南秦岭中新元古代关键地质事件。
一是新元古代早期大陆边缘的火山弧
南秦岭部分武当群和药岭河群属于新元古代早期火山岩系,其地球化学特征表明该火山岩系形成于大陆边缘火山弧的构造环境。凌等(2002)指出,武当群属于钙碱性火山岩系,基性和酸性火山岩均出现明显的Nb、Ta、Ti负异常,表现出与岛弧火山岩相似的特征。这套新元古代早期岛弧火山岩在层位、地球化学特征和钕同位素特征上可与陕西镇安莫沟峡火山岩和扬子地台西北缘西乡群火山岩对比。西乡群下部白面峡组锆石U-Pb年龄为(946 18)Ma;上孙家和组为(904 18)Ma。因此,凌等人提出,现今的南秦岭和扬子陆块曾属于同一个大陆板块,新元古代早期弧状火山岩的发育表明该区存在北洋地壳的俯冲作用。本书作者同意凌等人的分析和观点。
第二,新元古代中期大陆裂解火山岩
南秦岭腰岭河群的另一部分火山岩是新元古代中期大陆裂解的产物,火山岩地球化学特征显示板内火山作用的特征。其中亲石宏离子元素含量明显高于武当群,无Nb、Ta异常,显示出大陆裂谷火山岩的基本特征。夏等(1996)主要从两个方面阐述了瑶岭河群形成于大陆裂谷背景的证据:一是火山岩自然组合呈现双峰式特征;其次,基性火山岩的地球化学特征与大陆板内火山岩相似,富Ba、Th、Rb、La、Ce,低Nb、Ta,与岛弧和洋岛玄武岩明显不同。
与药岭河群形成时代和构造背景相似的火山岩地层有汉南碧口群和铁川山组。最新同位素地质年代学结果表明,这些火山岩的U-Pb同位素年龄集中在华南期的时限内。如碧口群玄武岩的SHRIMP法U-Pb年龄为(790 15)Ma和(776 13)Ma(严泉等,2003),TIMS法U-Pb年龄为(77)。尧陵河群的TIMS U-Pb年龄分别为(808.65438±0.5.7)Ma(陕西狮泉水库附近)和(744.65438±0.4)Ma(河南西峡以南)。这些年龄数据与扬子克拉通南华系南沱组下火山岩的同位素年龄(王建,2000)完全一致,处于相同的断裂构造环境。
三。新元古代中期的侵入杂岩
在河南淅川北部陡岭群分布区及其邻区发现了一系列花岗闪长岩体。虽然它们具有不同的岩性和地球化学特征,但它们的空间分布非常接近,它们的形成时代几乎相同,因此它们应该形成于相同的构造背景。我们称这些形成于南华纪的岩体为“陡岭侵入杂岩”,包括“三平沟、干沟、上张营岩体”和土屋山A型花岗岩等。它们的形成年龄集中在730 ~ 7100Ma之间。
1.老君店花岗闪长岩-石英闪长岩中的暗色颗粒包裹体
老君店岩体出露于河南淅川以北的老君店地区,侵入到陡岭岩群中。岩石结构块状,未受明显变形叠加改造。岩石主体具有中粒结构。岩体的一个显著特征是含有大量暗色基性包裹体,包裹体可以呈圆形、不规则状或条带状,往往与寄主岩石的矿物成分有过渡关系。不规则和条带状包裹体常表现为塑性变形,表明暗色基性包裹体与寄主岩石同时处于塑性状态,表明岩体的形成可能是双峰源岩浆或壳幔源岩浆混合的结果。
石英闪长岩具有中粒花岗岩结构和块状构造,主要矿物成分为斜长石(50% ~ 55%)、角闪石(40%)和应时(> 5%)。斜长石呈自生粒状,粒度3 ~ 5 mm,个别晶体中可见解理和片状孪晶,表面有较强的高岭土。角闪石自形,粒径2 ~ 3 mm,浅绿色-绿色-深绿色多色,菱形解理发育,解理角56°,可见双晶。应时为中细粒级,粒度为1 ~ 3 mm,无色,表面洁净,呈波状消光。花岗闪长岩是老君店岩体的另一种重要岩石类型,具有中细粒花岗岩结构和块状构造。其主要矿物成分为斜长石(40% ~ 45%)、应时(25% ~ 30%)和角闪石(20% ~ 25%),还有少量磁铁矿。值得注意的是,岩体中含有堆积的角闪石捕虏体,呈斑状结构,岩石呈绿褐色,角闪石堆积,应时和斜长石嵌在角闪石裂隙之间。角闪石粒度为0.5 ~ 10 mm,自形,解理发育,解理内充填应时集合体。
