文章快速检索    
  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (5): 830-839  
0

引用本文 [复制中英文]

范坎, 郭安林, 康世磊, 赵东宏, 杨钟堂, 王虎, 刘养杰. 西秦岭舟曲峰迭和夏河桑日卡岩体锆石U-Pb年龄及其地质意义[J]. 地质通报, 2018, 37(5): 830-839.
[复制中文]
Fan K, Guo A L, Kang S L, Zhao D H, Yang Z T,Wang H, Liu Y J. Zircon U-Pb ages of Fengdie and Sangrika granitic plutons in West Qinling Orogen and their geological significance[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(5): 830-839.
[复制英文]

基金项目

中国地质调查局项目《国土资源部地调局秦岭成矿带地质矿产调查评价成果集成》(编号:12120113047600)

作者简介

范坎(1989-), 女, 硕士, 讲师, 从事矿物学、岩石学、矿床学研究。E-mail:muyouzi@126.com

通讯作者

郭安林(1949-), 男, 教授, 从事前寒武纪和造山带地质研究。E-mail:anlingxb@nwu.edu.cn

文章历史

收稿日期: 2017-03-30
修订日期: 2017-06-20
西秦岭舟曲峰迭和夏河桑日卡岩体锆石U-Pb年龄及其地质意义
范坎1 , 郭安林2 , 康世磊3 , 赵东宏4 , 杨钟堂4 , 王虎4 , 刘养杰1,2     
1. 陕西国际商贸学院珠宝学院, 陕西 咸阳 712046;
2. 西北大学大陆动力学国家重点实验室/西北大学大陆构造协同创新中心, 陕西 西安 710069;
3. 西安建筑科技大学, 陕西 西安 710055;
4. 中国地质调查局西安地质调查中心, 陕西 西安 710054
摘要: 对西秦岭疑似为燕山期花岗岩的舟曲峰迭和夏河桑日卡岩体进行岩相学研究和锆石U-Pb同位素地质年龄测定,获得锆石U-Pb年龄分别为201.3±0.9Ma和232.6±2.2Ma,表明2个岩体均属早中生代印支期造山作用岩浆活动的产物,澄清了有关地质图(1:25万陇东幅地质图和1:25万临夏市幅建造构造图)中2个岩体的时代归属。通过研究认为,西秦岭内部无论南带或北带基本不存在燕山期花岗岩,其花岗岩主体为出露于北带的印支期花岗岩体。因此,西秦岭可以与东秦岭的南秦岭构造单元对比,在构造带的划分上相当于南秦岭的西延。结合前人研究成果,从西秦岭与南秦岭花岗岩形成时代与同位素地球化学特征看,两者的岩浆源区相似并具有扬子地块基底属性。西秦岭缺少燕山期花岗岩的原因归咎于它的构造位置与东秦岭尤其是燕山期花岗岩极发育的小秦岭完全不同,后者燕山期岩浆作用得以盛行,可能与华北克拉通岩石圈破坏或与中生代中晚期华北地块向秦岭造山带的陆下俯冲有关。
关键词: 锆石U-Pb年龄    西秦岭构造带    燕山期花岗岩    印支期花岗岩    
Zircon U-Pb ages of Fengdie and Sangrika granitic plutons in West Qinling Orogen and their geological significance
FAN Kan1, GUO Anlin2, KANG Shilei3, ZHAO Donghong4, YANG Zhongtang4, WANG Hu4, LIU Yangjie1,2     
1. Jewelry Academy of Shaanxi Institute of International Trade & Commerce, Xianyang 712046, Shaanxi, China;
2. State Key Laboratory of Continental Dynamics of Northwest University/Continental Tectonic Collaborative Innovation Center of North-west University, Xi'an 710069, Shaanxi, China;
3. Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, Shaanxi, China;
4. Xi'an Center of China Geological Survey, Xi'an 710054, Shaanxi, China
Abstract: In this paper, the authors petrographically studied both Fengdie and Sanrika granitic plutons in Zhouqu County and Xiahe County of West Qinling Orogen and determined their zircon U-P ages. These two plutons which used to be recognized as Yanshanian (Middle-Late Mesozoic) intrusions yielded zircon U-Pb ages of 201.3±0.9Ma and 232.6±2.2Ma, respectively, suggesting that they should be products of the Indosinian (Early Mesozoic) magmatism and thus clarifying their timing in certain geological maps (1:250000). Combining previous age data with the authors' study, the authors argue that there is basically no Yanshanian granite exposed in West Qinling Orogen and the majority of granites of West Qinling Mountain are Indosinian in age and spatially distributed in the northern part of West Qinling Orogen. Therefore, West Qinling can be tectonically compared with South Qinling tectonic unit of East Qinling, and the former is the western extension of the latter. It can be seen from both the age and the geochemical data that Indosinian granites of West Qinling and South Qinling were derived from the similar sources and possessed characteristics of the basement of the Yangtz block. The reason for lacking Yanshanian granite in West Qinling can be attributed to obvious difference of the tectonic location between West Qinling and East Qinling, especially the Xiaoqinling where Yanshanian granites were well developed. The formation of Yanshanina granites in the Xiaoqinling was probably related to the destruction of the North China cratonic lithosphere or to the intracontinental subduction of the North China block.
Key words: zircon U-Pb age    West Qinling Orogen    Yanshanian granite    Indosinian granite    

