王昭陽，裴先治,2，李瑞保,2，裴 磊,2，李佐臣,2，劉成軍,2，趙少偉,2，王 盟,2，陳有炘,2，周 海,2，趙 杰,2，許麗麗,2

(1.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054； 2.西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室，陜西 西安 710054)

0 引 言

勉略構(gòu)造帶是現(xiàn)今秦嶺造山帶的南緣邊界構(gòu)造帶，也是一個中國大陸中橫貫東西突出而壯觀的陸內(nèi)構(gòu)造變形帶，其中包含殘存的先期碰撞縫合帶遺跡，具有重要的研究意義[1]。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為勉略構(gòu)造帶及其西延是華北板塊與揚(yáng)子板塊之間一條代表了早古生代—晚古生代有限洋盆存在的蛇綠構(gòu)造混雜巖帶，相應(yīng)的勉略洋被認(rèn)為是東古特提斯洋的北側(cè)分支，并最終于晚海西期—印支期碰撞拼合，形成統(tǒng)一的中國大陸[1-15]。而近年來在勉略構(gòu)造帶及其周緣識別出一些新元古代巖漿巖，指示勉略地區(qū)在新元古代就應(yīng)該存在洋盆，并與新元古代Rodinia超大陸的聚合和裂解存在聯(lián)系[16-25]。然而，目前對于勉略構(gòu)造帶及其周緣新元古代以來具體的構(gòu)造演化過程還存在著爭議，例如洋盆存在時限、洋陸俯沖碰撞的具體時限與過程等問題尚沒有得到精確的限定。前人對于勉略構(gòu)造帶的研究多集中在巖漿巖的年代學(xué)和地球化學(xué)特征方面，帶內(nèi)廣泛出露的變質(zhì)沉積巖構(gòu)造巖片則研究程度較低，尤其是缺乏精確的年代學(xué)研究，導(dǎo)致其所包含的地質(zhì)信息被忽視。而沉積地層因為其沉積過程的連續(xù)性，可以完整地記錄區(qū)域洋陸轉(zhuǎn)換過程，指示古沉積-構(gòu)造環(huán)境，以此為切入點進(jìn)行深入挖掘，可為勉略構(gòu)造帶的組成與區(qū)域構(gòu)造演化提供新的地質(zhì)依據(jù)。因此，筆者所在的團(tuán)隊對勉略構(gòu)造帶內(nèi)不同區(qū)段的(變質(zhì))沉積巖系進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查，并逐步對其中有時代爭議的變質(zhì)沉積巖系進(jìn)行了碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)研究，得出以下認(rèn)識：康縣碾壩地區(qū)關(guān)家溝組沉積巖系、略陽地區(qū)金家河變沉積巖巖片、略陽地區(qū)火神廟變沉積巖片的沉積時代不早于南華紀(jì)[21，26-27]；略陽地區(qū)朱家山巖組沉積時代不早于中—晚泥盆世[28]；勉縣小碥河方家壩片巖巖片中變沉積巖的沉積時代主體為早古生代[29]。

除上述已報道的變沉積巖系外，在勉略構(gòu)造帶略陽區(qū)段關(guān)天門—五郎坪一帶發(fā)育有一套綠片巖-低角閃巖相變質(zhì)碎屑巖構(gòu)造巖片，本文暫稱其為關(guān)天門變沉積巖巖片(gsch)。由于其已發(fā)生強(qiáng)烈的區(qū)域變質(zhì)變形作用，且缺乏古生物與同位素年代學(xué)證據(jù)，長期以來對其形成時代的劃分和認(rèn)識存在很大的分歧。在張二朋等[30]編制的《1∶100萬秦嶺—大巴山及鄰區(qū)地質(zhì)圖》中，該構(gòu)造巖片被劃分為中下泥盆統(tǒng)沉積地層；在陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局綜合研究隊(1)陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局綜合研究隊．1∶5萬何家?guī)r幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.1996.1996年完成的《1∶5萬何家?guī)r鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖》中，該構(gòu)造巖片被劃分為志留系—三疊系關(guān)天門絹云石英片巖；在陜西省地質(zhì)調(diào)查院(2)陜西省地質(zhì)調(diào)查院．1∶25萬略陽縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.2007.2007年完成的《1∶25萬略陽縣幅地質(zhì)圖》和長安大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院2012年編制的《西秦嶺勉略構(gòu)造帶地質(zhì)圖》中，該構(gòu)造巖片依據(jù)區(qū)域地層對比被劃分為古元古界低莊溝巖組和新元古界五郎坪巖塊；在徐學(xué)義等[31]2014年編制的《秦嶺及鄰區(qū)地質(zhì)圖(1∶50000)》中，該構(gòu)造巖片被標(biāo)注為“時代未定片巖組合”。這些缺乏精準(zhǔn)證據(jù)的劃分方案使得該構(gòu)造巖片的形成時代與構(gòu)造屬性長期存在爭議，影響了對勉略構(gòu)造帶構(gòu)造格局及形成演化的正確認(rèn)識。為了解決關(guān)天門變沉積巖巖片的爭議問題，本文對采自該變沉積巖巖片中的石英片巖進(jìn)行系統(tǒng)的巖石學(xué)、碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，以限定其形成時代和源區(qū)特征，并與區(qū)域(變質(zhì))沉積巖系進(jìn)行對比，為進(jìn)一步探討勉略構(gòu)造帶及鄰區(qū)的組成與構(gòu)造演化過程提供有效的地質(zhì)信息。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 勉略構(gòu)造帶及鄰區(qū)地質(zhì)背景

秦嶺造山帶是華北板塊與揚(yáng)子板塊經(jīng)過長期復(fù)雜拼合過程形成的復(fù)合型大陸造山帶[2-4]，其復(fù)雜的物質(zhì)組成和造山記錄對理解大陸增生、俯沖消減、碰撞拼合等過程具有重要的指示意義[1，5-6]。而位于秦嶺造山帶南緣的勉略構(gòu)造帶是除商丹主縫合帶外的另一板塊碰撞拼合主縫合帶，其中記錄了大量板塊縫合的物質(zhì)信息，呈近東西向帶狀展布，向西經(jīng)過康縣、文縣、瑪曲、花石峽連接?xùn)|昆侖南緣阿尼瑪卿—布青山蛇綠構(gòu)造混雜巖帶，向東經(jīng)過巴山弧形斷裂帶延伸至大別造山帶南緣[1，32-33]。

本次研究的略陽地區(qū)為勉略構(gòu)造帶的典型出露區(qū)段，按照張國偉等[1]的劃分方案，將研究區(qū)從北至南依次劃分為南秦嶺構(gòu)造帶、勉略構(gòu)造帶、揚(yáng)子板塊西北緣(主要為碧口微地塊)三個構(gòu)造單元(圖1(a))。本文將按照勉略構(gòu)造帶、南秦嶺構(gòu)造帶、碧口微地塊的順序?qū)Ρ敬窝芯肯嚓P(guān)的地質(zhì)體進(jìn)行概述。

1.1.1 勉略構(gòu)造帶

勉略構(gòu)造帶位于南秦嶺構(gòu)造帶與碧口微地塊之間，呈近東西向帶狀展布，其北側(cè)以狀元碑?dāng)嗔雅c南秦嶺構(gòu)造帶相接，南側(cè)以荷葉壩斷裂與碧口微地塊相接(圖1(a))。因勉略構(gòu)造帶經(jīng)歷了復(fù)雜的裂解與匯聚拼合過程，帶內(nèi)地層系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了強(qiáng)烈的非史密斯化，現(xiàn)今主要由不同時代、不同構(gòu)造背景、不同起源的一系列構(gòu)造巖片疊置組成，這些構(gòu)造巖片被一系列由北向南的逆沖斷裂分割[36-37]。研究區(qū)位于勉略構(gòu)造帶略陽區(qū)段的略陽縣城東關(guān)天門—五郎坪一帶，根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)研結(jié)果和以往的區(qū)域地質(zhì)資料，將研究區(qū)出露的構(gòu)造巖片劃分為狀元碑大理巖(zmb)、朱家山巖組(D2+3z)、喬子溝變火山巖巖片(qlv)、金家河千枚巖巖片(jph)、火神廟千枚巖巖片(hph)、關(guān)天門變沉積巖巖片(gsch)、五郎坪變火山巖巖片(wlv)、方家壩片巖巖片(fsch)和長壩大理巖(cmb)等，這些構(gòu)造巖片之間皆為斷層或韌性剪切帶接觸(圖1(b))。

