天水上泥盆统变砂岩地球化学特征及构造环境_徐静刚

)
434 )
西北大学学报 ( 自然科学版 )
第 36 卷
微量元素协变关系是岩石成因和形成环境判别 的良好标志。在 T iO2 ) TF e2O 3 + M gO 图解 ( 见图 3 , a) 中, 多数样品落入大陆岛弧区, 少数样品有向大
洋岛 弧区 漂移 的 趋势。在 A l2 O3 / S i O2 ) TFe2 O3 + M gO 图解 (见图 3 , b)中 , 样品在岛弧区和活动大陆 边缘区均有分布, 而与被动陆缘无关。
均 TFe2 O3 + M gO, T i O2 含 量与大陆岛弧 型相似, 而 K 2 O /Na2O 和 A l2 O3 / ( C aO+ N a2 O )值偏高 , 高出 M. R. Bhat ia 给 出 的 K2 O /N a2 O 和 A l 2 O 3 / ( CaO + N a2 O ) 最 大 值 11 60 和 41 15 。 K2 O /N a2 O 值 与
第 3期
徐静刚等 : 天水上泥盆统变砂岩地球化学特征及构 造环境
)
433 )
图 1 天水地区地质略图 F ig . 1 The geo log ica l sketch m ap of the T ianshu iA rea 1 中、 新生界 辉长岩 裂 2 二叠系 3 中上泥盆统舒家坝群 11 被覆盖的基底断裂 16 研究区 4 上泥盆统大草滩群 12 推测断裂 5 下元 古界 6 下古生界 7 碱 性岩 8 基性 9 花岗岩 10 断裂 13 商丹蛇 绿构造混杂 岩带 14 主要构造带 边界断
1 地质概况 2 地球化学特征与沉积构造环境
研究表明: 天水地区关子 ) 武山蛇绿岩带具有 板块缝合带特征 , 是东秦岭商丹缝合带的西延对应 部分; 以关子 ) 武山蛇绿岩带为界, 南北两侧具有不 同的岩石构造组合 ( 见图 1) ; 北侧主要出露前寒武 纪牛头河群变质基底岩系 , 其上主要为下古生界李 子园群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
图 3 常量元素构造环境判别图解 [ 2] F ig. 3 M ajor e lement plots fo r tecton ic setting d iscr i m ina tion B 大陆岛弧 C 活动陆缘 D 被 动陆缘 A 大洋岛弧
2 . 2 稀土元素 天水地区大草滩群变质砂岩微量和稀土元素化
10
- 2
Z J- 19 平均值 641 72 671 18 01 60 01 72 111 28 141 01 41 17 51 03 01 12 01 07 21 39 21 50 61 12 11 90 11 17 11 50 21 20 31 07 01 15 01 16 61 78 31 61 991 70 991 74 61 56 71 53 01 17 01 21 11 88 21 12 11 55 41 97
现有的研究表 明, 砂 岩的 TF e2 O 3 + M gO, T i O2 含量, 以及 A l2 O3 /S i O 2, K2 O /Na2 O 和 A l2O 3 / ( C aO+ N a2 O )等比值具有显著的构造背景差异, 因而成为 大地构造环境判别的 重要参数
[ 1]
。该区变砂岩平
学组成分析结果列于表 2 。
表 2 天水地区大草滩群变砂岩微量元素、 稀土元素含量 Tab. 2 Trace and rare earth e le m en t abundan ces of the m etasandstones of D acaotan G roup
样 品编号 Ba Rb Sr Th U Zr Nb Hf Sc V Cr Co Ni Cu Zn Y La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho L- 2 834 1161 3 641 6 131 70 31 21 295 131 1 81 51 141 0 92 1051 1 78 40 151 6 591 6 271 7 381 3 701 1 81 04 321 2 61 24 11 30 61 04 01 91 41 77 11 01 L- 4 889 1541 6 851 5 171 36 31 93 255 181 0 71 43 191 3 146 1151 4 251 0 49 261 7 86 351 5 411 7 821 3 91 09 371 2 71 31 11 49 71 32 11 10 51 95 11 26 L- 5 849 1671 2 841 7 151 09 31 59 243 171 7 61 22 161 4 126 1081 0 231 3 45 271 2 771 0 351 0 411 4 801 4 91 25 361 6 61 89 11 41 61 53 11 00 51 62 11 14 L- 6 793 1511 1 821 0 131 99 31 28 222 161 4 51 62 141 5 120 951 3 191 6 41 261 5 751 4 321 5 371 