骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 黑云母花岗岩的地球化学特征进行了初步研究 前言 本文对美武岩体进行了锆石 #0 / 年代学 主量元 素 微量元素和 0* 同位素的综合研究 利用这 花岗岩的成因对于理解大陆地壳的形成和构造演化具有重要意义 花岗岩的地球化学特征一般受岩浆源区性质 形成的温压条件 部

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1 第 卷第 期 年 月 地学前缘 中国地质大学 北京 北京大学!"# $!% &'!! # $!% ()* ) +% 西秦岭印支早期美武岩体的岩石成因及其构造意义 骆必继 张宏飞 肖尊奇 ) 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室 湖北武汉.1. ) 中国地质大学 武汉 地球科学学院 湖北武汉 & 5 3 6!!"#$"%! &!' " "!!"! & ".1.' " &"!' " "!!"! & " & ".1.' "!"## $! %! %&' %! #!"$#! ( #! )%!" *+,-+-./-..0+-/ 1 #!"%!7/! % &#0 / - ( 0(0*!,,! -! & +-,((, & -! 8 ()#0 /! -! +-,(..+)9+-,(,( :/(!,! &6 00 / - /&($!++!)9 &%,!+-,(/%!( $()' ( 0*!,,! & +-/ -! 0 (% $&! (! )4 - $! - ($ (%+ "1;. ; * ;!!/ &( )9 6 0 &($!!,(%+ "1; ; *; ;!,$ (% - ( 0 $)' 0 ( #0 /!/ -(!!!+-((, & -! 8 (! ( & /0 & &! /76!(/(%! &,! 0 ( 0! (!)9!(//0 & ( - ( :,((!/ & (%!,(!,! (,( &+ ( 9!!-! 8 () "$#-! 8 (,( :/(#0 /!!(//0 & 摘 要 对西秦岭合作地区的美武岩体进行了锆石 #0 / 定年 地球化学和 0* 同位素组成研究 结果表明 美武岩体的侵位年龄为..+ 属于印支早期 美武岩体为一个复式岩基 主要岩石类型为石英闪长岩 花岗闪长岩和黑云母花岗岩 其中 花岗闪长岩中含有丰富的暗色微粒包体 美武岩体不同岩性单元的化学组成表现出不同的演化趋势 美武花岗闪长岩和黑云母花岗岩的地球化学和 0* 同位素的组成指示美武岩体的岩浆源区主要以壳源物质为主 其中 花岗闪长岩具有较高的 + ". ; 和 * ; 含量 表明有少量幔源物质的加入 石英闪长岩和暗色微粒包体具有高的 + 和 "1; 和 ; 和 *; 和 ; 的含量 表明其主要来自于幔源岩浆 结合区域地质背景 认为西秦岭中部的美武岩体形成于后碰撞早期的构造背景之下 可能与俯冲的阿尼玛卿洋壳断离作用有关 板片断离模型能较好地解释西秦岭印支早期侵入岩线性分布的特征和西秦岭造山带内中三叠世地壳的快速抬升 关键词 西秦岭 复式岩基 锆石 #0 / 定年 岩浆源区 板片断离 中图分类号 文献标志码 7 文章编号 收稿日期 修回日期. 基金项目 国土资源部行业专项 深部探测技术与实验研究 第四项目第二课题 / 0.0 中国地质调查局 南秦岭斑岩矿带成矿背景及其深部过程地球化学研究 项目 1 作者简介 骆必继 男 博士研究生 地球化学专业 0(( /) 通讯作者简介 张宏飞 男 教授 博士生导师 地球化学专业 0( &) )

