北秦岭火山岩地球化学特征,成因和构造环境

本文研究了北秦岭及华北地台南缘火山岩约500件岩石化学、120件微量元素和135件稀土元素样品数据。熊耳群、大红口组火山岩属B类的地壳混染型,为大陆裂谷环境;宽坪群、秦岭群变拉斑玄武岩建造属A类的幔源型,为海槽环境;二郎坪群、丹凤群细碧角斑岩建造属C+A、C类的壳幔混合型,为海盆环境。     

华北地台变火山岩的Co丰度及其地幔温度指示意义

华北地台南缘出露有晚太古宙—早古生代的变质火山岩。本文通过微量元素地球化学研究证明其Co丰度随时代的变化与上地幔的温度演化有关。 1.样品及其分析方法本文研究的样品均取自华北地台南缘的太华群、熊耳群、秦岭群、宽坪群、丹凤群和二郎坪群中的(变)火山岩。其中太华群斜长角闪岩样品取自河南灵宝、洛宁、鲁山地区,其原岩是拉斑系列的基性火山岩,形成时代为晚太古宙(2841±6Ma,2806±7Ma,锆     

豫西栾川地区大红口组、鱼库组的特征及其大地构造背景

本文在构造变形分析的基础上,厘定了大红口组和鱼库组的地层层序及上下关系。火山岩岩石化学特征、稀土元素及微量元素特征的研究表明,大红口组火山岩应属大陆边缘裂陷槽环境下的偏碱性粗面岩。晚元古代青白口纪与震旦纪之交,由于南部秦岭洋壳开始向华北地台俯冲,在原秦岭地块的部位发育了岛弧。岛孤以北的弧后盆地发育了以二郎坪群下部为代表的火山-碎屑沉积组合。受弧后扩张影响,更北的华北地台南缘则出现了边缘裂陷槽。大红口组和鱼库组以及其上的三岔口组,就是这种构造环境下发育的火山-沉积岩组合。     

东秦岭华北地台区岩浆活动的时代及地壳增长和再改造

同位素年龄资料表明，东秦岭华北地台区，先后在晚太古－早元古代（太华群火山岩）、早中元古代（熊耳群火山岩、张家坪片麻状花岗岩）、中元古晚期－晚元古早期（龙王幢碱性花岗岩）、晚元古代（陶湾群火山岩）、古生代（洛南粗面质火山岩）和中生代等时期，发生过岩浆活动。Ｓｍ－Ｎｄ同位素地质研究揭示，在上述几个时期岩浆活动中，晚太古代和早中元古代的岩浆活动与地壳增长有关，其它时期岩浆活动主要反映地壳自身的再改造。另外，就华北地块大陆地壳整体看，地壳的增长从早太古代至少持续到早元古代。东秦岭华北地台区，在中元古代早期仍然存在有壳－幔分异作用。     

北秦岭东段二郎坪群基性火山岩中浅色岩体的地球化学、年代学及其地质意义

豫西湾潭地区二郎坪群基性火山岩中存在颜色深浅不同的浅色岩体。它们呈透镜状或不规则脉状产出,主要由斜长石(50%~60%)和石英(40%~50%)组成,另含少量黑云母和绿泥石(3%)。地球化学研究显示,这些浅色岩体主要为英云闪长岩或为奥长花岗岩,具有高Si、富Na,极端贫K,中等Al,低Fe、Mg、Ti的特点,与大洋斜长花岗岩的成分特征相似。微量元素方面则显示出富集Ba、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素的岛弧花岗岩特征。在多种主、微量元素判别图解中,这些不同颜色的浅色岩体之间及与二郎坪蛇绿岩中的基性火山岩之间都显示出明显的结晶分异特征,指示这些浅色岩体与二郎坪蛇绿岩一起形成在弧后盆地环境,是幔源低钾拉斑玄武质岩浆结晶分异的产物。LA-ICP-MS锆石定年结果得到两个斜长花岗岩样品的形成年龄分别为468.5±1.5Ma和470.0±2.6Ma,代表浅色岩体的结晶年龄。该年龄与新近获得的二郎坪群基性火山岩的形成年龄(475±1.5Ma)一致,表明北秦岭二郎坪群弧后盆地型蛇绿岩的形成时代为~470Ma的早古生代。二郎坪基性火山岩470Ma的形成时代和弧后盆地型蛇绿岩的构造属性与秦岭群超高压榴辉岩的原岩年龄(~800Ma)及板内玄武岩的地球化学属性截然不同,而且470Ma年龄明显晚于其南侧秦岭群中超高压榴辉岩~500Ma的峰期变质年龄,暗示二郎坪群基性火山岩与其南侧的北秦岭超高压榴辉岩可能无直接成因联系。     

