（可编）北秦岭松树沟高压基性麻粒岩锆石的LA-ICP-MSU-Pb定年及其地质意义.docx

北秦岭松树沟髙压基性麻粒岩钻石的LA-ICP-MSU-Pb定年及其地质意义第49卷第18期2004年9月科学通报北秦岭松树沟高压基性麻粒岩错石的LA-1CP-MSU-Pb定年及其地质意义陈丹玲刘良孙勇张安达柳小明罗金海(西北大学大陆动力学教育部重点实验室，西北大学地质学系，西安710069o E-mail:dlchcn@nwuo cdUu cn)摘要对北秦岭松树沟高压基性麻粒岩中的错石进行了阴极发光图像、微 区原位LA-ICP-MS微量元素分析和U-Pb定年结果表明，这些错 石具有明显的双层结构，核部主体由扇形或面形分带区域组成，局部显 弱分带或云雾状结构，具低的Th. U. REE, HREE含量和低的Th/U 与较高的(Nd/Yb)N比值，显示了与石棉石平衡生长的倍石的稀土配分型 式，应属变质成因；核部的外围存在一窄的亮色环边，与核部界线呈浑 圆状或港湾状，为后期退变质影响的结果对11粒倍石核部区域的24 次U-Pb同位素分析获得PB/238U年龄加权平均值为485土33 Ma. 代表松树沟高压基性麻粒岩的峰期变质年龄该年龄值与206秦岭岩群 北侧的超高压榴辉岩及其围岩片麻岩的变质年龄值(50737 Ma)在误差 范围内一致，表明在北秦岭秦岭岩群南北两侧存在同时代的两条早古生 代高压-超高压变质岩带。

初步认为这两条高压-超高压变质岩带的形 成，可能分别对应于早古生代时期秦岭古洋盆和二郎坪洋盆俯冲消减引 发的微陆块之间或微陆块与岛弧地体之间陆壳双向深俯冲碰撞作用 关键词北秦岭松树沟高压基性麻粒岩错石U-Pb年齢早古生代碰 撞作用 微量元素近年来，在北秦岭秦岭岩群的南、北两侧相继发现了高压-超高压变质岩，引 起人们的普遍关注和高度重视北侧高压岩石分布在河南卢氏县狮子坪以北的 官坡-双槐树一线，由出露在近邻朱阳关-夏馆断裂带南侧秦岭群片麻岩中呈透鏡 体状的榴辉岩［1・2］组成，杨经绥等人|3］在该榴辉岩及其围岩片麻岩的钻石中发 现了指示超高压变质的特征矿物金刚石和柯石英，并利用错石SHRIMP方法确 定北带高压-超高压变质岩带的形成时代为50737 Ma的早古生代南侧高压 岩石呈透镜体状断续出露在陕西商南县松树沟-河南西峡县寨根一带，主要由高 压基性麻粒岩［4, 5］、氏英质高压麻粒岩［6］和高压不纯大理岩［7］构成Liu等 人［8］进一步在长英质高压麻粒岩的石柵石中乂发现指示超高压变质的务种显微 出溶结构，指示南带超高压变质作用的存在，但南带的这些高压-超高压变质岩 石至今均缺乏准确可靠的同位素年代学研究。