花岗岩被认为是大陆形成演化的深部探针及造山作用过程的指示,对其地球化学和岩石学的研究可以揭示大陆垂向的物质结构、花岗岩岩浆成因及其演化。花岗岩中锆石U-Pb年龄的测定提供了造山带的年龄、造山作用、构造-岩浆事件及在此基础上精确的造山带演化历史的时间坐标。本文聚焦于花岗岩锆石U-Pb同位素地质年代学的测定及其构造启示。

位于中国大陆中部的秦岭造山带构成中央造山系的主要部分,是地质学家研究的经典地区。秦岭自显生宙以来经历了多阶段和长期的构造演化,属于典型的复合型大陆造山带[1]。其“复合型”的意义有两层,一是多幕次造山作用(加里东、印支和燕山造山作用),二是经历了不同的构造体制,即板块构造体制及其陆内构造体制的更替[1-2]。加里东和印支造山作用属于板块构造驱动的造山运动,而燕山运动则为陆内构造机制主导的造山作用。研究表明,秦岭造山带现今的构造格架表现为“三块(华北地块南缘、秦岭微地块、扬子地块北缘3个地块)两带(商丹缝合带和勉略缝合带)”[1]。印支造山运动完成了华北和华南地块的拼合过程,基本上缔造了统一的中国大陆构造格架,而燕山造山作用塑造了现今秦岭的基本面貌。

以花岗岩为代表的岩浆作用是造山作用的主要特征之一。因此,根据上述造山期次,秦岭造山带保留了显生宙期间3个时代花岗岩的记录,分别是加里东期、印支期和燕山期花岗岩。加里东期花岗岩主要分布在东、西秦岭的北部地带,即东秦岭的北秦岭构造单元和西秦岭所谓的北秦岭-祁连构造带[3]。印支期花岗岩大多分布在东秦岭的南秦岭构造单元和西秦岭以夏河-宕昌-两当-凤县断裂分界形成的北带(图 1)。燕山期花岗岩主要出露于东秦岭的小秦岭地区(北秦岭北部),近来在靠近商丹带的南秦岭也有报道。西秦岭目前尚无燕山期花岗岩的发现。总体而言,加里东花岗岩在东、西秦岭均有分布,印支期花岗岩主要形成于西秦岭和东、西秦岭交汇处,燕山期花岗岩主要集中在东秦岭北部[1, 5-6]。花岗岩的分布为什么具有这样的特点,是值得考虑的问题。它涉及东、西秦岭同期造山作用的构造位置、深部构造的异同,甚至有两者演化的历史是否迥异的质疑。因此,很有必要对秦岭花岗岩的年龄进行详细调查,在已有年龄资料的基础上,分析其构造成因。

图 1 西秦岭地质概况图(据参考文献[3-4]修改) Fig.1 Sketch geological map of West Qinling orogen

值得指出的是,在前人地质调查的基础上,西秦岭呈现出印支期花岗岩占主体的局面,完全能够与东秦岭的南秦岭构造单元对比。可以说,西秦岭主体是南秦岭的西延部分。但是,笔者注意到,近年修编完成的地质图上仍然在局部地区标注燕山期花岗岩,暗示西秦岭地区有存在燕山期花岗岩的可能性。这一怀疑既有地质构造的含义,又包括对燕山期花岗岩伴随的矿产的渴求。例如,甘肃省1:25万临夏市幅建造构造图上,在西秦岭地区有燕山期花岗岩的标识(如γδJ等)。

因此,详尽调查这些尚存质疑的花岗岩时代很有必要,对进一步研究燕山造山作用对东、西秦岭的影响程度,并在此基础之上准确划分东、西秦岭燕山期和印支期花岗岩的空间分布和进一步探究其构造背景有重要意义。同时,在确定花岗岩时代的前提下,对西秦岭找到类似东秦岭燕山期的钼、金矿床的前景予以准确评价[7]

