Question

古、中元古代地壳发展

Answer 1

前面已经论证，北秦岭最老基底秦岭群是扬子板块古元古代新生洋岛基础上发育形成的微陆块，是古元古代地壳增生的产物，也是后来新元古代—早古生代华北板块活动大陆边缘的基底。该群副片麻岩和变拉斑玄武岩并不具有岛弧岩石的地球化学特征，而是显示裂谷构造环境的沉积岩和火山岩的化学和同位素组成特征。其拉斑玄武岩具有与松树沟蛇绿岩片中E-MORB型拉斑玄武岩相似的地球化学特征，且地幔源区与OIB相同（张本仁等，2002）。

中元古代（晚期）宽坪群火山-沉积岩系产于北秦岭块体的北缘，紧靠华北陆块南缘。变基性火山岩在宽坪群火山-沉积岩系剖面中主要分布于中、下部，经鉴别属于拉斑玄武岩浆系列岩石，数量也较多。化学成分在富集Rb、Ba、Th、Ta、Nb、Zr、Hf方面基本同秦岭群的变拉斑玄武岩相似，唯Th偏低、Sc和Ta偏高、Nb/Ta和La/Ta偏低；岩石稀土元素组成多呈平坦型，（La/Yb）_N变化于0.83～4.34之间。具有这样特殊的不相容元素和REE组成的岩石应类似于过渡型（T型）MORB，后者一般被认为属于N-MORB和E-MORB的过渡类型（Schilling，1975a，b；Saunders，1984）。MORB标准化元素组成模式图解显示，该群变拉斑玄武岩的高场强元素相对相邻大离子亲石元素并不亏损，表明它们是板内裂谷环境中火山作用的产物。虽然在岩系剖面中具有平坦型稀土元素组成模式的变拉斑玄武岩占有绝对优势，但是在剖面的底部却发现样品的稀土元素组成是变化的，随样品所在层位上的自下而上，变拉斑玄武岩的∑REE由高逐渐变低，球粒陨石标准化组成模式由较陡的右倾型逐渐变为平坦型，表明拉斑玄武岩由板内裂谷型向T-MORB型的过渡（图9-1），从而揭示了宽坪盆地具有由裂谷开始向拉张产生洋脊型玄武岩发展的趋势（谢千里和张本仁，1990）。

宽坪群变沉积岩的原岩基本为杂砂岩，表明沉积属于陆源性质（张寿广等，1991）。该群中的硅质岩均具负铈异常（δCe=0.59～0.85），反映了较深水沉积的特征（Murray et al.，1990，1991）。测定剖面中不同层位硅质岩的发现，随层位自下而上样品的Mn含量由高逐渐变低，而Cu、Zn、Y、Zr、Ba、P和REE等含量则由低逐渐增高（表9-1）。硅质岩元素含量的这种变化趋势指示着沉积水体深度的逐渐增大（Yamamoto，1987）。硅质岩的化学演化同样揭示出宽坪海盆扩张裂陷的过程（张本仁等，1994）。

图9-1 宽坪群变拉斑玄武岩球粒陨石标准化REE组成模式在剖面中的变化

1、2和3表示样品在剖面中下、中、上相对位置。

宽坪群变质杂砂岩，经La/Co-Sc/Th和La/Co-Th/Co图解（Taylor and McLennan.，1985）的物源判别，成分点在前一图解中呈双曲线的一支分布，在后一图解中呈一直线分布，清楚地显示出二元混合的趋势。上端元具有相似于太华群的平均成分，下端元接近于秦岭群平均成分（Gao Shan et al.，1996）。这意味着宽坪群杂砂岩的碎屑物质主要由秦岭群供应，并有太华群物质加入。宽坪群变质杂砂岩中碎屑锆石年代学研究揭示出两组年龄值，一组为3.3～2.8Ga，另一组为2.1～1.8Ga，且以后一组为主（万渝生等，1990；张宗清等，1994）。老的一组应该代表来自北面太华群的锆石，因为在北秦岭不存在其它具有这种年龄的岩石，而较年轻的一组应代表来自南面秦岭群的锆石。因此，通过微量元素和碎屑锆石对沉积物源的判别结果是完全一致的。

表9-1 宽坪群硅质岩微量元素成分的变化

注：元素含量单位为10^-6。

总之，宽坪群原始杂砂岩的陆源碎屑是秦岭群（为主）和太华群共同供应的。这种事实有力地说明，在宽坪盆地形成和发展过程中以秦岭群为最老基底的北秦岭必定作为高地或岛链围限于该盆地的南侧，从而说明当时北秦岭和华北陆块之间只有一边缘海盆之隔。宽坪群的大量变玄武岩显示与北秦岭相一致的高 ε_Nd（t）值（+4.5～+6.5，平均值+6.1）和高Pb同位素比值，在高（相对于华北）Yb/Hf、Nb/La、Th/La等比值方面也同秦岭群变玄武岩和松树沟蛇绿岩中变拉斑玄武岩相一致（见表5-5）。这些数据也较有力地证明该群玄武岩的幔源区是北秦岭型的，即扬子大洋岩石圈型的。鉴于宽坪盆地是由大陆板内裂谷开始向初始洋盆发展的，上述结果应能说明，北秦岭或扬子板块在宽坪边缘海盆打开之前就应与华北陆块接触过。遗憾的是，迄今尚未在华北陆块南缘发现古元古代和中元古代期间由扬子板块俯冲-碰撞造成的岩石组合。因为，虽然华北南缘中元古代熊耳群火山岩系曾被认为属于安第斯山型大陆边缘弧岩浆活动的产物（Jia C.，1987；胡受奚等，1988；张本仁等，1987），但是后来更多的证据表明该群火山岩系应属于为板内裂谷构造环境中的岩套（夏林圻等，1991；张本仁等，1994）。因此，在新元古代之前扬子板块同华北板块是怎样拼合的尚待进一步研究。