（构造地质学专业论文）陇山杂岩的地球化学特征以及年代学研究.pdf

摘要 陇山杂岩地处秦岭一祁连造山带的结合部位，主体分布于陇县以西陇山山脉内，南以保 平一山门韧性断裂带与葫芦河群相隔，向北与六盘山白垩纪沉积盆地以基底断层形式相接 触，被后期火山岩体吞没，呈不连续透镜体状展布。陇山杂岩为一套由火山岩和碎屑岩组成 的中一深变质岩系，主要岩石组合为长英质片麻岩、斜长角闪岩、富铝质片麻岩和硅镁质大理 岩，其中广泛存在斜长角闪岩墙。陇山杂岩由于构造位置特殊以及接触关系不明，前人从空 间分布和岩石组合角度出发，将其归于秦岭群或宽坪群。亦有研究者认为本区段构造位置与 小秦岭接近。北秦岭造山带和祁连造山带因均具有新元古代一早古生代数条蛇绿岩和岛弧火 山岩建造，被视为统一系统，但因为其结合部位岩浆作用和构造改造作用强烈，区域对比工 作比较困难。随着秦岭造山带和祁连造山带对比研究的展开，陇山杂岩的深入研究己成为必 然。 本人在已有区域调查资料的基础上对陇山杂岩中正变质片麻岩和基性火山岩进行了详 细的地球化学和年代学的研究，取得了以下几点认识： ( 1 )天成乡铁佛寺一西洼里剖面中正花岗质片麻岩在a n - a b - o r 图解中落入英云闪长 岩一花岗闪长岩区域，以高s i 0 2 ，a 1 2 0 3 ，高n a 2 0 k 2 0 以及s r y 2 0 和l a y b 0 , r j 1 0 为特征，与太古代t 1 u 岩套的地化特征相似，且s m n d ，t h t a 和r b z r 与小秦岭 太华群t 1 、g 质片麻岩可以对比，l a - i c p - m s 锆石u - p b 测年结果显示其形成于 2 5 g a ，井经历了1 9 g a 变质事件强烈改造作用，与太华杂岩、濠水杂岩和登封杂 岩等共同构成了华北地块南缘基底岩系的出露带其接触关系已被渭河地堑新生 代沉积物覆盖。 ( 2 )陇山杂岩内部花岗质侵入体和基性岩墙不同程度富集l i l e 和l r e e ，亏损h s f e 和 h r e e ，在构造环境判别图解中落入岛弧火山岩区域，指示其形成与俯冲作用有 关。变质侵入体和基性岩墙的l a - i c p - m s 锫石u 矾测年结果一致，均为4 5 0 m a 左 右，与秦岭祁连造山带内加里东期岛弧火山岩活动时限一致。 ( 3 )新街片麻岩套早期被视为变质表壳岩系，划归陇山杂岩或秦岭杂岩。1 9 9 6 年区调 报告熏新确认其属变质火成岩，可划分为两个填图单元：殿子沟片麻岩和龙口湾 片麻岩。本文对其中龙口湾花岗质片麻岩的l a - i c p - m s 锆石u - p b 测年结果显示其 形成年龄为4 4 7 + 5 4 i a 。首次为新街片麻岩套提供了较为可靠的年代学资料。 关键词：陇山杂岩；秦岭祁连构造结合部位；太古代t 1 0 ；华北地块南缘；早古生代；岛弧 火山岩；新街片麻岩套 聱作脊、导黟慰敏 垒文公槽 a b s t r a c t l o n g s h a nc o m p l e x i sl o c a t e da tt h ej u n c t i o no fq i n l i n ga n dq i l i a no r o g e n , a n dm a i n l y d i s h - i b u t e di nl o n g s h a nm o u n l a i n ，t h ew e s to fl o n g x i a nc o u n t y , w h i c hi s s e p a r a t e d f r o mt h e h u l u h ec o m p l e xb yt h eb a o p i n g s h a m n e nf a u l tt os o u t h a n dc o n n e c t e dw i mt h el i u p a n s h a n b a s i nb yt h es u b - f a u l tt on o r t h 1 1 1 eu p p e rm a g m ai ss oe x t e n s i v ei nt h i sa l e at h a to n l yl o n g s h a n c o m p l e xi sl e f t l e n t o i d l o n g s h a n gc o m p l e xi s am e t a m o r p h i ca s s e m b l a g eo fv o l c a n i c sa n d d e b r i ss e d i m e n t s ，c o n s i s t i n go ff e l s i cg n e i s s e s ，m n p h i b e l i t e s , a l u m i n o n sg n e i s s e sa n dm a r b l e s ，a n d i ti s i n t e n s i v e l y i n t r u d e db yb a s a l t i c d y k e s b e c a u s eo fi t s t e c t o n i c c o