Evidencia geoquímica de que cada bloque del cinturón orogénico de Dabie pertenece al Yangtze
5.4.1.1 Restricciones en la composición de isótopos de Pb
Se ha demostrado previamente que las rocas del Cretácico expuestas en las cuatro unidades metamórficas estructurales de North Huaiyang, North Dabie, South Dabie y Susong The Todos los granitoides se derivan del complejo central de Dabie, lo que indica que hay un basamento rocoso similar al complejo de North Dabie debajo de las formaciones rocosas del Paleozoico de North Huaiyang, los cortes de roca metamórfica UHP de South Dabie y los cortes de roca metamórfica de Susong HP. En términos de composición de isótopos de Pb, los granitoides del Cretácico y el complejo central de Dabie (gneis granítico y anfibolita plagioclasa) en toda el área de Dabie se pueden comparar entre sí (ver Tabla 5-3). Se puede ver en la Tabla 5-3 que el granito del Cretácico en todas las montañas Dabie, ya sea feldespato o plomo de roca entera, tiene una proporción de isótopos de plomo de 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb y 208Pb/204Pb, que es similar a la del bloque B2-1 del Yangtze. Las composiciones isotópicas de la provincia y la subprovincia A3-2 en el borde sur del bloque del norte de China se superponen (ver Tabla 5-1), al igual que la composición de isótopos de Pb del núcleo de Dabie. complejo (compare los datos relevantes en la Tabla 5-1 y la Tabla 5-3). Por lo tanto, es difícil determinar su atribución estructural basándose en estas proporciones de isótopos de plomo. Sin embargo, basándose en las proporciones 206Pb/208Pb (valores promedio de 0,4503 y 0,4425, respectivamente) y 206Pb/207Pb de feldespato de plomo y roca entera. plomo (valores promedio de 1,1054 y 0,4425, respectivamente) 1,0770) son similares a la subprovincia B2-1 del bloque Yangtze (respectivamente 0,4498 y 1,0971), pero diferentes de la subprovincia A3-2 en el extremo sur del norte de China. bloque (respectivamente 0,4567 y 1,1226). De manera similar, la relación 206Pb/208Pb (promedio 0,4453) y la relación 206Pb/207Pb (promedio 1,1091) del complejo central de Dabie también son los mismos que los valores correspondientes en la subprovincia B2-1 de Yangtze, pero significativamente más bajos que los A3- en el margen sur del norte de China 2Valores correspondientes a Alberta. Esto indica que la actual corteza superior y el basamento del cinturón orogénico de Dabie deberían pertenecer a la subprovincia de isótopos de plomo B2-1 del bloque continental del Yangtze en términos de composición de isótopos de plomo. Resulta que Zhang Ligang et al. (1995) atribuyeron el cinturón orogénico de Dabie a la subprovincia A3-2 del norte de China, lo cual no es realista.
El complejo metamórfico de presión ultraalta de South Dabie (eclogita y gneis UHP) está relativamente cerca del bloque Yangtze en términos de proporciones de isótopos de plomo (compárese la Tabla 5-3 y la Tabla 5-1). Las características de los isótopos de plomo de La subprovincia B2-2 está numéricamente más cerca de las rocas volcánicas del Grupo Yaolinghe en el sur de las montañas Qinling en el oeste. Esto no solo muestra que el cuerpo principal de Dabie debería pertenecer a la placa Yangtze, sino que también demuestra que la roca original de las rodajas de roca metamórfica de presión ultraalta puede ser equivalente a la serie de rocas volcánicas sedimentarias del Grupo Yaolinghe en el sur de Qinling. Montañas.
