（构造地质学专业论文）西秦岭北缘新阳—元龙韧性走滑剪切带特征及其地质意义.pdf

摘要 西秦岭北缘新阳一元龙大型韧性走滑剪切带位于甘肃省天水地区渭河流域，地处青 藏高原东北缘，其大地构造位置处于中央造山系中段祁连造山带和北秦岭造山带的接合 部位，同时也横跨在中国中部贺兰山一川滇南北向构造带上，是古亚洲构造域、特提斯 构造域和太平洋构造域复合叠加的构造部位。祁连一北秦岭造山带的衔接、过渡、转换、 交接部位，既有相似、共同之处，也有许多差异与独特之处，这对于深入研究华北板块 与扬子板块之间聚合与离散的多期复合造山过程、造山带接合部位组成、结构、构造、 演化与造山机制的转换以及造山过程与动力学等一系列涉及中国大陆大地构造格架及 其演化、大陆造山带和大陆动力学等重大基础地质问题，具有十分重要的科学意义。 通过对剪切带及其糜棱岩的几何学、运动学、构造岩石学、矿物学、同位素年代学 方面的研究，确定： 1 、研究区平面构造几何学样式和地层分布特征表明秦岭( 主要是西秦岭) 与祁连 造山带之间不是简单的连通对应关系，而是呈巨大的斜切交接关系，接合部位为新阳一 元龙大型右行韧性走滑剪切带，划分了祁连一秦岭两个一级构造单元； 2 、根据糜棱岩矿物学、矿物变形特征、矿物组合特征以及构造岩组学特征，结合 区域地层、区域构造和岩浆岩分布特点认为剪切带形成于中浅构造层次( 1 5 k m ) 的中 压低温绿片岩相环境，压力约6 k b ，温度约3 5 0 - 4 5 0 ； 3 、对剪切带中花岗质糜棱岩进行了锆石l a i c p m su p b 同位素年龄测定，确定 花岗质糜棱岩原岩结晶年龄为x y z 0 8 - - ( 9 3 5 5 + 3 1 m a ) 、x y z 0 7 - ( 9 7 8 。5 士4 8 m a ) 、 y l 0 2 = ( 9 1 4 7 - 4 - 7 6m a ) ，原岩为新元古代( 晋宁期) 华北和扬子板块俯冲一碰撞构造 岩浆热事件的产物； 4 、祁连一秦岭造山带接合部位为一个构造复合叠加的地区，经历了多期多层次构 造运动的影响，构造复杂，根据区域地层和区域构造特征，结合前人黑云母4 0 a r 3 9 a r 同位素年代学研究成果确定剪切带形成于早石炭世，为海西运动的产物，表明祁连一秦 岭早古生代处于走滑拼贴构造环境； 5 、根据区域地质演化特征研究认为祁连一秦岭造山带接合部位共经历了5 期构造 作用：古元古代造山带变质基底形成演化；中新元古代过渡性基底形成演化阶段， 晋宁期华北与扬子古陆拼合；早古生代板块构造演化与加里东期俯冲一碰撞造山； 晚古生代一三叠纪板内伸展裂陷与祁连一秦岭造山带斜向碰撞走滑拼贴；中新生代陆 内演化为主，表现为脆性断裂的剪切走滑、断块活动、山体隆升、盆地沉降。 关键字：祁连造山带，秦岭造山带，韧性走滑剪切带，接合部位，花岗质糜棱岩， l a i c p m s 锆石u p b 定年，华北板块，扬子板块 a b s t r a c t x i n y a n g y u a n l o n gl a r g e rs c a l ed u c t i l es t r i k e s l i ps h e a rz o n e ( x y d s z ) ，o f t h ew e s t q i n l i n gn o r t hm a r g i n , i sl o c a t e di nt i a n s h u ia r e a , g a n s up r o v i n c e ，a n da l s ol i e si nt h en e m a r 舀no ft h eq i n g h a i - t i b e tp l a t e a u ，t h eg e o t e c t o n i cs e t t i n gl i e sa tt h ej u n c t i o no f t h eq i l i a n o r o g e n i cb e l ta n dt h en o r t hq i n l i n go r o g e n i cb e l to ft h em i d d l es e c t i o no ft h ec e n t r a l o r o g e n i cs y s t e mo fc h i n a , a n da l s os t r e t c h e so v e rt h es n ( h e l a n s h a n - s i c h u a n - y u n n a n ) t e c t o n i cb e l t si nt h ec e n t r a la r e ao fc h i n a , i to c c u p i e sas u p e r p o s e dt e c t o n i cp o s i t i o n ，w h i c hi s o v e r l a p p e db yt h ep a l e o - a s i a t i ct e c t o n i cd o m a i n ，t h et e t h y a nt e c t o n i cd