汉南地区中、新元古代构造岩石单元的地质-地球化学特征

在汉南西乡-碑坝地区，中、新元古代岩浆岩构成了区域内出露范围最大的前寒武纪构造岩石单元，而其周边受到了震旦系不整合覆盖。区内主要的中、新元古代岩浆岩包括西乡群火山岩系、火地垭群铁船山组火山岩系和汉南杂岩体。

根据最近两年年代学和地球化学研究的新成果，西乡群火山岩主要由两套化学组成不同的变质火山岩组合构成，分别为底部的低钛玄武岩组合和上部的钙碱性岩系组合。在原始地幔标准化元素组成模式图上，低钛玄武岩岩系具有不相容元素含量水平较低、强不相容元素相对亏损和无明显Nb-Ta负异常的性质（图3-8a）；而西乡群上部钙碱性基性岩显示出强不相容元素富集和Nb、Ta、P和Ti高场强元素亏损的性质（图3-8b）。其特征与上述武当群火山岩多数样品元素的组成模式相似（图3-7a、b）。关于西乡群原岩的形成时代，长期存在着争论，最近通过对西乡群底部和上部进行颗粒级锆石U-Pb同位素定年，分别获得了（950±4）Ma和（895±3）Ma的谐和年龄（凌文黎等，2002a）。同时，通过对分布于西乡县不同地区的西乡群变火山岩及有关岩石的Sm-Nd同位素年代学和地球化学的较系统研究，综合得出西乡群原岩应形成于837～1056Ma之间，基本与锆石U-Pb年龄相近；鉴于西乡群变火山的Nd同位素模式年龄（T_DM）变化范围较大，由968～1679Ma，且显示出在空间上由东北至西南增长的规律，推测西乡群基性火山岩岩浆曾受到地壳物质不同程度的混染（张宗清等，2002）。在新的地球化学数据基础上，西乡群火山岩系还一致显示相对亏损高场强元素的岛弧岩石的特征（凌文黎等，2002a；张宗清等，2002）。因此，在地球化学特征及原岩形成时代上，西乡群基本与武当群是近似的。

铁船山组火山岩由双峰式玄武岩-碱性流纹岩组成，其中基性火山岩可进一步识别出碱性玄武岩（图3-8c）和拉斑质玄武岩。碱性玄武岩的原始地幔标准化元素组成曲线具有强不相容元素明显富集和不同程度的Nb、Ta、Ti亏损的特征。如前所述，南秦岭新元古代耀岭河群也表现为双峰式组合，其中部分火山岩样品的地幔标准化元素模式也显示高场强元素的亏损（图3-7c、d）。因此，铁船组和耀岭河群火山岩在岩石组合与地球化学特征方面是可比的。对铁船山组中与基性火山岩共生的碱性流纹岩进行颗粒级锆石U Pb同位素定年，获得了（817±5）Ma的谐和年龄（Ling et al.，in press），表明该双峰火山岩套的形成应晚于西乡群。然而，现存在的问题是，对于铁船山组火山岩不同研究者和实验室曾分别获得1668Ma（凌文黎等，1996）和1679Ma（张宗清等，2002）一致的全岩Sm-Nd等时线年龄。

图3-8 汉南地区新元古代基性岩浆岩微量元素原始地幔标准化图

（数据引自凌文黎等，2002a）

a—西乡群底部变基性岩；b—西乡群钙碱性火山岩；c—铁船山组碱性火山岩；d—望江山基性侵入岩

望江山-毕几沟辉长质侵入岩群构成了汉南杂岩体的基性岩体部分，其锆石SHRIMP定年结果分别为（808±14）和（782±10）Ma（Zhou et al.，2002）。侵入岩群样品的原始地幔标准化元素组成模式示于图3-8d。由图可见，望江山-毕几沟辉长质侵入岩群以Zr-Hf和Nb-Ta的相对相邻的REE亏损为特征，这与南秦岭武当地区的辉长辉绿岩岩墙群部分岩石样品的化学特征也有一定程度的相似之点（图3-7e）。

综合武当和汉南地区中、新元古代岩浆活动的地质-地球化学特征，显然可以看出，无论南秦岭的武当地区和扬子陆块北缘的汉南地区，于中、新元古代之交，均存在大量的幔源岩浆参与的地壳增生事件，并表现出相同的构造岩浆作用演化规律：即由早期的类似岛弧岩浆作用向后期的陆内拉张环境碱性火山岩作用转化，至晚期大陆岩石圈地幔减薄引发高温低压条件的岩石圈地幔重熔。因此，扬子陆块北缘和南秦岭在此期间具有相同的构造-岩浆演化历史，说明它们于前震旦纪属于相同的大陆块体。当然，这里需要的进一步工作是：①更深入的地质和年代学研究，以确证上述构造岩浆作用演化的时间序列，尤其西乡群和铁船山组的早晚关系；②虽然根据精确度较高的新数据，武当群和西乡群火山岩及时代相近的火山岩（如镇安磨沟峡安山质火山岩）均显示高场强元素相对亲石大离子元素亏损的特征（凌文黎等，2002a，2002b；张宗清等，2002）。但是这究竟意味着中、新元古代之交扬子北缘和南秦岭真正是作为一个陆缘岛弧区在发展？还是幔源岩浆上升时受到地壳物质混染所致？因为，前面已经指出这两个构造单元的地壳，尤其中、下地壳均是具有高场强元素亏损特征的。这一问题是仅仅根据火山岩化学组成特征单一证据所难以判别和肯定的，必须依赖多方面和多途径的综合研究论证。