东秦岭铜矿床地质特征及找矿标志

东秦岭位于华北板块与扬子板块之间的拼合带--秦岭造山带东段,该区是一典型的地球化学急变带与地球物理梯度交叉区,壳幔富含Cu、Pb、Zn、Au、Ag、W、Mo元素,为一元古宙一古生代裂陷槽,熊耳群、宽坪群、二郎坪群、耀岭河组火山岩系中的火山喷发Cu、Pb、Zn、Ag、Au矿(化)层.多期次的构造岩浆活动,使区内Cu、Pb、Zn、Ag、Au、W、Mo叠加富集体成矿,从而使东秦岭地区铜矿床在区域分布、成矿空间、时间上呈现出一定的规律性并找矿标志明显.     

北秦岭二郎坪杂岩变沉积岩碎屑锆石年代学及其构造地质意义

碎屑锆石为沉积岩中最稳定的矿物,其年龄谱系不仅可限定沉积物的最大沉积年龄与物源性质,而且能够为探讨其形成构造环境提供关键约束。作为北秦岭构造带主要构造岩石地层单元之一,二郎坪杂岩由北、中、南三个构造岩片——北部碎屑岩片、中部蛇绿岩片和南部变碎屑岩片组成。本文对二郎坪杂岩南部变碎屑岩片中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年龄测试研究,获得样品锆石谐和年龄值分布在500±7Ma~3894±5Ma之间,1个年龄高频集中区为0.9~1.0Ga,6个次要年龄集中区分别为500~600Ma、750~850Ma、1.35~1.48Ga、1.6~1.75Ga、2.6~2.7Ga和3.0~3.4Ga。研究结果表明:1)最小峰值年龄限定二郎坪杂岩南部碎屑岩片原岩的最大沉积时代为500Ma,结合西庄河花岗闪长岩侵入南部岩片的地质事实,南部岩片的形成时代应为早古生代寒武-奥陶纪(500~475Ma),明显早于中部蛇绿岩片中的火山岩的形成时代(463~475Ma);2)通过与邻区地质事件年龄谱峰及其锆石阴极发光图像特征的对比,二郎坪杂岩变碎屑岩原岩的物源分别主要来自南部秦岭杂岩中的早新元古代花岗岩和北部华北南缘熊耳群中元古代火山岩,其物源具有双源性,暗示其形成于与伸展作用相关的裂谷或弧后盆地构造背景,而二郎坪蛇绿岩片所代表的古洋盆可能正是在此基础上发育产生的;3)结合区域地质背景资料分析,二郎坪杂岩中的沉积碎屑岩片可能形成于商丹洋向北俯冲期间所产生的弧后伸展盆地构造环境;4)通过与宽坪岩群沉积岩中的碎屑锆石年龄数据的对比,揭示二者碎屑锆石具有相似的年龄谱峰,结合宽坪群变沉积岩中发现大量疑源类、几丁虫和虫颚等早-中奥陶世化石组合以及二郎坪杂岩蛇绿岩片中的火山岩夹层硅质岩中发现早-中奥陶世牙形石和放射虫的研究,分析认为二者沉积物的沉积时代相近,沉积物源几乎完全一致,暗示它们形成的构造环境可能具有一致性;5)二郎坪蛇绿岩片中的典型的与洋壳俯冲有成因联系的弧火山岩的形成时代(463~475Ma)明显迟后于区内高压-超高压岩石的峰期变质时代(514~484Ma)约20~30Myr,清楚地表明二郎坪洋壳拖曳秦岭杂岩发生陆壳俯冲-深俯冲作用的可能性不大;6)二郎坪杂岩南部碎屑岩片和宽坪岩群碎屑沉积物中碎屑锆石中最主要的年龄集中区(0.9~1.0Ga)的物源来自秦岭杂岩中的早新元古代花岗质岩石,而缺少秦岭杂岩中的早古生代岩浆岩和HP/UHP变质岩石锆石的年龄信息,明确指示二郎坪与宽坪盆地沉积时,秦岭杂岩重要组成的早新元古代花岗质岩石已出露于地表接受剥蚀,而秦岭杂岩中出露的HP/UHP岩石和早古生代岩浆岩未抬升出露地表,即秦岭杂岩现今出露的前早古生代陆壳物质不是整体而是部分经历了陆壳俯冲-深俯冲作用。     

