下载文档原格式
壳幔作用的途经和判定这一作用的地球化学方法摘要壳幔相互作用是当代地球科学,特别是深部地质和大陆动力学研究的重要课题。
本文介绍了壳幔相互作用的途经：底侵作用和拆离作用；以及判定这一作用的地球化学方法和证据。
关键词壳幔作用底侵作用拆离作用地球化学地球是已知太阳系中唯一一个具有演化的(安山质或英云闪长质) 大陆地壳的行星, 而其它行星, 如月球的月壳由基本未经演化的玄武岩组成。
大陆地壳这种独具特色的组成是如何形成的? 现有研究已证实, 原始地壳是由地幔通过部分熔融产生的岩浆上侵和喷发而成。
因此,为了回答上述地球科学的基本理论问题, 人们必须了解以下壳—幔双向物质交换机制和质量迁移量〔1〕: ①地幔是如何通过部分熔融作用形成地壳的?②地壳物质又是如何通过再循环( recycling)过程返回地幔的?③地壳形成和演化机制在地质历史上是否发生过明显变化?由于软流圈是地幔岩浆的主要策源地, 因此,软流圈地幔和岩石圈地幔以及地壳三者之间的物质交换过程对于认识大陆动力学至关重要。
众所周知, 板块构造在解决大陆地质问题时遇到了许多困难。
例如,大陆地壳为何可保存长达数十亿年而不被消减掉? 大陆内部为何有岩浆作用?为何古老造山带通常是没有山根的? 含柯石英和金刚石的超高压变质带为何会大面积折返暴露地表? 近年来,底侵作用(underplating)和拆沉作用(delamination)受到地质、地球物理和地球化学家们共同重视的另一壳—幔交换过程,被用来解释软流圈、岩石圈地幔和地壳三者之间的物质交换以及随之而造成的山脉隆升、盆地形成过程和陆内大规模岩浆作用等现象。
1 壳幔作用的途经1.1 底侵作用(underplating)底侵作用是指来自深部的岩浆向上侵位、添加和囤积的过程, 它实际上包括两种情况:(1)来自上地幔部分熔融产生的基性岩浆侵入或添加到下地壳底部;(2) 下地壳(包括壳幔混合层) 岩石的部分熔融形成的岩浆向中上地壳的侵位和添加[2]。
秦岭造山带主要大地构造单元的新划分一、概述秦岭造山带，作为中国重要的地质构造区，其形成和演化过程一直是地质学研究的热点和难点。
随着近年来地层沉积、岩浆活动、火山作用和构造变形及岩石地球化学等方面的研究取得的新进展，我们对秦岭造山带的认识不断深化。
本文旨在根据最新的研究成果，结合前人的工作，按照大地构造相单元划分原则，对秦岭造山带的主要大地构造单元进行新的划分和阐述。
秦岭造山带是一个东西南北构造共存的复杂造山带，其构造格局的形成是多种地质作用共同作用的结果。
本文在综合分析了秦岭造山带的构造特征、岩石地层、岩浆活动、火山作用和地球化学等方面的资料后，认为秦岭造山带可以划分为华北南缘陆坡带、秦岭岛弧杂岩带、秦岭弧前盆地系和秦岭增生混杂带等主要构造单元。
这些构造单元的形成和演化，不仅记录了秦岭造山带的形成历史，也反映了中国大陆地壳的构造演化过程。
本文的划分结果不仅有助于我们深入理解秦岭造山带的构造格局和演化历史，同时也为矿产勘查、环境保护、灾害预测等提供了重要的地质背景资料。
未来，随着研究的深入和技术的进步，我们期待对秦岭造山带的认识能够更加全面和深入。
1. 秦岭造山带的重要性和研究意义秦岭造山带是中国乃至全球最重要的造山带之一，它位于中国大陆中央，横跨多个省份，具有复杂的地质构造和丰富的矿产资源。
秦岭造山带的研究对于理解中国乃至东亚地区的地壳演化、板块构造、矿产资源分布以及自然灾害发生机制等具有深远的意义。
秦岭造山带是连接华北板块和华南板块的关键区域，其形成和演化历史直接反映了中国大陆地壳的形成和演化过程。
通过对秦岭造山带的研究，可以深入了解地壳增生、俯冲消减、碰撞造山等重要的地质过程，为理解地壳动力学提供宝贵的资料。
秦岭造山带是多种矿产资源的富集区，包括金、银、铅、锌、铁、铜等金属矿产以及煤炭、石油等非金属矿产。
对这些矿产资源的形成机制和分布规律进行研究，可以为我国的矿产勘查和开发提供理论支持。
秦岭造山带也是自然灾害频发区，如地震、滑坡、泥石流等。
