勉略构造带新元古代中期构造演化特征：来自略阳关天门变质沉积岩碎屑锆石U-Pb年代学和地球化学的证据

王昭阳，裴先治,2，李瑞保,2，裴 磊,2，李佐臣,2，刘成军,2，赵少伟,2，王 盟,2，陈有炘,2，周 海,2，赵 杰,2，许丽丽,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)

0 引 言

勉略构造带是现今秦岭造山带的南缘边界构造带，也是一个中国大陆中横贯东西突出而壮观的陆内构造变形带，其中包含残存的先期碰撞缝合带遗迹，具有重要的研究意义[1]。传统观点认为勉略构造带及其西延是华北板块与扬子板块之间一条代表了早古生代—晚古生代有限洋盆存在的蛇绿构造混杂岩带，相应的勉略洋被认为是东古特提斯洋的北侧分支，并最终于晚海西期—印支期碰撞拼合，形成统一的中国大陆[1-15]。而近年来在勉略构造带及其周缘识别出一些新元古代岩浆岩，指示勉略地区在新元古代就应该存在洋盆，并与新元古代Rodinia超大陆的聚合和裂解存在联系[16-25]。然而，目前对于勉略构造带及其周缘新元古代以来具体的构造演化过程还存在着争议，例如洋盆存在时限、洋陆俯冲碰撞的具体时限与过程等问题尚没有得到精确的限定。前人对于勉略构造带的研究多集中在岩浆岩的年代学和地球化学特征方面，带内广泛出露的变质沉积岩构造岩片则研究程度较低，尤其是缺乏精确的年代学研究，导致其所包含的地质信息被忽视。而沉积地层因为其沉积过程的连续性，可以完整地记录区域洋陆转换过程，指示古沉积-构造环境，以此为切入点进行深入挖掘，可为勉略构造带的组成与区域构造演化提供新的地质依据。因此，笔者所在的团队对勉略构造带内不同区段的(变质)沉积岩系进行了详细的地质调查，并逐步对其中有时代争议的变质沉积岩系进行了碎屑锆石U-Pb年代学研究，得出以下认识：康县碾坝地区关家沟组沉积岩系、略阳地区金家河变沉积岩岩片、略阳地区火神庙变沉积岩片的沉积时代不早于南华纪[21，26-27]；略阳地区朱家山岩组沉积时代不早于中—晚泥盆世[28]；勉县小碥河方家坝片岩岩片中变沉积岩的沉积时代主体为早古生代[29]。

除上述已报道的变沉积岩系外，在勉略构造带略阳区段关天门—五郎坪一带发育有一套绿片岩-低角闪岩相变质碎屑岩构造岩片，本文暂称其为关天门变沉积岩岩片(gsch)。由于其已发生强烈的区域变质变形作用，且缺乏古生物与同位素年代学证据，长期以来对其形成时代的划分和认识存在很大的分歧。在张二朋等[30]编制的《1∶100万秦岭—大巴山及邻区地质图》中，该构造岩片被划分为中下泥盆统沉积地层；在陕西省地质矿产勘查开发局综合研究队(1)陕西省地质矿产勘查开发局综合研究队．1∶5万何家岩幅区域地质调查报告.1996.1996年完成的《1∶5万何家岩镇幅地质图》中，该构造岩片被划分为志留系—三叠系关天门绢云石英片岩；在陕西省地质调查院(2)陕西省地质调查院．1∶25万略阳县幅区域地质调查报告.2007.2007年完成的《1∶25万略阳县幅地质图》和长安大学地质调查研究院2012年编制的《西秦岭勉略构造带地质图》中，该构造岩片依据区域地层对比被划分为古元古界低庄沟岩组和新元古界五郎坪岩块；在徐学义等[31]2014年编制的《秦岭及邻区地质图(1∶50000)》中，该构造岩片被标注为“时代未定片岩组合”。这些缺乏精准证据的划分方案使得该构造岩片的形成时代与构造属性长期存在争议，影响了对勉略构造带构造格局及形成演化的正确认识。为了解决关天门变沉积岩岩片的争议问题，本文对采自该变沉积岩岩片中的石英片岩进行系统的岩石学、碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和岩石地球化学研究，以限定其形成时代和源区特征，并与区域(变质)沉积岩系进行对比，为进一步探讨勉略构造带及邻区的组成与构造演化过程提供有效的地质信息。

1 区域地质概况

1.1 勉略构造带及邻区地质背景

秦岭造山带是华北板块与扬子板块经过长期复杂拼合过程形成的复合型大陆造山带[2-4]，其复杂的物质组成和造山记录对理解大陆增生、俯冲消减、碰撞拼合等过程具有重要的指示意义[1，5-6]。而位于秦岭造山带南缘的勉略构造带是除商丹主缝合带外的另一板块碰撞拼合主缝合带，其中记录了大量板块缝合的物质信息，呈近东西向带状展布，向西经过康县、文县、玛曲、花石峡连接东昆仑南缘阿尼玛卿—布青山蛇绿构造混杂岩带，向东经过巴山弧形断裂带延伸至大别造山带南缘[1，32-33]。

本次研究的略阳地区为勉略构造带的典型出露区段，按照张国伟等[1]的划分方案，将研究区从北至南依次划分为南秦岭构造带、勉略构造带、扬子板块西北缘(主要为碧口微地块)三个构造单元(图1(a))。本文将按照勉略构造带、南秦岭构造带、碧口微地块的顺序对本次研究相关的地质体进行概述。

1.1.1 勉略构造带

勉略构造带位于南秦岭构造带与碧口微地块之间，呈近东西向带状展布，其北侧以状元碑断裂与南秦岭构造带相接，南侧以荷叶坝断裂与碧口微地块相接(图1(a))。因勉略构造带经历了复杂的裂解与汇聚拼合过程，带内地层系统已经发生了强烈的非史密斯化，现今主要由不同时代、不同构造背景、不同起源的一系列构造岩片叠置组成，这些构造岩片被一系列由北向南的逆冲断裂分割[36-37]。研究区位于勉略构造带略阳区段的略阳县城东关天门—五郎坪一带，根据野外地质调研结果和以往的区域地质资料，将研究区出露的构造岩片划分为状元碑大理岩(zmb)、朱家山岩组(D2+3z)、乔子沟变火山岩岩片(qlv)、金家河千枚岩岩片(jph)、火神庙千枚岩岩片(hph)、关天门变沉积岩岩片(gsch)、五郎坪变火山岩岩片(wlv)、方家坝片岩岩片(fsch)和长坝大理岩(cmb)等，这些构造岩片之间皆为断层或韧性剪切带接触(图1(b))。

