北秦岭地块南缘商（州）-丹（凤）缝合带

商（州）-丹（凤）缝合带构造历来为众多地质学家所关注，它既是南北秦岭构造带的分界线，也是秦岭造山带显生宙时期板块俯冲碰撞的主缝合带之一（张国伟等，2001）。丹凤岩群火山-沉积岩系是该缝合带内发育的重要岩石组合，其形成时代为早古生代，并与其北侧北秦岭地块南缘发育的同时代的岛弧型中基性侵入杂岩、高压-麻粒岩相变质事件等一起，表征了该缝合带构造的存在及其形成时代为早古生代的特点。丹凤岩群沿秦岭造山带西延，可与西秦岭天水地区原李子园群中的火山岩组合相对比，代表了商-丹缝合带向西延伸至原称“西秦岭造山带”的组成部分（裴先治等，2004），从而构成了秦岭造山带内近东西向延伸达数百公里的大型缝合带构造。

一、商-丹缝合带火山岩系——丹凤岩群的组成及形成时代

丹凤岩群为一套绿片岩相至低角闪岩相的火山-沉积岩系，在东秦岭地区，分布于周至-商州-丹凤-商县地区、北秦岭地块秦岭岩群的南侧，并均以韧（脆）性断裂带构造与其南北两侧的地块和岩石建造相接触。该岩系主要由占优势的玄武岩质岩石以及安山岩、英安岩等组成，夹有凝灰岩、硅质岩等。关于丹凤岩群变质火山岩系的形成构造环境长期存在着争论，但随着研究工作的不断深入，大量地球化学的研究结果表明，其中的玄武岩、安山玄武岩等为钙碱性火山岩，属岛弧火山岩类，形成于洋内岛弧构造环境（薛锋等，1993；张成立等，1994；张旗等，1995，2001；张国伟等，2001；陆松年等，2003），是洋壳与洋壳之间汇聚构造过程中火山活动的产物。因此，丹凤岩群岛弧火山岩带的形成应代表消亡了的洋盆构造。

有关丹凤岩群火山岩的同位素定年研究已积累了较多资料，但争议颇大，形成时代从新元古代至早古生代。其中，孙勇等（1991）曾在该地区侵入丹凤岩群的奥长花岗岩中获得了单颗粒锆石Pb-Pb蒸发法年龄（487±6）Ma，该年龄基本限定了火山岩系形成时代的下限。随后，崔智林等（1995）又在郭家沟一带丹凤岩群中与火山岩呈互层产出的薄层硅质岩中发现了放射虫化石，时代相当于早A陶世。裴先治（1997）从武关地区丹凤岩群变基性火山岩中获得Sm-Nd等时线年龄为（824.7±26.6）Ma，但这一年龄结果与依据该地层单元硅质岩中放射虫化石所界定的时代相差甚远。为了进一步确定丹凤岩群火山岩的形成时代，本书采集该岩群中的枕状熔岩，选取其中的锆石矿物，采用SHRIMP法开展了相应锆石U-Pb同位素年代测定工作。

枕状熔岩样品取自丹凤郭家沟一带经典的丹凤岩群火山-沉积岩出露区，该枕状熔岩出露宽度在100m以上，枕体大小不等，大者长轴近1m，小者仅几厘米，单个岩枕具块状构造、气孔构造，斑状结构，斑晶矿物为角闪石和斜长石。岩石样品中分选出的锆石总量较少，其中部分呈不规则状，阴极发光结构图像显示，锆石具宽缓的内部分带结构特点，属典型的基性岩中的结晶锆石类型。该样品锆石U-Pb同位素测年结果见表2-17，其中，具宽缓分带结构不规则锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄集中于500Ma左右，相应5个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄加权平均值为（499.8±4.0）Ma（图2-76），应表征了该火山岩的形成时代。锆石测点1.1的²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄明显偏高，且²⁰⁷Pb/²⁰⁶U、²⁰⁶Pb/²³⁸U两组表面年龄差异明显，原因不清，因而未参与上述年龄的加权统计计算。该样品中还有部分锆石呈现明显的双锥柱状晶形，阴极发光图像也显示锆石具细密环带结构特点，与中-酸性侵入岩中的锆石特征相一致，其中，两粒锆石的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb表面年龄分别为（2713±10）Ma和（2371.6±8.2）Ma（表2-17），显然为捕获成因锆石。另外，在所分析的锆石样品中，还有3个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄介于（368.9±5.3）Ma～（307.0±1.7）Ma之间（表2-17），对应锆石的内部阴极发光分带结构不明显，其年龄地质意义不清。