秦岭造山带中两条新元古代岩浆岩带陆松年;陈志宏;李怀坤;郝国杰;相振群【期刊名称】《地质学报》【年(卷),期】2005(79)2【摘要】秦岭造山带中的新元古代岩浆岩带分为南、北两带,北带主要发育于秦岭岩群分布区,由新元古代早期花岗质岩石组成,由于受到强烈变质、变形,构成了NW 向花岗片麻岩体群.岩石总体化学特征反映一种挤压性的动力学背景,其形成时代集中在955～844 Ma.南带分布于陡岭岩群分布区、南秦岭及"勉略构造带"以南的汉南一带,由双峰式火山岩、基性辉长岩侵入体及板内花岗质侵入岩组成.与北带花岗质岩石所受到的强烈变质、变形形成鲜明对比,除邻近构造带的岩体外,它们变质、变形程度较弱,以弱片麻状至块状构造为主,形成时代介于810～710 Ma之间,反映大陆地壳处于减薄的伸展机制.这条岩浆岩带的发育,显示秦岭造山带南部曾存在一条新元古代中期裂谷带,它是劳伦、澳大利亚和塔里木-扬子等大陆初始裂解的产物,也是古太平洋形成的前兆.【总页数】9页(P165-173)【作者】陆松年;陈志宏;李怀坤;郝国杰;相振群【作者单位】中国地质调查局天津地质矿产研究所,300170;中国地质调查局天津地质矿产研究所,300170;中国地质调查局天津地质矿产研究所,300170;中国地质调查局天津地质矿产研究所,300170;中国地质调查局天津地质矿产研究所,300170【正文语种】中文【中图分类】P588.121【相关文献】1.秦岭造山带中-新元古代(早期)地质演化 [J], 侯明金;吴跃东;汤加富2.秦岭造山带核部新元古代碰撞变形及其时代--强变形同碰撞花岗岩与弱变形脉体锆石SHRIMP年龄限定 [J], 王涛;张宗清;王晓霞;王彦斌;张成立3.秦岭造山带岩浆岩地球物理场特征 [J], 张守林;傅水兴;李恭4.华北、华南、塔里木三大陆块中-新元古代岩浆岩的特征及其地质对比意义 [J], 耿元生;旷红伟;杜利林;柳永清5.地球深部真的贫铀钍吗?——来自秦岭造山带加里东期岩浆岩体锆石铀钍含量的讨论 [J], 伍皓;李小刚;吴晨;夏彧;周恳恳;熊国庆;姚雪婷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
矿物岩石地球化学通报 综 述 Bulletin of Min eralogy,Petrology and Geoch emistryVol 27No 4,Oct 2008秦岭造山带重大地质事件、矿床类型和成矿大陆动力学背景朱赖民,张国伟,李 ,郭 波西北大学地质系,大陆动力学国家重点实验室,西安710069摘 要:秦岭造山带由两条主缝合带(商丹、勉略缝合带)及其分划的三个地块(华北地块南缘、秦岭微地块和扬子地块北缘)组成。
秦岭造山带是在晚太古 中元古代洋陆间杂构造基础上,于晚元古代-中三叠世经历现代板块构造体制的主造山期的华北、秦岭、扬子三板块依次沿商丹和勉略两条缝合带由南向北俯冲碰撞造山,奠定了基本构造格局,并由于后造山期强烈的陆内造山作用的叠加改造成复合型造山带。
秦岭造山带内的金属矿床主要有热水喷流沉积型铅 锌矿床、火山喷流型块状硫化物、斑岩 矽卡岩型钼(钨)矿床、卡林 类卡林型金矿床、岩浆热液脉型金矿床和低温热液改造型汞锑矿床。
造山带内的商丹和勉略缝合带产有部分岩浆分结或熔离型铬铁矿和铜镍硫化物矿床。
沉积 变质成因铁矿床主要分布在扬子和华北古板块边缘。
秦岭造山带造山过程与成矿作用演化存在时空耦合关系,因此研究秦岭造山带成矿事件对其不同时期地质事件的响应,对发展我国大陆成矿理论具有重要理论和实际意义。
关 键 词:秦岭造山带;成矿作用;成矿动力学背景中图分类号:P594 文献标识码:A 文章编号:1007 2802(2008)04 0384 07Main Geolog ical Events,G enetic Types of Metallic Deposits and TheirGeodynamical Setting in the Q inling O rogenic BeltZH U Lai min,ZH ANG Guo w ei,LI Ben,GUO BoS tate key L abor ator y of Continental D y namics,Dep ar tment of Geology,N or thw est Univ er sity,X i!an710069,ChinaAbstract:T