2 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 黑云母花岗岩的地球化学特征进行了初步研究 前言 本文对美武岩体进行了锆石 #0 / 年代学 主量元 素 微量元素和 0* 同位素的综合研究 利用这 花岗岩的成因对于理解大陆地壳的形成和构造演化具有重要意义 花岗岩的地球化学特征一般受岩浆源区性质 形成的温压条件 部分熔融程度 分 些资料及结合前人研究成果 试图揭示美武岩体的岩石成因及其源区组成 并探讨该区的构造演化和深部地球动力学背景 0 离结晶 围岩同化混染及岩浆混合等因素制约 已有研究表明 一些较大的花岗岩体并不是一个大 地质背景及岩体地质特征 岩浆房经过结晶分异而成 而是由不同批次的岩浆聚 集而成 其中最著名的实例是为位于北美内华达地区 0. 的 9 ( 复式岩基 锆石 #0 / 年代学研究显示由不同批次岩浆幕式聚集成一个较大的花岗岩基所需的时间变化范围在 至 单个花岗岩基成分的变化并不是反映岩浆结晶分异作用的结果 而更可能反映的是不同岩浆源区的成 0. 分特征 秦岭造山带位于中国中部 南北分别为扬子板块和华北板块 东与大别苏鲁造山带相连 西接昆仑和祁连造山带 西南与松潘 甘孜褶皱带相邻 大致以宝成铁路为界 可将秦岭造山带分为东秦岭和 01 西秦岭 秦岭造山带内发育大量的中生代花岗岩 图 目前 对秦岭造山带花岗岩类的研究主要集中于东秦岭造山带及其邻区 扬子板块的西北缘和西秦岭的东部 大量的年代学和地球化学数据表明东秦岭及邻区的大多数花岗岩形成时代为 1+ 印支晚期 它们形成于后碰撞构造 0 背景 与之对比 有关西秦岭花岗岩的研究仍显得较为薄弱 近期研究表明 西秦岭造山带中部和西部一些花岗岩的形成时代为.+ 印支早期 0 西秦岭花岗岩的形成时代明显早于东秦岭及邻区花岗岩类 西秦岭和东秦岭花岗岩类是否形成于相似的构造背景之下 目前尚不清楚 而且 对西秦岭造山带印支早期的构造演化还存在 活动大陆边缘演化阶段和相对活动的后碰撞 1 造山早期的演化阶段两种不同的争论 因此 位于中国腹心地带的西秦岭造山带为秦岭造山带的西延部分 是中国中央造山带的重要组成部分之一 西秦岭造山带大致是指青海湖南缘断裂 宝鸡断裂以南 宝成铁路线以西 玛沁 略阳断裂以北 温泉 哇洪山断裂以东的广阔地域 图 01 其西缘与东昆仑和柴达木板块毗邻 北侧与祁连造山带相邻 南缘以阿尼玛卿 勉略缝合带为界与松潘 甘孜造山带相接 与松潘 甘孜地区一起构成中国大陆最大的构造结 图 其中阿尼玛卿 0 勉略缝合带标志古特提斯洋向北俯冲作用 西秦岭缺乏前寒武系基底地层出露 研究区主要出露显生宙沉积地层出露 奥陶纪至新生代均有沉积记录 主要以泥盆纪 石炭纪 二叠纪和三叠纪地层为 主 西秦岭广泛发育中生代侵入体 这些侵入体岩性多样 主要侵位于显生宙地层中 与围岩呈明显的侵入接触关系 西秦岭印支期侵入岩成带分布 从东往西岩体包括 个岩浆带 东部西和 武山 礼县一带的糜署岭岩体 阳坝岩体 温泉岩体及五朵金花岩体 教场坝 柏家庄 碌础坝 吴茶坝和正沟 等 这些岩体形状多呈不规则等轴状岩株产出 图 这些岩体的形成时代为 + 西秦岭中部合作 夏河 同仁一带的侵入岩沿区域构造线 * 0 向分布 图 这些岩体的侵位年龄为. + 西秦岭西部的侵入岩体主要分布于共和盆地周缘 沿温泉 哇洪山走滑断裂和 对于西秦岭花岗岩类的成因及其构造背景需要作进 务隆山 青海湖南缘断裂分布 呈北西 南东向展 一步研究 美武岩体位于西秦岭造山带的中部 是西秦岭造山带内最大的复式岩基 美武岩体由石英闪长岩 花岗闪长岩和黑云母花岗岩 种岩性组成 金维浚等对岩体东部的冶力关石英闪长岩单元进行了 4+ 定年 获得石英闪长岩的结晶年龄为. + 张宏飞等对美武岩体中花岗闪长岩和 布 代表性岩体有木勒尔满丈岗岩体 温泉岩体和黑马河岩体等 图 岩体的侵位年龄为 + 1 美武岩体位于合作县东南部 呈 * 0 向延伸的长条状岩基 侵入下石炭统和下二叠统地层中 岩体与围岩呈明显的侵入接触关系 面积约为. 图 / 岩体的主要岩石类型为石英闪长岩 花

3 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 图 秦岭造山带与研究区地质简图 ),( & ( (, & 8 (! % 秦岭造山带构造及早中生代侵入岩分布简图 秦岭造山带印支期花岗岩类 #0 / 年龄数据来源 东秦岭 10 西秦岭 0 / 西秦岭中部合作地区地质简图 岗闪长岩和黑云母花岗岩 本次野外工作对岩体西部的花岗闪长岩和黑云母花岗岩进行了研究 石英闪长岩位于岩体的东部 岩石为粗粒结构 主要由石英 斜长石 钾长石 暗色矿物角闪石 和黑云母 组成 花岗闪长岩与石英闪长岩接触界线 不清楚 花岗闪长岩呈灰白色 中细粒自形 半自形结构 局部存在似斑状结构 块状构造 主要矿物组成为斜长石. 石英 钾长石 角闪石 黑云母 等 副矿物为磁铁矿 锆石 磷灰石 榍石等 图 镜下角闪石呈黄褐色 晶形完好 黑云母自形

4 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 图 美武岩体野外及镜下代表性照片 ) (,,! &,!$!,(! & +-,( 黑云母花岗岩和花岗闪长岩的野外接触关系 / 花岗闪长岩中的暗色微粒包体 花岗闪长岩镜下照片 黑云母花岗岩镜下照片 程度较低 呈片状 斜长石呈自形 半自形结构 部锆石微量元素含量和 #0 / 同位素定年在中国地质分样品可见斜长石环带 图 钾长石为条纹长大学 武汉 地质过程与矿产资源国家重点实验室石 表面有高岭土化的现象 花岗闪长岩中发育有 ' + 利用 270 " 0+ 同时分析完成 激光剥大量深灰色 黑色暗色微粒状包体和闪长质岩包蚀系统为 ' 2! " 0+ 为 7(1 体 多呈椭球状 直径在 1;; 以对分析数据的离线处理 包括对样品和空白信号的小包体居多 图 / 包体的矿物组成基本与寄主选择 仪器灵敏度漂移校正 元素含量及 #09 0 / 岩石组成一致 由斜长石 石英 黑云母和角闪石等同位素比值和年龄计算 采用软件 " + < "( 组成 在岩体的西南侧 黑云母花岗岩与花岗闪长完成 详细的仪器操作条件和数据处理方法见岩接触界线截然 图 黑云母花岗岩侵入于花岗文献 加权平均年龄计算及谐和图的绘制采用 闪长岩中 说明黑云母花岗岩的侵位略晚于花岗闪!,( 完成 长岩 黑云母花岗岩呈细粒结构 块状构造 局部可主量元素在湖北地质实验研究所用 5 方法见流面构造 主要矿物组成为石英 测定 分析准确度优于 微量元素在中国地钾长石 斜长石. 黑云母质大学用 " 0+ 方法测定 分析准确度优于 副矿物有磁铁矿 锆石和磷灰石等 图 分析方法 其中稀土元素分析准确度优于 全岩 * 1 标准给出 1 =)1... 用于年代学研究的锆石在廊坊地质服务有限公 >?+ 标准给出. *.. * =) 司利用标准单矿物分离技术分选获得 锆石阴极发全程 空白. * 空白 详细的分析方光图像在西北大学的 " 电子探针仪上完成 法见文献. 0* 同位素测定在 ' + 用 9 质谱仪完成 和 * 同位素的分馏校正分别采用 =). 和. *.. * =)1 在分析期间