枕状熔岩中（499.8±4.0）Ma的锆石U-Pb同位素定年结果，与丹凤岩群硅质岩中放射虫化石所界定的时代非常接近，且大于由侵入丹凤岩群的奥长花岗岩中单颗粒锆石Pb-Pb蒸发法年龄［（487±6）Ma］所限定的火山岩系形成时代的下限，因而是对丹凤岩群火山岩带形成时代的可靠界定。

表2-17 丹凤岩群枕状熔岩（QL164Bb08）SHRIMP法锆石U-Pb同位素年龄测定结果

注：误差为1σ；Pb_c和Pb^*分别指示普通铅和放射成因铅；所有同位素比率已对测得的²⁰⁴Pb进行了校正。

图2-76 丹凤岩群枕状熔岩SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄谐和图

二、北秦岭地块早古生代侵入岩带的成因特征及其时代演化

现有大量的研究成果表明，在北秦岭地块南缘及内部，发育了大规模早古生代时期岩浆侵入活动，形成了一系列中基性、酸性侵入（杂）岩体（图2-77），岩石普遍发育片麻理构造；有的岩体还见发育强韧性变形构造，表明早古生代侵入岩曾遭受了强烈的构造变形作用的改造或为同构造岩浆侵位成岩的产物。

图2-77 秦岭造山带部分早古生代及中生代侵入岩锆石U-Pb测年结果标示分布图

依据不同（杂）岩体的侵位成岩时代，北秦岭地块内的早古生代侵入（杂）岩体可以明显分为两类：一类形成时代在约500Ma左右，此类岩体以东秦岭地区的富水中基性侵入杂岩为代表（表2-18）；另一类岩体的形成时代介于约430Ma至约410Ma之间，但以约430Ma的侵入岩最为发育（表2-18），比如户县涝峪的片麻状花岗闪长岩体、灰池子花岗质侵入杂岩、丹凤的含石榴子石花岗岩、武关一带的黑云母二长花岗片麻岩、商南西北的细粒英云闪长片麻岩及片麻状黑云母花岗闪长岩杂岩体（又称“商南岩体”）等。

表2-18 北秦岭地块部分早古生代侵入岩锆石U-Pb年龄结果统计表

富水中基性侵入杂岩出露于北秦岭地块南缘，侵入秦岭岩群变质岩。该杂岩体岩石类型构成复杂，主要有变质辉长岩类（具辉长岩的岩石化学组成，但暗色矿物为角闪石和黑云母，无辉石矿物）、角闪黑云二长岩和辉长岩等，为同一岩浆源岩浆演化序列（陈志宏等，2004），其中，角闪黑云二长岩中锆石U-Pb同位素测年结果为（514.3±1.3）Ma（陆松年等，2003；陈志宏等，2004）。地球化学的研究结果表明，该中基性侵入杂岩为岛弧型侵入岩类，是俯冲带构造环境岩浆侵入活动的产物（陆松年等，2003）。

而形成时代介于约430Ma至约410Ma之间的花岗岩类侵入岩，在北秦岭地块南缘及内部都有产出，这些花岗岩类侵入岩的主量、微量及稀土元素组成显示，其SiO₂含量明显高于56%，除个别样品外，Al₂O₃均大于15%。Y含量在3.0×10^-6～6.82×10^-6之间，明显低于18×10^-6，Sr含量接近400×10^-6或明显大于400×10^-6（最高达881×10^-6）。稀土元素组成呈轻稀土元素强烈富集、轻重稀土元素强烈分馏，轻稀土元素之间和重稀土元素之间强烈分馏，并出现铕正异常等特征，这些特征与埃达克岩（Adakite）或埃达克质岩（adakite⁃like）的地球化学特征相当一致，而与经典岛弧岩石有明显的区别（陆松年等，2003）。

初步的Sm-Nd同位素研究结果表明，此类花岗质侵入岩具有1100～1000Ma的T_DM源岩年龄特征。因此，根据目前对埃达克岩成因研究的成果（肖庆辉等，2002），推断这类花岗岩应属早古生代板块俯冲、汇聚造山过程中，新元古代时期增生的玄武质地壳组分部分熔融作用的产物（陆松年等，2003）。灰池子花岗质侵入杂岩体系统的地球化学研究结果也表明，其岩浆形成并非秦岭岩群发生部分熔融的产物，而是来源于比秦岭岩群更偏基性的物质组成（李伍平等，1995）。但也不排除是古元古代俯冲洋壳板片部分熔融岩浆作用的产物，因为丹凤岩群洋内岛弧火山岩同样具有约1000Ma的T_DM（裴先治，1997）源岩年龄特征。早古生代早期和早古生代晚期侵入岩类岩石地球化学特征的明显差异，表明其岩浆形成源岩以及成岩机制都发生了改变。