圖1 勉略構(gòu)造帶及鄰區(qū)構(gòu)造單元劃分簡圖((a)，據(jù)李佐臣[34]、Yan等[35]修編)和關(guān)天門地區(qū)地質(zhì)簡圖((b)，據(jù)1∶5萬何家?guī)r鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖①、1∶25萬略陽縣幅地質(zhì)圖②修編)Fig.1 Simplified tectonic map of Mianlue tectonic zone and its adjacent regions ((a), modified from Li[34] and Yan et al.[35]), and simplified geological map of the Guantianmen area ((b), modified from 1∶50000 Geological Map of Hejiayan Town① and 1∶250000 Geological Map of Lueyang County②)南秦嶺構(gòu)造帶：1.迭部組。 勉略構(gòu)造帶：2.朱家山巖組(絹云石英千枚巖夾灰?guī)r)；3.狀元碑大理巖；4.長壩大理巖；5.方家壩片巖巖片(二云石英片巖、黑云石英片巖、黑云斜長片麻巖)；6.金家河千枚巖巖片(含炭絹云石英千枚巖、絹云石英千枚巖夾含礫絹云千枚巖)；7.火神廟千枚巖巖片(絹云石英千枚巖、二云石英千枚巖)；8.關(guān)天門變沉積巖巖片(絹云石英片巖、二云母石英片巖、黑云石英片巖)；9.喬子溝變火山巖巖片；10.五郎坪變火山巖巖片。 碧口微地塊：11.略陽組；12.踏坡組；13.燈影組；14.陡山沱組；15.新太古代魚洞子巖群；16.新太古代花崗質(zhì)片麻巖；17.超基性巖。 18.整合接觸；19.勉略構(gòu)造帶南北界斷裂；20.韌性斷層；21.滑脫斷層；22.走滑斷層；23.性質(zhì)不明斷層；24.斷層產(chǎn)狀；25.斷層編號，F(xiàn)1為狀元碑?dāng)嗔眩現(xiàn)2為荷葉壩斷裂；26.片理產(chǎn)狀；27.公路；28.剖面位置；29.同位素年齡采樣點

狀元碑大理巖(zmb)緊鄰狀元碑?dāng)嗔殉雎?，巖性特征明顯，區(qū)域展布穩(wěn)定，是分隔勉略構(gòu)造帶與南秦嶺構(gòu)造帶的標(biāo)志層。朱家山巖組(D2+3z)出露于略陽縣北部，巖性為絹云母石英千枚巖夾灰?guī)r，具有由南向北碳酸鹽巖成分逐漸增多的特點。李亞林等[15]認(rèn)為朱家山巖組代表了勉略洋盆北部的大陸邊緣沉積。喬子溝變火山巖巖片(qlv)出露于朱家山巖組的南側(cè)，巖性為變質(zhì)基性火山巖和絹云母石英千枚巖夾有少量硅質(zhì)巖。杜遠(yuǎn)生等[38]認(rèn)為朱家山巖組和喬子溝變火山巖巖片中的變質(zhì)沉積巖為共生關(guān)系。劉寶星等[28]報道了朱家山巖組、喬子溝變火山巖巖片中變質(zhì)沉積巖碎屑鋯石的U-Pb年齡最小年齡組分別為385～375 Ma(平均年齡為380 Ma)、389～377 Ma(平均年齡為383 Ma)，表明其沉積時代可能為中—晚泥盆世。金家河千枚巖巖片(jph)在研究區(qū)出露于略陽縣南部及西部地區(qū)，巖性以含炭絹云石英千枚巖和絹云石英千枚巖為主，局部夾含礫絹云千枚巖。弓晨等[27]報道了略陽三岔子地區(qū)金家河千枚巖中含礫巖系的碎屑鋯石U-Pb年齡主要區(qū)間為966～678 Ma，最小鋯石年齡組加權(quán)平均年齡為720 Ma，認(rèn)為其沉積時代可能為南華紀(jì)。火神廟千枚巖巖片(hph)分布于略陽縣東部火神廟地區(qū)，緊鄰關(guān)天門變沉積巖巖片出露，巖性為一套絹云母石英千枚巖、二云母石英千枚巖組合。蘇朕國等[26]報道了其中絹云母石英千枚巖的碎屑鋯石U-Pb年齡為932～723 Ma，最小鋯石年齡組加權(quán)平均年齡為725 Ma，認(rèn)為該地層的沉積時代為南華紀(jì)。方家壩片巖巖片(fsch)和長壩大理巖(cmb)出露于勉縣西部的小碥河—長壩一帶，二者為緊密共生關(guān)系，主要巖性為二云母石英片巖、黑云母石英片巖、黑云斜長片麻巖和厚層大理巖，變質(zhì)程度達(dá)到低角閃巖相。李榮等[29]報道了其中二云母石英片巖碎屑鋯石U-Pb年齡主要為850～658 Ma，最年輕鋯石年齡組的加權(quán)平均年齡為576 Ma，結(jié)合兩河口鎮(zhèn)南側(cè)侵位于方家壩片巖巖片中的花崗質(zhì)糜棱巖(脈)鋯石U-Pb年齡382 Ma[39]，限定其形成時代主體為早古生代。五郎坪變火山巖巖片(wlv)出露于略陽縣東部五郎坪—李家坪一帶(圖1(b))，夾持于關(guān)天門變沉積巖巖片之中，系由1∶5萬窯坪幅等五幅區(qū)調(diào)項目創(chuàng)名建立的喬子溝火山巖演繹而來，主體發(fā)生綠片巖相區(qū)域變質(zhì)作用，巖性主要為綠泥鈉長石英片巖、綠簾綠泥鈉長片巖，原巖為一套玄武巖、安山巖組合，疊置厚度大于1 030 m[40]，其中變安山巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(833±2) Ma(未刊資料)。

1.1.2 南秦嶺構(gòu)造帶

南秦嶺構(gòu)造帶主要由古元古代陡嶺雜巖、長角壩巖群、陡嶺巖群和新元古代武當(dāng)山群、耀嶺河群組成的前寒武紀(jì)結(jié)晶基底以及早古生代—三疊紀(jì)沉積地層構(gòu)成[5，41]。研究區(qū)附近的南秦嶺構(gòu)造帶發(fā)育的地層主要有奧陶系大堡巖組和志留系白龍江群(迭部組、舟曲組、大河店組)，火山巖主要發(fā)育在奧陶系大堡巖組和志留系白龍江群迭部組中。大堡巖組大致沿狀元碑?dāng)嗔驯眰?cè)不連續(xù)展布，巖性主要為板巖、碳硅質(zhì)板巖夾變砂巖、變火山巖。朱正永[42]在康縣大堡朱家壩一帶的板巖中發(fā)現(xiàn)了豐富的晚奧陶世五峰期筆石化石；王濤等[43]報道了大堡巖組變基性火山巖鋯石U-Pb年齡為446 Ma和455 Ma；劉寶星[44]測得橫現(xiàn)河地區(qū)大堡巖組變基性火山巖鋯石U-Pb年齡為452 Ma。白龍江群出露于徐家坪—白石溝到白水江鎮(zhèn)一帶，變質(zhì)作用較淺，原巖為一套由泥巖、粉砂巖、砂巖組成的濁積巖組合。研究區(qū)主要出露有迭部組(S1d)，其與勉略構(gòu)造帶內(nèi)的狀元碑大理巖為斷層接觸關(guān)系，巖性主要為板巖、含炭板巖夾千枚巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r。前人在康縣迭部組上部發(fā)現(xiàn)具早志留世特征的筆石化石，故將其時代置于早志留世。除上述地層外，在南秦嶺構(gòu)造帶還出露有大規(guī)模印支期花崗巖體，沿勉略構(gòu)造帶北側(cè)近東西向展布，如光頭山巖體、張家壩巖體、姜家坪巖體、新院巖體、迷壩巖體等，巖石類型包括閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖等。

