王一烽,裴先治,2,*,李佐臣,2,李瑞保,2,裴磊,2,劉成軍,2,王盟,2,趙少偉,2,陳有炘,2,周海,2
(1.長安大學地球科學與資源學院,陜西 西安 710054;2.西部礦產資源與地質工程教育部重點實驗室,陜西 西安 710054)
秦嶺造山帶橫貫中國大陸中部,呈近東西向展布,是中央造山系的重要組成部分,也是中國大陸主要的南北結合帶(張國偉等,2003,2015)。勉略構造帶位于秦嶺造山帶南緣,是秦嶺造山帶中除商丹構造帶外的另一條古板塊縫合帶(張國偉等,2001,2003,2004,2015),對其研究于秦嶺造山帶乃至整個中央造山系都有著重要的地質意義(張國偉等,2015;裴先治等,2001,2002)。
勉略構造帶的概念提出于20世紀80年代(李春昱,1980),起初勉略構造帶被視為是晚古生代—早中生代有限洋盆的蛇綠構造混雜巖帶(張國偉等,2001,2003,2004),但隨著勉略構造帶內新元古代巖漿巖的發(fā)現(閆全人等,2007;李瑞保等,2009;林振文等,2013;徐通等,2013,2016,2017;Wu et al.,2019),勉略構造帶被認為是包含有不同時代地層碎塊及眾多火山巖碎塊的構造混雜巖帶(張國偉等,2015)。三岔子地區(qū)位于勉略構造帶中部的勉縣—略陽區(qū)段,該地區(qū)超鎂鐵質巖、輝長巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、斜長花崗巖等出露良好,呈構造巖塊(巖片)疊置,其中的輝綠巖、輝長-輝綠巖多呈巖墻狀產出(賴紹聰等,2005;張國偉等,2015)。研究早期將三岔子蛇綠混雜巖分為東部的MORB型火山巖和西部的島弧型雜巖(賴紹聰等,1997;李曙光等,2003),并通過巖石地球化學方面的研究將島弧型火山巖認定為陸緣弧型(賴紹聰等,1998),其余的輝綠巖與輝長巖仍被視為蛇綠巖的組成端元(賴紹聰等,2005)。在三岔子偏橋溝輝綠巖中獲得的最年輕的鋯石年齡為295~264 Ma,結合鋯石Hf同位素具有幔源巖漿鋯石的特征,認為其代表了勉略洋在晚古生代—早中生代俯沖消減過程中的一次重要的大陸弧巖漿事件(賴紹聰等,2010)。然而,閆全人等對康縣—勉縣段內輝綠巖和輝長巖進行了SHRIMP鋯石U-Pb年代學研究,獲得了(827±14)~(808±10) Ma的年齡,將勉略帶蛇綠巖的形成時限限定為新元古代(閆全人等,2007)。另外,最近吳鵬等人對三岔子偏橋溝斜長花崗巖、變安山巖、輝長閃長巖測定,分別獲得了(905±8) Ma、(936±6) Ma和(950±5) Ma的鋯石U-Pb年齡,并認為其代表了新元古代早期的俯沖構造事件(WU et al.,2019)。由此可見,對于三岔子蛇綠混雜巖的形成時代仍存在爭議,其中輝綠巖和輝長巖是蛇綠巖套的一部分,還是形成于不同時代并受到構造作用混雜疊置在一起,仍需要進一步的研究。
鑒于此,筆者在前人研究基礎之上,選取勉略構造帶三岔子地區(qū)田壩輝綠巖作為研究對象,進行了詳細的野外地質調查,并結合巖相學、巖石地球化學、同位素年代學方面的研究,探討其巖石成因及構造屬性,并為勉略構造帶的構造演化提供新的地質依據。
研究區(qū)位于勉略構造帶中的勉縣—略陽區(qū)段,該區(qū)段代表性好且研究程度高。勉略構造帶北側以狀元碑斷裂帶與南秦嶺構造帶為界,南側以荷葉壩斷裂帶為界與碧口微地塊相鄰。勉略構造帶內組成復雜,包含了形成于不同時代、不同環(huán)境的巖漿巖和沉積巖的構造巖塊(巖片),經歷了不同程度的變形、變質作用,并呈由北向南高角度推覆疊置組成的疊瓦狀構造。
