第三章 區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件

第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成、化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)地球化學(xué)進(jìn)展課程2000年8月第三章區(qū)域殼幔化學(xué)組成、化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分1一、區(qū)域殼、幔化學(xué)組成研究及其意義意義：區(qū)域殼、?；瘜W(xué)組成為區(qū)域殼幔系統(tǒng)的重要狀態(tài)參數(shù)之一，對(duì)區(qū)域中發(fā)生的地球化學(xué)作用特征及構(gòu)造分區(qū)具有重要約束作用。在區(qū)域中地殼是由地幔提供物質(zhì)組成的，區(qū)域地殼的地球化學(xué)特征歸根結(jié)底是繼承區(qū)域地幔的，故區(qū)域地幔的地球化學(xué)特征對(duì)區(qū)域中所發(fā)生的作用過程更具有約束力。（一）地殼化學(xué)組成研究難點(diǎn)為：地殼深部組成研究，現(xiàn)今最佳的研究途徑是巖石物性（主要地震波速）約束、出露的下地殼麻粒巖和麻粒巖包體研究以及花崗巖類源區(qū)地球化學(xué)示蹤等綜合研究途徑。一、區(qū)域殼、?；瘜W(xué)組成研究及其意義21、秦嶺地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)-巖石-化學(xué)組成研究A.研究方法與步驟：（1）以目前公認(rèn)的華北陸塊南緣、北秦嶺、南秦嶺和揚(yáng)子陸塊北緣四個(gè)構(gòu)造塊體為四個(gè)地殼組成計(jì)算單元；（2）主要以橫跨秦嶺的QB-1折射地震測(cè)深獲得的Vp觀察值為基礎(chǔ),構(gòu)筑各單元的地殼地震波速結(jié)構(gòu)（圖1）；（3）在各單元中采集各類基底巖石及花崗巖類樣品，進(jìn)行巖石（傳導(dǎo)）地震波速的高溫高壓實(shí)驗(yàn)測(cè)定；（4）首先在各單元內(nèi)，按巖層變質(zhì)相——麻粒巖相（含高角閃巖相）、角閃巖相及綠片巖相和未變質(zhì)巖層，設(shè)定下、中、上地殼的可能的巖石組成；1、秦嶺地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)-巖石-化學(xué)組成研究A.研究方法與步驟：3—波速度值(km/s)。NC—華北克拉通；NQ—北秦嶺；SQ—南秦嶺。圖1橫穿秦嶺的伊川—鄖縣斷面綜合地質(zhì)—地球物理解釋剖面(據(jù)張國偉等，1991)1.低速帶；2.低電阻率(＜100Ωm)帶;3.電阻率等值線(Ωm)；4.P—波速度值(km/s)。NC—華北克拉通；NQ—北秦嶺；SQ—南秦嶺—波速度值(km/s)。NC—華北克拉通；NQ—北秦嶺；SQ4（5）通過巖層地震波速實(shí)驗(yàn)測(cè)定的計(jì)算值與地震測(cè)深波速的觀察值相互擬合、麻粒巖包體研究、花崗巖類源區(qū)地球化學(xué)示蹤等檢驗(yàn)、修改和建立各單元的地殼結(jié)構(gòu)-巖石組成模型；（6）按照每個(gè)單元的地殼結(jié)構(gòu)-巖石組成模型，以單元內(nèi)各類巖石的元素和組分測(cè)定數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，加權(quán)計(jì)算出上、中、下地殼的化學(xué)成分和元素豐度。現(xiàn)以華北陸塊南緣為例，說明研究的具體情況：（5）通過巖層地震波速實(shí)驗(yàn)測(cè)定的計(jì)算值與地震測(cè)5B.華北陸塊南緣地殼化學(xué)成分和元素豐度出露于河南登封—魯山一帶的高角閃巖相—麻粒巖相太華群(下地殼)、角閃巖相登封群(中地殼)及上覆綠片巖相到未變質(zhì)的古元古代—顯生宙巖層(上地殼)已被證明為代表華北克拉通南緣現(xiàn)今出露于地表的一條地殼剖面(Gaoetal.1990,1992;劉慶生等，1993)。以下從多方面的新證據(jù)能夠再次確認(rèn)這一推斷。B.華北陸塊南緣地殼化學(xué)成分和元素豐度出露于河南登封—魯山一6第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件7

巖層地震波速(Vp)約束將太華群和登封群巖石的高壓實(shí)驗(yàn)VP測(cè)定結(jié)果分別通過溫度校正至下地殼和中地殼的P、T條件，得到它們的VP分別為6.5—6.8km/s和5.8—6.0km/s；花崗巖高溫高壓實(shí)驗(yàn)Vp結(jié)果在上和中地殼條件下平均分別為5.47和5.96km/s。相比之下，QB-1折射地震測(cè)深給出的VP值在華北克拉通南緣下地殼為6.1—6.9km/s(平均6.6km/s),中地殼為5.9—6.2km/s(平均5.92km/s)，上地殼為5.6—6.07km/s(袁學(xué)誠，1991)。波速對(duì)比證明(圖2)，太華群和登封群應(yīng)分別代表下地殼和中地殼，而花崗巖則應(yīng)是中、上地殼的組成部分。巖層地震波速(Vp)約束8

本構(gòu)造單元內(nèi)木龍溝產(chǎn)出的燕山早中期(150—130Ma)中酸性斑巖中，已發(fā)現(xiàn)含有下地殼二輝麻粒巖包體，其巖石學(xué)特征與化學(xué)成分同出露于地表的太華群二輝麻粒巖相一致(王曉霞等，1986)。表明本塊體下地殼確實(shí)由太華巖群組成。豫西燕山早中期中酸性斑巖(產(chǎn)于八寶山、后瑤峪、柳關(guān)等巖體)，經(jīng)Pb、Nd、Sr同位素示蹤，證明巖漿是以太華群巖石部分熔融產(chǎn)物為主體、混入數(shù)量不等的少量幔源物質(zhì)形成，甚至太華群巖石的平均Nd模式年齡(TDM=2.78Ga)及其換算至140Ma斑巖類形成時(shí)的εNd值(平均為－24.23)均分別接近于柳本構(gòu)造單元內(nèi)木龍溝產(chǎn)出的燕山早中期(150—1309關(guān)二長花崗斑巖的Nd模式年齡(2.47Ga)和初始εNd(t)值(－25.3)，表明柳關(guān)斑巖巖漿基本是以太華巖群為源層

(陳岳龍和張本仁，1994)。以上兩點(diǎn)既能說明太華群應(yīng)為華北克拉通南緣下地殼的組成，又能暗示斑巖具有深源淺成成因。

總之，綜合研究的結(jié)果可以肯定關(guān)于華北陸塊南緣地殼各結(jié)構(gòu)層的巖石組成的原來設(shè)定。

采用類似的方法和步驟，分別建立見了其余三個(gè)構(gòu)造塊體的地殼結(jié)構(gòu)巖石組成模型（見下表），據(jù)之得出了各塊體上、中、下地殼的化學(xué)成分和元素豐度。接上關(guān)二長花崗斑巖的Nd模式年齡(2.47Ga)和初始εNd(10第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件11

鑒于北秦嶺中-下地殼為印支期通過碰撞造山晚期揚(yáng)子大陸北緣俯沖而墊置于北秦嶺上地殼之下的南秦嶺基底巖層（證明見后），現(xiàn)今其地殼的上部和中、下部不具有親緣關(guān)系，對(duì)比意義不大，故僅對(duì)比其余三個(gè)構(gòu)造單元地殼各結(jié)構(gòu)層的化學(xué)成分(表2)。C.各構(gòu)造單元上、中、下地殼的化學(xué)組成鑒于北秦嶺中-下地殼為印支期通過碰撞造山12

華北克拉通南緣南

秦

嶺揚(yáng)子克拉通北緣

上地殼中地殼下地殼上地殼中地殼下地殼上地殼中地殼下地殼SiO26460.858.56563.565.766.162.765.7K2O2.471.981.862.452.172.392.542.32.39Rb715351765793857593Li15141422.4161820.81818Be1.791.71.41.982.141.962.283.071.96Ba823616585749619652653590652Th9.38.17.77.86.29.29.38.29.2∑REE146123120125150174155129174MgO2.863.363.772.883.22.72.323.422.7∑FeO5.966.845.245.245.274.764.625.27V108120139106971049597104Cr747979109101826610182Ni39.8495049474836.847.249Co20.2232516.216.419.315.616.419.3Cu29343834344234.63442表3.7不同構(gòu)造單元地殼上、中、下結(jié)構(gòu)層化學(xué)成分特征表中上地殼元素豐度是扣除碳酸鹽后的計(jì)算值；∑FeO為換算為FeO的全鐵含量；主量元素氧化物含量單位為wt％；微量和稀土元素豐度單位為10－6(下同)。華北克拉通南緣南秦嶺揚(yáng)子克拉通北緣上13對(duì)比揭示出以下規(guī)律：華北克拉通南緣地殼表現(xiàn)出由下至上∑FeO、MgO和相容元素V、Cr、Ni、Co等含量的逐漸降低，而SiO2、K2O和不相容元素Rb、Li、Be、Ba、Th、∑REE等含量逐步增長，表明這里地殼分異屬于正常類型，即中、上地殼主體是由下地殼派生演化形成。單顆粒鋯石年齡研究表明，2.5Ga前形成的登封群英安流紋巖中含有來自太華群的老鋯石(Kroneretal.,1988);中元古代熊耳群火山巖主體基本繼承了太華群的Nd、Pb同位素系統(tǒng)的特征。這些均可支持上述推斷。對(duì)比揭示出以下規(guī)律：華北克拉通南緣地殼表現(xiàn)出由下至上∑FeO14接上揚(yáng)子克拉通北緣和南秦嶺則表現(xiàn)出中地殼SiO2、K2O、Rb、Li、Ba、Th、∑REE等不相容元素的含量低于下地殼和上地殼，MgO、∑FeO、Cr、Ni等相容元素的含量高于或接近下地殼，但均高于上地殼的規(guī)律。這點(diǎn)很可能與這兩個(gè)構(gòu)造單元的中地殼主體為幔源新生地殼而非由下地殼物質(zhì)派生有關(guān)，至于上地殼則應(yīng)是由中和下地殼物質(zhì)派生分異形成。后面討論的這兩個(gè)構(gòu)造單元的地殼增生歷史可以支持這一論斷接上揚(yáng)子克拉通北緣和南秦嶺則表現(xiàn)出中地殼SiO2、K2O、R15D.區(qū)域地殼顯示的側(cè)向化學(xué)不均一性