he Q inling orogen was built up through int erplay of three blocks,t he N ort h China block,the small Q in ling block,and the Sout h China block,separat ed by t he Shangdan and M ianlue sutures.T he Qinling orogen as a complex orogen ex perienced a prolonged continent al divergence and convergence between the blocks.T he first st age is the format ion of the orogenic basements in Precambrian.T he second st age is the plat e t ect onic evolut ion in Late Prot erozoic M iddle T riassic,which is t he main orogenic st age and characterized by plat e tectonic regime.T he last is the M esozoic Cenozoic intercontinent al t ectonic evolut ionary st age.T here are SEDEX and V M S t ype sulf ide depos it s,the Porphyry Skarn t ype M o(W)deposit s,the Carlin Carlin like gold deposits,the magmat ic hydrothermal vein type gold deposits,and t he epit hermal Hg Sb deposit s et c.T he magmat ic fractionat ion cryst allization,and sulfurizat ion segregat ion type deposit s,such as chromit e and nickel deposit s,distribut e in Shangdan and M ianlue sutures.T he sediment ary metamorphic t ype Fe deposits locat e in the rim of Y ant ze and North China block.T here is time and space coupling relation betw een t he format ion of Q inling orogenand the M ineralization Evolvement of ore deposits,so the st udy of responding of ore deposit s to Geological Events have important t heory and pract ice has both theoretical and practical significance.Key words:t he Qinling orogenic belt;mineralizat ion;metallogenetic geodynamical set ting收稿日期:2008 01 03收到,06 02改回基金项目:国家重大基础研究项目(2006CB403502);中国科学院矿床地球化学国家重点实验室项目(20060);国家自然科学基金项目(40872071);陕西省教育厅基金项目(07JK414);南京大学成矿作用国家重点实验室项目(14 08 1)资助作者简介:朱赖民(1966),男,教授,博士,主要从事矿床地球化学研究,Em ail:z hulaimin@nw .应用现代大陆动力学理论,研究成矿地质背景、构造单元属性及时间演化,分析由板块的汇聚、离散和平移引发的壳幔物质相互作用、沉积作用、变形与变质作用、岩浆活动、流体运移、成矿物质活化、迁移、聚集等相关过程,向来是国内外地学界广泛关注的课题[1~18]。
