北秦岭西段唐藏石英闪长岩岩体的形成时代及其地质意义

在对陕西宝鸡一带进行地质大调查时,发现北秦岭造山带西段的唐藏石英闪长岩体具有埃达克岩的特征。利用阴极发光、LA-ICPMS方法对唐藏石英闪长岩的单颗粒锆石进行了U-Pb测年,所选锆石晶体均呈长柱状,振荡环带发育,Th/U=0.33～1.10,为典型的岩浆成因锆石。测试的29个样品的206Pb/238U加权平均年龄为(454.0±1.7)Ma,各测点206Pb/238U表面年龄与加权平均年龄在误差范围内近于一致,因此,这一数值代表岩浆生成年龄。结合北秦岭造山带西段代表洋壳残片的关子镇、岩湾蛇绿(混杂)岩形成时代,说明早古生代古秦岭丹凤洋沿商丹带一线向北发生俯冲消减作用,(454.0±1.7)Ma可能代表俯冲消减的初始时期。研究结果为北秦岭早古生代造山作用过程、壳幔相互作用及大陆动力学的研究提供了重要的依据。

北秦岭西段早古生代埃达克岩地球化学特征及岩石成因

唐藏石英闪长岩体出露于北秦岭造山带西段，侵入于丹凤群火山-沉积岩系之中，主要矿物组成为斜长石、角闪石、石英、钾长石、黑云母等，形成时代为454Ma。该岩体SiO2=62．02％～64．26％；Al2O3=16．55％～17．45％，MgO=1．71％～2．09％，Sr=（1069-1296）×10^-6（〉400×10^-6），Y=（11．6～13．81）×10^-6（〈18×10^-6），Yb=（0.96～1．14）×10^-6（〈1．9×10^-6），Sr／Y=80．98～108．19（〉40），稀土总量（∑REE=217．88×10^-6～355．07×10^-6）较高，LREE强烈富集，重稀土亏损，Eu负异常不明显（LREE／HREE=17．72～25．82；LaN／Yb74=44．56～53．85；δEu=0．82～1．0），显示出典型埃达克岩的岩石地球化学特点。在以原始地幔标准化的微量元素分布图中，大离子亲石元素（LILE）K、Th、Rb、Ba、Sr等富集，高场强元素（HFSE）Ta、Nb、Y、Yb等较相邻元素相对亏损，微量元素曲线分布形式及稀土元素配分模式与典型地区埃达克岩分布形式一致。研究表明，该岩体Na2O=4．99％～6．91％，Na2O-2〉K2O，Mg#=0．59～0．63，A／CNK=0．82～1．01，σ=4．24～2．24，为富钠偏铝质高镁埃达克岩。唐藏埃达克岩体岩浆源于早古生代秦岭商丹洋向北俯冲消减洋壳板片的部分熔融，岩浆在上升过程中与地幔楔发生反应。北秦岭早古生代埃达克岩的确定为探讨秦岭早古生代构造演化提供了新的证据。

北秦岭西段岩湾加里东期碰撞型侵入体形成时代及地球化学特征

北秦岭造山带西段商丹断裂带北侧岩湾一带分布的含石榴石二长花岗岩以含富铝的石榴石、白云母等矿物为特征,属含白云母过铝质花岗岩类(MPG);SiO2含量为73.39%～74.4%,Na2O/K2O小于1,A/CNK(分子比)为1.07～1.18,里特曼指数(δ)为2.02～2.15,CIPW标准矿物中出现刚玉(C),具强过铝质钙碱性岩石系列的地球化学特征,为典型的"S"型花岗岩;稀土总量为121×10-6～151×10-6,轻重稀土比值为14.91～21,δEu为0.55～0.74,为δEu负异常明显的右倾型稀土分配模式;大离子亲石元素洋脊花岗岩标准化形式及各类构造环境判别图解均显示其形成于同碰撞环境,为大陆碰撞的地球动力学背景。岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为414.3±1.9Ma,属末志留世晚期,该侵入体应是早古生代晚期加里东运动碰撞造山过程的产物,其形成时代(414.3±1.9Ma)结合同一地区红花铺俯冲型侵入体出现相近的变质锆石的年龄(413.5±1.3Ma),较精确地约束了北秦岭西段加里东运动碰撞造山的时限。