對(duì)比東秦嶺及鄰區(qū)各構(gòu)造單元地殼化學(xué)組成（以下兩個(gè)表），可以揭示出以下地殼側(cè)向化學(xué)不均一性：華北克拉通南緣上地殼和中-下地殼，相對(duì)于揚(yáng)子克拉通北緣上和中-下地殼，一致顯示高∑FeO、Sr含量和高Sc/Th比值的特征；僅就中-下地殼而言，華北尚顯示高M(jìn)gO、CaO、Mo含量和高Nb/La、Ba/La、Zr/Hf比值的特點(diǎn)，僅就上地殼而言，還具有高Ba含量的特點(diǎn)。D.區(qū)域地殼顯示的側(cè)向化學(xué)不均一性對(duì)比東16第三章區(qū)域殼幔化學(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件17第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件18接上揚(yáng)子克拉通北緣上地殼和中-下地殼，相對(duì)于華北南緣上地殼和中-下地殼，一致顯示高SiO2、Na2O、Zr、Hf、Li、Be、Cu、∑REE含量及高Rb/Sr、Ni/Co比值的特征，中–下地殼尚有相對(duì)高K2O、Rb含量及高Ba/Sr比值的特點(diǎn)。

南、北秦嶺造山帶相對(duì)于兩側(cè)克拉通區(qū)，上地殼和中-下地殼一致顯示高Ti、Cr、Ni含量及高Nb/La、Ba/La比值的特征，但北秦嶺地殼同其余三構(gòu)造單元上地殼和中-下地殼相比均顯示富Nb、Ta、Th、Sc、Y及高Th/La、Y/Tb比值和低Nb/Ta比值的明顯特征。接上揚(yáng)子克拉通北緣上地殼和中-下地殼，相對(duì)于華北南緣上地殼和19接上北秦嶺地殼在絕大多數(shù)元素豐度及元素對(duì)比值方面明顯與華北南緣地殼不同，但是卻與南秦嶺和揚(yáng)子北緣上地殼和中–下地殼共同顯示相對(duì)富集Be、Li、Cu及高Rb/Sr、Ni/Co比值和低Sc/Th比值的特征。北秦嶺現(xiàn)今中-下地殼化學(xué)成分的特征與南秦嶺中地殼相同。

總之，地殼化學(xué)不均一性表明：揚(yáng)子和華北地殼應(yīng)屬于兩個(gè)不同的地球化學(xué)省，南秦嶺地殼在化學(xué)上完全屬于揚(yáng)子省，而北秦嶺地殼化學(xué)組成主體上與揚(yáng)子一致，但有自己的一定獨(dú)特性，這與北秦嶺塊體的獨(dú)特成因和演化歷史有關(guān)。接上北秦嶺地殼在絕大多數(shù)元素豐度及元素對(duì)比值方面明顯與華北南20（二）地?；瘜W(xué)組成研究

通過地幔巖石捕虜體地球化學(xué)研究，可以確定巖石圈地幔的礦物組成、化學(xué)成分、形成時(shí)代與物理化學(xué)狀態(tài)等。然而，地幔巖石捕虜體的分布比較局限，如在秦嶺-大別造山帶中就很少發(fā)現(xiàn)，這限制了在該造山帶中利用地幔巖石捕虜體直接對(duì)巖石圈地幔的研究。

然而，玄武巖卻是時(shí)間和空間上廣泛分布的巖石。它們均是地幔巖石部分熔融形成巖漿上升至地殼的產(chǎn)物，攜帶有大量地幔源區(qū)化學(xué)組成、化學(xué)作用及物理化學(xué)狀態(tài)的信息。（二）地?；瘜W(xué)組成研究通過地幔巖石捕虜體地球化211.玄武巖源區(qū)微量元素示蹤及其意義(1)原理與方法

基于地幔巖石部分熔融模式，已經(jīng)確定：玄武巖中元素的含量是隨部分熔融程度而變化的，故一般不能代表源區(qū)地幔各該元素的含量，但是已經(jīng)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算證明：兩種強(qiáng)或較強(qiáng)不相容元素的比值（如，Nb/La、Th/La、Ba/Nb、Pb/Ce等）及兩種化學(xué)性質(zhì)十分相似的不相容元素的比值（如，Nb/Ta、Zr/Hf、Y/Tb等）基本不受部分熔融程度影響，故玄武巖的這些元素比值與其地幔源區(qū)的各該比值一致，可作為示蹤地幔源區(qū)的良好指示參數(shù)。（2）秦嶺各構(gòu)造單元地幔源區(qū)化學(xué)組成特征及意義1.玄武巖源區(qū)微量元素示蹤及其意義22SNCⅠ:華北南緣新太古代太華群和登封群變玄武質(zhì)巖石，SNCⅡ：華北南緣古元古代絳縣群、宋家山群和中條群變玄武質(zhì)巖石,其中帶“*”數(shù)據(jù)引用古元古代安溝群變玄武質(zhì)巖石的含量，帶“**”數(shù)據(jù)引用該構(gòu)造單元后太古宙變玄武質(zhì)巖石的平均值;NQⅢ：北秦嶺元古宙秦嶺群和寬坪群變玄武質(zhì)巖石；SQⅣ：南秦嶺元古宙（主體）陡嶺、碧口、武當(dāng)、鄖西和耀嶺河群變玄武質(zhì)巖石;NYCⅤ：揚(yáng)子北緣元古宙后河、火地埡、西鄉(xiāng)和神農(nóng)架等群變玄武質(zhì)巖石，NYCⅥ：揚(yáng)子北緣太古宙崆嶺群變玄武質(zhì)巖石。括弧中數(shù)字為樣品數(shù)。主要組分含量單位:wt%;微量元素含量單位:×10-6。絳縣、宋家山和中條群數(shù)據(jù)引自孫大中和胡維興(1993)。表7各構(gòu)造單元前寒武紀(jì)變玄武質(zhì)巖石的化學(xué)特征SNCⅠ:華北南緣新太古代太華群和登封群變玄武質(zhì)巖石，SNC23

華北南緣與揚(yáng)子北緣元古宙地幔源區(qū)相比,前者相對(duì)富集∑FeO、MgO、Mo及高Zr/Hf比值，后者相對(duì)富集Li、Rb、Be、Ba、Sr、Nb、Cu、Sc及高Nb/Ta、Ba/Sr、Ba/La、Nb/La、Th/La和La/Ta比值，表明兩克拉通區(qū)上地?；瘜W(xué)上存在系統(tǒng)差異。

南秦嶺和北秦嶺地幔源區(qū),在相對(duì)富Li、Rb、Be、Nb、Sc、Cu和相對(duì)貧∑FeO、MgO、Mo以及相對(duì)高Ba/Sr、Ba/La、Nb/La、Nb/Ta比值和相對(duì)低Zr/Hf比值方面,完全與揚(yáng)子北緣一致,而與華北南緣明顯不同。

南、北秦嶺與揚(yáng)子北緣在地幔源區(qū)特征上稍稍不同之處表現(xiàn)為,兩個(gè)造山帶構(gòu)造單元地幔更富于Rb、Nb、Ta和貧于Sr,以及顯示更高的Rb/Sr、Ba/Sr和Nb/La比值。在幾個(gè)構(gòu)造單元中,北秦嶺元古宙地幔源區(qū)還顯示出某些獨(dú)特之處,表現(xiàn)為它具有全區(qū)中最高的CaO和Sc含量及最高的Sc/Th、Ba/La、Th/La和Yb/Hf比值。華北南緣與揚(yáng)子北緣元古宙地幔源區(qū)相比,前者相對(duì)富集∑F24討論：

鑒于對(duì)比的玄武巖在造帶中主體形成于元古宙，兩陸緣還包括了新太古代與中新生代玄武巖，對(duì)比發(fā)現(xiàn)上述各構(gòu)造單元地幔源區(qū)化學(xué)特征異同的規(guī)律至少可從元古宙一直保持到現(xiàn)在，而且此規(guī)律的基本特征在新太古代就開始存在。它應(yīng)是區(qū)域構(gòu)造分區(qū)的根本約束因素。

上述結(jié)果也能說明華北與揚(yáng)子應(yīng)屬于兩個(gè)不同的地球化學(xué)省；南秦嶺屬于揚(yáng)子省；北秦嶺基本屬于揚(yáng)子省，但卻顯示出某些特殊性：CaO和Sc含量及Sc/Th、Yb/Hf、Ba/La、Nb/La和Th/La比值特高。討論：鑒于對(duì)比的玄武巖在造帶中主體形成于元古宙，兩陸緣還包25二、玄武巖地幔源區(qū)性質(zhì)與演化的同位素示蹤及其意義