研究區(qū)勉略構造帶內沉積巖巖塊包括關家溝組(Nh2g)、相公山白云巖(Z2C-1x)、臨江組(C-1l)、屯寨組(D1t)、羊湯寨組(D1y)、踏坡組(D1-2t)和略陽組(D2C1l),缺少奧陶系—志留系沉積記錄。關家溝組以絹云千枚巖、含碳絹云石英千枚巖為主,夾含礫絹云千枚巖,巖石變質變形明顯,與周圍巖塊呈構造接觸關系,前人獲得的三岔子地區(qū)含礫絹云千枚巖、絹云白云質石英千枚巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡中最小年齡組為678~736 Ma(弓晨等,2020)和略陽東側火神廟地區(qū)絹云綠泥石英千枚巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡中最小年齡組為723~727 Ma(蘇朕國等,2019),表明其沉積時代不早于南華紀。相公山白云巖為一套非正式地層單位,主要分布于略陽金家河、橫現河一帶,由陜西省地質礦產局區(qū)域地質調查隊創(chuàng)建(陜西省地質礦產局區(qū)域地質調查隊,1994),其巖性為厚層狀白云巖、白云質灰?guī)r,可與震旦系燈影組對比,巖石能干性強,多呈構造巖塊產出。研究區(qū)內寒武系臨江組主要為一套黑色巖系,為硅質巖、碳硅質板巖、碳質千枚巖,巖石能干性較強,呈構造巖片夾持于周緣變質沉積地層中。屯寨組和羊湯寨組原屬泥盆紀三河口群,屯寨組主要為絹云千枚巖為主,夾少量灰?guī)r;羊湯寨組以一套灰?guī)r、絹云千枚巖為主。踏坡組為一套粗碎屑巖組合,主要為礫巖、砂巖及千枚巖等,呈不整合接觸關系覆蓋在碧口群之上。略陽組以灰?guī)r為主,呈構造巖片產出。研究區(qū)勉略構造帶內出露的巖漿巖主要包括超鎂鐵質巖、輝長巖、輝綠巖、陸緣弧型火山巖、洋殼型火山巖以及斜長花崗巖等,均遭受不同程度的變質變形,均呈構造巖片產出(圖1)。
1.屯寨組;2.相公山白云巖;3.關家溝組;4.莊科弧火山巖巖片;5.莊科洋殼火山巖巖片;6.中堂溝弧火山巖巖片;7.超鎂鐵質巖(蛇紋巖);8.輝綠巖;9.輝長巖;10.斜長花崗巖;11.斷裂(斷層)界線;12.采樣位置;13.實測剖面位置;14.公路圖1 (a)中國大地構造格架圖、(b)秦嶺造山帶構造簡圖和(c)研究區(qū)地質簡圖(據1∶50 000窯坪幅、1∶250 000略陽縣幅,有修改)Fig.1 (a) Tectonic framework of China,(b) Tectonic framework of the Qinling orogenic belt and(c) Geological map of the study area(After 1∶50 000 Yaoping map and 1∶250 000 Lueyang county map)
田壩輝綠巖位于勉略構造帶三岔子田壩地區(qū),輝綠巖走向近東西向(約105°),出露寬度約70 m,圍巖為南華系關家溝組千枚巖,與北側的綠泥絹云石英千枚巖和南側的絹云千枚巖呈構造接觸關系(圖2)。在手標本上,田壩輝綠巖新鮮面呈深灰色,具有細粒結構,塊狀構造(圖3a)。在鏡下觀察,斜長石礦物含量約65%,呈自形-半自形的板狀或條狀,粒徑0.1~0.5 mm,可見長石雙晶條紋(圖3c),部分樣品斜長石表面有絹云母化(圖3d、圖3e、圖3f);單斜輝石礦物含量約30%,呈自形-半自形粒狀充填于斜長石組成的框架中,粒徑0.1~1 mm,斜消光,具有一組完全解理(圖3b)或2組近于垂直的解理(圖3e),干涉色可達二級橙,部分樣品單斜輝石表面可見少量的綠泥石化(圖3b);角閃石礦物含量約5%,呈自形-半自形粒狀,粒徑0.1~0.35 mm,斜消光,具有典型的角閃石式解理(圖3b);樣品薄片中,多見后期侵入的石英脈(圖3d、圖3e、圖3f),石英呈他形粒狀,粒徑0.01~0.08 mm,具波狀消光。
