秦嶺南緣勉略帶構(gòu)造屬性及晚古生代地質(zhì)背景：來自碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)的制約*

李小兵 裴先治 李佐臣 李瑞保 裴磊 高峰 王盟

1. 長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054 2. 山西師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，臨汾 041004 3. 長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室，西安 710054

沉積巖作為地表出露面積最多的巖石(約占總露頭面積70%)，是來自物源區(qū)的各類沉積物經(jīng)歷多階段地質(zhì)作用再改造形成的(閆臻等，2007)。其中，砂巖中碎屑鋯石、磷灰石和云母等碎屑礦物已被廣泛用于識別古老大陸邊緣的演化歷史及盆山物質(zhì)耦合(Chenetal.，2009；Wangetal.，2010；Yanetal.，2010；Zhuetal.，2011)。由于鋯石抗風(fēng)化能力強，U-Th-Pb同位素體系封閉溫度高，不易被后期構(gòu)造熱事件破壞，使得它在沉積循環(huán)中能很好的記錄最初的構(gòu)造熱事件信息。因此，碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)在限定地層單元的最大沉積年齡、研究沉積物源區(qū)早期地殼演化及區(qū)域構(gòu)造巖漿事件等方面是行之有效的手段(Mortonetal.，1996)。近年來利用不同區(qū)域同時代沉積地層的碎屑鋯石年齡譜(物源的一致性)來限定這些沉積地層是否形成于同一沉積盆地及相應(yīng)構(gòu)造地質(zhì)背景，已取得較好成果(程勝東等，2014；謝士穩(wěn)等，2014；Jietal.，2016；Moghadametal.，2017；Zhaoetal.，2017)。

秦嶺造山帶位于中國大陸中部，是橫亙東西的著名復(fù)合型大陸造山帶(張國偉，2015)，自北向南，以洛南-欒川斷裂、商南-丹鳳(商丹)斷裂和勉縣-略陽(勉略)斷裂為界，將其與鄰區(qū)分割為華北陸塊、北秦嶺、南秦嶺及華南陸塊(Meng and Zhang，2000)(圖1a)。其中，勉縣-略陽斷裂帶(勉略構(gòu)造帶)是一條以多條逆沖斷裂為骨架，由不同性質(zhì)、不同時代構(gòu)造巖片組成的巨型復(fù)合大陸構(gòu)造帶(張國偉等，2003，2015)。由于帶內(nèi)出露眾多類型的蛇綠巖及島弧火山巖殘塊而將其作為除商丹縫合帶外秦嶺造山帶內(nèi)的另一條重要板塊縫合帶(張國偉等，1995，1996，2001，2003，2004)。

傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為勉略縫合帶所表征的有限洋盆屬古特提斯洋的分支(馮慶來等，1996；李曙光等，1996，2003；張國偉，2001，2004；裴先治等，2002；賴紹聰和秦江鋒，2010；Dongetal.，2011a)，其主要依據(jù)有：①勉略構(gòu)造帶內(nèi)缺失奧陶紀(jì)-志留紀(jì)地層，發(fā)育泥盆紀(jì)-三疊紀(jì)深水濁積巖(李曙光等，1996)，由此而區(qū)別于南北兩側(cè)；②發(fā)育印支期雙峰式火山巖(221～242Ma，Sm-Nd、Rb-Sr等時線年齡，李曙光等，1996)；③構(gòu)造帶內(nèi)硅質(zhì)巖中發(fā)育有放射蟲古生物化石(馮慶來等，1996；殷鴻福等，1996)；④帶內(nèi)出露印支期變質(zhì)-超高壓變質(zhì)巖(Lietal.，1999；李三忠等，2000；Lietal.，2004；梁莎等，2013；劉東星等，2016)；⑤構(gòu)造帶北側(cè)南秦嶺地區(qū)發(fā)育大量與之匹配的印支期花崗巖帶(Sunetal., 2000, 2002；胡健民等，2004；金維浚等，2005；Qinetal.，2007；秦江鋒等，2007；張成立等，2008；陳旭等，2009；弓虎軍等，2009；劉軍鋒等，2009；劉樹文等，2009；吳峰輝等，2009；Qinetal.，2010；Jiangetal.，2010；孫衛(wèi)東等，2010；Dongetal.，2012a；楊朋濤等，2012；Yangetal.，2014)。

然而，研究表明，放射蟲可以形成于活動/被動陸緣、洋盆和洋中脊等不同環(huán)境，有的與蛇綠巖存在密切聯(lián)系，而有的與之毫無關(guān)系(吳浩若，1999，2000；崔春龍，2001；王金寶和李新正，2003)。近年來勉略構(gòu)造帶內(nèi)不同性質(zhì)火山巖的研究顯示，這些火山巖形成時代為923～754Ma，表明在新元古代時期勉略地區(qū)就已存在大洋(張宗清等，2005，2006；閆全人等，2007；李瑞保等，2009；林振文等，2013；徐通等，2016，2017)。此外，馮益民等(2004)對勉略帶及其南北兩側(cè)的泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)沉積地層研究后，指出其同屬華南古生物地理區(qū)，勉略帶在泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)與其南北兩側(cè)沉積特征并無明顯不同。

可見，關(guān)于勉略構(gòu)造帶晚古生代以來的地質(zhì)背景仍存有爭議，因此，勉略帶及鄰區(qū)泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)沉積地層的詳細(xì)研究乃是深化該時段構(gòu)造背景認(rèn)識的有效途徑。盡管前人對泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)沉積地層的沉積相、沉積建造和沉積充填序列等方面已做了較為詳細(xì)的工作，但缺乏系統(tǒng)的年代學(xué)研究。本次工作對勉略構(gòu)造帶內(nèi)北部所出露的一套變碎屑巖及侵入其中的花崗質(zhì)片麻巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)研究，以期約束該套變沉積地層的形成時限，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，尤其是鄰區(qū)同時代沉積地層碎屑鋯石的年齡譜，來探討晚古生代以來勉略構(gòu)造帶的區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)背景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景與樣品描述