m p l e x i t y a n do b s c u r e r e l a t i o n s h i pw i 廿lo t h e rn e a r b yc o m p l e x t h en a t u r eo fl u n g s h a nc o m p l e xi s s t i l lu n d e rd i s p u t e t h e r ei st w oc o n t r a s t i n gv i e w st h a tl o n g s h a nc o m p l e xs h o u l db e l o n gt o q i n l i n gc o m p l e xo r k u a n p i n gc o m p l e x ：h o w e v e r , s o m eg e o l o g i s t ss u g g e s tt h a tt h ep o s i t i o no fl o n g s h a nc o m p l e xi s c o m p a r a b l ew i t ht h el e s s e rq i n l i n g z o n e d u et ot h ep r e s e n c eo f o p h i o l i t e sa n dv o l c a n i ca r c sf r o m n e o p r o t e r o z o i c t oe a r l yp a l e o z o i ca l o n gn o r t h q i n l i n go r o g e na n dn o r t hq i l i a no r e g o n ，t h o s et w o o m g e n i sr e g a r d e da sa ni d e n t i c a ls y s t e m h o w e v e r ，t h e j u n c t i o np a r to f t h eq i n l i n g - q i l i a no r o g e n e x p e r i e n c e dm u l t i s t a g em a g m a t i ca n d t e c t o n i cm o d i f i c a t i o ns ot h a tt h e g i o n a lr e s e a r c hi sd i f f i c u l t b e f o r ed e t a i l e ds t u d yo i ll o n g s h a nc o m p l e xi sp e r f o r m e d b a s e do nt h ee x i s t i n gi n f o r m a t i o no ft h er e g i o n a li n v e s t i g a t i o n ，g e o c h e m i s t r ya n dc h r o n o l o g y a r ea p p l i e dt ot h ei g n e o u sg n e i s s e sa n db a s a l t sf r o ml o n g s h a nc o m p l e x t h ea c h i e v e m e n t si s f o l l o w i n g ： ( 1 ) t h ei g n e o u sg r a n i t i cg n e i s s e sf r o mt i e f o n s i - x i w a l is e c t i o ni s f a l l e ni n t ot h ea r e ao f t o n a l i t e g r a n o d i o r i t ei nt h ea n - a b - o rd i a g r a m ，w h i c h i sg e o c h e m i c a l l yh i g hi ns 弛a n d a 1 2 0 3c o n t e n t s ，a n dn a 2 0 k 2 0 ，s r ya n dl a y b o v , ) r a t i o s ，r e s e m b l i n gt h eg e o c h e m i c a l c h a r a c t e ro f a r e h e a n r r q a n d t h er a t i o o f s m n d ，1 1 1 ma n d r b z r i sc o m p a r a b l e w i t h t t gg n e i s s e sf r o mt a i h u ac o m p l e x t h ez i r c o n d a t i n gs e p a r a t e db yl a - i c p - m s i n d i c a t e st h a tl o n g s h a nc o m p l e xi sf o r m e di n2 5 g a , a n dr e c o n