5 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 分析结果 /- 锆石 0 年代学用于锆石 #0 / 定年的样品 + 0 和 2'0 采于美武花岗闪长岩单元 锆石 #0 / 同位素测定结果列于表 锆石代表性 "2 图和 #0 / 谐和图见 样品中的锆石大部分呈黄褐色 半透明 自形程度较好 长柱状或短柱状 长度一般为 长宽比为 )@ 且可见锆石双晶 锆石的 "2 图像颜色较暗 大多具有振荡环带 显示岩浆锆 石特征 另有少量锆石含有继承核 继承锆石晶形不规则 多呈锆石碎片和磨圆状 对样品 + 0 中锆石的 个点进行了分析 核部继承锆石的 9# 含量较低 为. ); 和.; 9# 值为 ). 核部继承锆石的 / # 年龄为.. + 图 其他岩浆锆石的 9# 含量较高 9# 值比较均一 分别为. ;.; 和 ). ) 表 在 #0 / 谐和图上 图. 其中两个点给出了较老的 / # 年龄. + 和 1 + 可能是样品中有继承铅的加入 一个点给出了较年轻的年龄 可能是受到了 / 丢失的影响 其余 个点的 / # 年龄比较集中 变化于.. + 加权平均年龄为. + +<=)1 对样品 2'0 中锆石的 个点进行了分析 核部继承锆石的 9# 含量较低 9# 值较高 为 ).) 2'0 中岩浆锆石的 9# 含量及 9# 值与样品 + 0 中测量的范围一致 表 在 #0 / 谐和图上 图./ 个点给出了较老的.+ 是一个多期次的复式岩基 /+ 主量元素和微量元素美武岩体的主量和微量元素的测定结果列于表 由表 可见 花岗闪长岩成分 A ) ) 7(A)1 )11 A 9 ) ). + A).1 ). + = BA *A=)) 暗色微粒包体成为 A 图 和图. 从锆石的 "2 图可以看出 图 / )17(A.). BA *A=)+ = 样品 + 0 和 2'0 的锆石内部结构基本一致 黑云母花岗岩成分 A1)1 1 ) 7(A) )1 A 9 ) 1 ) + A))1 + =..BA *A= ).) 石英闪长岩成分 A ) + A.) + = BA *A=) 美武岩体主体属于高钾钙碱性系列和偏铝质或弱过铝质的 型 花岗岩类 图 / 在哈克图解上 图 美武花岗闪长岩的主量元素呈很好的线性分布 随着 A 含量的增加 + AA 9 9 A "AA 的含量和 BA *A 值降低 而 7(A 和 *A 的含量升高 黑云母花岗岩的 + AA 9 9 A "A 和 A 含量的变化趋势与花岗闪长岩相同 但是其 7(A *A 及 BA *A 的变化趋势与花岗闪长岩相反 在微量元素组成上 美武花岗闪长岩和黑云母花岗岩的相容元素 " 和 * 的含量均随 A 的增加而降低 美武花岗闪长岩 " 和 * 含量分别为. ; 和 ; 黑云母花岗岩的 " 和 * 含量分别为 ; 和.; 石英闪长岩的 " 和 * 含量分别为 1; 和 ; 暗色微粒包体 " 和的 * 的含量分别为 ; 和 ; 美武花岗闪长岩的 / 93 */ 和 等随着 A 的增加而减少 而 C 和 等随 A 的增加而升高 黑云母花岗岩不相容元素的变化趋势与花岗闪长岩的变化 / # 年龄 可能是样品中有继承铅的加入 一趋势明显不同 石英闪长岩和暗色微粒包体的成分个点给出了较年轻的年龄 可能发生了 / 丢失 也不在花岗闪长岩的演化趋势之上 这些特征表明. 个核部继承锆石的年龄分别为.+.1 美武岩体不同的岩性单元的岩石成因可能不同或岩 + + 和.+ 图浆的源区存在差异 / 其余 1 个点的 / # 年龄比较集中 变化在微量元素蛛网图上 图 1 美武岩体所有的组于.. + 加权平均年龄为. + 成单元都具有相似的原始地幔标准化的元素分布模 +<=) 金维浚等曾对美武岩体的东部石英式 均显示有 */ 9 9 元素的负异常 3 4& 无明闪长岩样品进行了 4+ 锆石 #0 / 年龄测定 图显负异常 / 9# B 等元素明显富集 在稀土元 / 获得锆石 / # 年龄为.++< 素组成模式上 也具有较为相似的稀土元素组成模式 =). 因此 美武岩体的侵位时间约为. 图 1/ 表现出明显的轻重稀土分异的特征 美武岩