中国前寒武纪构造演化研究综述中国前寒武纪构造演化研究综述胡经国一、概述1、中国前寒武纪地层分布前寒武纪占地球形成和地质演化时期的6/7。
中国前寒武纪地层分布广泛，记录了32亿年的地质历史。
⑴、太古代结晶基底在寒武纪时，中国大陆几乎全部被海域覆盖。
因此，现今地表的前寒武纪露头，多是通过显生宙时基底的抬升侵蚀和地块边缘造山带的侵蚀呈现出来。
除露头外，地球物理、部分地区的钻探揭露表明，整个华北陆块、扬子陆块、塔里木陆块和华夏古陆的内部，均有太古代结晶基底。
⑵、太古宙和古元古代岩石太古宙和古元古代岩石，主要出露在华北陆块，另在扬子陆块的西缘和北缘、塔里木陆块的周边和华夏古陆的西缘也有零星出露。
⑶、中新元古代的地层中新元古代的地层，主要分布在华北陆块的内部和周边，扬子地块、塔里木－柴达木地块的周边和华夏古陆的西北缘，并断续出露于喜马拉雅地带。
⑷、新元古代界上部的南华系和震旦系新元古代界上部的南华系和震旦系，主要分布于扬子陆块及其周边，柴达木地块和喜马拉雅地带也有零星出露。
2、前寒武纪地层年代表（略）二、太古宙构造演化1、太古宙构造演化概况太古宙（>2500Ma）是地球演化的早期阶段。
研究表明，在42～38亿年前的始太古代已有最早的陆壳存在；在古元古代（18亿年前）70%～80%的陆壳已经形成。
刘敦一等（1991）在辽宁鞍山的附近，发现了38亿年的花岗质古陆块的残块；在冀东迁西群曹庄组铬云母石英岩中，发现碎屑锆石的最大U-Pb年龄为37.2亿年。
这表明，中国华北地区在始太古代已经存在陆壳。
现在世界上各大陆（如格陵兰、北美、加拿大、澳大利亚、法国和中国华北），都发现存在有38亿年左右形成的古老陆壳（最大年龄是澳大利亚学者Wilde等2001年报道的在西澳太古宙沉积岩的碎屑锆石中测得44～42亿年的年龄）。
晚太古宙的末期（2500Ma的五台运动）陆核聚集，绿岩带成为陆核聚集的焊接带，形成古陆块。
2、太古宙构造岩石组合太古宙岩石主要出露在华北陆块，另在扬子陆块的西缘和北缘、塔里木陆块的周边和华夏古陆的西缘也有零星出露。
第21卷 第5期1996年9月地球科学——中国地质大学学报Earth S cience ——Journal of Chin a University of Geoscien ces Vol.21 No.5S ep. 1996秦岭造山带前寒武纪地幔化学分区及壳幔物质循环*——Pb ,N d 同位素及微量元素证据韩吟文 柳建华(地球化学研究所,武汉 430074) 许继锋(中国科学院广州地球化学研究所,广州 510640)摘 要 对秦岭造山带4个构造单元前寒武纪基性火山岩64个岩石样品的Pb 同位素,24个岩石样品的N d 同位素和38个岩石样品的微量元素组成进行了同位素组成间、微量元素对比值间和同位素组成与微量元素含量比值间相关变异分析,并研究了岩石P b 同位素组成的拓扑学特征.结果表明:秦岭造山带前寒武纪地幔可划分成4个化学分区;4个分区中华北地台南缘区长期独立演化,具典型大陆岩石圈特征;另3个地幔分区间相关演化,且均不同程度地与大洋环境相联系,说明在岩石圈尺度上前寒武纪北秦岭与华北地台间的边界是秦岭地区最重要的地幔化学不均一界面;前寒武纪北秦岭带幔源岩浆与南秦岭带和扬子地台北缘区幔源岩浆的源区组成既有差异,晚期又有一定相似性,反映前寒武纪晚期南秦岭带和扬子地台岩石圈块体已向北秦岭带和华北地台俯冲,故南北秦岭间的分界既是秦岭造山带内的地幔化学不均一界面,又是秦岭造山带岩石圈构造界面;秦岭造山带各构造区带在造壳过程同时也存在地壳物质回返地幔的过程,由于岩石圈构造环境的差异,不同时期各构造区带参加壳幔物质循环的地壳组分有所不同.关键词 地幔化学分区,壳幔物质循环,P b-N d 同位素,微量元素,前寒武纪,秦岭造山带.中图法分类号 P 597第一作者简介 韩吟文,女,副教授,1943年生,1965年毕业于北京地质学院地球化学专业,现主要从事地球化学教学和研究工作.1996年4月1日收稿.