（一）原理與方法143Nd/144Nd、87Sr/86Sr、206Pb/204Pb的分子和分母同位素屬于化學(xué)性質(zhì)完全相同的同種元素，巖石發(fā)生部分熔融時(shí)熔體中的這些同位素比值完全能代表源區(qū)巖石中的各該同位素比值。必須是巖石形成時(shí)的以上同位素的初始比值才能代表巖石源區(qū)的各該比值。因?yàn)榇嬖?47Sm--143Nd，87Rb--87Sr，238U--206Pb，235U--207Pb和232Th--208Pb等的放射性衰變，巖石形成后必然會(huì)有放射性同位素衰變形成的子同位素的積累。二、玄武巖地幔源區(qū)性質(zhì)與演化的同位素示蹤及其意義26εNd（t)和εSr(t)為反映玄武巖形成時(shí)源區(qū)地幔同位素比值相對(duì)當(dāng)時(shí)原始地幔同位素比值偏離程度的參數(shù)，t為巖石形成年齡，它們的計(jì)算式為：εNd（t)=[

（143Nd/144Nd）s/（143Nd/144Nd）CHUR－1]×104;εSr（t)=[

（87Sr/86Sr）s/（87Sr/86Sr）CHUR－1]×104.其中：s代表樣品；CHUR代表原始地?！，F(xiàn)代（143Nd/144Nd）CHUR=0.512638;現(xiàn)代（147Sm/144Nd）CHUR=0.1967；現(xiàn)代（87Sr/86Sr）CHUR=0.7045;現(xiàn)代的（87Rb/86Sr）CHUR=0.0827。

由于在固/液分配系數(shù)方面，DSm>DNd,DRb<Dsr,DU,Th<DPb,虧損地幔Sm/Nd比值較原始地幔增高，因此以虧損地幔為源區(qū)的玄武巖的εNd（t)為大于1的正值，正值愈大源區(qū)地幔愈虧損；反之該參數(shù)為小于的負(fù)值時(shí)，則表明源區(qū)是富集型地幔。對(duì)于εSr（t)的情況則相反，愈大的正值地幔源區(qū)愈富集。εNd（t)和εSr(t)為反映玄武巖形成時(shí)源區(qū)地幔同位27（二）秦嶺各構(gòu)造單元早期上地幔的性質(zhì)與演化趨勢(shì)

（二）秦嶺各構(gòu)造單元早期上地幔的性質(zhì)與演化趨勢(shì)28結(jié)果顯示:*華北南緣玄武巖地幔源區(qū)εNd（t)值由太古宙至古元古代一直穩(wěn)定于+2.9~+2.2,與華北陸塊主體相同.*揚(yáng)子北緣玄武巖地幔源區(qū)

εNd（t)值由新太古代至中元古代沿虧損地幔演化線演化,自中元古代晚期開始向富集化演變,但εNd（t)值仍保持于+5.7左右.*南秦嶺地幔源區(qū)εNd（t)值的演化趨勢(shì)基本與揚(yáng)子陸塊一致,表明它應(yīng)屬于揚(yáng)子省.*北秦嶺地幔源區(qū)εNd（t)值于整個(gè)元古宙期間一直穩(wěn)定于+7.3~+6.3,表明其地幔源區(qū)虧損程度明顯高于華北,并接近揚(yáng)子,但演化趨勢(shì)與揚(yáng)子和南秦嶺不同.這也說明北秦嶺基本屬于揚(yáng)子省,但具有一定的特殊性.結(jié)果顯示:29三、殼源巖石的釹模式年齡與地殼增生1.原理與方法

(1)巖石的釹模式年齡是以CHUR為原始系統(tǒng)，進(jìn)行巖石樣品的同位素年齡的計(jì)算值。釹同位素年齡按下式計(jì)算：

（143Nd/144Nd）0s=（143Nd/144Nd）ts+（147Sm/144Nd）s(eλt-1);其中：t-巖石的年齡；（143Nd/144Nd）0s-樣品測(cè)定的現(xiàn)代值；（143Nd/144Nd）ts-巖石形成時(shí)的初始值，λ-147Sm的衰變常數(shù)（=6.54×10-12年-1）。由于巖石單個(gè)樣品的（143Nd/144Nd）ts不易合理地推定，而以CHUR（原始地幔）演化至巖石形成時(shí)的（143Nd/144Nd）tCHUR代替（143Nd/144Nd）ts進(jìn)行計(jì)算，得出的年齡稱為模式年齡（TCHUR）。(2)考慮到多數(shù)玄武巖漿來自虧損地幔，認(rèn)為以虧損地幔在巖石形成時(shí)的（143

Nd/144Nd）tDM代替（143Nd/144Nd）ts進(jìn)行巖石年齡計(jì)算更為合理，計(jì)算式為：TDM=1/λIn{I+[（143Nd/144Nd）s－（143Nd/144Nd）DM]/[（147Sm/144Nd）s－（147Sm/144Nd）DM]}其中：（143Nd/144Nd）DM的現(xiàn)代值=0.51315;（147Sm/144Nd）DM的現(xiàn)代值=0.2137.

三、殼源巖石的釹模式年齡與地殼增生30(3)沉積巖、花崗巖等殼源巖石一般繼承著其源區(qū)巖層的平均釹同位素組成，它們的釹模式年齡（TDM)反映著其源區(qū)物質(zhì)或地殼平均年齡，亦即源區(qū)物質(zhì)或地殼自地幔分離距現(xiàn)在的時(shí)間。所以對(duì)各時(shí)代殼源巖石釹模式年齡的大量統(tǒng)計(jì)，可以提供一種揭示大陸地殼增生的途徑。(3)沉積巖、花崗巖等殼源巖石一般繼承著其源區(qū)巖層的平均釹312.秦嶺各構(gòu)造單元的地殼增生歷史NCNQSQYC2.秦嶺各構(gòu)造單元的地殼增生歷史NCNQSQYC32直方圖顯示：*華北陸塊地殼主體形成于太古宙和古元古代（3.6~1.8Ga),以新太古代為最主要成殼期，其次為古元古代。*揚(yáng)子陸塊地殼主體形成于0.8Ga以前的元古宙，但存在少量太古宙陸殼基底或陸核。*南秦嶺陸殼主體形成于0.8Ga以前的元古宙，也存在少量太古宙陸殼基底或陸核，并在2.2和1.1Ga左右為兩次強(qiáng)烈地殼增生期。*北秦嶺陸殼主體也形成于0.8Ga以前的元古宙，并顯示在2.2和1.1Ga左右的兩次強(qiáng)烈地殼增生。但多種證據(jù)表明北秦嶺不存在太古宙陸殼基底。

因此，在成殼主期上南、北秦嶺與揚(yáng)子是一致的，在具有太古宙陸殼基底上南秦嶺與揚(yáng)子一致，而北秦嶺與之不同。這也表明北秦嶺原屬于揚(yáng)子省，只是缺少太古宙陸殼基底。直方圖顯示：33四、秦嶺造山帶各構(gòu)造單元Pb同位素填圖1.技術(shù)方法：秦嶺及相鄰克拉通區(qū)前寒武紀(jì)基底巖石、不同時(shí)代花崗巖和中、新生代玄武巖的樣品的鉛同位素組成（表10），奠定了鉛同位素填圖的基礎(chǔ)?；◢弾r測(cè)定的是長石鉛，基本可代表巖石形成時(shí)的同位素組成，其中中生代花崗巖長石Pb同位素組成可以近似地代表現(xiàn)代上地殼的Pb同位素組成；各類前寒武紀(jì)巖石全巖的現(xiàn)在Pb同位素組成，應(yīng)代表現(xiàn)代中、下地殼的Pb同位素組成；而中、新生代玄武巖全巖的數(shù)據(jù)則應(yīng)反映近代上地幔的Pb同位素組成。四、秦嶺造山帶各構(gòu)造單元Pb同位素填圖1.技術(shù)方法：秦嶺及342.秦嶺Pb同位素填圖數(shù)據(jù)2.秦嶺Pb同位素填圖數(shù)據(jù)35第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件36第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件37第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件383。Pb同位素在四個(gè)構(gòu)造單元內(nèi)顯示出如下分布規(guī)律華北陸塊南緣低206Pb/204Pb或低μ值殼幔區(qū)：新太古代至古、中元古代基底巖石，中生代燕山期花崗巖類長石和和第三紀(jì)玄武巖具有彼此接近、且同華北陸塊總體殼、幔相一致的相對(duì)貧放射成因鉛的Pb同位素組成。揚(yáng)子陸塊北緣相對(duì)高206Pb/204Pb或μ值殼幔區(qū)：元古宙基底巖石、中生代花崗巖長石和中、新生玄武巖的206Pb/204Pb或μ值明顯高于華北，但是揚(yáng)子北緣西段（西鄉(xiāng)-碑壩地區(qū)）元古宙基底巖石的Pb同位素比值明顯高于東段。這點(diǎn)可有力地支持大尺度鉛同位素填圖所得出的揚(yáng)子與華北應(yīng)屬于兩個(gè)不同的構(gòu)造-鉛同位素省的結(jié)論（朱炳泉，1993；張理剛等，1993）。3。Pb同位素在四個(gè)構(gòu)造單元內(nèi)顯示出如下分布規(guī)律華北陸塊南緣39接上南秦嶺相對(duì)高206Pb/204Pb或μ值區(qū)：元古宙基底巖石和中生代花崗巖長石顯示相近的相對(duì)高206Pb/204Pb或μ值的鉛同位素組成特征，并且其東段和西段在鉛同位素比值上是可與揚(yáng)子北緣東段和西段分別對(duì)比的。因此，南秦嶺應(yīng)屬于揚(yáng)子構(gòu)造-Pb同位素省，并且同揚(yáng)子北緣一樣，東、西段巖石的Pb同位素組成具有一定的差異，表明揚(yáng)子陸塊發(fā)展歷史的復(fù)雜性。北秦嶺高206Pb/204Pb或μ值區(qū)全部元古宙到早古生代巖石（包括秦嶺群片麻巖、斜長角閃巖、大理巖，寬坪群、丹鳳群和二郎坪群火山巖，桐柏大河麻粒巖，以及新元古代松樹溝蛇綠巖中的各種巖石）的鉛及新元古代和早古生代花崗巖長石鉛一致顯示十分富集放射成因鉛的特征。它們?cè)赑b同位素比值上，接近于南接上南秦嶺相對(duì)高206Pb/204Pb或μ值區(qū)：元古宙基底巖40接上秦嶺和揚(yáng)子北緣西段，而明顯高于南秦嶺東段，更高于華北陸塊南緣。根據(jù)長石鉛能基本代表巖石形成時(shí)的同位素組成，表明新元古代花崗巖的源巖就是顯著富于放射成因鉛的。據(jù)此可以推斷北秦嶺巖石圈富集放射成因鉛的特征至少應(yīng)于元古宙早期就存在，這也顯示北秦嶺的特殊成因(張本仁等,1996)。北秦嶺殼幔Pb同位素組成特征是完全可同揚(yáng)子陸塊邊緣部分的B2-3亞省的Pb同位素組成特征相比的（見下表），應(yīng)屬于揚(yáng)子省。研究已經(jīng)證明，北秦嶺原是在揚(yáng)子板塊洋域洋島基礎(chǔ)上發(fā)育形成的微陸塊，主要由洋島或地幔柱型源區(qū)巖漿成殼，所以北秦嶺顯示缺乏太古宙陸殼基底，特別富放射成因Pb,以及特別富Ca、Sc及具有最高的Sc/Th、Ba/La、Th/La和Yb/Hf比值。接上秦嶺和揚(yáng)子北緣西段，而明顯高于南秦嶺東段，更高于華北陸塊41表3北秦嶺、南秦嶺西段與揚(yáng)子各Pb同位素亞省Pb同位素組成參數(shù)對(duì)比揚(yáng)子各亞省參數(shù)根據(jù)張理剛等（1995）數(shù)據(jù)計(jì)算，北秦嶺和南秦嶺西段參數(shù)根據(jù)我們的數(shù)據(jù)計(jì)算表3北秦嶺、南秦嶺西段與揚(yáng)子各Pb同位素亞省Pb揚(yáng)子各亞省42五、秦嶺區(qū)域構(gòu)造-地球化學(xué)分區(qū)