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

勉略構(gòu)造帶位于秦嶺造山帶南緣，向西經(jīng)康縣、文縣、南坪、瑪曲、瑪沁、花石峽連接阿尼瑪卿-布青山構(gòu)造混雜巖帶，向東被漢中盆地所掩蓋，在洋縣以東沿?fù)P子地塊東北緣犄角轉(zhuǎn)向南北向的高川斷裂，繼而和城口斷裂相連，向東一直延伸到湖北隨州一帶(李曙光等，1996；裴先治，2001；李三忠等，2002；馮益民等，2004；張國偉等，2004；Lietal.，2007)。勉略構(gòu)造帶在康縣-略陽段以狀元碑?dāng)嗔选⒑扇~壩斷裂為南北界線，將其與秦嶺微板塊和揚子板塊分割(圖1a)。

圖1 秦嶺南緣勉略構(gòu)造帶區(qū)域地質(zhì)圖(a,據(jù)Li et al., 2012; Chen et al., 2014; Zhou et al., 2016修改；b,據(jù)陜西省地質(zhì)調(diào)查院，2007(1)陜西省地質(zhì)調(diào)查院. 2007. 1:25萬略陽縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告修改)

勉略構(gòu)造帶內(nèi)出露有不同時代、不同性質(zhì)的(變)沉積巖、巖漿巖，且這些地質(zhì)體多受到后期構(gòu)造作用的強烈改造，尤其是印支期構(gòu)造作用，使得不同時代地質(zhì)體以斷層接觸關(guān)系混雜疊置在狹長構(gòu)造帶內(nèi)，以致造成時代、層序、組合、接觸關(guān)系上的混亂(李亞林等，2001；楊志華等，2001；徐通等，2017)。構(gòu)造帶內(nèi)分布有洋殼型、陸緣弧型、裂解型及后期巖脈等不同類型巖漿巖，形成時代跨度較大，是新元古代、早中生代等多期次構(gòu)造巖漿作用的結(jié)果(圖1b)。其中，出露的火山巖包括有莊科洋殼火山巖片、莊科弧火山巖片、紙房溝洋殼火山巖片、紙房溝弧火山巖片、黑溝峽洋殼火山巖片、黑溝峽弧火山巖片和張巖溝雙峰式火山巖片等。盡管李曙光等(1996)獲得黑溝峽變質(zhì)雙峰式火山巖的Sm-Nd等時線年齡為242±21Ma，Rb-Sr等時線年齡為221±13Ma，但最近的研究成果顯示勉略帶火山巖的總體形成時代為728～873Ma(張宗清等，2005，2006；閆全人等，2007；李瑞保等，2009；林振文等，2013；徐通等，2013，2017)。另外，陳虹等(2010)獲得勉略帶內(nèi)左行韌性走滑剪切的40Ar-39Ar年齡為223±2Ma，與黑溝峽變質(zhì)雙峰式火山巖時代相近，因此，也有學(xué)者指出黑溝峽變質(zhì)雙峰式火山巖年齡是變質(zhì)年齡，不能代表成巖年齡(楊志華等，2001；徐通等，2017)。另外，帶內(nèi)三岔子地區(qū)還出露有923Ma的斜長花崗巖(閆全人等，2007)。研究區(qū)內(nèi)出露的沉積巖主要包括金家河千枚巖(jph)、陡山沱組(Z1d)、燈影組(Z21dn)、相公山白云巖(xdol)、郭鎮(zhèn)巖組(gph)、朱家山巖組(zls)、踏坡組(D1-2t)及略陽組(D2C1l)等。其中，金家河千枚巖(jph)以(含碳)絹云石英千枚巖為主， 與金家河地區(qū)的火山巖并稱為金家河組， 其巖石組合與甘肅文縣地區(qū)的關(guān)家溝組類似，部分地質(zhì)圖將其劃歸為南華系關(guān)家溝組(Nh2g)(陜西省地質(zhì)調(diào)查院，2007)，弓晨等(2019)等獲得三岔子地區(qū)金家河千枚巖最年輕一組碎屑鋯石U-Pb年齡的平均年齡為773Ma，推斷其沉積時代不早于南華紀(jì)。陡山沱組(Z1d)由石英細(xì)砂巖、絹云千枚巖及含礫變英安質(zhì)凝灰?guī)r組成；燈影組(Z21dn)巖性主體為硅質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r和微晶白云巖等；相公山白云巖(xdol)為一套純凈的白云巖與南方燈影組具有可對比性；郭鎮(zhèn)巖組(gph)和朱家山巖組(zls)在《1:25萬略陽縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告》(陜西省地質(zhì)調(diào)查院，2007)中被劃為羊湯寨組(D1y)和屯寨組(D1t)(由三河口群解體而來)，但由于其在康縣-略陽段內(nèi)均由斷層圍限，層序不全，《1:5萬陜西省勉略寧地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查報告》(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，2017(2)陜西省地質(zhì)調(diào)查中心. 2017. 1:5萬陜西省勉略寧地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查報告.)中又將其劃為中上泥盆統(tǒng)郭鎮(zhèn)巖組和朱家山巖組，其中，郭鎮(zhèn)巖組(gph)主要巖性為絹云石英千枚巖及鈣質(zhì)石榴石白云母片巖，朱家山巖組(zls)由一套灰?guī)r和鈣質(zhì)千枚巖組成，局部夾有大理巖；踏坡組(D1-2t)為一套白云質(zhì)礫巖；略陽組(D2C1l)主要由微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、炭質(zhì)千枚巖、粉砂質(zhì)板巖組成，向上過渡為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，產(chǎn)豐富的珊瑚、腕足類和海百合莖化石，另見有菊石、雙殼類碎片。

