南秦嶺與揚(yáng)子地體西北緣志留—泥盆系碎屑鋯石物源分析及構(gòu)造意義.pdf

1、分隔華北板塊和華南板塊的秦嶺造山帶內(nèi)部存在兩條縫合帶，指示其經(jīng)歷了多期裂解和碰撞。南秦嶺位于中古生代商丹縫合帶與三疊紀(jì)勉略縫合帶之間，主要由古生代沉積巖、淺變質(zhì)沉積巖和晚元古代變質(zhì)火山巖組成。秦嶺南側(cè)的華南板塊實際上是一個復(fù)合地體，由華夏板塊和揚(yáng)子地體在820 Ma左右沿江南造山帶拼接而成。中古生代的裂解事件及隨后的洋殼擴(kuò)張使得南秦嶺從華南板塊中分離。與此同時，東亞的許多地塊也開始從岡瓦納大陸逐步裂解分離，并形成古特提斯洋。由此可見，中

2、古生代是南秦嶺，華南板塊和岡瓦納大陸地質(zhì)演化過程中一個非常重要的時期。本論文通過對揚(yáng)子地體西北緣泥盆系和南秦嶺志留一泥盆系中碎屑鋯石的U-Pb年代學(xué)和Hf同位素的分析，約束了其這一時期沉積物的物源，并在此基礎(chǔ)上探討了南秦嶺、華南板塊和岡瓦納大陸之間的構(gòu)造古地理關(guān)系。
　　 揚(yáng)子地體下泥盆統(tǒng)石英砂巖中碎屑鋯石的年齡譜主要顯示三組年齡區(qū)間：0.85-1.0Ga(晚元古代早期)，680-800 Ma和650-500 Ma(泛非造山時代

3、)，除此之外還有少量但廣泛分布的大于1.0 Ga(前格林維爾時代)的年齡。通過對華南板塊西北緣下泥盆統(tǒng)的碎屑鋯石的U-Pb年齡與華南板塊西南緣、印度北緣特提斯喜馬拉雅和西澳大利亞珀斯盆地同時期地層碎屑鋯石年代學(xué)的對比，發(fā)現(xiàn)它們的碎屑鋯石年齡組成具有高度的相似性。結(jié)合對東岡瓦納大陸格林威爾和泛非造山帶的分析，認(rèn)為上揚(yáng)子地塊下泥盆統(tǒng)石英砂巖物源主要是來自East African Orogen，Kuunga Orogen和華南板塊內(nèi)部(包括江

4、南造山帶、漢南-攀西弧和揚(yáng)子基底)。以上結(jié)果顯示華南板塊在岡瓦納大陸聚合時期應(yīng)是東岡瓦納大陸的一個重要組成部分。這一研究結(jié)果質(zhì)疑了目前被大多數(shù)國內(nèi)外學(xué)者所持有的一個觀點(diǎn)，即在岡瓦納大陸聚合時期，華南板塊是一個遠(yuǎn)離岡瓦納大陸的塊體。雖然每個年齡組分的鋯石Hf同位素均顯示新生地殼生長和早期地殼物質(zhì)的改造，但是物源流域區(qū)域范圍內(nèi)的幔源新生地殼生長主要集中于3.1 Ga,1.9 Ga和1.0 Ga，并且在新生地殼生長之后都經(jīng)歷了長時期對早期地殼

5、物質(zhì)的改造。另外值得注意的是，Hf同位素顯示的物源流域區(qū)域范圍內(nèi)的幔源新生地殼生長時間和東岡瓦納幔源新生地殼生長時間高度吻合[Kemp et a1.，2006]。這種現(xiàn)象進(jìn)一步支持我們所獲結(jié)論的可靠性。
　　 南秦嶺泥盆一志留系砂巖中大多數(shù)碎屑鋯石的年齡聚集在以下三個年齡區(qū)間：ca.400-500 Ma,ca.750-900 Ma和ca900-1000 Ma，峰值分別為450 Ma，820 Ma和970Ma。志留系中碎屑鋯石的ε

6、Hf(t)值位于球粒隕石均一線之下，意味著大多數(shù)碎屑鋯石εHf(t)值指示其原巖產(chǎn)生于古老地殼物質(zhì)的重熔。泥盆系碎屑鋯石的分布特征與志留系碎屑鋯石年齡的分布具有很強(qiáng)的相似性，證明在南秦嶺泥盆系對志留系具有很強(qiáng)的繼承性。泥盆系中除400-500 Ma大多數(shù)的碎屑鋯石εHf(t)值位于球粒隕石均一線之上，其他年齡組分的鋯石的εHf(t)絕大多為負(fù)值，與志留系中的一樣。400-500 Ma和晚元古代中期(750-900 Ma)的碎屑鋯石的形態(tài)

7、主要為棱角狀，顯示出近物源的特點(diǎn)，而年齡為900-1000 Ma以及大于1.0 Ga的碎屑鋯石大多數(shù)磨圓較好，暗示其物源區(qū)較遠(yuǎn)。已有的秦嶺泥盆系沉積研究和北秦嶺熱年代學(xué)資料指示，北秦嶺不可能作為南秦嶺泥盆-志留系的沉積物源。認(rèn)為南秦嶺泥盆-志留系的沉積物提供年齡為加里東期(400-500 Ma)和晚元古代中期(750-900 Ma)碎屑鋯石的物源應(yīng)該為華南早古生代褶皺造山帶和江南造山帶。南秦嶺志留系碎屑鋯石Hf同位素特征顯示，U-Pb年

8、齡為400-500 Ma的碎屑鋯石εHf(t)值指示其原巖為重熔的古老地殼物質(zhì)，這與華南早古生代褶皺造山帶中加里東期的花崗巖多為S型的事實相符。南秦嶺下泥盆統(tǒng)西岔河組中的礫巖主要為棱角狀黑色硅質(zhì)巖或硅質(zhì)泥巖，少數(shù)灰質(zhì)礫石中含有志留系化石。因此，西岔河組的沉積物一部分應(yīng)來自下伏志留系。其年齡為400-500 Ma且εHf(t)值為正值的碎屑鋯石物源應(yīng)為南秦嶺與華南裂解分離過程中發(fā)育的幔源巖漿巖組合。我們的研究結(jié)果還指示南秦嶺在志留紀(jì)時期可