扬子板块西北缘碧口微地块南华系碎屑锆石U-Pb年龄及其物源示踪

毛 帆, 裴先治,2*, 李瑞保,2, 李佐臣,2, 裴磊,2, 刘成军,2,赵少伟,2, 高 峰, 陈有炘,2, 周 海,2

(1. 长安大学地球科学与资源学院, 陕西 西安 710054; 2. 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室, 陕西 西安 710054)

碧口微地块地处秦岭造山带、松潘-甘孜造山带以及扬子板块汇聚交接部位,是中国大陆中央造山系、南北向贺兰-龙门山构造带和青藏高原之间的构造交接部位(图1a)[1]。 碧口微地块在漫长的构造演化过程中,经历了多期构造变形叠加、改造及外动力地质作用,形成了现今的构造格架与地质外貌。 由于其所处构造位置的特殊性,深入研究碧口微地块的构造属性及构造演化对秦岭造山带、松潘-甘孜造山带与扬子板块相互作用以及本区区域地质演化历史具有十分重要的地质意义。 同时,碧口微地块可为华南板块周缘新元古代构造演化历史提供有效信息。

前人对碧口微地块开展了大量深入细致的研究工作,但研究主要限于碧口群火山岩系[2-8]。 碧口群火山岩系形成时代主要为新元古代,这已被大部分学者所接受,但对其形成环境的认识仍有很大分歧:一些学者认为其形成于大陆裂谷环境[2,5,6];一些学者认为其形成于岛弧环境[3,4,7-9];一些学者认为其形成于洋盆或大洋板内[10-13],也有学者将其看作元古宙古陆块[14]。 对碧口群火山岩系形成环境的分歧,使得碧口微地块的新元古代构造属性存在多解性,也为碧口微地块整体构造演化的研究带来困惑。

图1 碧口微地块及邻区构造简图(a)、研究区地质简图及采样位置(b)Fig.1 Simplified tectonic framework of Bikou microblock and its adjacent areas(a)and geological map of study area and sampling sites(b)

碧口微地块东北部勉县红岩沟地区出露层序较为完整的南华—震旦纪沉积盖层,但前人对红岩沟地区物质组成的研究主要集中在下伏碧口群火山岩,对沉积地层研究较少,尤其是南华系作为碧口群火山岩的沉积盖层缺乏年代学资料,需进一步研究。 为此,本文选取勉县红岩沟地区南华系上部含砾岩系中的长石砂岩为研究对象,对其进行系统的岩石学与LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年代学研究,以限定其沉积时限及物源,探讨其形成的构造背景,进而为碧口微地块及邻区新元古代构造演化提供有效信息。

1 区域地质概况及南华纪地层特征

1.1 区域地质概况

碧口微地块北、南、西分别以勉略构造带、青川-阳平关-勉县断裂带、虎崖断裂为界与南秦岭构造带、龙门山造山带以及松潘-甘孜造山带相接,呈长三角形块体,向东构造尖灭(图1a)[14-17]。 碧口微地块主要由新太古代鱼洞子杂岩、新元古代早期碧口群、新元古代中期横丹群和上覆新元古代晚期南华—震旦纪沉积盖层组成。 新太古代鱼洞子杂岩为碧口微地块出露最古老的构造岩石单元,分布于略阳阁老岭-鱼洞子地区,由新太古代花岗质片麻岩和新太古代鱼洞子岩群变质地层组成[18]。 碧口微地块内部以枫香院-铜钱坝断裂带为界,北侧为新元古代中期横丹群,主要为陆源碎屑岩系或浊积岩系,南侧为新元古代早期碧口群,总体为一套巨厚的浅变质海相火山岩系。 新元古代晚期南华—震旦纪地层主要分布于碧口微地块东部勉略宁三角区的代家坝北—大安北—茶店—何家岩一带,呈大型NE 向延伸的复式向斜构造区域不整合叠置在碧口群浅变质火山岩系之上(图1b),多数地带已呈构造接触关系,南东翼大致产状正常,北西翼多已倒转,两翼均以北西倾斜为主。 此外,碧口微地块还出露大量侵入岩,侵入岩主要有新元古代和早中生代两个时期,新元古代侵入体包括白雀寺基性-中酸性杂岩体、二里坝花岗岩体、铜厂闪长岩体等[19-21],早中生代侵入体包括南一里、木皮、麻山、阳坝等花岗岩体[22-25]。

