天山石炭-二叠纪后碰撞花岗质岩石地球化学研究

在对前人研究资料综合的基础上,重点对天山造山带不同构造单元中石炭—二叠纪后碰撞花岗岩地球化学特征进行了对比研究,认为天山石炭—二叠纪后碰撞花岗质岩石属高钾钙碱—钾玄岩系列,以钙碱系花岗质岩石类型为主。其中,发育在裂谷带中的石炭—二叠纪花岗质岩石较发育在古微地块中或其边缘的花岗质岩石富MgO、TiO2、Na2O,贫K2O、Nb、Th,两者具有不同的源区。裂谷带中的花岗质岩石多与火山岩同源,由含不同程度壳源组分的壳幔混合源岩浆形成,而古微地块花岗质岩石主要来自壳源。处于同一类构造位置但不同地区的花岗质岩石化学成分也不相同,如天山西端伊犁地块南缘的托木尔峰花岗质岩石较天山中东段南部的库鲁克塔格花岗质岩石富Fe、Mg、K、Nb、Sr,而贫Zr、Ba,它们均是壳源成因,反映了天山东、西地壳基底组分的不同。石炭—二叠纪裂谷带中的花岗质岩石在天山东、西段也有差别,东段的觉罗塔格和博格达花岗质岩石较天山西段伊犁裂谷中的花岗质岩石明显地富Nb、Th而贫Sr、Ba,反映出东、西天山石炭—二叠世花岗岩源区不同。花岗质岩石的正εNd值并不是来源于与基性、超基性岩浆活动有关的幔源组分,而是来自于幔源火山岩浆活动。

碧口群火山岩性质及形成环境

中元古代—新元古代碧口群火山岩系分布在扬子地块北缘、秦岭造山带南侧。碧口群火山岩系具大陆裂谷火山岩特点,形成于大陆裂谷作用构造环境。火山岩系特征为:①具双峰式火山岩组合,火山岩系由基性火山岩(细碧岩及细碧质凝灰岩)及酸性火山岩(石英角斑岩及石英角斑质凝灰岩)组成。②基性火山岩包括两个岩浆系列的岩石,即碱性玄武岩浆系列及拉斑玄武岩浆系列。③火山岩富集LREE及LIL。微量元素及同位素(Sm-Nd,Rb-Sr)研究表明,基性火山岩形成于相似于洋岛玄武岩源的地幔柱源,酸性火山岩为地壳重熔的产物。扬子地块北缘分布有碧口群、西乡群等中元古代—新元古代大陆火山岩系,表明在这一时期大陆裂谷拉张火山作用发育,成为秦岭地壳的主要增生成壳期。

北祁连山元古宙末－寒武纪主动大陆裂谷火山作用

北祁连山元古宙末－寒武纪大陆裂谷火山岩系为双峰式火山岩套，主要由基性与酸性火山岩组成。基性火山岩有磁性玄武岩与拉斑玄武岩两个岩浆系列，且富集ＬＲＥＥ与ＬＩＬ，其岩浆源区为与洋岛玄武岩源相似的富集地幔柱源。软流圈地幔柱上涌导致岩石圈地慢部分熔融，其熔体与地幔柱衍生熔浆混合，形成本区具有中等钕，锶同位素比值特点的基性岩浆。基性岩浆上侵至陆壳，引起下部陆壳深熔，产生长英质岩浆。地幔柱上隆促使大陆扩张，及至形成北祁连山元古宙末－寒武纪大陆裂谷。

南秦岭碧口群海相火山岩岩石学研究

中晚元古代碧口群海相火山岩分布于扬子古板块西北缘,本文通过火山岩岩相学及微量元素研究,对该群火山岩的岩浆系列,岩浆作用以及产出地质构造环境等一系列问题进行了论述。碧口群海相火山岩由火山相细碧岩、角斑岩、石英角斑岩及次火山相的钠质辉绿岩组成,岩相学资料表明本区细碧-角斑岩系是由偏富钠的细碧岩浆直接结晶形成,可借用“海底热卤水与岩浆混染”成因模式来说明细碧岩浆成因。火山相细碧角斑岩属钙碱岩浆系列,次火山相钠质辉绿岩属拉斑玄武岩浆系列,它们与产于火山岩系中的超基性岩组成蛇绿岩套,产于岛弧环境,按都城(1975)分类属I类蛇绿岩。该蛇绿岩组合为橄榄拉斑玄武岩浆深部分异序次喷发-侵入的产物。

