（构造地质学专业论文）天水地区碎屑岩地球化学及其形成构造环境研究.pdf

天水地区碎屑岩地球化学及其形成环境研究 徐静刚 ( 西北大学地质学系，西安7 1 0 0 6 9 ) 内容摘要 东、西秦岭的交接关系一直是地质学界研究的焦点之一。天水地区地处东、西秦 岭以及祁连造山带交接转换部位，是探讨东、西秦岭以及祁连造山带对接关系的关键 地区。该区以关子镇一武山蛇绿岩带为界，南北两侧前中生代具有不同岩石构造组合、 变质变形历史，反映其各自具有不同的构造演化过程。北侧主要出露前寒武纪变质基 底岩系，其上主要为下古生界李子园群( 广义) 绿片岩相变质的火山一沉积岩系。而 南侧自北而南依次出露上泥盆统太草滩群和中上泥盆统舒家坝群。尽管已有的研究证 明，关子镇一武山蛇绿岩带可与东秦岭商丹带相对比，但是关于关子镇一武山蛇绿岩 带所揭示的板块构造及其演化意义，尚有许多疑义。两板块拼接过程中形成的碎屑岩 系的深入研究，对于揭示商丹带的西延、关子一武山蛇绿岩的构造侵位时限，尤其是 南北板块拼按时限、作用方式与过程都具有重要的科学意义。基于此，本文以大草滩 碎屑岩系为重点，从其地质、地球化学入手，分析研究其形成环境及其构造意义，籍 以限定商丹带的形成演化过程和时限。 在广泛涉猎细粒碎屑岩地球化学在构造环境研究中的应用基础上，将细粒碎屑岩 的形成环境分为四种：大洋岛弧、大陆岛弧、活动陆缘以及被动陆缘。在主量元素方 面：大洋岛弧砂岩具有高的t f e 2 0 3 + m g o ( 8 - 1 4 1 0 2 ) 、t i 0 2 ( o 8 1 4 1 0 。2 ) 含量， 低的a 1 2 0 f f s i 0 2 ( o 2 4 - 0 3 3 ) 、k 2 0 n a 2 0 ( 0 2 0 4 ) 比值。大陆岛弧砂岩与大洋岛弧相 比，以较低的t f e 2 0 3 + m g o ( 5 - 8 x1 0 2 ) 、t i 0 2 ( 0 5 0 7 1 0 ) 含量和较高的a 1 2 0 3 s i 0 2 ( 0 1 5 - 0 2 2 ) 、k 2 0 n a 2 0 ( 0 4 - 0 8 ) 比值为特征。活动陆缘砂岩具有低的t f e 2 0 3 + m g o ( 2 - 5 1 0 。2 ) 、t i 0 2 ( o 2 5 0 4 5x 】0 4 ) 含量，k 2 0 n a 2 0 “1 。被动陆缘砂岩一般富集 s i 0 2 ，贫n a 2 0 、c a o 和t i 0 2 。在微量元素方面：大洋岛弧型砂岩以极低的l a ( 8 7 2 2 5 1 0 。6 ) 、t h ( 2 2 7 0 7 1 0 4 ) 、u 0 0 9 士0 2 1 l o 。b ) 、z r ( 9 6 2 0 1 0 4 ) 、n b ( 2 0 0 4x1 0 - 6 ) 含量和t h u ( 2 1 0 7 8x1 0 4 ) 值，高的l a s c ( 0 5 5 0 2 2 ) 、l a t h ( 4 2 6 1 2 1 、t i z r ( 5 6 8 2 1 4 ) 、z r 1 1 l ( 4 8 0 1 3 4 1 比值为特征。大陆岛弧砂岩的特征是 l a ( 2 4 4 土2 3 1 0 6 ) 、t h ( 1 1 1 1 1 x1 0 。6 ) 、u ( 2 5 3 o 2 4 1 0 6 ) 、z r ( 2 2 9 2 7 1 0 4 ) 和 n b ( 8 5 0 8 1 0 6 1 含量增加，用l a t h s c 和l a s c - t i z r 图解可以识别。活动陆缘砂 岩与被动陆缘砂岩可用t h s c z r 1 0 和t h c o z r 1 0 图解及相关参数t h z r 、t h s c 等 区别开。被动陆缘砂岩较之活动陆缘型具有增加的z r ( 2 9 8 8 0 1 0 。6 ) 含量，z r t h ( 1 91 5 8 ) 比值高，b a ( 2 5 3 6 4 1 0 。) ，r b ( 6 1 1 9 x1 0 。) 、s r ( 6 6 2 2 1 0 “1 的含量和 t i z r ( 6 7 4 0 9 1 比值较低。在稀土元素方面：大洋岛弧砂岩显示低的e r e e ( 5 8 1 0 i 0 。6 ) 含量和l r e e h r e e ( 3 8 0 9 ) 比值，无负的e u 异常( i 0 4 0 ，1 1 ) 。大陆岛 弧砂岩具有较高的r e e 含量( 1 4 6 2 0 x1 0 6 ) 和l a y b ( 1 l 3 6 ) 比值，出现小的e u 负异常( 0 7 9 0 1 3 ) 。活动陆缘和被动陆缘型砂岩以高的r e e 含量( 1 8 6 x1 0 。6 和2 1 0 x1 0 ) 和l r e e h r e e 比值( 9 1 和8 5 ) 为特征，具有显著的e u 负异常( 0 6 0 和 0 5 6 ) 。 天水地区上泥盆统大草滩群主要是一套陆相粗碎屑沉积，主要岩石组合为未变质 的厚层一块状面岩、砂砾岩、中细粒石英砂岩、泥质粉砂岩、杂砂岩以及不均匀变 质的绿片岩、绿泥石英片岩、千枚岩等，原岩恢复为杂砂岩。