6 . 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 表 美武花岗闪长岩的 锆石 年龄分析结果!"##$%!&%"'% #"&"% () 同位素比值年龄 点号 * + * ), * + *-., * ) *-/, * + * ), * + *-., * ) *-/, ) +. 1* / 1). 1/ / *+-. *) * 0 * )1*. * ) / 1 1*/.) ) 1 *-* - *.. * /.1.. *- 1* *) / 1 /- *- * * - *.) 1 1.)/ 1* 1* * 1)+ 1 -+* 1 /- ) *). * * /1- * ** *** / /... 0 ) )-1/ *+ )* *.*/ / 1. +* + ** ) * ) 1)+ * * )+ 1 1 * 1 1*) /- 1 )+ / *-) * * - 0 / /.1/ **)/ 1** 1.** 1 1*+ / 1) 1 -/) 1 *. ) *.. * - 0 /1.) * )+ 1* / 1*/./ / 1 -) + *.. / * * *. 1 1.* 1 1*+ * 1) 1 -/* 1 *.). * -. * * * 0 / 1+ - *)/ * 1*+ ) 1)* 1 -/- 1 */.* * ). * * * 0* + 1/ - - * *- 1* 1*++ 1)) 1 -/- 1 * / + * /. * - * * ++1/ * */++ 1) 1 -// 1 - ) / *.+. * ) * * * + 1/ -) / * 1 -/* 1 - ) -+ *+* * * * * - ) 1/ ) ) 1)+ 1 -/- 1 +/ -/ *. * * * * /-1 *.) 1* * ). ** ) *- * *. )1* )*- *. 1*) 1. 1* 1* )/ 1). 1 - ) ).- *). *. * * ) +*1/ *) ) 1** *).+ 1)* 1 -/. 1.../ *-. * - * ) * 1 1- *. 1) 1 - ) 1 - * *)/. *. * * / *)1*..) )) 1 1*) /* 1 +) * *)). * * - * / 1 * **. 1 1.*- 1 1*++) 1.) 1 -/ 1 - * / * * - * * 1 / 1 1/ * 1..*- 1 ** 1 +.) 1 -*/ /+ ) + ) * * * 1* 1)-/ 1*+ 1/-+- 1) *. */ * * ) *-* + ** *+ 1 * )* *. 1 )1/ 1/ 1-/ 1 * *) */. *. *- /*1+ -/* ) 1* 1.-) 1/ 1*/ /* 1 - -)+ +/ *.. / * * * * -.1 / * / /.. 1* * * 1 *) ) *) ) *) - *. *1+) / ) * 1** 1. / 1 * - 1 ) 1. * /. + )

7 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 表 美武岩体主量元素 和微量元素 数据! "# $ %&'! "# + +,&. 样品岩性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样品岩性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注 ) 代表全铁计算为 ) * * *)!! 暗色微粒包体 54 石英闪长岩 64 花岗闪长岩 6 黑云母花岗岩 指示数据据文献 # 指示数据据文献!

8 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 图 锆石的阴及发光 "2 代表性图像 ),!$"2! 美武花岗闪长岩 + 0/ 美武花岗闪长岩 2'0 小圈为 270 " 0+ 锆石定年位置 对应的数值为年龄结果 单位 + 图.#0 / 谐和图 ).3#0 /! 花岗闪长岩 + 0/ 花岗闪长岩 2'0 图 A0BA 图 和 7*B7(A*ADBA07"*B7(A"AD*ADBA 图 / ) (! &A$!)BA 7*B$!)7"*B/