*国家自然科学基金(No.49290102和No.49573182)及地质矿产部壳幔体系组成、物质交换及动力学开放研究实验室基金联合资助.0 引言分隔扬子地台和华北地台的秦岭造山带岩石圈基底性质和两地台地壳的形成演化史是研究中国东部大陆岩石圈演化历史的重大课题之一.李曙光和张宗清[1]、李俊建等[2]曾对华北地台早期地幔Nd 同位素组成演化进行过研究;张本仁等[3]通过对秦岭造山带各构造区带系统的地球化学研究,在岩石圈层次上将华北地台和扬子地台划归两个地球化学省;继后,张本仁等[4,5]又应用同位素地球化学填图方法分析了两地球化学省同位素组成演化的基本特征及两地台地壳各自的形成演化历史.两地台早期分别演化的观点虽已被广泛接受,但对秦岭造山带与两地台的岩石圈边界及其地球化学意义、秦岭造山带岩石圈内部结构分区尚有多种不同看法.本文以秦岭造山带(包括相邻两地台缘区)前寒武纪基性火山岩为主要对象,从不同构造单元岩石样品的Pb,Nd 同位素组成和微量元素组成特征对比分析入手,探讨秦岭造山带岩石圈地幔化学分区及各构造区带地幔的化学演化.据较普遍被接受的观点,本文研究范围自北向南包括4个构造分区:(1)华北地台南缘区(下简称华北台缘区);(2)北秦岭造山带(下简称北秦岭带);(3)南秦岭造山带(下简称南秦岭带)和(4)扬子地台北缘区(下简称扬子台缘区).其中,1,2两区带以洛南-栾川断裂为界;2,3两带以商丹断裂为界;大巴山弧形断裂和城口-房县断裂为3,4两区带的分界.1 样品及测试用于Pb同位素组成和微量元素组成研究的岩石样品绝大部分属笔者或同一项目其他成员近年的工作成果,部分来源于已发表的论文;Nd同位素组成在收集已积累数据的基础上补充测定了部分岩石样品.属本项目成果的53件Pb同位素组成中29件由宜昌地质研究所同位素室测定,24件由地质矿产部壳幔体系组成、物质交换及动力学开放研究实验室(下简称开放实验室)测定.开放实验室Pb同位素测定精度误差小于0.1%.本项目获得的12件Nd同位素组成样品中4件由中科院北京地质研究所同位素室测定,8件由开放实验室测定,开放实验室的Nd同位素组成测定精度好于0.002%;微量元素含量均为本项目成果,大多由地质矿产部物化探研究所分别用中子活化法和X-荧光光谱法测定,有6件样品的微量元素含量由高山在德国格廷根大学用IPC. XLS方法测定.岩石样品的同位素组成和微量元素含量测试精度均可满足本文研究需要.2 Pb同位素组成用华北台缘区和北秦岭带前寒武纪基性火山岩的207Pb/204Pb相对于206Pb/204Pb做图(见图1A),可看出两构造带样品分布于图中不同区间;将它们与世界大陆、次大陆前寒武纪橄榄岩和变火山岩的Pb同位素组成[6]对比,华北台缘区与苏格兰(太古宙)和美国西部(元古宙)岩石Pb同位素组成范围大致相当,北秦岭带大部分样点落在坦桑尼亚(元古宙)岩石Pb同位素组成范围内.在南秦岭带和扬子台缘区前寒武纪基性火山岩岩石的同类相关变异图(图1B)上,两构造区带样品分布范围无明显边界,但两者的东、西段岩石却分别集中分布,且西段岩石样点分布与北秦岭样点分布范围基本相当.以上特征可能暗示:北秦岭与华北地台间的分界较南秦岭与扬子地台间的分界更具化学边界意义;南秦岭带和扬子台缘区前寒武纪地幔化学组成可能具东、西分段特征.Allegre等(据文献[7])提出用同位素多维空间拓扑学研究地幔不均一性的成因.图2即为反映秦岭造山带前寒武纪基性火山岩的Pb同位素拓扑学性质的V1-V2图.编制图2A时采用样品Pb同位素相对现代地球Pb同位素组成偏离的千分率作为$A1,$B1,$·1值计算V1-V2值,现代地球Pb同位素比值采用(206Pb/204Pb)0= 18.615;(207Pb/204Pb)0=15.791;(208Pb/204Pb)= 38.496,计算时未作时间校正.