华北板块南缘栾川群研究

栾川群出露于东秦岭北部。在栾川群分布区域，古华北板块不同时代的地层往南逆冲，构成北秦岭的太华推覆体。栾川群存在于该推覆体内部的特定逆冲岩席之中，沿这一逆冲岩席追索，确定古华北板块南缘的栾川群是连续沉积的，而受后期推覆构造的改造，栾川群在推覆体前缘的分布是断续相连的。根据地层之间的接触关系、岩浆活动、沉积作用的研究，对栾川群的划分提出了新的看法，认为栾川群由三川组、南泥湖组、煤窑沟组及大红口组构成。栾川群形成于震旦纪晚期，由湖坪及潮下斜坡等滨浅海沉积物构成。栾川群的岩浆岩为具双众数特征的岩套，具典型的大陆裂谷岩浆岩特征。并认为中元古代以来，古华北板块南缘处于裂陷拉张环境。早期的裂陷形成了熊耳群、汝阳群、官道口群及竞坪群，晚期裂陷的过程形成了栾川群、陶湾群，其进一步发育导致以二郎坪群为代表的洋壳生成。     

东秦岭地区宽坪群的时代及其意义

<正> 宽坪群分布于华北地台南缘,是北秦岭造山带的重要组成部分。宽坪群的时代及其形成时的构造背景一直存在很大争议。对于这一问题的深入研究,将为华北地台南缘和北秦岭元古代的构造格架、岩浆活动提供重要的依据和信息,无疑对秦岭造山带的研究也具有深远的意义。本文通过对宽坪群的地质特征、同位素年代的综合研究,认为宽坪群不是一般的地层单元,而是一套中元古代俯冲杂岩,其形成时代为1850—1000Ma;宽坪     

华北克拉通南缘栾川群大红口组形成时代及其对新元古代构造演化的制约

华北克拉通南缘豫西地区保存有较为完整的变质结晶基底和中-新元古代沉积盖层,记录了重要的前寒武纪构造演化信息。近年来的年龄研究结果表明原认为是中-新元古代的汝阳群-洛峪群可能形成于中元古代早期(1. 75～1. 60Ga),而沿着华北克拉通南缘与秦岭造山带的拼合带(洛南-栾川断裂带)分布的新元古代盖层(主要为栾川群)的形成时代尚不明确。华北南缘新元古代栾川群主要由大理岩、片岩、千枚岩和碱性火山岩组成,其上部大红口组火山岩以碱性粗面质岩石为主,高硅富钾,与侵入到栾川群中下部的辉长岩构成典型的双峰式岩石组合。栾川群大红口组三个粗面岩样品的锆石U-Pb年龄分别为840±4Ma、845±5Ma和846±6Ma,结合已有的栾川群下伏地层最年轻的碎屑锆石年龄结果(～1000Ma),限定栾川群归属于新元古代早期(1000～840Ma)。大红口组岩浆岩的岩石组合和地球化学特征表明其形成于板内裂谷环境,根据区域构造资料以及前人的研究成果,栾川群火山岩与北秦岭同时期的岩浆活动共同指示了华北南缘与北秦岭在～845Ma均处于板内拉张阶段。     

东秦岭丹凤群秦岭群宽坪群关系新探

东秦岭泥盆系分布区以北依次排列着丹凤群、秦岭群、宽坪群三套变质地层，之间被两条区域性大断裂所隔开。这三套地层沉积后均经历了三次强烈的褶皱、三次区域变质及三次韧性剪切，参考测年结果，提出了它们都是早元古代沉积的新认识。根据三套地层的沉积、岩性及地球化学特点，判定宽坪群为弧后大陆斜坡堆积，秦岭群与丹凤群为火山岛弧堆积，均属华北板块的前缘     

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.     

东秦岭丹凤群秦岭群宽坪群关系新探

东秦岭泥盆系分布区以北依次排列着丹凤群、秦岭群、宽坪群三套变地层、之间被两条区域性大断裂所隔开。这三套地层沉积后均经历了三次强烈的褶皱，三次区域变质及三次韧性剪切，参考测年结果，提出了它们都是早元古代沉积的新认识，根据三套地层的沉积，岩性及地球化学特点，判定宽坪群为弧后大陆斜坡堆积，秦岭群与丹凤群为火山岛弧堆积，均属华北板块的前缘。     