1.2 南华纪地层特征

碧口微地块南华系仅在勉县青羊驿红岩沟地区(复式向斜南东翼)、宁强庙坝华严寺(复式向斜北西翼)等地有所残留,且前人在此做的工作有限,没有进行详细的划分,仅笼统地划分为南沱组[27-30]。 本次根据野外地质剖面观察到的沉积岩石组合特征,将红岩沟地区南华系从下至上划分为底部泥质岩系(Nh1)、下部含砾岩系(Nh2)、中部细碎屑岩系(Nh3)和上部含砾岩系(Nh4)四套岩石地层单位(图2)。

图2 勉县青羊驿镇红岩沟地区南华系地质剖面图Fig.2 The geological section of Nanhua System in Hongyangou area, Qingyangyi town, Mian County

南华系底部第一套岩石地层单位为底部泥质岩系(Nh1),厚307.70m,主要以一套浅灰色变粉砂质泥岩夹少量变质粉砂岩为主,下部局部夹变质基性火山岩(图3a),上部局部夹变质中酸性火山岩(图3b),夹层一般厚1 ～3m,偶含泥砾,片理十分发育,多已变质为绢云母千枚岩,片理北倾为主,变形较强,与南侧碧口群火山岩呈构造接触关系。

南华系向上的第二套岩石地层单位为下部含砾岩系(Nh2),厚169.36m,主要以浅灰色含砾粗砂岩、含砾砂岩夹砂砾岩为主,夹少量粉砂质板岩。砾石较小,多为0.5 ～5cm,个别达10 ～15cm,含量5% ～30%,磨圆度一般,多为次棱角—次圆状,砾石成分多为砂岩、石英岩,少量花岗岩(图3c),砾岩底部见小型冲刷面,单层内发育正粒序层理(图3d),与下伏地层呈断层接触关系。

南华系由下向上第三套岩石地层单位为中部细碎屑岩系(Nh3),厚17.80m,主要以深灰色中厚层状细砂岩为主,向北粒度变细,逐渐以粉砂岩、粉砂质板岩为主,夹少量泥岩,片理较发育,变形较强,与下部含砾岩系呈整合接触关系。

南华系最上层的一套岩石地层单位为上部含砾岩系(Nh4),厚176.31m,下部主要以灰黑色含砾粗砂岩、复成分砂砾岩为主;发育叠瓦状构造,向北逐渐变细,上部以深灰色中细砂岩为主,夹少量粉砂岩,发育正粒序层理。 砾石大小混杂,杂乱堆积,砾径一般为2 ～10cm,少量 10 ～30cm,个别可达50cm,磨圆度较好,大部分为次圆—圆状,个别为次棱角状(图3e;图3f),砾石成分与下部含砾岩系相似,成分较为复杂,主要以砂岩、石英岩为主,少量片理化花岗岩、变质火山岩,与上覆震旦系陡山沱组深灰色—灰色粉砂质板岩(Z1d)呈整合接触关系。

红岩沟地区南华纪地层岩性列述如下:

