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摘要
秦岭造山带横亘于中国大陆中部,是中国乃至东亚最重要的巨型碰撞造山带之一,是华北和华南板块拼合的区域,也是古特提斯构造带的最东（北）部。然而,目前对该造山带发生、发展的过程认识还有较大的分歧。如晚古生代南秦岭、北秦岭及扬子板块之间的相互关系——作为了解秦岭造山带构造过程及华北板块与扬子板块碰撞的关键,仍有争议;华北板块与扬子板块之间的碰撞时间为晚三叠世、泥盆纪还是早古生代仍悬而未决。对南秦岭古生代沉积物物源的追踪能够为上述问题的解决提供有力线索。U–Pb碎屑锆石年代学及Hf同位素组成是追踪沉积物的物源及解释沉积盆地的构造和古地理演化的有效手段。最近,人们对南秦岭古生代泥盆纪沉积物的物源及构造背景进行了大量研究,但关于南秦岭二叠纪沉积物的物源和构造背景研究却仍是一个空白。南秦岭陕西镇安西口地区二叠系碎屑岩主要发育于上二叠统西口组,以泥页岩、粉砂岩为主,含少量细砂岩,且多与碳酸盐岩互层或交替产出而构成不同类型的混合沉积序列。其次,发育于中二叠统顶部的水峡口组,为一套厚约8m的石英砂岩。本次研究分别从水峡口组及西口组的底部和上部各采集1件（共3件）砂岩（钙质砂岩）样品进行碎屑锆石U–Pb年代学和Hf同位素组成分析,并结合砂岩的地球化学和重矿物特征来确定南秦岭二叠系沉积物的物质来源并探讨其构造属性及其对秦岭造山带演化的制约。研究表明:（1）南秦岭二叠系中碎屑锆石的最大的年龄区间位于2100–1760 Ma（峰值为1893 Ma）约占55.8%,其次为2750–2300 Ma（峰值为2547 Ma）,1200–770 Ma（峰值为1037和870 Ma）和512–256Ma（峰值为450、324和270Ma）,分别约占16.1、12.0和10.0%。其中,2100–1760Ma的锆石εHf（t）值大多数为负值（-8.1至7.3,均值为-1.9）,2750–2300 Ma区间锆石的εHf（t）值以正值为主（-2.6至5.5,均值2.1）,1200–770 Ma区间锆石的εHf（t）值大多数为正值（-6.5至9.4,均值2.6）;512–256 Ma区间锆石的εHf（t）值除1颗为12.1外,其余均为负值（-18.0至-4.3,均值-10.4）。砂岩样品均以Si O2为主,除sxz-2具有较高的Ca O（20.25%）,其它主量元素均低于5%;样品均亏损过渡族元素（Sc、Cr、Co和Ni）和大离子亲石元素（Sr、Ba、Rb和Cs）;样品具有类似的球粒陨石标准化稀土模式,均类似于澳大利亚后太古代页岩及上地壳,和表现为轻稀土元素富集、重稀土元素平坦、显著Eu/Eu*的特征。此外,样品具有较高的ZTR指数（36.00–81.75）。（2）锆石的U-Pb和Hf同位素特征分析表明,新太古代–古元古代（2750–1760Ma）的锆石主要来自华北板块南缘,中新元古代（1200–770 Ma）锆石主要来自北秦岭,古生代锆石则来自北秦岭和华北板块南缘。砂岩的地球化学特征和重矿物特征显示,南秦岭二叠系砂岩形成于被动大陆边缘。结合其物源分析结果,认为二叠纪时南秦岭已经与北秦岭拼合在一起,属于华北–北秦岭联合板块的被动大陆边缘。同时,物源分析还显示南秦岭二叠系的沉积物以华北板块的物质占多数,二叠纪时南秦岭能够接受来自华北板块的碎屑物质则暗示南秦岭与华北板块之间不存在物理屏障,北秦岭隆起部分在二叠纪之前已经被大量剥蚀。而缺乏扬子北缘的物质,也表明二叠纪时南秦岭与扬子板块之间尚存一定的距离,扬子板块与华北板块之间的碰撞发生在晚二叠之后。
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