s l a u c t e d b y t h e m e t a m o r p h i ce v e n t so f1 9 g a , w h i c h ，t o g e t h e rw i t ht a l h u ac o m p l e x ，s u s h u ic o m p l e x ， d e n g f e n gc o m p l e xa n ds oo n , m a k e su p t h eb a s e m e n to fs o u t h e r nm a r g i no ft h en o r t h c h i n ac r a t o no q c c ) h o w e v e r , t h ec o n t a c tr e l a t i o n s h i pb e t w e e na b o v eb a s e m e n t si s c o v e r e db yt h ec e n o z o i cw e i h eb a s i n ( 2 ) t h eg r a n i t i ci n a u s i o n sa n db a s a l t i cd y k e sf r o ml 0 n g r h a nc o m p l e xa r ea l l e n r i c h e di n l i l ea n dl r e e ，a n dd e p l e t e di nh s f ea n dh r e e ，w h i c hi s o b v i o u s l yt h er e s u l to f s u b d u c t i o n a n dt h ed a t i n go fz i r c o ns e p a r a t e db yl a - i c p - m sa r ei d e n t i c a l ，y e i l d i n g a g ea t4 5 0 m gc o n s i s t e n tw i t l lt h et i m eo ft h ee a r l y - p a l e o z o i ci s l a n da r cv o l c a n i c si n q i n l i n g - q i l i a no r o g e n ( 3 ) x i j i ec o m p l e xh a sb e e nr e g a r d e da ss u p r a c r u s t a ls e x l u e n c c si nl o n g s h a nc o m p l e xo r q i n l i n gc o m p l e x i nr e g i o n a li n v e s t i g a t i o nr e p o r to f1 9 9 6 ，x 蛐i ec o m p l e xi sr e d e f i n e da s m e t a m o r p h i ci n t r u s i o n , s u b d i v i d e di n t ot w ou n i t s ，d i a n z i g o ug n e i s sa n dl 0 n 武o u w a n g n e i s s l o n g k o u w a ng r a n i t i cg n e i s si sd a t e db yl a - i c p - m si nt h i sw o r k ，w h i c ho f f e r s f i r s t l yr e l i a b l ec h r o n o l o g i c a ld a t af o rx i n j i ec o m p l e x k e yw o r d s ：l o n g s h a nc o m p l e x , t h ej u n c t i o no fq i n l i n g - q i l i a no r o g e n , a r f b e a nt r gs o u t h e r n m a r g i no f n o r t hc h i n ac r a t o n ，e a r l yp a l e o z o i c ，i s l a n da r cv o l c a n i c s ，x i n j i ec o m p l e x h ey a n h o n g ( s t a m c t u r a lg e o l o g y ) d i r e c t e db ys u ny o n g 独创性声明 y 6 2 3 6 7 5 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究 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，论文中不包含其它人已经发表或撰写的研究成果，也不包含 为获得量i 垦盘堂或其他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作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：触钆 签- t e i 期：o 一争年多月亭日 第一章前言 1 1 选题意义 秦岭一祁连造山带作为我国境内主要克拉通块体( 华北、华南、柴达木和塔 里木克拉通) 间的碰撞造山带，受到了长期关注( 刘国惠等1 9 9 3 ：m e n g e ta 1 2 0 0 0 ： 张国伟等2 0 0 1 ：s u ne t a l 2 0 0 2 ；r a t s c h b a c h e re ta 1 2 0 0 3 ) 。 