西秦岭北缘早古生代天水—武山构造带及其构造演化

西秦岭北缘早古生代天水-武山构造带位于甘肃省东部天水地区,主要由寒武纪关子镇-武山蛇绿岩带、晚寒武世-早奥陶世李子园群浅变质活动陆缘沉积-火山岩系、奥陶纪草滩沟群岛弧型火山-沉积岩系以及加里东期岛弧型深成侵入岩体、俯冲-碰撞型花岗岩体等组成.关子镇蛇绿岩中变质基性火山岩属于N-MORB型玄武岩,武山蛇绿岩中变质基性火山岩属于E-MORB型玄武岩,是洋脊型蛇绿岩的重要组成部分,形成时代大致在534～489Ma之间的寒武纪.李子园群火山岩主要形成于岛弧或与岛弧相关的弧前盆地构造环境,草滩沟群火山岩形成于与俯冲作用相关的岛弧环境.关子镇流水沟和百花中基性岩浆杂岩总体形成于中晚奥陶世(471～440Ma)古岛弧构造环境,同时发育加里东期俯冲型(450～456Ma)花岗岩类和碰撞型(438～400Ma)花岗岩类岩浆活动.西秦岭北缘早古生代古洋陆构造格局经历了从洋盆形成-洋壳俯冲消减直至陆-陆碰撞造山的板块构造演化过程.总体构造演化可划分为四个阶段:①晚寒武世古洋盆初始形成阶段;②早奥陶世洋盆初始俯冲阶段;③中晚奥陶世洋壳大规模俯冲与古岛弧发育阶段;④志留纪陆-陆或陆-弧碰撞造山阶段.     

西秦岭北缘武山-鸳鸯镇构造带磁组构特征

构造与磁组特征揭示出武山-鸳鸯镇构造带为一条复合性断裂带,变形样式表现为花状构造形态。野外及显微构造特征表明,先期韧性变形为右行剪切,发育于中、深构造层次;66个构造岩样品的磁化率椭球形态分析表明,其以平面和压扁应变为主,总体较高的磁化率各向异性度表现了构造带的强变形特征;磁化率椭球主轴方位显示NW和NEE走向两组磁面理的存在,暗示高应变剪切带在平面上可能以共轭或网格状形态出露,锐夹角分线近EW向;高角度磁面理及较为发育的低倾伏角磁线理暗示了沿构造带近EW向的走滑剪切,部分高倾伏角磁线理可能与构造带的挤压和(或)转换挤压相关,而相对集中的磁面理与相对分散的磁线理也表明了构造带的平面及压扁应变体制。强烈的右行转换挤压奠定了西秦岭北缘现今的反"S"型区域构造,表明碰撞造山过程中,西秦岭诸中、小块体一定程度的向西挤逸。中、新生代沿构造带继承性的发育以西秦岭北缘(渭河)断裂为中心的一系列正花状左行走滑构造,构成青藏高原东北边缘物质逃逸及应力释放与调整的重要边界。     

秦岭早古生代沉积作用与构造演化

根据对秦岭及其两侧地台区沉积体系与旋回沉积的分析，认为该区在早古生代总体上处于板块的扩张阶段，其中巨厚的台地碳酸盐岩的广布的远洋沉积是其典型岩相。早奥陶世阿伦尼克中期华北地台南的一度隆升与剥蚀，标志着俯冲作用开始，但未发现加里东期碰撞造山作用的证据。该区晚奥陶世一志留纪大规模的海退主要是全球海平面下降的结果，与碰撞造山人关系不大。     

西秦岭天水阴崖沟早古生代草滩沟群火山岩地球化学特征及其地质意义

天水阴崖沟草滩沟群中发育有变质火山岩,其岩石类型主要为变玄武岩、变安山岩、变英安岩和变流纹岩;研究区变火山岩主体属于拉斑系列,其原始岩浆来源于富集地幔;变火山岩的微量元素特征表现为富集大离子亲石元素Cs、Ba、Th和U,而相对亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti和Y;微量元素构造环境判别显示其形成于俯冲消减带之上的岛弧环境;结合已有年代学资料,显示天水—武山洋在晚奥陶世已经存在并开始俯冲,形成阴崖沟草滩沟群岛弧火山岩;同时从岩石组成、形成时代及地球化学特征来看,阴崖沟草滩沟群火山岩与东秦岭丹凤岩群火山岩相似,这为确定天水一武山构造带是早古生代商丹古缝合带的西延部分提供了证据。     