En el bloque Huaiyang Norte ubicado al norte de la falla Xiaotian-Mozitan, se encuentran rocas clásticas paleozoicas (principalmente Grupo Fozi, Formación Nanwan y Formación Guishan) y rocas metamórficas paleozoicas. El tipo de roca (Formación Guishan) se caracteriza por una composición de isótopos de plomo radiogénicos relativamente alta (consulte la Tabla 5-3. En términos de cada proporción de isótopos de plomo, es similar a la composición de isótopos de plomo de la subprovincia B2-3 de Yangtze, y básicamente se puede comparar con el isótopo relativo de Pb). La comparación de la composición del bloque North Qinling indica que la actual corteza superior de North Huaiyang tiene cierta afinidad con el bloque North Qinling.
Los basaltos del Cretácico Superior (edad K-Ar 81,3 Ma) producidos en el cinturón orogénico de Dabie y en las áreas del sur de Xiaochang, Huangpi, Xinzhou y Macheng son series de transición subalcalino-alcalino de basalto toleítico de cuarzo, toleítico de olivino. basalto, basalto de olivino alcalino y basalto alcalino. Probado mediante diversos métodos, el magma tiene las características del magma original que no ha sido contaminado significativamente por la corteza terrestre, y las rocas deben reflejar las características del área de origen del manto (Kuang Shaoping, 2001, 2002). Todos estos basaltos se caracterizan por una rica composición de isótopos de plomo radiogénicos, y las proporciones de isótopos de Pb son similares a las composiciones de isótopos de plomo de la subprovincia B2-3 de la provincia del bloque Yangtze (compárense las Tablas 5-3 y 5-1). Esto muestra que en el basamento precámbrico con las características de composición de isótopos de Pb de la subprovincia Yangtze B2-1 en el cinturón orogénico de Dabie, el protolito de roca metamórfica UHP con las características de composición de isótopos de plomo de la subprovincia Yangtze B2-2 se superpuso más tarde en el Neoproterozoico. Posteriormente, en la Era Mesozoica, se superpuso magmatismo basáltico con composición de isótopos de plomo características de la subprovincia B2-3 del Yangtze. Esta evolución merece estudio.
Los resultados del mapeo de isótopos de Pb anteriores muestran que la composición de isótopos de plomo de los principales tipos de rocas en cada unidad estructural en el área de Dabie (incluidos North Huaiyang, North Dabie, South Dabie y Susong) muestran que pertenecen a la Caracterización del Yangtze de provincias de isótopos de Pb a granel.
Sin embargo, las capas de roca en diferentes capas estructurales dentro del cinturón orogénico y las rocas formadas en diferentes momentos muestran diferentes composiciones de isótopos de plomo, que son similares a las diferentes subprovincias de isótopos de Pb del macizo del Yangtze. Esto refleja la complejidad del desarrollo de la corteza y la evolución tectónica del cinturón orogénico de Dabie. Este tema se discutirá más adelante junto con la comparación entre Dabie y East Qinling.
5.4.1.2 Edad del modelo de isótopos de Nd
Hay más de 150 datos de isótopos de Sm-Nd de varias rocas de la corteza terrestre en el cinturón orogénico de Dabie (80 de los cuales fueron medidos por este grupo de investigación). , el resto se recopilan de datos anteriores), estas muestras provienen principalmente de gneis de North Dabie, gneis de presión ultraalta de South Dabie, rocas metasedimentarias de North Huaiyang y granitos en varias unidades estructurales. A partir de estos datos de isótopos Sm-Nd, se eliminaron muestras con una relación 147Sm/144Nd superior a 0,15 y se utilizó el modelo de evolución de una sola etapa del isótopo Nd para calcular uniformemente el valor de TDM. En base a esto, se construyó un histograma de distribución de TDM (. Figura 5-4). Como puede verse en la figura, las edades del modelo de isótopos Nd de varias rocas de la corteza terrestre en las montañas Dabie se distribuyen en el rango de 1,0 a 3,4 Ga, pero la gran mayoría de las muestras se concentran en el rango de 1,4 a 2,4 Ga, lo que indica que el cuerpo principal de la corteza continental en las montañas Dabie se formó en el Proterozoico, con un pico de edad de 1,8 ~ 2,0 Ga refleja que este período fue el principal período de crecimiento de la corteza continental de las montañas Dabie. El modelo de isótopos Nd. Las edades de un pequeño número de muestras se distribuyen entre 2,5 y 3,4 Ga, lo que indica que una pequeña cantidad de material de la corteza terrestre en las Montañas Dabie se formó en el Eón Arcaico.