显然，对比秦岭岩群南、北两侧高 压-超高压变质岩石在形成时代方面的异同，对深入採讨北秦岭造山带的形成与 演化以及探讨它们与中国东部大别-苏鲁和西部阿尔金-柴北缘高压■超高压变质 岩带的构造关系至关重要基于此，本文拟通过对松树沟高压基性麻粒岩中的 错石进行阴极发光(CL)显微结构分析，在此基础上利用激光探针等离子体质谱 (LA-ICP-MS)对倍石进行了微区原位微量元素分析和U-Pb定年，为探讨北秦 岭南北两侧高压一超高压岩石的形成时代及其构造关系提供精确的年代学约束 1地质背景和岩石学特征概况北秦岭造山带是指秦岭商丹断裂带与洛南-栾川-方城断裂带之间的秦岭北部 区域(图1),主要构造岩石地层单元自北而南依次为宽坪岩群、二郎坪岩群:秦岭 岩群和丹凤岩群，它们之间均以大型剪切带和断裂构造带为界，相互逆冲叠置， 并沿北西西方向平行展布，构成了北秦岭造山带的主体秦岭岩群是北秦岭造山带的一个重要的组成部分，它西起陕西太白、眉户， 向东沿经商丹、河南西峡和内乡及南阳盆地至桐柏一带断续出露(图1),为一套 中深变质杂岩系，主体由片麻岩、角闪岩和大理岩组成，变质程度普遍为角闪岩 相，局部达麻粒岩相，形成时代为早元古代(2000-2200 Ma),经历新元古代 (1000~800Ma)和早古生代的变质变形［10］。

二郎坪群分布在秦岭岩群以北、宽坪群以南，其下部由弧后盆地型火山岩和蛇绿岩类岩石 组成，化石时代为奥陶纪•志留纪［10］丹凤群分布在秦岭岩群南侧，构成分割 南、北秦岭的缝合构造带，是秦岭古生代洋盆闭合的产物［11］,主体具有以岛弧 型火成岩为特点的镁铁质、超镁铁质岩石组合，包含岛弧陆缘浊积岩系，化石时 代为奥陶纪~志留纪宽坪群主要由一套变质变形的基性火山岩、碎屑岩和碳酸 盐组成，形成时代为中新元古代(986-1142 Ma)［10］o11034图1东秦岭区域地质略图(据文献［9］修编)北秦岭高圧基性麻粒岩主体呈透镜状分布在陕西商南县松树沟超镁铁质岩 体(主岩体)南侧的秦岭岩群斜长角闪片岩中，距离超镁铁质岩体约有200m,且 与超基性岩体之间夹有一套不纯大理岩，向东可断续追索到河南寨根与西峡蛇尾 以南的秦岭岩群片麻岩之中(图l)o该岩石是由刘艮等人［4, 5］于1994年发现并 进行研究的，在剖面上可见高压基性麻粒岩与石榴单斜辉石岩和石榴角闪岩以及 含榴斜长角闪岩共存于同一透镜体中，各岩石之间无明显界限，但石榴单斜辉石 岩和高压基性麻粒岩主要残存于透镜体的核部，外侧为石榴角闪岩或含榴斜K角 闪岩。

本文研究的样品呈深灰褐色，不等粒粒状变品结构，块状构造，主要由 石榴石(30%~45%)、单斜辉石(35%~50%)、角闪石(15%<0%)和少量石英或斜长 石组成，副矿物有金红石、磷灰石和错石等己有研究表明|5］,该岩石经历了 从高压麻粒岩相到中压麻粒岩相再到角闪岩相的顺时针的PT演化轨迹其中 早期麻粒岩相矿物组合为石榴石+单斜辉石+石英+金红石土斜长石，中压麻粒岩 相和角闪岩相阶段的矿物组合分别以出现在石榴子石后成合品中的紫苏辉石+ 斜长石+褐色角闪石+透辉石+磁铁矿和中长石+角闪石+石英+磁铁矿为代 表对应的温压条件分别为:828~887C与Io 40-1 o 58GPa, 765~825C与1 03-1 o 14 GPa,约7(K)C与09 GPa地球化学研究表明该高压基性麻粒岩的 原岩总体具有E-MORB的性质［12］2样品与分析方法用作微量元素和U-Ph定年的错石样品是从大约50 kg岩石样品中经人工 重砂、重液、电磁仪等多种方法分离，并在双目显微镜下挑出无色透明、无裂痕、 无包体的错石十余颗首先将其镶嵌在环氧树脂中并抛光至错石颗粒的一半， 然后进行错石的光学、CL显微图像及LA-ICP-MS分析。