西秦岭天水地区关子镇中基性岩浆杂岩体锆石U-Pb年龄及其地质意义

西秦岭天水关子镇地区新确定的流水沟变质中基性岩浆杂岩体主要由变质辉长岩-辉长闪长岩-闪长岩组成,地球化学特征显示其形成于岛弧构造环境。变质中基性岩浆杂岩的TIMS法锆石U-Pb同位素年龄为(507.5±3.0)Ma,表明西秦岭北带岛弧型岩浆岩的形成时代为晚寒武世,反映以关子镇蛇绿岩为代表的古洋盆的俯冲作用和形成火山-岩浆岛弧的时限可能为晚寒武世或稍早。     

西秦岭北缘构造带新生代盆地南部边界断层带结构与构造变形演化

西秦岭北缘构造带是青藏高原东北缘的主要构造边界之一,北缘断层及其所控制的新生代沉积盆地是青藏高原东北缘新生代盆—山格局演化、高原扩展隆升与变形的地质记录。因此,西秦岭北缘构造带的断裂构造和断裂控制的沉积盆地研究对于理解青藏高原构造系统形成和高原隆升过程都具有重要的科学意义。本文通过对西秦岭北缘新生代盆地的南部边界断层F1断层结构分带、断层岩类型、几何学—运动学特征分析,获得如下认识：1）F1断层总体走向为290°～300°,倾向北北东,倾角60°～80°,发育近百米宽的由韧性、韧脆性和脆性断层岩等组成的结构复杂的断层带;2）构造分析揭示了F1断层至少经历了 3期构造变形事件,第一期为韧性—韧脆性伸展正断层作用,第二期为脆性高角度挤压逆冲断层作用,第三期为近直立的脆性斜向左旋走滑作用;3）该断层近百米宽的断层带内形成于不同构造层次的韧性、韧脆性、脆性等变形现象叠加交织出现在现今地壳浅表层次,说明该断层带经历了从早期较深层次韧性变形域逐渐抬升而进入晚期较浅层次的脆韧性变形域到现今的脆性变形域的韧—脆性变形机制转换;4）根据F1断层对西秦岭北缘渐新统—中新统漳县含盐红层盆地的空间构造配置、控制和改造以及新生代区域构造变形演化历史分析,认为第一期韧性—韧脆性伸展正断层作用与渐新世—中新世断陷盆地形成相匹配,活动时代为晚渐新世—晚中新世;第二期脆性高角度挤压逆冲作用与渐新世—中新世地层翘起、褶皱和底部抬升剥蚀及上新世磨拉石盆地充填相对应,活动时代应该始于中新世末期或上新世早期,持续至第四纪早期;第三期斜向左旋走滑则与西秦岭北缘断层带第四纪以来广泛发育的左旋走滑作用相对应。综上所述,西秦岭北缘新生代漳县盆地南部边界断层F1,虽然仅是北缘构造带中一条断层,但作为构造敏感带,其多期变形历史应该代表了青藏高原东北缘新生代以来的构造变形演化及构造体制转换过程。如果这一新生代沉积盆地边界断层F1在渐新世—中新世一直处于伸展正断作用,那么西秦岭北缘在这个阶段应该处于地壳伸展拉张状态,渐新世—中新世漳县盆地只能是伸展断陷盆地而不可能是挤压挠曲前陆盆地或压陷盆地。因此,我们认为印度—欧亚板块碰撞汇聚产生的构造挤压缩短和地壳隆升效应在中新世尚未波及到西秦岭北缘区域。F1断层在中新世末—上新世初的构造反转挤压冲断和上新世具有再生前陆磨拉石堆积出现才标志着西秦岭北缘卷入青藏高原挤压构造动力学系统。     