北大巴山碱质基性—超基性潜火山杂岩的辉石矿物研究

北大巴山碱质基性-超基性潜火山杂岩中有7种岩石含有新鲜的单斜辉石,它们分属于透辉石、普通辉石及霓辉石。单斜辉石可划分为5种成因类型:(1)斑晶、微斑晶及微晶;(2)深源捕虏晶;(3)半同源捕虏晶;(4)异源捕虏晶;(5)地幔型捕虏晶,本文涉及前4类辉石。单斜辉石的研究表明:(1)7种含辉石的岩石为同源岩浆结晶分异作用的产物,源岩浆为碱性-过碱性幔源岩浆。(2)初始岩浆形成于77km以下深度,上升过程中岩浆曾在3个不同深度储积。(3)岩浆上升至近地表处,在冷凝固结前曾有多次潜火山隐爆活动发生。(4)霓辉石捕虏晶的出现代表区内存在另一种碱基性岩浆活动。(5)辉石成分指示碱质基性-超基性次火山杂岩形成于陆边板内裂陷带。

北祁连山元古代末－寒武纪海相火山作用与成矿作用的关系

元古代末－寒武纪是北祁连山与海相火山岩有关的块状铜多金属硫化物矿床的主要成矿时期。台矿火山岩系产于大陆裂谷作用的初期阶段。这一时期陆壳拉张速度缓慢，碱性玄武岩浆可停滞于地壳中，导致地壳深熔，由此大量酸性岩浆产生。酸性岩浆上升、喷出并形成火山岩穹的中心。然后，基性岩浆喷溢，并覆盖在酸性火山岩之上，由此形成双层的火山岩穹．火山岩穹驱使海底热卤水对流和循环，同时火山喷出物提供了丰富的成矿元素，进而一系列受海底热卤水对流循环系统控制的矿体产生。笔者提出，大陆裂谷的初期阶段的海相火山作用提供了矿床形成的基本条件，即成矿元素及驱使成矿元素搬运和富集的海底热卤水对流循环系统。随着裂谷拉张强度加大，大量拉斑质岩浆形成并快速上升，深部地壳难于被熔融，只有少量或缺失酸性岩浆．因此，当大陆裂谷拉张速度快时，对成矿作用不利。

天山古生代洋盆开启、闭合时限的岩石学约束——来自震旦纪、石炭纪火山岩的证据

天山及邻区各微地块上分布有震旦纪—早寒武世火山-沉积岩系,寒武系底部均发育含磷层,震旦系中见2～3层大致可对比的冰碛岩,暗示各微地块当时可能是一个统一大陆块的组成部分。震旦纪—早寒武世大陆拉伸→大陆裂谷火山活动是天山古生代洋盆开启的前兆,意味着早寒武世为天山古生代洋盆开启时限的下限。中天山巴仑台微地块中的下石炭统马鞍桥组底部的粗碎屑岩,是碰撞造山中晚期的地质记录。它意味着天山古生代洋盆已经闭合。石炭纪时,天山造山带已进入新的造山后裂谷拉伸阶段,发育有大规模大陆裂谷双峰式火山活动和花岗质岩浆活动。早石炭世是天山古生代洋盆闭合时限的上限。