其中，变质砂岩地球化 学特征表明：t f e 2 0 3 + m g o ( 5 7 1 8 3 9 1 0 。2 ) 、t i 0 2 ( 0 6 0 8 2x1 0 2 ) 含量和a 1 2 0 3 s i 0 2 ( o 1 5 - 0 2 4 ) i ：h 值与大陆岛弧型砂岩相似。t i 0 2 - t f e 2 0 3 + m g o 图解、a 1 2 0 3 s i 0 2 一t f e 2 0 3 + m g o 图解均显示岛弧一活动陆缘砂岩特征。大多数微量元素判别参数如t h ( 1 1 6 8 1 7 3 6 1 0 6 ) ，z r ( 1 7 4 2 9 5x1 0 6 ) ，h f ( 4 8 8 5 1 0 6 ) ，s c ( 1 1 1 1 9 3x1 0 6 ) ， v ( 7 0 一1 4 6 1 0 4 ) ，z n ( 5 9 6 8 6 0 x1 0 4 ) 含量以及l “t h ( 1 8 5 。2 8 0 ) ，l a s c ( 1 9 5 3 2 0 ) ， t 1 1 s c ( o 9 0 - 1 5 5 ) ，t i z r ( 1 2 8 8 2 0 7 1 ) ，z r h f ( 3 3 5 9 - 4 1 1 1 ) 值属于大陆岛弧和或 活动陆缘。在l a t h s c 、t h s c - z r 1 0 和t h c o 。z f f l 0 图解中，样品集中分布于岛弧区 域。稀土元素总量较高( r e e = 1 1 6 2 3 3 1 0 4 ) ，显示明显的轻稀土富集特征( l r e e h r e e = 7 ，2 2 9 6 6 ) ，轻稀土较重稀土分异更为明显，具明显的e u 负异常 ( e u e u * = 0 6 1 0 6 8 ) ，这些重要的判别参数值和样品的球粒陨石标准化稀土曲线模式 等很一致地表现出大陆岛弧一活动陆缘砂岩特征。以上特征显示了该区变质砂岩物塬 区构造背景为岛弧一活动陆缘。砂岩地球化学及沉积相、沉积结构、古水流等特征揭 示了上泥盆统大草滩群沉积构造环境为造山带前的同造山前陆盆地，也暗示了华北板 块与秦岭微板块的对接不晚于晚泥盆世。 关键词： 天水地区西秦岭商丹带 大草滩群 变砂岩地球化学前陆盆地 g e o c h e m i s t r ya n dt e c t o n i cs e t t i n go ft h ec l a s t i cr o c k s f r o mt i a n s h u ia r e a x uj i n g g a n g ( d e p a r m e n to f g e o l o g j z , n o r t h w e s tu n i v e r s i t y , x i a n7 1 0 0 6 9 ) a b s t r a c t t h et i a n s h u ia r e ai sl o c a t e da m o n gt h ee a s tq i n l i n g ，w e s tq i n l i n ga n dq i l i a n m o u n t a i n s ，w h i c hi sak e yt ou n d e r s t a n dt h et e c t o n i cr e g i m ea n de v o l u t i o n a r yh i s t o r yo f t h e s u b d u c t i o na n dc o l l i s i o na m o n gt h r e ep l a t e s t h er e g i o n a l g e o l o g yc a nb et e c t o n i c l y d i v i d e di n t on o r t ha n ds o u t ht e c t o n i cb e l tw i md i f f e r e n tr o c ka s s o c i a t i o n s m e t a m o r p h i s m a n dd e f o r m a t i o nb yt h eg u a n z i z h e n w u s h a no p h i o l i t i cm d l a n g eb e l t t h e s ed i f f e r e n c e s s h o wt h a tt h en o r t ha n ds o u t ht e c t o n i cb e l th a sp o s s e s s e dd i f f e r e n te v o l u t i o n a r yh i s t o r y t h e n o r t h e r nb e l tm a i n l yc o n s i s t so fp r e c a m b r i a nm e t a m o r p h i cb a s e m e n ta n dl o w e rp a l e o z o i c l i z