西秦岭天水地区关子镇蛇绿岩的厘定及其地质意义

西秦岭天水地区关子镇蛇绿岩由变质基性火山岩(斜长角闪片岩)和蛇纹岩、变辉石岩、变辉长岩等构造岩块组成。其中的变质基性火山岩具有N-MORB的地球化学特征,显示关子镇蛇绿岩是洋脊型蛇绿岩残片,是新元古代—早古生代期间西秦岭李子园-关子镇-武山洋盆扩张过程中岩浆活动的产物,代表了东秦岭商丹早古生代古缝合带在西秦岭造山带向西延伸的组成部分。     

东秦岭早古生代两条不同构造—岩浆杂岩带的形成构造环境

东秦岭造山带早古生代（５００Ｍａ～４００Ｍａ）分别在北秦岭和南秦岭发育两条构造－岩浆杂岩带。北秦岭带由洋盆消减的火山杂岩和深成侵入杂岩组成,是活动陆缘挤压构造背景的产物;南秦岭带由辉长、辉绿岩体、岩脉,超浅成隐爆的碱基性－超基性火山岩和粗面岩组成,是被动陆缘拉张裂陷环境的产物。它们平行造山带走向分布,南、北对峙,构成时空有序的构造－岩浆杂岩带。其形成的构造机制整体上受旱古生代古秦岭洋盆沿商丹一线的俯冲和消减作用的控制,造成北部俯冲挤压,南部拉张裂陷,同时南部的拉张裂陷也受陆壳之下地幔热柱上涌的影响。     

东昆仑—柴达木北缘地区早古生代火山活动与构造演化

在分析整个特提斯构造域的基础上,从火山岩的角度对东昆仑—柴达木北缘地区构造演化进行系统的研究,提出东昆仑—柴达木北缘地区早古生代火山活动反映了柴达木微板块从华北板块上裂解下来以后经历的大范围的拉伸作用,在昆中、祁漫塔格和柴达木北缘等地形成拉伸盆地或小洋盆,但并未形成典型的洋壳,并利用岩石微量元素对早古生代时期岩石圈厚度进行了初步的估算。     

西秦岭南缘勉略构造带主要地质特征

西秦岭勉略构造带现今呈近东西－北西西向民菜布,是以自北而南多层次叠瓦状逆冲推覆构造为骨架的向南突出的巨型复合断裂弧形构造带。该带原为西秦岭微板块与扬子板块之间的古缝合带,发育有俯冲和碰撞两期变形构造,以主造山碰撞晚期的自北向南的逆冲推覆构造为显著特征。初步确定发育OIB以及N－MORB和E－MORB型玄武岩,代表了洋人舅发育的物质记录。根据已有的年代学和古生物化石研究结果,认为于泥盆纪晚期－早石炭世（D3－C1）沿勉略带发育有以蛇绿岩、洋岛玄武岩为代表的有限洋盆。在勉略带扩张打开形成有限洋盆与消减俯冲过程中,南侧发育有被动陆缘盆地沉积体系,北侧发育有深水下裂陷盆地和活动陆缘盆地沉积体系。进而确定勉略带是一条重要的东古特 提斯北侧分支洋盆俯冲消减碰撞缝合带和中国大陆印支期完成其主体拼合的主要结合带之一。     

东秦岭松树沟蛇绿岩构造变形及其演化

东秦岭松树沟蛇绿岩是沿西沟早期韧性剪切带和界岭韧性剪切带构造侵位于早元古代秦岭群变质杂岩南缘之上的蛇绿岩推覆体，主要遭受了４期构造变形，反映蛇绿岩演化过程中四期主要的构造运动，分别为：１０亿年左右上地幔部分熔融残余体──蛇绿橄榄岩块底辟侵位于上覆玄武岩、晋宁期蛇绿岩构造侵位、加里东─早华力西期由南向北的过冲及晚华力西─印支期的左行走滑运动。     