本次选取的西秦岭舟曲峰迭乡地区花岗斑岩和夏河桑日卡地区花岗闪长岩分别来自1:25万武都县幅和1:25万临夏市幅地质图,这2个花岗岩体在图上被标示为γπ和γδJ。

1 区域地质概况

秦岭造山带属于多期次造山作用形成的复合型大陆造山带,是中国大陆中央造山带的重要组成部分,由3个地块(华北地块南缘、秦岭微地块和扬子地块北缘)和2个缝合带(商丹和勉略缝合带)组成[1]。华北地块南缘在前寒武纪基底基础上卷入秦岭造山作用,基底由太华宇太华群构成,是一套中高级区域变质的中基性-中酸性火山-沉积变质岩系[8],盖层为中元古界熊耳群火山岩、官道口群碎屑岩-碳酸盐岩,新元古界栾川群陆源碎屑岩-碳酸盐岩,新元古界—下古生界陶湾群钙镁质碳酸盐岩-碎屑岩-混杂堆积岩[9]。华北地块之南为北秦岭构造带,主要由北侧中—新元古界宽坪群、古生界二郎坪群和南侧古元古界秦岭杂岩或秦岭群组成。宽坪群为一套中浅变质岩系[1],二郎坪群主要为蛇绿岩与火山-沉积岩[1, 10]。秦岭杂岩或秦岭群主要由角闪岩相变质岩系及变质变形岩体组成[11-12],东段北缘发育榴辉岩等高压变质岩[13-14],南缘发育高压麻粒岩[15-16]。秦岭微地块由早前寒武世结晶基底、中晚前寒武世过渡性变质变形基底及多层构造盖层组成[1],基底具有中深麻粒岩相,盖层为古生界刘岭群,主体为绿片岩相变沉积岩系。扬子地块在基底组成特征上与秦岭微地块相似,而盖层组成和性质不同。秦岭造山带以中新生代徽成断陷盆地为界划分为东秦岭和西秦岭。

西秦岭为秦岭造山带的西延部分,近东西向延伸,构造位置上处于华北板块、扬子板块和巴颜喀拉(羌塘)地块交汇的三角地带,北至青海南山北缘断裂-土门关断裂,南达勉略缝合带。其内部以夏河-合作-宕昌-两当-风县断裂分为南、北两带(图 1[17]。冯益民等[3]认为,西秦岭是一个“碰撞-陆内型”复合造山带,经历了Rodinia超级大陆裂解、秦祁昆大洋形成演化、碰撞造山、板内伸展、陆内叠覆造山等重要的构造演化阶段,形成现今的格局。张国伟等[19]主张西秦岭主体构造格架形成于印支期,并遭受了中、新生代构造强烈改造。秦岭自早三叠世陆陆碰撞造山阶段后,西秦岭造山带发生大规模的逆冲、伸展走滑造山作用,并形成巨大的阿尼玛卿-勉略构造混杂带。逆冲构造作用形成一系列的逆冲推覆体,并导致地壳发生大规模的缩短。与陆内造山作用相伴发生,秦岭造山带南、北两侧形成前陆盆地[3, 18-19]

西秦岭造山带地层发育齐全,太古宇、元古宇、震旦系、古生界及中新生界均有不同程度的出露。区内岩浆活动发育,花岗岩形成时代为石炭纪—新近纪,其中以印支期为主[4]。东秦岭印支期花岗岩主要分布在南秦岭,其次为北秦岭,华北地块南缘少见。如果按照东秦岭的构造单元划分的话,西秦岭同期花岗岩(年龄多为200~245Ma)基本上侵位于南秦岭区域内,主要在天水东、礼县西部和夏河一带,即西秦岭印支期花岗岩大多出露于北带,规模较小,多呈岩株产出,出露近200个岩体,总面积达4000km2,具有多期次和多阶段侵入特点,如江里沟岩体(214±4Ma)[20]、夏河岩体(244~248Ma)[21]、德乌鲁岩体(238.6±1.5Ma、247.6±1.3Ma)[22]、武山温泉岩体(223±7Ma)[23]、美武岩体(242~245Ma)[24]、中川岩体(264.4±1.3Ma)[17]、糜署岭(213Ma)[19]等,形成年龄多为200~245Ma,与铜、金、钼的成矿关系密切。西秦岭印支期花岗岩多属高钾钙碱性系列,少数花岗岩为钾玄岩系列。花岗岩的铝质指数在0.8~1.5之间,多数岩体在0.9~1和属于准铝质花岗岩,个别为过铝质。Mg#值在0.3~0.6之间,主体为0.4~0.5,大于0.5的花岗岩被认为含有较多的地幔新生物质组分。多数花岗岩被判别为I型花岗岩。多数岩体K2O>Na2O,部分岩体K2O=Na2O。前者反映西秦岭花岗岩多为地壳深融的产物。前人研究指出,西秦岭花岗岩多为埃达克岩(Sr>400×10-6,Yb < 2×10-6),少量属于喜马拉雅型(Sr < 400×10-6,Yb < 2×10-6),进一步说明区内花岗岩为地壳加厚条件下熔融的结果[25-26]

