西秦岭花岗岩物源时空演变及深部新老地壳组成结构研究

The composition of the deep continental crust is one of the important scientific problems in Geosciences. The western Qinling orogen is the key segment of the China Central Orogenic System. This study, taking the granitoids in the western Qinling orogen as its major object, will make whole-rock Nd and zircon Hf isotopic mapping and determine isotopic provinces by establishing a database of Nd and Hf isotopic composition using synthesizing published data and new analyses. The spatial-temporal variations of sources the granitoids will be constrained by whole-rock Nd and zircon Hf isotopic tracing, as well as zircon O isotopic. In this way, spatial-temporal distribution of old and juvenile components of the deep continental crust will be determined and magnitude of continental growth will be estimated. Furthermore, this study will delineate the distribution of old (reworked) and juvenile components in the deep crust and their relationship to tectonic units, and compare similarities and differences of the deep crust components between the West and East Qinling orogens, which provide new information for determination of their orogenic types and their difference in metallogenesis. This study will be expected to provide innovative information on the composition and evolution of the deep continental crust in a composite orogenic belt.

造山带深部物质组成结构是地学研究中最基本的重大科学问题之一。西秦岭造山带是中央造山系的关键部位。本研究以该区花岗质岩体为主要研究对象，通过资料收集与实测，开展该区花岗质岩体Nd、Hf同位素填图，圈定同位素省，结合锆石O同位素，示踪其物源及时空变化，确定深部新生地壳和古老地壳的时空分布，估算地壳生长量。在此基础上，对比不同构造单元与同位素省的时空关系，反演西秦岭深部陆壳新老物质组成结构架构及其时空演变；分析对比东、西秦岭深部地壳组成的异同，探索区域深部地壳组成变化，为进一步确定东、西秦岭不同造山类型及其成矿等差异提供新的深部依据。该研究有望在复合造山带深部物质组成结构探测方面做出创新性的成果。

西秦岭造山带是中央造山系的核心组成部分,其地壳深部物质组成一直备受关注。通过锆石U-Pb年代学、岩石地球化学，特别是Nd-Hf同位素的综合研究，进一步确定了秦岭中生代花岗岩的时空分布、岩石组合和地球化学演化特征，特别是深部物质组成架构特征。180个锆石年龄显示，早中生代花岗岩有3期：252~230, 230~198和190~185Ma。第一期主要分布在西秦岭最西端，以石英闪长岩和花岗闪长岩为主；第二期和第三期出露于秦岭中段和东段，以二长花岗岩、钾长花岗岩为主，发育世界造山带中罕见的环斑结构花岗岩。从老到新，这些花岗质岩石从钙碱性、高钾钙碱性向高钾钙碱性和钾玄系列演化。综合岩石组合、地球化学和岩体构造特征，第一期花岗岩的形成与勉略洋的俯冲有关，第二期和第三期花岗岩分别与洋盆关闭及中国南北板块的碰撞和后碰撞有关。花岗岩源区物质示踪和Nd-Hf 同位素填图分别圈定了5个和7个同位素省。这些结果揭示，在中生代，秦岭造山带同一构造单元深部物质组成基本一致，不同构造单元有差异，但不同构造单元均有从西向东变新的趋势，而且在秦岭中部的深部识别出了一个北北东向成分变化带，与地表造山带走向不一致，但与现今地球物理探测的秦岭中部存在的北北东向深部结构带在空间上基本一致。该研究表明，同位素示踪填图可以揭示深部物质组成结构特征。Nd-Hf同位素填图结果的综合研究进一步显示，秦岭造山带中生代地壳深部以古老的古元古和中元古物质为主，年轻物质（<1.0 Ga）比较少，占同位素填图面积不足5%，主要分布在缝合带附近，明显不同于中亚增生型造山带；同时，北秦岭的深部物质组成既不同于华北地块南缘，也不同于南秦岭，应是一个独立的地块。这些研究为进一步揭示秦岭造山带深部物质组成和造山过程，提供了重要信息，为探讨东西秦岭在演化和成矿等方面的差异提供了重要的依据。