老君店岩体中花岗闪长岩(DQ07)和石英闪长岩(QL93TW01)的SiO2含量分别为63.63%和68.18%。Al2O3含量分别为65438±06.08%和65438±05.04%。Na2O含量略高于K2O(分别为3.065438±0%和2.72%,3.87%和2.49%)。在ACF地图上,它们都落在S型花岗岩区。花岗闪长岩中稀土元素和不相容元素的分布特征与北部岩浆岩带的火山弧花岗岩或同碰撞花岗岩相似,无法区分。但根据同位素测年资料,老君店岩体、药岭河群和典型的板内土屋山花岗岩体同时形成,应是统一裂解机制的产物。微量元素和稀土元素的地球化学特征可能继承了源岩的特征,即老君殿岩体是原形成于火山弧或碰撞环境的高基性程度岩石在后期拉伸机制下重熔的产物。
该样品的锆石U-Pb SHRIMP年龄为(717 10)Ma(10点206Pb/238U表面年龄的加权平均值)。
2.土屋山A型花岗岩
土屋山A型花岗岩位于陡岭群露头分布区的东南侧,地表近椭圆形,面积约1.5km2,北侧有少量角闪石片麻岩和陡岭群大理岩围岩,其余为第四系。岩体主体为钠长石霓石花岗岩,少量钾长石花岗岩。岩石具有图形结构、斑状结构和块状结构。主要矿物为钾长石(50% ~ 60%)、应时(30%)、少量斜长石、钠闪石和霓石(5%),辅助矿物为磁铁矿、锆石和磷灰石。根据陆新祥等人(1999)的数据,土屋山A型花岗岩的SiO2含量为74.41%,w(Na2O+K2O)=9.19%,σ=2.68,w (Al2O3)/w (Cao+Na2O+K2O)。岩石中F和Cl的含量很高,F为901×10-6,Cl为105×10-6,[w (y)/w (nb)] n = 2.14,[w(.岩石的稀土元素含量高达457.78×10-6,∑Ce/∑Y=2.95,[W (La)/W (Yb)] n = 7.29,Eu强烈亏损,δEu=0.29。稀土元素含量和分布特征为典型的A型花岗岩。微量元素地球化学显示了典型板内花岗岩的特征
陆新祥等人曾用TIMS法测得该岩体锆石U-Pb年龄为(725±39)Ma(陆新祥等人,1999)。我们用高分辨率、高灵敏度的离子探针质谱仪进行了验证,206Pb/238U的表面年龄重量统计平均值为(711 65439)。
四。汉南基性-超基性侵入杂岩
扬子克拉通西北缘汉南地区的王江山基性岩体是南华纪大陆解体的重要地质记录。汉南地区的大地构造位置属于扬子克拉通西北缘向北凸出的部分,又称“巴山弧”米仓山系。其北缘毗邻秦岭造山带勉略构造带,东西两侧分别为龙门山和大巴山推覆构造带。王江山基性岩群由多个岩体组成(总面积约400km2),其中主岩体出露面积约120km2,是秦岭造山带及其两个大陆边缘最大的南华基性侵入岩体。王江山基性岩体主要岩性为辉长岩、橄榄辉长岩和辉长岩-辉绿岩结构的辉长岩。主要造岩矿物为普通辉石(少量透辉石和紫苏辉石)和中基性长石(an = 40 ~ 80,平均约65),少量橄榄石、角闪石、黑云母和不透明矿物。最突出的地球化学特征是大多数样品缺乏明显的Nb、Ta负异常。王江山岩体总体上表现出板内构造环境的地球化学特征。结合该基性岩体群的规模(> > 400km2)分析,其成因应类似于大陆溢流玄武岩,标志着华南扬子克拉通北缘大规模陆内裂谷岩浆作用的开始。凌等(2001)曾测得Sm-Nd等时线年龄为(785±88)Ma,推测王江山岩体侵位时代为华南早期。