前人对秦岭印支期花岗岩微量元素地球化学进行了研究,表明Nb、P、和Ti亏损,但大离子亲石元素和高场强元素富集,具有高La/Yb、Sr/Y值和低Y、Yb含量,说明地壳加厚条件下发生熔融生成埃达克质花岗岩(225~185Ma)[27-28],以及部分熔融过程中源区石榴子石的残留。燕山期花岗岩与印支期相比几乎没有区别,同样表现了Ti、P和Ba的亏损。在岩浆源区同位素示踪方面,印支期花岗岩具有演化的Sr-Nd同位素成分(87Sr/86Sr(t)=0.70419~ 0.70989;εNd(t)=-9.7~0.1),环斑花岗岩显示不变的87Sr/86Sr(t)值及变化的锆石εHf(t)值=-7.6~0.4,Hf同位素质显然高于普通花岗岩的值,表明源区有较多新生物质的加入,多具有中、新元古代的TDM模式年龄。北秦岭花岗岩具有低εNd(t)值和太古宙及古元古代的TDM模式年龄数据。相比印支期花岗岩,燕山期花岗岩无论早晚期均具有更低的εNd(t)值(-18.7~-3.8),小于前者1倍,87Sr/86Sr(t)值(0.70455~ 0.71566)变化大,晚期的87Sr/86Sr(t)值为0.70492~ 0.70688, εNd(t)值为- 17.3~- 1.5,锆石的εNd(t)值为-37~-5.7。上述花岗岩源区物质成分随时代的变化,说明燕山期花岗岩卷入更多的古老地壳物质,这与燕山期花岗岩侵位的构造-岩石单元的时代和物质组成有很大的关系。

2 岩相学特征

本次采集锆石U-Pb测年样品2件,ZQ-1采自甘肃省甘南藏族自治州舟曲县峰迭乡南侧沟内(图 2-a);SRK-1采自甘肃省甘南藏族自治州夏河县桑日卡地区(图 2-b)。两者均位于西秦岭构造带,前者位于西秦岭构造带南带,后者紧靠夏河-合作-宕昌-两当-风县断裂南侧。

图 2 舟曲峰迭乡(a)和夏河桑日卡(b)地区地质简图及采样位置(a、b分别据参考文献修改) Fig.2 Sketch geological map and sampling locations of Fengdie(a) and Sangrika area(b)

ZQ-1样品采自舟曲峰迭乡的峰迭沟中(图 2-a),沟内两侧主要为志留系舟曲组千枚岩,多条花岗岩脉和石英岩脉顺层贯入,伴有黄铁矿化现象,脉宽为一米到十几米不等。采样点GPS坐标为北纬33°58′32.6″、东经108°50′19.3″,高程1531m,其岩性为灰白色花岗斑岩,整体呈块状构造,斑状结构。斑晶以石英、钾长石和斜长石为主,石英斑晶为他形粒状,粒度为2~3mm;钾长石斑晶呈半自形-自形板状,粒度为2~5mm,可见格子双晶,其表面因发生高岭石化呈褐色,边部磨圆较好;斜长石斑晶呈自形板状,可见聚片双晶,粒度为2~3mm。基质以石英、黑云母、斜长石、钾长石为主,大小介于0.025~ 0.1mm之间,钾长石强烈高岭石化,斜长石发生绢云母化,黑云母以他形为主,充填于石英、长石颗粒间,具暗化边现象(图 3-ab)。SRK-1样品采自夏河县桑日卡岩体(图 2-b),出露于夏河桑科镇-合作新修公路北侧3km处,其GPS坐标为北纬35°2′44.6″、东经102°33′13.5″,高程3648m,野外露头有限,周缘为草原覆盖,与围岩接触关系不清,围岩为下三叠统江里沟组碳酸盐岩和浊积岩地层。SRK-1样品岩性为灰白色石英闪长岩,整体呈块状构造,尽管靠近夏河-合作-宕昌-两当-风县断裂,但岩体无变形构造,岩石为似斑状结构。主要由斜长石、绿泥石和少量石英组成。斜长石自形程度较差,粒度为0.1~0.7mm,发生强烈的绢云母化,聚片双晶发育,偶见环带结构,测得长石牌号为35,主要为中长石;绿泥石,形态呈片状和纤维状,充填于长石间,粒度为0.3~0.9mm;石英呈不规则粒状分布(图 3-cd)。

图 3 样品ZQ-1与SRK-1显微镜下岩相学特征 Fig.3 Petrography of ZQ-1 and SRK-1 a—ZQ-1花岗岩体单偏光;b—ZQ-1花岗岩体正交偏光;c—SRK-1花岗岩体单偏光;d—SRK-1花岗岩体正交偏光。Q—石英;Bt—黑云母;Pl—斜长石
3 样品测试方法