碧口微地塊呈東窄西寬的三角楔形體，分別以北部的勉略構(gòu)造帶、南部的青川-陽平關(guān)斷裂及西部的岷江斷裂為界，與南秦嶺構(gòu)造帶、龍門山構(gòu)造帶及松潘-甘孜造山帶相接(張國偉等，1995)。主要由碧口群火山巖和橫丹群碎屑巖組成(閆全人等，2002，2003，2004)。其中，北部的橫丹群碎屑巖主要由砂巖、粉砂巖、礫巖及含礫砂巖等組成，部分地段變質(zhì)為粉砂質(zhì)千枚巖、云母石英片巖等，南部碧口群主要由中-基性火山熔巖及少量火山碎屑巖組成。此外，區(qū)域上零星分布有新元古代和早中生代花崗質(zhì)侵入巖(張宏飛等，2007；葉霖等，2009)。

南秦嶺構(gòu)造帶主要由前寒武紀(jì)結(jié)晶基底和早古生代-三疊紀(jì)沉積地層所構(gòu)成(張國偉等，2001；Dongetal.，2011a)。前寒武紀(jì)結(jié)晶基底有陡嶺雜巖、耀嶺河群、武當(dāng)山群及佛坪巖群等。其中，佛坪巖群主要由各類片麻巖，斜長角閃巖，麻粒巖組成，局部地區(qū)經(jīng)歷了嚴(yán)重的混合巖化，目前仍未獲得其確切的形成時代。陡嶺群主要巖石類型為正、副片麻巖，片巖和大理巖等，沈潔等(1997)獲得其Sm-Nd等時線年代為1878±256Ma，而胡娟等(2013)獲得條帶狀閃長質(zhì)-花崗質(zhì)片麻巖的鋯石U-Pb年齡為2469～2509Ma，顯示出其形成時代的復(fù)雜性，此外，部分學(xué)者還獲得了新元古代的年齡數(shù)據(jù)(牛寶貴等，2006；Shietal.，2013；胡娟等，2013)。耀嶺河群為一套變質(zhì)的沉積火山巖系，主要為火山碎屑巖和變中基性火山熔巖組成，其形成時代為632～808Ma(李懷坤等，2003；蔡志勇等，2007)。武當(dāng)群巖性為變質(zhì)沉積-火山巖組合，下部為變火山巖組，上部為變沉積巖組，形成時代為830～726Ma(蔡志勇等，2006；Lingetal.，2008；祝禧艷等，2008)。蓋層為震旦系-三疊系沉積地層，主要包括寒武-奧陶紀(jì)碳酸鹽巖、頁巖和砂巖，志留紀(jì)深水硅質(zhì)碎屑巖和濁積巖，泥盆-石炭紀(jì)變雜砂巖、板巖、千枚巖夾灰?guī)r，和少量三疊紀(jì)濁積巖(Dong and Santosh，2016；聶虎，2016)。

1.2 樣品描述

黑云母石英片巖(ML336-1)采自略陽東部的五郎坪北側(cè)(圖1b、表1)，原巖為一套碎屑沉積巖，新鮮面與風(fēng)化色均為灰白-深灰色(圖2a)，細(xì)粒鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要礦物為石英(55%～60%)、黑云母(20%～25%)、絹云母(5%～10%)、斜長石(5%～10%)及少量的其他礦物(5%±)(表1、圖2b)。該套地層經(jīng)歷了后期構(gòu)造活動的影響，變質(zhì)變形均比較強烈，其中早期形成的片理和同構(gòu)造長英質(zhì)分異條帶(S1)，在后期構(gòu)造作用下發(fā)生褶皺，形成不對稱褶皺(F1)、無根鉤狀褶皺、構(gòu)造透鏡體等韌性變形產(chǎn)物，根據(jù)不對稱褶皺的對稱性，推斷其應(yīng)當(dāng)受由北向南的逆沖剪切作用制約，但由于后期構(gòu)造的改造破壞，使得現(xiàn)今片理總體呈南傾(S1：203°∠68°)。此外，由于受后期淺層次構(gòu)造改造，在局部地段形成透入性的劈理構(gòu)造(S2)。鏡下顯示長石、石英礦物長軸基本與構(gòu)造面理一致，具明顯的定向性，云母類礦物較細(xì)，集中分布于后期的劈理域中。

花崗質(zhì)片麻巖(ML337-1和ML17007-2)在研究區(qū)內(nèi)出露極少，呈脈體侵入于黑云母石英片巖中，新鮮面為灰白色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造(表1、圖2c)。巖石受構(gòu)造作用的影響，片麻理發(fā)育，產(chǎn)狀為S1：178°∠70°，與圍巖構(gòu)造面理產(chǎn)狀一致，在片麻理上可見緩傾的線理構(gòu)造，產(chǎn)狀為La：268°∠5°，應(yīng)當(dāng)為后期走滑變形的產(chǎn)物?；◢徺|(zhì)片麻巖中主要礦物為石英(30%～35%)、堿性長石(25%～30%)、斜長石(15%～20%)、黑云母(5%～10%)、白云母(1%～5%)及少量黃鐵礦(5%±)、絹云母(3%±)等(表1、圖2c, d)。其中堿性長石局部絹云母化，受后期剪切作用的影響，出現(xiàn)不同程度的旋轉(zhuǎn)，總體指示了右行剪切的運動學(xué)特征；石英礦物表現(xiàn)出定向拉伸的塑性變形特征，由于受后期的靜態(tài)恢復(fù)影響，部分地段可見明顯的三聯(lián)點特征；云母類礦物多平行于構(gòu)造面理生長(表1、圖2d)。

表1 勉略構(gòu)造帶五郎坪黑云母石英片巖和花崗質(zhì)片麻巖樣品的巖相學(xué)和宏觀地質(zhì)特征

圖2 秦嶺南緣勉略構(gòu)造帶五郎坪黑云母石英片巖和花崗質(zhì)片麻巖樣品的宏觀、微觀照片黑云母石英片巖宏觀照片(a)和顯微照片(b)；花崗質(zhì)片麻巖宏觀照片(c)和顯微照片(d). Qz-石英；Pl-斜長石；Bt-黑云母；Ms-白云母Fig.2 Field photographs and microphotographs of the Wulangping biotite quartz schist (a, b) and granite gneiss (c, d) within the Mian-Lue tectonic belt, southern margin of Qinling Qz-quartz；Pl-plagioclase；Bt-biotite；Ms-muscovite