红岩沟地区南华系主体为含砾碎屑岩系沉积组合,自下而上由多个沉积韵律层组成。 以南华系上部含砾岩系的砾岩层为研究对象,在野外露头上进行数据测量统计,限于统计的平面出露较少,本次仅在砾岩层南北两侧各一出露良好的平面进行统计,南北两侧统计点相距14.8m,位置如图2 所示,同时为使砾石统计更具代表性,南北两侧统计点统计区域均大于140cm ×140cm。 结果显示砾石成分较为复杂,主要以砂岩、石英岩为主,二者占砾石总量79% ～86%,其次为片理化花岗岩、火山岩、变质岩,表明结构成熟度和成分成熟度都较低,沉积碎屑距物源较近,搬运距离不远,可能为近源快速沉积的产物。 砾石大小混杂,杂乱堆积,砾径多为2 ～10cm,少量 10 ～ 30cm,个别达 50cm,磨圆度较好,大部分为次圆—圆状,个别为次棱角状(图4)。

图3 红岩沟地区南华系岩性特征Fig.3 Lithologic character of the Nanhua System in Hongyangou area

值得注意的是,南侧砾石统计点(测点1)和北侧统计点(测点2)在砾石成分和磨圆度均存在差异,如测点1 与测点2 中砂岩所占比例分别为48%、52%;石英岩所占比例分别为31%、 34%;花岗岩所占比例分别为15%、9%;变质岩所占比例分别为4%、3%;次圆—圆状所占比例分别为90%、95%。 不难发现,由南至北,砂岩、石英岩砾石增多,花岗质砾石减小,且磨圆度更好,指示该套地层沉积时期,砂岩、石英岩物源区物质供给逐渐增加,花岗质物源区物质供给减少,且碎屑物质搬运距离愈来愈远。 测点1 与测点2 砾石Φ值分布均比较零散,变化范围在-2 ～-8,在-3 ～-7 相对集中,指示砾石分选差,大小混杂,由南至北(从底至顶),砾径峰值呈现由大到小的变化趋势,反映出随层位抬升,砾石沉积粒度逐渐变细。 此外,在野外对砾石长轴空间排列进行统计,测点1 与测点2 砾石长轴均以南倾为主,指示古水流方向由南至北。

图4 红岩沟地区南华系上部含砾岩系砾石成分和结构统计Fig.4 Statistics of composition and structure of gravels in the Upper Nanhua System in Hongyangou area

图5 红岩沟地区南华系柱状简图Fig. 5 Stratigraphic column diagram of Nanhua System in Hongyangou area

前人将红岩沟地区南华系笼统地划分为南沱组,认为其为冰碛成因[28]。 本次野外观察,砾石整体磨圆度较好,多为次圆—圆状,砾石表面未见磨光面、钉头形擦痕、压坑和压裂等冰蚀作用痕迹。此外,该套含砾岩系具明显的成层性,自下而上由多个沉积韵律层组成,单个韵律层内向上砾石含量减少,表现为正粒序,故其并非冰碛岩。

南华系上部含砾岩系颜色主体为灰色—灰黑色,且含少量黄铁矿,指示沉积时为还原环境,从野外观察到的沉积岩石组合来看,从下部到上部岩石组合规律性较强,原生沉积的粒度变化明显。 此外,分布于文县—康县—略阳地区的关家沟组与本文研究的含砾岩系具有可对比性[31-33],前人对关家沟组研究较多,苏春乾等和卢海峰等通过系统研究认为文县地区关家沟组为海底扇沉积体系,不含冰碛岩层[34,35];徐通等认为康县碾坝地区的关家沟组主体可能为一套滨浅海相裂谷环境浊流沉积建造[33];略阳火神庙及三岔子地区的关家沟组也被认为属陆内裂谷沉积[36,37]。 综上所述,红岩沟地区南华系上部含砾岩系主体可能为一套浊积岩和碎屑流沉积组合。