為了保證樣品測試時的科學性與準確性,在采樣過程中,選取新鮮輝綠巖,并以等距離、多地點的方式,一共采集了輝綠巖的巖石地球化學樣品7件(M164-1~M164-7)、同位素年齡樣品1件(M317)(圖2)。
對輝綠巖7件樣品(M164-1~M164-7)進行了主量元素、微量元素和稀土元素的分析。樣品巖石地球化學測試分析在長安大學西部礦產資源與地質工程教育部重點實驗室完成。將測試樣品磨碎至200目后,主量元素采用日本島津XRF-1800型波長色散X射線熒光光譜儀測定,X射線熒光光譜分析熔片法按照國家標準GB/T 14506.28-1993,相對誤差小于2%。微量元素采用Thermo-X7電感耦合等離子體質譜儀進行樣品測定,相對誤差小于10%?;瘜W分析測試流程參考Chen等(Chen et al.,2000)。
同位素測年樣品的粉碎、鋯石分離、挑選和制靶等工作由河北省廊坊市豐澤源巖礦檢測技術有限公司完成。由北京鋯年領航科技有限公司完成測年樣品的鋯石陰極發(fā)光照相工作。樣品鋯石測年工作由天津地質礦產研究所同位素實驗室,使用其Neptune質譜儀利用LA-ICP-MS方法完成。樣品鋯石測年時,先結合鋯石陰極發(fā)光圖像和反射光透射光圖像,避開鋯石表面裂縫,選取測年晶域。采用的193 nm激光器對鋯石進行剝蝕,激光剝蝕的斑束直徑為35 μm,以GJ-1作為外部鋯石年齡標準,元素含量采用美國國家標準物質局人工合成的硅酸鹽玻璃NIST SRM610作為外標計算鋯石樣品的Pb、U、Th含量,并采用29Si作為內表元素進行校正。對實驗數據采用ICPMSDataCal10.9程序和Isoplot4.0程序處理,利用208Pb校正法對普通鉛進行校正。
1.變安山巖夾變玄武巖;2.綠泥絹云母石英千枚巖;3.田壩輝綠巖;4.絹云母千枚巖;5.碳質千枚巖圖2 三岔子地區(qū)田壩輝綠巖AB段剖面示意圖Fig.2 Geological section along AB segment of Tianba diabase,Sanchazi area
a.田壩輝綠巖手標本;b.田壩輝綠巖單偏光下照片;c、d、e、f.田壩輝綠巖正交偏光下照片;Pl.斜長石;Cpx.單斜輝石;Hb.角閃石;Qtz.石英圖3 三岔子地區(qū)田壩輝綠巖樣品手標本及鏡下照片Fig.3 Hand specimen and microscopic photos of Tianba diabase,Sanchazi area
對M164-1~M164-7共7件巖石樣品進行全巖巖石地球化學測試,分析結果見表1。
考慮到M164-7樣品燒失量(LOI=6.73%)較大,對其進行干體系換算處理。
表1 勉略構造帶三岔子地區(qū)田壩輝綠巖主量元素(%)和稀土、微量元素(×10-6)分析結果表Tab.1 Major elements analysis data(%)and rare earth and trace elements(×10-6) analysis data of Tianba diabase in Sanchazi area,Mianlue tectonic belt
續(xù)表1
對個別燒失量較大的樣品進行干體系換算處理后,田壩輝綠巖樣品的SiO2含量為48.50%~51.39%,Al2O3含量為14.46%~16.62%,MgO含量為4.57%~8.52%,TFe2O3含量為8.39%~12.67%,TiO2含量為0.71%~1.19%,Mg#值為45.63~66.80。在Nb/Y-Zr/TiO2圖解中(圖4a)(Winchester et al.,1977),樣品落在安山巖/玄武巖和輝長巖(亞堿性玄武巖)區(qū)域內。在AFM圖解中(圖4b)(Irvine et al.,1971),樣品均落在鈣堿性系列區(qū)域內。