2 分析方法

將樣品粉碎至80～100目后，用水將顆粒表面灰塵清洗干凈并烘干，通過磁選和重液方法得到>200粒鋯石顆粒，然后在雙目鏡下挑選晶型和透明度較好的鋯石作為測試對象，將選好的鋯石用環(huán)氧樹脂固定并拋光，當(dāng)鋯石顆粒露出核部后對其進行陰極發(fā)光(CL)，并結(jié)合反射光和透射光特征綜合研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以便避開包裹體和裂隙，再具體測試過程中選擇不同形態(tài)、 不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的鋯石進行測試， 以便獲得更多的年代學(xué)信息。其中鋯石的陰極發(fā)光顯微照相(CL)在北京鋯年領(lǐng)航有限公司完成。單顆粒鋯石U-Pb同位素年齡分析在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實驗室的激光燒蝕多接收等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS)上進行測試，多接收器電感耦合等離子質(zhì)譜儀為ThermoFisher公司制造的Neptune，激光器為美國ESI公司生產(chǎn)的UP193-FXArF準(zhǔn)分子激光器，激光波長為193nm，脈沖寬度為5ns，激光剝蝕的束斑直徑為30μm，鋯石標(biāo)樣采用GJ-1標(biāo)準(zhǔn)鋯石，利用NIST612玻璃標(biāo)樣作為外標(biāo)計算鋯石樣品的Pb、U、Th含量。后期數(shù)據(jù)處理采用中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)劉勇勝博士研發(fā)的ICPSDataCal程序(Liuetal.，2010)，作圖采用Ludwig KR的Isoplot程序(Ludwig，2001)完成。詳細(xì)的實驗原理及流程詳見文獻(李懷坤等，2009，2010；耿建珍等，2011)。

按照Dodsonetal.(1988)的建議，如果某一類鋯石占總量的5%，那么隨機分析60粒鋯石，找到他們的幾率應(yīng)有95%，本次研究對區(qū)內(nèi)樣品隨機測試130粒。鋯石年齡數(shù)據(jù)采用諧和度大于90%對其進行諧和圖及頻率直方圖的繪制(Malusàetal.，2013；Accottoetal.，2019；Sreenivasetal.，2019；Chaudhurietal.，2020)。

表2 秦嶺南緣勉略構(gòu)造帶五郎坪地區(qū)花崗質(zhì)片麻巖(樣品ML337-1、ML17007-2)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試結(jié)果

3 測試結(jié)果

3.1 鋯石形態(tài)特征

黑云母石英片巖(ML336-1)樣品中所測試的鋯石顏色為淺黃-無色透明，大小為59～132μm(圖3a、圖4)，鋯石外部形態(tài)多樣，多呈渾圓狀、少量為短柱狀、半截錐狀及長柱狀(圖4)。其內(nèi)部形態(tài)變化也較大，部分發(fā)育有巖漿震蕩環(huán)帶，部分由于脫晶化而顯示為通體黑色，部分鋯石呈面狀條帶結(jié)構(gòu)，少量鋯石發(fā)育有核幔結(jié)構(gòu)，還有部分鋯石發(fā)育有極不均勻的內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)。從鋯石內(nèi)部形態(tài)判斷，這些鋯石應(yīng)當(dāng)是多成因鋯石的組合，Zhuetal.(2011)認(rèn)為CL強度可大致反映其來源的均一性，即當(dāng)CL強度不同時表明其鋯石來源復(fù)雜。結(jié)合鋯石外部形態(tài)可以看出，多數(shù)鋯石被不同程度的搬運磨圓(主體為次圓狀)，具典型碎屑鋯石的特征(圖4)。本次在鋯石測試過程中不進行人為選擇(但需排除裂隙和包裹體發(fā)育的鋯石)，按照粘靶順序依次進行，以便保證所測試結(jié)果能最大限度的保留有多來源、多成因鋯石的年代學(xué)信息。

圖3 勉略構(gòu)造帶五郎坪黑云母石英片巖(樣品ML336-1)和花崗質(zhì)片麻巖(樣品ML337-1、ML17007-2)鋯石的粒徑(a)及Th/U比值(b)對年齡分布圖Fig.3 Grain size (a) and Th/U ratios (b) against age for detrital zircons of the biotite quartz schist and granitic gneisses in Wulangping area within Mian-Lue tectonic belt

圖4 勉略構(gòu)造帶五郎坪黑云母石英片巖(樣品ML336-1)和花崗質(zhì)片麻巖(樣品ML337-1、ML17007-2)典型鋯石CL陰極發(fā)光圖像和年齡值Fig.4 Cathodoluminescence (CL) images and ages of typical zircons from the biotite quartz schist (Sample ML336-1) and granitic gneisses (Sample ML337-1and Sample ML17007-2) in Wulangping area within Mian-Lue tectonic belt

花崗質(zhì)片麻巖(ML337-1、ML17007-2)的鋯石外部形態(tài)多數(shù)為長柱狀，短柱狀次之，少量為半截錐狀，此外，個別鋯石呈渾圓狀，結(jié)合部分鋯石發(fā)育溶蝕港灣狀缺口的特征，推測其可能受溶蝕作用影響。2件花崗巖樣品鋯石內(nèi)部形態(tài)除部分為條帶狀外，其余均發(fā)育較明顯的巖漿震蕩環(huán)帶，結(jié)合其較高的Th/U比值(>0.64)(圖3b)，推測其應(yīng)當(dāng)是巖漿成因。