（一）區(qū)域一級(jí)地球化學(xué)界面

在上述區(qū)域殼、幔化學(xué)分區(qū)和演化及地殼增生趨勢(shì)差異基礎(chǔ)上，又通過區(qū)域Pb同位素填圖，揭示出揚(yáng)子北緣、南秦嶺和北秦嶺殼、幔均具有高放射成因鉛的Pb同位素組成，而華北殼、幔則顯示低放射成因鉛的Pb同位素組成。這同樣說明，秦嶺的一級(jí)地球化學(xué)界面是位于北秦嶺和華北陸塊之間的地質(zhì)界面處（見下圖）。從而證明北秦嶺于新元古代前應(yīng)屬于揚(yáng)子板塊組成部分，而在秦嶺新元古代—早古生代商丹古洋盆打開后，才轉(zhuǎn)變?yōu)槿A北板塊的大陸邊緣構(gòu)造單元。然而，要使這一論斷成立，尚需能證明商丹古洋屬于揚(yáng)子板塊巖石圈內(nèi)部裂解擴(kuò)張形成類型,并能闡明和解釋北秦嶺殼幔顯示上述特殊性的原因。五、秦嶺區(qū)域構(gòu)造-地球化學(xué)分區(qū)43圖29秦嶺地區(qū)各類巖石207Pb/204Pb－206Pb/204Pb圖解SNC－華北南緣；NQ－北秦嶺；SQ－南秦嶺；NYC－揚(yáng)子北緣。圖29秦嶺地區(qū)各類巖石207Pb/204Pb－206Pb/44Fig.6

eNd(t)-206Pb/204PbplotforthePrecambrianmetabasaltsfromthefourtectonicunit

Fig.6eNd(t)-206Pb/204Pbpl45（二）商丹古洋盆屬于揚(yáng)子板塊巖石圈內(nèi)部裂解類型的證據(jù)晚古生代勉略洋盆形成于揚(yáng)子陸塊與南秦嶺之間，應(yīng)屬于確定的揚(yáng)子板塊內(nèi)部裂解形成的類型，可以作為該類型的標(biāo)準(zhǔn)。商丹古縫合帶中新元古代松樹溝蛇綠巖片的近似N-MORB型玄武巖與勉略蛇綠巖帶的N-MORB型玄武巖具有完全可對(duì)比的Nd和Pb同位素組成及特征元素對(duì)比值（見下表）。兩地的N-MORB型巖石均顯示出比華北玄武巖高得多的Pb同位素比值、Cu含量、Yb/Hf和Nb/Ta比值及偏低的Zr/Hf比值。這也證明它們與華北地幔無關(guān),而應(yīng)是屬于揚(yáng)子地幔類型.（二）商丹古洋盆屬于揚(yáng)子板塊巖石圈內(nèi)部裂解類型的證據(jù)晚古生代46樣品數(shù)εNd(t)Ba/SrRb/SrBa/LaNb/LaTh/LaNb/Ta

1.松樹溝3+6.80.4760.02623.41.1440.24513.83

2.勉-略7+6.10.4700.05326.70.6300.03913.51

Yb/HfY/TbNi/CoZr/Zr*Ti/ZrTi/VCuV

1.松樹溝1.56343.391.1461.294103.619.8464369

2.勉-略1.63543.131.4031.22597.020.2968342

表4松樹溝和勉-略蛇綠巖中N-MORB型變拉斑玄武巖的化學(xué)和同位素組成特征松樹溝N-MORB型巖石的微量元素?cái)?shù)據(jù)引自周鼎武等(1995)[14].兩地巖石的微量元素?cái)?shù)據(jù)均為ICP-MS法的測(cè)定值.Zr/Zr*=Zr/(Sm+Nd)/2,其中Zr、Sm、Nd濃度為C1球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值.樣品數(shù)εNd(t)47第三章區(qū)域殼幔化學(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件48第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件49第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件50（四）區(qū)域構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)研究的意義通過北秦嶺原來屬于揚(yáng)子板塊，以及新元古代-早古生代商丹古洋盆和晚古生代勉略古洋盆均為揚(yáng)子板內(nèi)裂解打開類型的證明，可以揭示出秦嶺造山帶發(fā)展具有揚(yáng)子裂解和華北增生的明顯的動(dòng)力學(xué)特征，亦即揚(yáng)子北緣先后依次裂解出北秦嶺和南秦嶺微塊體，然后再一一拼接增生到華北板塊南緣。這啟示我們今后應(yīng)注意探索秦嶺造山帶發(fā)展演化的地幔動(dòng)力學(xué)背景及其在全球地幔動(dòng)力學(xué)研究中的意義。（四）區(qū)域構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)研究的意義通過北秦51（一）應(yīng)用細(xì)粒碎屑沉積巖物源區(qū)地球化學(xué)判別方法約束古洋盆封閉的時(shí)限

思路：在有較開闊洋盆阻隔條件下，一側(cè)大陸的陸源碎屑物質(zhì)難以漂洋過海到達(dá)另一側(cè)陸緣，所以這時(shí)一側(cè)陸緣海盆沉積的碎屑物質(zhì)只能來自它所屬的大陸。然而，當(dāng)洋盆趨近閉合或封閉時(shí)，則一個(gè)大陸陸緣海盆沉積則可獲得兩側(cè)大陸的碎屑物質(zhì)的供應(yīng)，顯示出二元混合的化學(xué)特征。因此，通過一側(cè)陸緣碎屑巖物源區(qū)的判別，根據(jù)碎屑物質(zhì)來源隨時(shí)間由本大陸的單源變?yōu)閮蓚?cè)大陸物質(zhì)的混源時(shí)，則該時(shí)期就應(yīng)為兩大陸趨近或洋盆基本封閉的時(shí)限。這樣就可將地質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為地球化學(xué)性質(zhì)的問題，以利于發(fā)揮地球化學(xué)學(xué)科的專長和優(yōu)勢(shì)。六、洋盆閉合及陸塊對(duì)接的地球化學(xué)論證（一）應(yīng)用細(xì)粒碎屑沉積巖物源區(qū)地球化學(xué)判別方法約束古洋盆封閉52應(yīng)用條件：必須首先確定兩大陸上地殼或剝蝕區(qū)（可以用碎屑巖為代表）特征元素成分的差異，然后利用其差異進(jìn)行判別。特征元素為Th、Sc、Co、REE(Ti、Nb、Ta)等在風(fēng)化、搬運(yùn)和沉積過程穩(wěn)定的元素。例如：古秦嶺洋盆兩側(cè)揚(yáng)子和北秦嶺存在如下差異：