o m a i na n dt h ep a c i f i c t e c t o n i cd o m a i n b e c a u s ei tl i e sa tt h ej u n c t i o n ，t h et r a n s i t i o n , t r a n s f o r m a t i o na n dc o n n e c t i o n s e c t i o n so ft h eq i l i a no r o g e n i cb e l ta n dt h eq i n l i n go r o g e n i cb e l t ，t h i sr e g i o nn o to n l y p r e s e n t ss i m i l a r i t i e sw i t ht h et w oo r o g e n i cb e l t s ，b u ta l s om a n yd i f f e r e n c e sf r o mt h e m i ti so f v i t a ls c i e n t i f i cs i g n i f i c a n c ef o ru st os t u d yt h em u l t i - p h a s eo r o g e n i cp r o c e s s e sb e t w e e nt h e c o n v e r g e n c ea n dd i v e r g e n c eo ft h en o r t hc h i n ap l a t ea n dt h ey a n g t z ep l a t e ，t h ec o m p o s i t i o n , c o n f i g u r a t i o n ，s t r u c t u r e ，e v o l u t i o na n dt r a n s f o r m a t i o no fo r o g e n i cm e c h a n i s m a tt h ej u n c t i o n o fo r o g e n i cb e l tp o s i t i o n ，a l s oo r o g e n i cp r o c e s sa n dt h ed y n a m i c s ，e t c a l lt h e s ei n v o l v ea s i g n i f i c a n tf o u n d a t i o nf o rt h eg e o l o g i c a li s s u e so f t h ec h i n ac o n t i n e n t a lg e o t e c t o n i c f r a m e w o r ka n de v o l u t i o n ，t h ec o n t i n e n t a lo r o g e n i cb e l ta n dc o n t i n e n t a ld y n a m i c s a c c o r d i n gt ot h eg e o m e t r y , k i n e m a t i c s ，s t r u c t u r a lp e t r o l o g y , m i n e r a l o g y , i s o t o p i c c h r o n o l o g ye t c r e s e a r c h e sw h i c hc a ng a i ns o m ec o n c l u s i o n sa sb e l o w ： 1 ，t h a tt h ep l a n es t r u c t u r a lg e o m e t r yp a t t e r na n dt h ed i s t r i b u t i o no fs t r a t u mo fr e s e a r c h f i e l di n d i c a t e dt h a tt h eq i n l i n ga n dq i l i a na r en o ts i m p l yc o n n e c t e da n dc o r r e s p o n d e dw i t h e a c ho t h e r , b u tt h es t r u c t u r a l r e l a t i o n s h i ps h o w e dah u g ej u x t a p o s i t i o na n dc o n j o i n x i n y a n g y u a n l o n gs h e a rz o n eo ft h ej u n c t i o ni sal a g e rd e x t r o r o t a t i o n a ld u c t i l es t r i k e - s l i p s h e a rz o n e ，w h i c hs u b d i v i d e db o t hq i l i a na n dq