造山帶中的高壓-超高壓變質(zhì)巖石記錄了地殼物質(zhì)從俯沖到折返的動力學全過程。造山帶的形成一般都經(jīng)歷長期而復雜的演化歷史,包括早期大洋的俯沖、閉合,陸殼深俯沖,弧陸碰撞或陸陸碰撞,隆升造山過程中伴隨的侵蝕和沉積作用以及造山帶垮塌等一系列過程。高壓-超高壓巖石經(jīng)歷深俯沖至地幔和隨后折返至地表的過程,可以被記錄在它們的P-T-t演化軌跡之中。因此,從變質(zhì)巖石中解析出其所記錄的P-T-t軌跡是了解造山帶演化過程的重要依據(jù)。此外,與俯沖板片折返過程相伴的熔流體活動以及與造山帶隆升相關的沉積響應也對造山帶的演化過程提供了重要約束。秦嶺造山帶是揚子板塊和華北板塊之間的復合造山帶,是我國中央造山系的重要組成部分。隨著北秦嶺地區(qū)高壓-超高壓變質(zhì)作用及相關研究的深入,不斷發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)的秦嶺雜巖中自北向南斷續(xù)出露一系列陸殼深俯沖成因的高壓-超高壓巖石。本文通過對北秦嶺不同地區(qū)出露的高壓-超高壓巖石進行了精細的變質(zhì)作用和變質(zhì)年代學的研究,對其折返過程中的相關熔流體活動進行了初步探討,同時對北秦嶺造山帶隆升相關的沉積響應進行碎屑物源的分析,為探討北秦嶺陸殼深俯沖動力學機制以及對北秦嶺早古生代構(gòu)造演化過程的幾個重要時間節(jié)點進行限定。結(jié)合本文及前人的研究資料,構(gòu)建了北秦嶺早古生代新的構(gòu)造演化模式。本文獲得的主要成果如下:1.對北秦嶺官坡、松樹溝、寨根和清油河四個地區(qū)的榴輝巖或退變榴輝巖及其圍巖進行了詳細的巖相學觀察,利用相平衡模擬與傳統(tǒng)溫壓計相結(jié)合的方法,獲得變質(zhì)演化期次,結(jié)合礦物包裹體、微量元素及年代學研究,構(gòu)建了它們的順時針P-T-t演化軌跡,進一步確認這些巖石經(jīng)歷過陸殼深俯沖。(1)首次在寨根地區(qū)退變榴輝巖的石榴子石中發(fā)現(xiàn)殘留的綠輝石包裹體,指示其早期經(jīng)歷了榴輝巖相變質(zhì),相平衡模擬計算限定峰期變質(zhì)條件約為1.67 GPa,679～765 ℃C;鋯石U-Pb定年表明峰期榴輝巖相變質(zhì)時代為501～497 Ma,兩期退變質(zhì)時代分別為474～447 Ma和425 Ma,得到一條先升溫降壓后降溫降壓的順時針P-T-t軌跡。(2)官坡地區(qū)榴輝巖的峰期礦物組合為Grt+Omp+Ph+Rt+Ky±Coe,峰期變質(zhì)條件約為3.0 GPa,725 ℃,位于石英-柯石英轉(zhuǎn)變線之上,峰期變質(zhì)年齡為487±9 Ma;榴輝巖中的石英脈獲得獲得榴輝巖直接圍巖多硅白云母片巖的峰期變質(zhì)條件為3.3～3.6 GPa,690～760℃。該片巖的獨居石中的包裹體有較低Si值的多硅白云母、金紅石、石英和鋯石,其SIMS U-Pb年齡為480 Ma,與榴輝巖中480Ma石英脈的形成時代一致,代表了折返初期的退變質(zhì)時代和熔流體活動記錄。構(gòu)建了這兩種巖石降溫降壓的順時針p-T-t軌跡。(3)詳細的巖相學特征顯示松樹溝榴輝巖經(jīng)歷了多期變質(zhì)作用,相平衡模擬和溫壓計計算獲得其在經(jīng)歷峰期超高壓變質(zhì)(3.1 GPa,740～770℃)之后遭受早期麻粒巖相疊加和晚期角閃巖相的退變質(zhì)改造,對應的峰期榴輝巖相變質(zhì)時代為490Ma,麻粒巖相-角閃巖相退變質(zhì)時代為470～455 Ma;松樹溝長英質(zhì)片麻經(jīng)歷了超高壓變質(zhì)作用(10GPa,1000℃)后降溫降壓至高壓麻粒巖相,鋯石定年獲得近峰期超高壓變質(zhì)時代為487～495 Ma,獨居石定年獲得480 Ma的麻粒巖相退變質(zhì)時代。