陜西商洛秦嶺群斜長(zhǎng)角閃巖年代學(xué)研究

劉濤　魏君奇　劉茜　王坤

摘要：秦嶺造山帶一直是近些年來(lái)的熱點(diǎn)研究地區(qū)。本文以北秦嶺的主體秦嶺群為重點(diǎn)研究對(duì)象，采集了位于陜西商洛一帶斜長(zhǎng)角閃巖樣品Q(chēng)18，在巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)其鋯石進(jìn)行了U-Pb年齡測(cè)定。結(jié)果顯示，鋯石多成渾圓狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)單調(diào)均一，原有的巖漿環(huán)帶基本消失，為強(qiáng)烈變質(zhì)改造鋯石，其年齡集中在376Ma左右，指示秦嶺群遭受了加里東期造山作用強(qiáng)烈改造。

關(guān)鍵詞：秦嶺群；鋯石U-Pb定年；加里東運(yùn)動(dòng)

1. 秦嶺群概述

秦嶺群是北秦嶺地塊的主體，近東西向展布近千公里，呈現(xiàn)出大透鏡斷續(xù)分布延伸，自西向東經(jīng)過(guò)寶雞太白、眉縣地區(qū)、西安戶(hù)縣黑河——澇峪地區(qū)、長(zhǎng)安——榨水縣、商縣——丹鳳——西峽和桐柏地區(qū)。

秦嶺群經(jīng)歷了多次構(gòu)造和變質(zhì)作用的改造，其構(gòu)成與劃分長(zhǎng)期以來(lái)存在很大的爭(zhēng)議。大多數(shù)學(xué)者將秦嶺群劃分為三個(gè)主要巖性段：上部主要由厚層狀含石墨白云石大理巖，夾有黑云斜長(zhǎng)角閃巖等；中部由變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖和大理巖組成；下部主要由含石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖，石榴夕線(xiàn)黑云斜長(zhǎng)片麻巖等組成。

2. 鋯石定年

Q18樣品中的鋯石多成渾圓狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)單調(diào)均一，主要包括：弱分帶，扇形分帶，為變質(zhì)成因（圖1），Tu/U偏低，比值介于0.1～0.4之間，顯示為變質(zhì)成因特征。鋯石均發(fā)生了強(qiáng)烈的重結(jié)晶作用，這些白色的區(qū)域不是變質(zhì)增生的結(jié)果，而是重結(jié)晶成因，這種重結(jié)晶作用通常發(fā)生在高級(jí)變質(zhì)作用條件下的“干”的巖石體系中。這種變質(zhì)作用條件下流體比較容易被帶出巖石體系，另外，遭受重結(jié)晶的鋯石U、Th含量通常會(huì)降低，從而使其發(fā)光性變?nèi)?。鋯石?nèi)部不規(guī)則的結(jié)構(gòu)也受到重結(jié)晶作用的影響，通常重結(jié)晶發(fā)生在中低級(jí)變質(zhì)作用條件下。對(duì)26顆鋯石的定年結(jié)果顯示，鋯石的諧和性較好，年齡值較集中，為晚古生代早期（367Ma～386Ma），平均值為376Ma（圖1），該年齡應(yīng)代表商洛一帶秦嶺群斜長(zhǎng)角閃巖的形成年齡。

3. 討論

關(guān)于秦嶺巖群的形成時(shí)代和變質(zhì)時(shí)代近些年來(lái)一直是中外地質(zhì)學(xué)界爭(zhēng)論的話(huà)題。秦嶺巖群最初來(lái)源于前寒武紀(jì)結(jié)晶基底雜巖，后來(lái)逐漸從秦嶺群中解體出松樹(shù)溝蛇綠巖、丹鳳巖群等。針對(duì)秦嶺群的形成時(shí)代，現(xiàn)如今有三種主流觀點(diǎn)：古元古代、中元古代、新元古代。最初系統(tǒng)提出秦嶺群形成年齡的是張宗清，認(rèn)為其形成于古元古代[1]。陸松年（2006）通過(guò)對(duì)秦嶺群副變質(zhì)巖鋯石定年顯示其主要來(lái)源于1.5Ga～1.9Ga的古元古代早期的大陸地殼，另外研究表明，秦嶺群曾被新元古代早期960Ma～900Ma的花崗巖侵入，所以秦嶺群副變質(zhì)巖的沉積時(shí)代應(yīng)介于1500Ma～960Ma之間，可能為中元古代末期[2]。萬(wàn)渝生等（2011）通過(guò)對(duì)張宗清（1994）采自河南西峽的碎屑沉積巖樣品（黑云斜長(zhǎng)角閃巖）進(jìn)行了鋯石年代學(xué)研究，得到的年齡值變化范圍從>3.0Ga到～400Ma，具體可劃分為三個(gè)年齡區(qū)間：① >2.4Ga；② 1.8～700Ma；③ ～450Ma，認(rèn)為秦嶺群變質(zhì)沉積巖的原巖形成于古元古代之后，其中部分可能形成于中元古代和新元古代[3]。