西秦岭天水地区岛弧型基性岩浆杂岩的地球化学特征及形成时代

天水地区关子镇流水沟变质中基性岩浆杂岩主要由变质辉长岩—辉长闪长岩—闪长岩组成,百花变质岩浆杂岩主要由辉石岩—辉长(闪长)岩—闪长岩—石英闪长岩组成,构成较完整的同源岩浆演化序列。基性—中基性岩浆岩的地球化学特征表明其属于拉斑玄武岩系列,稀土元素分布型式呈REE近平坦型—LREE轻微富集型,微量元素原始地幔标准化的蛛网图和MORB标准化蛛网图上的分布型式总体很相似,富集大离子亲石元素(LILE)Cs、Ba、Sr、Th、U而相对亏损Rb、K和高场强元素(HFSE)Nb、P、Zr、Sm、Ti和Y,显示同源岩浆演化成因特征。微量元素构造环境判别显示其形成于岛弧构造环境。关子镇流水沟变质中基性岩浆杂岩的TIMS法锆石U-Pb同位素年龄为(507.5±3.0)Ma,代表了杂岩体的形成时代,表明西秦岭北带岛弧型岩浆岩的形成时代为晚寒武世,同时也揭示出以关子镇蛇绿岩为代表的古洋盆的俯冲作用及产生岛弧型岩浆活动的时限可能为晚寒武世—早奥陶世。     

西秦岭南缘勉略构造带主要地质特征

西秦岭勉略构造带现今呈近东西-北西西向展布,是以自北而南多层次叠瓦状逆冲推覆构造为骨架的向南突出的巨型复合断裂弧形构造带.该带原为西秦岭微板块与扬子板块之间的古缝合带,发育有俯冲和碰撞两期变形构造,以主造山碰撞晚期的自北向南的逆冲推覆构造为显著特征.初步确定发育OIB以及N-MORB和E-MORB型玄武岩,代表了洋盆发育的物质记录.根据已有的年代学和古生物化石研究结果,认为于泥盆纪晚期-早石炭世(D3-C1)沿勉略带发育有以蛇绿岩、洋岛玄武岩为代表的有限洋盆.在勉略带扩张打开形成有限洋盆与消减俯冲过程中,南侧发育有被动陆缘盆地沉积体系,北侧发育有深水裂陷盆地和活动陆缘盆地沉积体系.进而确定勉略带是一条重要的东古特提斯北侧分支洋盆俯冲消减碰撞缝合带和中国大陆印支期完成其主体拼合的主要结合带之一.     

西秦岭天水地区"李子园群"的解体及其构造环境浅析

依据岩石组成及变质变形特征,西秦岭天水地区“李子园群”可解体为5部分。初步研究认为,关子镇蛇绿岩形成于洋盆环境;流水沟变质中基性杂岩体为加里东期岛弧型深成杂岩体;李子园群(狭义)形成于北秦岭南缘弧前盆地环境;太阳寺岩组形成于扬子板块北缘被动陆缘环境;舒家坝群上部灰岩组形成于西秦岭微板块北缘半深海—深海盆地环境。     

华北板块早古生代构造-沉积演化

 任一特定时期的地质演化都必定源自前期背景,并影响后继地质作用。元古宙的构造特征及晚古生代的地质记录可帮助我们更好地认识早古生代华北板块的构造-沉积演化,这一演化包括4 个阶段。第1 阶段(∈₁-∈₃)以被动陆缘的发育和全球海平面上升为特点,二者叠加形成强烈的相对海平面上升,并在南、北边缘形成早期沉积。第2 阶段(O_1y-O₁l)表现为因洋壳俯冲导致的西南部构造抬升及全球海平面下降,二者结合形成的相对海平面下降在华北中部及西南部形成分布广泛的不整合面及白云岩。第3 阶段(O_1m-O₂)期间,来自南、北的挤压导致以边缘上凸为特点的板块变形,在伴以全球海平面上升的情况下导致轻度的相对海平面上升并形成板块中部局限陆表海的膏岩沉积。第4 阶段(O₃-C₁)则是强烈的南北挤压和全球海平面下降导致华北大陆板块整体鞍状抬升和长期不整合的发育,该不整合在北部及南部的侵蚀作用明显强于中部。     