i y u a ng r o u p ，w h i c hc o m p o s e do fm e t a m o r p h i cv o l c a n i c s e d i m e n t a r ya s s e m b l a g eo f g r e e n s c h i s tf a c i e s t h es o u t h e r nt e c t o n i cb e l tm a i n l yc o n s i s t so fu p p e rd e v o n i a nd a c a o t a n g r o u pi nn o r t h ，a n dm i d d l e - u p p e rd e v o n i a ns h u a j i a b ag r o u pi ns o u t h a l t h o u g hm a n y s t u d i e sh a v ed o c u m e n t e dt h ec o m p a r a b i l i t yo fg u a n z i z h e n w u s h a no p h i o l i t ez o n ea n d s h a n g d a nz o n e ，t h e r ea r es t i l lm u c hd i s p u t eo nt h ep l a t et e c t o n i c sa n de v o l u t i o nh i s t o r yo f t h eg u a n z i z h e n w u s h a no p h i o l i t i cm d l a n g eb e l t t h ed e t a i l e ds t u d yo ft h es e d i m e n t a r y r o c k sd i s t r i b u t e da l o n gt h es u t u r ez o n e ，w h i c hw a sd e p o s i t e dd u r i n gs u b d u c t i o n c o l l i s i o n ，i s s i g n i f i c a n tt or e v e a lt h ew e s t w a r de x t e n s i o no fs h a n g d a nz o n e ，t h ep r o c e s s o ft h et e c t o n i c e m p l a c e m e n to fg u a n z i z h e n w u s h a no p h i o l i t e ，e s p e c i a l l yt h et e c t o n i ce v o l u t i o no ft h e s o u t ha n dn o r t hb l o c k s b a s e do nt h ec o m b i n e di n v e s t i g a t i o no f r e g i o n a lg e o l o g y , s e d i m e n t a r yg e o l o g ya n ds t r u c t u r a lg e o l o g y , t h eg e o l o g ya n dg e o c h e m i s t r yo f t h ed a c a o t a ng r o u p w e r es t u d i e di n t h i st h e s i s a f t e ra l l ，t h et e c t o n i cs e t t i n ga n di m p l i c a t i o n so ft h ee l a s t i c r o c k sa sw e l la st h er e s t r i c t i o no fe v o l u t i o no fs h a n g d a ns u t u r ez o n ei nt h et i a n s h u ia r e a h a sb e e nd i s c u s s e d b a s e do nt h ea p p l i c a t i o no ft h es t u d yo fh o wt od i s c r i m i n a t et h et e c t o n i cs e t t i n go f f i n eg r a i n e de l a s t i cr o c k sb yg e o c h e m i s t r y ，t h et e c t o n i cs e t t i n go fe l a s t i cr o c k sa r ec l a s s i f i e d i n t of o u rt y p e s ：o c e a n i ci s l a n da r c ( o i a ) ，c o n t i n e n