图1 勉略构造带及邻区构造单元划分简图((a)，据李佐臣[34]、Yan等[35]修编)和关天门地区地质简图((b)，据1∶5万何家岩镇幅地质图①、1∶25万略阳县幅地质图②修编)Fig.1 Simplified tectonic map of Mianlue tectonic zone and its adjacent regions ((a), modified from Li[34] and Yan et al.[35]), and simplified geological map of the Guantianmen area ((b), modified from 1∶50000 Geological Map of Hejiayan Town① and 1∶250000 Geological Map of Lueyang County②)南秦岭构造带：1.迭部组。 勉略构造带：2.朱家山岩组(绢云石英千枚岩夹灰岩)；3.状元碑大理岩；4.长坝大理岩；5.方家坝片岩岩片(二云石英片岩、黑云石英片岩、黑云斜长片麻岩)；6.金家河千枚岩岩片(含炭绢云石英千枚岩、绢云石英千枚岩夹含砾绢云千枚岩)；7.火神庙千枚岩岩片(绢云石英千枚岩、二云石英千枚岩)；8.关天门变沉积岩岩片(绢云石英片岩、二云母石英片岩、黑云石英片岩)；9.乔子沟变火山岩岩片；10.五郎坪变火山岩岩片。 碧口微地块：11.略阳组；12.踏坡组；13.灯影组；14.陡山沱组；15.新太古代鱼洞子岩群；16.新太古代花岗质片麻岩；17.超基性岩。 18.整合接触；19.勉略构造带南北界断裂；20.韧性断层；21.滑脱断层；22.走滑断层；23.性质不明断层；24.断层产状；25.断层编号，F1为状元碑断裂，F2为荷叶坝断裂；26.片理产状；27.公路；28.剖面位置；29.同位素年龄采样点

状元碑大理岩(zmb)紧邻状元碑断裂出露，岩性特征明显，区域展布稳定，是分隔勉略构造带与南秦岭构造带的标志层。朱家山岩组(D2+3z)出露于略阳县北部，岩性为绢云母石英千枚岩夹灰岩，具有由南向北碳酸盐岩成分逐渐增多的特点。李亚林等[15]认为朱家山岩组代表了勉略洋盆北部的大陆边缘沉积。乔子沟变火山岩岩片(qlv)出露于朱家山岩组的南侧，岩性为变质基性火山岩和绢云母石英千枚岩夹有少量硅质岩。杜远生等[38]认为朱家山岩组和乔子沟变火山岩岩片中的变质沉积岩为共生关系。刘宝星等[28]报道了朱家山岩组、乔子沟变火山岩岩片中变质沉积岩碎屑锆石的U-Pb年龄最小年龄组分别为385～375 Ma(平均年龄为380 Ma)、389～377 Ma(平均年龄为383 Ma)，表明其沉积时代可能为中—晚泥盆世。金家河千枚岩岩片(jph)在研究区出露于略阳县南部及西部地区，岩性以含炭绢云石英千枚岩和绢云石英千枚岩为主，局部夹含砾绢云千枚岩。弓晨等[27]报道了略阳三岔子地区金家河千枚岩中含砾岩系的碎屑锆石U-Pb年龄主要区间为966～678 Ma，最小锆石年龄组加权平均年龄为720 Ma，认为其沉积时代可能为南华纪。火神庙千枚岩岩片(hph)分布于略阳县东部火神庙地区，紧邻关天门变沉积岩岩片出露，岩性为一套绢云母石英千枚岩、二云母石英千枚岩组合。苏朕国等[26]报道了其中绢云母石英千枚岩的碎屑锆石U-Pb年龄为932～723 Ma，最小锆石年龄组加权平均年龄为725 Ma，认为该地层的沉积时代为南华纪。方家坝片岩岩片(fsch)和长坝大理岩(cmb)出露于勉县西部的小碥河—长坝一带，二者为紧密共生关系，主要岩性为二云母石英片岩、黑云母石英片岩、黑云斜长片麻岩和厚层大理岩，变质程度达到低角闪岩相。李荣等[29]报道了其中二云母石英片岩碎屑锆石U-Pb年龄主要为850～658 Ma，最年轻锆石年龄组的加权平均年龄为576 Ma，结合两河口镇南侧侵位于方家坝片岩岩片中的花岗质糜棱岩(脉)锆石U-Pb年龄382 Ma[39]，限定其形成时代主体为早古生代。五郎坪变火山岩岩片(wlv)出露于略阳县东部五郎坪—李家坪一带(图1(b))，夹持于关天门变沉积岩岩片之中，系由1∶5万窑坪幅等五幅区调项目创名建立的乔子沟火山岩演绎而来，主体发生绿片岩相区域变质作用，岩性主要为绿泥钠长石英片岩、绿帘绿泥钠长片岩，原岩为一套玄武岩、安山岩组合，叠置厚度大于1 030 m[40]，其中变安山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(833±2) Ma(未刊资料)。

1.1.2 南秦岭构造带

南秦岭构造带主要由古元古代陡岭杂岩、长角坝岩群、陡岭岩群和新元古代武当山群、耀岭河群组成的前寒武纪结晶基底以及早古生代—三叠纪沉积地层构成[5，41]。研究区附近的南秦岭构造带发育的地层主要有奥陶系大堡岩组和志留系白龙江群(迭部组、舟曲组、大河店组)，火山岩主要发育在奥陶系大堡岩组和志留系白龙江群迭部组中。大堡岩组大致沿状元碑断裂北侧不连续展布，岩性主要为板岩、碳硅质板岩夹变砂岩、变火山岩。朱正永[42]在康县大堡朱家坝一带的板岩中发现了丰富的晚奥陶世五峰期笔石化石；王涛等[43]报道了大堡岩组变基性火山岩锆石U-Pb年龄为446 Ma和455 Ma；刘宝星[44]测得横现河地区大堡岩组变基性火山岩锆石U-Pb年龄为452 Ma。白龙江群出露于徐家坪—白石沟到白水江镇一带，变质作用较浅，原岩为一套由泥岩、粉砂岩、砂岩组成的浊积岩组合。研究区主要出露有迭部组(S1d)，其与勉略构造带内的状元碑大理岩为断层接触关系，岩性主要为板岩、含炭板岩夹千枚岩、硅质岩、灰岩。前人在康县迭部组上部发现具早志留世特征的笔石化石，故将其时代置于早志留世。除上述地层外，在南秦岭构造带还出露有大规模印支期花岗岩体，沿勉略构造带北侧近东西向展布，如光头山岩体、张家坝岩体、姜家坪岩体、新院岩体、迷坝岩体等，岩石类型包括闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等。