图2B所示为经时间校正后的岩石Pb同位素拓扑学特征,岩石形成时的Pb同位素组成按式(1),(2),(3)进行计算:(206P b/204P b)t=(206P b/204P b)s-L1(e K1t-1)(1) (207P b/204P b)t=(207P b/204P b)s-L1(e K2t-1)/137.88(2) (208P b/204P b)t=(208P b/204P b)s-X1(e K2t-1)(3)岩石形成时地幔的Pb同位素组成按式按(4),(5),(6)进行计算:(206P b/204P b)m=(206Pb/204Pb)T+L2(e K1t-1)(4) (207P b/204P b)m=(207Pb/204Pb)T+L2(e K1t-1)/137.88(5)图1 秦岭造山带前寒武纪基性火山岩岩石的207P b/204P b -206Pb/204Pb相关变异图F ig.1 207Pb/204Pb-206P b/204Pb diagr am for m afic v olcanicro cks in Q inling O r og enic BeltA.华北台缘区和北秦岭带对比:+.太华群;△.登封群;◇.熊耳群;☆.安沟群;○.秦岭群;×二郎坪群.B.扬子台缘区和南秦岭带对比;●陡岭群;×.武当群;△碧口群;▲耀岭河群;◇崆岭带群; +.西乡群;※后河群;□.神农架群.1.实线圈定部分.秦岭造山带岩石样点分布区;虚线圈定部分.世界大陆、次大陆前寒武纪橄榄岩和变火山岩的Pb同位素分布范围.2.资料来源:秦岭造山带武当群和耀岭河群据王寿琼,二郎坪群采用了张珠福(据文献[5])的一个数据(平均值);其余为本项目成果.世界大陆、次大陆前寒武纪橄榄岩和变火山岩的Pb同位素分布范围据M artin A.M enztins6458地球科学——中国地质大学学报第21卷图2 秦岭造山带前寒武纪基性火山岩岩石P b同位素V1-V2图Fig.2 T he V1-V2diagr am s of Pb isotopic for mafic volcanic rocks in Qinling AreaA.相对现代地球Pb同位素组成,未经年代校正;B.相对地幔Pb同位素组成,经年代校正.前寒武纪岩石:△.华北台缘区;▲.北秦岭带;●.南秦岭带;○.扬子台缘区.显生宙岩石:+.华北台缘区;□.北秦岭带;×.扬子台缘区;◇.南秦岭带表1 秦岭造山带前寒武纪基性火山岩岩石Pb同位素组成及地幔Pb同位素组成年龄校正的L值和Th/U比值T able1 Th e Th/U ratios and L values of mantle and mafic vol-canic rocks in Qin ling area构造单元华北台缘区北秦岭带南秦岭带扬子台缘区地幔L8.739.469.389.297.8Th/U 3.78 3.75 3.70 3.91 4.04(208Pb/204Pb)m=(208P b/204P b)T+X2(e K1T-e K3t)(6)用岩石形成时的Pb同位素组成相对同时代地幔Pb同位素组成偏离的千分率作为$A2,$B2, $C2值进行V1-V2值计算.式(1)～(6)中,(206 Pb/204Pb)t等为样品实测值;(206Pb/204Pb)T等为地球形成时的Pb同位素组成,(206Pb/204Pb)T, (206Pb/204Pb)T和(208Pb/204Pb)T分别采用7.307, 10.294;t为岩石的形成年龄,采用火山岩或其产出地层的Sm-Nd等时线年龄;T为地球的年龄,取4570M a;L1和X1值按不同构造单元用样品的L值和T h/U比值平均求得.各构造单元L 和值Th/U比值亦见表1.Pb同位素V1-V2值的计算方法与朱炳泉[8]采用的方法相同.图2中加入了少量显生宙玄武岩岩石的Pb同位素数据,包括汝阳、安子山、三岔子、桐柏、黄陂、大冶、江陵等地的玄武岩,其中大冶和江陵玄武岩的数据据张理刚(据文献[5]),其余均为本项目成果.在图2A中,华北台缘区的样点分布于V1和V2值均较低的区域;扬子台缘区样品的V1值明显高于华北台缘区,V2值亦略高于后者;北秦岭带的样点密集于V1和V2值中等的较小区域;南秦岭带的大部分样点分布区与扬子台缘区和北秦岭带样点分布范围相近且部分重叠,另有少量样点独立分布于V1和V2值均最高的位置.图2B 的图面结构与图2A有所不同,但两图反映出的4个构造单元样点分布的拓扑学关系基本一致,两图的差别是图2B中扬子台缘区和南秦岭带的少量样品落在与华北台缘区相邻的区域,且具有最小的V2值.