田壩輝綠巖樣品稀土元素總量為69.64×10-6~173.34×10-6(平均為106.04×10-6)。在球粒隕石標準化稀土配分曲線上(圖5a),樣品稀土元素配分曲線整體呈現出右傾,(La/Yb)N值為3.32~5.66,(La/Sm)N值為1.90~3.03,(Gd/Yb)N值為1.40~1.56,輕重稀土元素分異較明顯;δEu(0.68~1.12)平均為0.91,除樣品M164-6外,其余樣品稀土元素配分曲線顯示出較弱的負Eu異常,表明斜長石沒有發(fā)生明顯的分離結晶作用。
原始地幔標準化微量元素蛛網圖中(圖5b),樣品曲線的一致性較好,為右傾型,表現出大離子親石元素Rb、Ba、U、Pb、Sr的富集,高場強元素Th、Nb、Ta、Zr、Hf的虧損,主量元素K富集而P、Ti相對虧損。
田壩輝綠巖同位素測年樣品1件(M317),采樣點地理坐標為33°20′56′′N,105°51′34′′E。用于測年的鋯石,大多數呈自形-半自形的短柱狀或長柱狀,顆粒大小介于30~180 μm,長短軸的比值約為3∶1~1∶1(圖6)。
圖4 (a)田壩輝綠巖Nb/Y-Zr/TiO2及(b) AFM圖解Fig.4 (a) Nb/Y-Zr/TiO2 and (b) AFM diagrams of Tianba diabase
圖5 (a)田壩輝綠巖稀土元素球粒隕石標準化及(b)微量元素原始地幔標準化配分型式(球粒隕石、原始地幔標準化數據據Sun et al.,1989)Fig.5 (a)Chondrite-normalized REE patterns and(b) primitive mantle normalized spider diagrams of Tianba diabase (Chondrite data,primitive mantle data for normalization,data from Sun et al.,1989)
圖6 田壩輝綠巖(樣品M317)代表性鋯石陰極發(fā)光圖像和年齡值圖Fig.6 Representative zircon cathodoluminescence images and ages of Tianba diabase (sample M317)
挑選24顆鋯石進行鋯石U-Pb年代學分析。由于部分樣品鋯石顆粒較小,在測試過程中,激光剝蝕時鋯石被打穿,導致鋯石測年結果諧和度差;同時樣品在鏡下觀察到較多的后期石英脈,而后期的構造熱事件也會導致鋯石的U-Pb丟失,導致諧和度較差。剔除諧和度差的數據后,獲得12個有效分析點(圖7),分析結果見表2。
12個有效分析點中,測點2和測點12的206Pb/238U年齡大于1 000Ma,故采用207Pb/206Pb年齡,分別為(2 124±7) Ma、(2 381±8) Ma;測點1的206Pb/238U年齡為(354±2) Ma,其余9個測點206Pb/238U年齡較為集中,加權平均年齡為(805.9±2.6) Ma(MSWD=0.033,n=9)。結合鋯石陰極發(fā)光圖像(圖6),測點2和測點12位于鋯石核部,測試結果為捕獲鋯石年齡,測點1由于鋯石顆粒小,且測點位于核幔交界區(qū)域,測試結果可能為混合年齡;其余的9個測點鋯石發(fā)育有良好的振蕩環(huán)帶,環(huán)帶之間的襯度反差較小,結合其Th/U值為0.55~0.88,認為其為基性巖漿鋯石(吳元保等,2004;Corfu et al.,2003)。
綜上所述,筆者采用(805.9±2.6) Ma代表田壩輝綠巖的結晶年齡,為新元古代中期。
圖7 (a、b)田壩輝綠巖(樣品M317)鋯石U-Pb諧和圖和(c)206Pb/238U加權平均年齡圖Fig.7 Zircon LA-ICP-MS U-Pb Concordia diagrams and U-Pb age histograms of Tianba diabase (Sample M317)
