早古生代北秦岭—北祁连结合部构造格局的地层及构造岩浆事件约束

通过对位于华北、北秦岭、北祁连交界部位的武威—贺兰山—礼泉地区奥陶纪地层格架进行对比分析,初步认为奥陶纪时,北祁连洋、北秦岭洋和华北西南海盆相通。早—中奥陶世,自鄂尔多斯碳酸盐台地—鄂尔多斯西南缘—北祁连走廊台地边缘—北祁连火山沉积盆地,存在一个基本连续,由陆缘相至盆地相的沉积格架。对构造岩浆事件的对比研究表明,北秦岭西段的关子镇蛇绿岩中的火山岩具N-MORB特点,武山高家河蛇绿岩中火山岩具E-MORB特征,它们均形成于洋中脊环境,是早古生代商丹洋盆西延的证据。对北祁连东端的早古生代地质体初步确认有：具有N-MORB特征的赤沙火山岩系;形成于弧后环境的红土堡基性火山岩系和形成于岛弧环境的陈家河酸性火山岩系,显示了北祁连东端保存有早古生代洋盆及俯冲构造演化的地质记录。岩石学、地球化学及同位素年代学数据揭示北秦岭西端和北祁连东端均发育450~391Ma俯冲碰撞型花岗质岩浆侵入事件及408~415Ma碰撞变质事件,表明北秦岭和北祁连经历了相似的洋陆转化过程。因此,北秦岭和北祁连造山带在新元古代末—早古生代可能为同一洋盆演化的产物,经历了大体相当的构造-热事件的改造,两者可能在统一的构造动力学机制下经历了相似的构造演化,形成了大体相当的古构造格局。对比研究认为,东秦岭商丹断裂带向西可能与武山-唐藏断裂带相对应;北秦岭的二郎坪群向西可能与北祁连的葫芦河群相对应;北秦岭的秦岭群可能与北祁连的陇山群相对应。

北秦岭-祁连结合区大草滩群碎屑锆石U-Pb年代学研究

应用LA-ICP-MS法对北秦岭-祁连结合区的晚泥盆世大草滩群进行了系统的碎屑锆石U-Pb年代学研究。地层剖面从下至上,大草滩群三个岩组的碎屑锆石U-Pb年龄谱具有以下特征:①古生代年龄组分(<550Ma)所占的比例依次变小(分别为36%,32%,25%),且最年轻的锆石年龄值也是逐渐变小(分别为403±5Ma,385±5Ma,375±6Ma),这一特征反映的是大陆边缘岩浆弧前缘同岩浆活动的隆升-剥蚀和沉积。②750～2600Ma年龄组分所占的比例逐渐增大(分别为54%,65%,72%),且主要的峰值年龄向老的方向变化,这一特征反映的是往造山带深部基底和大陆内部逐渐延伸的隆升和剥蚀。本研究工作阐明大草滩群的碎屑沉积物来自多种构造环境中的岩石地层单元,主要来自北秦岭-祁连微陆块基底,其次是来自古生代洋壳持续俯冲形成的大陆边缘岩浆弧和加里东期碰撞造山带再旋回物质,还有少量来源于华北克拉通西部地块的物质成分。晚泥盆世大草滩群陆相粗碎屑沉积组合在构造位置上是处于弧(微陆)-大陆碰撞造山带的南缘与安第斯型大陆边缘岩浆弧的弧前盆地这一构造叠加复合地区,是弧(微陆)-大陆碰撞造山作用以后,洋壳持续俯冲造山作用阶段同火山-岩浆活动的沉积响应。

秦祁结合部位天水地区磨石沟变基性火山岩锆石U-Pb年代学、地球化学及其构造意义

秦祁结合部位天水地区新阳镇磨石沟新发现一套绿片岩相基性火山岩系,原岩为玄武岩,伴随有少量碳硅质岩和辉绿岩脉产出。磨石沟变基性火山岩SiO2含量为47.32%～50.18%,MgO含量为4.71%～7.33%,Al2O3含量(12.33%～14.97%)较低,TiO2含量为0.98%～1.98%(平均为1.44%),与洋脊玄武岩的Al2O3、TiO2含量相近,类似于E-MORB。∑REE为46.52×10-6～113.21×10-6,LREE/HREE为2.00～4.01,δEu为0.86～1.09(平均为0.98),(La/Yb)N为1.18～3.59。磨石沟变基性火山岩属于拉斑玄武岩系列,高场强元素及相关比值表明具有E-MORB特征,其岩浆源区为弱富集—富集地幔,岩石成分主要受岩浆熔融区控制,玄武质岩浆上升过程中遭受到不同程度的地壳物质或俯冲组分的混入,但地壳和俯冲带物质对岩浆源区和成岩过程的贡献较少。结合其地球化学性状与构造环境判别图解判断,磨石沟变基性火山形成于弧后盆地后期演化阶段。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明其形成时代为中志留世Wenlock期(432.6±3.8Ma)。磨石沟变基性火山岩代表的弧后盆地的形成与中志留世"天水-武山"古洋盆向北的俯冲作用密切相关,说明秦祁结合部位早古生代构造格局是由一个较完整的洋-弧-盆体系组成。

