扬子板块北缘碧口火山岩系岩石地球化学研究

【摘要】：扬子板块北缘碧口火山岩是西秦岭—松潘构造结东南结点碧口地体的主要组成部分，分布于陕、甘、川三省交界地区，是东、西秦岭、龙门、松潘交接区，涉及到秦岭南缘勉略带的西延、龙门、碧口、岷山SN构造等的交接，以及相关各地块的交接转换关系。由于该岩系所处的特殊构造部位，对其构造属性、归属、性质、特征的讨论，目前仍然存在着较大争议。本文试图通过对碧口火山岩系构造属性的厘定，从而为解决上述问题提供一个基础线索。因此，能够详尽地解决诸类问题，不仅关系到整个扬子板块北缘在中、新元古代时期的基本构造格局与演化过程，而且，对于认识秦岭造山带形成演化、探索我国早期大陆地壳地质演化历史具有重要的科学意义。 本文详细地研究表明，碧口火山岩系为一个含有典型蛇绿岩套，并且含有洋中脊玄武岩、洋岛碱性玄武岩、洋岛拉斑玄武岩等几种残余洋壳的组成单元以及与洋俯冲消减作用有关的弧火山岩系的蛇绿混杂岩带，通过精细的岩石微量元素地球化学、同位素地球化学以及同位素年代学的系统综合分析，结合碧口火山岩系中硅质岩的地球化学特征与碧口火山岩系所产出的区域地质构造背景，取得了以下认识： (1) 本区洋脊型火山岩：主量元素SiO_2、MgO、TiO_2等与洋脊型玄武岩特别相似。稀土和痕量元素配分型式表明其源区性质和成因与MORB相当。(~(87)Sr/~(86)Sr)i=0.7043～0.7066，ε Nd(t)=+2.069～+6.3548，~(206)Pb/~(204)Pb=16.571～18.017(17.215)，~(207)Pb/~(204)Pb=14.328～15.832(15.350)，~(208)Pb/~(204)Pb=35.896～39.156(37.099)，各平均值与现今南半球和印度洋MORB同位素组成相近。 (2) 本区洋岛碱性玄武岩、洋岛拉斑玄武岩：除了主量元素具有洋岛玄武岩的特点。稀土和痕量元素配分型式总体显示为板内火山岩的地球化学特征。~(206)Pb/~(204)Pb=17.185～18.763(18.158)，~(207)Pb/~(204)Pb=15.380～15.928(15.557)，~(208)Pb/~(204)Pb=36.788～40.069(38.207)，与Kerguelen，TristadCunha和Gough岛的玄武岩Pb同位素组成相似。 (3) 本区岛弧玄武岩：稀土总量ΣREE较高，一般在112.67～137.73×10~(-6)之间；岩石具有微弱负Eu异常，δ Eu介于0.86～0.92之间；稀土和痕量元素(Nb、Ta谷)配分型式，与岛弧火山岩典型的地球化学特征完全一致。(~(87)Sr/~(86)Sr)i=0.7033～0.7104(0.7063)，ε Nd(t)=-6.3785～+6.4362。~(206)Pb/~(204)Pb=16.574～17.631(平均17.030)，~(207)Pb/~(204)Pb=15.403～15.570(15.501)，~(208)Pb/~(204)Pb=36.833～37.292(平均37.063)，与俯冲带同位素体系地球化学特征相似。 (4) 本区玻安质岩石：与典型的玻安岩对比分析表明，除了SiO_2含量略低外，变玄武岩的主元素特征与典型玻安岩基本一致。稀土和痕量元素配分型式，均表明该玻安质岩石来源于一个相对于N-MORB更为亏损的地幔源区，由于先期地幔橄榄岩经部分熔融萃取出大洋中脊玄武岩后的残余地幔在有水参与的情况下形成的；(~(87)Sr/~(86)Sr)i=0.7010～0.7031(0.7022)；ε Nd(t)=-1.7586～+12.8095，~(206)Pb/~(204)Pb=16.952