秦岭造山带是一条横贯我国东西的俯冲碰撞型造山带,是扬子与华北两大板块俯冲、碰撞及陆内造山作用的结果。板块汇聚作用引起了华北板块南缘的强烈变形,并最终被卷入秦岭造山带中成为造山带的重要组成部分。石人山岩块位于北秦岭与华北板块的交界位置,因而记录了造山带形成与演化的全部过程。本研究对其变质变形的细节研究可以恢复板块的俯冲碰撞作用,反演古板块的汇聚方式与运动学过程,对研究大陆造山带的结构、演化和动力学模式有着重要意义。本文在前人研究成果的基础上,以构造地质学和构造矿物学为指导,以北秦岭石人山岩块内受洛栾断裂与鲁山断裂带影响的岩石为标志体,通过野外地质剖面观察、室内显微构造分析、岩石地球化学分析、同位素年代学等理论与方法对石人山岩块的变质变形及构造演化进行了综合研究,为探索北秦岭造山带与华北板块南缘的大陆动力学过程提供了重要的基础数据。野外宏观变形特征显示,石人山岩块是经历了多期构造运动的复杂地质体,呈东西向分布,东西长约40km,南北长约20km,其组成由南向北依次为南部太华群混合岩、中部片麻岩和北部未变形的花岗岩。石人山岩块南侧为洛栾断裂带,北东侧为鲁山断裂带,北侧为车村断裂带。总体而言,石人山岩块的构造变形受南侧洛栾断裂带构造活动的影响,岩石变形强度由南向北逐渐减弱。且南侧洛栾断裂表现为南盘向下俯冲兼有左行走滑的构造运动特征,北东侧的鲁山断裂表现为右行走滑兼有南盘向上逆冲的运动学特征。两条断裂的构造作用相互制约,使得夹于其中的石人山岩块表现出整体向西、向上的运动学特征。石人山岩块中变形的岩石主要分为混合岩、片麻岩和糜棱岩三大类。这些岩石的矿物变形特征及变质相分析显示:近洛栾断裂带矿物共生组合为绿片岩相,而向北逐渐过渡到角闪岩相,由南向北变质程度由低至高。动态重结晶型式研究发现,靠近洛栾断裂带,石英主要表现为膨凸式动态重结晶,由断裂带向北,石英动态重结晶型式逐渐过渡到亚颗粒式动态重结晶,直至最后出现高温边界迁移式动态重结晶。可见,近断裂带石英动态重结晶温度低,远离断裂带动态重结晶温度有逐渐增高的特点。长石多以残斑型式存在,靠近洛栾断裂带长石以脆性破裂和碎裂流动为主,自南向北随着远离断裂带,长石逐渐发育膨凸式重结晶,也表现出温度增加增高的现象。从石英和长石的动态重结晶型式变化可以看出:它们的动态重结晶型式是受洛栾断裂带退变质作用影响而形成的,表现出近洛栾断裂带退变质作用强烈,石英和长石为低温的动态重结晶型式,而远离则为相对高温的动态重结晶型式。根据电子探针数据分析,综合多种温压计算方式,估算了石人山岩块中部片麻岩的变质温度为405～558℃,压力为0.83～1.05 GPa,指示了绿片岩-角闪岩相的变质相环境,显示其埋藏深度较大。斜长石从核部到幔部、边部的成分变化与其相对应的牌号也发生规律性变化,反映了斜长石生长环境经历了由中-高温、中-高压向中-低温、中-低压的变化过程,说明斜长石的生长环境是受退变质作用的影响。根据应变强度和变形机制分析,石人山岩块南部岩石主要经历了剪切拉伸型的构造变形,表现为单轴雪茄型变形机制。且受洛栾断裂带影响,自南向北,长石的有限应变强度由强到弱,石英的分维数、应变速率逐渐减小,均表明岩石变形强度逐渐减弱、温度逐渐升高的特征。说明石人山岩块南部岩石的变形整体受到洛栾断裂带退变质作用的影响。涡度分析显示,石人山岩块南侧洛栾断裂带涡度值>0.75,显示以简单剪为主的构造特征。北东侧鲁山断裂带涡度值<0.75,显示以纯剪为主的构造特征,同时还兼存少量简单剪切变形特征分量。