1.1.3 碧口微地塊

碧口微地塊位于勉略構(gòu)造帶南側(cè)，其物質(zhì)組成由老到新可以劃分為結(jié)晶基底巖系、變質(zhì)基底巖系和沉積蓋層巖系三部分。結(jié)晶基底巖系主要為新太古代魚洞子雜巖，出露于略陽以東的閣老嶺—魚洞子地區(qū)，主要由兩部分構(gòu)成，一部分為位于魚洞子雜巖中心位置的新太古代TTG質(zhì)片麻巖套(gniAr3)；另一部分是分布于TTG質(zhì)片麻巖套南北兩側(cè)的新太古代魚洞子巖群(Ar3Y)變質(zhì)地層[41，45-46]。前人通過鋯石U-Pb同位素年代學(xué)方法，分析認(rèn)為魚洞子雜巖形成與變質(zhì)時期均為新太古代[46-47]。變質(zhì)基底巖系構(gòu)成了碧口微地塊的主體，區(qū)域上以楓香院—銅錢壩斷裂/韌性剪切帶為界劃分為南部的新元古代碧口群淺變質(zhì)海相火山-沉積巖系和北部的新元古代橫丹群陸源碎屑巖系或濁積巖系。碧口群主體巖性為一套變火山巖夾少量細(xì)碎屑巖，整體發(fā)生低綠片巖相變質(zhì)作用。由于碧口群變火山巖以基性火山巖為主體，鋯石產(chǎn)出能力有限，測年結(jié)果不理想，但現(xiàn)有碧口群高精度年代學(xué)測試資料(SHRIMP和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡)顯示其主體時限介于ca. 850～800 Ma之間，基本可以確定碧口群主體形成時代為新元古代[48-52]。橫丹群主體為一套淺變質(zhì)陸源碎屑巖系或濁積巖系，自下而上可分為白楊組、秧田壩組、口頭壩組。白楊組主體為一套灰綠色火山質(zhì)碎屑重力流沉積巖系；秧田壩組主體為一套灰色-灰黑色陸緣碎屑重力流沉積巖系；口頭壩組主體為半深海-深海陸緣碎屑濁流相-深海相沉積組合[53-55]。高峰[55]通過碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)的方法限定橫丹群的沉積時代為新元古代晚期(740～720 Ma)。沉積蓋層巖系為南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積地層以及泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)沉積地層。南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積地層主要分布于碧口微地塊東部代家壩—大安北—茶店—何家?guī)r一帶。南華系出露較少，僅在勉縣青羊驛紅巖溝、寧強(qiáng)廟壩華嚴(yán)寺等地有所殘留，由底到頂分別為底部的泥質(zhì)巖系、下部含礫巖系、中部細(xì)碎屑巖系、上部含礫巖系，主體為一套冰水濁流沉積和碎屑流沉積組合[56]。震旦系出露較為廣泛，從下到上為陡山沱組(Z1d)和燈影組(Z2dn)。陡山沱組下部為變砂巖、板巖、含礫粗砂巖；上部為碳質(zhì)板巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾硅質(zhì)巖及磷錳礦層。燈影組主體巖性為白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖及硅質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r。新元古代侵入巖體包括二里壩花崗巖體、白雀寺基性-中酸性雜巖體、銅廠閃長巖體、關(guān)口埡閃長巖體、牙包咀閃長巖體等；印支期侵入巖體包括南一里、木皮、麻山、鷹嘴山、陽壩等花崗巖體。

1.2 關(guān)天門變沉積巖巖片

關(guān)天門變沉積巖巖片出露于略陽縣東部關(guān)天門—五郎坪—巖房壩一帶(圖1(b))，大致呈北東向展布，與相鄰地質(zhì)體皆為斷層接觸關(guān)系，其中五郎坪變火山巖巖片以構(gòu)造透鏡體的形式夾持于該套變沉積巖中。其巖性主要為灰白色條紋狀絹云母石英片巖、灰黑色條紋狀黑云母石英片巖、淺灰色條紋狀二云母石英片巖，局部夾薄層大理巖(圖2)，其原巖可能為以粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主的細(xì)碎屑巖沉積組合，變質(zhì)礦物以黑云母、白云母、石英、斜長石為主，變質(zhì)程度達(dá)到綠片巖相-低角閃巖相。巖石變形強(qiáng)烈，片理極為發(fā)育，片理向南陡傾，傾角60°～80°，順片理發(fā)育構(gòu)造石英分泌脈體，石英脈和片理發(fā)育不對稱緊閉褶皺構(gòu)造，部分石英脈體折斷呈透鏡狀(圖3(a)—(d))。強(qiáng)烈的韌性剪切作用使該構(gòu)造巖片的原生層理已完全被片理置換，導(dǎo)致其原始沉積層序無法恢復(fù)，原生沉積構(gòu)造和古生物信息都沒有保存下來，并且尚無同位素年代學(xué)資料的報道，因此其沉積環(huán)境和沉積時代尚不明確。

圖2 略陽地區(qū)關(guān)天門變沉積巖巖片地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geologic profile of the Guantianmen metasedimentary rocks at Lueyang1.白云巖；2.絹云石英千枚巖；3.二云母石英片巖；4.黑云母石英片巖；5.含石榴子石二云母石英片巖；6.綠泥鈉長石英片巖；7.綠泥綠簾鈉長片巖；8.大理巖；9.同位素年齡采樣點；10.巖石地球化學(xué)采樣點

2 樣品信息和測試方法

2.1 樣品描述

本次研究對出露的關(guān)天門變質(zhì)沉積巖新鮮面進(jìn)行采樣，為了確保樣品的科學(xué)性與代表性，采集過程中盡量避開后期脈體，共采集了關(guān)天門變沉積巖巖片中黑云母石英片巖碎屑鋯石同位素年齡樣品1件，巖石地球化學(xué)樣品2件；二云母石英片巖碎屑鋯石同位素年齡樣品1件，巖石地球化學(xué)樣品6件。

同位素年齡樣品ML1232-2采自略陽縣五郎坪村西側(cè)的關(guān)天門一帶，地理坐標(biāo)為N33°18′46″、E106°17′51″，巖性為條紋狀黑云母石英片巖，其風(fēng)化面為灰褐色，新鮮面為灰黑色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。礦物成分主要為石英、黑云母，含有少量斜長石、綠泥石、綠簾石、方解石和不透明礦物。石英為它形粒狀，粒徑<0.2 mm，含量約為60%；黑云母呈細(xì)小的鱗片狀，片徑<0.2 mm，含量約為30%；綠泥石與黑云母為共生關(guān)系，為后期的退變質(zhì)作用形成；綠簾石為后期熱液交代蝕變形成；斜長石、綠簾石、方解石等次要礦物約占10%(圖3(e)和(f))。

同位素年齡樣品ML1247-1采自略陽縣五郎坪村東南側(cè)，地理坐標(biāo)為N33°17′36″、E106°22′55″，巖性為二云母石英片巖，風(fēng)化面為灰褐色，新鮮面為淺灰色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。礦物成分主要為石英、白云母、黑云母等。石英為它形粒狀，粒徑<0.3 mm，含量約為50%；白云母為片狀，片徑<0.5 mm，含量約占20%；黑云母為片狀，片徑<0.5 mm，含量約為15%；斜長石為粒狀，含量約為8%；綠簾石和不透明礦物約占7%，綠簾石為后期熱液交代蝕變形成(圖3(g)和(h))。

2.2 測試方法

對所采的8件巖石地球化學(xué)樣品進(jìn)行了主量元素、微量元素和稀土元素分析測試，測試分析在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成。全巖主量元素采用波長色散X射線熒光光譜儀(XRF，Rigaku RIX2100)測定，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于2%；全巖微量元素和稀土元素測試采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)儀測定，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于10%。詳細(xì)的實驗原理及測試流程詳見Chen等[57]。

鋯石U-Pb同位素測年樣品的粉碎、鋯石分離在河北省廊坊市峰澤源巖礦檢測技術(shù)有限公司完成。鋯石的挑選、制靶、拋光、陰極發(fā)光(CL)顯微照相等工作在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。鋯石原位U-Pb同位素年齡分析在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實驗室的Neptune型激光燒蝕多接收器等離子體質(zhì)譜儀上應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)程序完成測定，實驗過程與試驗方法參考李懷坤等[58]。鋯石外部年齡標(biāo)準(zhǔn)采用GJ-1，普通鉛的校正采用208Pb校正法[59]，元素含量外標(biāo)采用人工合成硅酸鹽玻璃NIST SRM610。采用ICPMSDataCal程序?qū)υ紲y試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[60]，采用Isoplot 3.0進(jìn)行加權(quán)平均年齡的計算和諧和圖的繪制[61]。