t a li s l a n da r c ( c i a ) ，a c t i v ec o n t i n e n t m m a r g i n ( a c m ) a n dp a s s i v em a r g i n ( p m ) a sf o rt h em a j o re l e m e n t s ：o i as a n d s t o n e sa r e c h a r a c t e r i z e db yt h eh i g ha b u n d a n c e so ft f e 2 0 3 + m g o ( 8 1 4 1 0 。) ，t i 0 2 ( o 8 一1 4 1 0 - 2 ) ， a n dl o wa 1 2 0 3 s 1 0 2 ( 0 2 4 - 0 3 3 ) a n dk 2 0 n a 2 0 ( 0 2 0 4 1r a t i o s ，t h ec i as a n d s t o n e sc a nb e d i s t i n g u i s h e df r o mt h eo i at y p eb yt h e i rl o w e rt f e 2 0 3 + m g o ( 5 8 10 “1a n dt i 0 2 ( 0 5 - 07 i i i 10 。工a n dh i g h e ra 1 2 0 f i s i o ；( 0 。15 - 0 2 2 ) a n dk 2 0 n a 2 0 ( 0 4 0 8 ) 。t h ea c ms a n d s t o n e s a r ec h a r a c t e r i z e db yl o wt f e z o a + m g o ( 2 5 1 0 - 2 ) t i 0 2 ( 0 2 5 0 4 5 1 0 - 2 ) a n dk 2 0 n a 2 0 r a t i o1 p ms a n d s t o n e sa r eg e n e r a l l ye n r i c h e di ns i 0 2 ，a n d d e p l e t e di nn a 2 0 ，c a o ，a n d t i 0 2 a sf o rt h et r a c ee l e m e n t s ：o i as a n d s t o n e sa r ec h a r a c t e r i z e db y e x t r e m e l yl o w a b u n d a n c e so fl a ( 8 7 2 2 5 1 0 4 ) ，t h ( 2 2 7 o 7 x 1 0 “) ，u ( 1 0 9 o 2 1 x 】o 一6 ) ，z r ( 9 6 2 0 10 。) ，n b ( 2 0 0 4 1 矿6 ) ，l o wt h e ( 2 1 o 7 8 ) a n dh i g h l a j s e ( 0 5 5 0 2 2 ) ， l a t h ( 4 2 6 1 2 ) ，t i z r ( 5 6 8 2 1 4 ) ，z r t h ( 4 9 0 1 3 4 ) r a t i o s t h ec i as a n d s t o n e sa r e c h a r a c t e r i z e db yh i g ha b u n d a n c e so fl a ( 2 4 4 2 3 10 4 ) ，t h ( 11 1 1 1x10 6 ) ，u ( 2 5 3 o 2 4 1 0 o ) ，z r ( 2 2 9 2 7 1 0 4 ) a n dn b ( 8 5 0 8 1 0 - 6 ) ，a n dc a nb ee a s i l yi d e n t i f i e db y t h el a - t h s ca n dl a s c t i z rd i a g r a m s a c ma n dp ms a n d s t o n e sa r ed i s c r i m i n a t e db yt h e t h - s c z r 10a n dt h c o z r 10d i a g r a m sa n da s s o c i a t e dp a r a m e t e r so ft h z r , t t g s ce ta 1 i n g e n e r a l ，w i t h h i g ha b u n d a n c eo f z r ( 2 9 8 + 8 0 x 1 0 - 6 ) ，z r ；t h ( 1 9 1 5 8 ) a n d t o w e r b a ( 2 5 3 6 4 1 0 。xr b ( 6 1 1 9 x1 0 。) ，s r ( 6 6 2 2 x1 0 。