北秦岭造山带早古生代多期变质与深熔作用:锆石U-Pb年代学证据

摘要

北秦岭造山带中的秦岭群以多期变质作用和强烈混合岩化为特征,出露有早古生代的榴辉岩和高压麻粒岩,以及区域性分布的中低压麻粒岩-角闪岩相变质岩石和混合岩.本文对西峡双龙地区混合岩化片麻岩(中色体)、石榴子石黑云母片岩(暗色体)和淡色花岗岩脉体进行了详细的锆石U-Pb定年和微量元素研究.结果表明片麻岩的原岩年龄为941±11Ma(2σ,MSWD=0.59),石榴子石黑云母片岩的原岩年龄为756±9.9Ma(2σ,MSWD=1.07).石榴子石黑云母片岩中的变质锆石获得了484±9.6Ma(2σ,MSWD=0.88)的年龄,与片麻岩中锆石变质增生边获得的单点年龄498±11Ma在误差范围内一致.这些变质锆石多数具有平坦的HREE分配模式,弱Eu负异常,与高压变质岩中的变质锆石特征相似.该年龄与秦岭榴辉岩和高压麻粒岩的变质年龄相一致.石榴子石黑云母片岩中锆石的最外层增生边记录了424±9.1Ma的年龄,同时淡色脉体中的锆石也给出了422±4.0Ma(2σ,MSWD=0.77)的加权平均年龄,代表了深熔脉体的结晶年龄.这些锆石均为新生锆石,阴极发光弱,具有低的Th/U比值,平坦的HREE分配模式,强烈的Eu负异常,指示部分熔融过程中存在大量石榴子石和斜长石.深熔脉体的年龄与秦岭群中的中低压高温-超高麻粒岩相变质的年龄相符.结合已有的结果,我们认为秦岭群普遍记录了500 ～ 480Ma的高压、超高压变质作用,并叠加了440～400Ma的中压-高温变质和深熔作用.秦岭群可能是Rodinia超大陆裂解过程中从华南陆块或相似构造属性陆块分离并漂移到华北克拉通南缘的微陆块.在500 ～ 480Ma时发生碰撞造山作用导致北秦岭微陆块深俯冲并发生了高压-超高压变质作用,在志留纪由于商丹洋壳北向俯冲导致秦岭微陆块发生了以中压-高温变质、深熔和同时的岩浆作用为特征的增生造山作用.