3.2 鋯石年齡特征

通常在解釋鋯石成因時，一般依據(jù)其Th/U比值來進行劃分，當(dāng)Th/U比值高于0.4被認(rèn)為是巖漿成因，而Th/U比值低于0.1一般認(rèn)為是變質(zhì)成因(Hoskin and Black，2000；Belousovaetal.，2002)。然而，一些研究指出，不徹底的變質(zhì)重結(jié)晶鋯石和快速生長的變質(zhì)鋯石也含相對較高的Th/U比值(Vavraetal.，1999；Whitehouse and Kamber，2002；Songetal.，2006)。因此，在解釋鋯石年齡的地質(zhì)含義時，需以Th/U比值結(jié)合鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征共同作為參考依據(jù)來探討其成因。

表3 秦嶺南緣勉略構(gòu)造帶五郎坪地區(qū)變沉積巖(樣品ML336-1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試結(jié)果

續(xù)表3Continued Table 3測點號含量(×10-6)ThUTh/U同位素比值年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ諧和度1107154381.630.064030.00231.151110.04170.129530.00157437577820785999%1111341960.680.070800.00291.544150.05980.159430.002195285948249541299%11251516290.320.059170.00210.581530.02060.071110.00085727846513443595%1131602270.710.066970.00311.097150.04970.119070.001783794752247251096%11431710210.310.066110.00171.245920.03300.135780.00138095682215821799%1153562691.320.063620.00271.141550.04630.130200.00167289177322789997%1162296980.330.181720.003412.320510.22710.488120.003926693026291725631797%1175499140.600.065480.00171.066400.02630.117740.00137914973713718897%1188536131.390.071670.00291.375020.05120.139890.002097683878228441196%1196616131.080.075200.00251.711420.05210.165010.00181074661013209851097%12066711750.570.104610.00224.261820.08940.293320.002717093416861716581398%1216996191.130.065680.00191.087030.03190.119140.00117965674716726797%1222943720.790.068930.00371.504050.08050.157260.0024898114932339421398%1238437891.070.069220.00181.299100.03180.136190.00169065884514823997%1248057581.060.064730.00181.155990.03210.128920.00137655878015782899%1253675990.610.151210.00299.455280.18800.450630.003923613223831823981799%1264385510.790.062540.00201.159770.03600.134310.00146947078217812896%1275234951.060.065160.00191.188070.03380.131730.00157896179516798899%128681040.660.165640.004810.968850.28690.481180.005825144925202425322599%129515690.000.059230.00150.839020.02070.102020.00095765661911626698%130152413041.170.063120.00171.037210.02710.118230.00117225772314720699%

3.2.1 花崗質(zhì)片麻巖年齡特征

兩件花崗質(zhì)片麻巖諧和度大于90%的鋯石分別有14顆、9顆(表2)，且這兩件樣品的鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡值均為406±0.6Ma(圖5a-d)，具較好的一致性。結(jié)合鋯石內(nèi)、外部形態(tài)特征及Th/U比值，綜合判定該花崗質(zhì)片麻巖原巖形成時代為406Ma。

圖5 勉略構(gòu)造帶黑云母石英片巖(樣品ML336-1)和花崗質(zhì)片麻巖(樣品ML337-1、ML17007-2)鋯石U-Pb年齡諧和圖、頻率直方圖及加權(quán)平均年齡圖Fig.5 The zircon concordia diagrams, distribution histograms and the mean ages of the biotite quartz schist (Sample ML336-1) and granite gneisses (Sample ML337-1 and Sample ML17007-2) from the Mian-Lue tectonic belt

3.2.2 碎屑鋯石年齡分組

對黑云母石英片巖(樣品ML336-1)測試130粒鋯石，剔除不諧和的年齡數(shù)據(jù)后，得到112個數(shù)據(jù)(表3)。此外，還需剔除兩粒最年輕的年齡數(shù)據(jù)，這兩粒鋯石的U-Pb年齡不僅小于侵入其中的花崗巖年齡，還由于該套沉積地層發(fā)生不同程度的變質(zhì)變形，且局部地段發(fā)育有長英質(zhì)流體，結(jié)合這兩粒鋯石通體黑色的形貌特征，不排除其可能受到后期流體及變質(zhì)作用的改造，而引起Pb丟失所致。依據(jù)碎屑鋯石年齡直方圖可將其劃分為422～456Ma、558～844Ma、942～1495Ma及1658～2981Ma四個年齡組(圖5e, f)，其中422～456Ma年齡組共有鋯石13顆，占鋯石總數(shù)的11.82%，峰值年齡為441Ma，該組鋯石Th/U比值集中于0.28～1.34，且鋯石內(nèi)部多發(fā)育環(huán)帶，推斷該組鋯石應(yīng)當(dāng)為巖漿成因。另外，該組鋯石外部形態(tài)多呈次棱角-棱角狀，個別為次圓-圓狀，體現(xiàn)了其近源沉積的特征；558～844Ma年齡組有鋯石71顆，占鋯石總數(shù)的64.55%，有兩個較明顯的峰值年齡，分別為771Ma和813Ma，該組鋯石Th/U值總體為0.31～2.03，僅有兩顆鋯石的Th/U比值小于0.1，這兩顆鋯石內(nèi)部形態(tài)由于脫晶化呈通體黑色，推測該鋯石為變質(zhì)成因。其余鋯石內(nèi)部形態(tài)多發(fā)育較明顯的巖漿結(jié)晶環(huán)帶，可見多數(shù)鋯石應(yīng)當(dāng)為巖漿成因，其外部形態(tài)分別為棱角狀、次棱角狀、次圓狀和圓狀等，表明其物源具有多源性；942～1495Ma年齡組有鋯石10顆，占鋯石總數(shù)的9.09%，不具明顯的峰值年齡，該組有一顆鋯石Th/U比值為小于0.1，其余鋯石Th/U比值為0.11～1.08，鋯石內(nèi)部形態(tài)總體表現(xiàn)的較為復(fù)雜，部分發(fā)育明顯的核幔結(jié)構(gòu)、部分鋯石脫晶化呈灰白色或灰褐色，僅個別鋯石可見弱的巖漿結(jié)晶環(huán)帶，依據(jù)其外部形態(tài)多呈次圓狀的特性，推斷該組鋯石可能經(jīng)過較遠(yuǎn)距離的搬運；1658～2981Ma年齡組年齡較為分散，也不具有峰值特征，該年齡組共有鋯石16顆，占鋯石總數(shù)的14.55%，鋯石Th/U比值總體為0.15～1.40，僅有一顆鋯石Th/U值小于0.1。兩顆鋯石發(fā)育較明顯的巖漿結(jié)晶環(huán)帶，其余鋯石脫晶化為灰黑色和灰白色，外部形態(tài)顯示其磨圓度較好，總體呈圓-次圓狀，指示該組鋯石搬運路徑較長。