0 ) a n dt i z r ( 6 7 4 0 9 ) r a t i o s ，t h ep mt y p e s a n d s t o n e sa r ed i s t i n g u i s h e df r o mt h ea c ms a n d s t o n e s a sf o rt h er a r ee a r t he l e m e n t s ：o i a s a n d s t o n e sa r ec h a r a c t e r r i z e d b yl o w e r er e ea b u n d a n c e ( 5 8 1 0 1 0 。o ) ，s l i g h t e n r i c h m e n to fl r e e ，a n dt h ea b s e n c eo fan e g a t i v ee ua n o m a l y ( 1 0 4 0 1 1 ) c i a s a n d s t o n e sa r ed i s c r i m i n a t e db yh i g h e r r e ea b u n d a n c e ( 1 4 6 2 0 x1 0 由) ，l a ，y b r a t i o ( 1 1 3 6 1a n das l i g h tn e g a t i v ee un e g a t i v e ( 0 7 9 0 t 3 ) b o t ho ft h ea c ma n dp m s a n d s t o n e sa r ea l lc h a r a c t e r i z e db yt h eh i 9 1 1 r e ea b u n d a n c e ( 18 6 10 。a n d210xl0 。) a n de n r i c h m e n to fl r e e ，a n dd i s t i n g u i s h e dn e g a t i v ee ua n o m a l y ( 0 6 0a n d0 5 6 ) t h eu p p e rd e v o n i a nd a c a o t a ng r o u pi nt i a n s h u ia r e ai st e r r e s t r i a lc o a r s ec l a s t i cd e p o s i t ，i n c l u d i n gu r m a e t a m o r p h i eh e a v yb e d d e d - l u m p yc o n g l o m e r a t e ，g l u t e n i t e ，m i d d l e f i n e g r a i n e dq u a n z o s es a n d s t o n e ，p e l i t i cs i l t s t o n e ，g r a y w a c k ea n dh e t e r o g e n e o u sm e t a m o r p h i c g r e e n s c h i s t ，c h l o r i t e q u a r t zs c h i s ta n dp h y l l i t e ，w h i c ha r er e c o n s t r u c t e da sg r a y w a c k e s g e o c h e m i s t r yo ft h em e t a s a n d s t o n e sc a nb ed e s c r i b e da sf o l l o w s ：t h eu s e f u ld i s c r i m i n a t i n g p a r a m e t e r ss u c ha st h ea b u n d a n c e so ft o t a lf e 2 0 3 ( 5 7 l 一8 3 9 1 0 “) ，t i 0 2 ( o 6 0 8 2 1 0 。) a n da 1 2 0 3 s i 0 2 f 0 15 0 2 4 ) r a t i oa r es i m i l a rt ot h es a n d s t o n e sd e p o s i t i n gi nac i a s e t t i n g m o s to fs a m p l e sf r o mt i a n s h u ia r e aa r ep l o t t e di n t ot h ef i e l do ft h ei s l a n da r ca n d o ra c m s e t t i n gb yu s i n gd i s c r i m i n a t i o nd i a g r a m sf o rm a j o re l e m e n t so fs a n d s t o n e s t h ea b u n d a n c e s o f t h ( 1 1 6 8 一1 7 3 6x1 0 + 6 ) ，z r ( 1 7 4 2 9 5 1 0 4 0 ) ，h f ( 4 8 8 5 1 0 - 6 ) ，s c ( 1 1 1 - 1 9 ，3 1 0 。6 ) v ( 7 0 1 4 6x1 0 。