秦岭造山带中酸性岩浆作用中Zr、Hf地球化学行为探究

米宝昕，刘 宏，耿 昭，王洪刚，王晓晨

秦岭造山带中酸性岩浆作用中Zr、Hf地球化学行为探究

米宝昕1，刘 宏2，耿 昭3，王洪刚4，王晓晨4

（1. 新疆维吾尔自治区地质学会，乌鲁木齐 830002；2.安徽省勘查技术院，合肥 230031；3.中国地质工程集团有限公司，北京 100093；4.内蒙古自治区第二水文地质工程地质勘查院，鄂尔多斯 017000）

秦岭造山带属于中央造山带的重要组成部分，由不同时期，不同类型造山作用所形成的各种构造带复合组成，具复杂时空组合关系，成为一个特色鲜明的大陆造山带，故对其研究一直热度不减。本文从秦岭造山带中各种中酸性岩的Zr、Hf地球化学行为入手，通过对比不同时代、不同岩性中Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值，分析Zr、Hf，在不同时代、不同SiO2含量的岩浆中的特性及演化规律，以此探讨秦岭造山带中岩浆在不同时代和不同构造背景下的演化规律。

秦岭造山带；中酸性岩浆作用；Zr；Hf；地球化学行为

秦岭造山带属于中央造山带的重要组成部分，东接大别造山带，西接祁连、东昆仑。秦岭造山带被商丹和勉略两条缝合带分割为三个板块，即华北板块、秦岭微板块和扬子板块（李春昱等, 1978, 1982; 张国伟等, 1991, 1995, 1996, 2001）。秦岭造山带经历了前寒武纪古老基底形成演化阶段，主造山期（Pt3-T2）板块构造演化阶段及中新生代陆内构造演化阶段三个主要演化阶段（张国伟等, 1997）。

张国伟等(1996)认为秦岭造山带主要经历了3个不同演化阶段，分别为：晚太古代至早元古代造山带基底形成演化阶段；晚元古代至中三叠世板块构造演化阶段；中新生代陆内造山作用与构造演化阶段。亦有学者提出，秦岭构造带的形成与演化经历了四个主要发展阶段：①古秦岭构造带初始裂谷形成阶段，它于元古宙初期，在深部热动力机．制作用下，由晚太古宙统一克拉通地块的分裂而发生；②元古宙古秦岭裂谷系活动带的发展演化及以A型俯冲为特征的内硅铝造山作用阶段；③显生宙早期的具现代板块构造特征的扩张、活动陆缘与被动陆缘的地质演化及B型俯冲、陆块碰撞造山作用；④中新生代以块断、平移、逆冲推覆构造为主要运动形式的强烈板内变形演化阶段。

图1 秦岭—大别造山带主要构造单元图（据张国伟等, 1995,1997修改）

注：Ⅰ.华北板块南部(NC)：Ⅰ1.秦岭造山带后陆冲断褶带；Ⅰ2.北秦岭厚皮迭瓦逆冲构造带。Ⅱ.扬子板块北缘(YZ): Ⅱ1. 秦岭造山带前陆冲断褶带；Ⅱ2. 巴山—大别山南缘巨型推覆前锋逆冲带。Ⅲ. 秦岭徽板块(QL)：Ⅲ1.南秦岭北部晚古生代断陷带；Ⅲ2.南秦岭南部晚古生代隆升带。SF1.商丹缝合带；SF2.勉略缝合带。主要断层：F1.秦岭北界逆冲断层；F2.石门—马超营逆冲推覆断层；F3.洛南—滦川逆冲推覆断层；F4.皇台—瓦穴子推覆带；F5.商县—夏馆逆冲断层；F6.山阳—凤镇逆冲推覆断层；F7.十堰断层；F8.石泉—安康逆冲断层；F9.红椿坝—平利断层；F10.阳平关—巴山弧—大别南缘逆冲推覆带；F11.龙门山逆冲推覆带；F12.华莹山逆冲推覆带。秦岭造山带结晶基底岩块：1.鱼洞子；2.佛坪；3.小磨岭；4.陡岭；5.桐柏；6.大别。秦岭造山带过渡性基底岩块：7.红安；8.随县；9.武当；10.平利；11.牛山—凤凰山。十字花纹：花岗岩；黑色花纹：超镁铁质岩