秦嶺巖群經(jīng)歷了復(fù)雜構(gòu)造變形和變質(zhì)作用演化。目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為晉寧期和加里東-海西期是秦嶺群的主變質(zhì)期。張宗清等（1996）認(rèn)為秦嶺地區(qū)經(jīng)歷了（1）1000Ma左右晉寧期；（2）400Ma左右的加里東——早華力西期；（3）280Ma～200Ma的晚華力西-印支期三期強(qiáng)烈地質(zhì)事件[1]；陸松年等（2006）在秦嶺群樣品中得到了二輝麻粒巖的變質(zhì)時(shí)代512±9.2Ma和淺色脈體的形成時(shí)代為499±4.3Ma，表明秦嶺群在早古生代經(jīng)歷了強(qiáng)烈變質(zhì)改造 [2]；時(shí)毓等（2009）在詳細(xì)的鋯石研究基礎(chǔ)上認(rèn)為秦嶺群主要經(jīng)歷了早古生代變質(zhì)熱疊加事件，沒(méi)有新元古代變質(zhì)事件[4]；向華等（2014）研究表明秦嶺造山帶中廣泛發(fā)育有450Ma～400Ma的島弧巖漿作用[5]。商洛一帶秦嶺群斜長(zhǎng)角閃巖（Q18）的形成年齡為～376Ma，說(shuō)明斜長(zhǎng)角閃巖的原巖在早古生代末期（400Ma左右）發(fā)生了強(qiáng)烈的變質(zhì)作用改造，由于斜長(zhǎng)角閃巖屬于中、高級(jí)造山變質(zhì)巖，因而筆者在前人的研究成果基礎(chǔ)上[1-5]，認(rèn)為早古生代末——晚古生代初秦嶺群發(fā)生了大范圍的區(qū)域變質(zhì)作用。

關(guān)于北秦嶺在加里東時(shí)期是否存在造山運(yùn)動(dòng)近些年來(lái)存在著一定分歧。有人認(rèn)為在加里東時(shí)期華北與揚(yáng)子板塊已經(jīng)發(fā)生碰撞對(duì)接[6]；還有人認(rèn)為秦嶺在加里東期不存在造山運(yùn)動(dòng)，而是處于裂谷特征的拉張?bào)w系中[7]；也有人認(rèn)為北秦嶺在加里東時(shí)期以洋殼的俯沖消減為主，造山運(yùn)動(dòng)只存在于局部[8]。閆全人等（2009）通過(guò)對(duì)秦嶺群中的變質(zhì)泥沙質(zhì)巖石中的變質(zhì)基性巖脈進(jìn)行鋯石SHRIMP定年，獲得了449Ma的年齡，認(rèn)為其代表了這一基性巖脈的侵入時(shí)代，另外，所測(cè)的鋯石呈現(xiàn)橢圓、圓形和柱狀特征，并包裹有石英，在陰極發(fā)光下具有扇形分帶，Th/U比值介于0.15～0.48，具有高角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)鋯石特征，因此449Ma應(yīng)代表了加里東變質(zhì)事件的年齡紀(jì)錄[9]。對(duì)西峽地區(qū)秦嶺變質(zhì)碎屑巖中鋯石測(cè)定僅獲得了417～470的變質(zhì)年齡[3]，這組年齡的變化范圍較大，但由于變質(zhì)增生變得普遍存在，說(shuō)明巖石曾遭受過(guò)加里東期變質(zhì)熱事件改造。本文獲得的變質(zhì)年齡在367～386Ma之間，較前人研究結(jié)果顯示年齡值更小，樣品中的變質(zhì)鋯石代表了原巖在加里東時(shí)期經(jīng)歷了角閃巖相變質(zhì)作用改造。

4. 結(jié)論

（1）商洛地區(qū)秦嶺群斜長(zhǎng)角閃巖中，變質(zhì)鋯石的U-Pb年齡為400Ma左右，指示揚(yáng)子板塊與華北板塊于加里東期俯沖碰撞，商丹縫合帶閉合，發(fā)生角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用，導(dǎo)致研究區(qū)內(nèi)基性巖類(lèi)發(fā)生變質(zhì)作用形成斜長(zhǎng)角閃巖，早古生代末期——晚古生代初期應(yīng)為秦嶺群的主變質(zhì)期。

（2）秦嶺造山帶及其領(lǐng)近區(qū)域存在復(fù)雜的早期演化史，秦嶺巖群作為北秦嶺的主體，應(yīng)為不同時(shí)代、不同屬性的巖片組成的構(gòu)造混雜巖。

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