祁连造山带位于华北克拉通、塔里木克拉通和柴达木克拉通之间，可分为北 祁连，中祁连和南祁连( 即柴北缘) 三个构造带。中祁连构造带较为稳定，出露 前寒武纪深变质基底岩系( 万渝生等，2 0 0 3 ) ，柴北缘和北祁连构造带分别位于 其南北两侧。前人研究表明，柴北缘和北祁连构造带内部均保留有早古生代蛇绿 岩和岛弧火山岩( 4 6 6 4 9 5 m a ) 岩石记录( 宋述光，1 9 9 7 ；崔军文等，1 9 9 8 ：y a n g e ta l ，2 0 0 0 ) ，以及高压一超高压变质作用( 4 9 5 m a ) 的记录( 宋述光，1 9 9 7 ；杨 经绥等，2 0 0 1 ，2 0 0 2 ) ，分别代表了中祁连陆块南北两侧两条早古生代俯冲碰撞 带。 秦岭造山带位于华北克拉通和华南克拉通之间，保留了太古代至中新生代的 岩石学和变质变形记录，内部发育二郎坪、松树沟、商丹和勉略多处蛇绿岩建造， 分别反映了秦岭造山带晋宁期、加里东期和印支期的俯冲拼合事件，但因年代学 及岩石学记录复杂，有些争议至今尚未解决。近年来的大量研究工作表明，北秦 岭造山带东部沿二郎坪一丹风一黑河一线保存有多处早古生代岛弧火山岩及蛇 绿岩的记录( 孙卫东等，1 9 9 5 ；l e r e hmfe ta 1 1 9 9 5 ；x u efe ta 1 1 9 9 6 ：s u nw d e t a 1 2 0 0 2 ) ，代表了华北克拉通与北秦岭微陆块或岛弧( s u n w d e ta 1 2 0 0 2 ) 或华北 与扬子克拉通之间的俯冲碰撞作用( x u ef e ta 1 1 9 9 6 ；z h a n gi - i fe ta 1 1 9 9 7 ；m e n g q r e ta 1 2 0 0 0 ) 。东秦岭地区的岛弧火山岩主要形成于4 2 2 3 8 3 m a ( l e r c hmfe t a 1 1 9 9 5 ；x u efe ta 1 1 9 9 6 ；) ，蛇绿岩形成年龄为4 9 0 4 7 0 m a ( 孙勇等，1 9 9 6 ； r a t s c h b a c h e r le t a l 2 0 0 3 ) ，与祁连造山带早古生代阶段的构造演化可以对比。北 秦岭官坡榴辉岩研究也表明阿尔金一祁连一秦岭一大别榴辉岩带是一条横贯我 国东西的早古生代高压一超高压变质带( 杨经绥等，2 0 0 2 ) 。早古生代期间，秦 岭和祁连造山带在大地构造研究应属统一系统( 殷鸿福等，1 9 9 8 ；边千韬等，2 0 0 2 ) ， 二者主要的岩石单元可以东西对比( 张国伟等，1 9 9 8 ) 。 秦祁结合部位由于构造变形复杂以及岩浆作用发育，各岩石单元间的接触关 系已被掩盖。随着秦岭一祁连造山带研究地深入进行，对其接合部位岩石建造以 及地层关系的正确厘定已成为亟待解决的问题。秦祁结合部位古生代之前的地层 划分为秦蛉群和陇山群两套前寒武纪杂岩以及李子园群、葫芦河群和陈家河群三 套火山岩系( 张维吉等，1 9 9 4 ；杨忠明等，2 0 0 2 ) 。秦岭群向西可与中祁连隆起 带的马衔山群和化隆群可以对比；李予恩群与东秦岭的丹凤群和祁连山的雾宿山 群相当；葫芦河群和陈家河群与秦岭地区斜峪关群、云架山群和- - - n 坪群以及祁 连地区兴隆山群连接i 陇山杂岩主体分布于陇县以西陇山山脉内，南以保平一山 门韧性断裂带与葫芦河群相隔，北与六盘山自垩纪沉积盆地以基底断层形式相接 触，被关山岩体和宝鸡岩体( 1 9 9 2 1 3 m a ) ( 卢欣样，1 9 9 9 ) 侵入，成不连续透镜 状展布，其形成时代及归属争议较大( 详见下文) ，是本文研究的主要对象。 1 2 研究思路及方法 陇山杂岩是一套中深变质的火山岩和碎屑岩，以长英质片麻岩和大理岩为 主，其中广泛发育斜长角闪岩壤。由于构造位置特殊、接触关系不明，研究程度 也比较低，其归属存在较大争议。目前主要有以下三种观点： 1 1 相当干秦岭杂岩主要证据为陇山杂岩与秦岭杂岩的岩石组合及地化特 征相似，均为一套副变质为主的孔兹岩系，且共同经历了自晋宁期以来 各期构造一热事件的改造作用，两者可以对比，同属北秦岭造山带的基 底岩系( 陕西区域地质志，1 9 8 9 ；张拴厚等：2 0 0 1 ；陈隽璐等，2 0 0 2 ) ： 2 ) 相当于宽坪杂岩已有年代学资料显示陇山杂岩缺乏早元古代岩石记录， 其内部基性岩墙的地球化学特征与大洋型拉斑玄武岩相似( 霍福臣等， 1 9 9 5 ) ，且形成时代为中元古代( 宋志高，1 9 9 5 ；吴茂炳等，2 0 0 0 ) ，与 宽坪群一致( 刘国惠等，1 9 9 4 ；张宗清等，1 9 9 6 ) ，以及区域内南北两套 火山岩( 李子园群和葫芦河群一陈家河群) 的对比研究均表明陇山杂岩 空间位置及岩石组合可与宽坪群对比( 张维吉等1 9 9 4 ；霍福臣等，1 9 9 5 ) ； 3 ) 相当于小秦岭地区的华北南缘因陇山杂岩地处秦岭造山带逃逸带的西 段，因此有研究者从区域构造对比的角度认为本区段构造位置与小秦岭 接近( 周鼎武等，1 9 9 4 ) 。 