i n l i n gs t r u c t u r a lu n i t s ； 2 , a c c o r d i n gt ot h eg r a n i t i cm y l o n i t e sm i n e r a l o g y , ，m i c r o s t r u c t u r e ，s t r u c t u r a lf a b r i ca n d m i n e r a l a s s e m b l a g ec h a r a c t e r i s t i c ，a n di n t e g r a t i n gs t r a t i g r a p h y , r e g i o n a lg e o l o g ya n d m a g m a t i cr o c kd i s t r i b u t i o ns u g g e s t e dt h a tt h es h e a rz o n ef o r m e df r o mm i d d l i n g - s u p e r f i c i a l l e v e l ( 15 k m ) i nm i d p r e s s u r e l o w t e m p e r a t u r eg r e e n s c h i s tf a c i e s ，t h ep r e s s u r ea b o u t6 k b ，t h e t e m p e r a t u r ea b o u t3 5 0 - 4 5 0 ( 2 ； 3 ，t h el a i c p - m su - p bz i r c o ni s o t o p i cd a t i n go fg r a n i t i cm y l o n i t e sw a sc a r r i e do u t ， w h i c hc o n f i r m e dt h ea g e sa r ex y z 0 8 - - ( 9 3 5 5 3 1 m a ) ，x y z 0 7 = ( 9 7 8 5 4 8 m a ) a n d y l 0 2 - - ( 914 7 7 6m a ) o ft h ep r o t o l i t h ，w h i c ha r et h en e o p r o t e r o z o i c ( j i n n i n g i a n ) p r o d u c t s o ft h en o r t hc h i n ab l o c ka n dy a n g t z eb l o c ks u b d u c t i o n - c o l l i s i o nt e c t o n i c m a g m a t i ct h e r m a l e v e n t ； 4 ，t h eq i l i a na n dq i n l i n go r o g e n i cb e l t s sj u n c t i o ni sac o m p l e xo v e r l a yt e c t o n i cr e g i o n u n d e r g o n ec o m p l e x l yd i f f e rt i m e sa n dl e v e l st e c t o g e n e t i ci n f l u e n c e b a s e do i ls t r a t i g r a p h ya n d a r e a ls t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c ，a n di n t e g r a t e dt h eb i o t i t e4 0 a r 3 9 a ri s o t o p i cd a t i n gr e s u l t so f p r e d e c e s s o r sc o n f i r mt h a tt h es h e a rz o n e ，f o r m e df r o ml o w e rc a r b o n i f e r o u s ，w a s t h e h e r c y n i a nm o v e m e n tr e s u l t ，w h i c hi n d i c a t e dq i l i a n - q i n l i n go ns t r i k e s l i pc o l l a g et e c t o n i c s e t t i n gd u r i n ge o p a l e o z o i ce r a ； 5 ，a c c o r d i n gt h ea r e a lg e o l o g ye v o l v e m e n tc h a r a c t e r i s t i cr e s e a r c h e ss u g g e s t e dt h eq i l i a n a n dq i n l i n gb e r s sj u n c t i