1.1.3 碧口微地块

碧口微地块位于勉略构造带南侧，其物质组成由老到新可以划分为结晶基底岩系、变质基底岩系和沉积盖层岩系三部分。结晶基底岩系主要为新太古代鱼洞子杂岩，出露于略阳以东的阁老岭—鱼洞子地区，主要由两部分构成，一部分为位于鱼洞子杂岩中心位置的新太古代TTG质片麻岩套(gniAr3)；另一部分是分布于TTG质片麻岩套南北两侧的新太古代鱼洞子岩群(Ar3Y)变质地层[41，45-46]。前人通过锆石U-Pb同位素年代学方法，分析认为鱼洞子杂岩形成与变质时期均为新太古代[46-47]。变质基底岩系构成了碧口微地块的主体，区域上以枫香院—铜钱坝断裂/韧性剪切带为界划分为南部的新元古代碧口群浅变质海相火山-沉积岩系和北部的新元古代横丹群陆源碎屑岩系或浊积岩系。碧口群主体岩性为一套变火山岩夹少量细碎屑岩，整体发生低绿片岩相变质作用。由于碧口群变火山岩以基性火山岩为主体，锆石产出能力有限，测年结果不理想，但现有碧口群高精度年代学测试资料(SHRIMP和LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄)显示其主体时限介于ca. 850～800 Ma之间，基本可以确定碧口群主体形成时代为新元古代[48-52]。横丹群主体为一套浅变质陆源碎屑岩系或浊积岩系，自下而上可分为白杨组、秧田坝组、口头坝组。白杨组主体为一套灰绿色火山质碎屑重力流沉积岩系；秧田坝组主体为一套灰色-灰黑色陆缘碎屑重力流沉积岩系；口头坝组主体为半深海-深海陆缘碎屑浊流相-深海相沉积组合[53-55]。高峰[55]通过碎屑锆石U-Pb年代学的方法限定横丹群的沉积时代为新元古代晚期(740～720 Ma)。沉积盖层岩系为南华纪—震旦纪沉积地层以及泥盆纪—石炭纪沉积地层。南华纪—震旦纪沉积地层主要分布于碧口微地块东部代家坝—大安北—茶店—何家岩一带。南华系出露较少，仅在勉县青羊驿红岩沟、宁强庙坝华严寺等地有所残留，由底到顶分别为底部的泥质岩系、下部含砾岩系、中部细碎屑岩系、上部含砾岩系，主体为一套冰水浊流沉积和碎屑流沉积组合[56]。震旦系出露较为广泛，从下到上为陡山沱组(Z1d)和灯影组(Z2dn)。陡山沱组下部为变砂岩、板岩、含砾粗砂岩；上部为碳质板岩、泥质灰岩夹硅质岩及磷锰矿层。灯影组主体岩性为白云质灰岩、白云岩及硅质团块灰岩。新元古代侵入岩体包括二里坝花岗岩体、白雀寺基性-中酸性杂岩体、铜厂闪长岩体、关口垭闪长岩体、牙包咀闪长岩体等；印支期侵入岩体包括南一里、木皮、麻山、鹰嘴山、阳坝等花岗岩体。

1.2 关天门变沉积岩岩片

关天门变沉积岩岩片出露于略阳县东部关天门—五郎坪—岩房坝一带(图1(b))，大致呈北东向展布，与相邻地质体皆为断层接触关系，其中五郎坪变火山岩岩片以构造透镜体的形式夹持于该套变沉积岩中。其岩性主要为灰白色条纹状绢云母石英片岩、灰黑色条纹状黑云母石英片岩、浅灰色条纹状二云母石英片岩，局部夹薄层大理岩(图2)，其原岩可能为以粉砂质泥岩、泥岩为主的细碎屑岩沉积组合，变质矿物以黑云母、白云母、石英、斜长石为主，变质程度达到绿片岩相-低角闪岩相。岩石变形强烈，片理极为发育，片理向南陡倾，倾角60°～80°，顺片理发育构造石英分泌脉体，石英脉和片理发育不对称紧闭褶皱构造，部分石英脉体折断呈透镜状(图3(a)—(d))。强烈的韧性剪切作用使该构造岩片的原生层理已完全被片理置换，导致其原始沉积层序无法恢复，原生沉积构造和古生物信息都没有保存下来，并且尚无同位素年代学资料的报道，因此其沉积环境和沉积时代尚不明确。

图2 略阳地区关天门变沉积岩岩片地质剖面图Fig.2 Geologic profile of the Guantianmen metasedimentary rocks at Lueyang1.白云岩；2.绢云石英千枚岩；3.二云母石英片岩；4.黑云母石英片岩；5.含石榴子石二云母石英片岩；6.绿泥钠长石英片岩；7.绿泥绿帘钠长片岩；8.大理岩；9.同位素年龄采样点；10.岩石地球化学采样点

2 样品信息和测试方法

2.1 样品描述

本次研究对出露的关天门变质沉积岩新鲜面进行采样，为了确保样品的科学性与代表性，采集过程中尽量避开后期脉体，共采集了关天门变沉积岩岩片中黑云母石英片岩碎屑锆石同位素年龄样品1件，岩石地球化学样品2件；二云母石英片岩碎屑锆石同位素年龄样品1件，岩石地球化学样品6件。

同位素年龄样品ML1232-2采自略阳县五郎坪村西侧的关天门一带，地理坐标为N33°18′46″、E106°17′51″，岩性为条纹状黑云母石英片岩，其风化面为灰褐色，新鲜面为灰黑色，鳞片粒状变晶结构，片状构造。矿物成分主要为石英、黑云母，含有少量斜长石、绿泥石、绿帘石、方解石和不透明矿物。石英为它形粒状，粒径<0.2 mm，含量约为60%；黑云母呈细小的鳞片状，片径<0.2 mm，含量约为30%；绿泥石与黑云母为共生关系，为后期的退变质作用形成；绿帘石为后期热液交代蚀变形成；斜长石、绿帘石、方解石等次要矿物约占10%(图3(e)和(f))。

同位素年龄样品ML1247-1采自略阳县五郎坪村东南侧，地理坐标为N33°17′36″、E106°22′55″，岩性为二云母石英片岩，风化面为灰褐色，新鲜面为浅灰色，鳞片粒状变晶结构，片状构造。矿物成分主要为石英、白云母、黑云母等。石英为它形粒状，粒径<0.3 mm，含量约为50%；白云母为片状，片径<0.5 mm，含量约占20%；黑云母为片状，片径<0.5 mm，含量约为15%；斜长石为粒状，含量约为8%；绿帘石和不透明矿物约占7%，绿帘石为后期热液交代蚀变形成(图3(g)和(h))。

2.2 测试方法

对所采的8件岩石地球化学样品进行了主量元素、微量元素和稀土元素分析测试，测试分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。全岩主量元素采用波长色散X射线荧光光谱仪(XRF，Rigaku RIX2100)测定，分析精度和准确度优于2%；全岩微量元素和稀土元素测试采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)仪测定，分析精度和准确度优于10%。详细的实验原理及测试流程详见Chen等[57]。