Figura 5-4 Histograma de distribución TDM de varias rocas derivadas de la corteza en el orógeno Dabie La historia de crecimiento de la corteza es similar pero obviamente diferente a la del Bloque del Norte de China, lo que indica que el Bloque Dabie debería ser un componente del bloque Yangtze.
5.4.1.3 Características geoquímicas del manto
Las muestras utilizadas para reflejar las características químicas del manto del cinturón orogénico de Dabie provienen principalmente de Tongjiachong, Zhujiapu, Qingshan, Shahe, Beidabie, piroxenita y gabro en Liujiawa, piroxenita y gabro de Qingshuihe en el sur de Dabie, gabro del templo Chunqiu-Wangmuguan y bienes raíces en el interior de Dabie y en el sur de Huangshi, Macheng, Xinzhou, Huangpi, Xiaochang, etc. Basado en basaltos en los lechos rojos del Cretácico, estas muestras cubren las rocas ígneas máficas-ultramáficas del Paleozoico tardío y Mesozoico del cinturón orogénico de Dabie. A modo de comparación, también se citan datos sobre basaltos terciarios en Ruyang, Henan, en el margen sur del Cratón del Norte de China. Además, las rocas máficas implicadas han sido sometidas a diferentes pruebas, lo que demuestra que el magma no está significativamente contaminado por la corteza continental.
La Tabla 5-7 enumera las composiciones químicas de piroxenita, gabro y basalto derivados del manto en el cinturón orogénico de Dabie. Comparando las composiciones químicas de las rocas derivadas del manto de Dabie en la Tabla 5-7 con las de las rocas derivadas del manto en el margen sur del Bloque Norte de China y el margen norte del Bloque Yangtze en la Tabla 5-2, se puede encontró que: Rocas hercinianas tardías producidas en la parte occidental de las montañas Dabie. Comparando la composición química del gabro Wangmuguan con los basaltos mesozoicos y cenozoicos en los márgenes continentales del norte de China y Yangtze durante el período, el gabro en la parte oriental del cinturón rocoso. es relativamente rico en Cu, Sc y tiene altos niveles de Rb/Sr, Ba/Sr, Ba/. La relación La, Nb/Ta, Yb/Hf y otras características son consistentes con el manto superior del Yangtze, y tienen una baja relación Zr/Hf. característica del manto superior del Yangtze, mientras que el gabro en la parte occidental del cinturón rocoso tiene una relación Zr/Hf más alta, lo que es consistente con Además de ser similar al manto del norte de China, el manto del norte de China también es similar al Manto superior del Yangtze en términos de su enriquecimiento relativo en Cu y Sc, bajo MgO y altas proporciones Rb/Sr, Ba/Sr, Ba/La, Nb/Ta e Yb/Hf (Kuang Shaoping y Zhang Benren, 2002). Por lo tanto, el área de fuente de magma del cinturón de gabro de Wangmuguan muestra afinidad con el manto del Yangtze.
La composición de las rocas máficas-ultramáficas en el período Yanshaniense temprano después de la colisión del cinturón orogénico de Dabie (incluidos Dabie del Norte y Dabie del Sur), en niveles altos de Rb/Sr, Ba/Sr, Ba/La, Nb/ Características como la relación Ta e Yb/Hf son consistentes con el manto en el área de fuente de basalto del margen norte del Yangtze, y tiene una relación Zr/Hf baja característica del manto del Yangtze. Esto refleja que su área de origen está básicamente controlada por la composición del manto superior del Yangtze.