4 討論

4.1 變沉積巖形成時代的限定

略陽縣五郎坪北側(cè)至兩河口鎮(zhèn)之間展布有一套強烈變質(zhì)變形的地質(zhì)體，巖性主體為二云石英片巖、黑云母石英片巖、絹云石英片巖夾少量大理巖等變沉積巖。關(guān)于該套地層的形成時代有著多種認(rèn)識。其中，在1:20萬略陽幅地質(zhì)圖(陜西省地質(zhì)局秦嶺區(qū)域地質(zhì)測量大隊，1961(3)陜西省地質(zhì)局秦嶺區(qū)域地質(zhì)測量大隊. 1961. 1:20萬略陽幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告)中，將其劃歸為志留系；在1:25萬略陽縣幅地質(zhì)圖中(陜西省地質(zhì)調(diào)查院，2007)，將其劃為古元古代低莊溝巖組；而在1:5萬何家?guī)r鎮(zhèn)地質(zhì)圖(地礦部陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，1996(4)地礦部陜西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局. 1996. 1:5萬何家?guī)r幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告)中將其劃為多個非正式構(gòu)造巖石單位，時代跨度為志留紀(jì)-三疊紀(jì)；徐學(xué)義等(2014)編制的秦嶺及鄰區(qū)地質(zhì)圖(1:50萬)，將其劃為時代未定的構(gòu)造巖片?？梢姡捎跇?gòu)造作用的改造破壞，使得不同學(xué)者對其形成時代得出差別懸殊的認(rèn)識。本次研究利用LA-ICP-MS測年技術(shù)對變沉積巖系中黑云母石英片巖(ML336-1)和侵入其中的花崗質(zhì)片麻巖(ML337-1、ML17007-2)年代學(xué)研究顯示，黑云母石英片巖中最年輕一組鋯石年齡為422～456Ma，峰值年齡為441Ma。盡管該沉積巖系已發(fā)生明顯的變質(zhì)變形，但所獲得最年輕一組鋯石Th/U比值介于0.28～1.34，且多數(shù)具明顯的巖漿結(jié)晶環(huán)帶，應(yīng)當(dāng)為巖漿成因鋯石。因此，將該峰值年齡(441Ma)作為沉積地層形成的下限。結(jié)合兩件侵入其中的花崗質(zhì)片麻巖(ML337-1、ML17007-2)的原巖形成年齡(406Ma)。本次研究將該套變沉積地層的原巖形成時代限定為406～441Ma(S1-D1)。

4.2 碎屑鋯石年齡譜及沉積物源示蹤

由于黑云母石英片巖中碎屑鋯石內(nèi)部形態(tài)多發(fā)育巖漿震蕩環(huán)帶，且具有較高的Th/U比值(圖3b)，因此推斷這些碎屑鋯石主要來源于物源區(qū)的巖漿巖(Hoskin and Black，2000)，適合于源區(qū)巖漿活動歷史的分析，從而便于開展區(qū)域?qū)Ρ妊芯?，即通過碎屑鋯石的年齡譜信息反映沉積巖物源區(qū)主要巖漿活動事件。黑云母石英片巖(樣品ML336-1)碎屑鋯石的年齡譜包括了太古代、古元古代、中元古代、新元古代及早古生代等年代學(xué)信息，暗示該套變沉積地層物源的復(fù)雜性。

4.2.1 古元古代-太古代年齡信息(1658～2981Ma)

黑云母石英片巖中古元古代-太古代年齡信息共計16顆鋯石，年齡分布較散，無明顯峰值。該時段鋯石年齡與區(qū)域上出露的南秦嶺陡嶺雜巖中條帶狀閃長質(zhì)-花崗質(zhì)片麻巖(2469±22Ma、2479±12Ma、2497±21Ma、2501±17Ma和2509±14Ma；胡娟等，2013)，勉略地區(qū)魚洞子小溝山磁鐵石英巖(2645±24Ma；王洪亮等，2011)及斜長角閃巖(2657±9Ma；秦克令等，1992)相對應(yīng)(表3)，表明區(qū)域上古元古代-太古代基底為其提供了部分物源(圖6、圖7)。

圖6 勉略、碧口及漢南地區(qū)巖漿巖鋯石U-Pb年齡分布圖(據(jù)Dong and Santosh, 2016修改)Fig.6 Tectonic sketch maps of the Mian-Lue and Bikou and Hannan region showing the distribution of the magmatic rocks and their zircon U-Pb ages(modified after Dong and Santosh, 2016)

圖7 南秦嶺巖漿巖鋯石U-Pb年齡分布圖(據(jù)Dong and Santosh，2016修改)Fig.7 Tectonic sketch maps of the South Qinling Belt showing the distribution of the magmatic rocks and their zircon U-Pb ages(modified after Dong and Santosh，2016)

4.2.2 中元古代年齡信息(942～1495Ma)

該組年齡信息共計10顆，無明顯峰值，研究區(qū)周邊僅漢南地塊的西鄉(xiāng)群英安巖(950±4Ma；Lingetal.，2003)和通木梁群石英角斑巖(966±13Ma、971±16Ma；Lietal.，2018)形成時代與之對應(yīng)，除此之外，區(qū)域上與該年齡譜相對應(yīng)的巖漿巖極少出露，暗示勉略帶及周邊區(qū)域可能存在尚未被揭示的942～1495Ma巖漿事件，又或者可能有其他更為廣泛的物源區(qū)。