针对上述分歧，本文拟对陇山杂岩中花岗质片麻岩和基性火山岩进行地球化 学分析以及锆石u p b 测年，并在此基础上展开陇山杂岩与北秦岭、祁连造山带 内部及华北克拉通南缘古老岩系演化特征的系统对比，从而限定陇山杂岩的属 性。本文采用传统的地质工作方法及步骤，即野外地质调研和室内工作相结合对 陇山杂岩展开研究。在前人工作基础上，通过对野外重点剖面的调研以及薄片观 察，确立陇山杂岩的岩石组合；并对陇山杂岩进行主量和微量元素地球化学分析， 判定其形成环境；对陇山杂岩及其侵入体迸行l a - i c p - m s 锆石u p b 定年，测定 2 其形成年龄、变质年龄及区域内后期构造热事件的活动时限。l a i c p - m s 方法 不仅可以提供锆石的原位微区信息，而且采集数据量大、分析时间短且成本较低 ( 储著银等，1 9 9 8 ；刘海臣等。1 9 9 8 ) ，可以有效的提供多期次构造一热事件的记 录。 1 3 工作量统计 工作项目工作置备注 野外地质调研 采集标本 磨制薄片及鉴定 主量元素分析结果 微量元素分析结果 测年样品 2 9 天分别于2 0 0 1 和2 0 0 2 年在陕西境内陇县、宝鸡和商南 三地进行了数条刹砸的野外考察，研究区域遍及东、 西秦岭。 5 l 件其中包括正、负片麻岩和基性火山岩以及大理岩。基 性岩墙因核一边部位成份差异较大，故对其核- 边部位分 别进行了采样 4 7 个包括片麻岩和基性火山岩 4 7 组同上 4 7 组同上 8 个测年样品来自陇县和商南地区的正变质片麻岩和基性 火山岩。锫石的挑选、制靶以及上机测试全套过程为 本人在实验室老师的帮助下独立完成。 第二章区域地质背景及大地构造意义 秦岭一祁连一昆仑造山带，分隔塔里本地块、华北地块，扬子地块，是我国 境内主要陆块间的碰撞造山带，其原型是由多个微陆块与其间隔小洋盆分隔而成 的复杂洋陆体系，微陆块群的主体是柴达本、秦岭和中祁连等( 殷洪福等，1 9 9 8 ) ( 图2 1 ) 。秦岭( 一大别) 、祁连和昆仑造山带在空间分布上相互连接，共同构 成了我国境内横贯东西的中央造山带。中央造山带是多阶段、多动力学背景的复 合型造山带，岩石学和年代学记录表明它们共同经历了新元古代一古生代的裂解 以及碰撞事件( 张国伟，2 0 0 1 ) ，有可能属于统一系统( 张国伟等，1 9 9 8 ；边千 韬等，2 0 0 2 ) ，经海西运动开始东西分异( 殷洪福等，1 9 9 8 ) ，以至其各段在形成 演化上彼此相关但又存在显著差异。 图2 1 、中央造山带构造地质简图( 实心黑点代表蛇绿岩) 2 1 祁连造山带 祁连山造山带位于河西走廊之南，是青藏高原的东北边界。其夹持于阿拉善 和柴达木微陆块之间，东南与西秦岭相连，西北被阿尔金断裂所截断，以多条缝 合带和微陆块混杂为特征( 图2 2 ) 。祁连造山带可分为南、北、中三个主要的构 造单元。中祁连作为较稳定的微陆块，出露基底岩系：湟源群( 9 1 7 1 2 m a ) ( 郭 进京等，1 9 9 9 ) 和野马南山群( 1 5 g a ) ( 陆松年等，2 0 0 2 ) ，于晋宁期记录了大 量的沉积、变质变形和花岗岩侵入事件的年龄( o 8 1 0 g a ) ，代表了基底的主要 形成年龄，s m - n d 同位素研究结果显示该区域有可能存在更古老的岩石基底的记 4 录( 万渝生等，2 0 0 3 ) 。在中祁连微陆块南北两侧形成了北祁连和南祁连( 即柴 北缘) 两条俯冲一碰撞杂岩带( x u z q e ta l ，2 0 0 0 ) 。北祁连造山带经历了寒武纪 一泥盆纪( 加里东期) 的造山作用。石炭纪一三叠纪的稳定沉积阶段和自垩纪一 第三纪的山脉隆升阶段( 宋述光，1 9 9 7 ) 。奥陶系地层在北祁连造山带内部有广 泛记录，为一套岛弧火山岩+ 蛇绿岩+ 高压变质岩石建造，代表了北祁连造山带 早古生代的弧陆碰撞事件( 张建新等，1 9 9 5 ；宋述光，1 9 9 7 ) ，3 0 址”心同位素 研究显示俯冲作用发生于4 8 9 4 5 0 m a ( 蓝片岩的峰期变质年龄) ，岛弧火山岩的 u p b 锆石年龄为4 6 6 4 9 5 m a ( 张建新等，2 0 0 0 ) i 柴达木北缘主要发育一套以新 元古代的花岗片麻岩为主体的“达肯大坂杂岩”( 陆松年等，2 0 0 2 ) ，其上不整合 覆盖震旦系全吉群和奥陶系滩涧山群。自东端的沙柳河、经阿莫尼克山、锡铁山 至绿梁山西段的鱼卡河一带陆续发现以榴辉岩和石榴子石橄榄岩为特征的超高 压变质岩石系列，其形成温度大于7 0 0o c ，压力大于1 6 g p a ，最高可达2 m p a ( 郝国杰等，2 0 0 1 ) ，形成时代为早古生代( 4 9 5 m a ) ( 杨经绥等，2 0 0 1 ；张建新 等，1 9 9 9 ，2 0 0 0 ) ，a x - a r 坪年龄显示围岩和榴辉岩在抬升过程经历了一致的冷却 及退变质历史( 张建新等，2 0 0 0 ) ，是早古生代洋壳俯冲碰撞的产物。 