五、汉南酸性侵入体
汉南侵入杂岩出露于扬子克拉通北缘陕西省西乡-汉中地区,分布面积约2100km2。侵入杂岩以不同类型的花岗质岩石为主,主要是斜长花岗岩,其次是石英闪长岩和辉长岩。上述王江山基性岩体是汉南杂岩的组成单元之一。斜长花岗岩主要由斜长石(50% ~ 60%)、应时(20% ~ 25%)、黑云母和角闪石(5% ~ 10%)组成。五个样品(严阵等,1985)中主要元素的平均百分含量见表4-4。
表4-4样品中主要元素的平均百分含量(wB/%)
(据颜阵,1985)
本研究采集了陕西西乡三溪关的英云闪长岩样品(样品编号QL65TW01)。这里的英云闪长岩呈中粒结构,块状构造,片麻岩不发育,主要矿物应时和斜长石呈镶嵌状。除应时(35%)和斜长石(50%)外,还有角闪石(8%)、黑云母(5%)和白云母(2%)。
前人对汉南侵入杂岩的时代和成因进行了积极的探索。如等(1985)报道了一个Rb-Sr等时线年龄数据,张等用等时线重新计算,等时线年龄为(806 140) Ma。他还获得了斜长花岗岩中黑云母的40Ar-39Ar年龄(796±20)Ma和以中酸性侵入岩为主的Sm-Nd等时线年龄(837±26)Ma。根据上述年龄资料,推断汉南杂岩体形成于837-800 Ma(张等,2000)。
作者用TIMS法测定了英云闪长岩(样品编号:QL65TW01)中锆石的U-Pb年龄,206Pb/238U表面年龄的平均重量为(723.3±2.7)Ma。这一年龄值表明汉南侵入杂岩中至少有一些侵入体形成于南华纪,是罗迪尼亚超大陆初始裂解阶段的产物。
秦岭造山带南部岩浆带同位素测年结果见表4-5。
表4-5秦岭造山带南部岩浆岩带同位素测年结果
裂谷带中有各种基性和酸性侵入体和火山岩,表明地壳变薄环境的形成。这些地质体中的双峰式火山岩、辉长岩和A型花岗岩清楚地表明它们形成于板内拉张环境,形成时代集中在810 ~ 700 Ma之间。而与上述地质体在地理上相邻、形成时代相近的一些花岗岩,则表现出岛弧岩浆岩的地球化学特征。我们不认为同一地区同一时代的岩浆岩是两种构造背景的产物,而应反映同一张性环境的动力学机制,地球化学特征的差异主要受原岩制约。
裂谷带范围北起商丹构造带,南至扬子克拉通汉南地区,向东延伸与桐柏-大别山和苏鲁造山带红安群、宿松群、海州群的南华裂谷型火山岩(唐家福等,2003)以及广泛发育的南华深成花岗质侵入岩相连。南部可能与扬子克拉通西缘南华纪的康滇裂谷(即刘红云等称之为“康滇-龙门山-米仓山火山裂谷带”1991)相连。虽然西延段被西秦岭晚古生代至中生代的沉积地层所覆盖,但不能排除以汉南为中心的三叉裂谷存在的可能性。这条三叉裂谷的东、南支延伸超过1000km,位于三叉裂谷中心的汉南可能是一个“热点”,因此有王江山等大规模的基性岩侵。如果这一推断成立,三叉裂谷可能是中国保存最完整、规模最大的新元古代裂谷系。由于罗迪尼亚超大陆的解体与罗迪尼亚超大陆的解体有关,这将为研究罗迪尼亚超大陆劳伦西与澳大利亚、塔里木-扬子克拉通断裂的动力学机制提供重要线索。