La composición química de los basaltos mesozoicos (Cretácico Superior) de las montañas Dabie es comparable a la de los basaltos mesozoicos y cenozoicos del margen sur del norte de China y del margen norte del río Yangtsé. pero completamente consistente con el basalto del norte de Yangtze en términos de características tales como Cu y Sc relativamente ricos, MgO pobre y relaciones altas de Rb/Sr, Ba/Sr, Ba/La, Nb/Ta, Yb/Hf, como The; El contenido de Nb, Ta, Zr, Hf, Th, Be, V, La, REE y otros elementos es muy cercano al del basalto del norte del Yangtze, pero significativamente menor que el del basalto alcalino terciario del margen sur del norte de China. . Estas características reflejan que el manto en el área de origen del basalto orógeno de Dabie es más similar al manto en el área de origen del basalto en el margen norte del Yangtze, pero es bastante diferente del borde sur del Bloque continental del norte de China. Además, en los diagramas U-Th, 206Pb/204Pb-Th, 206Pb/204Pb-Th/U y 206Pb/204Pb-Ta, los rangos de composición de las rocas intrusivas básicas y basaltos del Mesozoico Dabie son consistentes con rocas similares en el margen norte. del Yangtze, y La composición del basalto cenozoico en el borde sur del Bloque del Norte de China constituye claramente otra área (Figura 5-5). Esto prueba aún más que estas rocas se produjeron en el norte y el sur de Dabies
Tabla 5-7 Composiciones químicas de varias rocas derivadas del manto del Paleozoico tardío y mesozoico en el orógeno de Dabie
Nota: Parte del margen sur del basalto cenozoico del norte de China según Zhou Wenge (1996); otros datos provienen de este proyecto; La unidad de contenido de óxido y elementos principales es %, y la unidad de contenido de oligoelementos es 10-6. El otro bloque debería pertenecer al bloque continental del Yangtze.
Figura 5-5 Rocas volcánicas básicas y rocas intrusivas del Mesozoico y Cenozoico en el cinturón orogénico de Dabie
U-Th, 206Pb/204Pb-Th, 206Pb/204Pb-Th/U y Diagrama 206Pb/204Pb-Ta
De la comparación anterior, se puede ver que las diferentes rocas generadoras del manto en el cinturón orogénico de Dabie desde el período herciniano son básicamente ricas en Sc y Cu, pobres en MgO, ΣFeO. , y alto en relaciones Rb/Sr, Ba/Sr, Ba/La, Nb/Ta, Yb/Hf, y una relación baja característica Zr/Hf, estas características muestran que la composición química del manto en el área de fuente de roca es; similar a la del manto del Yangtze, que se refleja en todo el continente desde el Hercínico. La actividad magmática siempre ha estado controlada por la composición del manto del Yangtze.
5.4.1.4 La naturaleza y evolución del área fuente del manto del magma basáltico temprano
En el complejo central de Dabie, además de los gneis TTG, también hay un supracrustal metamórfico conjunto de rocas. Este último se distribuye en los gneis TTG en forma de bloques irregulares de gran superficie o inclusiones de diferentes tamaños, y está compuesto principalmente por anfibolita plagioclasa, gneis plagioclasa y mármol. Para muestras de anfibolita, diagrama de TiO2F (donde F=(FeO+Fe2O3)/(FeO+Fe2O3+MgO)) y MnO- Según el diagrama de TiO2 (S.N.Misra, 1971), todas las anfibolitas estudiadas pertenecen a la ortoclinoisita, es decir , todos son productos metamórficos de basalto (Hou Qingye et al., 2004). Esto brinda la posibilidad de revelar la naturaleza y evolución del área de origen del manto precámbrico en el área de Dabie a través de rocas derivadas del manto.