应力场分析显示:石人山岩块南侧洛栾断裂的主压应力方向主要有NE-SW向的45°～60°、近SN向的170°～180°、近EW向的80°～85°三个方向。结合野外的宏观变形及运动学特征分析,认为石人山岩块南侧遭受三期构造活动:第一期构造活动以北东向的俯冲作用为主;第二期是以近东西向的水平走滑运动;第三期近南北向的构造作用在岩体的东南部更加强烈一些,表现为由南向北的逆冲推覆。石人山岩块北东侧鲁山断裂带的主压应力方向主要是NE-SW向的45°～50°以及少量的NWW-SEE向的135°～145°,两组应力均分布于石人山岩块北部。推测NE-SW向的主应力对应于石人山岩块北部向北逆冲的构造活动,NWW-SEE向应力则对应于鲁山断裂与石人山岩块边界北西-南东向的右行走滑运动。石人山岩块的地球化学特征表明,石人山南部太华群混合岩与中部片麻岩均为高钾钙碱性系列过铝质A型花岗质成分的岩石。它们不仅主量元素含量接近,稀土元素配分图、微量元素蛛网图均表现出相似的曲线特征,表明两者具有相似的地球化学行为与共同的源区性质。中部片麻岩具有地壳重熔型花岗岩的稀土元素组成特征,表明形成石人山片麻岩的岩浆中含有部分熔融的地壳物质,其源岩物质与陆壳关系密切。石人山岩块Sr-Nd与Lu-Hf同位素研究表明,形成石人山片麻岩的母岩浆与南部太华群混合岩具有亲缘性,主要为中元古代大陆地壳的部分熔融物质,推测源岩为南部太华群物质。且石人山中部片麻岩样品Lu-Hf同位素的比值变化范围较大,指示其熔融物质中可能含有部分幔源岩浆的混染作用,表明形成石人山片麻岩的岩浆具有多个非均匀的源区。年代学研究表明,石人山片麻岩的锆石具有典型的环带特征。石人山片麻岩的核部年龄为～1500Ma,显示其为华北板块南缘中元古早期岩石的残留锆石,根据前述的地化研究,认为是太华群岩石的残留;幔部～430Ma的年龄为岩浆结晶年龄,是太华群在受到洛栾断裂向华北板块南缘下俯冲作用后熔融再结晶时的年龄,反映出洛栾断裂带俯冲的年龄;边部～110Ma的年龄,推测为石人山北部燕山期大规模岩浆岩侵入导致石人山片麻岩经历了热事件后新生环边的年龄。石人山岩块南侧的洛栾断裂带俯冲后具有左行剪切变形的特征,受左行剪切构造活动影响形成的花岗岩脉的锆石年龄为406Ma～413Ma,代表该断裂左行走滑运动至的年代。石人山岩块北东侧鲁山断裂带具有右行剪切变形特征,其构造透镜体内变形岩石的锆石年龄为419Ma左右,表明该断裂经历了早泥盆-晚志留纪的构造变形活动。说明秦岭造山带内陆内变形自晚志留纪开始后,一直持续到晚古生代。在这段时间内,华北板块南缘石人山岩块以强烈的塑性变形和向西的侧向挤出为主要的构造特征。通过野外详细踏勘和室内多种手段的分析、研究,认为石人山片麻岩形成于北秦岭俯冲于华北板块南缘的构造环境下。在晚加里东时期,由于洛栾断裂带的俯冲作用,导致华北板块南缘中下地壳太华群岩石的部分熔融,并混染幔源物质形成了同构造岩浆。岩浆沿构造薄弱带侵入洛栾断裂带北侧,并受断裂带构造活动影响造成先结晶的暗色矿物定向,形成石人山原生片麻岩。俯冲作用后期,发生左行走滑运动,并叠加了由南向北逆冲推覆的构造活动。结合石人山岩块北东侧鲁山断裂带同一时期右行走滑运动的特征,使得石人山岩块整体向西、向上运动被“挤出”。至白垩纪早期,石人山北部大量的花岗质岩浆侵入,产生的热流致使石人山中部片麻岩和南部太华群岩石中部分锆石年龄重置,形成了燕山期年龄。因此,石人山岩块的变质变形是对北秦岭与华北板块南缘石人山地区构造-岩浆活动的反映,对研究板块俯冲过程中板缘变形具有重要意义。