摘要：摘要:秦岭造山带位于扬子与华北克拉通之间，经历了古生代－早中生代多阶段演化过程，完整记录了扬子−华北克拉通的碰撞造山历史。在物源、岩石地球化学、岩浆活动及大地构造等领域已积累大量研究成果，但秦岭造山带早古生代构造格局及晚古生代洋盆演化等关键问题仍存争议，主要有

编者按：本周为大家推荐《地质力学学报》2025年4期封面文章——李程昊等作者的《晚古生代秦岭造山带构造演化：西秦岭碎屑锆石U-Pb年代学的制约与启示》。

作者：李程昊, 陈正乐, 霍海龙, 潘家永, 王永, 王文宝, 王慎刚

摘要: 秦岭造山带位于扬子与华北克拉通之间，经历了古生代－早中生代多阶段演化过程，完整记录了扬子−华北克拉通的碰撞造山历史。在物源、岩石地球化学、岩浆活动及大地构造等领域已积累大量研究成果，但秦岭造山带早古生代构造格局及晚古生代洋盆演化等关键问题仍存争议，主要有以下观点：商丹洋的闭合时间为早志留世、石炭纪与印支期；勉略洋初始俯冲时间为早石炭世、晚二叠世、晚二叠世末以及晚于早三叠世。岷县寨上地区位于西秦岭造山带，古生代地层广泛发育，是研究秦岭造山带构造演化历史的重要窗口。对该区出露的泥盆系、石炭系和二叠系开展系统采样，依次实施锆石单矿物分选、制靶、抛光及阴极发光（CL）图像拍摄，利用 LA-ICP-MS 进行锆石 U-Pb 年代学分析。通过分析实验结果，对西秦岭岷县寨上地区出露的泥盆系、石炭系和二叠系开展碎屑锆石 LA-ICP-MS U-Pb 年代学研究，以限定秦岭造山带古生代构造演化历史及沉积过程。碎屑锆石U-Pb年代学研究结果表明，岷县寨上地区西汉水群双狼沟组和巴都组具有相似的碎屑锆石年龄组成。泥盆系西汉水群双狼沟组碎屑锆石的主要年龄峰值为794 Ma，最年轻年龄峰值为448 Ma，以新元古代年龄组（746～880 Ma）为特征。下石炭统巴都组碎屑锆石主要年龄峰值为818 Ma，最年轻年龄峰值为390 Ma，以新元古代年龄组（750～901 Ma）为特征。下二叠统十里墩组中段碎屑锆石主要年龄峰值为443 Ma，最年轻年龄峰值为443 Ma，以早古生代年龄组（409～464 Ma）为特征。通过对比泥盆系、石炭系、二叠系碎屑锆石U-Pb年龄相对概率分布曲线及碎屑锆石年龄峰与构造背景关系图（对比对象包括北秦岭造山带、华北克拉通和扬子克拉通）发现：寨上地区泥盆系双狼沟组与石炭系巴都组具有一致的碎屑物质来源，其物源主要来自扬子克拉通，其次来自北秦岭造山带，且构造背景均属于裂谷盆地。而二叠系十里墩组中段碎屑物质则主要来源于北秦岭造山带，其构造背景为弧后盆地。结合研究结果以及秦岭造山带、华北克拉通、扬子克拉通、商丹洋和勉略洋的相对位置综合判断可知，岷县寨上地区在晚泥盆世—早石炭世期间处于裂谷盆地环境，至早二叠世转变为弧后盆地，这标志着勉略洋在此期间完成了由大洋扩张到大洋俯冲消亡的转换。此外，还限定勉略洋打开时间晚于早石炭世，商丹洋闭合时间早于晚泥盆世。这为秦岭造山带构造演化过程以及商丹洋的闭合时间和勉略洋初始俯冲时间提供了新的证据和年代学约束，有助于帮助恢复构建秦岭造山带的构造演化过程。

关键词：碎屑锆石 / LA-ICP-MS U-Pb年代学 / 物质来源 / 沉积环境 / 西秦岭造山带

图件及说明

图 1 西秦岭造山带地质简图及岷县寨上地区区域地质简图及采样位置图

西秦岭出露的晚古生代地层主要包括泥盆系（西汉水群、大草滩组、舒家坝群、当多组、普莱组和陡石山组等）、石炭系（巴都组、下加岭组、岷河组和略阳组等）和二叠系（十里墩组、石关组、大关山组、迭山组和尕拉组）（高翔宇，2019）。岷县寨上地区古生代地层主要包括泥盆系、石炭系和二叠系（图1）。

图 2 岷县寨上地区典型沉积岩露头及采样位置照片

图 3 岷县寨上地区及邻区晚古生代地层柱状图

全部样品均采自西秦岭岷县寨上地区，包括泥盆系西汉水群双狼沟组上段灰色砂岩（样品编号DG4011、DG4014）、下石炭统巴都组土黄色砂岩（样品编号DG4009）以及下二叠统十里墩组中段土黄色中粗粒砂岩（样品编号DG0026）（图2，图3）。