秦岭构造带是一复合型造山带，它由不同时期，不同类型造山作用所形成的各种构造带复合组成，具复杂时空组合关系，成为一个强烈复杂独具特征的大陆造山带。秦岭造山带在其发生发展演化的漫长历史进程中，由于深部地质作用过程和热动力学机制的发展变化，在其不同发展阶段，经历了不同构造体制，不同类型的造山作用。作为一个强大的大陆造山带，它反映了地壳演化与造山带形成的非均变的、前进性的发展，在它自己的独特构造演化特征中包含着一定的普遍性规律。

1 秦岭中酸性岩Zr、Hf含量特征

总体上Zr含量分布于49.00~243.52之间，其中酸性岩中的含量普遍高于中性岩，Hf含量分布于1.77~8.52之间，大部分高于地壳平均含量，Zr/Hf比值分布于23.65~44.08之间，与地壳中类似。

2 Zr、Hf地球化学行为与讨论

Zr、Hf为高场强元素，可以完全类质同象。Zr、Hf除了在锆石中有重要指示意义之外，在各种SiO2含量的岩体中Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值各不相同，也具有非常重要的指示岩浆演化阶段的意义。在岩浆作用过程中，不同类型的岩浆也具有不同的Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值，并且其相互之间表现出很好的线性关系。查找出与秦岭中酸性岩浆岩相关文章的中SiO­2、Zr和Hf的数据，计算出各自的平均值及Zr/Hf值（图2）。

图2. 秦岭造山带中酸性岩浆地球化学数据散点图

(a)Zr/Hf vs. SiO2; (b)Hf vs. Zr; (c)Zr vs. SiO2; (d)Hf vs. SiO2

图例：×地壳样品数据 ◇前寒武样品数据 △古生代样品数据 ○中生代样品数据

在岩浆作用过程中，SiO2含量不同的的岩浆也具有不同的Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值。在图2(a)中，我们可以看到，以SiO2=66为界，在该界左面随着SiO2含量的升高，Zr/Hf比值升高；而在该界右面随着SiO2含量的升高，Zr/Hf比值降低。在图2(b)中，随着Zr含量的升高，Hf含量也在升高，表现出了很好的线性相关性，但在右上角出现了分散，说明随着岩浆演化程度及SiO2含量的升高，使得Zr和Hf两个化学性质非常相似的元素的地球化学行为表现出了差异，表明岩浆演化程度越高，元素地球化学行为差异越大，这截然不同于元素水溶液中的化学行为。在图2(c)中，以SiO2=66为界，在该界左面随着SiO2含量的升高，Zr含量升高；而在该界右面随着SiO2含量的升高，Zr含量降低。在图2(d)中，以SiO2=66为界，在该界左面随着SiO2含量的升高，Hf含量升高；而在该界右面随着SiO2含量的升高，Hf含量降低。

3 结论

秦岭造山带形成复杂，中酸性岩石类型多样。总体上，中性岩浆（SiO2=66）中Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值都是逐渐升高，酸性岩浆（SiO2=66）中Zr、Hf的含量及Zr/Hf比值都是逐渐降低，但是Hf含量变化较Zr含量和Zr/Hf比值平缓，总体上演化程度越高，Zr/Hf比值越高，体现出了岩浆演化程度对不同元素地球化学行为的影响。

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Geochemical Behavior of Zr and Hf during Intermediate-Acid Magmatism in the Qinling Orogenic Belt

MI Bao-xin1LIU Hong2GENG Zhao3WANG Hong-gang4WANG Xiao-chen4

(1-The Geological Society of the Xinjiang Uygur Autonomous Region, Ürümqi 830002; 2-Geological Exploration Technologies Institute of Anhui Province, Hefei 230031；3.China Geo-Engineering Corporation, Beijing, 100093, China；4.Inner Mongolia Second Hydrogeology Engineering Geological Prospecting Institute,Ordos,Inner Mongolia,017000,China;)

The Qinling orogenic belt is an important part of the Central orogenic belt and composed of various structure zones which were formed by different orogenic actions in different periods, being a distinctive continental orogenic belt with complex spatial and temporal relations. This paper makes an approach to evolutionary law of magmatism in the Qinling orogenic belt in different tectonic settings and in different times by means of Zr and Hf contents and Zr/Hf ratios in the various intermediate-acid rocks.

Qinling orogenic belt; intermediate-acid magmatism; Zr; Hf; geochemical behavior

A

1006-0995（2020）01-0143-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.01.028