用于锆石U-Pb测年的样品为花岗斑岩(ZQ- 1)和石英闪长岩(SRK-1),先用常规方法将样品粉碎至80~100目,再用常规浮选和电磁选方法进行分选,并在双目镜下挑选出晶形和透明度较好的锆石颗粒进行测试。锆石的反射光和阴极发光(CL)照相在西北大学扫描电镜实验室完成。阴极发光照相采用Gatan公司的阴极荧光光谱仪(Mono CL3+型)进行锆石内部结构分析。

锆石U-Pb同位素测试在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。测试前,以锆石阴极发光及反射光照片为依据,根据实验目的,在锆石上选取合适的位置进行测试。使用的仪器为激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS),其激光斑束直径为30μm,剥蚀深度为20~40μm。锆石年龄计算以锆石标准91500作为外标,元素含量采用美国国家标准物质局人工合成硅酸盐玻璃NIST⁃ SRM610作为外标,29Si作为内标元素进行校正。样品的同位素比值和元素含量数据处理采用ICPMS⁃ DataCal7.0(中国地质大学(武汉)刘勇胜)程序,并采用Anderson[29]软件对测试数据进行普通铅校正,ICP-MS数据采集选用一个质量峰采集一点的跳峰方式,每测定6个样品点测定1个锆石91500和GJ-1。年龄计算和谐和图绘制采用Isoplot3.00[30]软件完成。详细的实验原理和流程及仪器参数参见Yuan等[31]。上述样品分析过程中91500标样的分析结果为1063.3±15Ma(n=28, 1σ),GJ-1标样的分析结果为610.8±32Ma(n=6, 1σ)。

4 锆石U-Th-Pb同位素分析

锆石自形程度较好,多呈较好的柱状晶形,粒径为(150~250μm)×(60~100μm),锆石的阴极发光图像大多较暗,内部可见清晰的振荡生长环带(图 4),属于典型的岩浆成因锆石[32-34]

图 4 ZQ-1(a)和SRK-1(b)样品中锆石阴极发光(CL)图像 Fig.4 CL images of zircons from ZQ-1(a) and SRK-1(b)

本次研究的2个样品测点数共75个,剔除谐和度过低的年龄,实际用于年龄数据的有40个。测试的锆石U-Th-Pb结果见表 1

表 1 西秦岭舟曲岩体和桑日卡岩体锆石U-Th-Pb同位素数据 Table 1 U-Th-Pb data for zircons from the Zhouqu and Sangrika plutons in West Qinling

ZQ-1样品锆石中Th含量为114×10-6~784×10-6,U为485 ×10-6~2855 ×10-6,Th/U值为0.16~ 0.76。2个样品的Th/U值均大于0.1,符合岩浆锆石的特征[33, 35]。ZQ- 1的206Pb/238U年龄分布范围为197~204Ma(图 5-a),测点都集中在有限区域内,谐和性较好,其年龄加权平均值为201.3±0.9Ma,代表舟曲峰迭岩体的结晶年龄,表明岩体形成于晚三叠世末期,属于印支晚期岩浆活动的产物。

图 5 ZQ-1(a)与SRK-1(b)花岗岩锆石谐和图 Fig.5 Zircon U-Pb concordia diagrams of ZQ-1(a) and SRK-1(b)

SRK-1样品锆石中Th含量为50×10-6~596×10-6,U为122×10-6~867×10-6,Th/U值为0.44~0.77,一般大于0.4,符合岩浆锆石的特征[33, 35]。SRK-1的206Pb/238U年龄分布范围为224~242Ma(图 5-b),谐和性较好,其年龄加权平均值为232.6±2.2Ma,代表桑日卡岩体形成时期为中三叠世末期,属于印支中晚期岩浆活动的产物。

5 讨论 5.1 西秦岭地区基本不存在燕山期花岗岩

上述西秦岭舟曲峰迭岩体的201.3±0.9Ma年龄和夏河桑日卡岩体的232.6±2.2Ma年龄均属西秦岭早中生代印支期[36],表明2个岩体侵位于印支期造山作用期间。其中,夏河桑日卡岩体与西秦岭北带众多的印支期岩体年龄一致,排除了1:25万临夏市幅地质构造图上其属于γδJ,即侏罗纪花岗闪长岩的可能性。对于西秦岭南带而言,由于花岗岩露头稀少,所以年龄数据极少,是否有燕山期花岗岩一直为人怀疑。此次舟曲峰迭岩体印支期年龄的获得澄清了这一长期悬而未决的问题,因此颇具意义。

由于目前样品正在进行地球化学数据分析,尚无可利用的资料判别其造山过程的阶段属性。但是,根据前人研究结果,秦岭印支期碰撞造山的峰期年龄为220Ma[1],可以推断研究的2个岩体属于碰撞造山作用的产物。进一步按照秦岭印支期碰撞造山阶段划分[4],推定桑日卡岩体为地壳加厚阶段形成的,峰迭岩体属于后碰撞伸展阶段的产物。

至于为何西秦岭北带印支期岩体发育成群而南带稀有或仅有脉岩出露,值得进一步探讨。笔者初步认为,南带深部具有规模较大的岩体存在的可能性,目前的脉岩仅是深部岩体的浅部露头。这一情形与东秦岭相似(张国伟口头交流,2015)。

最后,根据本文研究成果和前人测年数据,西秦岭除在东西秦岭接界部位新近发现燕山期花岗岩外[6],基本属于印支期花岗岩的领地,没有更晚期的花岗岩存在。通过与东秦岭花岗岩出露空间的对比,认为西秦岭主体相当于东秦岭的南秦岭构造单元。

5.2 为什么西秦岭地区少有燕山期花岗岩?