锆石U-Pb同位素测年样品的粉碎、锆石分离在河北省廊坊市峰泽源岩矿检测技术有限公司完成。锆石的挑选、制靶、抛光、阴极发光(CL)显微照相等工作在北京锆年领航科技有限公司完成。锆石原位U-Pb同位素年龄分析在天津地质矿产研究所同位素实验室的Neptune型激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪上应用标准程序完成测定，实验过程与试验方法参考李怀坤等[58]。锆石外部年龄标准采用GJ-1，普通铅的校正采用208Pb校正法[59]，元素含量外标采用人工合成硅酸盐玻璃NIST SRM610。采用ICPMSDataCal程序对原始测试数据进行处理[60]，采用Isoplot 3.0进行加权平均年龄的计算和谐和图的绘制[61]。

3 结果分析

3.1 碎屑锆石U-Pb年龄

3.1.1 碎屑锆石特征

图3 关天门变沉积岩样品野外及镜下照片Fig.3 Field and thin-section microscopic photos of the analyzed samples(a)黑云母石英片岩野外宏观露头，片理发育；(b)黑云母石英片岩中的条纹状构造；(c)二云母石英片岩野外宏观露头，片理发育；(d)绢云石英片岩野外宏观露头，片理发育；(e)和(f)黑云母石英片岩(样品ML1232-2)镜下照片，(f)图的上部为正交偏光，下部为单偏光；(g)和(h)二云母石英片岩(样品ML1247-1)镜下照片，(h)图的上部为正交偏光，下部为单偏光；Bt.黑云母；Ms.绢云母；Qtz.石英；Chl.绿泥石；Ep.绿帘石

图4 关天门变沉积岩样品(ML1232-2(a)、ML1247-1(b))代表性锆石阴极发光图像及206Pb/238U年龄Fig.4 Cathodoluminescence(CL) images of representative detrital zircons from samples ML1232-2(a) and ML1247-1(b) and their 206Pb/238U ages

关天门变沉积岩岩片2件样品ML1232-2和ML1247-1中代表性锆石阴极发光图像见图4。在双目镜透射光和反射光下，碎屑锆石均呈浅黄色-无色透明，粒度范围50～130 μm，多呈柱状、短柱状、半截锥状，总体磨圆度较差，表明其并未经过长距离的搬运。阴极发光图像中，大部分锆石发育典型的振荡环带结构以及扇形分带，反映其属于岩浆结晶产物。少数锆石不发育环带，可能为变质锆石；少数锆石发育窄的浅色边，但核部仍显示清晰的环带结构，表明其为变质增生边[65-66]，但是边部较窄，不适合测年。还有个别锆石具有残留的核部，为捕获核或残留核。从锆石的形态上可以判断，这些锆石的成因不尽相同，反映了其源区的复杂性。本次测试选取了不同形态、不同结构、不同粒径的碎屑锆石颗粒进行分析，力图准确反映碎屑锆石所代表的年龄特点。

本次对2件样品(ML1232-2、ML1247-1)分别测定了80颗锆石微区同位素年龄数据，表1为测试得到的同位素比值和年龄数据。绝大多数样品具有谐和的年龄数据(谐和度大于95%)，在样品ML1232-2和ML1247-1中分别剔除2个和5个极不谐和的年龄数据(谐和度小于90%)，对2件样品剩余的78个和75个总计153个同位素年龄数据进行统计分析。由表1可见，锆石Th含量为16.6×10-6～1 125×10-6，U含量为20.4×10-6～940.0×10-6，Th/U比值范围为0.27～2.41，只有个别测点的Th/U比值<0.4(图5)。有研究表明，岩浆结晶锆石的Th/U比值一般>0.4，变质成因锆石的Th/U比值一般<0.1，但快速生长的变质锆石则有相对较高的Th/U比值[65-66]；而且两件样品的锆石大多发育生长环带，表明以岩浆成因锆石为主。

3.1.2 碎屑锆石年龄分布特征

由图6可以看出，2件变沉积岩的碎屑锆石年龄谱具有相似的分布特征。从黑云母石英片岩样品(ML1232-2)中获得的78个年龄数据中最年轻锆石和最古老锆石年龄分别为736 Ma和2 563 Ma，且78颗锆石的年龄数据可分为2个年龄组。(1)新元古代年龄组75颗。该组可细分为4个年龄亚组：747～736 Ma亚组，共计3颗，峰值年龄为743 Ma；783～778 Ma亚组，共计5颗，峰值年龄为780 Ma；877～805 Ma亚组，共计66颗，峰值年龄为832 Ma；另外还有1颗942 Ma年龄锆石。(2)古元古代年龄3颗，年龄值较为分散，分别为1 677 Ma、2 353 Ma和2 563 Ma。

表1 略阳地区关天门变沉积岩岩片碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试结果

(续)表1 略阳地区关天门变沉积岩岩片碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试结果

(续)表1 略阳地区关天门变沉积岩岩片碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试结果

(续)表1 略阳地区关天门变沉积岩岩片碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试结果

图5 关天门变沉积岩碎屑锆石成因类型判别图Fig.5 Genetic types of detrital zircons for the analyzed Guantianmen samples

图6 关天门变沉积岩碎屑锆石U-Pb年龄谐和图(a)(c)、直方图及概率密度曲线(b)(d)Fig.6 Detrital zircon U-Pb concordia diagrams (a)(c) and age probability density plots (b)(d) for the analyzed Guantianmen samples

从二云母石英片岩样品(ML1247-1)中获得的75个年龄数据中最年轻锆石和最古老锆石年龄分别为756 Ma和1 761 Ma，且75个年龄数据要可分为3个年龄组。(1)新元古代年龄组71颗，可细分为两个亚组：762～756 Ma亚组，共计3颗，峰值年龄为756 Ma；880～803 Ma亚组，共计68颗，峰值年龄为829 Ma。(2)中元古代年龄1颗，为1 198 Ma。(3)古元古代年龄信息3颗，年龄范围为1 761 Ma～1 669 Ma，无明显峰值。

2件碎屑锆石样品具有基本相似的年龄谱特征，因此下面将其合并讨论。

3.1.3 关天门变沉积岩岩片形成时代的限定

在此次研究中，通过LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学方法对关天门片岩中的碎屑锆石进行研究分析，结果显示：样品(ML1232-2)最小年龄组为747～736 Ma，共有3颗锆石，其加权平均年龄为(742±6 Ma)；样品(ML1247-1)最小年龄组年龄为762～756 Ma，共有3颗锆石，其加权平均年龄为(759±9 Ma)。2件碎屑锆石样品的最小加权平均年龄十分接近，限定其沉积时代不早于南华纪。更加详细的沉积时代讨论见4.3.2小节。

3.2 岩石地球化学特征

3.2.1 主量元素

关天门变沉积岩样品全岩地球化学测定结果见表2。岩石SiO2含量介于66.51%～71.30%之间，Al2O3含量为14.01%～15.44%，TFe2O3含量为2.90%～6.58%，TiO2含量为0.42%～0.73%，Na2O含量为3.30%～4.92%，K2O含量为1.89%～3.38%。样品Al2O3/SiO2为0.21～0.23(平均值0.22)，高于石英砂岩(0.01～0.04)和长石砂岩(0.11)，而与杂砂岩(0.20和0.23)比较接近，表明其原岩成熟度不高[62]。通过与国际标准地层对比(如PAAS(澳大利亚平均页岩)、NASC(北美页岩)、UCC(上地壳))，略阳地区关天门变沉积岩的SiO2、Na2O含量总体均较高，TiO2、TFe2O3、MgO和K2O含量总体偏低。