2 样品位置及分析方法

2.1 样品位置

碎屑锆石同位素年龄样品编号为ML1027,采样点地理坐标为 N33°06′50″,E106°22′23″(图 1c),采样层位如图2、图5 所示。 岩性为灰黑色中细粒长石砂岩,新鲜面呈灰黑色,风化面呈黑褐色,中细粒砂状结构,中厚层状构造。 碎屑成分主要由长石、石英、岩屑等组成。 石英含量约30 ～35%,粒度大小约0.25 ～0.45mm,次棱角状、次圆状、不规则状,分选性和磨圆度较差;长石含量约50 ～55%,粒度大小约0.30 ～1.0mm,无色,半自形板状,次棱角状,具聚片双晶,分选性和磨圆度较差;岩屑主要成分为泥质岩屑,次为硅质岩屑及少量火山岩岩屑,含量约15%,粒度大小0.25 ～0.43mm,次圆状—次棱角状。 胶结物以泥质为主,较均匀分布于碎屑之间。 样品中含少量黄铁矿(图6a;图6b)。

2.2 分析方法

首先将样品粉碎至0.180 ～0.154mm(80 ～100目),并用常规磁选和重液方法将锆石分离,得到大于200 粒锆石颗粒,然后在双目镜下随机挑选不同粒径、结构和外形特征各异的锆石作为测试对象,将锆石颗粒粘在双面胶上,并用无色透明的环氧树脂固定,待环氧树脂充分固定化后,利用砂纸等将锆石磨到内部曝露并且抛光,然后对锆石进行反射光、透射光照相以及阴极发光图像研究。 力求避开内部裂隙、包裹体以及不同成因的区域,对不同形态、不同结构锆石进行测试,以期获得更为准确的年龄信息。

图6 红岩沟地区南华系上部长石砂岩样品显微镜下正交偏光照片(a,b)Fig.6 Microphotographs of the Upper Nanhua System sample in Hongyangou area

图7 红岩沟地区南华系上部长石砂岩样品代表性碎屑锆石阴极发光图像及年龄值Fig.7 Cathodoluminescence(CL) images showing zircons from Upper Nanhua System and their ages in Hongyangou area

碎样及锆石挑选、锆石制靶、反射光与阴极发光(CL)显微照相在西安瑞石地质科技有限公司完成。 锆石U-Pb 测年在北京科荟测试技术有限公司同位素实验室的激光剥蚀多接收器等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)测定,仪器为 Thermo Fisher 公司制造的Neptune,激光剥蚀的斑束直径为30μm,深度为20 ～40μm。 锆石年龄计算采用标准锆石91500 作为外标,元素含量采用 NISTSRM610 作为外标,29Si 作为内标元素进行校正。 采用中国地质大学(武汉)刘勇胜研发的ICPMS Data Cal 程序[38]和KENNETH R L 的Isoplot[39]宏程序进行数据处理和成图,利用208Pb 校正法对普通铅进行校正[40],具体分析方法及仪器参数可以见参考文献[41]。

3 测试结果

3.1 碎屑锆石特征

本次工作共完成碎屑锆石测点70 个,碎屑锆石多为无色或浅黄色,粒径多数在70 ～150μm,大部分为短柱状,少部分为长柱状、等粒状或者不规则状,总体磨圆度较差(图7),指示搬运距离有限。 碎屑锆石基本都具有典型的岩浆锆石振荡环带(如测点 10、17、18、22 等),表明为岩浆成因锆石,并且多数锆石CL 图像显示清晰细密的震荡环带,说明碎屑锆石主要为长英质岩浆锆石,仅少量基性岩浆锆石。

碎屑锆石的 Th 含量为 20 ×10-6～297 ×10-6,U含量为 18 ×10-6～231 ×10-6,Th/U 比值为 0.9 ～2.6(表1)。 在相关研究当中,一般认为Th/U 比值高于0.4 为岩浆结晶锆石,Th/U 比值低于0.1 为变质成因锆石[42]。 红岩沟地区南华系上部长石砂岩碎屑锆石的Th/U 比值均大于0.4(图8a),显示样品中碎屑锆石几乎全部为岩浆成因锆石。 此外,Rimmer 等认为Th/U 比值可以反映沉积环境的氧化还原条件,Th/U 比值小于4 为强还原环境,比值介于4 ～10 为还原环境,比值10 ～30 为弱氧化弱还原环境,大于30 则为强氧化环境[43-45]。 本次样品Th/U 比值均小于4,指示沉积环境应为强还原环境。