图 4 岷县寨上地区沉积岩中碎屑锆石的CL图像及年龄值

每个样品测试120个点，统计谐和度>90%的数据点。对于206Pb/238U年龄≤1000 Ma的点取206Pb/238U年龄，206Pb/238U年龄>1000 Ma的点取207Pb/206Pb年龄。从锆石CL图像看，锆石均具有一定磨圆度，具沉积岩碎屑锆石特征。其中绝大部分锆石Th/U比值较高（>0.1），震荡环带清晰，指示其为岩浆成因（图4）；个别锆石具较窄生长边，属变质成因（Vavra et al.，1996，1999；Rubatto et al.，1998；Hermann et al.，2001；吴元保和郑永飞，2004）。

图 5 岷县寨上地区沉积岩中碎屑锆石的U-Pb年龄谐和图

样品DG4014中锆石呈棱柱状—次圆状，粒径为50～180 μm，长宽比为1.1～3。LA-ICP-MS测得120个锆石年龄数据，去除谐和度0.40；图4；测试数据见文后OSID码）。主要年龄峰值为784 Ma，次要峰值分别为434 Ma、1228 Ma、1826 Ma和2430 Ma。最年轻锆石年龄为394 Ma，最小年龄峰值为434 Ma（图5a，图6a）。

图 6 岷县寨上地区沉积岩中碎屑锆石U-Pb 年龄频率分布直方图

图 7 岷县寨上地区及其邻区U-Pb年龄相对概率分布图

下石炭统巴都组样品年龄图谱显示，该地层碎屑锆石主要年龄峰值为818 Ma，次要峰值为419 Ma、1901 Ma和2517 Ma（图6c）。碎屑锆石年龄主体峰值为新元古代，集中于818 Ma，区间为750～901 Ma（图6c）。下石炭统巴都组碎屑锆石年龄图谱与泥盆系西汉水群双狼沟组年龄图谱高度一致，且两者的主要年龄峰值和次要年龄峰值基本一致（图7），因此认为两者的主要沉积物质来源一致，沉积物质主要来源于扬子克拉通，其次来自北秦岭造山带（沉积物质来源的讨论与泥盆系沉积物质来源的讨论一致）；且地层沉积时的构造背景没有发生巨大变化。

图 8 碎屑锆石年龄峰与构造背景关系图

Cawood et al.（2012）通过分析碎屑锆石U-Pb年龄数据，构建了碎屑锆石年龄峰值与构造背景关系图（图8）。

图 9 秦岭造山带构造演化图

秦岭古洋盆自新元古代末（600 Ma）形成，于520 Ma开始俯冲消减（Shi et al.，2013），经历多期弧陆碰撞，最终于早泥盆世沿商丹一线闭合（图9；李伍平等，2001；Dong and Santosh，2016；Dong et al.，2018, 2021；董云鹏等，2022）。

文章结论

（1）岷县寨上地区西汉水群双狼沟组上段沉积持续至晚泥盆世，巴都组沉积持续至早石炭世，十里墩组中段沉积持续至早二叠世，从而限定了岷县寨上地区地层沉积时代上限。

（2）岷县寨上地区西汉水群双狼沟组和巴都组具有相似的碎屑锆石年龄组成，以新元古代年龄组（746～880 Ma和750～901 Ma）为特征，指示了其物源主要来自扬子克拉通，其次为北秦岭造山带。而十里墩组碎屑锆石年龄组成具有明显变化，以早古生代年龄组（409～464 Ma）为特征，其物源主要来源于北秦岭造山带。

（3）甘肃岷县寨上地区晚泥盆统—早二叠统碎屑锆石年龄谱及物源分析结果表明，岷县寨上地区在晚泥盆世—早石炭世期间处于裂谷盆地环境，至早二叠世转变为弧后盆地环境，这一沉积−构造演化过程为勉略洋盆的构造演化提供了重要依据。同时，研究进一步限定勉略洋的打开时间晚于早石炭世，而商丹洋的闭合时间早于晚泥盆世，这些认识为区域构造演化研究提供了新的年代学约束。

引用格式

李程昊，陈正乐，霍海龙，等，2025. 晚古生代秦岭造山带构造演化：西秦岭碎屑锆石U-Pb年代学的制约与启示[J]. 地质力学学报，31（4）：617−637 doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025020

LI C H，CHEN Z L，HUO H L，et al.，2025. Late Paleozoic tectonic evolution of the Qinling Orogenic Belt: Constraints and insights from detrital zircon U–Pb geochronology in the Western Qinling[J]. Journal of Geomechanics，31（4）：617−637 doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025020

来源：地质力学学报