表2 略阳地区关天门变沉积岩岩片主量元素(%)和微量、稀土元素(10-6)分析结果

图7 关天门变沉积岩样品稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(球粒陨石数据引自文献[63]，原始地幔数据引自文献[64])Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized multi-element diagram (b) of the Guantianmen metasedimentary rocks

3.2.2 稀土和微量元素

关天门变沉积岩样品的稀土元素(REE)总量为76×10-6～169×10-6，平均值为126×10-6，轻稀土元素(LREE)与重稀土元素(HREE)比值平均值为9.55，(La/Yb)N平均值为12.23。虽然关天门变沉积岩样品的稀土元素绝对含量有变化，但稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(图7(a))显示8件样品的配分形式较为相似，呈现出轻稀土元素富集、重稀土元素分布较为平坦，轻、重稀土元素分馏较强的特征。这些样品均表现出较弱的负Eu异常(Eu/Eu*为0.77～1.04，平均值0.87)和较弱的负Ce异常(Ce/Ce*为0.75～0.97，平均值0.90)。在微量元素原始地幔标准化蛛网图(图7(b))中，整体表现出大离子亲石元素K、Ba相对富集，Rb相对亏损，高场强元素Nb、Ta相对亏损，Zr相对富集的特点。

4 讨 论

4.1 原岩恢复

为进一步明确关天门变沉积岩的原岩类型，采用岩石地球化学的方法对原岩类型进行恢复。变质过程中微量元素和稀土元素相对于主量元素更不易受影响，因此这里采用REE-La/Yb图解进行原岩恢复[67]。REE-La/Yb判别图解(图8(a))显示，所有变沉积岩样品数据投点均落入砂质岩和杂砂岩区域。结合野外岩石组合特征、岩相学特征及地球化学特征，认为关天门变沉积岩的原岩应为一套细碎屑岩偶夹碳酸盐岩沉积岩系。

4.2 物源区化学风化和沉积物再循环程度判别

碎屑沉积岩的成分主要受源区岩石类型的控制，但风化、搬运、成岩以及变质作用也是影响碎屑沉积岩化学组分的重要因素[68-69]，而物源区化学风化作用和沉积物再旋回程度对碎屑沉积岩的碎屑矿物含量和岩石地球化学特征的影响最为明显[70-71]。因此在利用岩石地球化学特征分析沉积物源和构造环境之前，先对碎屑沉积岩的物源区化学风化作用和沉积物再旋回的程度进行评价是十分必要的。

化学蚀变指数(CIA)是判别沉积岩源区化学风化程度的重要指标，CIA值小于50或55表明未经风化，100表示完全风化[72]。关天门变沉积岩的CIA=62.12～66.58，表明关天门变沉积岩源区风化程度较低。此外，A-CN-K图解也可用于确定碎屑沉积物源区的古风化程度[73]，在该图解(图8(b))中，关天门变沉积岩样品均落入弱风化区域，且具有从奥长花岗岩-花岗闪长岩到页岩和伊利石、再到伊利石和云母等的演化趋势，指示风化阶段主要由斜长石演变为黏土矿物[74]，因此关天门变沉积岩的化学风化程度较低。

图8 关于门变沉积岩REE-La/Yb原岩判别图解((a)，底图据文献[67])和A-CN-K源区风化程度判别图解((b)，底图据文献[70])Fig.8 Discrimination plots of the protoliths (a) and degree of weathering (b) for the Guantianmen metasedimentary rocksPl.斜长石；K.钾长石；Ka.高岭土；Chl.绿泥石；Gi.水铝矿；Sm.蒙脱石；Il.伊利石；Mu.白云母；Ba.玄武岩；To.石英闪长岩；Gd.花岗闪长岩；Gr.花岗岩

碎屑沉积岩Zr/Th值是判断沉积物再循环程度的重要指标[75]。关天门变沉积岩Zr/Th=25.90～55.96，平均值为38.78，远高于PAAS、NASC和UCC 的Zr/Th平均值(14.38、16.26和18.38)，指示沉积岩的再循环过程较弱。一般情况下，碎屑沉积物源区的风化作用和再循环过程会导致碎屑沉积物Rb/Sr值迅速升高[71]。关天门变沉积岩Rb/Sr=0.04～0.48，平均值为0.18，指示关天门变沉积岩经历了较弱的风化作用和再循环过程。

综上所述，岩石地球化学特征指示关天门变沉积岩物源区的化学风化作用较弱且在搬运过程中经历了较弱的沉积物再循环作用。

4.3 物源分析

4.3.1 岩石地球化学信息

根据上述分析，关天门变沉积岩的源区物质未遭受较强烈的化学风化作用且碎屑沉积物在搬运过程中的再循环作用较弱，因此可以利用岩石地球化学特征对关天门变沉积岩的源区物质组成进行反演。

根据Ti、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K的氧化物设立的Df1和Df2两个函数的投影图可以有效地区分镁铁质、中性或长英质火成岩和石英质沉积岩等物源区[76]。在Df1-Df2图解(图9(a))中，关天门变沉积岩样品落入酸性火山岩和中性火成岩物源区，反映其沉积物源可能主要为中性-酸性火成岩。Al2O3/TiO2值是沉积物源区分析的重要指标[77]，当碎屑岩的Al2O3/TiO2值<14时，指示其可能来源于镁铁质岩石；当Al2O3/TiO2值处于19～28之间时，则可能来源于由安山质和流纹英安质(花岗闪长岩或者英云闪长岩)岩石[78]。关天门变沉积岩的Al2O3/TiO2值的平均值为26.38，指示它们的物源主要由酸性-中性岩浆岩组成。有研究表明，La、Th、Hf等元素在风化和成岩过程中不易分异，能有效指示源区特征[79]。在Hf-La/Th判别图解(图9(b))中，样品主要落入酸性岩浆弧与安山质岩浆弧的过渡区域，指示关天门变沉积岩的源区主体应由长英质-安山质弧岩浆岩组成。

综上所述，关天门变沉积岩物源区的主体应为中性-酸性岩浆岩。

4.3.2 碎屑锆石年龄信息

锆石的耐久性结构使其在沉积作用中经历风化、搬运、埋藏后仍能保持晶体内部U-Pb系统的稳定，从而记录其最初形成的年代。因此，经历了均匀的混合作用后伴随着其他沉积物沉积下来的碎屑锆石，能够客观反映源区特征，碎屑锆石的年龄谱可以提供构造热事件、沉积物源等丰富的地质信息。本次研究从2件变沉积岩样品中获得的153颗碎屑锆石的年龄范围在新太古代到新元古代之间，结合上文的分析物源区主体为中性-酸性岩浆岩，下面将对其可能的物源区进行讨论。