不同成因的锆石在其稀土元素配分模式图解也会有差异,典型岩浆锆石显示出轻稀土相对亏损,重稀土相对富集,明显的Ce 正异常和Eu 负异常的左倾模式,幔源锆石的稀土元素配分显示出弱Eu 异常或Eu 没有异常、稀土总量低、重稀土部分相对平缓等特点[46,47]。 红岩沟地区南华系上部长石砂岩碎屑锆石稀土元素球粒陨石标准化配分模式图表明碎屑锆石具有岩浆锆石特征(图8b)。 在Yb-U、Pb-Th 判别图解上,数据位于陆壳成因锆石区(图8c),而且这些锆石主要来自陆壳花岗质岩石中的S 型花岗岩(图8d)。

3.2 碎屑锆石U-Pb 年龄

本文对于小于1000Ma 的样品,由于可用于测量的放射性成因Pb 含量低和普通Pb 校正的不确定性,采用更为可靠的206Pb/238 U 表面年龄[50]。 本次共完成测点70 个,碎屑锆石同位素样品中有效锆石颗粒(谐和度大于90%)为69 颗,除测点29 的谐和度为93%外,其余测点的和谐度均在95%以上。碎屑锆石同位素样品中最年轻和最老的锆石分别为750Ma 和920Ma,最小年龄组平均年龄为750Ma。测年结果可分为2 个年龄组:①新元古代晚期年龄19 颗,为750 ～800Ma,占总数的28%,峰值年龄为795Ma。 ②新元古代早中期年龄 50 颗,为 820 ～920Ma,占总数的72%,该组年龄有明显峰值,峰值年龄为850Ma(图9)。

图8 红岩沟地区南华系上部长石砂岩碎屑锆石的Th/U 比值(a);碎屑锆石稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(b)(球粒陨石数据据Sun S S, et al.,1989)[48];碎屑锆石的Yb/U 图解(c);碎屑锆石Pb/Th 图解(d)(据Kelemen et al.,2007)[49]Fig.8 Th/U ratios of the detrital zircons(a) and their chondrite-normalized REE patterns(b), Yb versus U diagram(c), and Pb versus Th diagram(d) of detrital zircons from the Upper Nanhua System in Hongyangou area

图9 红岩沟地区南华系上部长石砂岩碎屑锆石U-Pb 年龄谐和图(a)及年龄分布直方图(b)Fig.9 U-Pb concordia diagrams (a) and histograms (b) of detrital zircons from the Upper Nanhua System in Hongyangou area

表1 红岩沟地区南华系上部长石砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄测试结果Table 1 LA-ICP-MS U-Pb age results of detrital zircons from the Upper Nanhua System in Hongyangou area

(接表1)

表2 红岩沟地区南华系上部长石砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS 稀土元素质量分数( ×10-6)Table 2 LA-ICP-MS trace element compositions of detrital zircons in Upper Nanhua System in Hongyangou area

(接表2)

4 讨论

4.1 沉积时代

该套南华—震旦系曾被命名为雪花太坪群,岩性主体以碳酸盐岩为主[51]。 王明加等将雪花太坪群自下而上划分为史家坪组、范家营组、九道拐组及望天坪组,将其与蓟县系进行对比[52],宁强庙坝华严寺及本文红岩沟地区含砾岩系即为上述史家坪组。 裴先治等认为雪花太坪群与横丹群为同时代地层,时代为青白口纪,代表弧前盆地沉积[53]。陕西省地质调查院与徐学义等将红岩沟地区含砾岩系与峡区“南沱冰碛岩”进行对比,并引用区域地层单位名称南沱组,时代厘定为晚南华世[27-29]。