秦祁结合部清水-张家川基性岩形成时代和构造归属探讨

中央造山系北缘发育完整的早古生代"弧-盆"体系,而其洋内弧盆体系还是陆缘弧盆体系属性的确定,可为原特提斯域古板块构造格局和中央造山系早期造山过程的恢复提供依据。秦岭-祁连结合部清水-张家川地区出露的与原特提斯洋俯冲作用相关的基性岩形成时代和构造归属的探究,是解决中央造山系早古生代洋-陆转换过程以及东西链接等科学问题的重要内容之一。清水-张家川地区主要出露块状、枕状玄武岩以及少量辉绿岩墙和硅质岩夹层,玄武岩和辉绿岩明显富集Th、LREE,亏损Nb、Ta、Zr、Hf和Ti元素,而Th/Nb比值则分为1. 09~2. 04和0. 18~0. 73两组,分别与岛弧和弧后裂谷熔岩相一致。另外,这些基性岩具较高的Th/Yb和εNd(t)(+4. 4^+4. 8)值,显示岩浆来自受洋壳沉积物混染的亏损地幔源区。最新LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示辉绿岩墙形成于500±3Ma。结合区域岩石地层资料,综合分析表明清水-张家川地区基性岩形成于寒武纪,早于晚奥陶世酸性火山岩和侵入岩。它们与其东、西侧北秦岭和北祁连构造带内的寒武纪-早奥陶世洋内弧和弧后盆地岩浆岩共同构成了原特提斯洋北缘早古生代洋内弧-盆体系。

西秦岭伯阳镇中泥盆统碎屑岩的岩石学、碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

西秦岭伯阳地区中泥盆统砾岩及其砂岩夹层的岩石学特征显示,其成分成熟度和结构成熟度都很低,具有近源沉积岩的特点,砾岩中还含有少量的糜棱岩砾石。砂岩夹层的碎屑锆石具有岩浆锆石的特征,采用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年方法,测得碎屑锆石的U-Pb年龄谱明显分为4组:(1)440~480Ma,约占3%;(2)540~600Ma,约占4%;(3)880~1 020Ma,约占79%;(4)1 040~1 080Ma,约占13%。880~1 020Ma的年龄呈现最强烈的峰值,该年龄峰值与西秦岭地区新元古代晋宁期岩浆作用的时代一致,也与北秦岭地区Rodinia超大陆的汇聚事件一致。结合区域地质资料综合分析,认为研究区在中泥盆世时发生过显著的构造隆升与剥蚀事件。此外,伯阳中泥盆统碎屑沉积物质主要来源于西秦岭和北祁连,说明中泥盆世时研究区与西秦岭造山带之间可能已不存在沉积阻隔区,二者可能已经对接。

秦祁结合部位宝鸡地区早泥盆世香泉A型正长花岗岩年龄、地球化学特征及其构造意义

对秦祁结合部位宝鸡地区香泉正长花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和岩石地球化学研究。结果显示,锆石^(206)Pb/^(238)Pb年龄加权平均值为410±5Ma(MSWD=0.20,n=18),限定该岩体的形成时代为早泥盆世。香泉正长花岗岩具有高硅(SiO_2=69.63%~73.94%)、富钾(K_2O=4.24%~4.88%,K_2O/Na_2O=1.23~1.44)、富铁(TFe_2O_3=2.10%~3.70%,TFe_2O_3/MgO=3.88~6.84)、低镁(MgO=0.31%~0.94%)、低磷(P_2O_5=0.08%~0.21%)的特征,属准铝质、高钾钙碱性系列。香泉正长花岗岩稀土元素含量较高(318×10^(-6)~499×10^(-6)),表现出明显的负Eu异常(δ Eu=0.37~0.46),富集Rb、Th、Zr、Sm、Ga(10000×Ga/Al=2.59~2.93)等微量元素,贫Ba、Nb、Ta、Sr,整体表现出A型花岗岩特征。结合区域资料认为,香泉正长花岗岩形成于造山后环境,为低压环境下长英质地壳物质部分熔融成因。