图2 2 、祁连造山带地质图 祁连造山带研究中的争议： 1 阿拉善、中祁连和柴达木这些徽陆块位于中朝大陆、塔里木大陆和西伯 利亚大陆之间，可能是周边板块裂离的产物，或异地的外来体，其起源 存在较大的争议，存在“亲塔里木古大陆”( 陆松年等，2 0 0 2 a ) 、“华北 型”( 左国朝等，2 0 0 2 ) 和“华南型”( 郭进京等，1 9 9 9 ) 三种观点。 2 现今较一致认为北祁连造山带经历了寒武纪大洋裂谷一奥陶纪俯冲造山 一志留泥盆纪陆内造山的构造演化作用过程，但对祁连早古生代洋盆的 规模( 夏林圻等，1 9 9 6 ；左国朝等，1 9 9 7 ；张旗等，1 9 9 7 ；葛肖虹等， 1 9 9 9 ) 和俯冲的方向( 王荃等，1 9 8 1 ；左国朝等，1 9 9 7 ；夏林圻等，1 9 9 6 ； 许志琴等，1 9 9 4 ) 还存在较大的分歧。 2 2 秦岭造山带 图2 3 、秦岭造山带基本构造单元划分( 据张国伟，2 0 0 1 ) ( 1 一主缝合带，蛇绿构造混杂岩带2 一断裂带3 一商丹带4 一勉略带) 秦岭造山带位于华北和华南陆块之间( 图2 3 ) ，可分为华北地块南缘、北秦 岭造山带、南秦岭造山带和扬子地块北缘四个构造单元，彼此以洛南一滦川断裂、 商丹缝合带和勉略缝合带相隔( 张国伟等，2 0 0 1 ：周鼎武等，2 0 0 2 ) 。华北地块 南缘和扬子地块北缘分别为卷入造山带的两侧陆块，出露华北克拉通和扬子克拉 通的基底岩系。南秦岭造山带属扬子板块北缘重要组成部分，具有晋宁运动( 1 1 0 0 - - 8 5 0 m a ) 期间固结的前震旦纪基底( 张国伟，2 0 0 1 ) 。北秦岭造山带最为复杂， 主要包括秦岭群( p t l ) 、宽坪群( p t 2 3 ) 、二郎坪群( p t 3 一p z ) 、丹凤群、松树 沟蛇绿岩系( p t 2 3 ) ，以及草凉驿组( c 1 - - 2 ) 和中新生界沉积岩，彼此多以断 层构造关系相接触，主要为一套岛弧火山杂岩和高级变质杂岩体的构造组合，构 成了早古生代华北南缘的古活动大陆边缘( x u efe ta 1 ，1 9 9 6 ) ； 长期以来商丹断裂被视为秦岭造山带的主缝合带，南北两侧的构造块体分 别归属于华北地块和扬子地块，其差别在于卷入造山带的程度不同。但近年来， 随着地球化学填图工作的系统展开( 张本仁等，1 9 9 6 ) ，发现北秦岭具有明显高 的初始en d 值和p b 同位素比值特征，区别于明显低初始8n d 值和p b 同位素比 值特征的华北陆块和扬子块体群( 韩吟文等，1 9 9 7 ) 。早元古代期间秦岭造山带 6 内部主要构造地化界面与洛南一栾川断裂展布相一致。欧阳建平等( 1 9 9 6 ) 认为 北秦岭是2 0 0 0 m a 左右形成于华北陆块南侧洋岛基础上的独立陆块。宽坪群的形 成标志着北秦岭造山带已经拼贴到了华北陆块南缘( g a o se ta 1 1 9 9 5 ：张国伟等， 2 0 0 0 ；董云鹏等，2 0 0 3 ) ，至此商丹构造带开始成为秦岭造山带的主缝合带。 元古代至中生代是秦岭造山带的主造山期( 张国伟等，1 9 9 6 ) ，其内部发育 多处蛇绿岩，形成了二郎坪蛇绿岩( 孙勇等。1 9 9 6 ；张国伟等，2 0 0 1 ) 、宽坪蛇 绿岩( 张旗等，2 0 0 1 ) 、松树沟蛇绿岩( 张旗等，2 0 0 1 ) 、丹风蛇绿岩( 孙勇等， 1 9 8 8 ；张国伟等，2 0 0 1 ) 和勉略蛇绿岩带。以上，除对宽坪蛇绿岩和松树沟蛇绿 岩的认识较为一致以外( 张旗等，2 0 0 1 ；董云鹏等，1 9 9 7 ；周鼎武等，1 9 9 8 ；张 国伟，2 0 0 1 ) ，其余蛇绿岩的确定以及形成年龄尚存在较多争议，使秦岭造山带 构造演化的恢复变得十分困难( x u ee ta 1 1 9 9 6 ；m e n ge ta 1 2 0 0 0 ；s u ne ta 1 2 0 0 2 ； l o t h a lr a t s c h b a c h e r , e ta l ，2 0 0 3 ) 。但它们之中所记录的洋壳信息却是可以肯定的。 秦岭造山带长期表现为小洋盆间杂的构造背景，商丹断裂带和勉略断裂带构成了 秦岭造山带的两条主缝合带，代表了华北、扬子克拉通和秦岭微陆块( 或岛弧) 的构造接合带。 2 3 中央造山带 中央造山带夹持于华北和华南克拉通之间，东起大别一桐柏山，西经秦岭山 脉后分为昆仑山和祁连山，夹柴达木盆地和塔里木盆地，终于天山山脉，其内部 主要的构造一岩石地层单位相互贯通。秦岭群两侧的二郎坪群、丹风群为一套早 古生代岛弧建造，部分学者( m a t t a u e rc ta l ，1 9 8 5 ；任纪舜等，1 9 9 1 ) 将秦岭群、 二郎坪群和丹凤群从北秦蛉构造带中分离出来，组成了中秦岭构造带，代表了加 里东期碰撞造山带的核部( x 呲fe ta l ，1 9 9 6 ) ，与祁连造山带早古生代阶段的构 造演化可以对比；南秦岭构造带经西秦岭，与夹持于祁连和昆仑之间的柴达木地 块相对应( 张国伟等，2 0 0 1 ) ；商丹缝合带与祁连一柴达木北缘的缝合带相连( 张 国伟等，2 0 0 1 ) ，勉略蛇绿混杂岩带则西接文县一玛曲一花石峡而与昆仑缝合带 相连通( 张国伟等，1 9 9 5 ，2 0 0 3 ) 。 