5 731 3 81 38 321 8 61 27 11 31 51 97 01 91 51 19 11 04 Z J- 6 6471 9 1321 7 921 5 121 64 11 73 234 151 8 51 69 141 0 103 981 1 261 4 43 61 7 701 3 251 4 331 4 621 8 71 39 281 4 51 34 11 09 41 91 01 78 41 32 01 86 Z J- 15 6041 7 1081 3 134 151 80 11 81 267 161 3 71 93 101 2 76 471 11 65 221 3 111 8 681 0 231 4 321 6 681 1 61 77 251 3 41 58 01 93 41 55 01 68 41 00 01 83 Z J- 16 857 1511 0 1061 9 161 89 21 30 249 171 5 71 40 141 1 80 771 6 291 8 37 191 1 751 6 301 0 531 4 961 7 111 33 431 6 71 81 11 60 71 38 11 05 51 55 11 08 ZJ- 17 6501 9 1161 2 154 151 12 21 30 263 161 4 71 32 121 2 80 781 6 321 5 38 151 1 741 8 291 1 351 0 671 8 71 95 301 9 51 89 11 21 51 62 01 90 51 05 11 07 Z J- 18 772 1391 5 141 161 28 21 30 242 171 1 61 96 131 8 83 921 4 321 1 45 51 35 821 8 311 0 491 8 961 1 111 24 431 7 71 99 11 55 71 40 11 07 51 69 11 14
现有的研究表明, 东秦岭商丹缝合带西延经周 至黑河、 太白岩湾 , 在天水地区经关子镇、 武山以出 露蛇绿岩为标志 , 但关于蛇绿岩的侵位、 南北板块的 拼接时限尚存在较大争议。那么, 在板块拼接过程 中形成的沉积岩系, 就成为记录板块作用、 过程及其 时限的良好示踪剂。在天水关子 ) 武山蛇绿岩带南 侧出露上泥盆统大草滩群 , 主要为低绿片岩相变质 的碎屑岩。其形成环境对于揭示商丹带的西延 , 尤 其是南北板块拼接作用的方式与过 程具有重要意 义。 本文在野外地质调研基础上, 对天水地区大草 滩群变砂岩的地球化学特征进行了分析研究 , 探讨 了其形成的大地构造背景。
收稿日期 : 2005 -01-06 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( 40234041 ; 40472115) 作者简介 : 徐静刚 ( 1978-), 男 , 陕西兴平人 , 西北大学硕士生 , 从事构造地质学研 究。
2 . 1 主元素 本研究样品分别采自天水皂郊镇和武山四门镇 两条剖面 , 主要岩性为杂砂岩 , 元素地球化学分析在 西北大学大陆动力学教育 部国家重点实验 室采用 XRF 和 ICP-M S 测试主元素和静刚, 董云鹏, 马海勇, 朱
摘要: 目的
涛, 王
伟
710069)
( 西北大学 大陆动力学教育部国家重点实验室 /地质学系 , 陕西 西安
探讨天水地区上泥盆统大草滩群变砂岩形成的构造环境。 方法
利用砂岩常量元素、
微量元素和稀土元素地球化学分析, 结合区域地质研究。 结果 天水地区上泥盆统大草滩群主要 为变砂岩、 粉砂岩 、 泥质岩石, 其中的变砂岩地球化学具有相对低 S i O 2, Na2 O, 高 T i O2, M gO, F e2 O 3, A l2O 3 的特征; 富集 Nb , Co, L a , Ce , Nd , 亏损 Sc , Th , H f以及 L a /Th , La / Sc , Th / Sc , T i/Z r , Z r/H f等特 征参数与大陆岛弧和活动大陆边缘构造环境沉积物相似 。结论 变砂岩碎屑来源于活动大陆边缘 。 关 键 词 : 天水地区 ; 变砂岩; 地球化学 ; 构造环境 文献标识码: A 文章编号: 1000 -274 Ⅹ ( 2006) 03 -0432 -05 坝群 , 其上角度不 整合覆盖侏罗 系砾岩、 砂 岩夹煤 线。天水地区中上泥盆统舒家坝群是典型的被动陆 缘型浅海带沉积建造 , 而上泥盆统大草滩群北部与 关子 ) 武山蛇绿岩带以及下古生界李子园群以断层 带相分隔 , 南侧与中泥盆统舒家坝群不同层位构成 超覆不整合或平行不整合。大草滩群主要岩石组合 为不均匀变质的绿片岩、 绿泥石英片岩、 千枚岩, 未 变质的中 ) 细粒石英砂岩、 泥质粉砂岩及杂砂岩等, 强变形变质区段岩石主要显示强烈的片理化, 叠加 改造了原始层理, 弱变形变质区段沉积层理清晰 , 发 育变余砂质结 构。其中的杂 砂岩具有杂基 支撑结 构, 碎屑主要为矿物碎屑 , 以斜长石、 石英为主, 长石 普遍发生绢云母、 绿泥石化, 杂基主要为微粒长石、 石英、 绢云母、 绿泥石等矿物。 中图分类号 : P588121 天水地区上泥盆统大草滩群中的