Hasta el momento, faltan datos sobre la edad de los isótopos de la anfibolita en el complejo central de Dabie. Dado que se producen en forma de inclusiones en gneis TTG, se especula que la formación general de la anfibolita. protorock Debería ser anterior a la roca original del gneis TTG. Como se mencionó en el Capítulo 4, la anfibolita (8 muestras) recolectada del complejo central de Dabie cuya edad modelo Nd (TDM) pertenece al Paleoproterozoico (2101-2401 Ma) tiene un valor de Sm cercano a la edad isócrona TDM -Nd (2220± 210Ma), y el valor inicial de εNd(t) del protolito (+5,4) es básicamente consistente con el valor de εNd(t) (+5,8) del manto empobrecido en el mismo período. Esto no sólo demuestra que el valor de edad determinado de la roca original es razonable y que hubo actividad eruptiva de magma básico en el Paleoproterozoico, sino que también demuestra que el magma en este período se originó en una zona de origen del manto empobrecido. El TDM en el Complejo Dabie pertenece a la anfibolita Mesoproterozoica (7 muestras) del Mesoproterozoico (1442-1570 Ma), dando una edad isócrona Sm-Nd casi contemporánea (1444±180 Ma), y la roca original es la εNd( El valor t) (+6,2) también está relativamente cerca del valor εNd(t) (+6,8) del manto empobrecido en la misma era, lo que indica que es bastante diferente de la actividad del magma basáltico derivada de la fuente del manto empobrecido en la mediados del Mesoproterozoico.
Las rocas derivadas del manto (materiales que forman la corteza) en el Paleoproterozoico y el Mesoproterozoico medio en el Complejo Dabie se derivan todas del área de origen del manto empobrecido. Esto es completamente consistente con el hecho de que la composición de isótopos de Nd del manto (área de origen). ) en el Yangtze y el sur de Qinling se extiende desde el Paleoproterozoico hasta Es consistente con el desarrollo a lo largo de la línea de evolución del manto empobrecido hasta el Mesoproterozoico tardío.
Las composiciones de isótopos Sm-Nd de muestras de anfibolita del Complejo Dabie se enumeran en la Tabla 5-8. Los valores de edad del modo Nd (TDM) de las muestras varían entre 2,92 y 1,07 Ga. La edad del modo Nd (TDM) de la muestra de anfibolita está representada por un histograma de distribución de frecuencia (Figura 5-6). Se puede mostrar claramente que la anfibolita tiene cuatro edades TDM discontinuas: Xintai, Paleoproterozoico, Mesoproterozoico temprano y medio. y Mesoproterozoico tardío (Figura 5-6). Además, hay muestras individuales de anfibolita y gneis félsico con valores de TDM superiores a 3,0 Ga en el complejo Dabie (Tabla 4-1 y Figura 5-4). Según los nuevos resultados de la cronología estratigráfica de rocas volcánicas metamórficas en las vecinas montañas Qinling del Sur en los últimos años, la acreción cortical del cinturón estructural de Qinling Sur se puede dividir en las siguientes cinco fases: Mesoarqueana (>3.0Ga), Neoarqueana a temprana. Paleoproterozoico (2,45~2,50Ga), Paleoproterozoico medio (1,90~2,25Ga), Mesoproterozoico temprano y medio (1,55~1,75Ga) y el período de transición del Mesoproterozoico (0,90~1,30Ga) (Zhang Zongqing et al., 2002 De acuerdo con esto, se puede creer que el cinturón orogénico de Dabie (incluido el norte de Dabie, la principal área de exposición del complejo de Dabie) y el sur de Qinling deberían ser básicamente consistentes en términos de la historia de formación de la corteza (formación de la corteza). etapas).
Figura 5-6 Histograma de distribución de frecuencia de la edad del modelo Nd (TDM) de anfibolita en el complejo central de Dabie
Por cierto, esta variedad de complejos centrales superficiales Las características del Nd El rango de edad del modelo probablemente se debe al hecho de que la corteza sufrió un fuerte levantamiento, denudación y engrosamiento reológico después de la colisión del cinturón orogénico de Dabie. Como resultado, la estricta secuencia original de capas de roca ya no se conserva, y algunas capas de roca profundas. pueden exponerse en la superficie de forma mixta resultados y rendimiento.