依据上述锆石年龄数据并结合前人研究成果,笔者认为,西秦岭地区少有燕山期花岗岩。为什么西秦岭地区不像东秦岭燕山期花岗岩那样发育是一个值得探讨的问题。

秦岭造山带燕山期花岗岩主要分布在东秦岭北部的小秦岭地区,以南地区几乎没有该期岩体出露。小秦岭地区在秦岭造山带中具有特殊的形态和位置,相对于两侧的秦岭山体走势向北凸出,在燕山期陆内造山过程中从构造和物质角度更多地卷入了华北地块南缘地壳[1]。物质方面的影响从燕山期花岗岩大多具有负的εNd(t)值和εHft)值及太古宙—中元古代的模式年龄可以明显看出[6],它们多源自太古宙基底和中元古代盖层的深融[2]。Wu等[37]最近综述了华北克拉通岩石圈减薄与破坏的问题。华北克拉通的白垩纪破坏主要发生在东部,而西部(鄂尔多斯、阿拉善地块)并未有涉及。因此,从小秦岭与华北克拉通的构造比邻,以及燕山期以花岗岩为主的岩浆作用的盛行,可以推测在燕山期造山过程中,小秦岭地区深受上述事件的影响。这从一个方面回答了为何秦岭造山带的燕山期花岗岩主要集中在小秦岭地区的问题。

对此问题的解释还有不同的模式。张国伟等[1]提出,秦岭燕山期陆内造山运动的动力学原因是印支造山运动完结后,华北板块和扬子板块持续向秦岭进行大陆俯冲,形成了横切秦岭造山带的花瓣状构造,花瓣构造的深部图像表明,秦岭北侧华北地块的俯冲角度较陡,南侧扬子地块俯冲角度较缓[1]。较陡一侧引发了俯冲块体的熔融,造成花岗岩的岩浆作用。但是,根据深部地震和大地电磁测深资料,东、西秦岭下的深部结构完全不同[38-39](部分引自陈顺友未发表资料)。因此,如果这一模式是合理的,也只可以解释为什么燕山期的花岗岩岩浆作用主要活动于小秦岭地区而非整个秦岭造山带。

5.3 西秦岭与南秦岭印支期花岗岩同源并具有扬子地块的基底属性

从以上讨论可以看出,西秦岭实际上与东秦岭的南秦岭在花岗岩时代上一脉相承。

除花岗岩年龄的同时代性外,花岗岩物质的同位素地球化学组成极其相似。西秦岭印支期花岗岩与东秦岭同时代花岗岩Sr-Nd初始值分布与其出露的构造单元的关系具有以下特点[4-5]:①3个单元花岗岩Sr初始值基本一致,缺乏鉴别特征;②西秦岭印支花岗岩εNd(t)值落入东秦岭的南秦岭范围;③西秦岭和南秦岭印支期花岗岩源区物质组成不同于华北南缘和北秦岭。特点②和③清楚地显示出西秦岭和南秦岭花岗岩岩浆来源的同源性。同时,③表明在印支花岗岩岩浆源区受控于其构造单元的物质组成。

秦岭造山带的北秦岭和南秦岭带是不同时代造山作用的产物。北秦岭带代表了元古宙地体和其上叠加的早古生代沟弧盆体系,其基底具有扬子地块的同位素地球化学特征,可能在古—中元古代之交至少已拼合到华北板块南缘[40-41]

南秦岭和西秦岭较高的中、新元古代的Nd模式年龄[6, 23]表明,大多岩体普遍源自中、新元古代地壳,而这一特征与扬子地块基底特征相似[2]。对于西秦岭,张宏飞等[23]根据印支期花岗岩具有高放射性成因铅同位素组成,以及与扬子地块基底的相似性,推定西秦岭基底地壳具有扬子亲和关系。这一推论也被Zheng等[42]在西秦岭西段中生代火山岩研究中的中元古代锆石的发现所证实,笔者认为,中元古代西秦岭曾与扬子地块连接,具备了扬子地块的性质。

