西秦岭北缘天水地区北秦岭构造带的物质组成、构造特征及构造演化

秦岭造山带是一条具有漫长演化历史、由不同期次、不同类型造山作用叠加的大陆复合造山带。本文在野外调查和综合分析的基础上，重点对西秦岭北缘新元古代变质火山岩，早古生代相关蛇绿岩、火山岩、侵入岩及变沉积岩展开详细的岩石学、岩石地球化学及同位素测年研究，在掌握研究区有关火山岩、侵入岩的岩石地球化学特征的同时，获得了一批测试方法先进、可信度高的同位素年龄，在此基础上初步建立了西秦岭北缘新元古代－早古生代洋陆构造格局，并探讨其构造演化历史。取得了以下主要进展和认识： 1、在天水南李子园－木其滩－花庙河夏家坪一带存在一套变质程度较深的岩石，其原岩可能为基性火山岩。通过对其岩石学特征、地球化学特征的研究，结合前人的研究成果，认为木其滩岩组的原岩具有E-MORB和N-MORB过渡性质的大洋中脊岩石组合特征，木其滩岩组的形成时代为南华纪，其可能是在西秦岭北缘的天水－武山洋扩张初期的产物。流水沟岩浆杂岩具有典型岛弧岩浆岩的特征，形成年龄为（548.7±1.8）Ma。在关子镇地区存在着一套具有大洋中脊性质的岩石组合，变质超基性岩的特征与世界上大多数蛇绿岩中的地幔橄榄岩特征相似；基性火山岩的地球化学特征与大洋中脊玄武岩的特征相似，关子镇蛇绿岩中辉长岩的形成时代为晚寒武世。木其滩岩组和关子镇蛇绿岩的存在表明西秦岭北缘存在完整的大洋扩张的证据。 2、通过对研究区岩浆杂岩的研究，认为百花岩浆杂岩具有典型岛弧岩浆岩的特征，为洋壳向大陆之下俯冲的产物，其形成年龄为（444.0±2.8）Ma。通过对研究区南侧的的变质沉积―火山岩系的研究，认为草滩沟群是一套形成于岛弧背景下的沉积―火山岩系，形成时代为晚奥陶世；李子园群为一套变质沉积―火山岩，其中部分火山岩样品还具有玻安岩的特征，说明李子园群形成环境为岛弧环境或弧前盆地环境，结合火山岩的年龄与变形特征，认为李子园群沉积―火山岩系形成时代为奥陶纪。百花岩浆杂岩体、草滩沟群以及李子园群都为岛弧环境下的产物，表明在晚奥陶世存在洋壳的大规模俯冲。 3、通过对太阳寺岩组的岩石组合及地球化学特征的研究，太阳寺岩组的原岩为一套稳定的沉积组合。太阳寺岩组的碎屑锆石年龄谱表明，太阳寺岩组的形成时代主体为晚志留世，其年龄为413～434Ma，其物源基本上来自于北侧，此时北侧秦岭微地块和祁连地块已经隆起抬升，碎屑物质自北而南充填到弧前盆地中。 4、通过对研究区主要变形地质体的变形机制的综合研究，可以将研究区的变形划分为六个阶段。第一阶段变形发生在晚奥陶世，以发生区域变质作用为特征；第二阶段变形时代为晚奥陶世－早志留世，以区域韧性剪切变形为特征；第三阶段变形作用以区域韧性走滑为特征；第四阶段以区域面理发生变形为特征；第五阶段的特征是产生区域逆冲推覆；第六阶段发生在中新生代，以发育脆性断层为特征。 5、结合西秦岭北缘主要地质体的地球化学特征、年代学资料以及变形序列可以将研究区的演化分为四个阶段：古中元古代基底形成阶段（Pt1－Pt2）、新元古代－早古生代板块构造演化阶段（Pt3－Pz1）、晚古生代―三叠纪板块构造演化及全面碰撞造山阶段（Pz2－T3）、中新生代陆内造山演化阶段。