o n u n d e r g o n e f i v et i m e sm a j o rt e c t o n i cm o v e m e n t s ： p a l e o p r o t e r o z o i ce r ai s t h em e t a m o r p h o s e db a s e m e n t sf o r m e da n de v o l v e ds t a g e ； m e s o - n e o p r o t e r o z o i ct r a n s i t i o nb a s e m e n t sf o r m e da n de v o l v e ds t a g e ，j i n n i n g i a nt h en o r t h c h i n ab l o c ka n dy a n g t z eb l o c kw e r ec o n v e r g e d ；e o p a l e o z o i cw a st h eb l o c ks t r u c t u r e e v o l v ea n dc a l e d o n i a ns u b d u e t i o n - c o l l i s i o ns t a g e ； t h ei n t r a p l a t ee x t e n s i o n a lt e c t o n i c sa n d t h eq i l i a n - q i n l i n go r o g e n i cb e l t s so b l i q u ec o l l i s i o ns t r i k e - s l i pc o l l a g ew e r eo c c u r r e di n n e o p a l e o z o i c - t r i a s s i cs t a g e ；i n n e o z o i e - c e n o z o i cs t a g em o s t l yh a p p e n e dt h e i n t r a c o n t i n e n t a le v o l v e m e n t ，w h i c hb e h a v e da sb r i t t l ef r a c t u r a ls h e a rs t r i k e - s l i p ，f a u l tb l o c k a c t i v i t i e s ，m o u n t a i n su p l i f t ，b a s i ns u b s i d e n c e 。 k e yw o r d s ：q i l i a no r o g e n i cb e l t ，q i n l i n go r o g e n i cb e l t ，d u c t i l es t r i k e s l i p s h e a r z o n e ， j u n c t i o n , g r a n i t i cm y l o n i t e , l a - i c p m sz i r c o nu p bd a t i n g , t h en o r t hc h i n ab l o c k , t h e y a n g t z e b l o c k 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文 中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：声1 乞1 论文知识产权权属声明 r 月诊日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 卅年夕月玎日 印年r 月矽日 长安大学硕士学位论文 1 1 选题依据 第一章绪论 自1 9 7 0 年，兰姆赛( r a m s a y ，1 9 7 0 ) 等人在苏格兰和瑞士等地对中小尺度的韧性剪 切带进行了系统的描述并提出测量其中的应变和位移的方法以来，韧性剪切带的研究才 引起了广泛的重视，并正在成为研究地壳断裂构造和基底构造变形的重要课题。 韧性剪切带是指地壳中的高应变带，是地壳较深层次韧性变形领域中相当于断裂的 一种构造样式。其两侧岩石体相互间发生了明显的相对位移，这种位移主要由带内岩石 的韧性流动来完成，在露头尺度上看不到明显的断裂面【l i 。韧性剪切带可以形成于各种 构造环境，如造山前的隆滑构造【2 】，造山期的逆冲推覆韧性剪切带【3 】，造山后的伸展型 韧性剪切带，以及许多走滑韧性剪切带。不同构造环境，不同构造层次的韧性剪切带具 有不同的构造特征1 4 】。许多大的地质体边界都存在大型韧性剪切带。因此，韧性剪切带 已经成为地壳运动规律和大陆造山带以及岩石圈变形构造动力学研究的重要内容。韧性 剪切带也是地壳深部的构造薄弱带，许多大型韧性剪切带的形成总是伴随有变质作用 ( 递进或递退变质作用) ；韧性剪切带也是地质流体运移的通道和流体一岩石相互作用的 场所，如钾交代作用、脱碳作用、碳酸盐化作用。