3 結(jié)果分析

3.1 碎屑鋯石U-Pb年齡

3.1.1 碎屑鋯石特征

圖3 關(guān)天門變沉積巖樣品野外及鏡下照片F(xiàn)ig.3 Field and thin-section microscopic photos of the analyzed samples(a)黑云母石英片巖野外宏觀露頭，片理發(fā)育；(b)黑云母石英片巖中的條紋狀構(gòu)造；(c)二云母石英片巖野外宏觀露頭，片理發(fā)育；(d)絹云石英片巖野外宏觀露頭，片理發(fā)育；(e)和(f)黑云母石英片巖(樣品ML1232-2)鏡下照片，(f)圖的上部為正交偏光，下部為單偏光；(g)和(h)二云母石英片巖(樣品ML1247-1)鏡下照片，(h)圖的上部為正交偏光，下部為單偏光；Bt.黑云母；Ms.絹云母；Qtz.石英；Chl.綠泥石；Ep.綠簾石

圖4 關(guān)天門變沉積巖樣品(ML1232-2(a)、ML1247-1(b))代表性鋯石陰極發(fā)光圖像及206Pb/238U年齡Fig.4 Cathodoluminescence(CL) images of representative detrital zircons from samples ML1232-2(a) and ML1247-1(b) and their 206Pb/238U ages

關(guān)天門變沉積巖巖片2件樣品ML1232-2和ML1247-1中代表性鋯石陰極發(fā)光圖像見圖4。在雙目鏡透射光和反射光下，碎屑鋯石均呈淺黃色-無色透明，粒度范圍50～130 μm，多呈柱狀、短柱狀、半截錐狀，總體磨圓度較差，表明其并未經(jīng)過長距離的搬運。陰極發(fā)光圖像中，大部分鋯石發(fā)育典型的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)以及扇形分帶，反映其屬于巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。少數(shù)鋯石不發(fā)育環(huán)帶，可能為變質(zhì)鋯石；少數(shù)鋯石發(fā)育窄的淺色邊，但核部仍顯示清晰的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，表明其為變質(zhì)增生邊[65-66]，但是邊部較窄，不適合測年。還有個別鋯石具有殘留的核部，為捕獲核或殘留核。從鋯石的形態(tài)上可以判斷，這些鋯石的成因不盡相同，反映了其源區(qū)的復(fù)雜性。本次測試選取了不同形態(tài)、不同結(jié)構(gòu)、不同粒徑的碎屑鋯石顆粒進(jìn)行分析，力圖準(zhǔn)確反映碎屑鋯石所代表的年齡特點。

本次對2件樣品(ML1232-2、ML1247-1)分別測定了80顆鋯石微區(qū)同位素年齡數(shù)據(jù)，表1為測試得到的同位素比值和年齡數(shù)據(jù)。絕大多數(shù)樣品具有諧和的年齡數(shù)據(jù)(諧和度大于95%)，在樣品ML1232-2和ML1247-1中分別剔除2個和5個極不諧和的年齡數(shù)據(jù)(諧和度小于90%)，對2件樣品剩余的78個和75個總計153個同位素年齡數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。由表1可見，鋯石Th含量為16.6×10-6～1 125×10-6，U含量為20.4×10-6～940.0×10-6，Th/U比值范圍為0.27～2.41，只有個別測點的Th/U比值<0.4(圖5)。有研究表明，巖漿結(jié)晶鋯石的Th/U比值一般>0.4，變質(zhì)成因鋯石的Th/U比值一般<0.1，但快速生長的變質(zhì)鋯石則有相對較高的Th/U比值[65-66]；而且兩件樣品的鋯石大多發(fā)育生長環(huán)帶，表明以巖漿成因鋯石為主。

3.1.2 碎屑鋯石年齡分布特征

由圖6可以看出，2件變沉積巖的碎屑鋯石年齡譜具有相似的分布特征。從黑云母石英片巖樣品(ML1232-2)中獲得的78個年齡數(shù)據(jù)中最年輕鋯石和最古老鋯石年齡分別為736 Ma和2 563 Ma，且78顆鋯石的年齡數(shù)據(jù)可分為2個年齡組。(1)新元古代年齡組75顆。該組可細(xì)分為4個年齡亞組：747～736 Ma亞組，共計3顆，峰值年齡為743 Ma；783～778 Ma亞組，共計5顆，峰值年齡為780 Ma；877～805 Ma亞組，共計66顆，峰值年齡為832 Ma；另外還有1顆942 Ma年齡鋯石。(2)古元古代年齡3顆，年齡值較為分散，分別為1 677 Ma、2 353 Ma和2 563 Ma。

表1 略陽地區(qū)關(guān)天門變沉積巖巖片碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試結(jié)果

(續(xù))表1 略陽地區(qū)關(guān)天門變沉積巖巖片碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試結(jié)果

(續(xù))表1 略陽地區(qū)關(guān)天門變沉積巖巖片碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試結(jié)果

(續(xù))表1 略陽地區(qū)關(guān)天門變沉積巖巖片碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試結(jié)果

圖5 關(guān)天門變沉積巖碎屑鋯石成因類型判別圖Fig.5 Genetic types of detrital zircons for the analyzed Guantianmen samples

圖6 關(guān)天門變沉積巖碎屑鋯石U-Pb年齡諧和圖(a)(c)、直方圖及概率密度曲線(b)(d)Fig.6 Detrital zircon U-Pb concordia diagrams (a)(c) and age probability density plots (b)(d) for the analyzed Guantianmen samples

從二云母石英片巖樣品(ML1247-1)中獲得的75個年齡數(shù)據(jù)中最年輕鋯石和最古老鋯石年齡分別為756 Ma和1 761 Ma，且75個年齡數(shù)據(jù)要可分為3個年齡組。(1)新元古代年齡組71顆，可細(xì)分為兩個亞組：762～756 Ma亞組，共計3顆，峰值年齡為756 Ma；880～803 Ma亞組，共計68顆，峰值年齡為829 Ma。(2)中元古代年齡1顆，為1 198 Ma。(3)古元古代年齡信息3顆，年齡范圍為1 761 Ma～1 669 Ma，無明顯峰值。

2件碎屑鋯石樣品具有基本相似的年齡譜特征，因此下面將其合并討論。

3.1.3 關(guān)天門變沉積巖巖片形成時代的限定

在此次研究中，通過LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)方法對關(guān)天門片巖中的碎屑鋯石進(jìn)行研究分析，結(jié)果顯示：樣品(ML1232-2)最小年齡組為747～736 Ma，共有3顆鋯石，其加權(quán)平均年齡為(742±6 Ma)；樣品(ML1247-1)最小年齡組年齡為762～756 Ma，共有3顆鋯石，其加權(quán)平均年齡為(759±9 Ma)。2件碎屑鋯石樣品的最小加權(quán)平均年齡十分接近，限定其沉積時代不早于南華紀(jì)。更加詳細(xì)的沉積時代討論見4.3.2小節(jié)。

3.2 巖石地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

關(guān)天門變沉積巖樣品全巖地球化學(xué)測定結(jié)果見表2。巖石SiO2含量介于66.51%～71.30%之間，Al2O3含量為14.01%～15.44%，TFe2O3含量為2.90%～6.58%，TiO2含量為0.42%～0.73%，Na2O含量為3.30%～4.92%，K2O含量為1.89%～3.38%。樣品Al2O3/SiO2為0.21～0.23(平均值0.22)，高于石英砂巖(0.01～0.04)和長石砂巖(0.11)，而與雜砂巖(0.20和0.23)比較接近，表明其原巖成熟度不高[62]。通過與國際標(biāo)準(zhǔn)地層對比(如PAAS(澳大利亞平均頁巖)、NASC(北美頁巖)、UCC(上地殼))，略陽地區(qū)關(guān)天門變沉積巖的SiO2、Na2O含量總體均較高，TiO2、TFe2O3、MgO和K2O含量總體偏低。

表2 略陽地區(qū)關(guān)天門變沉積巖巖片主量元素(%)和微量、稀土元素(10-6)分析結(jié)果

圖7 關(guān)天門變沉積巖樣品稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[63]，原始地幔數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[64])Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized multi-element diagram (b) of the Guantianmen metasedimentary rocks