9 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 1 表 / 美武岩体 "0 $ 同位素数据 9/( < &- ( 0*!,! 样品岩性 1 / 1 (.1.. *. *.. * * )<+ ' ++ ) )1 )11 ).1 ) 1) ) '< ) )1 )11 ) ). 1 1). )1 2'0 '< ) )11. )1 ) ) 1) ) 2'0 '< ) )1. )1 ) ) 1 1) ) + 0 '< )1 )1.. )11 ) ) 1) ). 8 '< ). )1 )11 ) )1 1 ) ) 8. '< ) )1 )11 ) ) 1 )1 ) 81 ' ) )1.... )11 ) ) ) ). '.) 1 )1.. )11 ) ) ) ) 注 1 / 和.1.. * 值由样品的 " 0+ 的资料计算获得 所有样品均以 =. + 计算 ( 和 * 值 * 值的计算采用.1.. * "4# =) 1. *.. * "4# =))<+ 的计算采用.1.. * <+=)1. *.. * <+=) 体石英闪长岩和花岗闪长岩的 2 C/ * 值为 ) ) 黑云母花岗闪长岩具有最高的 2 C/ * 值为 )) 同时 美武岩体的不同岩性单元都具有一定程度的铕负异常 美武岩体石英闪长岩的 值为 )1 花岗闪长岩的 值为 ) 不相容元素的含量会降低 黑云母花岗岩的 )11 而美武岩体黑云母花岗岩的负铕异常明显 A 含量较高 1 及其较高的 ( 值和较低的 值为 )) 说明美武岩体的岩浆源区存在 * 值 说明其源区以壳源物质为主 在哈克图解斜长石或在岩浆演化过程中存在斜长石分离结晶 上 随着 A 含量的减少 黑云母花岗岩的相容元美武体花岗闪长岩中的暗色包体微量元素和稀土元素 "* 的含量升高 除少量元素 如 和 3 外 素标准后的分布模式与寄主岩石明显不同 暗色微粒其他不相容元素如 / 9 # 和 等的含量均包体明显比寄主岩石富集 + 和 4 亏损降低 因此 黑云母花岗主要是由较为均一的壳源 2 铕负异常明显 值为 ) 物质部分熔融形成 随着 A 的降低 黑云母花岗 // "0 $ 同位素组成岩 含量及 值增高 表明随着部分熔融程美武岩体的 0* 同位素组成见表 和图 以度的增高 源区中斜长石的含量逐渐减少 =. + 统一计算美武岩体的初始 1 值花岗闪长岩不相容元素的变化趋势与黑云母的 ( 和 * 值 美武花岗闪长岩的 ( 值为 )1 变化趋势恰恰相反 图 说明同一源区的部分熔 )11* 值为 1). )1* 同位素亏融并不能用来解释美武花岗闪长岩的形成 对同一损地幔模式年龄 )<+ 为 ) )1' 黑云母花源区部分熔融形成的花岗质岩浆 随着结晶程度的岗岩 和 * 同位素的组成与花岗闪长岩类似 其增加 相容元素的含量降低 而不相容元素的含量会 ( 值为 )11)11 * 值为 ) 升高 美武花岗闪长岩一些不相容元素的含量 ) )<+ 为 ) )' 较高的 ( 和较低的 * 说明美武岩体的源区以壳源物质为主 暗色 如 / 9 和 随着 A 含量的升高而降低 包体 的 ( 值为 )11* 值为因此 同源岩浆的分离结晶作用也不能用来解释花 1) )<+ 为 )' 在寄主岩同位素组成范围之内 说岗闪长岩的成因 在图 中 随着 A 含量的增明其同位素体系可能已与寄主岩石发生了交换平加 花岗闪长岩的 7(A *A C 和 衡 也随之升高 7(A *A C 和 等值的高低通常主要受岩浆源区斜长石含量的. 讨论影响 7(A *A 含量和 C 和 比值的升高反映了源区斜长石含量的减少 一般情况 - 岩石成因和岩浆源区下 随着压力的升高 斜长石含量会逐渐降低 当压 美武岩体的不同的岩性单元在主量和微量元素力超过 / 时 斜长石会消失 美武花 具有不同的演化趋势 图 表明美武岩体不同的岩性单元之间的岩石成因可能不同或岩浆的源区存在差异 对于同一源区部分熔融形成的花岗岩 随着部分熔融程度的增高 相容元素的含量会增高 而

10 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 图 美武岩体代表性主量元素和微量元素哈克图解 ) 4,(! &! ((! & +-,( 图例同图 岗闪长岩的 A 较高的端员 具有较高的 *A )1 ) 1. ; C ).) 及弱的铕负异常 =)1 )11 说明其形成的深度可能较深 而 A 较低的端元的地球化学特征刚好相反 说明其形成的深度可能较浅 美武花岗闪长岩的 ( 值为 )1 )11* 值为 1). )1 说明其源区也存在一定程度的不均一性 因此 我们认为花岗闪长岩并不是较为均一的源区发生部分熔融或结晶分异作用形成的 而是由不同深度的源区部分熔融形成 的不同批次的岩浆多次侵位聚集而成 + % 等对近年来的钠质角闪岩部分熔融实验结果的总结表明 低钾的基性岩石发生部分熔融 形成的熔体为钠质熔体 而源岩为变质云英闪长岩或高钾安山岩 才会形成高钾的岩浆 最近!! 等的实验也证实了这一点 高 B 的岛弧玄武质下地壳的部分熔融可以形成大量的中钾到高钾钙碱性长英质岩石 熔融反应为角闪石和黑云母的脱 水部分熔融 源区残留有大量斜长石 美武岩体主体为高钾钙碱性 型花岗岩 7 "*B=)

11 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 图 1 美武岩体微量元素蛛网模式图和稀土元素组成模式图 )1$ 0(+ ((!,! 0 (,! & +-,( 原始地幔标准化值和球粒陨石标准化值 1 图例同图 图 美武岩体 ( 0* 图 ) ( $!)* & +-,( 西秦岭印支期花岗岩类据文献 东秦岭印支期花岗岩类据文献 图例同图 ) 大部分样品的 BA *A 轻重稀土分异分明显 大多数样品的 2 C/ *=)) 具有中等程度的负 异常 为 ))11 表明源区有角闪石和斜长石残留 张宏飞等对西秦岭其他高钾钙碱性 型花岗岩类进行了研究 表明西秦岭高钾钙碱性 型花岗岩的源区主要来自高 B 玄武质的下地壳 在 ( 0* 图上 图 美武岩体 0* 同位素的组成与其他高钾钙碱性 型花 岗岩范围重合 因此 我们也认为美武岩体花岗岩类的岩浆源区也来源于高 B 玄武质岩石的部分熔融 在 0* 同位素组成上 美武花岗闪长岩和黑云母花岗岩的源区显示出一定程度的不均一性 ( =)1 )11 * =) )1)<+ =) )1' 表明美武岩体花岗岩类的源区以中 古元古代的下地壳基底物质为主 此外 花岗闪长岩具有较高的 + ". ; 和 * ; 其 + 明显高于大于基性下地壳岩石的部分熔融形成熔体的 + 通常..0. 表明美武花岗闪长岩在形成过程中有少量幔源物质的加入 石英闪长岩和暗色微粒包体可能代表了这种幔源岩浆 石英闪长岩和暗色微粒包体高的 + 和 "1; 和 ; 和 *; 和 ; 说明其母源岩浆主要为幔源物质 由于暗色包体的 0* 同位素及微量元素组成已与寄主岩石平衡 因此 无法对暗色微粒包体的源区进行进一步的限制 综上所 述 我们认为美武复式岩基的形成机制与 9 ( 复式岩基的形成机制类似 可能是由不同批次的岩浆聚集而成的 最先形成石英闪长岩 接 着花岗闪长岩侵位 最后黑云母花岗岩侵入花岗闪长岩之中 + 构造意义目前有关西秦岭造山带印支早期的构造环境还 存在活动大陆边缘和相对活动的后碰撞早期

