南秦岭造山带碳酸岩对洋壳深俯冲的指示意义

摘要

秦岭造山带是华北与扬子两大地质构造单元的分界和衔接地,在我国大陆地质构造演化中占有重要地位.位于南秦岭造山带勉略缝合带附近的湖北庙垭出露了典型的碳酸岩-正长岩杂岩体.碳酸岩是地球表面出露较少的幔源岩石之一,其规模通常很小,富含Sr和Nd,可以缓冲地壳物质混染的影响,而保留和记录地幔源区的Sr-Nd同位素组成.利用SHRIMP和LA-ICPMS分别测定了南秦岭湖北庙娅碳酸岩的独居石U-Pb年龄和与碳酸岩共生的正长岩的错石U-Pb年龄,年代学结果表明尽管碳酸岩与碱性岩共生，但两者并无成因联系。庙垭碳酸岩的初始(87Sr/86Sr)i为0.7036-0.7040，εNd参数从0.6到-1.1，而正长岩的初始(87Sr/86Sr)i为0.701至0.7034,εNd参数从9.4到10.1，同位素特征也不支持两者具有成因联系.庙垭碳酸岩具有变化的C-O同位素组成，其中δ13CV-PDB从-3.54至-6.96‰，δ18OV-SMOW从8.62至14.36‰，超出了初始碳酸岩的C-O同位素范围，其中C同位素组成也超出了地幔C同位素值范围，这样的特征并不能归因于地壳物质的混染，因为庙垭碳酸岩并无明显的Pb异常，分离结晶过程也被排除是由于它们的C-O同位素不呈线性关系，暗示其地幔源区可能受到洋壳沉积物的俯冲影响。庙垭碳酸岩具有球粒陨石库的Nd同位素组成，它们的CHUR模式年龄为190-300Ma，与其成岩年龄相近，但Pb同位素组成变化较大，位于地幔端元HIMU-EM1之间。庙垭碳酸岩位于勉略缝合带附近，其成岩年龄稍晚于勉略洋壳的俯冲闭合并导致三叠纪华北和华南板块的碰撞。因此，庙垭碳酸岩的成因与勉略洋壳密切相关。勉略洋壳具有高的εNd，低的Pb同位素组成，很难解释庙垭碳酸岩低εNd和高Pb同位素特征。因此，提出来自地幔深部具有低Nd高Pb同位素的流体交代了俯冲的勉略洋壳，形成了庙垭碳酸岩独特的同位素特征。