La/ThSc/ThTh/Co揚(yáng)子碎屑巖3.5~101.4~4.00.2~1.5

上地殼

4.382.130.52北秦嶺碎屑巖1.0~2.00.5~2.00.2~3.0上地殼2.641.270.91應(yīng)用條件：必須首先確定兩大陸上地殼或剝蝕區(qū)（可以用碎屑巖為代53圖19南秦嶺各構(gòu)造-地層小區(qū)不同時(shí)代細(xì)粒碎屑巖的La/Co-Sc/Th和La/Co-Th/Co聯(lián)合圖解結(jié)果：南秦嶺震旦、寒武和奧陶紀(jì)屑巖顯示揚(yáng)子型相對(duì)高La/Th和Sc/Th比值及低Th/Co比值；而志留紀(jì)，尤其泥盆紀(jì)碎屑巖則具有相對(duì)低La/Th和Sc/Th比值及高Th/Co比值，而且這些比值均介于揚(yáng)子和北秦嶺之間，或更接近北秦嶺的數(shù)值，表明為兩者的混合。從而說明古秦嶺洋盆應(yīng)于志留紀(jì)，尤其泥盆紀(jì)基本封閉。圖19南秦嶺各構(gòu)造-地層小區(qū)不同時(shí)代細(xì)粒碎屑巖的La54

（二）純碳酸鹽巖的稀土組成指示海水的化學(xué)特征及意義a.華北克拉通南緣Pt2—O的純碳酸鹽巖La/Y絕大多數(shù)穩(wěn)定于0.5～1.0;

b.揚(yáng)子克拉通北緣Pt2至全部古生代的純碳酸鹽巖La/Y穩(wěn)定于1.5～2.5,一半樣品〉1.5;

c.北秦嶺Pt1—O的純碳酸鹽巖La/Y絕大多數(shù)穩(wěn)定于0.5～1.0，即與華北近似；

d.南秦嶺震旦、寒武和奧陶紀(jì)的純碳酸鹽巖La/Y穩(wěn)定于1.5～2.5,即與揚(yáng)子一致；但是泥盆紀(jì)的樣品的La/Y絕大多數(shù)穩(wěn)定于0.5～1.0，接近于北秦嶺和華北。

e.華北的太古宙基底太華群碳酸鹽巖和全巖群La/Y平均值分別為1.12和1.58，揚(yáng)子的太古宙基底崆嶺群碳酸鹽巖和全巖群La/Y平均值分別為1.99和2.88。（二）純碳酸鹽巖的稀土組成指示海水的化學(xué)特征及意義55圖20華北克拉通南緣、北秦嶺和揚(yáng)子克拉通北緣不同時(shí)代純碳酸鹽巖La-Y圖解a.華北克拉通南緣元古宇;b.華北克拉通南緣古生界;c.北秦嶺元古宇和奧陶系;d.揚(yáng)子克拉通北緣元古宇。e.揚(yáng)子克拉通北緣顯生宙巖石;f.南秦嶺留壩-鄖縣小區(qū)震旦、寒武、奧陶、石炭、二疊和三疊系及紫陽-隨縣小區(qū)寒武系;g.淅川小區(qū)西部泥盆系(劉嶺群)及留壩-鄖縣小區(qū)和白云-柞水小區(qū)泥盆系;h.淅川小區(qū)東部震旦—石炭系。圖20華北克拉通南緣、北秦嶺和揚(yáng)子克拉通北緣不同時(shí)56結(jié)果的討論：1.揚(yáng)子邊緣海水La/Y長期高于華北邊緣海水，是受它們各自太古宙基底成分控制的；2.北秦嶺在元古宙期間可能已位于華北邊緣海影響的范圍內(nèi)；3.南秦嶺震旦到奧陶紀(jì)沉積完全發(fā)生于揚(yáng)子邊緣海水之內(nèi)，自泥盆紀(jì)沉積水體轉(zhuǎn)化為南北混合型，表明此時(shí)洋盆基本封閉，兩陸緣基本對(duì)接。結(jié)果的討論：57謝謝！謝謝！58第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成、化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)地球化學(xué)進(jìn)展課程2000年8月第三章區(qū)域殼幔化學(xué)組成、化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分59一、區(qū)域殼、?；瘜W(xué)組成研究及其意義意義：區(qū)域殼、?；瘜W(xué)組成為區(qū)域殼幔系統(tǒng)的重要狀態(tài)參數(shù)之一，對(duì)區(qū)域中發(fā)生的地球化學(xué)作用特征及構(gòu)造分區(qū)具有重要約束作用。在區(qū)域中地殼是由地幔提供物質(zhì)組成的，區(qū)域地殼的地球化學(xué)特征歸根結(jié)底是繼承區(qū)域地幔的，故區(qū)域地幔的地球化學(xué)特征對(duì)區(qū)域中所發(fā)生的作用過程更具有約束力。（一）地殼化學(xué)組成研究難點(diǎn)為：地殼深部組成研究，現(xiàn)今最佳的研究途徑是巖石物性（主要地震波速）約束、出露的下地殼麻粒巖和麻粒巖包體研究以及花崗巖類源區(qū)地球化學(xué)示蹤等綜合研究途徑。一、區(qū)域殼、?；瘜W(xué)組成研究及其意義601、秦嶺地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)-巖石-化學(xué)組成研究A.研究方法與步驟：（1）以目前公認(rèn)的華北陸塊南緣、北秦嶺、南秦嶺和揚(yáng)子陸塊北緣四個(gè)構(gòu)造塊體為四個(gè)地殼組成計(jì)算單元；（2）主要以橫跨秦嶺的QB-1折射地震測(cè)深獲得的Vp觀察值為基礎(chǔ),構(gòu)筑各單元的地殼地震波速結(jié)構(gòu)（圖1）；（3）在各單元中采集各類基底巖石及花崗巖類樣品，進(jìn)行巖石（傳導(dǎo)）地震波速的高溫高壓實(shí)驗(yàn)測(cè)定；（4）首先在各單元內(nèi)，按巖層變質(zhì)相——麻粒巖相（含高角閃巖相）、角閃巖相及綠片巖相和未變質(zhì)巖層，設(shè)定下、中、上地殼的可能的巖石組成；1、秦嶺地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)-巖石-化學(xué)組成研究A.研究方法與步驟：61—波速度值(km/s)。NC—華北克拉通；NQ—北秦嶺；SQ—南秦嶺。圖1橫穿秦嶺的伊川—鄖縣斷面綜合地質(zhì)—地球物理解釋剖面(據(jù)張國偉等，1991)1.低速帶；2.低電阻率(＜100Ωm)帶;3.電阻率等值線(Ωm)；4.P—波速度值(km/s)。NC—華北克拉通；NQ—北秦嶺；SQ—南秦嶺—波速度值(km/s)。NC—華北克拉通；NQ—北秦嶺；SQ62（5）通過巖層地震波速實(shí)驗(yàn)測(cè)定的計(jì)算值與地震測(cè)深波速的觀察值相互擬合、麻粒巖包體研究、花崗巖類源區(qū)地球化學(xué)示蹤等檢驗(yàn)、修改和建立各單元的地殼結(jié)構(gòu)-巖石組成模型；（6）按照每個(gè)單元的地殼結(jié)構(gòu)-巖石組成模型，以單元內(nèi)各類巖石的元素和組分測(cè)定數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，加權(quán)計(jì)算出上、中、下地殼的化學(xué)成分和元素豐度?，F(xiàn)以華北陸塊南緣為例，說明研究的具體情況：（5）通過巖層地震波速實(shí)驗(yàn)測(cè)定的計(jì)算值與地震測(cè)63B.華北陸塊南緣地殼化學(xué)成分和元素豐度出露于河南登封—魯山一帶的高角閃巖相—麻粒巖相太華群(下地殼)、角閃巖相登封群(中地殼)及上覆綠片巖相到未變質(zhì)的古元古代—顯生宙巖層(上地殼)已被證明為代表華北克拉通南緣現(xiàn)今出露于地表的一條地殼剖面(Gaoetal.1990,1992;劉慶生等，1993)。以下從多方面的新證據(jù)能夠再次確認(rèn)這一推斷。B.華北陸塊南緣地殼化學(xué)成分和元素豐度出露于河南登封—魯山一64第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件65

巖層地震波速(Vp)約束將太華群和登封群巖石的高壓實(shí)驗(yàn)VP測(cè)定結(jié)果分別通過溫度校正至下地殼和中地殼的P、T條件，得到它們的VP分別為6.5—6.8km/s和5.8—6.0km/s；花崗巖高溫高壓實(shí)驗(yàn)Vp結(jié)果在上和中地殼條件下平均分別為5.47和5.96km/s。相比之下，QB-1折射地震測(cè)深給出的VP值在華北克拉通南緣下地殼為6.1—6.9km/s(平均6.6km/s),中地殼為5.9—6.2km/s(平均5.92km/s)，上地殼為5.6—6.07km/s(袁學(xué)誠，1991)。波速對(duì)比證明(圖2)，太華群和登封群應(yīng)分別代表下地殼和中地殼，而花崗巖則應(yīng)是中、上地殼的組成部分。巖層地震波速(Vp)約束66

本構(gòu)造單元內(nèi)木龍溝產(chǎn)出的燕山早中期(150—130Ma)中酸性斑巖中，已發(fā)現(xiàn)含有下地殼二輝麻粒巖包體，其巖石學(xué)特征與化學(xué)成分同出露于地表的太華群二輝麻粒巖相一致(王曉霞等，1986)。表明本塊體下地殼確實(shí)由太華巖群組成。豫西燕山早中期中酸性斑巖(產(chǎn)于八寶山、后瑤峪、柳關(guān)等巖體)，經(jīng)Pb、Nd、Sr同位素示蹤，證明巖漿是以太華群巖石部分熔融產(chǎn)物為主體、混入數(shù)量不等的少量幔源物質(zhì)形成，甚至太華群巖石的平均Nd模式年齡(TDM=2.78Ga)及其換算至140Ma斑巖類形成時(shí)的εNd值(平均為－24.23)均分別接近于柳本構(gòu)造單元內(nèi)木龍溝產(chǎn)出的燕山早中期(150—13067關(guān)二長花崗斑巖的Nd模式年齡(2.47Ga)和初始εNd(t)值(－25.3)，表明柳關(guān)斑巖巖漿基本是以太華巖群為源層