(4)綜合清油河地區(qū)前人的研究結(jié)果以及本次研究中殘留多硅白云母的確認,共同表明清油河榴閃巖應該是榴輝巖折返過程中發(fā)生退變質(zhì)的產(chǎn)物,其峰期變質(zhì)礦物組合為Grt+Omp+Phe+Qz。鋯石定年獲得其原巖形成時代為783～818 Ma,峰期榴輝巖相變質(zhì)時代為485～490 Ma,角閃巖相退變質(zhì)時代為460～416 Ma。(5)北秦嶺的高壓-超高壓巖石都經(jīng)歷了順時針的P-T-t軌跡演化,且具有一致的峰期變質(zhì)時代,表明這些巖石都經(jīng)歷了同一構(gòu)造旋回,兩期退變質(zhì)時代分別對應了超高壓巖石早期快速折返至中部地殼層位和后期略緩慢的抬升過程。(6)結(jié)合野外地質(zhì)特征及大量區(qū)域地質(zhì)背景,本文認為北秦嶺高壓-超高壓巖石是～490Ma時商丹洋拖曳南秦嶺的部分新元古代陸殼物質(zhì)發(fā)生了深俯沖作用的產(chǎn)物,以此限定拖曳陸殼深俯沖的商丹洋在此時已主體關閉。2.對秦嶺雜巖中不同類型的淺色脈體和淺色花崗巖小巖體進行詳細的野外觀察、巖相學、年代學以及地球化學研究,進一步限定了它們的形成時代及其形成機制,初步建立了區(qū)內(nèi)深熔脈體與深俯沖陸殼折返過程之間的聯(lián)系。在秦嶺雜巖核部混合巖化發(fā)育的三個地區(qū)識別出了三期深熔脈體和淺色花崗巖小巖體,分別對應于深俯沖板片不同的折返階段:(1)第一期脈體呈不規(guī)則脈狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)出于清油河及寨根地區(qū)的副片麻中,形成時代為482～485Ma,與北秦嶺深俯沖板片的初期折返時代一致。它們顯示富SiO2,富K2O,低鈣,弱過鋁質(zhì)-強過鋁質(zhì)的特點,且貧Fe2O3T,MgO和Ti,富集Rb和Ba。LREE含量明顯比母體片麻巖低,與大多數(shù)地殼物質(zhì)重熔形成的花崗質(zhì)熔體特征一致。這一期淺色脈體的形成可能是深俯沖板片初始折返長英質(zhì)(含泥質(zhì))陸殼物質(zhì)中含水礦物(白云母)脫水引發(fā)部分熔融的產(chǎn)物。(2)第二期為產(chǎn)出于退變榴輝巖中的脈體及侵入到片麻巖中的小巖體,形成時代為～450Ma。其中退變榴輝巖中的脈體具有顯著高Si02,K20和Na2O和低MgO,高Sr/Y和La/YbN比值的高硅埃達克質(zhì)巖石特征。大部分εHf(t)值為高正值(3.4～10.4),少量為負值(-8.5～-12.0)。這些Hf同位素特征與區(qū)內(nèi)的榴輝巖的εHf(t)值(6.0～13.1)一致,指示這期熔體可能是來自于俯沖陸殼折返過程中榴輝巖的部分熔融,具有少量圍巖部分熔融的貢獻。(3)第三期形成時代為420Ma,一部分偉晶脈體和花崗巖體顯示高硅,低鉀、富鈉,輕稀土輕微富集,輕重稀土分餾較弱,Eu負異常明顯的英云閃長巖和奧長花崗巖的特征;另一部分淡色花崗巖體顯示具有明顯高硅、高堿和貧Ti02,MgO和FeOT,具高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)巖類的特點。這些脈體和小花崗巖體是碰撞造山后加厚地殼拉張減薄過程中,不同深度源區(qū)物質(zhì)發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物。3.綜合利用碎屑鋯石的CL圖像、微量元素、U-Pb年代學和Lu-Hf同位素,對南秦嶺中泥盆世劉嶺群中的碎屑鋯石進行沉積物源分析,對北秦嶺造山帶隆升時限提供限定本文四件劉嶺群樣品的碎屑鋯石年齡分布較為相似,具有三個主要的年齡集中區(qū) 500-400 Ma,850-700 Ma 和 1000-900 Ma,和三個次要年齡集中區(qū) 1.7-1.4Ga、2.0Ga和2.5-2.4Ga,其主要物源區(qū)為北側(cè)的秦嶺雜巖中的早古生代花崗巖和高壓/超高壓變質(zhì)巖石、早新元古代的花崗巖和正片麻巖,以及南側(cè)的南秦嶺和揚子北緣中的中新元古代巖漿巖和陡嶺雜巖中的副片麻巖,顯示具有雙源性。構(gòu)成劉嶺盆地中泥盆統(tǒng)砂巖的主要物源為北秦嶺早古生代的三期巖漿巖和少量高壓/超高壓巖石,說明中泥盆世前北秦嶺早古生代造山作用已經(jīng)結(jié)束,已處于構(gòu)造隆升后的剝蝕階段,進而表明南秦嶺劉嶺群形成于造山后的伸展盆地。