4.3.2.1 新元古代年龄信息

2件样品中来自新元古代的碎屑锆石共有137颗，占总数153颗的89.5%，表明新元古代岩浆岩为该变质沉积地层的主要物源。锆石年龄范围为942～736 Ma，主要峰值年龄为827 Ma，两个次要峰值年龄分别为782 Ma、743 Ma。勉略构造带及扬子板块西北缘发育的一系列新元古代岩浆活动及沉积作用，是对Rodinia超大陆汇聚和裂解过程的响应[24-25，41，80-84]，这些构造岩浆事件与关天门变沉积岩片中的新元古代年龄信息有较好的对应关系(表3)。

图9 关天门变沉积岩物源区特征判别图解((a)据文献[76], (b)据文献[79])Fig.9 Provenance discrimination plots of the Guantianmen metasedimentary rocks (base map after references [76] and [79], respectively)

近年来勉略构造带内有大量新元古代岩浆岩的报道。闫全人等[17]报道康县地区基性火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为(841±19)～(812±11) Ma；李瑞保等[18]报道的武都琵琶寺裂谷型基性火山岩的锆石U-Pb年龄为783～754 Ma；林振文等[19]报道略阳郭镇地区铧厂沟金矿变玄武岩和变英安岩的锆石U-Pb年龄均为(802±5) Ma；徐通等[21-23]报道张儿沟O型埃达克质岩锆石U-Pb年龄为(840±5) Ma，黑沟峡变安山岩锆石U-Pb年龄为(807±13) Ma，纸房沟钙碱性变玄武岩锆石U-Pb年龄为(844±4) Ma，钙碱性变安山岩锆石U-Pb年龄为(854±3) Ma；Wu等[24]在略阳县三岔子地区获得斜长花岗岩、变安山岩和变辉长闪长岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为905 Ma、936 Ma、950 Ma。总结发现这些岩浆岩以基性为主，中-酸性岩浆岩较少，因此勉略构造带可能为本次研究对象关天门变沉积岩提供了有限的物源。

碧口微地块在这一时期发育有大规模岩浆作用。现存物质记录包括碧口群火山岩和大量新元古代侵入岩体。碧口群火山岩主要由基性火山岩组成[50]，已报道的中-酸性岩浆岩仅有略阳陈家坝地区的弧安山岩锆石U-Pb年龄为(833±4) Ma(3)陕西省地质调查中心．陕西省勉略宁地区基础地质调查项目成果报告.2017.。而中-酸性岩浆岩报道主要集中在侵入岩，现有新元古代侵入岩体锆石U-Pb年代学资料主要有(皆为锆石U-Pb年龄)：坪头山闪长岩体(855±6 Ma)，关口垭闪长岩体(884±14 Ma)，白雀寺杂岩体(885± 6 Ma)，铜厂闪长岩体(842±7 Ma，821±7 Ma，843±3 Ma，840±7 Ma)，二里坝花岗闪长岩体(821±6 Ma，823±6 Ma)，这些侵入岩体均具有岛弧属性[85-90]。

位于扬子板块北缘的米仓山—汉南微地块，也出露有大量新元古代火山岩和侵入岩体。火山岩包括汉南地区的三花石群、西乡群以及米仓山地区的铁船山组。现有的年代学资料主要有：三花石群白勉峡组变英安岩锆石U-Pb年龄(946±18 Ma)、西乡群底部孙家河组英安质熔岩锆石U-Pb年龄(815±5 Ma)、铁船山组流纹岩锆石U-Pb年龄(817±5 Ma)[91-93]。侵入岩体主要侵位于后河杂岩、三花石群和西乡群内，岩体主要为花岗岩类，还有少量基性侵入岩。花岗岩类广泛出露于五堵门、二里坝、西乡、碾子沟、黄家营等地，现有的锆石U-Pb年龄介于863～707 Ma之间[81-82，92，94]。基性-超基性侵入岩出露于碑坝、毕矶沟、罗家坝、望江山等地，现有的锆石U-Pb年龄介于816～746 Ma之间[62，81，95-97]。

表3 勉略构造带及邻区部分岩浆岩同位素年龄统计

4.3.2.2 中元古代年龄信息

2件样品中只有1颗碎屑锆石的年龄(1 198±31 Ma)属于中元古代，约占总数的0.7%。这颗锆石发育明显的核边结构，边部较宽，发育环带结构，测试分析的部位为变质增生边。在勉略构造带周缘这一时期的岩浆事件年代学资料较少，与之较为接近的有扬子板块北缘黄陵背斜庙湾蛇绿混杂岩中的变辉长岩年龄(1 118～1 096 Ma)[98]；Qiu等[99]报道了扬子板块北缘神农架群大岩坪组(郑家垭组)上部的陆缘弧型安山岩的形成时代为ca.1.10 Ga；任光明等[100]报道了扬子板块西缘会理关河—通安地区菜子园蛇绿混杂岩中的辉长岩形成时代为ca. 1.38 Ga。这些零星分布于扬子板块周缘的中元古代晚期岩浆作用可能为关天门变沉积岩岩片提供了有限的物源，同时不排除其来自于新元古代岩浆岩捕获的基底岩系，或者剥蚀源区沉积岩中再循环锆石的可能性。

4.3.2.3 新太古代—古元古代年龄信息

新太古代—古元古代碎屑锆石年龄共有6颗，占锆石总数的4%，年龄范围为2 562～1 669 Ma。其中4颗锆石年龄介于1 761～1 669 Ma之间，另外2颗锆石年龄分别为2 353 Ma、2 562 Ma。推测扬子板块西北缘抬升出露的结晶基底为研究区变沉积岩提供了少量物源。

研究区附近新太古代岩浆岩出露较少，仅零星出露于扬子板块西北缘。现有年代学资料主要有：碧口微地块鱼洞子地区鱼洞子杂岩中的TTG质片麻岩套锆石U-Pb年龄介于2.70～2.45 Ga[44，47]、鱼洞子岩群中的磁铁石英岩锆石U-Pb年龄为2 645 Ma[46]；汉南—米仓山微地块南郑县碑坝地区的后河杂岩锆石U-Pb年龄为2 141～2 081 Ma[101-102]；侵位于后河杂岩中的花岗质片麻岩锆石U-Pb年龄为2.08 Ga，马元花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为2.09 Ga，白玉A型花岗岩锆石U-Pb年龄为1.79～1.76 Ga[102-103]。本次研究获得该时期的锆石较少，且在时间上不具连续性，可能是扬子板块西北缘古老结晶基底抬升出露较少导致。同时不排除这些古老碎屑锆石来自于新元古代岩浆岩捕获的基底岩系，或者剥蚀源区沉积岩中再循环锆石的可能性。

