豫、鄂、皖大别山地质图。1958年,吴磊伯、宁崇质等在大别山地区进行地质调查,将大别山北麓变质地层自下而上划分为“大别山结晶变质岩系”和“佛子岭片岩系”;大别山南麓变质地层划分为“大别山结晶变质岩系”和“宿松含磷片岩系”,时代归于前震旦纪。1959年,北京地质学院大别山区测队进行了1∶20万区域地质测量,将大别山南坡的片岩、片麻岩归于太古界。1960年,河南省石油队完成了大别山北麓的地质调查,编制(写)该区的地质图及地质报告。1959~1961年北京地质学院豫南区测队完成了1∶20万新县幅地质调查。1961年,北京地质学院大别山专题队将含磷、锰片岩命名为“宿松群”,并将其划归元古界。其后,赵振等创名“大别群”,将桐柏山—大别山及其南麓应山北部—大悟—红安—蕲春一带的变质岩系统归于“大别群”。20世纪70~80年代初,随着大别山地区地质矿产调查与研究工作广泛开展,该区相继完成了1∶20万罗田幅、黄陂幅、商城幅和新县(大悟)幅及少量1∶5万区域地质矿产调查工作(湖北省区测队、河南省区测队)。这些图幅对大别山地区变质地层做了较详细的划分,将京广线以东直至大别山区的混合岩化变质岩系统称“大别群”,由下而上划分为方家冲组、河铺组、包头河组、铁冶组、麻桥组与飞虎山组,时代归属为太古宙;“大别群”之上的片岩系创名“红安群”,由下而上划分为天台山组、七角山组、磨盘组和塔耳岗组,时代归属为元古宙。这一划分方案是后来地质调查与研究的基础。随着1∶20万区域地质矿产调查工作结束,湖北省地质矿产局及湖北省地质局区域地质测量队全面、系统地总结了武当—桐柏—大别地区地层、岩石、构造、变质和矿产等方面工作,编制了1∶50万湖北省地质图、湖北省矿产图,出版了《湖北省区域地质志》《湖北省岩石地层》等,奠定了武当—桐柏—大别造山带地质构造总体格局。

第三阶段:板块学说引入阶段(20世纪80年代中期~90年代末),1∶5万区域地质调查阶段。这一时期,武当—桐柏—大别造山带区域地质调查及科研主要有以下几个方面进展。

(1)物质组成方面:把古老变质变形侵入体从变质地层中分离出来,狭义的“大别山岩群”仅指古老的变质表壳岩系;随着该区工作的深入,不断从大别山核部识别出盖层物质。

(2)通过对高压、超高压变质岩石的系统研究,确定秦岭—大别造山带最近的造山作用发生于印支—燕山期。

(3)对可圈定的与造山作用有关的中生代侵入岩的岩石学、矿物学及地球化学特征等进行了较系统的研究,并对各类花岗岩的成因类型、形成环境进行了综合研究。对变质侵入岩进行了初步的岩石学划分,并识别出两种不同演化趋势的岩浆组合。

(4)识别出造山带内部不同环境、不同层次的韧性剪切和脆性改造特点,并对其空间分布规律及演化特点进行了较系统的总结。

(5)系统的地球物理、地球化学及遥感地质解译工作,使大别造山带的深部地壳结构研究成果趋于合理。

(6)同位素年代学方面也取得了明显的进展,获得了一批与地质实际比较吻合的同位素年龄信息,它们揭示出大别山地区地壳经历了从太古宙到现代的演化过程。

尽管取得了许多突破性的成果,但限于诸多方面的原因,许多地质问题还没有得到有效的解决,主要有以下几方面。

(1)以往的研究多强调了造山期的改造作用,而忽略了对早期地壳物质建造与改造的综合研究,导致目前对大别山地区主造山期之前的地壳物质组成及演化特点的认识尚不太清晰。例如,“大别山岩群”“红安群”等的地层时代及层序问题,目前尽管对“大别山岩群”“红安群”的层序划分有多种方案,但多以局部的岩性组合差异进行对比划分,这必然会导致岩石组合类型的扩大化,同时也难以建立一个可供区域对比的地层序列,限制了古老变质地层及变质地质学研究的深入。