北天山巴音沟蛇绿岩斜长花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及蛇绿岩成因研究

巴音沟蛇绿岩侵位于辉长岩中的斜长花岗岩亏损LREE和不相容元素，（Ce／Yb）N=0．67—0．88，（Gd／Yb）N=0．63—0．73，εNd（t）=8．36—8．52，^87Sr／^86Sr（t）=0．70365～0．70408，为亏损地幔来源花岗岩，是蛇绿岩的组成部分。斜长花岗岩的精细SHRIMP锆石U—Pb年龄为324．8±7．1Ma，表明巴音沟蛇绿岩形成于早石炭世晚期。巴音沟蛇绿岩中辉长岩、辉绿岩、基性熔岩REE球粒陨石标准化和微量元素原始地幔标准化分配型式呈平坦型分布，（Ce／Yb）N=0．63～1．36，（Gd／Yb）N=1．02—1．41，近似于N—MORB分配型式.^87Sr／^86Sr比值变化于0．70306—0．70439，εNd（t）=4．63～8．69，表明其岩浆主体来源于N—MORB，但在形成过程中有OIB组分的加入。结合天山石炭纪区域火山岩的研究，认为巴音沟蛇绿岩形成于大陆裂谷向大洋裂谷转化的构造环境，它是天山造山带晚古生代“红海型”洋盆的地质记录．

天山石炭纪大火成岩省与地幔柱

中国西北部(中亚地区)天山造山带中分布的石炭纪碰撞后裂谷火山岩系构成了一个分布范围约150×104km2的大火成岩省。该火山岩系主要由玄武质熔岩组成,其次还包含有中性和酸性熔岩及火山碎屑岩。玄武岩所形成的化学和同位素阵列表明,它们是由来源于2个不同源区的组分混合产生的。一种组分来源于岩石圈地幔,另一种组分来源于与夏威夷(Hawaii)、冰岛(Iceland)和留尼汪岛(Reunion)等洋岛玄武岩源区相似的软流圈。显然,该大火成岩省的形成与地幔柱活动有关。

天山及邻区石炭纪—早二叠世裂谷火山岩岩石成因

中国西北部天山石炭纪—早二叠世裂谷火山作用代表了一个新近被认可的大火成岩省,其分布范围至少有170万km2。该火山岩系主要由玄武质熔岩组成,其次有中性和酸性熔岩及火山碎屑岩。它们是地幔柱活动的产物,该地幔柱的组分为:εNd(t)≈+5,87Sr/86Sr(t)≈0.704和La/Nb≈0.9。根据岩石地球化学数据,石炭纪—早二叠世基性熔岩可以划分为高Ti/Y(HT,Ti/Y>500)和低Ti/Y(LT,Ti/Y<500)两个岩浆类型。LT熔岩又可进一步划分为LT1、LT2、LT3和LT4等4个亚类。LT1、LT2(天山中段和甘肃北山)、LT4(天山西段、新疆北山和准噶尔)和LT3、HT(塔里木)熔岩的化学演化系受控于橄榄石(ol)+单斜辉石(cpx)结晶分离作用;而天山东段的的LT4熔岩的化学变异则是经受了辉长岩质结晶分离作用。元素和同位素数据表明,天山及邻区石炭纪早二叠世裂谷基性熔岩并不是单一母岩浆结晶分离的产物。遭受地壳混染的LT3和LT4熔岩的Sr-Nd同位素变化特点与其地幔柱源熔体上升喷发所通过的岩石圈的性质有关。古老(前寒武纪)岩石圈的卷入,导致天山西段的石炭纪LT4熔岩和柯坪裂谷的早二叠世LT3熔岩具有低-负εNd(t)值(-2.91～+6.1)和中等—高87Sr/86Sr(t)值(0.7036～0.7081);相反,天山东段和准噶尔的石炭纪LT4熔岩是以高εNd(t)值(+4.2～+9.7)和低87Sr/86Sr(t)值(0.7035～0.7044)为特征,这乃是与其遭受了含有早古生代—泥盆纪弧-盆系火山岩的上地壳的混染有关,或者是与其岩石圈地幔源区遭受前石炭纪消减富集有关。天山及邻区石炭纪—早二叠世裂谷基性熔岩中观察到的地球化学变异与AFC作用一致。天山及邻区石炭纪—早二叠世裂谷火山岩显示时间上和空间上的岩石地球化学变化。石炭纪时,未遭受混染的石炭纪LT1熔岩和受到轻微混染的石炭纪LT2熔岩喷发于天山中段裂谷,而遭受强烈混染的石炭纪LT4熔岩则喷发于天山中段裂谷四周的区域之中。石炭纪LT1和LT2熔岩是地幔柱的石榴子石稳定区较高程度部分熔融(10%～30%)产物;而石炭纪LT4熔岩则是温度较低的地幔柱的尖晶石-石榴子石过渡带较低程度部分熔融(<10%)产物。早二叠世时,未遭受混染的早二叠世HT、LT1熔岩和受到轻微混染的早二叠世LT3熔岩喷发于塔里木裂谷和北山裂谷,而遭受强烈混染的早二叠世LT4熔岩则喷发于北部博格达-哈尔里克裂谷区。