12 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 1 阶段两种不同认识 上述分歧主要在于阿尼关 在碰撞作用中 造山带的地壳和岩石圈的厚度均玛卿 勉略洋的演化及其闭合时限 金维浚等对西增加 当达到一定厚度时 下地壳物质发生榴辉岩秦岭冶力关和夏河石英闪长岩进行了研究 分别获化 导致岩石圈地幔的密度增加 并大于下伏软流圈得了.+ 和 + 的 4+ 年地幔的密度 从而发生岩石圈地幔的拆沉作用 岩龄 且西秦岭地区部分岩体具有埃达克质岩的特征 石圈地幔底部热边界层的拆沉作用 导致软流圈物他们认为洋盆闭合后的陆陆碰撞发生在中三叠世之质上升 使岩石圈地幔温度升高 导致岩石圈地幔发.0 后 西秦岭印支早期的埃达克质岩石可能与活动大生部分熔融 相应地 当洋壳俯冲到一定深度 陆边缘环境有关 + 等对秦岭地区印支期的时 大洋洋壳发生榴辉岩化 当洋壳的密度大于俯冲沉积岩进行了总结 研究发现东秦岭地区早三叠世陆壳的浮力时 俯冲板片发生断离作用可能形成窗地层以浅海相地层为主 在中三叠世安尼阶早期存口 软流圈物质上涌 造成热扰动 使先前被交代过. 在一明显角度不整合 而西秦岭中部地区的滨海相的岩石圈地幔发生部分熔融 一般 由拆沉作用 地层直到中三叠世拉丁阶早期才消失 出现角度不形成的岩浆多呈面状分布 而板片断离作用形成整合间 晚三叠世地层变成陆相地层 因此 他们认的岩浆多呈线性分布 并可造成地壳沿着平行于缝 0 为由于扬子陆块与华北陆块的旋转碰撞 在中三叠合带的走向抬升 世时期勉略洋在东秦岭地区已发生碰撞闭合 而西西秦岭中部和西部的印支早期侵入岩体主要呈秦岭地区的阿尼玛卿洋仍处在俯冲阶段 形成西秦 * 0 向线性分布 不同于岩石圈地幔拆沉作用形成 岭印支早期的岛弧岩浆岩 的面状分布的岩浆 对板片断离作用的数值模拟研究.01 然而 以下证据并不支持西秦岭印支早期属于表明 板片断离作用发生的深度在. 活动大陆边缘的构造环境 李曙光等对勉略带黑沟板片断离的发生时间往往很短 在.+ 西秦岭峡变质火山岩进行了定年 获得的 0* 年龄为的岩浆活动始于约.+ 晚于洋壳俯冲结束发生. + /0 年龄为 + 表陆陆碰撞的时间. + 约 +. 满. 明至少在晚古生代末勉略洋已经关闭 任纪舜 足俯冲板片断离的时间 西秦岭中部从中三叠世拉... 殷鸿福等及陈守建等认为东昆仑地区上二叠丁阶早期的滨海相地层突变为晚三叠世的陆相地统格曲组下部底砾岩的出现并与下三叠统洪水川群层 表明在中三叠世时期区域上曾经历过一次明显 1 的平行不整合接触 代表了阿尼玛卿洋已经闭合并的地壳抬升 这次事件可能与板片的断离作用.0. 发生了陆陆碰撞 陈守建等在格曲组中发现有有关 此外 郑德文等对西秦岭中部夏河县东部的孔虫化石 将格曲组的时代定为晚二叠世长兴期一个岩体进行了钾长石 +<< 模拟并结合黑云母.+. 尽管在早 中三叠世时期仍存在着一定的海相地层 然而以最高海相地层消失时间代表大陆板块碰撞时间是不合理的 因为大陆板块碰撞后 洋壳虽然消失 但残留海的存在会使海相沉积继续发育 因此海相沉积消失的时间不能代表. 0.1 板块碰撞的时间 西秦岭区内岩浆活动主要集中在印支期早期 晚于阿尼玛卿洋的闭合时间 且呈幕式短时间内大量侵位 不同于活动大陆边缘岩浆的持续时间 如安第斯陆缘弧的岩浆活动往往会持. 续很长时间 因此 我们认为阿尼玛卿洋至少在晚二叠世末已闭合和西秦岭印支早期的侵入岩形成于后碰撞早期的构造环境之下 近年来 对世界上其他碰撞造山带后碰撞岩浆岩的研究表明 板片断离或岩石圈拆沉作用是为大.0 量后碰撞岩浆活动提供热源的可能机制 岩石圈拆沉作用与碰撞造山带过程中先期的碰撞作用有. 7 7 年龄的结果记录了.+ ) ) 的一次快速冷却事件 冷却速率为 1)1 E + 同样也指示了地壳在短时间内发生过一次快速抬升和 1 剥蚀 西秦岭中 西部印支早期的侵入岩体的线性分布特征及西秦岭造山带内中三叠世时期的快速抬升都可看成是地表对板片断离后发生较流圈物质 上涌的直接响应 因此 本研究认为西秦岭印支早期的岩浆活动发生在后碰撞早期的构造环境之下 并可能与俯冲的阿尼玛卿洋壳断离作用有关 在晚古生代 早三叠世时期 阿尼玛卿洋已闭合 巴颜喀拉 松潘甘孜地块俯冲于西秦岭造山带之下 中三叠世时期 俯冲的阿尼玛卿洋壳发生断离作用 软流圈物质上涌 促使原先被交代过的岩石圈地幔发生部分熔融 幔源岩浆在侵位过程中使下地壳基 性物质发生部分熔融形成美武岩体的高钾钙碱性 型花岗岩类 幔源岩浆与少量壳源岩浆混合形成石

