大别山是我国中部的一条主山脉,东西绵延约380千米,南北宽约175千米,是长江与淮河的分水岭,因其分割华南和华北导致山脉两侧各方面大有差别而得名。巍巍大别山,不仅风景迷人,红色革命历史源远,同时地质研究价值非常大,它是我国典型的超高压变质岩地区及研究大陆深俯冲的重要研究区,中国科学家对大别山的研究获得了大量世界瞩目的研究成果。然而,关于大别造山带洋陆俯冲的转换时间,何时最早发生大陆碰撞以及是否存在多期次的大陆俯冲作用仍然是一个值得探讨的问题。沉积岩对理解地球深部结构、大陆深俯冲过程及岩石形成的地球动力学背景有非常大的帮助。因此,本次野外考察主要针对前人关注较少的大别山腹陆和周缘盆地的沉积岩地层开展相关考察,以期对上述科学问题提供新的见解。
2022年12月1日,南京大学胡修棉教授课题组邓涛博士生和中国矿业大学(北京)的王学天博士后一道从南京租车出发前往大别造山带考察。在去野外实地考察前,我国仍然处于新冠疫情防控的关键时期,我们对目的地的疫情防控政策进行了充分的了解,并按要求向村委会提前三天进行了充分的报备,出发前24小时核酸等一系列必要工作。然而,正式行程的第一天,便充满波折:在南京市满城追着滴滴找手机一小时,行驶350余公里下高速到安徽月山时,又被突然告知必须要当地政府的工作人员来接待,并集中隔离三天。为了不耽误野外考察的宝贵时间,毅然决定掉头前往河南,到达时已经下午5点半,只得住宿休息,奈河旅馆条件过于简陋,半夜多次被冻醒。
并不顺利的开端很快过去。从12月2号到5号,我们考察了北淮阳造山带的石炭纪地层。造山带原型盆地的工作模型遵从导师于2021年发表在《地质学报》中总结的五个要素:清晰的盆地顶底界面、明确的古地理环境、定量化的物源分析、动态的盆地构造分析和综合的盆地外围研究来对石炭纪盆地开展研究。通过采集石炭纪三统六组的沉积岩样品,采用盆山耦合的学术指导思想,用沉积记录限定大别山晚古生代的构造演化历史,恢复盆山格局。考察期间,每隔两天在线上开视频会议向导师汇报最近两日的考察内容和主要新认识,导师对我们野外取得的认识进行评述,指出不足之处,并对接下来两天的工作重新做了布置。通过这种高效及时的线上交流,对野外错误认识及时止损,避免误入歧途。
石炭纪地层代表性露头一览。向上变厚变粗的特征较明显,可能代表了三角洲前缘河口坝沉积,但总体变质中等,后期帘石化特征明显。
12月6日-7日,按照考察总体安排,我们离开固始县,向西进入西大别(红安)造山带,考察了造山带内部早古生代-晚古生代的变质单元,由于缺乏变质岩的相关知识储备,在野外我们仅对这些变质单元进行了初步的野外定名和相关特征描述,但需要进一步开展室内分析工作。建立包括对原岩岩性和时代、变质时代、PT特征以及构造意义的恢复,力争在前人基础上细节化造山带结构。
浒湾片麻岩,见长石δ碎斑
著名的泥盆纪南湾“复理石”沉积。原始地层产状已近乎直立,并被后期片理强烈置换
12月8日-9日,胡老师带领三位研究生潘应娣、肖开迅和董小龙与我们在河南省信阳市固始县汇合,对石炭纪盆地的细节问题开展进一步考察。包括对杨山煤矿的参观、盆地顶底不整合面的寻找、灰岩层的寻找、大套砾岩的观察等等。通过对这些关键证据的寻找,沉积盆地的生命历史有望得以更好地约束。
胡老师现场讲解地质现象
12月10日-12日,按照胡老师返宁前交代的重点考察内容,我们向东回到固始县开展寻找灰岩砾石,石炭纪走向上地层对比等工作。千呼万唤始出来,经过12月11日整个上午的艰难找寻,终于发现了灰岩砾石的踪迹,但大都被后期细小脉体贯穿,需要开展进一步室内研究并寻找可能的具有年代意义的生物化石。
杨山组灰岩砾石,滴酸剧烈冒泡
胡油坊组塌积角砾岩。陡坡环境,同沉积期弱固结的上覆砂岩层掉入泥岩,砂岩砾石物磨圆差,棱角明显
胡油坊组同生正断层
总体来看,本次行程为大环线,历时12天,跨越四省,累计行程3000公里,共采集样品155个。途径南京市-固始县-新县-商城县-固始县-怀宁县等地,路线穿越了大别造山带及其周缘的盆地群,主要采集石炭纪沉积岩和造山带变质岩样品, 为后面的科研工作提供了宝贵的样品,对于解决大别造山带晚古生代的构造演化具有重要参考价值。
野外考察人员合照
图文:邓涛