北秦岭基性火山岩地球化学特征与上地幔岩浆源区性质

元古代和早古生代是北秦岭两个主要的火山岩浆作用时期,地球化学研究表明,元古代基性火山岩具有相对低SiO_2、Al_2O_3和高TiO_2特征,基性火山岩TiO_2-P_2O_5、MgO/FeO-Y、的变化显示了正常的、稳定的岩浆作用过程,相容元素分配模型表明这一时期基性火山岩与华北区上地幔部分熔融岩浆作用相吻合,早古生代基性火山岩除普遍具有高、低特征外,突出地表现出地球化学成分的不均匀性,多源、混合岩浆作用的干扰使单源岩浆演变特征遭受破坏,相容元素分配模型表明:这一时期基性火山岩浆与引起秦岭区、华北区上地幔岩浆共同作用有关系,北秦岭基性火山岩浆作用的特征与这一地区从元古代到早古生代的构造发展是相适应的,反映了该区上地幔性质及岩石圈构成的重大改变。     

北秦岭柳叶河盆地上三叠统物源区及其与鄂尔多斯盆地的关系——来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据

对陕西省周至地区北秦岭晚古生代—中生代柳叶河盆地上三叠统石英砂岩进行单颗粒锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析。以岩浆锆石为主的77个测试点给出的年龄值形成7个年龄组:256~475Ma、1500~1680Ma、1750~2190Ma、2190~2310Ma、2400~2650Ma、2700~2800Ma和2850~2960Ma。其中最年轻的锆石年龄为256±4Ma,最老的锆石年龄是2954±25Ma。峰值年龄以1750~2190Ma古元古代年龄组为代表(占总测点的64%)。将柳叶河盆地上三叠统与石炭系碎屑锆石年龄结构进行对比,前者新元古代年龄结构缺失,表明晚古生代介于柳叶河与鄂尔多斯盆地间的北秦岭北部具新元古代年龄结构的古陆,晚三叠世相对沉降,成为盆地次要物源区。结合与周缘地体年龄结构对比,北秦岭南部二郎坪群、秦岭群、丹凤群、南缘的沉积楔形体刘岭群及北秦岭与加里东期活动陆缘沟-弧-盆体系相关的岩浆作用产物此时则成为盆地主要物源区。北秦岭内部北降南升。柳叶河盆地上三叠统碎屑锆石与鄂尔多斯盆地西南缘上三叠统延长组砂岩碎屑锆石较好的可对比性,以及柳叶河盆地北侧源区(北秦岭北部)的构造变动、化石等证据表明,柳叶河盆地与鄂尔多斯盆地在晚三叠世很有可能连通,柳叶河盆地可能代表鄂尔多斯盆地的南部边缘。     

河南上庄坪铜铅锌矿床地质特征及成因探讨

河南上庄坪铜铅锌矿床具备火山喷流块状硫化物矿床之特点:物质来源与二郎坪群海相火山岩同属上地幔,成矿时代为508～574 Ma,成矿作用与火山喷发(成岩)作用有关,成矿环境为早古生代弧后扩张脊.矿床成因为海底火山喷流成因.     

北秦岭玄武岩微量元素地球化学

北秦岭大陆造山带随时代由早元古代到早古生代,玄武岩的Ti、Zr、Zr/La、Zr/Y值逐渐降低,壳幔物质混合趋于加强。本区不存在现代板块构造体系,而具有多旋回海槽(盆)的活动形式。     