综合岩石地球化学分析、碎屑锆石U-Pb年龄特征以及区域岩浆岩同位素年龄资料，推测汉南—米仓山微地块以及碧口微地块中的新元古代岩浆岩为关天门变沉积岩提供了主要物源，勉略构造带仅为其提供了有限的物源。

4.3.3 碎屑锆石年龄谱对比

在以往的地质资料中，多将关天门变沉积岩岩片与其东侧的方家坝片岩岩片划分为同一地质单元(古元古代低庄沟岩组②或时代未定地层[31])，或者将关天门变沉积岩岩片、方家坝片岩岩片以及前文提及的朱家山岩组笼统地划分为一套变质沉积地层(中下泥盆统变质沉积地层[30])，但是通过将本次获得的关天门变沉积岩片岩样品中碎屑锆石的年龄谱系与朱家山岩组[28]、方家坝片岩岩片[29]中变沉积岩的碎屑锆石年龄谱系进行对比(图10)，发现关天门变沉积岩与这二者的碎屑锆石概率密度曲线差异很大。关天门变沉积岩岩片的最小锆石年龄组平均年龄为742 Ma，方家坝片岩岩片中变沉积岩的最小锆石年龄组平均年龄为577 Ma，朱家山岩组中的最小碎屑锆石年龄组平均年龄为380 Ma，并且朱家山岩组的主要峰值年龄为393 Ma，方家坝片岩岩片中变沉积岩的碎屑锆石年龄谱中有一个ca.660 Ma的显著峰值，这三者的碎屑锆石年龄谱具有截然不同的特点。前已述及，朱家山岩组形成时代不早于中—晚泥盆世，方家坝片岩岩片中的变沉积岩沉积时代主体为早古生代，显然关天门变沉积岩的沉积时代与二者均不同。将关天门变沉积岩岩片样品中碎屑锆石的年龄谱系进一步与区域沉积岩系的碎屑锆石年龄资料进行对比(图10)，发现其与勉略构造带中的康县碾坝地区南华系关家沟组[21]、火神庙千枚岩岩片[26]、金家河千枚岩岩片[27]以及碧口微地块内部红岩沟地区南华纪含砾沉积地层[56]、华严寺南华纪含砾沉积地层(杨再兵等，未刊资料)的碎屑锆石年龄谱具有良好的对应关系，主要峰值年龄和最年轻碎屑锆石年龄组平均年龄均十分接近，并且这些沉积岩系的碎屑锆石测试数据中都没有出现700 Ma以后的年龄峰值。因此，认为关天门变沉积岩岩片、火神庙千枚岩、金家河千枚岩等长期存在时代争议的变沉积岩系与区域上已经确定的南华纪沉积地层为同一时代的沉积产物。

综上所述，关天门变沉积岩岩片和朱家山岩组、方家坝片岩岩片中的变沉积岩不是同一地质体，而是由后期的构造作用拼接在一起的，而关天门变沉积岩岩片可能沉积于南华纪。

研究区附近与前文所述南华纪地层时代相近且新老关系明确的沉积岩系为新元古代中期的横丹群(ca.740～720 Ma)[55]。不同学者对横丹群不同层位的变质碎屑岩进行了大量的碎屑锆石U-Pb年龄测试，并获得了基本一致的测试结果，结果显示碎屑锆石年龄主要集中在新元古代(ca. 930～720 Ma)，这些碎屑锆石被认为来源于扬子板块西北缘新元古代岩浆岩[55，89]。晚于横丹群沉积的碧口微地块内部南华系以及勉略构造带内南华系的物源同样主要由扬子板块西北缘新元古代岩浆岩提供[21，26-27，56]，但是通过碎屑锆石年龄谱系的对比，可以看出其来源的差异(图10)。大量的横丹群碎屑锆石统计结果显示，锆石年龄峰值十分单一，仅有一个主要峰值ca.780 Ma和一个次要峰值ca.740 Ma[55，104]，而区域南华系碎屑锆石年龄峰值在ca.850～820 Ma之间就已出现，ca.800 Ma之后的锆石较少。这说明从横丹群到南华系，沉积物源发生了一次重要的转换。横丹群的物源主要为与之沉积时代较为接近的岩浆弧，随着时间的推移，相对古老的岩浆弧被剥蚀出露，并作为主要物源在勉略构造带和碧口微地块沉积了南华纪沉积地层。

图10 关天门变沉积岩与邻区(变质)沉积地层碎屑锆石年龄概率密度曲线对比Fig.10 Comparison of detrital zircon age probability density curves between the Guantianmen metasedimentary rocks and adjacent (meta) sedimentary strata

前人的研究限定横丹群的沉积上限为ca.720 Ma[55，104]，按照上文的分析，本次研究的关天门变沉积岩岩片与区域南华系的沉积时代应晚于横丹群，但本次获得的最年轻锆石年龄组加权平均年龄为742 Ma，要早于横丹群的720 Ma，故未能更加精准地对其沉积时代的下限进行限定。因此参考横丹群的沉积上限年龄，将关天门变沉积岩岩片的沉积下限划为720 Ma，其沉积时代为南华纪。

在南秦岭构造带广泛发育的新元古代变质火山沉积地层为耀岭河群，前人对耀岭河群火山岩的锆石U-Pb年龄测试结果为ca.850～680 Ma[105-107]。Huang等[108]对分布于北大巴山构造带南缘城口地区的耀岭河群进行了系统的碎屑锆石U-Pb定年分析工作，其结果限定该区耀岭河群的沉积时代为ca.650～635 Ma。考虑到该地区耀岭河群上覆地层同样为震旦系陡山沱组，在地层层序和接触关系上与扬子板块西北缘南华纪—震旦纪沉积盖层具有良好的对比性，因此将城口地区耀岭河群碎屑锆石年龄谱[108]与本次获得的南华系碎屑锆石年龄谱进行对比(图10)。耀岭河群碎屑锆石年龄谱的主峰值为806 Ma，另有一个显著峰值764 Ma，与扬子板块西北缘新元古代中晚期沉积岩系具有很高的相似度，这或许表明，这一时期的南秦岭北大巴山构造带与扬子板块西北缘处于相似的构造环境。除此之外，在南秦岭构造带还发育有诸如奥陶系大堡岩组、志留系白龙江群等早古生代沉积岩系。奥陶系大堡岩组中尚无碎屑锆石年代学资料的报道，故将志留系白龙江群碎屑锆石年龄谱系[109]与勉略构造带内(变)沉积岩系碎屑锆石年龄谱系进行对比，发现白龙江群的年龄峰值较多且分散，显示出其物源的复杂性，而勉略构造带内古生代以来发育的(变)沉积岩系如早古生代方家坝片岩岩片[29]、泥盆系朱家山岩组[28]与白龙江群的碎屑锆石年龄谱具有截然不同的峰值特征，指示早古生代的勉略构造带和南秦岭构造带经历了不同构造演化过程，但这不是本文的研究重心，因此不做过多讨论。