o ) ，z n ( 5 96 - 8 6 0 x1 0 。) a n dt h el a t h ( 1 8 5 2 8 0 ) ，l a s c ( 1 9 5 3 2 0 ) ，t h s c ( 0 9 0 1 5 5 ) ，t i z r ( 1 2 8 8 2 0 7 1 ) ，a n dz r h f ( 3 3 5 9 4 1 1 1 ) r a t i o ss u g g e s t t h a tt h et i a n s h u i s a n d s t o n e sw e r ef o r m e di nac i as e t t i n ga n d o ra c ms e t t i n g ，t h eu s e f u ld i s c r i m i n a t i o n d i a g r a m ss h o wt h a tm o s to fs a m p l e so ft h es a n d s t o n e sa r ed r o p p i n gi n t ot h ef i e l do ft h e i s l a n da r ca r e a i na d d i t i o nt o ，t h e ya r ec h a r a c t e r i z e db yt h eh i g h e r r e e ( i1 6 2 3 3 1 0 。) a b u n d a n c ea n de n r i c h m e n to fl r e e ，a n dh i g h e rn e g a t i v ee u ( e u e u + = 0 61 0 6 8 ) a n o m a l y e s p e c i a l l yt h ec h o n d r i m n o r m a l i z e dr e ep a t t e r n si n d i c a t et h a tt h e ya r ea c c o r d a n tw i t ht h i n o f t h ec i ao rt h ea c m s a n d s t o n e s a l t h o u 【g ht h e r ea r eal o to f d i s p u t eo nt h ei n t e r p r e t a t i o n s a n di m p l i c a t i o n so ft h eg e o c h e m i s t o r yo ft h es a n d s t o n e s ，t h eg e o c h e m i s t r y o ft h e s a n d s t o n e sf r o mt i a n s h u ia r e aw e r es t u d i e di nd e t a i l s ，e s p e c i a l l yc o m b i n e dw i t ht h es t u d i e s o fs e d i m e n t a r yg e o l o g ya n dr e g i o n a lg e o l o g y i ti sr e a s o n a b l l yi n f e r r e dt h a tt h eu p p e r d e v o n i a ns a n d s t o n e sf r o mt h et i a n s h u io x e aw e r ef o r m e di naf o r e l a n db a s i ns e t t i n g ，w h i c h i m p l i e st h a tt h ec o n t a c tb e t w e e n n o r t h c h i n ab l o c ka n dq i n l i n gb l o c kw e r en o tl a t e rt h a n 】a t ed e v o n i a n k e yw o r d ：t i a n s h u ia r e a w e s tq i n l i n g s h a n g d a ns u t u r e 2 0 n 。 d a e a o t a ng r o u p m e t a - s a n d s t o n e g e o c h e m i s t r y f o r e l a n db a s i n v x uj i n g g n n g ( s t r u c t u r a lg e o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f d o n gy u n p e n g 西北大学学位论文知识产权声明书 r 7 9 8 6 0 2 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论 文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论 