因此,笔者认为,西秦岭与南秦岭印支期花岗岩具有同源性,且共同具有扬子地块属性。

6 结论

(1)西秦岭舟曲峰迭岩体201.3±0.9Ma和夏河桑日卡岩体232.6±2.2Ma的年龄表明,2个岩体侵位于印支期造山作用期间,属于印支期花岗岩。排除了1:25万临夏市幅地质构造图上桑日卡岩体属于侏罗纪花岗闪长岩的可能性,舟曲峰迭岩体的年龄澄清了西秦岭南带是否存在燕山期花岗岩的疑问。除在东西秦岭接界部位新近发现燕山期花岗岩外,西秦岭花岗岩基本形成于印支期,没有更晚期花岗岩的存在。

(2)西秦岭缺乏燕山期花岗岩的缘由可能归结于其构造位置未受到华北克拉通岩石圈减薄与破坏的影响,而小秦岭燕山期花岗岩的广泛发育与其构造位置接近华北克拉通破坏地区的西南缘有关。

(3)西秦岭与南秦岭花岗岩具有同时代性,同位素地球化学组成具有相似性,并显现一定的扬子地块基底属性。这一时代和物质组成特征表明,西秦岭属于东秦岭的南秦岭的西延部分,二者属于同一构造单元。

参考文献
[1] 张国伟, 张本仁, 袁学成, 等. 秦岭造山带与大陆动力学[M]. 北京: 科学出版社, 2001: 25-726.
[2] Zhang G W, Guo A L, Wang Y J, et al. Tectonics of South China Continent and its implications[J]. Science China Earth Sciences, 2013, 56(11): 1804–1828. DOI:10.1007/s11430-013-4679-1.
[3] 冯益民, 曹宣铎, 张二朋, 等. 秦岭造山带的演化、构造格局和性质[J]. 西北地质, 2003, 36(1): 1–10.
[4] 张旗, 殷先明, 殷勇, 等. 西秦岭与埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩有关的金铜成矿及找矿问题[J]. 岩石学报, 2009, 25(12): 3103–3122.
[5] 张成立, 王涛, 王晓霞. 秦岭造山带早中生代花岗岩成因及其构造环境[J]. 高校地质学报, 2008, 14(3): 304–316.
[6] Wang X X, Wang T, Zhang C L. Neoproterozoic, Paleozoic, and Mesozoic granitoid magmatism in the QinlingOrogen, China:Constraints on orogenic process[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2013, 72(4): 129–151.
[7] 李永峰, 毛景文, 胡华斌, 等. 东秦岭钼矿类型、特征、成矿时代及其地球动力学背景[J]. 矿床地质, 2005, 24(3): 292–304.
[8] 胡受奚, 赵懿英, 徐金方. 华北地台金矿成矿地质[M]. 北京: 科学出版社, 1997: 1-220.
[9] 关保德. 河南华北地台南缘前寒武纪-早寒武世地质和成矿[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1996: 1-325.
[10] Sun Y, Lu X X, Han S, et al. Composition and formation of Palaeozoic Erlangping ophiolitic slab, North Qinling:Evidence from geology and geochemistry[J]. Science in China (Ser.D), 1996(S1): 50–59.
[11] 游振东, 索书田. 造山带核部杂岩变质过程与构造解析-东秦岭为例[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1991: 1-202.
[12] 王涛, 胡能高, 裴先治, 等. 秦岭造山带核部杂岩的组成、构造格局及演化[J]. 地球学报, 1997, 18(4): 345–351.
[13] 胡能高, 赵东林, 徐柏青, 等. 北秦岭含柯石英榴辉岩的发现及其意义[J]. 科学通报, 1994, 39(21): 2013.
[14] 杨经绥, 刘福来, 吴才来, 等. 中央碰撞造山带中两期超高压变质作用来自含柯石英锆石的U-Pb定年证据[J]. 地质学报, 2003, 77(4): 463–477.
[15] 陈丹玲, 刘良, 孙勇, 等. 北秦岭松树沟高压基性麻粒岩锆石的LA-ICP-MS U-Pb定年及其地质意义[J]. 科学通报, 2004, 49(18): 1901–1908. DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.2004.18.014.
[16] 刘良, 周鼎武, 王焰, 等. 东秦岭秦岭杂岩中的长英质高压麻粒岩及其地质意义初探[J]. 中国科学(D辑), 1996, 26(增刊): 56–63.
[17] 李婷, 徐学义, 陈隽璐, 等. 西秦岭造山带礼县地区中川岩体LAICP-MS锆石U-Pb定年及其构造环境[J]. 地质通报, 2012, 31(6): 875–883.
[18] 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[J]. 地质前缘, 2004, 11(3): 23–32.
[19] 秦江峰. 秦岭造山带晚三叠世花岗岩类成因机制及深部动力学背景[D]. 西北大学博士学位论文, 2010: 1-20. https://www.cnki.com.cn/lunwen-2010115961.html
[20] 喻晓. 青海省同仁县江里沟花岗岩地球化学及其与成矿关系[D]. 中国地质大学(北京)硕士学位论文, 2014: 26-30. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-11415-1014239410.htm
[21] 韦萍, 莫宣学, 喻学惠, 等. 西秦岭夏河花岗岩的地球化学、年代学及地质意义[J]. 岩石学报, 2013, 29(11): 3981–3992.
[22] 靳晓野, 李建威, 隋吉祥, 等. 西秦岭夏河-合作地区德乌鲁杂岩体的侵位时代、岩石成因及构造意义[J]. 地球科学与环境学报, 2013, 35(3): 20–38.
[23] 张宏飞, 靳兰兰, 张利, 等. 西秦岭花岗岩类地球化学和Pb-SrNd同位素组成对基底性质及其构造属性的限制[J]. 中国科学(D辑), 2005, 35(10): 914–926.