與地幔橄欖巖派生巖漿的Cr(500×10-6~600×10-6)、Ni(500×10-6~600×10-6)含量相比(Wilson,1989),田壩輝綠巖Cr含量(9.63×10-6~173.55×10-6)、Ni含量(7.44×10-6~32.11×10-6)均低于該范圍,表示其經歷過一定的巖漿演化過程。田壩輝綠巖的Mg#值平均為53.90,低于原生巖漿Mg#值范圍內(68~75),認為在其巖漿演化過程中可能經歷了鎂鐵質礦物的分離結晶(Wilosn,1989)。結合與MgO相關的Harker圖解(圖8),樣品的Cr、Ni與MgO呈現出正相關關系,表明巖漿在演化過程中有橄欖石、輝石等富含Cr、Ni礦物的分離結晶,而TiO2、Fe2O3與MgO呈負相關關系,表明可能發(fā)生了鈦鐵礦的結晶分異。
幔源生成的巖漿在上升侵位或噴發(fā)的過程中會受到地殼的混染作用(Mohr,1987),由于地殼強烈虧損Nb、Ta和Ti元素(Rudnick et al.,2003),一定規(guī)模的地殼混染會出現類似島弧巖漿巖的信號(Ernst et al.,2005)。田壩輝綠巖在原始地幔標準化蛛網圖中(圖5b)表現為Nb、Ta的相對虧損,并出現了少量古元古代的捕獲鋯石,此外在Harker圖解中(圖9),Nb、Ta與MgO呈負相關關系,Nb/U值、Ce/Pb值與MgO呈現出良好的線性關系,均表明其幔源巖漿可能受到了地殼物質的混染作用。但是,巖漿受到地殼物質的混染后,巖漿巖的La/Sm值會增大到5以上(Lassiter et al.,2013),田壩輝綠巖的La/Sm值(2.95~4.70)卻低于該范圍;同時,大陸地殼相對富集Zr、Hf元素(Rudnick et al.,2003),田壩輝綠巖在原始地幔標準化蛛網圖中不具有Zr、Hf的相對富集;此外,與大陸地殼相比,田壩輝綠巖具有較高的Nb/Th值(1.89~26.56)和較低的Th/Tb值(0.08~0.98)、Th/Ce值(0.01~0.08)、Th/La值(0.01~0.19),表明地殼混染程度較低(Rudnick et al.,2003;Zhao et al.,2007)。因此,田壩輝綠巖在巖漿演化過程中受到的地殼混染作用較小,具有Nb、Ta元素相對虧損的特征可以作為其巖漿源區(qū)地球化學特征來表示。
圖8 田壩輝綠巖Harker圖解Fig.8 Harker diagrams of Tianba diabase
一般認為鎂鐵質巖漿是由地幔橄欖巖部分熔融形成的。田壩輝綠巖表現出富集大離子親石元素和輕稀土元素,虧損高場強元素的特點,具有與俯沖作用相關的地球化學特征。排除遭受大規(guī)模地殼混染的因素外,其巖漿源區(qū)可能受到俯沖板片上的沉積物部分熔融產生的熔體交代或俯沖板片中析出的流體交代富集作用。在原始地幔標準化微量元素蛛網圖中(圖5b),樣品表現出Rb、Ba、U、Pb、K、Sr等流體活動性元素富集和Th、Nb、Ta等非活動性元素的虧損,為板片流體交代富集的地幔地球化學特征。在巖石學方面,田壩輝綠巖含有一定的角閃石礦物,而角閃石只有在達到水飽和的情況下才能結晶(Botharnikov et al.,2008),反映了巖漿源區(qū)是由流體交代富集的地幔。同時,俯沖沉積物部分熔融的熔體交代,會導致巖漿Th/Yb值大于2,而俯沖流體交代作用產生的巖漿Th/Yb值則小于1(Woodhead et al.,2001;Nebel et al.,2007);田壩輝綠巖的Th/Yb值范圍在0.08~0.98,說明其巖漿源區(qū)受俯沖流體交代影響較大。因此,認為田壩輝綠巖的巖漿源區(qū)主要受到俯沖流體交代富集作用。
