秦嶺造山帶中酸性巖漿作用中Zr、Hf地球化學(xué)行為探究

米寶昕，劉 宏，耿 昭，王洪剛，王曉晨

秦嶺造山帶中酸性巖漿作用中Zr、Hf地球化學(xué)行為探究

米寶昕1，劉 宏2，耿 昭3，王洪剛4，王曉晨4

（1. 新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)學(xué)會，烏魯木齊 830002；2.安徽省勘查技術(shù)院，合肥 230031；3.中國地質(zhì)工程集團(tuán)有限公司，北京 100093；4.內(nèi)蒙古自治區(qū)第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查院，鄂爾多斯 017000）

秦嶺造山帶屬于中央造山帶的重要組成部分，由不同時期，不同類型造山作用所形成的各種構(gòu)造帶復(fù)合組成，具復(fù)雜時空組合關(guān)系，成為一個特色鮮明的大陸造山帶，故對其研究一直熱度不減。本文從秦嶺造山帶中各種中酸性巖的Zr、Hf地球化學(xué)行為入手，通過對比不同時代、不同巖性中Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值，分析Zr、Hf，在不同時代、不同SiO2含量的巖漿中的特性及演化規(guī)律，以此探討秦嶺造山帶中巖漿在不同時代和不同構(gòu)造背景下的演化規(guī)律。

秦嶺造山帶；中酸性巖漿作用；Zr；Hf；地球化學(xué)行為

秦嶺造山帶屬于中央造山帶的重要組成部分，東接大別造山帶，西接祁連、東昆侖。秦嶺造山帶被商丹和勉略兩條縫合帶分割為三個板塊，即華北板塊、秦嶺微板塊和揚(yáng)子板塊（李春昱等, 1978, 1982; 張國偉等, 1991, 1995, 1996, 2001）。秦嶺造山帶經(jīng)歷了前寒武紀(jì)古老基底形成演化階段，主造山期（Pt3-T2）板塊構(gòu)造演化階段及中新生代陸內(nèi)構(gòu)造演化階段三個主要演化階段（張國偉等, 1997）。

張國偉等(1996)認(rèn)為秦嶺造山帶主要經(jīng)歷了3個不同演化階段，分別為：晚太古代至早元古代造山帶基底形成演化階段；晚元古代至中三疊世板塊構(gòu)造演化階段；中新生代陸內(nèi)造山作用與構(gòu)造演化階段。亦有學(xué)者提出，秦嶺構(gòu)造帶的形成與演化經(jīng)歷了四個主要發(fā)展階段：①古秦嶺構(gòu)造帶初始裂谷形成階段，它于元古宙初期，在深部熱動力機(jī)．制作用下，由晚太古宙統(tǒng)一克拉通地塊的分裂而發(fā)生；②元古宙古秦嶺裂谷系活動帶的發(fā)展演化及以A型俯沖為特征的內(nèi)硅鋁造山作用階段；③顯生宙早期的具現(xiàn)代板塊構(gòu)造特征的擴(kuò)張、活動陸緣與被動陸緣的地質(zhì)演化及B型俯沖、陸塊碰撞造山作用；④中新生代以塊斷、平移、逆沖推覆構(gòu)造為主要運(yùn)動形式的強(qiáng)烈板內(nèi)變形演化階段。

圖1 秦嶺—大別造山帶主要構(gòu)造單元圖（據(jù)張國偉等, 1995,1997修改）

注：Ⅰ.華北板塊南部(NC)：Ⅰ1.秦嶺造山帶后陸沖斷褶帶；Ⅰ2.北秦嶺厚皮迭瓦逆沖構(gòu)造帶。Ⅱ.揚(yáng)子板塊北緣(YZ): Ⅱ1. 秦嶺造山帶前陸沖斷褶帶；Ⅱ2. 巴山—大別山南緣巨型推覆前鋒逆沖帶。Ⅲ. 秦嶺徽板塊(QL)：Ⅲ1.南秦嶺北部晚古生代斷陷帶；Ⅲ2.南秦嶺南部晚古生代隆升帶。SF1.商丹縫合帶；SF2.勉略縫合帶。主要斷層：F1.秦嶺北界逆沖斷層；F2.石門—馬超營逆沖推覆斷層；F3.洛南—灤川逆沖推覆斷層；F4.皇臺—瓦穴子推覆帶；F5.商縣—夏館逆沖斷層；F6.山陽—鳳鎮(zhèn)逆沖推覆斷層；F7.十堰斷層；F8.石泉—安康逆沖斷層；F9.紅椿壩—平利斷層；F10.陽平關(guān)—巴山弧—大別南緣逆沖推覆帶；F11.龍門山逆沖推覆帶；F12.華瑩山逆沖推覆帶。秦嶺造山帶結(jié)晶基底巖塊：1.魚洞子；2.佛坪；3.小磨嶺；4.陡嶺；5.桐柏；6.大別。秦嶺造山帶過渡性基底巖塊：7.紅安；8.隨縣；9.武當(dāng)；10.平利；11.牛山—鳳凰山。十字花紋：花崗巖；黑色花紋：超鎂鐵質(zhì)巖