(2)虽然近年1∶5万区域地质调查工作对区内中生代侵入岩进行了构造-岩浆等级体制划分的尝试,但往往受1∶5万区域地质调查图幅范围及不同地质工作者认识水平差异等因素的制约,区域性的构造-岩浆等级体制划分对比工作尚为空白;同构造侵入岩与构造演化之间的关系尚处于探讨阶段,这就必然制约着岩浆成因及就位机制方面研究工作的深入。

(3)对变质变形侵入体虽进行了岩石学方面的研究,地质调查时也进行了有益的圈定,但这一工作尚处于较初始阶段,资料显得较凌乱,缺乏系统性的总结,地质图上没有反映出不同时代不同岩浆组合类型在空间上的展布规律,并且部分岩石单位的认识及划分误差比较大,因此无法讨论其与地质构造演化的关系。

(4)尽管高压、超高压变质作用的研究非常深入,但对造山带中高压-超高压变质地质体形成时代及折返机制等缺乏统一认识和合理解释。

(5)尽管多学科的综合研究工作给大别山地区许多地质问题的解决带来了较好的前景,但野外对变质变形较强的物质属性的准确识别仍是该区地质工作的一大难点,由此给地质填图及编图工作带来极大的困难,这也是到目前为止,大别山地区尚难以编制出一份能比较客观真实地反映其地质特点的地质图的主要原因。

总之,研究单位的不同、研究时间及研究范围的不同、科研与区域地质调查工作的脱节等原因也从不同程度上制约着大别山地区(乃至整个秦岭—大别造山带)地质研究工作的深入。

第四阶段:板块理论推广实践阶段(1998~2018年),以“板块理论”为指导,全面开展区域地质调查及整个成矿带基础地质、矿产地质综合研究阶段。

前期(1998~2007年),采用《湖北省大别山地区1∶5万区调片区总结》总体思路,开展的1∶25万麻城市幅、随州市幅、十堰市幅、襄樊市幅及枣阳市幅等区域地质调查及少量的1∶5万区域地质调查和专题研究等工作,重新划分与定义了“大别群”“随县群”“武当群”,解体了“红安群”,并重建了“红安群”分布区的地层序列。在此基础上,重新清理并厘定了武当—桐柏—大别造山带岩石地层系统,重塑了武当—桐柏—大别造山带的地质构造过程,编制了相关图件,为后来的区域地质调查与研究提供了新的基础图件与新的思路,也改变了武当—桐柏—大别成矿带的找矿思路。

后期(2008~2018年),先后开展了整个成矿带基础地质、矿产地质综合研究及2016~2018年的二级项目“武当—桐柏—大别成矿带武当—随枣地区1∶5万地质矿产调查”等项目,丰富与完善了1∶25万区域地质调查对“武当—桐柏—大别成矿带”地质构造过程的总体认识,并编制了首张以板块理论为指导、以1∶25万区域地质调查资料为基础的《1∶50万武当—桐柏—大别成矿带地质图》(尚未出版)。

第五阶段:板块理论深化与思考阶段(2019年至今)。2019年以来,二级项目“长江经济带中段红安—咸宁地区区域地质调查”新的进展总体支持了1∶25万区域地质调查的总体认识,但也提出了一些新的见解与认识,这些有待于地质工作的推进与深化。

内容简介

武当—桐柏—大别造山带既是我国重要的地理分界线,也是扬子和华北两大板块之间的分划(构造)带。本书以“板块理论”为指导,以 1∶25 万区域地质(矿产)调查总体认识与资料为基础,参考 1∶20 万、1∶5 万及相关科研成果等资料,首次从全新的角度解读和探讨武当—桐柏—大别成矿带基本地质构造过程,提出不同构造演化阶段的大地构造格局及构造单元动态划分;总结不同阶段各构造单元的沉积作用、岩浆作用、变形变质及成矿作用等基本地质特征及其相互关系。

读者对象

本书可供从事地球科学研究、区域地质(矿产)调查和规划管理部门的相关人员参考阅读。

本文节选自《武当—桐柏—大别成矿带地质构造过程与成矿》(彭练红等著. 北京: 科学出版社, 2023.5)一书前言,有删减。