尤其是形成于下地壳岩石圈的韧性 剪切带，还伴随着岩石的部分熔融和岩浆的生成，并由此导致剪切带内岩石性质、结构 和构造的改变。更需要强调的是，许多金矿，尤其是前寒武纪变质岩区的金矿，都直接 或间接地与韧性剪切带有关。因此，对韧性剪切带的研究有助于正确认识变质作用的动 态变化、深部地壳的组成和演变，并极大地促进了矿产资源的勘查开发| 5 】。 研究区所在的天水地区位于甘肃省东部陇南山地与黄土高原的过渡地带。地处青藏 高原东北缘，其大地构造位置处于中央造山系中段祁连造山带和北秦岭造山带的接合部 位，同时也横跨在中国中部南北向构造带上，是古亚洲构造域、特提斯构造域和太平洋 构造域复合叠加的构造部位。由于该研究区处于祁连一北秦岭造山带的衔接、过渡、转 换、交接部位，既有相似、共同之处，也有许多差异与独特之处，这对于深入研究华北 板块与扬子板块之间聚合与离散的多期复合造山过程、造山带接合部位组成、结构、构 造、演化与造山机制的转换以及造山过程与动力学等一系列涉及中国大陆大地构造格架 及其演化、大陆造山带和大陆动力学等重大基础地质问题，具有十分重要的科学意义【6 l 。 秦岭造山带横亘中国大陆中部，是分隔中国南北大陆的主要地质界线，长期以来受 到国内外地学界的广泛重视【7 】。现有的研究表明，秦岭造山带是华北和扬子板块及其间 第一章绪论 的南秦岭微地块分别沿北侧的商丹带和南侧的勉略带两条古缝合带长期裂解、俯冲、碰 撞以及陆内构造演化而成的复合型大陆造山带。其中，商丹带是华北板块和扬子板块之 间的主板块俯冲碰撞缝合带，尤以东秦岭最为发育，发育以丹凤岩群1 8 1 为代表的岛弧型 火山系、以弧前沉积楔形体为代表的弧前火山沉积岩系，以及与之配套的- - n 坪弧后 盆地型蛇绿岩【9 】，共同标定了华北与扬子板块之间缝合带的具体位置和组成【1 0 】。然而， 商丹带的西延问题迄今争议较大，关键问题在于商丹带在西秦岭地区的对应部分不甚清 楚，限定了对西秦岭造山带内部各地质体的构造关系及其形成演化的认识，更为重要的 是直接制约了对于秦岭造山带与祁连造山带交接关系的正确认识。东、西秦岭、秦岭与 祁连造山带交接关系研究的关键在于商丹带的西延问题，而这一问题的瓶颈在于祁连、 西秦岭交接地区宝鸡天水地区各个地块之间的具体界线的确定和基本地质特征、构 造格局的研究。 1 2 剪切带研究现状及本区存在的问题 关于韧性剪切带的研究前人已经取得了大量的研究成果，自1 9 7 9 年和1 9 8 2 年分别 在西班牙巴塞罗那和美国加州召开了国际糜棱岩问题讨论会以来，地质学家对韧性剪切 带及其糜棱岩的研究显示出浓厚的兴趣。以后的2 0 年间大量的文献报道了这一方面的 研究成果。韧性剪切带中的变形作用是控制和影响地壳形成和演化的一种重要因素，在 以往的研究中一般侧重于几何形态分析和研究，并在此基础上对韧性剪切带进行分类【3 1 1 ，1 2 ，13 1 ，有关韧性剪切带的基本特征，许志琴等【1 4 1 已作了详细的概括和总结，何绍勋等 【15 1 、马杏垣【1 6 】也对韧性剪切带的基本特征进行了概括和总结。 2 0 世纪8 0 9 0 年代以来，构造地质学家开始注意对韧性剪切带内部变形，特别是糜 棱岩矿物的组构及其形成机制的研究；地球化学家则对韧性剪切变形对元素迁移机制的 控制作用给予高度的重视。目前韧性剪切带作为大陆上研究最全面、最深入和详尽的构 造带，已经成为研究地壳运动规律及大陆山链岩石圈变形构造动力学的重要内容【3 】，同 时也成为研究深部地壳地球化学作用与动力成岩、成矿作用的一个窗口【1 5 , 1 7 , 1 8 】。孙岩【1 9 】 从显微超微构造、岩石固态流变、动力变质成矿、成岩模拟实验、构造地球化学、造山 带运动学和同位素年代学等七个方面，较全面地阐述了近2 0 年来糜棱岩岩石学的研究 进展情况。并简单列举了一些新成果，诸如浅层次糜棱岩的发现、人工糜棱岩的成岩实 验和同位素测年新数据等。同时还指出糜棱岩的微观研究可进一步拓展到壳幔流变学、 构造年代学和造山带比较学等这些新的学科研讨上。杨晓勇【2 0 】对韧性剪切带及其变形岩 2 长安大学硕士学位论文 石的研究现状和研究意义进行系统的综述，认为近1 0 多年来，对于韧性剪切带及其所形 成的糜棱岩研究进入了一个重要的发展阶段，即岩石类型以早期的长英质糜棱岩为主， 扩大到现在的几乎涉及到所有的变质相领域；微观构造无论是在理论上及方法上均取得 迅速发展，并使地质学的研究摆脱了描述学，步入定量化、运动学及动力学的新阶段， 韧性剪切带糜棱岩的深入研究必须将超微构造分析与微区元素分析相结合，才能深刻认 识韧性剪切带物质运动的规律。