中央造山带记录了自中新元古代以来的各期构造一岩浆事件。岩石学和年代 学研究显示中央造山带内部存在三期大规模的构造活动：晋宁期、加里东期和印 支期。一般认为中一新元古代华北克拉通、扬子克拉通和塔里木克拉通发生了陆 续的碰撞拼合作用( 高坪仙等，1 9 9 9 ) ，至晋宁期这三个陆块已经拼合成一个整 体( 郭进京等，1 9 9 9 ) ，成为了r o d i n i a 超大陆形成过程中的一个组成部分。但是 随着古地磁研究的开展，人们发现板块之间不仅是简单的相对平移，还存在大规 模的旋转，部分学者( l ie ta 1 1 9 9 5 ，1 9 9 6 ；张世红等，2 0 0 0 ；周鼎武等，2 0 0 2 ) 7 对新元古代时期华北、华南以及塔里木克拉通是否彼此相邻还持有不同观点。秦 一祁- 昆造山带大致在8 0 0 m a 前后出现了多处裂解的地质记录，保留了初始裂谷、 基性岩墙群、a 型花岗岩和双峰式火山岩等岩石系列( 陆松年等，2 0 0 1 ) ，与全 球的r o d i n i a 超大陆形成以及裂解事件相对应。自此，中央造山带进入了秦一祁一 昆洋统一发展的时期，于加里东期秦岭一祁连造山带均表现为以岛弧拼贴为主的 俯冲碰撞作用( x u ee ta 1 1 9 9 6 ；s u ne ta l 。2 0 0 2 ) ，经海西运动东西各段开始分异 ( 殷鸿福等，1 9 9 8 ) ，岩石建造存在显著差异( 陈能松等，1 9 9 8 ) 。因此，对各个 构造带内部地层系统的正确对比直接影响着对中央造山带形成演化的认识。 2 4 秦岭祁连构造结合部位 秦岭一祁连构造结合部位位于甘、陕两省交界地带的天水一宝鸡峡谷地带， 既是中国南北大陆衔接处，又是中国大陆东西地质过渡的枢纽地区( 图2 4 ) ，周 边存在( 准) 克拉通地块( 鄂尔多斯、阿拉善、中祁连和扬子陆块等) 和活动带 图2 4 、工作区地质简图 ( 秦祁昆造山带和贺兰山陆内裂谷带) 。该区域后期岩浆及构造活动强烈，存在 南北向和东西向两组断层，其先后关系已经难以判别。前人研究( 张维吉等，1 9 9 4 ； 杨忠明等，2 0 0 2 ) 将宝鸡一天水地区晚古生代之前的地层划分为秦岭群和陇山群 两套前寒武纪杂岩以及李子园群、葫芦河群和陈家河群三套火山岩系。李子园群 条带状平行展布于秦岭群的南侧，由下部变基性火山岩岩组，中部变酸性火山岩 岩组和上部变碎屑岩岩组组成，时代为震旦纪一奥陶纪，与东秦岭的丹凤群和祁 连山的雾宿山群相当。葫芦河群和陈家河群南北分别与秦岭群和陇山群以韧性剪 切带相邻。葫芦河群由下部变质碎屑岩岩组和上部基性火山岩岩组组成，时代为 8 震旦纪一中奥陶纪：陈家河群由下部火山岩一碳酸盐岩岩组和上部酸性火山岩岩 组组成，时代为晚奥陶纪，两者以不整合接触，与秦岭地区斜峪关群、云架山群 和二郎坪群以及祁连地区兴隆山群连接。陇山群的时代归属争议较大( 详见下 文) 。 2 5 陇山杂岩 陇山杂岩( 或陇山群) 主体分布于秦岭一祁连交界部位，陕谱省陇县以西陇 山地区，是从祁连山东段原“牛头河群”哑系下部分解出来的变质岩系。经张维 古等( 1 9 9 4 ) 重新厘定，陇山杂岩现主要限定于西起通渭碧玉镇经秦安莲花、 张家j i i 恭门、清水山门到宝鸡坪头，再向西南拐到胡店，天水利桥，向东到风县 黄牛铺一带，包括从下到上的大理岩和片麻岩两个岩组，是一套中、深变质的火 山一侵入岩和碎屑岩系。主要岩石组合为长荚质片麻岩、斜长角闪岩、富铝质片 麻岩和硅镁质大理岩，其中广泛侵入基性岩墙。 陇山杂岩北以固关- - j k 渡脆性断裂带为界，与华北克拉通相邻，南以保平一 山门韧性断裂带与葫芦河群相隔，被关山岩体和宝鸡岩体吞没，成不连续透镜状 展布于北秦岭造山带之中，本文研究区内陇山杂岩呈推覆体或飞来峰叠置于陈家 河群和葫芦河群之上( 图2 5 ) 。 图2 5 、陇山杂岩地质图( 据陕西省区域地质志修改) 陇山杂岩由于复杂的构造位置，长久以来对其归属有三种主要认识：陕西区 域地质志中陇山杂岩因变质级别较深，作为古老变质基底被划入秦岭群；张维吉 等( 1 9 9 4 ) 认为陇山杂岩已有的年代学资料与宽坪群相似，且其中基性火山岩为 拉斑玄武岩系列，地球化学特征与大洋环境有关( 霍福臣，1 9 9 5 ；吴茂炳，2 0 0 0 ) ， 9 同属中元古代小洋盆环境，相似于宽坪群，但宽坪群相对缺失孔兹岩类( 张维吉， 1 9 9 4 ) ；同时，鄂尔多斯西南缘广泛分布的孔兹岩系，以及本区段的特殊构造位 置与小秦岭可以对比，显示其有可能是小秦岭的西延( 周鼎武，1 9 9 4 ) 。已有的 年代学资料表明陇山杂岩经历了晋宁期、加里东期以及印支期构造变质事件，它 的形成年龄应老于这些变质年龄( 宋志高，1 9 9 5 ) 。 华北南缘的太华杂岩、北秦岭造山带内的宽坪杂岩和秦岭杂岩作为前寒武纪 变质杂岩体，受多期构造一热事件影响，强烈再造，原岩年龄及其形成环境成为彼 此间主要判别标志。