北秦岭西段凤县地区草滩沟群龙王沟组酸性凝灰岩年代学、岩石地球化学特征及其构造意义

草滩沟群龙王沟组在北秦岭西段广泛出露,对研究秦岭早古生代构造演化具有重要意义。LA- ICP- MS锆石U- Pb同位素定年结果显示草滩沟群龙王沟组酸性凝灰岩的结晶年龄为457. 4±3. 8Ma。草滩沟群龙王沟组酸性凝灰岩富硅(SiO 2 =64. 55%~73. 07%)和碱(Na 2 O+K 2 O=5. 35%~8. 11%),低铝(Al 2 O 3 =13. 91%~16. 07%);轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,具Eu负异常(δEu=0. 34~0. 86);富集Rb、Th等大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE),具有较低的Nb/Ta比值和Mg #值。以上显示,草滩沟群龙王沟组酸性凝灰岩具壳源特征,为地壳部分熔融结果。北秦岭造山带草滩沟群龙王沟组酸性凝灰岩和晚奥陶世—早志留世岩浆岩具弧岩浆岩特征,显示它们形成于俯冲环境。结合北秦岭造山带早古生代超高压变质带、岩浆岩分布以及草滩沟群沉积特征显示,早奥陶世北秦岭造山带还处于商丹洋的俯冲阶段。

北秦岭西段黄牛铺岩体锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征及其地质意义

对北秦岭西段黄牛铺岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学与岩石地球化学分析。结果显示,黄牛铺岩体的锆石U-Pb年龄为(449.3±4.9)Ma,表明其形成时代为晚奥陶世。黄牛铺岩体属于准铝质高钾钙碱性系列,在成因类型上具有I型花岗岩的岩石矿物学与地球化学特征,其稀土元素配分曲线呈轻稀土元素富集、重稀土元素亏损(LREE/HREE=9.83~11.55)、铕弱负异常(δEu=0.82~0.95)的右倾型,微量元素Rb、Th、U、Sm等富集,Ta、Nb、Ti、Hf等明显亏损,表现为岛弧岩浆岩的地球化学特征。结合区域地质资料,认为黄牛铺岩体形成于晚奥陶世商丹洋俯冲过程中的岛弧环境,是壳幔岩浆混合作用的产物,这为进一步研究北秦岭的构造演化过程提供了更加充分准确的岩浆活动证据。

北秦岭西段奥陶纪火山岩中发现近4.1 Ga的捕虏锆石

通过高精度的LA-ICP-MS(激光剥蚀等离子体质谱仪)锆石微区原位U-Pb同位素测年,北秦岭西段奥陶纪草滩沟群火山岩中获得(4079±5)Ma的年龄信息.北秦岭不仅成为继西澳Yilgarn克拉通(碎屑锆石,(4276±6),(4404±8)Ma)、加拿大Wopmay造山带(Acasta片麻岩,4016Ma)和中国西藏普兰(碎屑锆石,4103Ma)之后世界上为数不多的发现冥古宙(4.56～3.85Ga)地质记录的地区,而且成为世界上第一个在较年轻的火山岩中发现地球早期地质记录的地方.本次近4.1Ga的锆石年龄不仅改写了秦岭没有老于4.0Ga地质记录的历史,也为今后寻找固体地球初始阶段的地壳岩石提供了新的依据.所获得的36个测点的年龄数据可划分为7个时段,代表北秦岭造山带地壳演化过程中不同时期构造-岩浆事件的时代信息,其中,相对集中的时段为0.9～1.5和0.4～0.5Ga,分别与北秦岭地区表现强烈的晋宁运动和加里东运动的时限相吻合.