提出了未来韧性剪切带及其糜棱岩的研究方向和目标： ( 1 ) 系统研究糜棱岩中主要造岩矿物组合及其变形特征，计算剪切变形岩石的应力一 应变参数，搞清韧性剪切带所处的应力应变环境；( 2 ) 系统研究韧性剪切带岩石在天 然分强剪切应力作用条件下常量元素迁移机制及活化转移的应力排序问题；( 3 ) 系统 研究剪切变形作用过程中岩石化学组成的微量和稀土元素变化，讨论强变形条件下岩石 中微量元素活化和迁移规律，深入探讨微量元素迁移的动力控制，包括稀土元素配分变 化的应力制约以及应变矿物晶格化学变化行为及其对其寄主的变形岩石元素( 组分) 在 应变过程中迁移变化的制约和影响；( 4 ) 从理论上探讨天然强剪切应变条件下岩石中 组分活化、转移与应力( 应变) 的因果联系，为深入探讨韧性剪切带动力成岩( 成矿) 作用提供理论的科学依据，为探讨中、下地壳中韧性剪切带的形成和演化提供科学依据 ( 如韧性剪切带金的富集) ，同时为韧性剪切变形作用条件下成岩、成矿地球化学作用 提供理论和实验依据；( 5 ) 现代分析技术如激光同位素原位分析以及激光i c p - - m a s s 分析技术对研究变形域内的岩石( 矿物) 的元素和同位素的活化迁移规律，对深刻揭示 糜棱岩化过程中的元素活化迁移机制提供更高质量的地球化学证据具有重要的作用。 祁连秦岭造山系地处古亚洲、特提斯和环( 滨) 太平洋三大构造域交切、复合地 剧2 1 1 。祁连一西秦岭造山带结合部位的交接关系一直以来颇有争议。传统构造观点认为 以渭河断裂或宝鸡一天水一柴北缘断裂为界，以北属于祁连造山带，以南属于西秦岭造 山带，并认为这一地区的几套火山岩、变质岩不能与秦岭地区的进行对比。宋志高等1 2 2 1 据从秦安到宝鸡的早古生代葫芦河群及其火山岩系的研究认为北秦岭和北祁连不但是 相互连接的，而且具有中间为古老隆起( 秦岭群) 岩块、两侧为早古生代火山岩( 蛇绿 岩) 带相同构造格架组合型式，同为我国华北与扬子板块间的碰撞拼合带产物。张维吉 等【2 3 】研究认为两个造山带在空间上是连通的，地层具大体相同的组成，形成相似的大地 构造背景，并经历了相似的变质变形历史。不仅如此，分割这些地质体的一些边界断裂 边界韧性剪切带也都贯通全区，有时仅是出露深度、宽度有所差别。尽管两个造山带在 许多方面有较大的相似性与一致性，然而以反s 型构造转折处的接合部位为界，东西两 第一章绪论 侧造山过程、造山作用、主造山期、造山机制等都有着明显的差异。因此接合部位构造 特征与造山机制、造山过程的研究，对揭示祁连一北秦岭造山带，甚至中国大陆构造演 化都将具有重要意义。 秦岭造山带近十余年来的研究取得了巨大进展，构成中央造山带主体的昆仑山、祁 连山和秦岭3 个著名造山带从大地构造体制总体而言可视为统一造山带【2 1 1 ，但在西延问 题上仍存在较大争论，祁连造山带为秦岭造山带的西延部分，至少在晋宁期以前二者就 有相同或相似的地质发展历史f 2 4 1 。中央造山带范围内新元古代晚期蛇绿岩带可以视为一 个系统昆祁秦缝合系【2 5 2 6 1 。昆祁秦缝合系是r o d i n i a 超大陆经历了早一中震旦世( 约 7 8 0 - - 6 0 0 m a ) 初期裂解阶段，晚震旦世一奥陶纪( 约6 0 0 - 4 4 0m a ) 昆祁秦多岛洋阶段， 晚奥陶世一早志留纪( 约4 4 0 - - 4 0 0m a ) 昆祁秦多岛洋闭合阶段形成的一个包含若干条 缝合带和若干个微地块的体系，是中央造山带的基础【2 7 1 。杨忠明等2 8 1 对秦岭和祁连造山 带结合部位晚古生代前地层进行了对比划分，认为由于接合部位所处构造位置的特殊 性，使得其晚古生代前的沉积盆地在形成的时限与性质上都与祁连、北秦岭造山带存在 一定的差异，即其不同阶段的沉积盆地要比祁连、北秦岭造山带的沉积盆地形成的早， 在裂陷深度上要深，火山活动更强烈，岩性以基性一中基性为主，并与两侧地层呈渐变 过渡或相变或尖灭关系。因此，对结合部位的地层划分，不能沿用祁连、北秦岭地区的 划分方案，要建立其独立的地层系统。长安大学地质调查研究院完成的天水市幅l ：2 5 万区调填图研究【6 l 表明祁连与秦岭( 主要是西秦岭) 不是简单的一一对接，而是呈一个 巨大的斜切交接构造关系，即西秦岭北界构造边界断裂带截切了祁连造山带构造单元， 同时也截切了秦岭造山带的构造单元特别是商丹古缝合带。因此祁连与秦岭具有斜切转 换构造关系。这种巨大的斜切转换构造关系的形成有两种解释：现今两个构造单元原 本是连通的，只是由于后期区域构造的改造、运动、变位而使得它们被大型剪切带错移 至现今位置，既以秦岭岩群为标志，其北侧的北秦岭构造带草滩沟群可能与祁连造山带 的葫芦河群、红土堡基性火山岩单位、陈家河群是对应关系，北秦岭构造带的宽坪岩群 与祁连造山带的陇山岩群是对应关系；现今的两个构造单元原本就不是一个构造单 元，而是分属于两个构造单元，在秦岭地区沿剪切带的俯冲一碰撞造山过程中因碰撞造 山作用而通过走滑拼贴作用结合在一起，形成现今的构造几何关系，之后共同经历了陆 内构造作用的叠加和改造。 新阳一元龙大型韧性走滑剪切构造带处于祁连一秦岭造山带的接合部位，从上世纪 9 0 年代以来就有过研究并探讨过其大地构造意义。张维吉等【2 3 l 已经识别出了此剪切带， 4 长安大学硕士学位论文 当时称之为新阳一黄家坪韧性剪切带，并对其进行了一系列的研究，认为该剪切带经历 了两次韧性剪切变形作用，早期韧性剪切作用为秦岭群的主变质期大体同时，晚期韧性 剪切作用为秦岭群的退变质期，与葫芦河群的主变质期相当，但延伸方向不同。 随着研究技术的改进和研究程度的提高，近些年来祁连和北秦岭造山带接合部位成 为研究的热点。同位素年代学数据为其进一步研究提供了新的地球化学依据( 表1 1 ) 。 