天山石炭—二叠纪大火成岩省裂谷火山作用与地幔柱

中国西北部石炭纪—早二叠世喷发的天山裂谷火山岩系构成了一个大火成岩省。该火山岩系的组成以玄武质熔岩为主,其次有中性和酸性熔岩及火山碎屑岩。根据岩石学、主元素、微量元素和Sr-Nd-Pb同位素数据,天山玄武岩可分为两个主要岩浆类型:1高Ti/Y(HT)类型,以高Ti/Y(>500)、高Ce/Y(>3)和相对低Nb/Zr(<0.11)、低εNd(t)为特征;2低Ti/Y(LT)类型,以低Ti/Y(<500)为特征。LT熔岩又可以进一步分为两个亚类:LT1熔岩以低Nb/Zr(<0.15)和高εNd(t)(+3.1^+9.7)为特征;LT2熔岩具有较高的Nb/Zr值(>0.16)和较低的εNd(t)值(-0.98^-2.91)。元素和同位素数据表明,HT和LT熔岩的化学变异不是由一个共同母岩浆的结晶分异作用所产生。它们极有可能是源于一种似洋岛玄武岩源的幔源(87Sr/86Sr(t)≈0.7045,εNd(t)≈+4,206Pb/204Pb(t)≈18.35,207Pb/204Pb(t)≈15.66,208Pb/204Pb(t)≈38.25,La/Nb≈0.7),且具有不同的熔融条件和经受了不同的分异和混染。以碱性熔岩为主的HT熔岩是产生于幔源石榴子石稳定区的低度部分熔融,其化学变异受控于单斜辉石(Cpx)[±橄榄石(Ol)]分离作用。相反,LT类型的母岩浆则是形成于幔源的尖晶石—石榴子石过渡带:碱性LT2亚类的母岩浆是产生于部分熔融程度较低的条件下;而以拉斑玄武质为主的LT1亚类的母岩浆则是产生于部分熔融条件较高的条件下。它们经受了浅层辉长岩质分离作用,化学变异较大。天山玄武岩可能是产生于地幔柱头。HT和LT岩浆的岩石成因又进一步为地壳和岩石圈地幔的混染作用所复杂化。我们的研究揭示,天山大火成岩省的火山岩中存在空间上的岩石地球化学变化。天山东段的LT1火山岩系的厚度最大,它们记录了玄武岩侵位的主幕,该处可能是地幔柱或地幔熔融异常的中心位置。相反,厚度较小的HT和LT2玄武岩则可能是意味着地幔柱活动影响的减弱。事实上,HT和LT2玄武岩也是该大火成岩省边缘部分的主要岩浆类型。HT和LT2熔岩的地幔熔融程度较低,可能是与地幔柱边部的岩石圈相对较厚和地热较低有关。

天山古生代洋陆转化特点的几点思考

本文简要评述了天山地区前寒武纪洋陆格局、古生代洋盆的开启与闭合的时限、古生代洋陆格局、下石炭统底部碰撞造山磨拉石发现的地质意义、以及石炭—二叠纪大规模裂谷岩浆作用形成的地球动力学背景等问题 。

