北秦岭二郎坪杂岩变沉积岩碎屑锆石年代学及其构造地质意义

摘要

碎屑锆石为沉积岩中最稳定的矿物,其年龄谱系不仅可限定沉积物的最大沉积年龄与物源性质,而且能够为探讨其形成构造环境提供关键约束.作为北秦岭构造带主要构造岩石地层单元之一,二郎坪杂岩由北部碎屑岩片、中部蛇绿岩片和南部变泥质碎屑岩片组成.本文对二郎坪杂岩南部变泥质碎屑岩片中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MSU-Pb年龄测试研究,获得样品锆石谐和年龄值分布在500±7～3894±5Ma之间,一个年龄高频集中区为0.9-1.0Ga,6个次要年龄集中区分别为～550Ma、750-850Ma、～1.35-1.48Ga、～1.6-1.75Ga、～2.6-2.7Ga和～3.0-3.4Ga.。结果表明：1）最小谐和年龄以及侵入其中的西庄河花岗闪长岩（形成时代为475Ma或480Ma）共同限定南部岩片的形成时代应为早古生代寒武纪-奥陶纪（500-475Ma）；2）通过与邻区地质事件年龄谱峰及其锆石阴极发光图像特征的对比，二郎坪杂岩变质碎屑岩原岩的物源分别主要来自南部秦岭杂岩中的早新元古代花岗岩和北部华北南缘熊耳群中元古代火山岩，其物源具有双源特征，暗示其形成于与伸展作用相关的裂谷或弧后盆地构造背景；3）结合区域地质背景资料分析，二郎坪杂岩中的沉积碎屑岩片可能形成于商丹洋向北俯冲期间所产生的弧后伸展盆地构造环境；4）通过与宽坪岩群沉积岩中的碎屑锆石年龄数据的对比，揭示二者碎屑锆石具有相似的年龄谱峰，结合宽坪岩群变沉积岩中发现大量疑源类、几丁虫和虫颚等早－中奥陶世化石组合以及二郎坪杂岩蛇绿岩片中的火山岩夹层硅质岩中发现早－中奥陶世牙形石和放射虫的研究，分析认为二者沉积物的沉积时代相近，沉积物源几乎完全一致，暗示它们形成的构造环境可能具有一致性；5）二郎坪蛇绿岩片中的典型的与洋壳俯冲有成因联系的弧火山岩的形成时代（463-475Ma）明显迟后于区内高压-超高压岩石的峰期变质时代(514-484Ma)约20-30Ma，清楚地表明二郎坪洋壳拖曳秦岭杂岩发生陆壳俯冲-深俯冲作用的可能性不大；6)二郎坪杂岩南部碎屑岩片和宽坪岩群碎屑沉积物中碎屑锆石中最主要的年龄集中区（0.9-1.0Ga）的物源来自现今秦岭杂岩中的早新元古代花岗质岩石，而缺少来自现今秦岭杂岩中的早古生代岩浆岩和HP/UHP变质岩石锆石的年龄信息，明确指示二郎坪与宽坪盆地沉积时，秦岭杂岩重要组成的早新元古代花岗质岩石已出露于地表接受剥蚀，而现今秦岭杂岩中出露的HP/UHP岩石和早古生代岩浆岩未抬升出露地表，即秦岭杂岩出露的前早古生代陆壳物质不是整体而是部分经历了陆壳俯冲－深俯冲作用。