北秦岭—北祁连(天水—宝鸡)间早生古代火山岩系及其构造连接关系的研究

依据新发现的生物化石和同位素数据,将分布在陕、甘边界一带的原“牛头河群”哑岩系分解为元古代陇山群、秦岭群和早古生代葫芦河群与丹凤群(西延部分)。葫芦河群为北祁连加里东褶皱带的东延部分,除局部为晚期宝鸡花岗岩侵位间隔外,基本上可与北秦岭地区的古生代斜峪关群相连接,在研究区内与北秦岭地区的奥陶纪草滩淘群,呈以寒武系为核心、两翼为奥陶系火山岩的复式背斜构造。解体后秦岭群呈断续相连的古老岩块,向西可与祁连中间隆起相衔接,丹凤群向西延展可伸入祁连造山带的陇西一带,初步认为陇山群与走廊过渡带内的古老隆起相当。据早古生代葫芦河群及其火山岩系的研究,笔者发现从秦安至宝鸡,有近100km的基性枕状熔岩带,并依其相伴产出的超镁铁质-镁铁质(似)堆晶岩、辉绿岩墙及硅质岩等岩石组合单元,认为属与北祁连和北秦岭北带相当的蛇绿岩带。西延的丹凤群亦主要为火山岩(包括枕状熔岩)与超镁铁岩等岩石单元组成的蛇绿岩带。据此提出,北秦岭与北祁连不但是相互连接的,而且具有中间为古老隆起(秦岭群)岩块、两侧为早古生代火山岩(蛇绿岩)带的相同构造格架组合型式,同为我国华北与扬子板块间的碰撞拼合带产物。早古生代火山岩岩石学研究表明,各岩群皆以拉斑质(TH)+钙碱质(CA)岩石系列组合为主,部分岩群的钙碱系列呈双峰岩套特征,显示为岛弧或岛弧初期与裂谷未期阶段活动构造背景。依区内已知超镁铁岩体多呈断裂构造及其旁支系统产生情况,提出为岛弧根部或上地幔物质,受南、北板块碰撞挤压,沿断裂上升就位机制所形成。此外,对区内已知与火山岩有关的块状硫化物型矿床的矿床类型、特征和成矿规律等进行了研讨,提出它们的岩控和时控特征和一些发现新矿床可能性的远景地段。     

华北中—新元古代的岩浆作用与多期裂谷事件

经历了古元古代晚期的变质事件(吕梁运动或称中条运动)之后,华北开始进入地台演化阶段,即从此时起开始了裂谷系的发育与演化。裂谷系可大致分为南、北两个在地表没有完全连接的裂陷槽和北缘、东缘各一个裂谷带。在华北南部的裂陷槽称为熊耳裂陷槽。熊耳群双峰式火山岩最古老的岩浆年龄约为1 800~1 780Ma,向上的中—新元古代地层有汝阳群、洛峪群等。华北北部的裂陷槽称为燕辽裂陷槽,主要由长城系、蓟县系和青白口系组成。中—新元古代(1.8~5.4Ga)的岩浆作用可以分为4期:(1)火山岩分布在长城系的团山子组和大红峪组,锆石U-Pb年龄在1 680~1 620 Ma,是晚于熊耳群的火山岩;(2)非造山侵入岩(斜长岩-奥长环斑花岗岩-斑状花岗岩)的同位素年龄在约1 700~1 670Ma;(3)在原青白口系下马岭组的斑脱岩以及侵入下马岭组的基性岩席中,得到1 380~1 320Ma的锆石和斜锆石U-Pb同位素年龄,在东缘裂谷的沉积岩中也有1 400Ma和1 300~1 000Ma的碎屑锆石;(4)在华北以及朝鲜的中—新元古代地层中,已经识别出约900Ma的基性岩墙。此外,对华北北缘的白云鄂博群、狼山—渣尔泰群和化德群的研究,证实在华北北缘的裂谷系与燕辽裂陷槽具有相同的层序与沉积历史。其中在渣尔泰群中识别出约820 Ma的火山岩。盆地分析表明,华北克拉通与相邻大陆分离时间对应于大红峪组—高于庄组沉积时间,结束后开始蓟县系沉积,为1 600Ma或为古—中元古代接替时间,也大致对应于Columbia超大陆裂解的时间。值得注意的是,华北克拉通自古元古代末至新元古代,经历了多期裂谷事件,但是期间没有块体拼合的构造事件的记录,这对于理解华北中—新元古代的演化历史以及对于理解该时期全球的构造具有重要意义。     

北秦岭古聚会带壳幔再循环

以同构造期代表古洋壳残片的蛇绿岩及产于古岛弧的玄武岩为基础，通过Ｎｄ，Ｐｂ同位素与微量元素示踪及岩浆源区分析，揭示出北秦岭元古宙上地幔以强亏损（εＮｄ（ｔ）＋６．３～＋７．３）和高的Ｙｂ／Ｈｆ，Ｎｂ／Ｌａ和Ｔｈ／Ｌａ比值为特征，北秦岭地壳和上地幔明显具有Ｐｂ同位素比值高的特征．北秦岭丹凤群岛弧火山岩、二郎坪群弧后玄武岩以及松树沟蛇绿岩中变拉斑玄武岩εＮｄ（ｔ）、放射成因Ｐｂ同位素、Ｙ／Ｔｂ和Ｔｉ－ＭｇＯ研究表明，本区玄武岩存在两类性质不同的岩浆源．一类与亏损的北秦岭岩石圈上地幔源区有关；另一类与携带海洋沉积物的洋壳板块俯冲参与有关．由此，论证了北秦岭古聚会带壳幔之间物质再循环