研究表明,運用稀土元素Sm、Yb的含量和比值可以有效的限定幔源巖漿的起源(Aldanmaz et al.,2000)。田壩輝綠巖的Sm含量為2.61×10-6~5.66×10-6,Sm/Yb值為1.56~1.68,在Sm-Sm/Yb圖解中(圖9)(Aldanmaz et al.,2000),樣品均落在尖晶石-石榴子石(1∶1)二輝橄欖巖部分熔融線上,指示出地幔源區(qū)為尖晶石-石榴子石二輝橄欖巖,部分熔融程度為10%~20%。
DM.虧損地幔;PM.原始地幔;N-MORB.虧損型洋中脊玄武巖;E-MORB.富集型洋中脊玄武巖圖9 田壩輝綠巖Sm-Sm/Yb圖解Fig.9 Sm-Sm/Yb diagrams of Tianba diabase
綜上所述,認為田壩輝綠巖巖漿形成是由于受俯沖流體交代富集的地幔部分熔融,源區(qū)為尖晶石-石榴子石二輝橄欖巖,部分熔融程度為10%~20%,并在巖漿上升的過程中有分離結晶作用的產生,受到較小地殼混染的影響。
大離子親石元素在地質過程中較為活潑,而高場強元素Nb、Ta、Zr、Hf等在巖漿巖的形成、演化過程中穩(wěn)定性較好,可以用于判別巖漿巖的形成環(huán)境(Pearce,1973;Winchester,1976;Bienvenu,1990)。田壩輝綠巖微量元素配分模式中表現出了弧玄武巖的特點,在Hf/3-Th-Ta圖解中(圖10a)(Wood et al.,1980),樣品主要落入島弧鈣堿性玄武巖范圍、個別落入N-MORB內。在Nb×2-Zr/4-Y圖解中,樣品主要落在弧玄武巖內,僅1個落在火山弧玄武巖與板內玄武巖的邊界上(圖10b)(Meschede,1986)。在Ta/Hf-Th/Hf圖解中,樣品主要落在大陸裂谷拉張帶或初始裂谷和陸緣島弧、陸緣火山弧玄武巖邊界部位,1件落在大洋板內洋島、海山玄武巖區(qū)(圖10c)(汪云亮等,2001),同時,田壩輝綠巖的Th/Nb值平均為0.42、Nb/Zr值為0.043,具有初始裂谷的特征(Th/Nb值大于0.11和Nb/Zr值大于0.04,孫書勤等,2007)。在Zr-Zr/Hf圖解中,樣品均落入陸緣弧的范圍內(圖10d)(Pearce,1983)。這些特征均說明田壩輝綠巖具有陸緣弧巖漿巖和板內初始裂谷的特點。
新元古代早中期(~800Ma),勉略構造帶內及其鄰區(qū)處于俯沖-碰撞環(huán)境,作為Rodinia超大陸匯聚的響應。研究區(qū)勉略構造帶內MORB與OIB共生的洋殼型火山巖呈構造巖片出露于康縣碾壩、豆壩、劉壩等地區(qū)(裴先治,2001;賴紹聰,2003)。閆全人等獲得了康縣香子壩、大堡王家集、水泉溝地區(qū)洋殼型火山巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(846±16)~(812±11) Ma(閆全人等,2007),指示出新元古代早中期勉略洋盆的存在。同時,研究區(qū)勉略構造帶內出露有新元古代早中期Adakite型和陸緣弧巖漿巖,略陽張兒溝O型Adakite質安山巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為840Ma左右(徐通,2016);閆全人等對三岔子偏橋溝斜長花崗巖、變輝長巖測試,獲得了SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為(923±13) Ma、(808±10) Ma(閆全人等,2007),而Wu等對其斜長花崗巖、輝長巖和變安山巖測試,獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為(905±8) Ma、(950±5) Ma和(936±6) Ma(Wu et al.,2019)。