[24] 骆必继, 张宏飞, 肖尊奇. 西秦岭印支早期美武岩体的岩石成因及其构造意义[J]. 地学前缘, 2012, 19(3): 199–213.
[25] 金维浚, 张旗, 何登发, 等. 西秦岭埃达克岩的SHRIMP定年及其构造意义[J]. 岩石学报, 2005, 21(3): 959–966.
[26] 殷勇, 殷先明. 西秦岭北缘与埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩有关的斑岩型铜-钼-金成矿作用[J]. 岩石学报, 2009, 25(5): 1239–1252.
[27] Qin J F, Lai S C, Grapes R, et al. Geochemical evidence for origin of magma mixing for the Triassic monzonitic granite and its enclaves at Mishuling in the Qinling orogen (central China)[J]. Lithos, 2009, 112(3/4): 259–276.
[28] Dong Y P, Zhang G W, Franz N, et al. Tectonic evolution of the Qinling orogen, China:Review and synthesis[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2011, 41(3): 213–237. DOI:10.1016/j.jseaes.2011.03.002.
[29] Andersen T. Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 204Pb[J]. Chem. Geol., 2002, 192(1/2): 59–79.
[30] Ludwig K R. Isoplot 3.0-A geochronological toolkit for microsoft excel[M]. Berkeley Geochronology Center, 2003: 1-70.
[31] Yuan H L, Gao S, Liu X M, et al. Accurate U-Pb age and trace element determinations of zircon by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry[J]. Geostan Geoanal Res., 2004, 28(3): 353–370. DOI:10.1111/ggr.2004.28.issue-3.
[32] 吴元保, 郑永飞. 锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J]. 科学通报, 2004, 49(16): 181–189.
[33] Belousova E A, Griffin W L, O'Reilly S Y, et al. Igneous zircon:Trace element composition as an indicalor of source rock type[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 2002, 143(5): 602–622. DOI:10.1007/s00410-002-0364-7.
[34] Siebel W, Blaha U, Chen F K, et al. Geocheronology and geochemistry of a dyke-host rock association and implications for the formation of the Bavarian Pfahl shear zone, Bohemian Massif[J]. International Journal of Earth Sciences, 2005, 94(1): 8–23. DOI:10.1007/s00531-004-0445-0.
[35] Hoskin P W O. Rare earth element chemistry of zircon and its use as a provenance indicator[J]. Geology, 2002, 28(7): 627–630.
[36] 徐学义, 李婷, 陈隽璐, 等. 西秦岭西段花岗岩浆作用与成矿[J]. 西北地质, 2012, 45(4): 76–82.
[37] Wu Y B, Zheng Y F. Tectonic evolution of a composite collision orogen:an overview on the Qinling-Tongbai-Hong'an-DabieSulu orogenic belt in central China[J]. Gondwana Research, 2013, 23(4): 1402–1428. DOI:10.1016/j.gr.2012.09.007.
[38] 李立, 杨辟元, 段波, 等. 东秦岭岩石层的地电模型[J]. 地球物理学报, 1998, 41(2): 189–195.
[39] 高锐, 马永生, 朱铉, 等. 松潘地块北缘岩石圈结构及其与东昆仑-西秦岭造山带关系[C]//中国地质学会、国土资源部地质勘查司". 十五"重要地质科技成果暨重大找矿成果交流会材料四——"十五"地质行业重要地质科技成果资料汇编. 2006.
[40] 张宏仁. 燕山事件[J]. 地质学报, 1998, 78(2): 103–111.
[41] 张宏仁, 张永康, 蔡向民, 等. 燕山运动的"绪动" -燕山事件[J]. 地质学报, 2013, 87(12): 1779–1790.
[42] Zheng J P, Griffin W L, Sun M, et al. Tectonic affinity of the West Qinling orogen (central China):North China or Yangtze?[J]. Tectonics, 2010, 29(2): 1–14.
甘肃省地质调查院. 甘肃省1: 25万武都县幅建造构造图. 2010.
甘肃省地质调查院. 甘肃省1: 25万临夏市幅建造构造图. 2010.