(陳岳龍和張本仁，1994)。以上兩點(diǎn)既能說明太華群應(yīng)為華北克拉通南緣下地殼的組成，又能暗示斑巖具有深源淺成成因。

總之，綜合研究的結(jié)果可以肯定關(guān)于華北陸塊南緣地殼各結(jié)構(gòu)層的巖石組成的原來設(shè)定。

采用類似的方法和步驟，分別建立見了其余三個(gè)構(gòu)造塊體的地殼結(jié)構(gòu)巖石組成模型（見下表），據(jù)之得出了各塊體上、中、下地殼的化學(xué)成分和元素豐度。接上關(guān)二長花崗斑巖的Nd模式年齡(2.47Ga)和初始εNd(68第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件69

鑒于北秦嶺中-下地殼為印支期通過碰撞造山晚期揚(yáng)子大陸北緣俯沖而墊置于北秦嶺上地殼之下的南秦嶺基底巖層（證明見后），現(xiàn)今其地殼的上部和中、下部不具有親緣關(guān)系，對(duì)比意義不大，故僅對(duì)比其余三個(gè)構(gòu)造單元地殼各結(jié)構(gòu)層的化學(xué)成分(表2)。C.各構(gòu)造單元上、中、下地殼的化學(xué)組成鑒于北秦嶺中-下地殼為印支期通過碰撞造山70

華北克拉通南緣南

秦

嶺揚(yáng)子克拉通北緣

上地殼中地殼下地殼上地殼中地殼下地殼上地殼中地殼下地殼SiO26460.858.56563.565.766.162.765.7K2O2.471.981.862.452.172.392.542.32.39Rb715351765793857593Li15141422.4161820.81818Be1.791.71.41.982.141.962.283.071.96Ba823616585749619652653590652Th9.38.17.77.86.29.29.38.29.2∑REE146123120125150174155129174MgO2.863.363.772.883.22.72.323.422.7∑FeO5.966.845.245.245.274.764.625.27V108120139106971049597104Cr747979109101826610182Ni39.8495049474836.847.249Co20.2232516.216.419.315.616.419.3Cu29343834344234.63442表3.7不同構(gòu)造單元地殼上、中、下結(jié)構(gòu)層化學(xué)成分特征表中上地殼元素豐度是扣除碳酸鹽后的計(jì)算值；∑FeO為換算為FeO的全鐵含量；主量元素氧化物含量單位為wt％；微量和稀土元素豐度單位為10－6(下同)。華北克拉通南緣南秦嶺揚(yáng)子克拉通北緣上71對(duì)比揭示出以下規(guī)律：華北克拉通南緣地殼表現(xiàn)出由下至上∑FeO、MgO和相容元素V、Cr、Ni、Co等含量的逐漸降低，而SiO2、K2O和不相容元素Rb、Li、Be、Ba、Th、∑REE等含量逐步增長，表明這里地殼分異屬于正常類型，即中、上地殼主體是由下地殼派生演化形成。單顆粒鋯石年齡研究表明，2.5Ga前形成的登封群英安流紋巖中含有來自太華群的老鋯石(Kroneretal.,1988);中元古代熊耳群火山巖主體基本繼承了太華群的Nd、Pb同位素系統(tǒng)的特征。這些均可支持上述推斷。對(duì)比揭示出以下規(guī)律：華北克拉通南緣地殼表現(xiàn)出由下至上∑FeO72接上揚(yáng)子克拉通北緣和南秦嶺則表現(xiàn)出中地殼SiO2、K2O、Rb、Li、Ba、Th、∑REE等不相容元素的含量低于下地殼和上地殼，MgO、∑FeO、Cr、Ni等相容元素的含量高于或接近下地殼，但均高于上地殼的規(guī)律。這點(diǎn)很可能與這兩個(gè)構(gòu)造單元的中地殼主體為幔源新生地殼而非由下地殼物質(zhì)派生有關(guān)，至于上地殼則應(yīng)是由中和下地殼物質(zhì)派生分異形成。后面討論的這兩個(gè)構(gòu)造單元的地殼增生歷史可以支持這一論斷接上揚(yáng)子克拉通北緣和南秦嶺則表現(xiàn)出中地殼SiO2、K2O、R73D.區(qū)域地殼顯示的側(cè)向化學(xué)不均一性

對(duì)比東秦嶺及鄰區(qū)各構(gòu)造單元地殼化學(xué)組成（以下兩個(gè)表），可以揭示出以下地殼側(cè)向化學(xué)不均一性：華北克拉通南緣上地殼和中-下地殼，相對(duì)于揚(yáng)子克拉通北緣上和中-下地殼，一致顯示高∑FeO、Sr含量和高Sc/Th比值的特征；僅就中-下地殼而言，華北尚顯示高M(jìn)gO、CaO、Mo含量和高Nb/La、Ba/La、Zr/Hf比值的特點(diǎn)，僅就上地殼而言，還具有高Ba含量的特點(diǎn)。D.區(qū)域地殼顯示的側(cè)向化學(xué)不均一性對(duì)比東74第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件75第三章區(qū)域殼幔化學(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件76接上揚(yáng)子克拉通北緣上地殼和中-下地殼，相對(duì)于華北南緣上地殼和中-下地殼，一致顯示高SiO2、Na2O、Zr、Hf、Li、Be、Cu、∑REE含量及高Rb/Sr、Ni/Co比值的特征，中–下地殼尚有相對(duì)高K2O、Rb含量及高Ba/Sr比值的特點(diǎn)。

南、北秦嶺造山帶相對(duì)于兩側(cè)克拉通區(qū)，上地殼和中-下地殼一致顯示高Ti、Cr、Ni含量及高Nb/La、Ba/La比值的特征，但北秦嶺地殼同其余三構(gòu)造單元上地殼和中-下地殼相比均顯示富Nb、Ta、Th、Sc、Y及高Th/La、Y/Tb比值和低Nb/Ta比值的明顯特征。接上揚(yáng)子克拉通北緣上地殼和中-下地殼，相對(duì)于華北南緣上地殼和77接上北秦嶺地殼在絕大多數(shù)元素豐度及元素對(duì)比值方面明顯與華北南緣地殼不同，但是卻與南秦嶺和揚(yáng)子北緣上地殼和中–下地殼共同顯示相對(duì)富集Be、Li、Cu及高Rb/Sr、Ni/Co比值和低Sc/Th比值的特征。北秦嶺現(xiàn)今中-下地殼化學(xué)成分的特征與南秦嶺中地殼相同。

總之，地殼化學(xué)不均一性表明：揚(yáng)子和華北地殼應(yīng)屬于兩個(gè)不同的地球化學(xué)省，南秦嶺地殼在化學(xué)上完全屬于揚(yáng)子省，而北秦嶺地殼化學(xué)組成主體上與揚(yáng)子一致，但有自己的一定獨(dú)特性，這與北秦嶺塊體的獨(dú)特成因和演化歷史有關(guān)。接上北秦嶺地殼在絕大多數(shù)元素豐度及元素對(duì)比值方面明顯與華北南78（二）地幔化學(xué)組成研究

通過地幔巖石捕虜體地球化學(xué)研究，可以確定巖石圈地幔的礦物組成、化學(xué)成分、形成時(shí)代與物理化學(xué)狀態(tài)等。然而，地幔巖石捕虜體的分布比較局限，如在秦嶺-大別造山帶中就很少發(fā)現(xiàn)，這限制了在該造山帶中利用地幔巖石捕虜體直接對(duì)巖石圈地幔的研究。

然而，玄武巖卻是時(shí)間和空間上廣泛分布的巖石。它們均是地幔巖石部分熔融形成巖漿上升至地殼的產(chǎn)物，攜帶有大量地幔源區(qū)化學(xué)組成、化學(xué)作用及物理化學(xué)狀態(tài)的信息。（二）地?；瘜W(xué)組成研究通過地幔巖石捕虜體地球化791.玄武巖源區(qū)微量元素示蹤及其意義(1)原理與方法

基于地幔巖石部分熔融模式，已經(jīng)確定：玄武巖中元素的含量是隨部分熔融程度而變化的，故一般不能代表源區(qū)地幔各該元素的含量，但是已經(jīng)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算證明：兩種強(qiáng)或較強(qiáng)不相容元素的比值（如，Nb/La、Th/La、Ba/Nb、Pb/Ce等）及兩種化學(xué)性質(zhì)十分相似的不相容元素的比值（如，Nb/Ta、Zr/Hf、Y/Tb等）基本不受部分熔融程度影響，故玄武巖的這些元素比值與其地幔源區(qū)的各該比值一致，可作為示蹤地幔源區(qū)的良好指示參數(shù)。（2）秦嶺各構(gòu)造單元地幔源區(qū)化學(xué)組成特征及意義1.玄武巖源區(qū)微量元素示蹤及其意義80SNCⅠ:華北南緣新太古代太華群和登封群變玄武質(zhì)巖石，SNCⅡ：華北南緣古元古代絳縣群、宋家山群和中條群變玄武質(zhì)巖石,其中帶“*”數(shù)據(jù)引用古元古代安溝群變玄武質(zhì)巖石的含量，帶“**”數(shù)據(jù)引用該構(gòu)造單元后太古宙變玄武質(zhì)巖石的平均值;NQⅢ：北秦嶺元古宙秦嶺群和寬坪群變玄武質(zhì)巖石；SQⅣ：南秦嶺元古宙（主體）陡嶺、碧口、武當(dāng)、鄖西和耀嶺河群變玄武質(zhì)巖石;NYCⅤ：揚(yáng)子北緣元古宙后河、火地埡、西鄉(xiāng)和神農(nóng)架等群變玄武質(zhì)巖石，NYCⅥ：揚(yáng)子北緣太古宙崆嶺群變玄武質(zhì)巖石。括弧中數(shù)字為樣品數(shù)。主要組分含量單位:wt%;微量元素含量單位:×10-6。絳縣、宋家山和中條群數(shù)據(jù)引自孫大中和胡維興(1993)。表7各構(gòu)造單元前寒武紀(jì)變玄武質(zhì)巖石的化學(xué)特征SNCⅠ:華北南緣新太古代太華群和登封群變玄武質(zhì)巖石，SNC81