再则,显生宙的岩石样点在图中并未显示独立分区,它们分别与同一构造区前寒武纪古火山岩分布于相同的V1-V2值范围内.秦岭造山带前寒武纪基性火山岩Pb同位素的以上拓扑学特征表明:华北台缘区地幔组成与其余3个构造区带有较大的不同;后3个构造带间,扬子台缘区和南秦岭带地幔组成有较好的相似性,不仅都可能存在次一级的化学分区,而且彼此对应;显生宙玄武岩岩石样品与同一构造区前寒武纪基性火山岩岩石样品分布范围一致,反映出各岩石圈地幔组成均具继承演化特征.459第5期韩吟文等:秦岭造山带前寒武纪地幔化学分区及壳幔物质循环3 N d 同位素组成张本仁等[4,5]已就华北地台和扬子地台前寒武时期Nd 同位素组成变化得出两地台有不同的地壳增生历史及两大陆岩石圈块体长期分别演化的认识,本文在此基础上补充了新获得的Nd 同位素分析数据,编制了秦岭造山带前寒武纪基性火山岩的E Nd (t )-T DM 相关变异图(图3).由图可见,华北台缘区随时代由老至新岩石的E Nd (t )值不断降低,并愈来愈偏离亏损地幔E Nd (t )值演化范围,表明华北地台自太古宙造壳过程开始就不断有陆壳物质回返地幔,导致岩浆源区地幔亏损程度的不断减弱;李曙光和张宗清[1]曾提出华北太古代上地幔都是亏损的,即在3500～2500M a 范围其E Nd (t )值一直恒定在+3左右,与全球太古代亏损地幔Nd 同位素演化规律一致,并认为有可能是大量地壳物质重新进入地幔,从而保持了E Nd (t )值的恒定.这与本文的资料和观点都是比较吻合的,但也应看到,在太古宙时期华北地台地幔Nd 同位素组成虽几乎无变化,即其ENd (t )值一直在+3左右,仍显示随时间变化E N d (t )值降低的趋势,而且这一特点并不仅限于太古代,在图3中以箭头表示的华北地台的这种N d 同位素演化趋势似可一直持续到新生代;当然控制新生代地幔源区Nd 同位素组成变化的化学机制可能不同,其影响因素也更为复杂,扬子台缘区随时代由老到新岩石的E Nd (t )值范围逐渐增大,E Nd (t )值总体不断增高,其均值与同时期亏损地幔E Nd (t )值的低值基本相当,表明自扬子地台造壳以虽不断有地壳物质回返地幔,但与岩浆源区地幔物质相比其比率较低,整个前寒武时期地幔亏损度无明明变化.南秦岭带各时期E N d (t )值变化范围小,随时间演化岩石的E Nd (t )值不断增高,由低于到逐渐进入亏损地幔ENd (t )值演化范围,表明该地带回返地幔的地壳比率更低,可能在较长时间跨度上该区岩石圈一直处于相对拉张环境.北秦岭带由于T DM 值连续,ENd (t )值分布在3个有一定间隔的区域,T DM 值较高区内岩石的ENd (t )值变化范围较大,部分样点的EN d (t )值超出了亏损地幔的E Nd (t )值演化范围,表明在2000M a 前,该带地幔的亏损程度很高,处于典型的大洋环境.直至前寒武纪晚期北秦岭带岩石E Nd (t )均值并未发生明显改变并图有降低,指示元古宙晚期有地壳物质混入该带地幔源区.另外,北秦岭带3个T DM 值不连续的样点分布区可能与该带的主要造壳作用期相关.在图3中,太古宙4个构造单元的E Nd (t )值及变化范围相似,元古宙始各自分别演化.在显示U -b 体系和Sm-Nd 体系演化特征的206Pb/204Pb-E Nd (t )图上(图4),秦岭造山带各构造单元前寒武纪基性火山岩的样点呈现了与前列图件相似的分区特征,华北台缘区样点分布相图3 秦岭造山带前寒武纪基性火山岩E Nd (t )-T DM 相关变异图Fig.3 T he E Nd (t )-T DM diagram fo r m afic vol-canic rocks in Qinling area△.华北台缘区;▲.北秦岭带;●.扬子台缘区;□南秦岭带图4 秦岭造山带前寒武纪基性火山岩206Pb /204Pb -E Nd (t )图F ing .4 T he 206Pb /204Pb -E Nd (t )diagr am for mafic vo l-ca nic r ocks in Q inling ar ea△.华北台缘区;▲.北秦岭带;●.