【學位單位】：西北大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P534.4;P542
【部分圖文】：

和上覆不整合的中元古代的熊耳群火山巖，古元古－新元古代（官道口群、欒川群、??高山河群等）和震旦系一中生代沉積蓋層組成（Ｇａｏ?ｅｔ?ａｌ．，１９９６；?Ｚｈｕ?ｅｔ?ａｌ．，２０１１；??Ｄｏｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０１１ａ；張國偉等，２００１）（圖２－２）。熊耳群主體是一套低級變質(zhì)的火山??巖系，夾少量陸源碎屑巖和火山碎屑巖，火山巖系主要由安山巖等中性－中基性??火山巖和少量英安巖組成，大量年代學研宄認為熊耳群的形成時代主體為??１．８０－１．７５Ｇａ?（趙太平等，２００４，?２００１：?Ｈｅ?ｅｔ?ａｌ”?２００９；?Ｃｕｉ?ｅｔ?ａｌ”?２０１１；?Ｐｅｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，??２００５），另外熊耳群中還有少量￣１．４５?Ｇａ和？１．６５?Ｇａ年齡獲得（Ｈｅ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９）說??明熊耳群火山巖可能足多次巖漿事件的產(chǎn)物（Ｚｈａｏ?ｅｔａｌ．，２００９）。此外，沿洛南－－??欒川－方城等地發(fā)育？條東兩向古元古帶晚期的堿性巖－堿性花崗巖帶

２．２．１寬坪雜巖??寬坪巖群位于北秦嶺構(gòu)造帶最北部，以朱陽關－夏館斷裂與南邊的二郎坪雜??巖呈構(gòu)造接觸（圖２－２）（張國偉等，２００１），由經(jīng)歷了綠片巖相－低角閃巖相變質(zhì)的變??質(zhì)火山巖、陸源碎屑巖和大理巖組成（肖思云等，１９８８；林德超等，１９９０；張壽廣??等，１９９１；劉國惠等，１９９３），主要出露于陜西戶縣澇峪、周至黑河、眉縣斜欲??１４??

２．３南秦嶺構(gòu)造帶??南秦嶺構(gòu)造帶指的是商丹縫合帶與勉略－巴山弧形斷裂帶之間的秦嶺南部地??區(qū)（圖２－ｌｂ）。其在構(gòu)造屬性上被認為與揚子板塊具有明顯的親緣性（Ｍｅｎｇ?ａｎｄ??Ｚｈａｎｇ，?２０００；張國偉等，２００１），由前寒武的結(jié)晶基底和巨厚的沉積蓋層組成。??１０８?１＾９??ｑｊ???錢岐燈元：ｍ的，ｍ?Ｃｘ．??［；｜?阪卩Ｉ?Ｉ?似卩農(nóng)《??？?Ｓ＇—?ｆ?ｍＭ??１Ｑ８￣?ｉｇｒ?ｉｉ〇；????圖２＿３南秦嶺構(gòu)造帶基底巖石分布簡圖（據(jù)Ｄｏｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１６修改）??結(jié)晶基底可為兩個部分：１）零星出露的變質(zhì)變形較強的陡嶺雜巖和魚洞子??群早前寒武紀結(jié)晶基底；２）廣泛出露的中晚前寒武變質(zhì)變形較弱的過渡性基底??（如：武當群、耀嶺河群、小磨嶺雜巖等）。這些構(gòu)造單元以斷層接觸，局部接觸??邊界不清晰（圖２－３）。??魚洞子群魚洞子群為南秦嶺構(gòu)造帶中最古老的巖塊，出露規(guī)模較小，由下部的??ＴＴＧ質(zhì)片麻巖和上部的變質(zhì)火山－沉積巖系組成，同位素測年結(jié)果顯示魚洞子巖??１８??

本文編號：2861019