雖然對于同一構造巖塊(巖片)的鋯石U-Pb年齡仍存在異議,但都屬于新元古代早中期俯沖活動的巖漿產物。此外,勉略構造帶南緣略陽郭鎮(zhèn)地區(qū)鏵廠溝金礦的陸緣弧型火山巖也獲得了新元古代的年齡信息,玄武巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(801.7±4.7) Ma、英安巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(802.1±5.3) Ma(林振文等,2013)。在鄰區(qū)的碧口微地塊內,碧口范壩地區(qū)董家河蛇綠巖中輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(839.2±8.2) Ma左右(賴紹聰等,2007),與勉略構造帶內的洋殼型火山巖鋯石U-Pb年齡接近,暗示兩者可能為同一新元古代早中期的洋盆(徐通等,2016)。在揚子板塊西北緣也存在著洋盆俯沖所形成的弧-盆體系(裴先治,1989,1992),形成了龍門山構造帶的通木梁島弧、彭灌島弧和碧口微地塊的碧口島弧、橫丹弧前盆地組合、漢南地區(qū)的西鄉(xiāng)洋島-弧火山巖等新元古代的島弧火山巖組合(馬來旺等,1996;Zhou et al.,2002;Ling et al.,2002;閆全人等,2003;Yan et al.,2004;Druschke et al.,2006;李佐臣,2009;Dong et al.,2011;Li et al.,2018),同時在對前龍門山地區(qū)和后龍門山地區(qū)中的前寒武紀—三疊紀碎屑巖研究后,也證實了新元古代揚子板塊西北緣為活動大陸邊緣的構造環(huán)境(Chen et al.,2005;陳岳龍等,2006)。
(a).Hf/3-Th-Ta圖解;IAT.島弧拉斑玄武巖;IAC.島弧鈣堿性玄武巖;N-MORB.虧損型洋中脊玄武巖;E-MORB.富集型洋中脊玄武巖;WPT.板內拉斑玄武巖;WPAB.板內堿性玄武巖;(b)Nb×2-Zr/4-Y圖解;AⅠ.板內堿性玄武巖;AⅡ.板內堿性玄武巖+板內拉斑玄武巖;B.富集型洋中脊玄武巖;C.板內拉班玄武巖+火山弧玄武巖;D.虧損型洋中脊玄武巖+火山弧玄武巖;(c).Ta/Hf-Th/Zr圖解;Ⅰ.板塊發(fā)散邊緣N-MORB區(qū);Ⅱ.板塊匯聚邊緣(Ⅱ1.大洋島弧玄武巖區(qū);Ⅱ2.陸緣島弧及陸緣火山弧玄武巖區(qū));Ⅲ.大洋板內洋島、海山玄武巖區(qū)及T-MORB、E-MORB區(qū);Ⅳ.大陸板內(Ⅳ1.陸內裂谷及陸緣裂谷拉斑玄武巖區(qū);Ⅳ2.陸內裂谷堿性玄武巖區(qū);Ⅳ3.大陸拉張帶或初始裂谷玄武巖區(qū));Ⅴ.地幔熱柱玄武巖區(qū);(d).Zr-Zr/Y圖解圖10 田壩輝綠巖構造判別圖解Fig.10 The tectonic discrimination diagrams of Tianba diabase
新元古代中晚期(800Ma~)勉略構造帶及其鄰區(qū)處于后碰撞裂解的構造環(huán)境,作為Rodinia超大陸裂解的響應。研究區(qū)勉略構造帶內出露有與板內裂解相關的玄武巖和雙峰式火山巖,略陽橫現河張巖溝雙峰式火山巖的LA-ICP-MS鋯石年齡為(728±10) Ma(徐通等,2013),武都琵琶寺地區(qū)板內玄武巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(783±15)~(754±14) Ma(李瑞保等,2009),康縣大堡地區(qū)板內玄武巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(778±8)~(771±8) Ma(王濤等,2008),表明勉略構造帶在新元古代中晚期為裂解構造環(huán)境。