華北南緣與揚(yáng)子北緣元古宙地幔源區(qū)相比,前者相對(duì)富集∑FeO、MgO、Mo及高Zr/Hf比值，后者相對(duì)富集Li、Rb、Be、Ba、Sr、Nb、Cu、Sc及高Nb/Ta、Ba/Sr、Ba/La、Nb/La、Th/La和La/Ta比值，表明兩克拉通區(qū)上地?；瘜W(xué)上存在系統(tǒng)差異。

南秦嶺和北秦嶺地幔源區(qū),在相對(duì)富Li、Rb、Be、Nb、Sc、Cu和相對(duì)貧∑FeO、MgO、Mo以及相對(duì)高Ba/Sr、Ba/La、Nb/La、Nb/Ta比值和相對(duì)低Zr/Hf比值方面,完全與揚(yáng)子北緣一致,而與華北南緣明顯不同。

南、北秦嶺與揚(yáng)子北緣在地幔源區(qū)特征上稍稍不同之處表現(xiàn)為,兩個(gè)造山帶構(gòu)造單元地幔更富于Rb、Nb、Ta和貧于Sr,以及顯示更高的Rb/Sr、Ba/Sr和Nb/La比值。在幾個(gè)構(gòu)造單元中,北秦嶺元古宙地幔源區(qū)還顯示出某些獨(dú)特之處,表現(xiàn)為它具有全區(qū)中最高的CaO和Sc含量及最高的Sc/Th、Ba/La、Th/La和Yb/Hf比值。華北南緣與揚(yáng)子北緣元古宙地幔源區(qū)相比,前者相對(duì)富集∑F82討論：

鑒于對(duì)比的玄武巖在造帶中主體形成于元古宙，兩陸緣還包括了新太古代與中新生代玄武巖，對(duì)比發(fā)現(xiàn)上述各構(gòu)造單元地幔源區(qū)化學(xué)特征異同的規(guī)律至少可從元古宙一直保持到現(xiàn)在，而且此規(guī)律的基本特征在新太古代就開始存在。它應(yīng)是區(qū)域構(gòu)造分區(qū)的根本約束因素。

上述結(jié)果也能說明華北與揚(yáng)子應(yīng)屬于兩個(gè)不同的地球化學(xué)??；南秦嶺屬于揚(yáng)子?。槐鼻貛X基本屬于揚(yáng)子省，但卻顯示出某些特殊性：CaO和Sc含量及Sc/Th、Yb/Hf、Ba/La、Nb/La和Th/La比值特高。討論：鑒于對(duì)比的玄武巖在造帶中主體形成于元古宙，兩陸緣還包83二、玄武巖地幔源區(qū)性質(zhì)與演化的同位素示蹤及其意義

（一）原理與方法143Nd/144Nd、87Sr/86Sr、206Pb/204Pb的分子和分母同位素屬于化學(xué)性質(zhì)完全相同的同種元素，巖石發(fā)生部分熔融時(shí)熔體中的這些同位素比值完全能代表源區(qū)巖石中的各該同位素比值。必須是巖石形成時(shí)的以上同位素的初始比值才能代表巖石源區(qū)的各該比值。因?yàn)榇嬖?47Sm--143Nd，87Rb--87Sr，238U--206Pb，235U--207Pb和232Th--208Pb等的放射性衰變，巖石形成后必然會(huì)有放射性同位素衰變形成的子同位素的積累。二、玄武巖地幔源區(qū)性質(zhì)與演化的同位素示蹤及其意義84εNd（t)和εSr(t)為反映玄武巖形成時(shí)源區(qū)地幔同位素比值相對(duì)當(dāng)時(shí)原始地幔同位素比值偏離程度的參數(shù)，t為巖石形成年齡，它們的計(jì)算式為：εNd（t)=[

（143Nd/144Nd）s/（143Nd/144Nd）CHUR－1]×104;εSr（t)=[

（87Sr/86Sr）s/（87Sr/86Sr）CHUR－1]×104.其中：s代表樣品；CHUR代表原始地?！，F(xiàn)代（143Nd/144Nd）CHUR=0.512638;現(xiàn)代（147Sm/144Nd）CHUR=0.1967；現(xiàn)代（87Sr/86Sr）CHUR=0.7045;現(xiàn)代的（87Rb/86Sr）CHUR=0.0827。

由于在固/液分配系數(shù)方面，DSm>DNd,DRb<Dsr,DU,Th<DPb,虧損地幔Sm/Nd比值較原始地幔增高，因此以虧損地幔為源區(qū)的玄武巖的εNd（t)為大于1的正值，正值愈大源區(qū)地幔愈虧損；反之該參數(shù)為小于的負(fù)值時(shí)，則表明源區(qū)是富集型地幔。對(duì)于εSr（t)的情況則相反，愈大的正值地幔源區(qū)愈富集。εNd（t)和εSr(t)為反映玄武巖形成時(shí)源區(qū)地幔同位85（二）秦嶺各構(gòu)造單元早期上地幔的性質(zhì)與演化趨勢(shì)

（二）秦嶺各構(gòu)造單元早期上地幔的性質(zhì)與演化趨勢(shì)86結(jié)果顯示:*華北南緣玄武巖地幔源區(qū)εNd（t)值由太古宙至古元古代一直穩(wěn)定于+2.9~+2.2,與華北陸塊主體相同.*揚(yáng)子北緣玄武巖地幔源區(qū)

εNd（t)值由新太古代至中元古代沿虧損地幔演化線演化,自中元古代晚期開始向富集化演變,但εNd（t)值仍保持于+5.7左右.*南秦嶺地幔源區(qū)εNd（t)值的演化趨勢(shì)基本與揚(yáng)子陸塊一致,表明它應(yīng)屬于揚(yáng)子省.*北秦嶺地幔源區(qū)εNd（t)值于整個(gè)元古宙期間一直穩(wěn)定于+7.3~+6.3,表明其地幔源區(qū)虧損程度明顯高于華北,并接近揚(yáng)子,但演化趨勢(shì)與揚(yáng)子和南秦嶺不同.這也說明北秦嶺基本屬于揚(yáng)子省,但具有一定的特殊性.結(jié)果顯示:87三、殼源巖石的釹模式年齡與地殼增生1.原理與方法

(1)巖石的釹模式年齡是以CHUR為原始系統(tǒng)，進(jìn)行巖石樣品的同位素年齡的計(jì)算值。釹同位素年齡按下式計(jì)算：

（143Nd/144Nd）0s=（143Nd/144Nd）ts+（147Sm/144Nd）s(eλt-1);其中：t-巖石的年齡；（143Nd/144Nd）0s-樣品測(cè)定的現(xiàn)代值；（143Nd/144Nd）ts-巖石形成時(shí)的初始值，λ-147Sm的衰變常數(shù)（=6.54×10-12年-1）。由于巖石單個(gè)樣品的（143Nd/144Nd）ts不易合理地推定，而以CHUR（原始地幔）演化至巖石形成時(shí)的（143Nd/144Nd）tCHUR代替（143Nd/144Nd）ts進(jìn)行計(jì)算，得出的年齡稱為模式年齡（TCHUR）。(2)考慮到多數(shù)玄武巖漿來自虧損地幔，認(rèn)為以虧損地幔在巖石形成時(shí)的（143

Nd/144Nd）tDM代替（143Nd/144Nd）ts進(jìn)行巖石年齡計(jì)算更為合理，計(jì)算式為：TDM=1/λIn{I+[（143Nd/144Nd）s－（143Nd/144Nd）DM]/[（147Sm/144Nd）s－（147Sm/144Nd）DM]}其中：（143Nd/144Nd）DM的現(xiàn)代值=0.51315;（147Sm/144Nd）DM的現(xiàn)代值=0.2137.

