由扬子板块和华北板块俯冲碰撞形成的大别造山带内出露大规模的高压-超高压变质岩,使其成为国际上大陆深俯冲和超高压变质岩研究的经典区域,并在大陆深俯冲、陆陆碰撞、超高压变质岩的折返等方面取得了一系列成果。但是对于大别造山带北缘的中浅变质岩及其前中生代的构造演化历史的研究相对比较薄弱。研究区北淮阳构造带位于桐柏-大别造山带北缘,是扬子板块向华北板块俯冲—碰撞的结合带,区域内广泛分布以卢镇关群和佛子岭群为代表的中低级变质岩,是了解大别造山带前中生代构造演化的关键部位。但是由于区内后期构造叠加改造复杂,同时又缺乏古生物学证据从而使地层划分、对比非常困难,因此对卢镇关群和佛子岭群的时代归属、构造环境、沉积物源以及构造演化等方面还存在较大争议。本文通过对北淮阳卢镇关群和佛子岭群进行详细的野外地质调查,综合运用岩石学、沉积学、重矿物、地球化学和碎屑锆石年代学的研究,限定北淮阳卢镇关群和佛子岭群的时代归属、沉积环境和古地理、沉积物源及地层含矿性,并对扬子陆块和华北陆块汇聚模式提供新的制约。研究区卢镇关群总厚度约2900米,分为小溪河组和仙人冲组;佛子岭群总厚度大于6000米,自下向上分为祥云寨组、诸佛庵组和潘家岭组。小溪河组主要分布于霍山县小溪河及舒城县七里河、河棚一带,由变质中酸性岩及片岩组成,部分岩石混合岩化,厚度大于2600米;仙人冲组主要分布于霍山县仙人冲—六安十八盘一带,由白云质大理岩与石英片岩等组成,厚度为376～606米,呈透镜体断续出现;祥云寨组主要分布于霍山县祥云寨一带,由变质石英砂岩和石英片岩组成,厚度为545米;诸佛庵组主要分布于霍山县诸佛庵镇至金寨县油店一带,由石英片岩、云母片岩等组成,含微古植物化石,厚度为1736米;潘家岭组主要分布于霍山县潘家岭、四顾冲至金寨县油店一带,由白云石英片岩、二云石英片岩及石英岩组成,厚度大于3805米。本文取得的主要成果和认识如下:(1)仙人冲组一个碎屑岩样品中碎屑锆石U-Pb年代学分析表明,地层的最大沉积年龄为433±12.5 Ma,属于志留纪温洛克世申伍德期;佛子岭群3个碎屑岩样品的锆石U-Pb年代学分析表明,地层的最大沉积年龄为439～422 Ma,限定了地层时代为志留纪。同时根据佛子岭群全岩Rb/Sr年龄测试结果为378±24Ma,属于晚泥盆世弗拉期,代表了佛子岭群的变质年龄,这同时也限制了佛子岭群地层的最小沉积年龄。所以,精确确定了仙人冲组和佛子岭群的时代为志留纪—泥盆纪。卢镇关群小溪河组的U-Pb年龄加权平均值为714.9±8.4 Ma(MSWD=2.4),代表了花岗片麻岩的原岩结晶年龄,表明卢镇关群小溪河组属于新元古代南华纪。(2)根据原岩恢复和沉积相、沉积环境研究,佛子岭群祥云寨组原岩主要为石英砂岩,其次是粉砂岩和页岩,代表了滨海相陆源碎屑沉积;诸佛庵组和潘家岭组原岩主要为泥砂质、泥钙质和硅质为主的石英砂岩-杂砂岩-亚岩屑砂岩-岩屑砂岩-粉砂岩-页岩组合,属于斜坡—半深海浊积岩沉积;仙人冲组原岩主要为质地较纯的中厚层亮晶灰岩,反映了浅海碳酸盐岩台地沉积。(3)佛子岭群重矿物和地球化学特征显示母岩类型主要为古老沉积岩、中酸性岩浆岩和变质岩,主要源于石英岩、沉积岩和长英质火成岩的复合物源区,并且物源区具有扬子和华北的双重属性。佛子岭群碎屑锆石年代相分析显示:早古生代年龄群(410～542Ma,峰值为450Ma)占比19.92%,代表了北秦岭古生代岛弧或北秦岭东延的北淮阳古生代岛弧的物质来源;新元古代中晚期年龄群(542～900Ma,峰值为816Ma)占比21.19%,代表了扬子板块新元古代基底的物质来源;新元古代早期年龄群(900～1000Ma,峰值为968Ma)占比11.02%,也代表了北秦岭岛弧或北秦岭东延的北淮阳岛弧的物质来源;中元古代至古元古代晚期(1000～2000Ma,峰值为1804Ma)占比22.88%,可能也来源于为北秦岭或华北板块的古老基底;古元古代早期至太古代(2000～3705Ma,峰值为2532Ma)年龄群占比25.0%,可能来自于华北板块太古代变质基底。佛子岭群碎屑锆石微量元素和稀土元素特征指示物源区地质体均为陆壳来源,未见洋壳物质,并且佛子岭群各组具有相似的物源。(4)通过对仙人冲组中89颗碎屑锆石和佛子岭群中240颗碎屑锆石的年龄-累计频率分布曲线分析,其类似于科迪勒拉山脉(Cordilleran)和喜马拉雅山脉(Himalayas)的前陆盆地中年龄-累计频率分布曲线,反映了仙人冲组和佛子岭群的原型盆地为碰撞背景下的前陆盆地。(5)通过成矿元素富集系数(K)分析表明卢镇关群和佛子岭群各组中Mo元素明显富集(富集系数分别为3.93、1.75、1.84、1.32和2.14),W、Pb、Ag、Cu等元素也存在不同程度的富集,存在潜在成矿可能;成矿元素后期叠加强度(D)和成矿元素变异系数(CV)分析也表明本区的Mo、Ag、Cu等元素存在不同程度的后期叠加作用并具有一定的成矿潜力。卢镇关群和佛子岭群成矿能力评序得出最优势矿种为Mo,因此卢镇关群和佛子岭群是北淮阳钼矿的理想矿源层,可能为区内钼矿提供了成矿物质。成矿元素与主微量元素的相关性分析表明Cu、W、Ag、Pb、Zn等元素受碎屑岩特征和氧化还原环境控制。