文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注 明作者单位为西北大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：兰弛旨导教师签办物 俐年5 弱r洲年6 局 曰 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：j ；淞 动酊7 年占月罗同 乘砺瓣, 1 1勿全文簦布 1 选题依据与目的 1 绪论 秦岭造山带是中国大陆地质的重要组成部分，横贯中国大陆中央，西延分南北两 支，分别接祁连和昆仑造山带，东连桐柏一大别造山带，近东西向展布，延伸千余公 里，是长期分割中国南北地质的重要界线，也是古生代一早中生代完成中国南北大陆 主体拼合的主要结合带，并经历了中新生代陆内构造演化过程中的构造叠加改造，最 终形成现今的复合型大陆造山带( 张国伟等，2 0 0 1 ) 。秦岭造山带处于特提斯、西伯 利亚和太平洋三大构造域之间的交接转换部位，长期受冈瓦纳和劳亚太陆相互作用的 影响，特别是长期受到其间的特提斯洋形成、发展演化的控制，在中国、乃至亚洲地 质演化中占有重要地位，因而受到国内外地学界广泛关注与研究( m a t t a u e re ta 1 ， 1 9 8 5 ；许志琴等，1 9 8 8 ；张国伟等，1 9 8 8 ，1 9 9 5 ，1 9 9 6 ，2 0 0 1 ；李继亮等，1 9 9 2 ：王 清晨等，1 9 8 9 ；李曙光等，1 9 9 7 ：张本仁等，1 9 9 6 ：高山等，1 9 9 1 ：夏林圻等，1 9 9 6 ： 周鼎武等，1 9 9 5 ；于在平等，1 9 9 6 ：孙勇等，1 9 9 6 ：董云鹏等，1 9 9 7 ，1 9 9 8 ，1 9 9 9 ， 2 0 0 3 ) 。而在大陆动力学研究中，不同块体的拼接和交接转化关系更是地学界关注的 焦点。研究证明，秦岭造山带是由于华北板块、扬子板块及其间的秦岭微陆块先后沿 商丹缝合带和勉略缝合带俯冲碰撞而成的造山带( 张国伟等，2 0 0 1 ) 。晚古生代由于 勉略古洋盆的裂开，秦岭微地块才逐渐从扬子板块北缘裂离出来，形成度相对独立 的微板块，其间的勉略古洋盆是在扬子北缘陆壳基础上，由于古特提斯洋的发展和控 制而逐步形成的小洋盆。相对而言，以商丹带为界的华北板块和扬子板块在晚古生代 之前，分别被归属于劳亚和冈瓦纳古大陆区系，意味着北倒的震旦纪一早古生代商丹 古洋盆和商丹缝合带是分隔中国南北古大陆的主体界线，其详细的厘定与研究无疑对 于中国古大陆形成、乃至整个亚洲的地质演化具有重要意义。 研究区天水地区地处东、西秦岭以及祁连造山带交接部位，是研究阿拉善、鄂尔 多斯、西秦岭一柴达木地块相互作用以及秦岭、祁连造山带交接转换关系的关键( 图 1 - 1 ) 。现有的研究表明，东秦岭商丹缝合带西延经周至黑河、太白岩湾、风县唐藏， 在天水地区经关子镇、武山以出露蛇绿岩为标志，蛇绿岩形成时代主要为寒武纪一奥 陶纪( 国家自然科学基会重点项目中期成果) ，代表古商月洋形成时限，但足关于蛇 绿岩的侵位、南北板块的拼按时限尚存在较大争议。那么，在板块拼接过程中形成的 沉积岩系，就成为记录板块作用、过程及其时限的良好示踪剂。在关子一武山蛇绿岩 带南侧出露上泥衙统大草滩群，呈宽约5 8 k m 的带状展靠，主要为低绿片岩相变质 的碎屑岩。其形成环境对于揭示商丹带的西延、关子一武山蛇绿岩的构造侵位时限， 尤其是南北板块拼接时限、作用方式与过程具有重要意义。 图l - 1天水地区人地构造位置示意图( 据张维吉，1 9 9 4 ) - 构造甲l 边界；2 - 区域心j 场方向；3 - 诱导1 1 1 的局部右行扭功蓟切心j j 场 2 研究现状及存在的问题 长期以来，对商丹缝合带的研究多集中在东秦岭，尤其是陕西东部的商县、丹风、 商南地区和豫西的西峡、内乡、镇坪等地区，而在西秦岭地区研究薄弱。尤其是涉及 到商丹带西延对应部分、北秦岭与祁连造山带的交接、对应关系使得问题更加复杂化。 现有研究表明，商丹带是华北板块与扬子板块俯冲碰撞的主缝合带( m a t t a u e r ， e ta 1 ，1 9 8 5 ；张国伟等，1 9 8 8 ，1 9 9 5 ，1 9 9 6 ，2 0 0 i ；贾承造等，1 9 8 8 ；许志琴，1 9 8 8 ； 任纪舜等，1 9 9 1 ；吴f 文等，1 9 9 1 ：杨巍然，1 9 9 1 ；许靖华，1 9 9 8 ) 。现今的商月带 是长期复杂演化的结果，它以秦岭主造山期板块碰撞主缝合带为基础，叠加复合多期 构造而成，其中包括不同时代、性质、类型的岩层、岩块和岩片，并以不同断裂或韧 性剪切带为骨架组合而成。其基本构造组成有：( 1 ) 以商月主缝合界面韧性剪切带为 骨f 的断裂系统，包括不同时代、不同深度层次和不同性质类型的糜棱岩带、脆性断 层碎裂岩带；( 2 ) 被断裂分割的丹风岛弧火山岩和蛇绿岩构造组合体；( 3 ) 以仰冲岩 片组合为特征的原弧前沉积楔形体；( 4 ) 弓俯冲碰撞直接相关的花岗岩体、岩脉：( 5 ) 晚期脆性断层控制的成线性分布的断陷笳地和红色沉积岩系( 张国伟，2 0 0 1 ) 。 