东秦岭地区二郎坪、宽坪及陶湾岩群变沉积岩碎屑锆石年代学研究及其地质意义

摘要

北秦岭构造带是秦岭复合造山带的重要组成部分，但对其构造演化的认识长期存在争议。本文通过对东秦岭地区二郎坪杂岩、宽坪岩群和陶湾岩群浅变质沉积岩以及宽坪岩群四岔口组基性火山岩夹层锆石的阴极发光图像、U-Pb年代学和稀土元素、Lu-Hf同位素及地球化学的研究，试图进一步限定其沉积时代、物源及形成的构造背景，并为深入理解北秦岭早古生代构造演化提供进一步的约束。
　　二郎坪杂岩南部碎屑岩片2件变砂岩、宽坪岩群四岔口组3件云母片岩和陶湾岩群2件云母片岩中碎屑锆石年龄谱分布范围分别为500～3894Ma、494～3837Ma和774～2950Ma，并且二郎坪杂岩与宽坪岩群中碎屑锆石均具有0.9～1.0Ga和2.4～2.7Ga的主要年龄集中区，以及0.5～0.6Ga、0.7～0.85Ga、1.1～1.2Ga、1.3～1.5Ga、1.6～1.8Ga和3.1～3.5Ga等六个次要年龄集中区;而陶湾岩群碎屑锆石具有1.1～1.5Ga和1.6～2.1Ga的主要年龄集中区，0.75～0.9Ga和～2.49Ga的次要年龄集中区。研究结果表明:
　　1、碎屑锆石中最年轻的岩浆锆石年龄(494±6Ma和515士5Ma)并结合侵入二郎坪杂岩南部碎屑岩片中的西庄河花岗闪长岩结晶时代(480～475Ma)以及宽坪岩群变沉积岩中发现早-中奥陶世化石组合的研究，共同限定二者沉积物的沉积时代均为早古生代寒武纪-早中奥陶世。
　　2、通过与邻区地质事件谱峰、锆石阴极发光图像特征及稀土元素和锆石Lu-Hf同位素特征的分析对比，二郎坪杂岩和宽坪岩群变沉积岩物源为秦岭杂岩早新元古代花岗岩、华北中部地区岩石及其南缘熊耳群火山岩、南秦岭和扬子北缘新元古代岩浆岩及南秦岭陡岭杂岩中片麻岩，物源具有双源性;结合区域地质的分析，进一步限定它们可能近同时形成于商丹洋向北俯冲期间所产生的弧后伸展盆地。
　　3、宽坪岩群四岔口组基性火山岩夹层分选出了年龄值分别为600Ma、945Ma、998Ma、1134Ma、1270Ma、1687Ma、2300Ma和2420Ma的锆石，这些年龄值的锆石在四岔口组碎屑沉积岩中均可见到，故宽坪岩群四岔口组基性火山岩应与四岔口组碎屑沉积岩的形成时代一致。另外，宽坪岩群四岔口组基性火山岩夹层分选出的锆石的年龄值还与前人在广东坪组基性火山岩中分选出的锆石年龄值类似，暗示二者的形成时代可能也是一致的。四岔口组基性火山岩夹层又与广东坪组基性火山岩具有基本一致的地球化学特征，说明二者应形成于同一构造背景。结合二郎坪宽坪变碎屑沉积岩为弧后盆地产物的认识，宽坪岩群基性火山岩可能为该盆地扩张的产物。
　　4、陶湾岩群奥陶纪化石的发现限定其形成时代为早古生代奥陶纪，其最年轻的碎屑锆石(774Ma)晚于其真正沉积时代（早古生代奥陶纪）至少约300Ma，表明陶湾岩群形成于陆内背景。结合其碎屑锆石物源主要为华北和华北南缘岩石，缺少其南侧北秦岭秦岭杂岩中的花岗岩，以及区域地质的研究，本文倾向于认为陶湾岩群为华北板块南缘被动大陆边缘形成的沉积岩，可能不属于北秦岭北缘的沉积地层。
　　5、二郎坪、宽坪岩群变沉积岩中碎屑锆石最主要的年龄集中区(0.9～1.0Ga)的物源来自秦岭杂岩中的早新元古代花岗质岩石，而缺少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，指示二郎坪、宽坪盆地沉积时，秦岭杂岩中的早新元古代花岗质岩石已出露于地表接受剥蚀，而秦岭杂岩中出露的HP/UHP岩石和早古生代岩浆岩未抬升出露地表，即秦岭杂岩现今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深俯冲作用。
　　6、二郎坪、宽坪岩群变沉积岩中碎屑锆石次要年龄值为0.7～0.85Ma的碎屑锆石主体来自南秦岭及扬子北缘新元古代岩浆岩以及南秦岭陡岭杂岩中的片麻岩，暗示二郎坪、宽坪盆地沉积时，阻隔南秦岭与北秦岭的商丹洋可能主体已经关闭。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据及其科学意义

1．2 研究现状及存在问题

1．2．1 碎屑锆石方法研究现状

1．2．2 二郎坪杂岩

1．2．3 宽坪岩群

1．2．4 陶湾岩群

1．3 研究目标、主要研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．4 技术路线

1．5 完成主要工作量

第二章 区域地质概括

2．1 华北板块南缘

2．2 北秦岭构造带

2．2．1 宽坪岩群

2．2．2 二郎坪杂岩

2．2．3 秦岭杂岩

2．2．4 丹凤岩群

2．3 南秦岭构造带

2．3．1 鱼洞子群

2．3．2 陡岭杂岩

2．3．3 小磨岭杂岩

2．3．4 武当岩群和耀岭河群

2．4 扬子板块北缘

第三章 野外地质及岩相学特征

3．1 二郎坪杂岩

3．2 宽坪岩群

3．3 陶湾岩群

第四章 分析结果

4．1．1 二郎坪杂岩

4．1．2 宽坪岩群

4．1．3 陶湾岩群

4．2 Lu-Hf同位素分析结果

4．3 岩石地球化学特征

5．1 形成时代

5．1．1 二郎坪杂岩

5．1．2 宽坪岩群

5．1．3 陶湾岩群

5．2 物源分析

5．3 构造背景

5．3．1 二郎坪杂岩

5．3．2 宽坪岩群

5．3．3 陶湾岩群

5．4 构造地质意义

结论

参考文献

附录

攻读硕士期间取得的科研成果

致谢