上述可知,前人对红岩沟地区含砾岩系形成时代研究较少,尚无可靠的同位素年代学资料报道。本次研究获得上部含砾岩系中的长石砂岩碎屑锆石年龄数据中,最年轻的碎屑锆石 U-Pb 年龄为750Ma,表明上部含砾岩系的沉积时代应不早于750Ma。 此外,上部含砾岩系上覆地层为区域特征明显的震旦系,且与陡山沱组呈整合接触关系,故可将其沉积上限限定为早震旦世。 综合前人时代划分、本文碎屑锆石年龄结果以及地层序列中的层位关系,红岩沟地区上部含砾岩系形成时代可能为晚南华世。

4.2 碎屑锆石物源分析

所有碎屑锆石样品年龄都属于新元古代,结合碎屑锆石形态特征、Th/U 比值以及碎屑锆石稀土元素球粒陨石标准化配分模式图可以得知其源区物质以新元古代岩浆岩为主,且大部分为中酸性岩浆岩。 本次获得新元古代晚期碎屑锆石有19 颗,年龄为750 ～800Ma,占总数的28%。 北侧勉略构造带、碧口微地块内部以及南侧后龙门山构造带、汉南-米仓山微地块均发育新元古代晚期中酸性岩浆事件。 在勉略构造带,郭镇铧厂沟变英安岩年龄为802 ±5Ma[54];横现河地区张岩沟变流纹岩年龄为728 ±10Ma[55];此外,略阳惠家沟变安山岩、水得沟变安山岩、黒沟峡变安山岩年龄分别为797 ±14Ma、804 ±20Ma、807 ±13Ma[33]。 在碧口微地块,闫全人等获得两个碧口群火山岩系变流纹质凝灰岩年龄分别为 790 ± 15Ma 和 776 ±13Ma[56]。 在后龙门山构造带,裴先治等对轿子顶穹隆核部的过铝质花岗岩类进行研究,获得块状花岗岩、变形花岗岩年龄分别为 792 ±11Ma 和 793 ±11Ma[57];李佐臣等获得刘家坪大滩花岗岩年龄为806 ±19Ma[26]。 在汉南-米仓山构造带,五堵门复式花岗岩体英云闪长岩年龄为 764 ±12 ～789 ± 10Ma[58,59]、花岗闪长岩年龄为735 ± 8Ma[60];铁船山组流纹岩年龄为806±14Ma[61]。

新元古代早中期碎屑锆石有50 颗,年龄为820～920Ma,占总数的72%。 无论是勉略构造带、碧口微地块还是汉南-米仓山微地块都记录了新元古代早中期中酸性岩浆事件。 在勉略构造带,略阳三岔子偏桥沟斜长花岗岩年龄为923 ±13Ma[62];三岔河地区张儿沟变安山岩年龄分别为840 ±5Ma[33];康县马家沟英安岩年龄为837 ±16Ma[33]。 在碧口微地块,略阳白雀寺杂岩体中二长花岗岩年龄为835 ±3Ma[19];宁强巨亭岩组变英安岩年龄为849 ～873Ma[63];略阳陈家坝岩组变英安岩年龄为850 ～860Ma[63];勉县大安岩组变英安质流纹岩年龄为842 ～ 860Ma[63]。 在汉南 - 米仓山微地块,碑坝杂岩体花岗闪长岩年龄为863 ±10Ma[59-60];孙家河组流纹岩、英安岩年龄分别为904 ±18Ma[61]和833±5Ma[64]。