三、商（州）-丹（凤）缝合带构造演化过程分析

丹凤岩群洋内岛弧火山岩带及其形成于早古生代晚寒武世［（499.8±4.0）Ma］的地质事实，表明了早古生代时期古商-丹洋盆构造的存在。伴随北秦岭地块南缘早古生代富水岛弧型中基性侵入杂岩［（514.3±1.3）Ma］的形成，指示当时的北秦岭地块南缘已经处于活动大陆边缘状态，进而表明了北秦岭地块南侧俯冲带构造的存在，而且是向着北秦岭地块一侧俯冲的。

北秦岭地块南缘秦岭岩群中早古生代［（512.4±9.2）Ma］基性麻粒岩的形成，可能与板块俯冲过程导致地壳厚度增大，以及板块俯冲引发的岩浆侵入活动导致地壳地温增高有关。而早古生代高压变质岩—石榴辉石岩［变质时代：（501±10）Ma］（苏犁等，2004）、榴闪岩［变质时代：（518±19）Ma］（刘军锋等，2005），更表征了汇聚碰撞构造过程的存在。至早古生代晚期，花岗岩类岩石的同位素组成示踪结果显示，南秦岭已俯冲于北秦岭地块之下，并构成该时期花岗质侵入岩形成的重要源岩（张宏飞等，1996）。

丹凤岩群洋内岛弧-火山岩带的形成，以及北秦岭地块南缘早古生代时期岛弧型侵入杂岩和麻粒岩相-高压变质岩的发育，表明古商-丹洋盆构造演化过程不仅存在洋内-洋壳之间的俯冲作用，同时也存在洋-陆俯冲构造过程。总体说来，商-丹缝合带构造的形成，表征了早古生代时期南秦岭（扬子陆块）向北秦岭地块的俯冲、汇聚碰撞构造事件。

在前人所划定的北秦岭造山带内，自北而南，我们进一步划分了宽坪弧后盆地、二郎坪岛弧火山岩带、朱-夏断裂带（消失了的洋盆）、北秦岭地块和商-丹缝合带等5个构造单元或大地构造相；前2个单元为华北克拉通早古生代活动大陆边缘的弧-弧后盆体；后3个单元共同构成华北与扬子克拉通之间的洋盆及其间的地块。由于北秦岭地块的存在，使得两个克拉通的汇聚过程变得更为复杂，华北与扬子克拉通的汇聚不是两个克拉通直接碰撞的结果，而是通过早古生代时期北秦岭地块向华北克拉通的俯冲，及北秦岭地块南、北两个洋盆的闭合来实现的。在扬子克拉通北缘晚古生代至早中生代勉县-略阳红海型裂谷的发育使得中央造山带的演化更复杂，勉-略洋闭合后，扬子克拉通与华北克拉通-北秦岭地块才最终导致华北-北秦岭-扬子的统一。有关这一过程在第四章有所讨论，但由于中央造山带晚古生代演化已超出本书研究范围，有兴趣的读者可参考有关文献。

与北秦岭地块南缘早古生代缝合带构造的形成演化相似，在邻近的祁连-全吉地块东南端南缘天水关子镇一带，发育一套主要由斜长角闪片岩组成的变质基性火山岩，其原岩为玄武岩和部分玄武安山岩等，并在空间上与部分辉长岩、变辉石岩和蛇纹岩构造块体群相邻产出。地球化学的研究成果表明，其中的变基性火山岩总体具N-MORB型玄武岩的特点，因而被认为是形成于洋中脊环境的蛇绿岩片（裴先治等，2004；丁仨平等，2004）。同样情况，在天水关子镇地区流水沟见较大规模的中基性侵入杂岩产出，该杂岩体出露于南侧早古生代蛇绿岩片和北侧可与秦岭岩群相对比的牛头河群之间，由辉石岩、辉长岩、辉长闪长岩-闪长岩-花岗闪长岩等组成，岩石发育片麻状构造，应为祁连-全吉地块南缘岩浆侵入活动的产物。锆石U-Pb同位素年代学研究结果表明，该中基性侵入杂岩中花岗闪长岩的成岩时代为（507.5±3.0）Ma（陆松年等，2003；裴先治等，2004；丁仨平等，2004），表征了该杂岩体的侵位成岩时代。地球化学的研究结果表明，流水沟中基性侵入杂岩为岛弧型深成岩浆杂岩体，与以关子镇蛇绿岩为代表的古洋壳的俯冲作用密切相关（裴先治等，2004；丁仨平等，2004）。“中央造山带”其他地段与造山作用有关的早古生代构造-热事件的大规模发育的特点，无疑表明早古生代造山事件对“中央造山带”形成演化具有无可争议的重大影响。