北天山巴音沟蛇绿岩形成于早石炭世:来自辉长岩LA-ICPMS锆石U-Pb年龄的证据

北天山巴音沟蛇绿岩中堆晶辉长岩的LA-ICPMS锆石U-Pb测年结果确定:巴音沟蛇绿岩中辉长岩形成的同位素地质年代为344.0±3.4Ma。表明巴音沟蛇绿岩所代表的洋盆形成于早石炭世。综合前人天山石炭纪蛇绿岩及构造演化的研究成果,笔者认为巴音沟蛇绿岩是大陆板内强烈拉张的产物。

南秦岭东段耀岭河群、陨西群、武当山群火山岩和基性岩墙群岩石成因

南秦岭东段新元古代中—晚期(676～833Ma)耀岭河群、陨西群、武当群火山岩和基性岩墙群产生于大陆板内裂谷环境。根据岩石地球化学数据,南秦岭东段新元古代中—晚期裂谷基性熔岩和基性岩墙总体上属于低Ti/Y(<500)岩浆类型。元素和同位素数据表明,南秦岭东段新元古代中—晚期裂谷基性熔岩和基性岩墙的化学变化不是由一个共同的母岩浆结晶分异作用所产生,它们极有可能是源于地幔柱源(εNd(t)≈+5,Mg#≈0.7,La/Nb≈0.7)。大陆地壳或大陆岩石圈混染作用对于南秦岭东段新元古代中—晚期裂谷基性熔岩和基性岩墙的形成有重要贡献。我们的研究揭示,南秦岭东段新元古代中—晚期火山岩和基性岩墙存在空间上的地球化学变化。它们总体上是产生于幔源石榴子石稳定区。而西北部镇安地区耀岭河群基性熔岩的母岩浆则是形成于幔源尖晶石-石榴子石过渡带。碱性熔岩是产生于部分熔融程度较低(<10%)的条件下,拉斑玄武质熔岩是产生于部分熔融程度较高(10%～30%)的条件下。武当山地区的武当山群和耀岭河群基性熔岩的母岩浆经受了浅层位辉长岩质(cpx+plag±ol)分离作用,而其他地区基性熔岩和基性岩墙的化学演化则是受控于单斜辉石(cpx)±橄榄石(ol)分离作用。

利用地球化学方法判别大陆玄武岩和岛弧玄武岩

大陆地壳或岩石圈的混染作用可以给出似消减带信号,并导致将受到混染的大陆玄武岩误判为岛弧玄武岩。没有受到混染的软流圈(或地幔柱)源大陆玄武质岩石通常是以(Th/Nb)N<1、Nb/La≥1、低87Sr/86Sr(t)比值、高εNd(t)值及La/Nb和La/Ba比值与洋岛玄武岩相似并以具有缺乏Nb、Ta、Ti负异常的“隆起”状多元素地幔标准化分配型式为特征。当在所研究的火山岩系中发现有未受到混染的软流圈(或地幔柱)源玄武质岩石存在,基本上就可以排除它们有属于岛弧或活动大陆边缘火山岩系的可能。对于那些具有消减带信号的基性熔岩,可以根据Zr含量和Zr/Y比值,或利用Zr/Y-Zr图解,判断它们是否真正是岛弧或活动大陆边缘玄武岩。

北天山巴音沟蛇绿岩斜长花岗岩锆石SHRIMP测年及其意义

北天山巴音沟蛇绿岩中斜长花岗岩仅产于辉长岩顶部,二者呈突变或渐变接触关系。本文应用SHRIMP方法对斜长花岗岩进行了锆石U-Pb定年,获得了324.8±7.1Ma(2σ)的年龄,这一年龄精确反映了巴音沟蛇绿岩形成于早石炭世。巴音沟蛇绿岩代表了天山晚古生代“红海型”洋盆的地质记录。

北天山巴音沟蛇绿岩形成时代的精确厘定及意义

应用SHRIMP方法对北天山巴音沟蛇绿岩中侵入辉长岩内的斜长花岗岩进行了锆石UPb年龄测定,表明斜长花岗岩形成于(324.8±7.1)Ma(2σ)。这一年龄精确反映了巴音沟蛇绿岩的形成时代于早石炭世晚期。巴音沟蛇绿岩形成于强烈大陆伸展作用导致的大陆裂谷向大洋裂谷转变的一种动力学环境,记录了由于裂谷作用强烈拉伸形成的初始洋壳,是晚古生代天山地区“红海型”洋盆的地质记录。