3.2.2 稀土和微量元素

關(guān)天門變沉積巖樣品的稀土元素(REE)總量為76×10-6～169×10-6，平均值為126×10-6，輕稀土元素(LREE)與重稀土元素(HREE)比值平均值為9.55，(La/Yb)N平均值為12.23。雖然關(guān)天門變沉積巖樣品的稀土元素絕對含量有變化，但稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(圖7(a))顯示8件樣品的配分形式較為相似，呈現(xiàn)出輕稀土元素富集、重稀土元素分布較為平坦，輕、重稀土元素分餾較強(qiáng)的特征。這些樣品均表現(xiàn)出較弱的負(fù)Eu異常(Eu/Eu*為0.77～1.04，平均值0.87)和較弱的負(fù)Ce異常(Ce/Ce*為0.75～0.97，平均值0.90)。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖7(b))中，整體表現(xiàn)出大離子親石元素K、Ba相對富集，Rb相對虧損，高場強(qiáng)元素Nb、Ta相對虧損，Zr相對富集的特點。

4 討 論

4.1 原巖恢復(fù)

為進(jìn)一步明確關(guān)天門變沉積巖的原巖類型，采用巖石地球化學(xué)的方法對原巖類型進(jìn)行恢復(fù)。變質(zhì)過程中微量元素和稀土元素相對于主量元素更不易受影響，因此這里采用REE-La/Yb圖解進(jìn)行原巖恢復(fù)[67]。REE-La/Yb判別圖解(圖8(a))顯示，所有變沉積巖樣品數(shù)據(jù)投點均落入砂質(zhì)巖和雜砂巖區(qū)域。結(jié)合野外巖石組合特征、巖相學(xué)特征及地球化學(xué)特征，認(rèn)為關(guān)天門變沉積巖的原巖應(yīng)為一套細(xì)碎屑巖偶夾碳酸鹽巖沉積巖系。

4.2 物源區(qū)化學(xué)風(fēng)化和沉積物再循環(huán)程度判別

碎屑沉積巖的成分主要受源區(qū)巖石類型的控制，但風(fēng)化、搬運、成巖以及變質(zhì)作用也是影響碎屑沉積巖化學(xué)組分的重要因素[68-69]，而物源區(qū)化學(xué)風(fēng)化作用和沉積物再旋回程度對碎屑沉積巖的碎屑礦物含量和巖石地球化學(xué)特征的影響最為明顯[70-71]。因此在利用巖石地球化學(xué)特征分析沉積物源和構(gòu)造環(huán)境之前，先對碎屑沉積巖的物源區(qū)化學(xué)風(fēng)化作用和沉積物再旋回的程度進(jìn)行評價是十分必要的。

化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)是判別沉積巖源區(qū)化學(xué)風(fēng)化程度的重要指標(biāo)，CIA值小于50或55表明未經(jīng)風(fēng)化，100表示完全風(fēng)化[72]。關(guān)天門變沉積巖的CIA=62.12～66.58，表明關(guān)天門變沉積巖源區(qū)風(fēng)化程度較低。此外，A-CN-K圖解也可用于確定碎屑沉積物源區(qū)的古風(fēng)化程度[73]，在該圖解(圖8(b))中，關(guān)天門變沉積巖樣品均落入弱風(fēng)化區(qū)域，且具有從奧長花崗巖-花崗閃長巖到頁巖和伊利石、再到伊利石和云母等的演化趨勢，指示風(fēng)化階段主要由斜長石演變?yōu)轲ね恋V物[74]，因此關(guān)天門變沉積巖的化學(xué)風(fēng)化程度較低。

圖8 關(guān)于門變沉積巖REE-La/Yb原巖判別圖解((a)，底圖據(jù)文獻(xiàn)[67])和A-CN-K源區(qū)風(fēng)化程度判別圖解((b)，底圖據(jù)文獻(xiàn)[70])Fig.8 Discrimination plots of the protoliths (a) and degree of weathering (b) for the Guantianmen metasedimentary rocksPl.斜長石；K.鉀長石；Ka.高嶺土；Chl.綠泥石；Gi.水鋁礦；Sm.蒙脫石；Il.伊利石；Mu.白云母；Ba.玄武巖；To.石英閃長巖；Gd.花崗閃長巖；Gr.花崗巖

碎屑沉積巖Zr/Th值是判斷沉積物再循環(huán)程度的重要指標(biāo)[75]。關(guān)天門變沉積巖Zr/Th=25.90～55.96，平均值為38.78，遠(yuǎn)高于PAAS、NASC和UCC 的Zr/Th平均值(14.38、16.26和18.38)，指示沉積巖的再循環(huán)過程較弱。一般情況下，碎屑沉積物源區(qū)的風(fēng)化作用和再循環(huán)過程會導(dǎo)致碎屑沉積物Rb/Sr值迅速升高[71]。關(guān)天門變沉積巖Rb/Sr=0.04～0.48，平均值為0.18，指示關(guān)天門變沉積巖經(jīng)歷了較弱的風(fēng)化作用和再循環(huán)過程。

綜上所述，巖石地球化學(xué)特征指示關(guān)天門變沉積巖物源區(qū)的化學(xué)風(fēng)化作用較弱且在搬運過程中經(jīng)歷了較弱的沉積物再循環(huán)作用。

4.3 物源分析

4.3.1 巖石地球化學(xué)信息

根據(jù)上述分析，關(guān)天門變沉積巖的源區(qū)物質(zhì)未遭受較強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用且碎屑沉積物在搬運過程中的再循環(huán)作用較弱，因此可以利用巖石地球化學(xué)特征對關(guān)天門變沉積巖的源區(qū)物質(zhì)組成進(jìn)行反演。

根據(jù)Ti、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K的氧化物設(shè)立的Df1和Df2兩個函數(shù)的投影圖可以有效地區(qū)分鎂鐵質(zhì)、中性或長英質(zhì)火成巖和石英質(zhì)沉積巖等物源區(qū)[76]。在Df1-Df2圖解(圖9(a))中，關(guān)天門變沉積巖樣品落入酸性火山巖和中性火成巖物源區(qū)，反映其沉積物源可能主要為中性-酸性火成巖。Al2O3/TiO2值是沉積物源區(qū)分析的重要指標(biāo)[77]，當(dāng)碎屑巖的Al2O3/TiO2值<14時，指示其可能來源于鎂鐵質(zhì)巖石；當(dāng)Al2O3/TiO2值處于19～28之間時，則可能來源于由安山質(zhì)和流紋英安質(zhì)(花崗閃長巖或者英云閃長巖)巖石[78]。關(guān)天門變沉積巖的Al2O3/TiO2值的平均值為26.38，指示它們的物源主要由酸性-中性巖漿巖組成。有研究表明，La、Th、Hf等元素在風(fēng)化和成巖過程中不易分異，能有效指示源區(qū)特征[79]。在Hf-La/Th判別圖解(圖9(b))中，樣品主要落入酸性巖漿弧與安山質(zhì)巖漿弧的過渡區(qū)域，指示關(guān)天門變沉積巖的源區(qū)主體應(yīng)由長英質(zhì)-安山質(zhì)弧巖漿巖組成。

綜上所述，關(guān)天門變沉積巖物源區(qū)的主體應(yīng)為中性-酸性巖漿巖。

4.3.2 碎屑鋯石年齡信息

鋯石的耐久性結(jié)構(gòu)使其在沉積作用中經(jīng)歷風(fēng)化、搬運、埋藏后仍能保持晶體內(nèi)部U-Pb系統(tǒng)的穩(wěn)定，從而記錄其最初形成的年代。因此，經(jīng)歷了均勻的混合作用后伴隨著其他沉積物沉積下來的碎屑鋯石，能夠客觀反映源區(qū)特征，碎屑鋯石的年齡譜可以提供構(gòu)造熱事件、沉積物源等豐富的地質(zhì)信息。本次研究從2件變沉積巖樣品中獲得的153顆碎屑鋯石的年齡范圍在新太古代到新元古代之間，結(jié)合上文的分析物源區(qū)主體為中性-酸性巖漿巖，下面將對其可能的物源區(qū)進(jìn)行討論。