4.2.3 新元古代年齡信息(558～844Ma)

558～826Ma的年齡群是分析樣品中最為重要的組成部分，有兩個較明顯的峰值年齡，分別為771Ma和813Ma。與揚子北緣Rodinia超大陸的匯聚、裂解事件相吻合(Zhouetal.，2002；李懷坤等，2003；Lingetal.，2008；李瑞保等，2009；李建華等，2012)。在南秦嶺構(gòu)造帶(李懷坤等，2003；蔡志勇等，2006；牛寶貴等，2006；祝禧艷等，2008；崔建堂等，2010；李建華等，2012；吳發(fā)富等，2012；楊朋濤等，2012；Zhangetal.，2016；王建其等，2016；段少帥等，2017)、勉略構(gòu)造帶(閆全人等，2007；李瑞保等，2009；王濤等，2011；林振文等，2013；徐通等，2013，2016，2017；徐通，2016)、碧口微地塊(閆全人等，2003；賴紹聰?shù)龋?007；李永飛等，2007；Wangetal.，2008，2012；葉霖等，2009)和揚子西北緣米倉山-漢南地區(qū)(Zhouetal.，2002；Lingetal.，2003；李惠民等，2005；凌文黎等，2006；趙鳳清等，2006；Zhao and Zhou，2008，2009；裴先治等，2009；夏林圻等，2009；徐學(xué)義等，2009；Zhaoetal.，2010；李佐臣等，2011，2013；鄧奇等，2013)均大量發(fā)育該時期的巖漿巖(圖6、圖7)。盡管揚子北緣Rodinia超大陸的俯沖匯聚和裂解事件的具體時間節(jié)點目前仍存在較大爭論，本次所獲得的兩個新元古代年齡峰值，指示了區(qū)域上在～771Ma和～813Ma發(fā)生兩次較大規(guī)模的巖漿事件，與前人大致以800Ma為界，區(qū)域進入新一輪伸展裂解事件(李瑞保等，2009)的觀點契合。

本次獲得的新元古代時段碎屑鋯石總體磨圓度一般(圖4)，暗示其應(yīng)當(dāng)是近源堆積的結(jié)果，而南秦嶺、勉略構(gòu)造帶、碧口及米倉山-漢南地區(qū)新元古代巖漿事件與本次獲得的新元古代碎屑鋯石年齡具有極高的相關(guān)性，因此，推測上述地區(qū)巖漿巖是五郎坪北側(cè)變沉積地層的主要物源區(qū)。

4.2.4 早古生代年齡信息(422～456Ma)

分析樣品位于該年齡段中的碎屑鋯石U-Pb有13顆，峰期年齡為441Ma。該年齡譜是分析樣品的重要組成部分，與南秦嶺地區(qū)發(fā)育的早古生代巖漿巖相關(guān)。如殺熊洞雜巖體、柞木溝輝綠巖及紫陽-嵐皋地區(qū)鎂鐵質(zhì)巖石等(Xuetal.，2008；王濤等，2009；王存智等，2009；張欣等，2010；鄒先武等，2011；王坤明等，2014；萬俊等，2016；向忠金等，2016)。近年來，有學(xué)者在湖北廟埡及北大巴山區(qū)獲得432～445Ma的正長巖鋯石U-Pb年齡(龍井山等，2016；Zhuetal.，2017)，并認(rèn)為這些巖體均形成于大陸板內(nèi)伸展構(gòu)造背景下的裂谷環(huán)境(圖7、表4)。該段同位素年齡所反映的信息與南秦嶺早古生代伸展裂陷構(gòu)造所產(chǎn)生的構(gòu)造巖漿事件存在較好的對應(yīng)關(guān)系，表明早古生代南秦嶺裂解環(huán)境的巖漿巖體也為該套沉積地層提供了一定物源。

4.3 地質(zhì)意義

4.3.1 勉略帶晚古生代地質(zhì)體的構(gòu)造屬性

泥盆紀(jì)揚子板塊北緣的南秦嶺地區(qū)沉積一套碎屑巖-碳酸鹽巖沉積組合，碧口微地塊西北緣的泥盆紀(jì)石坊群、岷堡溝組、西溝組及冷堡子組也為一套碎屑巖-碳酸鹽巖沉積。勉略構(gòu)造帶內(nèi)由于后期構(gòu)造變形影響，雖多數(shù)呈構(gòu)造巖片產(chǎn)出，但仍可與區(qū)域沉積地層對比，其中泥盆紀(jì)朱家山巖組和郭鎮(zhèn)巖組主體為千枚巖(原巖泥質(zhì)巖)和灰?guī)r沉積組合。泥盆系-石炭系略陽組主體巖性為微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、粉砂巖及炭質(zhì)千枚巖等，石炭系岷河組則主體為一套碳酸鹽巖組合。此外，本次研究對象的原巖也為一套碎屑巖-碳酸鹽巖組合。整體來看，勉略構(gòu)造帶及周邊地區(qū)在泥盆紀(jì)-二疊紀(jì)具有相似的沉積組合特征，發(fā)育一套較為穩(wěn)定的臺盆-臺地碎屑巖-碳酸鹽巖沉積體系，區(qū)域上不甚發(fā)育該時期巖漿事件也能很好的為之佐證。馮益民等(2004)對勉略帶內(nèi)及其兩側(cè)泥盆紀(jì)一石炭紀(jì)沉積及古生物地理區(qū)的研究后得出，勉略帶及兩側(cè)的泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)沉積巖在沉積環(huán)境、充填序列及古生物群落上大致相同，同屬于淺海相沉積。本次研究對勉略構(gòu)造帶和南秦嶺構(gòu)造帶內(nèi)泥盆系沉積地層碎屑鋯石U-Pb年齡的統(tǒng)計分析，顯示二者具有非常相似的年齡譜特征(圖8)(陳龍耀等，2014；Yangetal.，2015a，2015b；Wangetal.，2017)，暗示勉略構(gòu)造帶與南秦嶺構(gòu)造帶在晚古生代應(yīng)當(dāng)不存在分割性大洋，可能同屬于一連通的淺海環(huán)境。