红岩沟地区南华系上部长石砂岩碎屑锆石磨圆度较差,整体为次棱角—棱角状(图7),表明锆石颗粒未经过长距离的搬运,且年龄谐和图和分布直方图呈现出较为集中的特点(图9a;图9b),暗示这套含砾岩系为近源快速堆积。 从上述可知,在新元古代早中期和新元古代晚期,北侧勉略构造带、碧口微地块内部、南侧后龙门山构造带与汉南-米仓山微地块均有大量中酸性岩浆事件的报道(表3),且与本次样品中所获得同位素年龄相似,表明勉略构造带、碧口微地块与扬子板块西北缘后龙门山构造带及汉南-米仓山微地块均可为南华系上部含砾岩系提供碎屑物质。 结合从南到北的古水流方向,大部分碎屑物质则可能由研究区南侧提供。 故推测碧口微地块内部和南侧后龙门山构造带及汉南-米仓山微地块的新元古代中酸性岩浆岩为红岩沟地区南华系上部含砾岩系的主要物源,而勉略构造带则只可能提供了少量的碎屑物质。

4.3 地质意义

无论是勉略构造带、碧口微地块还是汉南-米仓山微地块都记录了大量新元古代早中期板块汇聚岩浆事件。 闫全人等在康县地区获得洋壳型大堡变镁铁质岩、香子坝变镁铁质岩、水泉沟变镁铁质岩年龄分别为812 ±11Ma、841 ±16Ma、826 ±19Ma[62]。这些指示了新元古代早中期勉略构造带古洋盆的存在,时限大致为826 ～812Ma。 徐通等在康县地区获得陆缘弧型马家沟变英安岩的年龄为837 ±16Ma[33],指示新元古代早中期勉略洋盆俯冲作用的存在。 碧口微地块范坝董家河一带存在残余洋壳,岩石组成类型有洋岛碱性玄武岩、洋岛拉斑玄

武岩、洋中脊玄武岩和辉长岩、辉石岩,应当为一套蛇绿混杂岩,其辉长岩年龄为839 ±8Ma[75,76],表明在新元古代早中期碧口微地块中古洋盆的存在。叶霖等在略阳县铜厂获得闪长岩SHRIMP 锆石U-Pb年龄为842 ±7Ma,认为其形成于碰撞隆起-岛弧环境[21]。 此外,陈家坝地区弧型变安山岩(833 ±4Ma)、大铁坝地区弧型变玄武岩(811 ±10Ma)、清河—苍社地区弧型碱性玄武岩(814 ±9Ma)[77],这些均指示新元古代早中期碧口洋盆俯冲作用的存在。 在汉南-米仓山微地块,凌文黎等对西乡群下部白勉峡组和上部孙家河组火山岩进行了颗粒级锆石U-Pb 同位素定年,分别获得了946 ±18Ma 和904 ±18Ma 的谐和年龄,认为其具有岛弧岩浆岩的元素和同位素地球化学特征[61],这暗示了汉南-米仓山微地块在该时期处于汇聚背景。 以上地质信息表明勉略构造带、碧口微地块与汉南-米仓山微地块在新元古代早中期处于相似的构造背景及演化阶段,均响应了Rodinia 超大陆的汇聚过程。

表3 碧口微地块及邻区部分中酸性岩浆岩同位素年龄统计Table 3 Ages of intermediate-acid magmatic rocks in Bikou microblock and its adjacent areas