新阳一元龙大型韧性走滑剪切构造带，区域可称为天水一宝鸡走滑剪切带，位于渭河两 侧，宽约2 5 5 k m ，目前大部分为新生界所覆盖，主要由眼球状黑云母花岗质糜棱岩( 元 龙和新阳地区) 和钙质糜棱岩等组成，韧性剪切变形非常强烈，平面上以右行走滑剪切 运动为主。新近在新阳镇两个花岗质糜棱岩样中测得锆石l a i c p m su p b 年龄为分别 为( 9 8 1 4 - 5 ) m a ( m s w d = i 7 ) ：( 9 3 7 7 4 - 3 5 ) m a ( m s w d = 2 2 ) 2 9 】，元龙地区从一个 花岗质糜棱岩样中测得锆石l a i c p m su p b 年龄为( 9 2 4 2 4 - 2 7 ) m a ( m s w d = o 6 7 ) 【3 们，根据锆石c l 图像具有振荡环带、t h u 值较高等岩浆岩锆石的特点【3 1 1 ，认为该年龄 值为花岗质糜棱岩的原岩形成时代。李曙光等【6 】在武山县城北花岗质糜棱岩中测得锆石 s h r i m p u - p b 年龄为( 9 5 0 5 4 - 1 2 7 ) m a ( m s 、粕= 1 6 4 ) ，表明于新元古代西秦岭北缘存 在岩浆活动事件【6 1 。最新获得的新阳和元龙两地糜棱岩的w 9 心年龄分别为3 5 3 4 - 1 1 m a 和3 6 6 4 - 0 6 m a 6 1 ，指示至少在石炭纪剪切带已横切秦岭和祁连造山带并发生强烈的走滑 构造作用。 表1 1 秦岭北缘同位素年代学数据 采样地点测定对象测定方法年龄值m a资料来源 东秦岭德河 二长花岗岩t i m s 锆石u p b 9 6 4 4 + 5 2 陈志宏等，2 0 0 4 东秦岭德河二长花岗岩s h r i m p 锆石u p b 9 4 3 士1 8 陈志宏等，2 0 0 4 北秦岭石槽沟 花岗岩l a i c p m s 锆石u p b9 2 5 士1 1c h e n d l e t a l ，2 0 0 4 北秦岭牛角山片麻状花岗岩s h r i m p 锆石u p b 9 5 5 + 1 3 王涛等，2 0 0 5 天水北道区郭家坪石英二长质糜棱岩s h r i m p 锆石u p b 9 5 3 4 + 1 4 陆松年等，2 0 0 5 天水武山县城北 花岗质糜棱岩s h 刚m p 锆石u p b 9 5 0 5 + 1 2 7 李曙光等，2 0 0 4 1 3 研究目的和内容 本论文将在长安大学地质调查研究院完成的天水市幅1 ：2 5 万区调填图研究【6 j 基础 上，以构造地质学研究为主，结合区域地质学、岩石大地构造学、同位素年代学、岩石 组构学及构造岩石学等方面的分析对祁连一西秦岭造山带接合部位新阳一元龙大型韧 性走滑剪切构造带进行系统的研究，对糜棱岩岩石学特征、宏微观构造特征、原岩形成 时代及其地质意义；对剪切带进行了几何学、运动学方面的分析研究，进而探讨剪切带 形成环境、产出的构造位置、大地构造意义。从而解决前人研究尚存争论的问题，提出 5 第一章绪论 新的看法，同时为探讨祁连一西秦岭造山带构造交接部位的形成与演化乃至中国大陆造 山带的基本特征及大陆动力学探索提供重要基础科学资料。 ( 1 ) 以前人研究成果及长安大学地质调查研究院完成的天水市幅1 ：2 5 万区调填 图资料【6 】为基础，结合野外及实验室工作，分析祁连一西秦岭造山带交接部位新阳一元 龙地区的大型韧性走滑剪切构造带的区域展布、岩石组合、变质岩岩石学、构造岩石学、 构造变形变质特征、同位素年代学特征等，并厘定其形成时代； ( 2 ) 利用传统的构造地质学方法对剪切带进行几何学、运动学方面的研究，揭示 其形成机制、变形特征和大地构造意义。 ( 3 ) 利用糜棱岩的研究新进展对剪切带内构造岩进行岩组学、显微构造方面的研 究，进一步讨论剪切带形成的微观机制。 ( 4 ) 通过对剪切带内花岗质糜棱岩进行l a i c p m s 锆石u p b 同位素年代学测定， 探讨其原岩形成时代和区域大地构造意义。 ( 5 ) 通过对研究区区域构造的研究，并结合前人的4 0 a r 3 9 a r 同位素年代学数据， 限定剪切带形成时代。 ( 6 ) 结合祁连、秦岭造山带及华北、扬子板块区域构造演化史，阐明研究区古板 块构造演化历史、俯冲造山过程。 1 4 研究方法及技术路线 本次研究将主要采用构造地质学、同位素年代学、构造岩石学的基本理论和方法， 紧密结合区域地质、地层、大地构造、地质演化等方面的分析，利用近1 0 年糜棱岩、 韧性剪切带方面研究的新成果，探讨研究区构造地质特征、糜棱岩和韧性剪切带特征、 岩组学特征、同位素年代学特征及其大地构造属性。建立祁连一秦岭造山带接合部位的 构造模型和演化历史。主要研究方法及技术路线如下： ( 1 ) 以前人研究成果及长安大学地质调查研究院完成的天水市幅1 ：2 5 万填图资 料阳1 为基础，为韧性剪切带岩石构造单元与周边地层单位的构造格架、交接关系、空间 展布提供可靠依据。 ( 2 ) 由于研究区内新生界沉积物覆盖较广泛，剪切带出露较差，因此选择两个地 区作为研究重点区域：新阳和元龙地区，重点进行剪切带的分布、组成、构造特征、构 造岩石单位之间的关系，糜棱岩的变形变质特征、岩组学特征、变形矿物组合特征、花 岗质糜棱岩同位素年代学特征； 6 长安大学硕士学位论文 ( 3 ) 强调野外观测和室内处理、宏观和微观的紧密结合，对剪切带进行了宏观尺 度的研究，在此基础上采集了代表性构造岩样品进行了显微构造观察和岩组学测试，从 而对剪切带进行几何学、运动学、动力学方面的研究。 ( 4 ) 利用最新的同位素年代学测试方法对剪切带内花岗质糜棱岩进行同位素年代 学研究，从而确定原岩形成的时代，同时借鉴前人的蚰a r r 同位素年代学研究对剪切 带的形成时代进行了界定，并对其大地构造意义进行探讨。 1 5 主要实物工作量 本项研究主要完成的工作量如下( 表1 2 ) ： 表1 2 主要工作量 序号项目内容单位数量 备注 2 0 0 4 、2 0 0 5 年暑期和2 0 0 6 年4 月在天水新 1 野外地质调研天3 0 阳一元龙进行了野外地质考察。 2 地质剖面条 2 野外实际考察测量 3 野外照片张 5 0 野外实际考察拍摄 4 采集标本件 1 4 其中3 件为同位素样 5 普通薄片件 1 4 中国地质调查局西安地质矿产研究所 6 定向薄片件 8 中国地质调查局西安地质矿产研究所 7 锆石同位素样品件3陕西地勘局区域地质矿产研究院挑样 8 锆石c l 照片张 3 5 中国科学院地质与地球物理研究所 西北大学大陆动力学国家重点实验室的 9 锆石u p b 年龄测点 7 5 l a i c p m s 仪器测试锆石u p b 年龄 1 0 x 射线岩组学件 1 0 中国地质科学院地质力学研究所 1 l 费氏台岩组学件 1 0 长安大学 宏观线理面理组构 1 2 张 6 野外观测 图 7 第二章区域地质概况 区域大地构造背景 第二章区域地质概况 祁连一秦岭造山带的接合部位既是中国南北大陆衔接处，又处于中国大陆东西地质 过渡枢纽地区，周边既有长期发展的地块如鄂尔多斯、阿拉善、中祁连、松潘、若尔盖、 饧子地块等，也有长期活动的构造带。接合部位北侧，近南北向展布的贺兰山陆内造山 带在中新元古代和早古生代是介于阿拉善地块和鄂尔多斯地块之间的陆内裂陷槽。祁连 告山带、秦岭造山带及贺兰山陆内造山带在长期的构造发展过程中，处于几个地块相互 变接地带，具有复杂的裂解、拼合，不同体制、不同类型的发展历史和不同样式的造山 吐程，正好与几个地块夹持的“三叉裂谷系构造位置相吻合。这一构造格局的发展演 比、独特的构造背景和构造边界势必造成这三个构造带在同一时期具有不同体制、不同 陶造发展以及不同性质、不同类型的造山作用。接合部位正处于“三叉裂谷系”构造带 变汇处，其独特的构造背景、深部构造状态、岩石圈组成和热结构等，必定影响到三个 陶造带的构造演化，接合部位正是祁连与秦岭两造山带的交接转换部位【2 3 1 。 图2 1 研究区大地构造位置简图 新阳一元龙大型韧性走滑剪切构造带位于天水、宝鸡一线，沿渭河流域北侧展布， 地处青藏高原东北缘，其大地构造位置处于中央造山系中段祁连造山带和北秦岭造山带 拘接合部位【6 , 3 6 , 3 7 , 3 8 , 3 9 , 4 0 , 4 1 1 ，西秦岭一松潘构造结的北界和东北构造结剧4 3 1 ，同时也横跨 在中国中部贺兰山一川滇南北向构造带上，是古亚洲构造域、特提斯构造域和太平洋构 篷域复合叠加的构造部位【4 4 】( 图2 1 ) 。 8 喽落潍l磐议，葛一喽蔷足斛n噬蔷昧斟n靼弧莓；催二n一弧半区半齄i永半齄漤锹gn蛙弧遐挂映锹 芒忸恨式n”昶半g球恒i永半区蒙长唧曩苗n一昶半区冰怛i杂半晷曩甚嫩n弧沤攥系陋嫩畔i聚长刚最占n昶遐撑暴似岳n p枯求磐撩，葛 枯架r11基n一枯弧女憾n囊弧舻区长二n一昶酶辖璐忡水0n一枯匠忡朴式h一枯爨嚣褂、8_弧哩诂峰锹枯襄救梧，”昶rtl孓掣醐删州翅占_ 一昶唾嚣峰制栋襄搽遴_昶r11掣甾廿站露搽邀_g昶廿翳除_一垛娟熙求怅【一枯*嗒般，h_”逍井弧器是越幂搽躯gh掣褂昶翊管醛旗 野搽韶、6裢装褂k垛聪博一髅嘶i髅聪博占倏謦峨除拳 、千糜岩、少量糜棱岩化 岩石。 新阳一带典型剖面 天水新阳镇细尾子沟一蚰蜒咀韧性剪切带剖面说明如下( 图3 3 ) ： 灰绿色绿片岩( 变玄武岩) ； 钙质糜棱岩，内有变基性岩构造透镜体，不对称褶皱发育； 深灰色黑云母- - 云母白云母石英片岩，有较多的变基性岩脉贯入其中； 深灰色一灰色条带状大理岩或条带状钙质糜棱岩： 深灰一灰色条带状大理岩夹白云质大理岩： 深灰色条带状大理岩夹灰黑色黑云母二云母石英片岩； 1 6 长安大学硕士学位论文 灰色一深灰色英云闪长质、花岗闪长质糜棱岩、眼球状花岗质糜棱岩； 灰色一深灰色条带状、眼球状( 细小) 黑云二长花岗质糜棱岩长英质糜棱岩； 深灰色条纹状、眼球状英云闪长质、花岗闪长质糜棱岩； 浅灰色中细粒黑云二长花岗岩。 0耀一ls：295，18 f 石嘲 图3 3 西秦岭天水地区新阳镇细尾子沟蚰蜒咀韧性剪切带构造剖面图 剖面显示为岩层北东向倾斜，线理和面理产状有交角，剪切带两侧地层由北东向南 西方向逆冲走滑剪切，形成典型的韧性走滑剪切带，分割了不同的变质岩地层单位。 元龙一带典型剖面 天水麦积区元龙韧性剪切带主要发育( 图3 4 ) ：变质砂岩；黑云母石英片岩；二云 母石英片岩；条纹状黑云长英质糜