13 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 英闪长岩和暗色微粒包体 少量幔源岩浆的加入造成美武岩体的花岗闪长岩具有较高 + 及 " 和 * 的特征 + ( > )7!!/(,())) > )' ( % 0) 冯益民 曹宣铎 张二朋 等 ) 西秦岭造山带结构造山过程及动力学 + ) 西安 西安地图出版社 0 ) 1 张国伟 张本仁 袁学诚 等 ) 秦岭造山带与大陆动力学 结论 + ) 北京 科学出版社 0) " 52 5 C 3()270 " 0+ #0 / 美武岩体的侵位年龄为.. + 属于印 ( %! %! & 6 支早期 美武岩体为一个复式岩基 主要岩石类型 0/!&! 8 (" > )A ' (0 为石英闪长岩 花岗闪长岩和黑云母花岗岩 其中 %$-!.0) 花岗闪长岩含有较为丰富的暗色微粒包体 美武岩 8 >2"< - " ()+: &,! 0 (! ( & 9!! 体不同岩性单元的化学组成表现出不同的演化趋 C /,(*-! & " 势 美武黑云母花岗主要是由较为均一的壳源物质 /('! % 0*!, #0 / 部分熔融形成 而花岗闪长岩是由不同深度的源区 4&!, $! > )"/! +( % 部分熔融形成的不同批次的岩浆多次侵位聚集而成 ( % 0.) 的 美武岩体花岗闪长岩和黑云母花岗岩的地球化 8 >2"',! ()' ( $ & 学和 0* 同位素的组成指示它们的源区以壳源 & :& 9!! 物质为主 源区存在一定程度的不均一性 美武花!($! +!(8 ( "( 岗闪长岩具有较高的 + " > )2!.01 ) " 和 * 含量 表明有 8 >2"',! ()A &29!! 少量幔源物质的加入 石英闪长岩和暗色微粒包体 0+!&< 主要来自于幔源岩浆 结合区域地质背景 本文认 8 ( (",(!&! / & 为西秦岭中部的美武岩体形成于后碰撞早期构造背 (!> )2!..10 1) 景之下 可能与俯冲的阿尼玛卿洋壳断离作用有关 8 >2"2 C) (// & (& 9!0 板片断离的模型可以很好的解释西秦岭印支早期侵!,! 0 (! (!8 (A 入岩线性分布的特征和西秦岭造山带内中三叠纪地 "("3#0 /!! %0* 0 /!,!! > ) (' ( % $- 壳的快速抬升 0.) 感谢两位审稿人对本文的修改建议 8 >2">()4 0+ ( &58 ( / ( "( 参考文献 "!! ( (,(! > ) 0 (' ( %$-1..0 ) "(!><4 (,! 7 $!')" (! ()' (/0 0!0!(&!> $ 0 *!,,!! &!!& (9!! &%( % &0 /(-! & C,("!! /01),!! &,! %! > ) 0 + % >", <! 4)9! % "!<1110 ) &7,( (! 0!! &! 张成立 王涛 王晓霞 等 ) 秦岭造山带早中生代花岗岩成, &(> ) $ 0 因及其构造环境 > ) 高校地质学报..0 ) (9!! &%( % &/ 金维浚 张旗 何登发 等 ) 西秦岭埃达克岩的 4+ 定 0) 年及其构造意义 > ) 岩石学报 0) "(< '% '(7 ) 0 1 张宏飞 陈岳龙 徐旺春 等 ) 青海共和盆地周缘印支期花,( $( &,(!' ($0 岗岩类的成因及其构造意义 > ) 岩石学报 &(!!/(% & 9 (! $ 0) "( &> )' ( %..0. ) 王绘清 朱云海 林启祥 等 ) 青海尖扎 同仁地区隆务峡. '(7( %>+"(< ()7,(! 蛇绿岩的形成时代及意义 来自辉长岩锆石 270 " 0+ #0!!/( $ (! &%!/% (&! ( / 年龄的证据 > ) 地质通报 0) /! > ' 79 %....0) >+)+!!% $0