近年来,勉略构造带、碧口微地块以及汉南-米仓山微地块都有新元古代晚期伸展背景下形成的岩浆岩的报道。 在勉略构造带,李瑞保等在武都琵琶寺获得裂解型变玄武岩的年龄为783 ～754Ma[78],王涛等在康县大堡朱家坝地区获得裂解型变基性火山岩的年龄为778 ～667Ma[79],徐通等在略阳横现河地区获得裂解型张岩沟大陆双峰式火山岩系中变流纹岩的年龄为728 ±10Ma[55]。 在扬子板块西北缘的碧口微地块及龙门山构造带,裴先治等对轿子顶穹隆核部的过铝质花岗岩类进行研究,获得其年龄为 792 ± 11Ma、793 ± 11Ma,认为其形成于同碰撞向碰撞后伸展环境的转化阶段[57],李佐臣等在刘家坪地区获得大滩花岗岩年龄为806±19Ma,认为其属于后造山花岗岩,标志着该区开始从同碰撞向碰撞后伸展环境的转化[26]。 扬子板块北缘汉南地区的五堵门复式花岗岩体英云闪长岩(764 ± 12 ～ 789 ± 10Ma)、花岗闪长岩(735 ±8Ma),罗家坝基性岩体辉长岩(746 ±4Ma),望江山岩体辉长岩(808 ±14Ma),西乡地区正长花岗岩(707 ±20Ma)、喜神坝地区二长花岗岩(706 ±9Ma)构造环境也均指示裂解背景[58-60,68,71,74]。 此外,扬子板块东部和西部均存在大规模的新元古代花岗质岩浆活动,碎屑锆石年龄谱存在一个大致为810Ma 的显著峰值[80],为统一裂解机制形成[26]。而南秦岭地区发育640 ～630Ma 镁铁—超镁铁质岩体被认为是裂解过程最晚期的产物[81-84]。 以上研究都支持了上述地区新元古代早中期至晚期由汇聚背景到裂解背景转变的观点,其时限大致在810Ma 左右。

在新元古代晚期伸展背景下,碧口微地块及周缘也存在大量沉积记录,如徐通等在康县碾坝南和味石沟出露的南华系关家沟组浅变质沉积地层中获得碎屑锆石年龄集中在861 ～678Ma 和877 ～718Ma,认为其为一套南华纪裂谷环境的浊流沉积[33]。 苏朕国等在略阳火神庙地区关家沟组变质沉积岩系中获得的碎屑锆石年龄介于932 ～723Ma,峰值年龄为838Ma,认为其沉积时代应不早于南华纪,同为裂谷环境的沉积[37]。 弓晨等在略阳三岔子—金家河地区含砾千枚岩中获得的碎屑锆石年龄介于966 ～678Ma,峰值年龄为837Ma,认为其沉积事件对应于新元古代中晚期勉略构造带及扬子地块西北缘后碰撞-裂解阶段,为勉略构造带新元古代中晚期陆内裂谷沉积[36]。 红岩沟地区南华系上部含砾岩系与上述地层具有较好的对比性,碎屑锆石年龄谱特征也具有一致性。 本次获得最年轻的碎屑锆石年龄为750Ma,结合区域构造演化及前人对该区沉积地层的研究,红岩沟地区南华系上部含砾岩系沉积事件可能对应了新元古代中晚期( ～810Ma)碧口微地块及扬子板块西北缘地区后碰撞-裂解阶段,应为边缘裂谷环境中的沉积盖层。

5 结论

(1)碧口微地块东部红岩沟地区上部含砾岩系中的长石砂岩碎屑锆石样品中最年轻的碎屑锆石年龄为750Ma,根据区域地质资料,并结合地层序列中的层位关系,红岩沟地区上部含砾岩系形成时代可能为晚南华世。

(2)红岩沟地区南华系上部含砾岩系中长石砂岩碎屑锆石同位素年龄可分为两组:①新元古代晚期年龄19 颗,为750 ～800Ma,占总数的28%,峰值年龄为795Ma。 ②新元古代早中期年龄50 颗,为820 ～920Ma,占总数的72%,表现明显峰值,峰值年龄为850Ma。 综合研究认为碧口微地块内部和扬子板块西北缘汉南-米仓山微地块、后龙门山造山带的中酸性岩浆岩为南华系上部含砾岩系提供了大量的碎屑物质,为该地层的主要物源区。 此外,勉略构造带出露的火成岩可能也提供了少量的碎屑物质。

(3)红岩沟地区南华系上部含砾岩系沉积事件可能对应了新元古代中晚期( ～810Ma)碧口微地块及扬子板块西北缘地区后碰撞-裂解阶段,应为边缘裂谷环境的沉积盖层。

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