扬子台缘区;□南秦岭带460地球科学——中国地质大学学报第21卷对独立,其他3个构造单元样点分布区有部分重叠;南秦岭带仍有两个彼此分离的样点分布区.4 微量元素组成强不相容元素含量比值在不同地球体系中有较稳定的变化范围[9,10](表2),且相互间有较显著的差异,故在反映岩浆源区组成上有指示意义.选取在地幔、大陆地壳和陆源沉积物以及洋壳流体中有明显差异的Ba,Nb,Th,La4种元素间比值,编制了Ba-Ba/Nb(图5a),Th/Nb-Ba/ Nb(图5b),Ba/La-Nb/La(图5c)和Ba/La-Th/La(图5d)的相关变异图.在这4个相关变异图上,秦岭造山带样品点的分布规律十分清晰,在90%准确率水平,华北台缘区样点独立分布于A 区,其他3个构造单元共同分布于B区.在图5a—图5d上分割A,B两区的界线分别为:lg(Ba)=3.725+1.45lg(Ba/Nb)(T h/Nd)=3.72+4.4lg(Ba/Nb)(Ba/La)=1.82(Nb/La)(Ba/La)=-6.0+23.5(T h/La)用以上元素比值相关变异关系式划分的A～B范围在确定秦岭造山带火山岩产出的岩石圈归属时准确率很高,其中以Th/N b-Ba/Nb和Ba/ La-T h/La图的效果最好,正确率分别达到100%和97%.各图中被误判的少量火山岩样品主要为太古宙岩石,南秦岭带的基性岩样品在一些图中也误落入了A区.造成误判的原因可能与岩石形成时的陆壳混染有关,也可能与岩石形成后在陆壳中经历的化学作用影响有关.表2 基性火山岩物源端元组分的部分微量元素比值Table2 The tr ace element r atios of end-mem-ber co mpo nents of the so urce of vol-canic ro cks源区端元Ba/Nb Ba/La Nb/T h T h/Nb La/Nb Nb/L a T h/La 资料来源MORB 2.70 2.5219.420.05 1.070.930.05文献[10]4.80 4.0012.500.08 1.200.830.07文献[9]原始地幔9.8510.178.620.120.95 1.050.12文献[10]9.3610.178.620.120.94 1.060.12文献[9]19.7121.048.330.120.94 1.060.13文献[9]陆壳及陆56.3233.13 1.840.54 1.700.590.32文献[11]源沉积物40.0028.07 1.820.55 1.430.700.39文献[3]俯冲洋壳35017.50.3 3.3320 0.050.17文献[11]析出流体 李曙光[11]曾应用E Nd(t)-La/Nb,E Nd(t)-Ba/Nb,E N d(t)Nb/Th图对地幔不均一性和岛弧图5 秦岭造山带前寒武纪基性火山岩中不相容元素比值相关变异图Fig.5 The Ba-Ba/Nb,Ba/La-Nb/La,T h/ Nb-Ba/Nb and Ba/Lb-T h/La dia-g rams fo r volcanic r ocks in Qinling area a.Ba-Ba/Nb相关图;b.T h/Nb-Ba/Nb相关图;c.Ba/La-Nb/La相关图.d.Ba/La-Th/La相关图.△.太华群;□.登封群;○.安沟群;▲.秦岭群;●.耀岭河群、武当群、碧口群;◇.崆岭群;■.西乡群、武当群中基性、超基性岩体图6 秦岭造山带前寒武纪基性火山岩E Nd(t)-Ba/N b 相关变异图Fig.6 T he E Nd(t)-Ba/Nb diag ram for mafic vo lcanic rocks in Qinling area1:△.华北台缘区;▲.北秦岭带;●.扬子台缘区;□.南秦岭. 2:图中陆源沉积物(CS)、俯部洋壳析出流体9SL)和M ORB亏损地幔演化范围据李曙光[1]461第5期韩吟文等:秦岭造山带前寒武纪地幔化学分区及壳幔物质循环火山岩分类进行研究.为进一步了解基性火山岩地幔源区混染地壳物质的性质及受混染的程度,编制了E Nd(t)-Ba/Nb相关变异图(图6).由图可以看出:(1)秦岭造山带4个构造单元都较临近M ORB端元,但均未落入M ORB端元内。