在勉略構造帶鄰區(qū)的后龍門山構造帶,青溪地區(qū)轎子頂S型花崗巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(793±11) Ma(裴先治等,2009)、劉家坪地區(qū)大灘I型花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(806±19) Ma(李佐臣等,2013),指示后龍門山地區(qū)在新元古代中晚期處于同碰撞擠壓環(huán)境向后碰撞環(huán)境的轉換(裴先治等,2009)。同時,在揚子板塊西北緣米倉山地區(qū),也存在新元古代中晚期與裂解相關的巖漿巖作為Rodinia超大陸裂解的響應。如米倉山坪河二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(742.1±5.9) Ma(甘保平等,2016)。此外,在南秦嶺東段武當群、耀嶺河群、鄖西群中的火山巖及侵入巖獲得的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為833~679 Ma,被認為具有板內裂解的特點,是對Rodinia超大陸裂解的響應(凌文黎等,2006;夏林圻等,2008)。
鎂鐵質巖墻群被認為是巖石圈的伸展標志(Hoek et al.,1995;Ernst et al.,1995;Goldberg,2010;Huo,2012)。田壩輝綠巖巖漿是受俯沖流體交代富集的地幔部分熔融形成的,具有弧巖漿巖的地球化學特征;同時,在構造環(huán)境判別圖解上,田壩輝綠巖樣品落在了陸緣弧和板內初始裂谷的邊界上。結合區(qū)域構造演化表明,受Rodinia超大陸的聚合-裂解事件的影響,研究區(qū)勉略構造帶及鄰區(qū)在新元古代早中期處于匯聚的構造環(huán)境,新元古代中晚期處于后碰撞-裂解的構造環(huán)境。田壩輝綠巖成巖年齡為(805.9±2.6) Ma,為新元古代中期的產物,處于構造轉換時期,很可能是新元古代早中期俯沖-碰撞環(huán)境下形成的由俯沖流體交代富集的地幔受到了Rodinia超大陸裂解的影響,在伸展環(huán)境下部分熔融的產物,為勉略構造帶新元古代中期構造體制的轉換進一步提供了依據。
根據對南秦嶺勉略構造帶三岔子地區(qū)田壩輝綠巖的野外地質調查,在前人的研究基礎上,結合巖相學、巖石地球化學、鋯石U-Pb年代學方面的綜合研究,得出以下結論。
(1)田壩輝綠巖為低綠片巖相淺變質侵入巖,呈構造巖塊產出,屬于鈣堿性系列巖漿巖;巖石球粒隕石標準化稀土配分曲線和原始地幔標準化微量元素蛛網圖均為右傾,負Eu異常不明顯,富集大離子親石元素Rb、Ba、U、Pb、Sr和LREE,高場強元素Nb、Ta、Th、Zr、Hf虧損,相對虧損P和Ti。
(2)田壩輝綠巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結果為(805.9±2.6) Ma(MSWD=0.033,n=9),限定其成巖年齡為新元古代中期。
(3)田壩輝綠巖具有陸緣弧巖漿巖的地球化學特征,作為Rodinia超大陸裂解的響應,為俯沖流體交代富集的巖石圈地幔在伸展環(huán)境下部分熔融的巖漿產物,并進一步說明了勉略構造帶及鄰區(qū)在800 Ma左右構造背景由區(qū)域性匯聚環(huán)境向后碰-撞裂解環(huán)境的轉換。
致謝:對審稿專家和西北地質編輯部提出的寶貴修改意見和建議表示衷心地感謝,感謝天津地質礦產研究所同位素實驗室工作人員在鋯石U-Pb年齡測定及調試過程中給予的支持和幫助。