4.4 物源区构造背景分析

构造环境和物源特征对碎屑沉积岩中微量元素在表生环境下的地球化学行为有显著影响，分析沉积物中的微量元素化学信息有助于恢复源区大地构造性质[76]。一些迁移能力较弱的微量元素如La、Th、Zr、Sc等可以用于有效识别碎屑沉积岩的物源构造属性[110]。在Th-Co-Zr/10和La-Th-Sc三角判别图解中，关天门变沉积岩样品主体均落入大陆岛弧范围(图11)，指示其源区应该为大陆岛弧活动背景。稀土元素特征继承了沉积物源区的性质，受搬运作用、沉积环境、成岩作用等影响较小，因此是反映古盆地构造背景的有效指标。Bhatia等[110]通过研究不同构造背景下形成的沉积岩，分析总结了不同构造背景下沉积岩的稀土元素特征。将关天门变沉积岩稀土元素特征与Bhatia等[110]的结果进行对比分析(表4)，其与大陆岛弧、活动大陆边缘构造环境相似，表明其源区构造背景应为活动大陆边缘-大陆岛弧环境，与微量元素判别结果一致。

前已述及，关天门变沉积岩的碎屑锆石年龄主要集中在新元古代早-中期(ca. 880～800 Ma)，这一时期的扬子板块西北缘以发育大规模洋陆板块汇聚岩浆事件为特征。前人通过碧口微地块内以蛇绿岩组合为特征的古洋壳残片、深水重力流沉积组合为代表的古海沟堆积以及大型韧性剪切带的发育等证据论证了扬子板块西北缘沟-弧-盆体系的存在[53-54，111-114]，并形成了由通木梁岛弧、彭灌岛弧、西乡岛弧、碧口岛弧与横丹弧前盆地组合等共同构成的沟-弧-盆体系活动大陆边缘[41，85-86，96，111，115-120]。前人报道的碧口微地块中形成于岩浆弧环境的岩浆岩年龄为ca.880～820 Ma[85-86，90，116]。而出露于汉南—米仓山微地块天坪河—碑坝—沙滩—镇远地区的一系列年龄为ca.890～800 Ma的陆缘弧型岩浆岩也证明了俯冲事件的存在[83，92，117-118]。以上岩浆事件表明勉略构造带、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板块汇聚俯冲构造体制中，是对Rodinia超大陆汇聚过程的响应[24-25，41，81-83，119]。本次研究获得的岩石地球化学数据分析表明，关天门变沉积岩物源区的构造背景为活动大陆边缘-大陆岛弧环境，该结果与扬子板块西北缘新元古代早中期的构造环境基本吻合，印证了上文关天门变沉积岩物源主要为扬子板块西北缘碧口微地块和汉南—米仓山微地块新元古代俯冲环境下形成的岩浆弧。

图11 关天门变沉积岩源区构造背景判别图解(底图据文献[110])Fig.11 Tectonic provenance discrimination diagrams for the Guantianmen metasedimentary rocks (base map after reference[110])

表4 关天门变沉积岩与不同构造背景沉积岩稀土元素特征比较

4.5 沉积构造环境分析

关天门变沉积岩变质变形程度较强，无法通过沉积学方法对其沉积环境进行还原，因此本文结合区域地质资料对其可能形成的沉积环境进行简要分析。

前人对碧口微地块北部大面积出露的横丹群碎屑岩进行研究，认为横丹群为一套于ca. 740～720 Ma叠置在碧口岩群之上的弧前盆地中的半深海-深海重力流沉积，表明这一时期的扬子板块西北缘仍然处于俯冲环境[104，119]。Dong等[83]报道了扬子板块西北缘汉南微地块中五堵门英云闪长岩锆石U-Pb年龄为718 Ma、喜神坝二长花岗岩锆石U-Pb年龄为706 Ma、西乡正长花岗岩锆石U-Pb年龄为707 Ma，其中五堵门岩体形成于碰撞造山过程中的地壳部分熔融，而喜神坝二长花岗岩和西乡正长花岗岩形成于后碰撞环境，这或许表明，在横丹群沉积后不久，扬子板块西北缘就发生了陆-陆碰撞或者弧-陆碰撞造山作用。在野外地质调查中，笔者发现以不整合或断层关系上覆于横丹群之上的南华纪—震旦纪沉积盖层的变形程度要远弱于横丹群，进一步证明了在横丹群沉积之后、南华纪—震旦纪盖层沉积之前为碰撞阶段。

在此之后，勉略构造带及扬子板块西北缘可能进入了新一轮裂解-稳定沉积阶段，以广泛发育具有裂谷沉积特征的沉积岩为标志。在勉略构造带内，文县—康县一带出露南华系关家沟组，略阳三岔子地区出露南华系金家河千枚岩岩片，略阳火神庙一带出露南华系火神庙千枚岩岩片；在碧口微地块内，红岩沟地区和华严寺地区出露有一套南华系含砾沉积岩系；在后龙门山地区出露有南华系南沱组。这些沉积岩系均被认为形成于裂谷环境[21，26-27，56，120]。而作为同一时期形成的沉积岩系，关天门变沉积岩也应在裂谷的构造背景下形成。

在扬子板块广泛沉积的震旦系陡山沱组主体为细碎屑岩夹薄-极薄层状灰岩沉积组合，标志着扬子板块西北缘在震旦纪早期开始由裂谷盆地环境向凹陷盆地环境过渡[21，34，120]。灯影组岩性主体为白云岩和白云质灰岩，地层中含有小壳类化石和藻类化石，应形成于稳定的台盆-台地相沉积环境，在勉略构造带内有相公山白云岩与之对应，标志着勉略构造带及扬子板块西北缘新元古代大规模构造活动的结束[21，120]。

5 结 论

(1)勉略构造带略阳地区关天门变沉积岩地球化学特征指示其物源区的化学风化作用较弱，在搬运过程中经历了较低程度的沉积物再循环作用。

(2)关天门变沉积岩物源区主要为中-酸性岩浆岩，大地构造背景为活动大陆边缘-大陆岛弧。结合碎屑锆石形态学和年龄谱系特征，认为其物源区主要为扬子板块西北缘碧口微地块和汉南—米仓山微地块的新元古代中期岩浆弧。

(3)略阳地区关天门变沉积岩的碎屑锆石年龄谱与勉略构造带以及邻区碧口微地块南华系的碎屑锆石年龄谱具有较好的一致性，结合区域构造演化资料，认为勉略构造带内略阳区段沉积时代和构造归属长期不清楚的关天门变沉积岩岩片、火神庙千枚岩、金家河千枚岩与区域南华系沉积岩系为同一时期的产物，共同代表了新元古代中晚期勉略构造带及扬子板块西北缘的伸展裂陷环境。

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