商丹带也是秦岭造山带南、北地表地质的基本分界线。在地层组成上，商丹带南 侧的南秦岭具有扬子板块的基底与盖层特点。中新元古代的变质中酸性、基性火山一 沉积岩系及陡山沱组与灯影组的从复理石到稳定性相的沉积岩层在南秦岭广泛分布， 但从不超越商丹带。南秦岭的下古生界总体表明它们原是扬子板块北缘的统一被动大 陆边缘沉积体系。晚古生代，由于勉略洋笳的打丌，秦岭成为独立的微板块，上古生 界一中下三叠系沉积体系在沉积环境与岩相分布上有了重要变化，处于秦岭微板块南 北大陆边缘和板内陆表海构造背景下。商月带以北的北秦岭区，以古老的前寒武纪变 质结晶岩系秦岭杂岩和宽坪群为基底，出现了上元古界一古生界的丹风岛弧火山岩和 蛇绿岩、云架山一二郎坪弧后火山岩和蛇绿岩系及弧前弧后复理石浊积岩系，并有大 量古生代钙碱性花岗岩体的侵位，一致表明了北秦岭带原是华北板块南缘的活动大陆 边缘。商月带一是f ；i 后不同板块日口缘相应大陆边缘体系虽后碰撞的结合带，也是南、 北地质的主要分界线，经历了古秦岭海洋扩张打丌到俯冲碰撞闭合的造山作用构造演 化和其后的板内构造变形，从而形成现今多期多层次逆冲推覆、伸展塌陷和平移走滑 的复合型构造。北秦岭具有地壳大规模收缩挤压以自北向南为主的推覆叠置构造组 合，南秦岭则主要是多层次滑脱推覆构造，商丹带是它们之间的分界线和主要构造结 合带( 张国伟等，2 0 0 1 ) 。 尽管商丹缝合带的研究近年来取得了重要进展，但是很明显地集中于东秦岭地 区，而西部研究薄弱。关于商丹带在西秦岭对应部分的问题上，张国伟( 1 9 9 6 a ) 等 在编制秦岭造山带大地构造图时将西秦岭地区关子一武山出露的一套蛇绿混杂岩作 为商丹蛇绿混杂岩带的西延部分。张国伟( 2 0 0 1 ) 认为武山一天水断裂是商月断裂带 的西延，它是在原板块缝合带基础上经历多期变动的复合断裂带，从凤县的唐藏到天 水的关子镇、武山鸳鸯镇、陇西的商家河等以断续出露残存的超镁铁质岩块为代表， 表明商丹蛇绿构造混杂岩带西延至西秦岭，并在俯冲碰撞缝合过程中形成早期的碰撞 逆冲推覆构造，而后又叠加了中新生代陆内构造演化的逆冲推覆构造，造成现今该断 裂成一多期复合的由多条断层组成的断裂带。但这主要是通过一般性地质对比而得出 的结论，缺乏确凿的地质、地球化学，尤其是蛇绿混杂岩地质、地球化学的证据。 裴先治等( 2 0 0 4 ) 在区域构造、变质地层和火山岩系调查的基础上，对出露于天 水关子镇地区的蛇绿岩进行了初步的地质学、岩石学和地球化学研究。研究表明，蛇 绿岩中变质基性火山岩样品的n - - m o r b 标准化微量元素分布显示具有洋脊玄武岩 和过渡型玄武岩的特征，但总体属于n - - m o r b 型玄武岩，是洋脊蛇绿岩的重要组成 部分。关子镇蛇绿岩北侧紧邻的流水沟变质中基性岩浆杂岩地球化学特征表明，其形 成于岛弧环境的深成岩浆组合。另外，流水沟地区变质中基性岩浆杂岩的t i m s 法锆 石u p b 同位素年龄为( 5 0 7 3 0 ) m a ，表明西秦岭北带岛弧型岩浆岩的形成时期 为早奥陶世，那么也间接限定了其南侧关子镇蛇绿岩的形成时代为寒武纪，从而揭示 出西秦岭北带以关子镇蛇绿岩为代表的古洋盆的俯冲作用及产生火山一岩浆岛弧的 时代可能为晚寒武世一早奥陶世。根据已有的研究( 裴先治，1 9 9 7 ；张圈伟，2 0 0 1 ； 张本仁，2 0 0 2 ) 及野外地质调查显示，关子镇蛇绿岩带是东秦岭早古生代商丹古缝合 带在西秦岭的西延部分，在天水地区是介于造山代基底杂岩秦岭岩群与南侧泥笳系沉 积地层之间一个复杂的、包括有不同成因岩块的构造混杂岩带( 裴先治，2 0 0 4 ) 。 冯益民( 2 0 0 2 ) 等对武山县带确定的鸳鸯镇蛇绿岩进行了地质地球化学研究后 指出，该套蛇绿岩生成于1 5 7 0 m a 的中元古代，其岩石组合与显生磨蛇绿岩大致相近。 蛇绿岩中基性岩类的r e e 球粒陨石标准化配分模式接近平坦型及微量元素的环境判 别图式都表明其生成环境可能是初始洋瓮。而且微量元素判别图式中提供有洋底玄武 岩的信息，故丽推测这种扔始洋镐是在超级地幔柱作用下大陆裂解条件下形成的。所 以武山蛇绿岩不能作为商丹缝合带的西延部分，而是代表中元古代大陆裂解的产物。 西秦岭北缘沉积的上泥搞统大草滩群碎屑岩位于关子一武山蛇绿岩带南侧，它的 形成环境很好地记录了板块俯冲、拼接作用过程中的一些信息。目前，关于关子一武 山蛇绿岩带南侧的大草滩群碎屑岩形成环境有多种不同看法。宁晰春( 1 9 9 4 ) 、霍福 臣( 1 9 9 5 ) 、张国伟( 2 0 0 1 ) 等认为大草滩群是套山白j 磨拉石。杜远生( 1 9 9 5 ) 主 要从沉积相方面阐述了舒家坝群重力流沉积和大草滩陆相粗碎屑沉积分别代表了前 陆笳地的复理石建造和磨拉石沉积。左国朝( 1 9 8 4 ) 曾指出大草潍群主要是一套滨海 一陆相沉积体系。李永军( 1 9 8 8 ) 认为大草滩群是海、陆交互相到陆相陆源碎屑沉积， 是华北大陆边缘沉积。而近期，问臻( 2 0 0 2 ) 从大草滩