因此，本文选取陇山杂岩中的长英质片麻岩，进行了地球化 学和锆石u p b 年代学研究，以限定其原岩形成时代和环境及变质经历。 l o 第三章陇山杂岩地球化学及年代学 3 1 样品与分析 3 1 1 剖面描述及薄片鉴定 陇山杂岩南被宝鸡岩体和关山岩体的侵吞，北受渭河盆地的限制，出露宽度 不大。本论文样品分别采自陇县境内天成乡铁佛寺一西洼里( l 0 1 乩1 0 ) 、槽家 湾一关山林场( l 一1 1 l 1 4 ) 和新街上坪( l 1 5 l 1 8 ) 剖面，共得1 8 个样品。天 成乡铁佛寺一西洼里剖面位于关山以北，发育长英质片麻岩组、富铝片麻岩组和 白云石大理岩组，北端被白垩纪砾岩覆盖，南界以3 0 0 米宽长英质糜棱岩与陈家 河群相隔。张维吉等( 1 9 9 4 ) 认为该处陇山杂岩系推覆体或飞来峰成因。新街上 坪剖面地处陕西省陇县东部新街掌里沟一带，由新街片麻岩套组成。新街片麻岩 套呈北西向展布，受固关一八渡断裂限制，位于北秦岭造山带内部，主要岩石组 合为花岗质片麻岩、斜长角闪岩和角闪斜长片麻岩组成，早期被视为变质表壳岩 系，划归陇山杂岩或秦岭杂岩。1 9 9 6 年区调报告将其从陇山杂岩中解体出来， 命名为新街片麻岩套，是一套古老的变质火成岩体。本文样品的薄片鉴定报告以 及主微量元素分析结果请见表3 1 和表3 2 ( 其中0 1 l l 1 3 为碳酸盐岩，未做薄 片鉴定和主微量化学分析) 。 表3 1 陇山杂岩岩石薄片鉴定报告 陕西省地质矿产局区域地质调查队六分队，1 9 9 6 ，香泉幅、坪头幅( 1 ：5 0 0 0 0 ) 区调报告 1 2 s 岔誊兽高= 寮葛 d 一一寻一gd 蜜 与篇鼍誉g 豁客葛高答翟罱 芝d 譬“dd “一一dd 害 霉雹嗣譬荨霉簧器兽器量 zd 兰2c ；6 d “6dd & 号窨端霉= 翟磊荨葛瓮篙连 等一昌o = do 口= 一c ；do 蜜 罨言罨每譬宝罱高巷罱善号 等昌= g 毒s sc ；o 交 葺g 罱鼋兰式嗣导譬：兮= 里 0os26 = _ 二6oe , i 孓 罨g 葺菩兽& 嚣譬譬= g 霹 =d=dd 二“一“d 一塞 岛篙专82 躅黾芝等g8 囊 霉62 萌d2=d gs “蔓 品1 ：兮譬1 衣霉0 摹葛 do ”一一dd 吝 最导鬲昌g 盆离臀豁8 葛差 譬c ；竺一d6 “一一66 蔓 譬高s 罱g 答霉宝旨譬翟蔓 u - - d = 2 “do 一一dd 吝 譬罨“, - i 呈罨芸驾苫；篇 一一一l n n 州一n 曩墨量荨曼量要蚤蓦 一h 寸nhnn n 主荨量蚕主要誉曼蕞 兰耋莩甍至萎舞- q - 量量量 墨至善暑塞墨至翟三蚤 姿孚量嚣室釜薹妻兰蚤 毫誊善曼善娶誊墨蔫寸on 卜r 、nh _ 一h q=t譬1叶1 qa 皂 辱罟叠甍辱譬翥蠢笨 ：警旦 兮凑爨亲善等三 一一一一小一nn 一婚 曩詈若蚤l 吾三鸯重曼； 委季誉虽譬星至鼍娶誊 兰善蚕暑寒星呈鎏蓦 器名嗣暑”t - - ：器冀臀冀s ： 一nn nn一一nn 襄至荸罨誉蛋量蔓鎏”- _ 寸n 【、nn 一一 焉簧暑翟尝鲁瓮叠翟善 hnh 一h hh = 譬专羔盏窝苫：导0 “ nh 一“ 跫墨笔善g 是端是譬2 一寸nn啦一nhn j 蛊。i 68 芝ag 矗 冁氓瓤拯 口气甘 m 吨! n 叼。 竹乱 h n g h n t a a 2 h n o n 苫o 8 on 气。寸吨。 乱t o 卜o 口_ 【! m q ! n n n 一 寸n 一一 卜_ 【o 一o 昏吨小 n 叼 _ l 寸昏 叶n i c o q o 若a 日 n 一 h_【00i，ih口h一 “气o h n j h o o n q _ 【昏寸 o q 甾 c 1 n o g z 口乜一 x u n 吐。 岛至 口o o o a 羔 n e 0 8 ”t c i n o _ h c o h 0 1 上 叶n 卜 0 5 s 1 心i - ，i n i - d q 竺 = 0 o ，_ i 乱0 - ，】 曲o - j h o - ，i i-卜o_母o一 ”o，i苫j n o j n 口j 一口3 憾候蛹州 眯姆蟮器懈候峨鼹，州昶嵌寻题qn僻 卜 一 三誉基嵩e 妻蓑萤星墨要彗蔓潭詈鎏堇暑童蓦量孽耋毫蓦詈 誊蚕嚣嚣坚蓦! e , i 景星善喜量娶至孽量誊浯喜量墓荸量毫蓍 耋旧量甍釜嚣要一p - 甍暮墨量茎曼孚萋暑堇曼至娶 暑巨量善釜未曼莩量誉呈曼誊喜堇要塞暑量至弩墨誊 餐；宝墨s 写 od 呐oo 至薹量蚕墨孚璧r - 呈善莩誉量翌曩耋耋窒兰彗詈詈耋娶兰堇 量旧兰嚣茎兰善詈兰三孽寒蚤莩蔓詈堇詈里蓉至誊 耋旧| 呈封曼量墨量墨墨景量兰苎耋呈季兰雪薹耋誉耋 窜i s 蛊蕊嗣磊譬g 零冀嗣遁罱骂专蔫葺s 奄号离嗣 i i n 。h 一卜一寸小一”一。一。一o6666 量恒誉蒹蟊星里基善蠡娶瀑毫兰誉誊莩誊s 量蚕蓍 q 宁 j 1 一树口= 穹 葛! 器斟葛 暑= e 量s 至主暑墨善曼蚤毫銎萋誉里誉至誉墨誉曼詈墨耄受蚕孽兰童 辨兰高t l 至量至墨鬟荨至墨誊至耋蔓誉墨喜至善詈耋 均 宁 一 号 一 荨 匾麓銎一p - 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