14 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! ( & -!!,(& 0 (-! & " ( > )' ( 0 ( % &7( 1. 0.) 张宏飞 靳兰兰 张利 等 ) 西秦岭花岗岩类地球化学和 /0 0* 同位素组成对基底性质及其构造属性的限制 > ) 中国科学 < 辑.0 ) 冯益民 曹宣铎 张二朋 等 ) 西秦岭造山带的演化 构造格局和性质 > ) 西北地质 0) 张国伟 郭安林 姚安平 ) 中国大陆构造中的西秦岭 松潘大陆构造结 > ) 地学前缘.0) 李曙光 孙卫东 张国伟 等 ) 南秦岭勉略构造带黑沟峡变质火山岩的年代学和地球化学 古生代洋盆及其闭合时代的证据 > ) 中国科学 < 辑 0). 5 >"!( 2 54()+A0 %,!& ( 09 % + 02%,( 8 (+! (",(!&! & (- /. /. *.. * (,0 A > )(% 2!.01) B! $!7 (++($ ( >)<! $ % & ( 09 %!! (,! ( 7%6 0B 2!*9 / > )",!!'!! 101) C > <"2()<,(! B ( *! 9 /,( $ &,( 0 9 %! *-! " > )> (& 0!0) 1 <2'"C<()9 &!%!8 ("(""!! $( & 8 (0</ / (> )9 > ( &' ( %..10.) >C4> '<2 C()' (0* 0 4&!,!! &29!! 0!&8 ( (",(!& ( 0 (!> )2! 1 01) 李永军 胡晓隆 张翔 ) 天水地区花岗岩类地质信息采集及集成研究 + ) 北京 科学技术出版社 0.) 2C ' 4 3"()"(! % (0 ( 0,! 9!0 *"A#0 /4&!,! ( 0!!& ( : (! > )> (& (0 % 101) 2-B )!,(:! )7 ' ( ( 9 ( & +!& :( + )( %( % ' 0 ( %", (/(01) </!( 0,!!, / ( " > ) " (' ( %. 0) 2C 3 B8B ( ()'! %! % &(!(&!& "!(! &( ( / ( 0 0,!!,! &(-! ((! > ) " (' ( %.1 0). ' 2C 42() % ((-0 (! *" > )*.. 0 1) "& 4>+4! A()7 (! & :! > )$-! +( % '! %. 0) ( 79%()'! % &( 0( 0 ($(!&B! 9 0 % > )"/! +( %( %1 0 ) 1 +)" (!,!%!! & /!(!,(!&(,!,!!! > )' ( ( %2, (/(0!.0.) + % > $! '):, (!! 99',!!,(!&7%! > )' 0, %!(+,..01)!!9!B4! () (!!& /!(!! > )"/ 0! +( %( %. 0).,, ** + <() / 0 -!(/0 $(!, ( - :, (!! ) '> )" (' ( %.0 ).,,! )<% ( & /!( 0 /,(!& ( -! 0 ( % ( > )> ( & ( %. ).! 9) (( & -,/(!"! :, (! (! &( 0/!! > )"0 /! +( %( %1.0 ). 任纪舜 ) 昆仑 秦岭造山系的几个问题 > ) 西北地质.10).. 殷鸿福 张克信 ) 中央造山带的演化及其特点 > ) 地球科学. 0..). 陈守建 李荣社 计文化 等 ) 昆仑造山带二叠纪岩相古地理特征及盆山转换探讨 > ) 中国地质 11.0 ) 34' 338()' (0. 吴福元 黄宝春 叶凯 等 ) 青藏高原造山带的垮塌与高原 * 0 /!,,!! &"!!"0 隆升 > ) 岩石学报.0)!! &-! (! &.1 纪伟强 吴福元 锺孙霖 等 ) 西藏南部冈底斯岩基花岗岩

15 骆必继 张宏飞 肖尊奇 地学前缘! 时代与岩石成因 > ) 中国科学 < 缉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张成立 张国伟 晏云翔 等 ) 南秦岭勉略带北光头山花岗岩体群的成因及其构造意义 > ) 岩石学报 101). B% + (/B )< ( (!> ) 110 ) 2! +)4 - ( &(-! &(/!(!> )00 $-!1 0 ) *(!>"B ("-( %8')9 (!! &,( $($% & ( 0< $0,! 0 (!,!', 9 0 (> )> ( & ' ( ( %.0 ) 1! <B!4 < 4 (! <),,( & /$!(/"(7 > ) ' ( %0.) <9' %9 +%< 7)* ( ( &!,!!(/ / &! /! 6,,0!,!> )9, %!!..0 ) 3< (+)(-!(/!!! & (!,,! > )90!0) 1 2 2'2 5 4 ) (// &,7!(-0 -! / ( > )', %!(! 2!.) 1 殷鸿福 杨逢清 黄期胜 等 ) 秦岭及邻区三叠系 + ) 武汉 中国地质大学出版社 0) 1 郑德文 张培震 万景林 等 ) 西秦岭北缘中生代构造活动的 热年代学证据 > ) 岩石学报. 101 )

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黄雄飞等 西秦岭宕昌地区晚三叠世酸性火山岩的锆石 U Pb年代学 地球化学及其地质意义 3 征存在较大差异 华北板块与扬子板块在西秦岭地区的初始碰撞可能接近 M 宕昌火山岩则形成于以整体挤压为主 局 部剪切伸展为辅的地壳逐渐加厚的动力学环境 关键词 印支期 西秦岭 宕昌 火山岩 花岗岩 大陆碰撞 中 1000 0569/2013/029(11) 3968 80 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 西秦岭宕昌地区晚三叠世酸性火山岩的锆石 U Pb 年代学 地球化学及其地质意义 1 黄雄飞 1 莫宣学 1 喻学惠 1 李小伟 1,2 丁一 1,3 韦萍 1 和文言 HUANGXiongFei 1,MOXuanXue 1,YUXueHui 1,LIXiaoWei 1,DINGYi 1,2,WEIPing

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