4.3.2.1 新元古代年齡信息

2件樣品中來自新元古代的碎屑鋯石共有137顆，占總數(shù)153顆的89.5%，表明新元古代巖漿巖為該變質(zhì)沉積地層的主要物源。鋯石年齡范圍為942～736 Ma，主要峰值年齡為827 Ma，兩個次要峰值年齡分別為782 Ma、743 Ma。勉略構(gòu)造帶及揚(yáng)子板塊西北緣發(fā)育的一系列新元古代巖漿活動及沉積作用，是對Rodinia超大陸匯聚和裂解過程的響應(yīng)[24-25，41，80-84]，這些構(gòu)造巖漿事件與關(guān)天門變沉積巖片中的新元古代年齡信息有較好的對應(yīng)關(guān)系(表3)。

圖9 關(guān)天門變沉積巖物源區(qū)特征判別圖解((a)據(jù)文獻(xiàn)[76], (b)據(jù)文獻(xiàn)[79])Fig.9 Provenance discrimination plots of the Guantianmen metasedimentary rocks (base map after references [76] and [79], respectively)

近年來勉略構(gòu)造帶內(nèi)有大量新元古代巖漿巖的報道。閆全人等[17]報道康縣地區(qū)基性火山巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(841±19)～(812±11) Ma；李瑞保等[18]報道的武都琵琶寺裂谷型基性火山巖的鋯石U-Pb年齡為783～754 Ma；林振文等[19]報道略陽郭鎮(zhèn)地區(qū)鏵廠溝金礦變玄武巖和變英安巖的鋯石U-Pb年齡均為(802±5) Ma；徐通等[21-23]報道張兒溝O型埃達(dá)克質(zhì)巖鋯石U-Pb年齡為(840±5) Ma，黑溝峽變安山巖鋯石U-Pb年齡為(807±13) Ma，紙房溝鈣堿性變玄武巖鋯石U-Pb年齡為(844±4) Ma，鈣堿性變安山巖鋯石U-Pb年齡為(854±3) Ma；Wu等[24]在略陽縣三岔子地區(qū)獲得斜長花崗巖、變安山巖和變輝長閃長巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為905 Ma、936 Ma、950 Ma。總結(jié)發(fā)現(xiàn)這些巖漿巖以基性為主，中-酸性巖漿巖較少，因此勉略構(gòu)造帶可能為本次研究對象關(guān)天門變沉積巖提供了有限的物源。

碧口微地塊在這一時期發(fā)育有大規(guī)模巖漿作用?，F(xiàn)存物質(zhì)記錄包括碧口群火山巖和大量新元古代侵入巖體。碧口群火山巖主要由基性火山巖組成[50]，已報道的中-酸性巖漿巖僅有略陽陳家壩地區(qū)的弧安山巖鋯石U-Pb年齡為(833±4) Ma(3)陜西省地質(zhì)調(diào)查中心．陜西省勉略寧地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查項目成果報告.2017.。而中-酸性巖漿巖報道主要集中在侵入巖，現(xiàn)有新元古代侵入巖體鋯石U-Pb年代學(xué)資料主要有(皆為鋯石U-Pb年齡)：坪頭山閃長巖體(855±6 Ma)，關(guān)口埡閃長巖體(884±14 Ma)，白雀寺雜巖體(885± 6 Ma)，銅廠閃長巖體(842±7 Ma，821±7 Ma，843±3 Ma，840±7 Ma)，二里壩花崗閃長巖體(821±6 Ma，823±6 Ma)，這些侵入巖體均具有島弧屬性[85-90]。

位于揚(yáng)子板塊北緣的米倉山—漢南微地塊，也出露有大量新元古代火山巖和侵入巖體?；鹕綆r包括漢南地區(qū)的三花石群、西鄉(xiāng)群以及米倉山地區(qū)的鐵船山組?，F(xiàn)有的年代學(xué)資料主要有：三花石群白勉峽組變英安巖鋯石U-Pb年齡(946±18 Ma)、西鄉(xiāng)群底部孫家河組英安質(zhì)熔巖鋯石U-Pb年齡(815±5 Ma)、鐵船山組流紋巖鋯石U-Pb年齡(817±5 Ma)[91-93]。侵入巖體主要侵位于后河雜巖、三花石群和西鄉(xiāng)群內(nèi)，巖體主要為花崗巖類，還有少量基性侵入巖?；◢弾r類廣泛出露于五堵門、二里壩、西鄉(xiāng)、碾子溝、黃家營等地，現(xiàn)有的鋯石U-Pb年齡介于863～707 Ma之間[81-82，92，94]?；?超基性侵入巖出露于碑壩、畢磯溝、羅家壩、望江山等地，現(xiàn)有的鋯石U-Pb年齡介于816～746 Ma之間[62，81，95-97]。

表3 勉略構(gòu)造帶及鄰區(qū)部分巖漿巖同位素年齡統(tǒng)計

4.3.2.2 中元古代年齡信息

2件樣品中只有1顆碎屑鋯石的年齡(1 198±31 Ma)屬于中元古代，約占總數(shù)的0.7%。這顆鋯石發(fā)育明顯的核邊結(jié)構(gòu)，邊部較寬，發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)，測試分析的部位為變質(zhì)增生邊。在勉略構(gòu)造帶周緣這一時期的巖漿事件年代學(xué)資料較少，與之較為接近的有揚(yáng)子板塊北緣黃陵背斜廟灣蛇綠混雜巖中的變輝長巖年齡(1 118～1 096 Ma)[98]；Qiu等[99]報道了揚(yáng)子板塊北緣神農(nóng)架群大巖坪組(鄭家埡組)上部的陸緣弧型安山巖的形成時代為ca.1.10 Ga；任光明等[100]報道了揚(yáng)子板塊西緣會理關(guān)河—通安地區(qū)菜子園蛇綠混雜巖中的輝長巖形成時代為ca. 1.38 Ga。這些零星分布于揚(yáng)子板塊周緣的中元古代晚期巖漿作用可能為關(guān)天門變沉積巖巖片提供了有限的物源，同時不排除其來自于新元古代巖漿巖捕獲的基底巖系，或者剝蝕源區(qū)沉積巖中再循環(huán)鋯石的可能性。

4.3.2.3 新太古代—古元古代年齡信息

新太古代—古元古代碎屑鋯石年齡共有6顆，占鋯石總數(shù)的4%，年齡范圍為2 562～1 669 Ma。其中4顆鋯石年齡介于1 761～1 669 Ma之間，另外2顆鋯石年齡分別為2 353 Ma、2 562 Ma。推測揚(yáng)子板塊西北緣抬升出露的結(jié)晶基底為研究區(qū)變沉積巖提供了少量物源。

研究區(qū)附近新太古代巖漿巖出露較少，僅零星出露于揚(yáng)子板塊西北緣?，F(xiàn)有年代學(xué)資料主要有：碧口微地塊魚洞子地區(qū)魚洞子雜巖中的TTG質(zhì)片麻巖套鋯石U-Pb年齡介于2.70～2.45 Ga[44，47]、魚洞子巖群中的磁鐵石英巖鋯石U-Pb年齡為2 645 Ma[46]；漢南—米倉山微地塊南鄭縣碑壩地區(qū)的后河雜巖鋯石U-Pb年齡為2 141～2 081 Ma[101-102]；侵位于后河雜巖中的花崗質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb年齡為2.08 Ga，馬元花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡為2.09 Ga，白玉A型花崗巖鋯石U-Pb年齡為1.79～1.76 Ga[102-103]。本次研究獲得該時期的鋯石較少，且在時間上不具連續(xù)性，可能是揚(yáng)子板塊西北緣古老結(jié)晶基底抬升出露較少導(dǎo)致。同時不排除這些古老碎屑鋯石來自于新元古代巖漿巖捕獲的基底巖系，或者剝蝕源區(qū)沉積巖中再循環(huán)鋯石的可能性。

綜合巖石地球化學(xué)分析、碎屑鋯石U-Pb年齡特征以及區(qū)域巖漿巖同位素年齡資料，推測漢南—米倉山微地塊以及碧口微地塊中的新元古代巖漿巖為關(guān)天門變沉積巖提供了主要物源，勉略構(gòu)造帶僅為其提供了有限的物源。

