天水地区碎屑岩地球化学及其形成构造环境研究

【摘要】：东、西秦岭的交接关系一直是地质学界研究的焦点之一。天水地区地处东、西秦岭以及祁连造山带交接转换部位,是探讨东、西秦岭以及祁连造山带对接关系的关键地区。该区以关子镇-武山蛇绿岩带为界,南北两侧前中生代具有不同岩石构造组合、变质变形历史,反映其各自具有不同的构造演化过程。北侧主要出露前寒武纪变质基底岩系,其上主要为下古生界李子园群(广义)绿片岩相变质的火山-沉积岩系。而南侧自北而南依次出露上泥盆统大草滩群和中上泥盆统舒家坝群。尽管已有的研究证明,关子镇-武山蛇绿岩带可与东秦岭商丹带相对比,但是关于关子镇-武山蛇绿岩带所揭示的板块构造及其演化意义,尚有许多疑义。两板块拼接过程中形成的碎屑岩系的深入研究,对于揭示商丹带的西延、关子-武山蛇绿岩的构造侵位时限,尤其是南北板块拼接时限、作用方式与过程都具有重要的科学意义。基于此,本文以大草滩碎屑岩系为重点,从其地质、地球化学入手,分析研究其形成环境及其构造意义,籍以限定商丹带的形成演化过程和时限。 在广泛涉猎细粒碎屑岩地球化学在构造环境研究中的应用基础上,将细粒碎屑岩的形成环境分为四种:大洋岛弧、大陆岛弧、活动陆缘以及被动陆缘。在主量元素方面:大洋岛弧砂岩具有高的TFe_2O_3+MgO(8-14×10~(-2))、TiO_2(0.8-1.4×10~(-2))含量,低的Al_2O_3/SiO_2(0.24-0.33)、K_2O/Na_2O(0.2-0.4)比值。大陆岛弧砂岩与大洋岛弧相比,以较低的TFe_2O_3+MgO(5-8×10~(-2))、TiO_2(0.5-0.7×10~(-2))含量和较高的Al_2O_3/SiO_2(0.15-0.22)、K_2O/Na_2O(0.4-0.8)比值为特征。活动陆缘砂岩具有低的TFe_2O_3+MgO(2.5×10~(-2))、TiO_2(0.25-0.45×10~(-2))含量,K_2O/Na_2O≈1。被动陆缘砂岩一般富集SiO_2,贫Na_2O、CaO和TiO_2。在微量元素方面:大洋岛弧型砂岩以极低的La(8.72±2.5×10~(-6))、Th(2.27±0.7×10~(-6))、U(1.09±0.21×10~(-6))、Zr(96±20×10~(-6))、Nb(2.0±0.4×10~(-6))含量和Th/U(2.1±0.78×10~(-6))值,高的La/Sc(0.55±0.22)、La/Th(4.26±1.21、Ti/Zr(56.8±21.4)、Zr/Th(48.0±13.4)比值为特征。大陆岛弧砂岩的特征是La(24.4±2.3×10~(-6))、Th(11.1±1.1×10~(-6))、U(2.53±0.24×10~(-6))、Zr(229±27×10~(-6))和Nb(8.5±0.8×10~(-6))含量增加,用La-Th-Sc和La/Sc-Ti/Zr图解可以识别。活动陆缘砂岩与被动陆缘砂岩可用Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10图解及相关参数Th/zr、Th/Sc等