天山中西段古生代花岗岩TIMS法锆石U-Pb同位素定年及岩石地球化学特征研究

通过对天山中西段古生代花岗岩的锆石TIMS法U—Pb同位素定年，表明中天山托克逊南-库米什北侵入于奥陶纪可可乃克群中的碱长花岗岩形成时代为395．1±0．9Ma，花岗闪长岩体形成于393．5±2．7Ma。石英闪长岩体形成于327．3±0．9Ma，斜长花岗岩体形成时代为424．1±1．1Ma．并揭示出中天山中段库米什地区的3期构造岩浆事件，分别相当于早志留世、中泥盆世和早石炭世。中天山哈希勒根大坂黑云母花岗岩形成于286．8±0．8Ma。对伊犁石炭-二叠纪裂谷带中花岗侵入岩类的锆石TIMS法U—Pb同位素定年，表明霍城果子沟角闪花岗岩形成于351.9±1.6Ma，昭苏煤矿花岗闪长岩体形成时代为348．4±0．8Ma，新源则克台角闪辉长岩体形成于308．2±1．2Ma。南天山巴音布鲁克地区侵入于巴音布鲁克群中的石英闪长岩体形成时代为446．8±1．2Ma，独一库公路南段库尔干道班14．6km和15．2km处的角闪斜长花岗岩体与黑云母花岗岩体分别形成于426．3±1．9Ma和425．1±1．8Ma。对花岗岩的岩石地球化学研究表明。中天山托克逊南-库米什北志留纪-早泥盆世花岗岩为钙碱系列，轻稀土富集，微量元素洋脊花岗岩标准化具有Rb、Th、Ba富集，Ta、Nb亏损的分配型式，形成于火山弧环境；石炭-二叠纪花岗岩为钙碱系列，准铝-过铝质花岗岩．轻稀土富集程度较前者低。微量元素洋脊花岗岩标准化具有Rb、Th富集．Ba略亏损和高场强元素亏损的特点，形成于后碰撞（post—collision）构造环境。伊犁石炭-二叠纪裂谷带中石炭-二叠纪花岗岩为过铝质花岗岩。轻稀土富集，微量元素洋脊花岗岩标准化分配型式同样具有Rb、Th富集，Ba明显亏损和高场强元素亏损的特点，亦形成于后碰撞（post—collision）构造环境。南天山库尔千花岗岩为Al2O3含量高的钙碱性系列、过铝质花岗岩，稀土元素含量中等（157．89×10^-6～81．81×10^-6），轻稀土富集，Eu负异常明显，微量元素洋脊花岗岩标准化呈现出K、Rb、Th、Ba富集和Nb、Ta、Zr、Hf高场强元素亏损的特点．其形成时代与天山古生代洋盆俯冲时限相当．为岛弧构造环境。依据Sr—Nd—Pb同位素回时计算结果，本次研究所取的花岗岩初始锶同位素比值高，介于0．70435～0．70982，εNd（t）值多小于零或为很低的正值，T2DM或TDM均远大于岩体形成年龄，δ^180‰多大于10，个别为6．7。显示出古老壳源物质在花岗岩浆的形成过程中起了重要作用。同时，鉴于花岗岩的εNd（t）均在0左右变动，同样说明，新生地壳在花岗岩浆的形成过程中同样起着重要作用。花岗岩的εNd（t）值与前寒武纪岩石的δNd（t）对比研究表明，中天山库米什北志留纪斜长花岗岩体可能是中新元古界斜长角闪岩部分熔融的产物。而石炭-二叠纪花岗岩既有中新元古界片麻岩或片岩部分熔融生成，亦有新生地壳部分熔融受到古老地壳混染后岩浆结晶产物。伊犁石炭-二叠纪花岗岩和南天山库尔干志留纪花岗岩均显示出新生地壳部分熔融，并受古老地壳混染的Nd同位素信息。