4.3.3 碎屑鋯石年齡譜對比

在以往的地質(zhì)資料中，多將關(guān)天門變沉積巖巖片與其東側(cè)的方家壩片巖巖片劃分為同一地質(zhì)單元(古元古代低莊溝巖組②或時代未定地層[31])，或者將關(guān)天門變沉積巖巖片、方家壩片巖巖片以及前文提及的朱家山巖組籠統(tǒng)地劃分為一套變質(zhì)沉積地層(中下泥盆統(tǒng)變質(zhì)沉積地層[30])，但是通過將本次獲得的關(guān)天門變沉積巖片巖樣品中碎屑鋯石的年齡譜系與朱家山巖組[28]、方家壩片巖巖片[29]中變沉積巖的碎屑鋯石年齡譜系進(jìn)行對比(圖10)，發(fā)現(xiàn)關(guān)天門變沉積巖與這二者的碎屑鋯石概率密度曲線差異很大。關(guān)天門變沉積巖巖片的最小鋯石年齡組平均年齡為742 Ma，方家壩片巖巖片中變沉積巖的最小鋯石年齡組平均年齡為577 Ma，朱家山巖組中的最小碎屑鋯石年齡組平均年齡為380 Ma，并且朱家山巖組的主要峰值年齡為393 Ma，方家壩片巖巖片中變沉積巖的碎屑鋯石年齡譜中有一個ca.660 Ma的顯著峰值，這三者的碎屑鋯石年齡譜具有截然不同的特點。前已述及，朱家山巖組形成時代不早于中—晚泥盆世，方家壩片巖巖片中的變沉積巖沉積時代主體為早古生代，顯然關(guān)天門變沉積巖的沉積時代與二者均不同。將關(guān)天門變沉積巖巖片樣品中碎屑鋯石的年齡譜系進(jìn)一步與區(qū)域沉積巖系的碎屑鋯石年齡資料進(jìn)行對比(圖10)，發(fā)現(xiàn)其與勉略構(gòu)造帶中的康縣碾壩地區(qū)南華系關(guān)家溝組[21]、火神廟千枚巖巖片[26]、金家河千枚巖巖片[27]以及碧口微地塊內(nèi)部紅巖溝地區(qū)南華紀(jì)含礫沉積地層[56]、華嚴(yán)寺南華紀(jì)含礫沉積地層(楊再兵等，未刊資料)的碎屑鋯石年齡譜具有良好的對應(yīng)關(guān)系，主要峰值年齡和最年輕碎屑鋯石年齡組平均年齡均十分接近，并且這些沉積巖系的碎屑鋯石測試數(shù)據(jù)中都沒有出現(xiàn)700 Ma以后的年齡峰值。因此，認(rèn)為關(guān)天門變沉積巖巖片、火神廟千枚巖、金家河千枚巖等長期存在時代爭議的變沉積巖系與區(qū)域上已經(jīng)確定的南華紀(jì)沉積地層為同一時代的沉積產(chǎn)物。

綜上所述，關(guān)天門變沉積巖巖片和朱家山巖組、方家壩片巖巖片中的變沉積巖不是同一地質(zhì)體，而是由后期的構(gòu)造作用拼接在一起的，而關(guān)天門變沉積巖巖片可能沉積于南華紀(jì)。

研究區(qū)附近與前文所述南華紀(jì)地層時代相近且新老關(guān)系明確的沉積巖系為新元古代中期的橫丹群(ca.740～720 Ma)[55]。不同學(xué)者對橫丹群不同層位的變質(zhì)碎屑巖進(jìn)行了大量的碎屑鋯石U-Pb年齡測試，并獲得了基本一致的測試結(jié)果，結(jié)果顯示碎屑鋯石年齡主要集中在新元古代(ca. 930～720 Ma)，這些碎屑鋯石被認(rèn)為來源于揚(yáng)子板塊西北緣新元古代巖漿巖[55，89]。晚于橫丹群沉積的碧口微地塊內(nèi)部南華系以及勉略構(gòu)造帶內(nèi)南華系的物源同樣主要由揚(yáng)子板塊西北緣新元古代巖漿巖提供[21，26-27，56]，但是通過碎屑鋯石年齡譜系的對比，可以看出其來源的差異(圖10)。大量的橫丹群碎屑鋯石統(tǒng)計結(jié)果顯示，鋯石年齡峰值十分單一，僅有一個主要峰值ca.780 Ma和一個次要峰值ca.740 Ma[55，104]，而區(qū)域南華系碎屑鋯石年齡峰值在ca.850～820 Ma之間就已出現(xiàn)，ca.800 Ma之后的鋯石較少。這說明從橫丹群到南華系，沉積物源發(fā)生了一次重要的轉(zhuǎn)換。橫丹群的物源主要為與之沉積時代較為接近的巖漿弧，隨著時間的推移，相對古老的巖漿弧被剝蝕出露，并作為主要物源在勉略構(gòu)造帶和碧口微地塊沉積了南華紀(jì)沉積地層。

圖10 關(guān)天門變沉積巖與鄰區(qū)(變質(zhì))沉積地層碎屑鋯石年齡概率密度曲線對比Fig.10 Comparison of detrital zircon age probability density curves between the Guantianmen metasedimentary rocks and adjacent (meta) sedimentary strata

前人的研究限定橫丹群的沉積上限為ca.720 Ma[55，104]，按照上文的分析，本次研究的關(guān)天門變沉積巖巖片與區(qū)域南華系的沉積時代應(yīng)晚于橫丹群，但本次獲得的最年輕鋯石年齡組加權(quán)平均年齡為742 Ma，要早于橫丹群的720 Ma，故未能更加精準(zhǔn)地對其沉積時代的下限進(jìn)行限定。因此參考橫丹群的沉積上限年齡，將關(guān)天門變沉積巖巖片的沉積下限劃為720 Ma，其沉積時代為南華紀(jì)。

在南秦嶺構(gòu)造帶廣泛發(fā)育的新元古代變質(zhì)火山沉積地層為耀嶺河群，前人對耀嶺河群火山巖的鋯石U-Pb年齡測試結(jié)果為ca.850～680 Ma[105-107]。Huang等[108]對分布于北大巴山構(gòu)造帶南緣城口地區(qū)的耀嶺河群進(jìn)行了系統(tǒng)的碎屑鋯石U-Pb定年分析工作，其結(jié)果限定該區(qū)耀嶺河群的沉積時代為ca.650～635 Ma?？紤]到該地區(qū)耀嶺河群上覆地層同樣為震旦系陡山沱組，在地層層序和接觸關(guān)系上與揚(yáng)子板塊西北緣南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積蓋層具有良好的對比性，因此將城口地區(qū)耀嶺河群碎屑鋯石年齡譜[108]與本次獲得的南華系碎屑鋯石年齡譜進(jìn)行對比(圖10)。耀嶺河群碎屑鋯石年齡譜的主峰值為806 Ma，另有一個顯著峰值764 Ma，與揚(yáng)子板塊西北緣新元古代中晚期沉積巖系具有很高的相似度，這或許表明，這一時期的南秦嶺北大巴山構(gòu)造帶與揚(yáng)子板塊西北緣處于相似的構(gòu)造環(huán)境。除此之外，在南秦嶺構(gòu)造帶還發(fā)育有諸如奧陶系大堡巖組、志留系白龍江群等早古生代沉積巖系。奧陶系大堡巖組中尚無碎屑鋯石年代學(xué)資料的報道，故將志留系白龍江群碎屑鋯石年齡譜系[109]與勉略構(gòu)造帶內(nèi)(變)沉積巖系碎屑鋯石年齡譜系進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)白龍江群的年齡峰值較多且分散，顯示出其物源的復(fù)雜性，而勉略構(gòu)造帶內(nèi)古生代以來發(fā)育的(變)沉積巖系如早古生代方家壩片巖巖片[29]、泥盆系朱家山巖組[28]與白龍江群的碎屑鋯石年齡譜具有截然不同的峰值特征，指示早古生代的勉略構(gòu)造帶和南秦嶺構(gòu)造帶經(jīng)歷了不同構(gòu)造演化過程，但這不是本文的研究重心，因此不做過多討論。

