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(shí)際上是一個(gè)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(shí)，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(gè)非常重要的時(shí)期。本論文通過對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)代)的年齡。通過對(duì)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(shí)期地層碎屑鋯石年代學(xué)的對(duì)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(duì)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(lái)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(shí)期應(yīng)是東岡瓦納大陸的一個(gè)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(guó)內(nèi)外學(xué)者所持有的一個(gè)觀點(diǎn)，即在岡瓦納大陸聚合時(shí)期，華南板塊是一個(gè)遠(yuǎn)離岡瓦納大陸的塊體。雖然每個(gè)年齡組分的鋯石Hf同位素均顯示新生地殼生長(zhǎng)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(zhǎng)主要集中于3.1 Ga,1.9 Ga和1.0 Ga，并且在新生地殼生長(zhǎng)之后都經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)期對(duì)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(zhǎng)時(shí)間和東岡瓦納幔源新生地殼生長(zhǎng)時(shí)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(gè)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(duì)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(shí)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(lái)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(shí)期可