碧口群火山岩岩石成因研究

新元古代（846-776Ma）碧口群火山岩喷发于大陆板内裂谷环境。该火山岩系以基性火山岩为主，酸性火山岩次之，中性火山岩少见。根据岩石地球化学数据，碧口群裂谷基性熔岩总体上属于低Ti／Y（〈500）岩浆类型。元素和同位素数据表明，碧口群基性熔岩的化学变化不是由一个共同的母岩浆的结晶分异作用所产生。它们极有可能是源于地幔柱源（εNd（t）≈＋3，^87Sr／^86Sr（t）≈0．704，La／Nb≈0．7）。地壳混染作用对于碧口群裂谷基性熔岩的形成有重要贡献。我们的研究揭示，碧口群火山岩存在空间上的岩石地球化学变化。东部红岩沟和辛田坝-黑木林地区的碧口群基性熔岩以拉斑玄武岩为主，产生于幔源石榴子石稳定区的高度部分熔融。相反，西部白杨-碧口地区的碧口群基性熔岩的母岩浆则是形成于幔源的尖晶石-石榴子石过渡带：碱性熔岩是产生于部分熔融程度较低的条件下，拉斑玄武质熔岩则是产生于部分熔融条件较高的条件下。它们经受了浅层位辉长岩质（cpx＋plag±01）分离作用，化学变异较大。

南秦岭中段西乡群火山岩岩石成因

南秦岭中段新元古代中期(730～845Ma)西乡群(自下而上包括孙家河组、大石沟组和白勉峡组)火山岩喷发于大陆板内裂谷环境。它们极有可能与导致Rodinia超大陆裂谷化裂解的地幔柱活动有关。根据岩石地球化学数据,南秦岭中段新元古代中期西乡群裂谷基性熔岩总体上属于低Ti/Y(LT,Ti/Y<500)岩浆类型。LT熔岩又可进一步划分为LT1和LT2等2个亚类。LT1熔岩以高Nb/La(0.87～0.98)、低ThN/NbN(≈1)、缺乏Nb-Ta和Ti的亏损、具有"大隆起"式微量元素原始地幔标准化分配型式、(87Sr/86Sr)(t)=0.703869、εNd(t)=4.83为特征,属于拉斑玄武质岩浆系列;LT2熔岩以低Nb/La(<0.75)、高ThN/NbN(>1.4)、Nb-Ta和Ti亏损明显和Sr-Nd同位素比值变化较大为特征。元素和同位素数据表明,西乡群裂谷火山岩的化学变化不是由一个共同的母岩浆结晶分异作用所产生。孙家河组、大石沟组和白勉峡组中TiO2含量大于1.09%的火山岩的母岩浆经受了辉长岩质结晶分离作用,而白勉峡组中TiO2含量小于0.69%的基性熔岩的化学演化则是受控于单斜辉石(cpx)±橄榄石(ol)结晶分离作用。西乡群火山岩系中,基性、中性和酸性熔岩间为分异结晶关系。南秦岭中段新元古代中期西乡群裂谷火山岩系极有可能是源于共同的地幔柱,该地幔柱组分的成分为:εNd(t)≈+5,87Sr/86Sr(t)≈0.704,La/Nb≈0.7。南秦岭中段新元古代中期西乡群裂谷基性熔岩存在空间上的地球化学变化:LT1熔岩的母岩浆,没有受到明显的大陆岩石圈混染,保存了鲜明的地幔柱信号;而大陆地壳或大陆岩石圈混染作用对于LT2熔岩的形成则有着重要贡献。研究揭示,南秦岭中段新元古代中期西乡群裂谷基性熔岩的母岩浆总体上产生于上涌地幔柱上部层位(地幔柱头)3GPa石榴子石稳定区(深度≈100km)。三湾岩组可能不应当归属于西乡群。三湾组火山岩的岩石地球化学特点与亏损型洋脊玄武岩(N-MORB)非常相似。由三湾组构成的地质体很有可能是一块古老洋壳的残片。