4.4 物源區(qū)構(gòu)造背景分析

構(gòu)造環(huán)境和物源特征對碎屑沉積巖中微量元素在表生環(huán)境下的地球化學(xué)行為有顯著影響，分析沉積物中的微量元素化學(xué)信息有助于恢復(fù)源區(qū)大地構(gòu)造性質(zhì)[76]。一些遷移能力較弱的微量元素如La、Th、Zr、Sc等可以用于有效識別碎屑沉積巖的物源構(gòu)造屬性[110]。在Th-Co-Zr/10和La-Th-Sc三角判別圖解中，關(guān)天門變沉積巖樣品主體均落入大陸島弧范圍(圖11)，指示其源區(qū)應(yīng)該為大陸島弧活動背景。稀土元素特征繼承了沉積物源區(qū)的性質(zhì)，受搬運作用、沉積環(huán)境、成巖作用等影響較小，因此是反映古盆地構(gòu)造背景的有效指標(biāo)。Bhatia等[110]通過研究不同構(gòu)造背景下形成的沉積巖，分析總結(jié)了不同構(gòu)造背景下沉積巖的稀土元素特征。將關(guān)天門變沉積巖稀土元素特征與Bhatia等[110]的結(jié)果進(jìn)行對比分析(表4)，其與大陸島弧、活動大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境相似，表明其源區(qū)構(gòu)造背景應(yīng)為活動大陸邊緣-大陸島弧環(huán)境，與微量元素判別結(jié)果一致。

前已述及，關(guān)天門變沉積巖的碎屑鋯石年齡主要集中在新元古代早-中期(ca. 880～800 Ma)，這一時期的揚(yáng)子板塊西北緣以發(fā)育大規(guī)模洋陸板塊匯聚巖漿事件為特征。前人通過碧口微地塊內(nèi)以蛇綠巖組合為特征的古洋殼殘片、深水重力流沉積組合為代表的古海溝堆積以及大型韌性剪切帶的發(fā)育等證據(jù)論證了揚(yáng)子板塊西北緣溝-弧-盆體系的存在[53-54，111-114]，并形成了由通木梁島弧、彭灌島弧、西鄉(xiāng)島弧、碧口島弧與橫丹弧前盆地組合等共同構(gòu)成的溝-弧-盆體系活動大陸邊緣[41，85-86，96，111，115-120]。前人報道的碧口微地塊中形成于巖漿弧環(huán)境的巖漿巖年齡為ca.880～820 Ma[85-86，90，116]。而出露于漢南—米倉山微地塊天坪河—碑壩—沙灘—鎮(zhèn)遠(yuǎn)地區(qū)的一系列年齡為ca.890～800 Ma的陸緣弧型巖漿巖也證明了俯沖事件的存在[83，92，117-118]。以上巖漿事件表明勉略構(gòu)造帶、碧口微地塊與漢南—米倉山微地塊在新元古代早中期處于相似的板塊匯聚俯沖構(gòu)造體制中，是對Rodinia超大陸匯聚過程的響應(yīng)[24-25，41，81-83，119]。本次研究獲得的巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析表明，關(guān)天門變沉積巖物源區(qū)的構(gòu)造背景為活動大陸邊緣-大陸島弧環(huán)境，該結(jié)果與揚(yáng)子板塊西北緣新元古代早中期的構(gòu)造環(huán)境基本吻合，印證了上文關(guān)天門變沉積巖物源主要為揚(yáng)子板塊西北緣碧口微地塊和漢南—米倉山微地塊新元古代俯沖環(huán)境下形成的巖漿弧。

圖11 關(guān)天門變沉積巖源區(qū)構(gòu)造背景判別圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[110])Fig.11 Tectonic provenance discrimination diagrams for the Guantianmen metasedimentary rocks (base map after reference[110])

表4 關(guān)天門變沉積巖與不同構(gòu)造背景沉積巖稀土元素特征比較

4.5 沉積構(gòu)造環(huán)境分析

關(guān)天門變沉積巖變質(zhì)變形程度較強(qiáng)，無法通過沉積學(xué)方法對其沉積環(huán)境進(jìn)行還原，因此本文結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料對其可能形成的沉積環(huán)境進(jìn)行簡要分析。

前人對碧口微地塊北部大面積出露的橫丹群碎屑巖進(jìn)行研究，認(rèn)為橫丹群為一套于ca. 740～720 Ma疊置在碧口巖群之上的弧前盆地中的半深海-深海重力流沉積，表明這一時期的揚(yáng)子板塊西北緣仍然處于俯沖環(huán)境[104，119]。Dong等[83]報道了揚(yáng)子板塊西北緣漢南微地塊中五堵門英云閃長巖鋯石U-Pb年齡為718 Ma、喜神壩二長花崗巖鋯石U-Pb年齡為706 Ma、西鄉(xiāng)正長花崗巖鋯石U-Pb年齡為707 Ma，其中五堵門巖體形成于碰撞造山過程中的地殼部分熔融，而喜神壩二長花崗巖和西鄉(xiāng)正長花崗巖形成于后碰撞環(huán)境，這或許表明，在橫丹群沉積后不久，揚(yáng)子板塊西北緣就發(fā)生了陸-陸碰撞或者弧-陸碰撞造山作用。在野外地質(zhì)調(diào)查中，筆者發(fā)現(xiàn)以不整合或斷層關(guān)系上覆于橫丹群之上的南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積蓋層的變形程度要遠(yuǎn)弱于橫丹群，進(jìn)一步證明了在橫丹群沉積之后、南華紀(jì)—震旦紀(jì)蓋層沉積之前為碰撞階段。

在此之后，勉略構(gòu)造帶及揚(yáng)子板塊西北緣可能進(jìn)入了新一輪裂解-穩(wěn)定沉積階段，以廣泛發(fā)育具有裂谷沉積特征的沉積巖為標(biāo)志。在勉略構(gòu)造帶內(nèi)，文縣—康縣一帶出露南華系關(guān)家溝組，略陽三岔子地區(qū)出露南華系金家河千枚巖巖片，略陽火神廟一帶出露南華系火神廟千枚巖巖片；在碧口微地塊內(nèi)，紅巖溝地區(qū)和華嚴(yán)寺地區(qū)出露有一套南華系含礫沉積巖系；在后龍門山地區(qū)出露有南華系南沱組。這些沉積巖系均被認(rèn)為形成于裂谷環(huán)境[21，26-27，56，120]。而作為同一時期形成的沉積巖系，關(guān)天門變沉積巖也應(yīng)在裂谷的構(gòu)造背景下形成。

在揚(yáng)子板塊廣泛沉積的震旦系陡山沱組主體為細(xì)碎屑巖夾薄-極薄層狀灰?guī)r沉積組合，標(biāo)志著揚(yáng)子板塊西北緣在震旦紀(jì)早期開始由裂谷盆地環(huán)境向凹陷盆地環(huán)境過渡[21，34，120]。燈影組巖性主體為白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r，地層中含有小殼類化石和藻類化石，應(yīng)形成于穩(wěn)定的臺盆-臺地相沉積環(huán)境，在勉略構(gòu)造帶內(nèi)有相公山白云巖與之對應(yīng)，標(biāo)志著勉略構(gòu)造帶及揚(yáng)子板塊西北緣新元古代大規(guī)模構(gòu)造活動的結(jié)束[21，120]。

5 結(jié) 論

(1)勉略構(gòu)造帶略陽地區(qū)關(guān)天門變沉積巖地球化學(xué)特征指示其物源區(qū)的化學(xué)風(fēng)化作用較弱，在搬運過程中經(jīng)歷了較低程度的沉積物再循環(huán)作用。

(2)關(guān)天門變沉積巖物源區(qū)主要為中-酸性巖漿巖，大地構(gòu)造背景為活動大陸邊緣-大陸島弧。結(jié)合碎屑鋯石形態(tài)學(xué)和年齡譜系特征，認(rèn)為其物源區(qū)主要為揚(yáng)子板塊西北緣碧口微地塊和漢南—米倉山微地塊的新元古代中期巖漿弧。

(3)略陽地區(qū)關(guān)天門變沉積巖的碎屑鋯石年齡譜與勉略構(gòu)造帶以及鄰區(qū)碧口微地塊南華系的碎屑鋯石年齡譜具有較好的一致性，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化資料，認(rèn)為勉略構(gòu)造帶內(nèi)略陽區(qū)段沉積時代和構(gòu)造歸屬長期不清楚的關(guān)天門變沉積巖巖片、火神廟千枚巖、金家河千枚巖與區(qū)域南華系沉積巖系為同一時期的產(chǎn)物，共同代表了新元古代中晚期勉略構(gòu)造帶及揚(yáng)子板塊西北緣的伸展裂陷環(huán)境。

致謝：審稿專家和責(zé)任編輯對稿件提出了寶貴的修改意見和建議，對文章質(zhì)量的提高起了重要作用，對此表示由衷的感謝。