圖8 勉略構(gòu)造帶黑云母石英片巖(a)、南秦嶺構(gòu)造帶泥盆系沉積地層(b)及勉略構(gòu)造帶內(nèi)泥盆系沉積地層(c)碎屑鋯石U-Pb年齡分布圖Fig.8 Histograms of U-Pb ages of zircons from biotite quartz schist in the Mian-Lue tectonic belt (a), and detrital zircons from Devonian sandstones in the South Qinling tectonic belt (b) and the Mian-Lue tectonic belt (c)

4.3.2 勉略帶及鄰區(qū)構(gòu)造演化

Dong and Santosh(2016)指出碧口地體北側(cè)向南俯沖至少持續(xù)到720Ma，并最終導(dǎo)致碧口塊體與漢南-米倉山發(fā)生碰撞拼合，此后大約在707Ma由南秦嶺、勉略、碧口、漢南-米倉山組成的造山帶發(fā)生垮塌裂解(圖9a)。

南秦嶺、勉略及鄰區(qū)在經(jīng)歷了南華紀(jì)的裂解和震旦紀(jì)的穩(wěn)定沉積后，于寒武紀(jì)進一步擴張，水體變深(吳朝東，2000)，揚子板塊西北緣寒武紀(jì)邱家河組、油房組及勉略帶內(nèi)臨江組均發(fā)育一套黑色巖系，主要巖性有碳硅質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖、碳質(zhì)板巖、碳質(zhì)千枚巖等，局部夾有碳酸鹽巖。在西傾山-南秦嶺地區(qū)同樣也發(fā)育一套含放射蟲深水硅泥質(zhì)巖組合和深水碳酸鹽巖組合(張思敏等，2014)。除沉積記錄外，勉略帶及鄰區(qū)早古生代時期(431～472Ma)巖漿記錄，也顯示區(qū)域上在早古生代主體處于裂解體制之下(圖9b)(王濤，2008；李佐臣，2009；張欣等，2010；鄒先武等，2011；王坤明等，2014；萬俊等，2016；向忠金等，2016)。

圖9 勉略構(gòu)造帶及鄰區(qū)構(gòu)造演化示意圖SCB-華南板塊；BK-碧口；HN-漢南；MCS-米倉山；ML-勉略構(gòu)造帶；SQB-南秦嶺構(gòu)造帶Fig.9 Schematic cartoons showing the tectonic evolutionary model of the Mian-Lue tectonic belt, southern margin of QinlingSCB-South China Block；BK-Bikou；HN-Hannan；MCS-Micangshan；ML-Mianlue Belt；SQB-South Qinling belt

此后，受加里東運動影響，隨著揚子板塊內(nèi)部及周緣伸展作用的逐漸停止，揚子板塊于晚志留世大部分地區(qū)隆升為陸(劉寶珺和許效松，1994)(圖9c)。南秦嶺地區(qū)表現(xiàn)為在加里東造山運動的影響下，使得后期的泥盆系地層不整合覆蓋于下志留統(tǒng)之上(任紀(jì)舜等，2019)(圖9d)。勉略帶則由于后期的構(gòu)造影響，現(xiàn)今泥盆系與下伏地層一般呈斷層接觸，不易確定其早期接觸關(guān)系。需要說明的是，該期的巖漿記錄在區(qū)域上甚少出露，這也反應(yīng)了加里東運動在勉略帶及鄰區(qū)總體上表現(xiàn)較弱。

志留紀(jì)以后，勉略帶及鄰區(qū)自西向東、從南向北進入新一輪海侵(任紀(jì)舜等，2019)，表現(xiàn)為泥盆-二疊紀(jì)沉積一套穩(wěn)定的臺盆-臺地碎屑巖-碳酸鹽巖沉積體系(圖9d)。上文也通過沉積組合及碎屑鋯石年齡譜的比對，推斷勉略帶及鄰區(qū)在晚古生代應(yīng)當(dāng)同處于一連通的淺海環(huán)境。

印支期秦嶺微板塊和揚子板塊西北緣發(fā)生陸內(nèi)碰撞造山作用(圖9e)，與之匹配的變質(zhì)、變形(Lietal.，1999，2007；陳虹等，2010；張國偉，2015)及巖漿事件在勉略帶及鄰區(qū)都極為發(fā)育，并經(jīng)晚三疊世-早侏羅世的逆沖推覆構(gòu)造變形，奠定了現(xiàn)今勉略帶及鄰區(qū)的基本構(gòu)造格架(徐通，2016)。

5 結(jié)論

(1)通過對勉略構(gòu)造帶內(nèi)五郎坪北側(cè)變沉積地層中碎屑鋯石和侵入其中花崗巖的鋯石U-Pb年代學(xué)研究，獲得該變沉積地層的形成時代為406～441Ma。

(2)該套變沉積地層包含了晚古生代、早古生代、新元古代和古元古代等多個時代物源供給的特征。其中秦嶺造山帶及揚子板塊北緣早古生代巖漿巖為其提供了11.82%的物源，新元古代為其提供了64.55%的物源，中元古代和古元古代老的變質(zhì)基底地層均為其提供了大約23.63%的物源。

(3)本次所獲得的變沉積巖碎屑鋯石年齡譜也與鄰區(qū)泥盆系相似。綜合認(rèn)為，勉略構(gòu)造帶與鄰區(qū)在晚古生代應(yīng)當(dāng)屬于同一構(gòu)造環(huán)境，晚古生代“勉略海盆”應(yīng)當(dāng)包括整個南秦嶺。