西秦岭天水地区李子园群变质火山岩的地球化学特征及其地质意义

西秦岭天水地区的早古生代李子园群为一套中浅变质的沉积-火山岩系。沉积岩系主要由变质碎屑岩和碳酸盐岩组成,火山岩系主要由变玄武岩、变玄武安山岩和变安山岩组成,包括岛弧型火山岩和玻安岩。岛弧型火山岩SiO2含量介于48.79%~54.64%之间,TiO2含量较低(0.29%~0.88%);稀土元素分布型式呈LREE略富集型,富集大离子亲石元素(LILE)Cs、Sr、Th、U,相对亏损Rb、K和高场强元素(HFSE)Nb、P、Sm、Ti和Y,具Nb负异常,类似于低钾岛弧拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩特征。玻安岩具有中等的SiO2含量(53.59%~59.28%),低的TiO2含量(0.24%~0.48%);相对中等的MgO含量(4.90%~4.96%)、较低的CaO/Al2O3比值(0.39~0.54)和较高的Mg#值(0.54~0.58)、Al2O3/TiO2比值(33.88~64.29);同时具有较低的Ti/Zr比值(15~83)、V/Zr比值(2.18~8.35)和较高的Zr/Y比值(3.82~12.08),相对富集大离子亲石元素(LILE),特别是Rb、Ba、Th,而亏损高场强元素(HFSE),如Nb、Ta、P、Ti、Y、Yb,显示为亏损MREE的U型稀土元素分布型式。岛弧型火山岩和玻安岩的存在表明,李子园群及其中的中基性火山岩系形成于俯冲带之上的岛弧或弧前环境。     

北秦岭—南祁连早古生代裂谷造山带火山岩与小洋盆蛇绿岩套特及纬向对比

北秦岭－南祁连位于我国著名巨型纬向造山带的中段,是以寒武－奥陶纪时期为主形成的裂谷造山带,它经历了板内大陆裂谷→陆间裂谷→火山弧→造山带的开合过程。寒武纪拉张形成碱性,拉斑玄武岩系列及小洋盆蛇绿岩套,奥陶纪闭合形成钙碱性与钾玄岩系列中酸性火山岩及火山弧岩套,并见高镁安山岩。南祁连为单裂谷,北秦岭为双裂谷,北秦岭裂谷从东到西,拉张速度和距离变小,闭合速度变大,火山爆发强度及火山岩的酸度,钾量,壳源组分也顺序增大。其拉张距离与红海型相似,而闭合速度近似安第斯型。古地幔以多种类型叠加为特征,曾有过先强烈亏损,后又富集的过程。从大别山－北秦岭－南祁连－柴北缘纬向对比可知．本区的基性与酸性火山岩浆,分别为地幔与地壳部分熔融形成;中性岩主要为基性岩浆AFC作用产物。从东到西,裂谷依次张开,火山喷发时代逐渐变新,拉张速度和距离变大,闭合速度也变大。从而火山岩的碱度变小．蛇绿岩套从无到有。古地幔由DMM 与EMI混源为主,变为DMM与EMⅡ混源为主。     

北秦岭早古生代海相火山岩的实验-成分与构造开合

应用精选测试样品、多种测试结合、惰性元素核实、熔融结晶实验、分解构造环境、开合定量估算等方法，对北秦岭早古生代海相火山岩进行了火山地质学、实验岩石学、岩石地球化学及构造动力学等的综合研究，提出：（１）本区是一个中部断隆、南北断陷的裂谷造山系，火山岩以寒武－奥陶纪为主，属裂隙－多中心式的互夷－布里尼型喷发；（２）玄武岩实验研究，可给新鲜岩石液相线温度、晶出矿物、晶体形态、岩交演化与后期变化等提供重要