东秦岭宽坪岩群变质火山碎屑岩及碎屑岩LA-ICPMS锆石U-Pb年龄及其地质意义

张成立  张国伟  刘爽  王守敬  周鼎武  刘良

（西北大学大陆动力学教育部重点实验室，陕西 西安，710069）  

    宽坪岩群作为秦岭造山带中北秦岭构造带的重要组成部分，跨越河南、陕西及甘肃东部，呈狭长带状展布于该构造带北部，长达近千km。北以铁炉子-栾川断裂与陶湾群、栾川群、官道口群、汝阳群相接；南沿斜峪关-葫芦提-瓦穴子-毛集一线，与草滩沟群、斜峪关群、云架山群、二郎坪群毗邻。该岩群经历了多期变质、变形作用，由多个构造岩片拼接而成，主要由一套变质火山岩、陆源碎屑岩及碳酸盐岩组成，变质程度为绿片岩相到角闪岩相，其原岩被认为是在1000Ma之前陆内拉张环境的产物(张寿广等，1991；刘国惠等，1993；张本仁等，1994：张宗清等，1994)，局部地区曾一度扩张为小型洋盆(张国伟等，2001)，可能代表了一次重要的陆内裂谷作用。

然而，由于宽坪岩群存在多组年龄(杨荣勇等，1993)，对其形成年代也有1000Ma左右(张宗清等，1991；1994)和早于1000Ma(张寿广等，)的不同认识。本次利用新的LA-ICPMS锆石原位(in situ)U-Pb定年技术，除对前人测年研究程度较高的陕西商州北部地区1件变酸性火山碎屑岩(Kp-03)和2件变质碎屑岩(Kp-01，Kp-11)中不同锆石甚至同一颗粒不同微区进行定年分析外，还对与它们基本同一层位的西部周至县南部崂峪变质碎屑岩的锆石开展了详细研究，以从一个新的方面对宽坪岩群的形成年代和其所经历的后期改造提供可靠的年代学证据，并就它们代表的地质意义进行讨论。

    板桥变火山岩中的锆石CL图像显示，除个别锆石或核部残留锆石显示岩浆韵律环带结构外，多数锆石具弱分带或片状分带以及面形分带增生锆石结构特征，在少数锆石颗粒核部外围常出现一个很窄的(几个μm)不规则亮色边缘，由于与核部分界线多呈港湾状推断，其形成可能与锆石遭受后期变质流体或熔体的改造有关。

    其它3件变质碎屑岩中的锆石CL图像较一致的表现了无分带、弱分带或片状分带变质成因锆石的内部结构特征，少数核部残留锆石出现了岩浆韵律环带结构。此外，还有部分锆石是作为新生增生锆石出现于锆石外围，同样多数锆石颗粒的边缘也发育不规则亮边，表明这些锆石也遭受了后期变质流体或熔体作用的改造。锆石内部结构的CL图像反映，4件样品经历了相同的地质演化过程，因而可有效对宽坪岩群的形成年代和后期改造作出限定。

根据测试结果统计，凡年龄值大于1200Ma的锆石矿物大多为不规则状锆石残留内核，它们的外围均有新生增生锆石形成。残留内核锆石出现了岩浆韵律环带(Th／U=0.35～0.98)和变质成因锆石的内部结构(Th／U<0.3，但也存在Th／U>0.3的变质锆石，可能是由于其生长速率过快而与其生长介质之间未能达到平衡，因而导致它们具有较低的U含量和较高的Th／U比值(吴元宝等，2004))。这种岩浆与变质多成因类型锆石内核的存在显然代表了这些碎屑岩中碎屑锆石的残留，应反映岩石源区的信息。所得峰期年龄出现众数最高的一组年龄大约在1000Ma左右。所有这些锆石的CL图像揭示，它们除部分作为碎屑残留锆石的增生锆石出现外，其他均为具变质成因锆石内部结构的新生变质锆石，其中部分新生变质锆石的外围还有晚期增生锆石的出现。这些锆石的Th／U一般<0.3或略高于0.3，但部分锆石特别是作为碎屑残留锆石增生部分的锆石的Th／U>0.3，也反映出它们的生长速率过快而未能与其生长介质之间达到平衡。另外，在900Ma～650Ma、500Ma～450Ma和260Ma还出现三组众数较高的锆石年龄,这些锆石基本都是以变质成因锆石内部结构的变质锆石或新的增生锆石出现于其他早期锆石颗粒的外围。因而，应代表了新元古代以来秦岭地区所发生的不同地质事件对它们的改造。

    因此，根据残留碎屑锆石最小年龄不小于1200Ma和具变质成因锆石高众数峰值年代起始于大约1150Ma左右这一事实，将宽坪岩群的形成年龄限定在1150Ma～1200Ma之间。而由宽坪岩群的变质增生锆石及重结晶新生变质锆石获得的其它三组较高众数的锆石年龄则代表了秦岭新元古代以来发生的3期重要地质事件。其中，宽坪岩群形成后所经历的首次变质改造作用高峰期发生在新元古代早期约1065Ma～950Ma，这也是该区最为广泛和强烈的一次构造变质事件，其时代略滞后于世界范围格林维尔造山运动(1300～1000Ma)，与北秦岭区955Ma左右的强烈变形事件（王涛，2003）相对应；出现于900Ma～650Ma的峰值年龄与北秦岭后碰撞花岗岩（张成立等，2004）和陡岭群内A-型花岗岩(卢欣祥等，1995)的形成时代相吻合，并与南秦岭区持续伸展拉张作用(张国伟等，1988；2001；夏林祈等，1996，张本仁等，2002)相伴，两次事件与世界范围Rodinia汇聚与裂解基本对应，可能代表了Rodinia超大陆聚合与裂解事件在秦岭的反映。500Ma～450Ma这一峰值年龄除与北秦岭地区大量俯冲碰撞型花岗岩有着相同的年代外，近年来在北秦岭地区还发现与其时代大致同时的高压或超高压变质作用(杨经绥等，2003；刘良等，2003；陈丹玲等，2004)，表明北秦岭早古生代期间不但存在洋盆俯冲消减作用，可能还有伴随这次俯冲消减的超高压变质事件的发生，反映北秦岭区一次强烈的构造热事件。出现于262±59Ma（1σ）左右的峰值，其时代与南秦岭以及东部大别造山带碰撞事件时代在误差范围一致。因此，这一峰值可能代表了中国大陆南北两大地块于中生代最终碰撞，造成分隔我国南北地理格局的秦岭造山带最终形成，至此之后进入到统一的陆内构造作用演化阶段。