秦嶺構(gòu)造帶是一復(fù)合型造山帶，它由不同時期，不同類型造山作用所形成的各種構(gòu)造帶復(fù)合組成，具復(fù)雜時空組合關(guān)系，成為一個強(qiáng)烈復(fù)雜獨(dú)具特征的大陸造山帶。秦嶺造山帶在其發(fā)生發(fā)展演化的漫長歷史進(jìn)程中，由于深部地質(zhì)作用過程和熱動力學(xué)機(jī)制的發(fā)展變化，在其不同發(fā)展階段，經(jīng)歷了不同構(gòu)造體制，不同類型的造山作用。作為一個強(qiáng)大的大陸造山帶，它反映了地殼演化與造山帶形成的非均變的、前進(jìn)性的發(fā)展，在它自己的獨(dú)特構(gòu)造演化特征中包含著一定的普遍性規(guī)律。

1 秦嶺中酸性巖Zr、Hf含量特征

總體上Zr含量分布于49.00~243.52之間，其中酸性巖中的含量普遍高于中性巖，Hf含量分布于1.77~8.52之間，大部分高于地殼平均含量，Zr/Hf比值分布于23.65~44.08之間，與地殼中類似。

2 Zr、Hf地球化學(xué)行為與討論

Zr、Hf為高場強(qiáng)元素，可以完全類質(zhì)同象。Zr、Hf除了在鋯石中有重要指示意義之外，在各種SiO2含量的巖體中Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值各不相同，也具有非常重要的指示巖漿演化階段的意義。在巖漿作用過程中，不同類型的巖漿也具有不同的Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值，并且其相互之間表現(xiàn)出很好的線性關(guān)系。查找出與秦嶺中酸性巖漿巖相關(guān)文章的中SiO-2、Zr和Hf的數(shù)據(jù)，計(jì)算出各自的平均值及Zr/Hf值（圖2）。

圖2. 秦嶺造山帶中酸性巖漿地球化學(xué)數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖

(a)Zr/Hf vs. SiO2; (b)Hf vs. Zr; (c)Zr vs. SiO2; (d)Hf vs. SiO2

圖例：×地殼樣品數(shù)據(jù) ◇前寒武樣品數(shù)據(jù) △古生代樣品數(shù)據(jù) ○中生代樣品數(shù)據(jù)

在巖漿作用過程中，SiO2含量不同的的巖漿也具有不同的Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值。在圖2(a)中，我們可以看到，以SiO2=66為界，在該界左面隨著SiO2含量的升高，Zr/Hf比值升高；而在該界右面隨著SiO2含量的升高，Zr/Hf比值降低。在圖2(b)中，隨著Zr含量的升高，Hf含量也在升高，表現(xiàn)出了很好的線性相關(guān)性，但在右上角出現(xiàn)了分散，說明隨著巖漿演化程度及SiO2含量的升高，使得Zr和Hf兩個化學(xué)性質(zhì)非常相似的元素的地球化學(xué)行為表現(xiàn)出了差異，表明巖漿演化程度越高，元素地球化學(xué)行為差異越大，這截然不同于元素水溶液中的化學(xué)行為。在圖2(c)中，以SiO2=66為界，在該界左面隨著SiO2含量的升高，Zr含量升高；而在該界右面隨著SiO2含量的升高，Zr含量降低。在圖2(d)中，以SiO2=66為界，在該界左面隨著SiO2含量的升高，Hf含量升高；而在該界右面隨著SiO2含量的升高，Hf含量降低。

3 結(jié)論

秦嶺造山帶形成復(fù)雜，中酸性巖石類型多樣。總體上，中性巖漿（SiO2=66）中Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值都是逐漸升高，酸性巖漿（SiO2=66）中Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值都是逐漸降低，但是Hf含量變化較Zr含量和Zr/Hf比值平緩，總體上演化程度越高，Zr/Hf比值越高，體現(xiàn)出了巖漿演化程度對不同元素地球化學(xué)行為的影響。

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Geochemical Behavior of Zr and Hf during Intermediate-Acid Magmatism in the Qinling Orogenic Belt

MI Bao-xin1LIU Hong2GENG Zhao3WANG Hong-gang4WANG Xiao-chen4

(1-The Geological Society of the Xinjiang Uygur Autonomous Region, ürümqi 830002; 2-Geological Exploration Technologies Institute of Anhui Province, Hefei 230031；3.China Geo-Engineering Corporation, Beijing, 100093, China；4.Inner Mongolia Second Hydrogeology Engineering Geological Prospecting Institute,Ordos,Inner Mongolia,017000,China;)

The Qinling orogenic belt is an important part of the Central orogenic belt and composed of various structure zones which were formed by different orogenic actions in different periods, being a distinctive continental orogenic belt with complex spatial and temporal relations. This paper makes an approach to evolutionary law of magmatism in the Qinling orogenic belt in different tectonic settings and in different times by means of Zr and Hf contents and Zr/Hf ratios in the various intermediate-acid rocks.

Qinling orogenic belt; intermediate-acid magmatism; Zr; Hf; geochemical behavior

A

1006-0995（2020）01-0143-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.01.028