错石的CL图像分 析在中国地质科学院电子探针仪上完成；微量元素分析和U-Pb年龄测定在西 北大学大陆动力学教育部重点实验室的Elan6100DRC型ICP-MS和德国 Lambda Physik公司的ComPexl02 ArF准分子激光器(工作物质ArF.波长193 nm)以及MicroLas公司的GeoLas 200M光学系统的联机上进行激光束斑直 径为30 Um.激光剥蚀样品的深度为20~40 Rm实验中采用He作为剥蚀 物质的载气，用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物 质NISTSRM610进行仪器最佳化，采样方式为单点剥蚀，数据采集选用一个质 量峰一点的跳峰方式，每完成4~5个测点的样品测定，加測标样一次在所测 错石样品分析点前后各测2次NIST SRM6IO0飴石年龄釆用国际标准钻石 91500作为外标标准物质，元素含量采用NIST SRM610作为外标，29Si作为内 标单点分析的相对标准偏差(RSD)除Be(44%)、P(39%)、Zn(45%)和Sb(7 2%)较高外，对于大多数元素RSD介于1%~26%之间［13］同位素测定时， 普通铅根据Andersen Tom的3D坐标法进行校正［14］,样品的同位素比值及元 素含量计算采用GLITTER(ver4o 0, Mac-quarie University)程序，年龄计算及谐 和图的绘制用Isoplot(ver2o 49)完成。

详细分析步骤和数据处理方法参见文献 [15]3分析结果3.1错石的CL图像特征秦岭松树沟高压基性麻粒岩石中错石的CL图像如图2所示所有错石均 呈圆形多晶面的形态，粒径介于100~200 Um之间，显示明显的双层内部结构 其中，核部主体由扇形或面形分带区域组成(图2(a), (c), (e)，⑴)，个别显示 弱分带或云雾状分带结构(图2(b), (d)),不含继承性的晶核和岩浆型钻石的韵律 环带在所有错石颗粒核部外围都有一个窄的 20 Hm)亮色边缘层，与核部 的分界线呈浑圆状，局部呈港湾状(图2(c), (d) , (e)),可能是钻石在后期退变 质过程中遭受溶蚀和重结晶的结果图2捨石的阴极发光图像(f)中的圆斑为激光剥蚀斑3.2错石的微区微量元素特征表1列出了松树沟高压基性麻粒岩中钻石核部微区微量元素的測试结果， 错石的边部因其宽度小于激光束斑直径(30卩m)未进行测试从表1可看岀， 该错石 Th 含量为 42o 94-840 75 卩 g/g, U 含量为 18637~35528 卩 g/g, Th/U比值为0o 20-0o 29;稀土元素总量较低，介于20o 59~5580卩g/g之 间，重稀土(HREE)含量变化于17。

06~5117 ug/g,重稀土的富集程度较低(重 稀土富集程度指标[16](Nd/Yb)N = 001~007),总体上表现为轻稀土亏损、重 稀土轻度富集的稀土配分模式(图3),具有明显的Cc正异常(& Cc = 279~17 83)和弱的Eu负异常(6Eu：=052~098),另有两个测点显示Eu的正异常(84 / 9北秦岭松树沟髙压基性麻粒岩钻石的LA-ICP-MSU-Pb定年及其地质意义Eu= lo 49-1 o 74)o* 1春岭高压rtw粒当4■始石的村》1元素含■（妃?）xqOMcqOI KqQI・2r2l理1 ”qOL4eBl Sc呗气”1 WqObScn81.5761 0751.5171.9747 79SS3SnnvnMb?g”7217SOJ—■142^4V以”11114頌“m M1・63，219 90784 40ITS 01111 91155 n25106W HHf504—55 >406M06710609S34I2MI4655P5A0649<)91OJI<03570*04420^11Of0€000*OMO0 2200101Hb1049"410 340739.“Y60的■3 8S<1 ”67.54M6792 436S 32S) 187117MU72 74H忡L・00140.(M6