三、殼源巖石的釹模式年齡與地殼增生88(3)沉積巖、花崗巖等殼源巖石一般繼承著其源區(qū)巖層的平均釹同位素組成，它們的釹模式年齡（TDM)反映著其源區(qū)物質(zhì)或地殼平均年齡，亦即源區(qū)物質(zhì)或地殼自地幔分離距現(xiàn)在的時(shí)間。所以對(duì)各時(shí)代殼源巖石釹模式年齡的大量統(tǒng)計(jì)，可以提供一種揭示大陸地殼增生的途徑。(3)沉積巖、花崗巖等殼源巖石一般繼承著其源區(qū)巖層的平均釹892.秦嶺各構(gòu)造單元的地殼增生歷史NCNQSQYC2.秦嶺各構(gòu)造單元的地殼增生歷史NCNQSQYC90直方圖顯示：*華北陸塊地殼主體形成于太古宙和古元古代（3.6~1.8Ga),以新太古代為最主要成殼期，其次為古元古代。*揚(yáng)子陸塊地殼主體形成于0.8Ga以前的元古宙，但存在少量太古宙陸殼基底或陸核。*南秦嶺陸殼主體形成于0.8Ga以前的元古宙，也存在少量太古宙陸殼基底或陸核，并在2.2和1.1Ga左右為兩次強(qiáng)烈地殼增生期。*北秦嶺陸殼主體也形成于0.8Ga以前的元古宙，并顯示在2.2和1.1Ga左右的兩次強(qiáng)烈地殼增生。但多種證據(jù)表明北秦嶺不存在太古宙陸殼基底。

因此，在成殼主期上南、北秦嶺與揚(yáng)子是一致的，在具有太古宙陸殼基底上南秦嶺與揚(yáng)子一致，而北秦嶺與之不同。這也表明北秦嶺原屬于揚(yáng)子省，只是缺少太古宙陸殼基底。直方圖顯示：91四、秦嶺造山帶各構(gòu)造單元Pb同位素填圖1.技術(shù)方法：秦嶺及相鄰克拉通區(qū)前寒武紀(jì)基底巖石、不同時(shí)代花崗巖和中、新生代玄武巖的樣品的鉛同位素組成（表10），奠定了鉛同位素填圖的基礎(chǔ)。花崗巖測(cè)定的是長石鉛，基本可代表巖石形成時(shí)的同位素組成，其中中生代花崗巖長石Pb同位素組成可以近似地代表現(xiàn)代上地殼的Pb同位素組成；各類前寒武紀(jì)巖石全巖的現(xiàn)在Pb同位素組成，應(yīng)代表現(xiàn)代中、下地殼的Pb同位素組成；而中、新生代玄武巖全巖的數(shù)據(jù)則應(yīng)反映近代上地幔的Pb同位素組成。四、秦嶺造山帶各構(gòu)造單元Pb同位素填圖1.技術(shù)方法：秦嶺及922.秦嶺Pb同位素填圖數(shù)據(jù)2.秦嶺Pb同位素填圖數(shù)據(jù)93第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件94第三章區(qū)域殼幔化學(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件95第三章區(qū)域殼?；瘜W(xué)組成化學(xué)演化及地質(zhì)塊體的構(gòu)造地球化學(xué)分區(qū)課件963。Pb同位素在四個(gè)構(gòu)造單元內(nèi)顯示出如下分布規(guī)律華北陸塊南緣低206Pb/204Pb或低μ值殼幔區(qū)：新太古代至古、中元古代基底巖石，中生代燕山期花崗巖類長石和和第三紀(jì)玄武巖具有彼此接近、且同華北陸塊總體殼、幔相一致的相對(duì)貧放射成因鉛的Pb同位素組成。揚(yáng)子陸塊北緣相對(duì)高206Pb/204Pb或μ值殼幔區(qū)：元古宙基底巖石、中生代花崗巖長石和中、新生玄武巖的206Pb/204Pb或μ值明顯高于華北，但是揚(yáng)子北緣西段（西鄉(xiāng)-碑壩地區(qū)）元古宙基底巖石的Pb同位素比值明顯高于東段。這點(diǎn)可有力地支持大尺度鉛同位素填圖所得出的揚(yáng)子與華北應(yīng)屬于兩個(gè)不同的構(gòu)造-鉛同位素省的結(jié)論（朱炳泉，1993；張理剛等，1993）。3。Pb同位素在四個(gè)構(gòu)造單元內(nèi)顯示出如下分布規(guī)律華北陸塊南緣97接上南秦嶺相對(duì)高206Pb/204Pb或μ值區(qū)：元古宙基底巖石和中生代花崗巖長石顯示相近的相對(duì)高206Pb/204Pb或μ值的鉛同位素組成特征，并且其東段和西段在鉛同位素比值上是可與揚(yáng)子北緣東段和西段分別對(duì)比的。因此，南秦嶺應(yīng)屬于揚(yáng)子構(gòu)造-Pb同位素省，并且同揚(yáng)子北緣一樣，東、西段巖石的Pb同位素組成具有一定的差異，表明揚(yáng)子陸塊發(fā)展歷史的復(fù)雜性。北秦嶺高206Pb/204Pb或μ值區(qū)全部元古宙到早古生代巖石（包括秦嶺群片麻巖、斜長角閃巖、大理巖，寬坪群、丹鳳群和二郎坪群火山巖，桐柏大河麻粒巖，以及新元古代松樹溝蛇綠巖中的各種巖石）的鉛及新元古代和早古生代花崗巖長石鉛一致顯示十分富集放射成因鉛的特征。它們?cè)赑b同位素比值上，接近于南接上南秦嶺相對(duì)高206Pb/204Pb或μ值區(qū)：元古宙基底巖98接上秦嶺和揚(yáng)子北緣西段，而明顯高于南秦嶺東段，更高于華北陸塊南緣。根據(jù)長石鉛能基本代表巖石形成時(shí)的同位素組成，表明新元古代花崗巖的源巖就是顯著富于放射成因鉛的。據(jù)此可以推斷北秦嶺巖石圈富集放射成因鉛的特征至少應(yīng)于元古宙早期就存在，這也顯示北秦嶺的特殊成因(張本仁等,1996)。北秦嶺殼幔Pb同位素組成特征是完全可同揚(yáng)子陸塊邊緣部分的B2-3亞省的Pb同位素組成特征相比的（見下表），應(yīng)屬于揚(yáng)子省。研究已經(jīng)證明，北秦嶺原是在揚(yáng)子板塊洋域洋島基礎(chǔ)上發(fā)育形成的微陸塊，主要由洋島或地幔柱型源區(qū)巖漿成殼，所以北秦嶺顯示缺乏太古宙陸殼基底，特別富放射成因Pb,以及特別富Ca、Sc及具有最高的Sc/Th、Ba/La、Th/La和Yb/Hf比值。接上秦嶺和揚(yáng)子北緣西段，而明顯高于南秦嶺東段，更高于華北陸塊99表3北秦嶺、南秦嶺西段與揚(yáng)子各Pb同位素亞省Pb同位素組成參數(shù)對(duì)比揚(yáng)子各亞省參數(shù)根據(jù)張理剛等（1995）數(shù)據(jù)計(jì)算，北秦嶺和南秦嶺西段參數(shù)根據(jù)我們的數(shù)據(jù)計(jì)算表3北秦嶺、南秦嶺西段與揚(yáng)子各Pb同位素亞省Pb揚(yáng)子各亞省100五、秦嶺區(qū)域構(gòu)造-地球化學(xué)分區(qū)

（一）區(qū)域一級(jí)地球化學(xué)界面

在上述區(qū)域殼、幔化學(xué)分區(qū)和演化及地殼增生趨勢(shì)差異基礎(chǔ)上，又通過區(qū)域Pb同位素填圖，揭示出揚(yáng)子北緣、南秦嶺和北秦嶺殼、幔均具有高放射成因鉛的Pb同位素組成，而華北殼、幔則顯示低放射成因鉛的Pb同位素組成。這同樣說明，秦嶺的一級(jí)地球化學(xué)界面是位于北秦嶺和華北陸塊之間的地質(zhì)界面處（見下圖）。從而證明北秦嶺于新元古代前應(yīng)屬于揚(yáng)子板塊組成部分，而在秦嶺新元古代—早古生代商丹古洋盆打開后，才轉(zhuǎn)變?yōu)槿A北板塊的大陸邊緣構(gòu)造單元。然而，要使這一論斷成立，尚需能證明商丹古洋屬于揚(yáng)子板塊巖石圈內(nèi)部裂解擴(kuò)張形成類型,并能闡明和解釋北秦嶺殼幔顯示上述特殊性的原因。五、秦嶺區(qū)域構(gòu)造-地球化學(xué)分區(qū)101圖29秦嶺地區(qū)各類巖石207Pb/204Pb－206Pb/204Pb圖解SNC－華北南緣；NQ－北秦嶺；SQ－南秦嶺；NYC－揚(yáng)子北緣。圖29秦嶺地區(qū)各類巖石207Pb/204Pb－206Pb/102Fig.6

eNd(t)-206Pb/204PbplotforthePrecambrianmetabasaltsfromthefourtectonicunit

Fig.6eNd(t)-206Pb/204Pbpl103（二）商丹古洋盆屬于揚(yáng)子板塊巖石圈內(nèi)部裂解類型的證據(jù)晚古生代勉略洋盆形成于揚(yáng)子陸塊與南秦嶺之間，應(yīng)屬于確定的揚(yáng)子板塊內(nèi)部裂解形成的類型，可以作為該類型的標(biāo)準(zhǔn)。商丹古縫合帶中新元古代松樹溝蛇綠巖片的近似N-MORB型玄武巖與勉略蛇綠巖帶的N-MORB型玄武巖具有完全可對(duì)比的Nd和Pb同位素組成及特征元素對(duì)比值（見下表）。兩地的N-MORB型巖石均顯示出比華北玄武巖高得多的Pb同位素比值、Cu含量、Yb/Hf和Nb/Ta比值及偏低的Zr/Hf比值。這也證明它們與華北地幔無關(guān),而應(yīng)是屬于揚(yáng)子地幔類型.（二）商丹古洋盆屬于揚(yáng)子板塊巖石圈內(nèi)部裂解類型的證據(jù)晚古生代104樣品數(shù)εNd(t)Ba/SrRb/SrBa/LaNb/LaTh/