早期地幔源区的性质与演化

早期上地幔的性质和演化是通过前寒武纪不同时代变玄武岩类的Nd同位素组成对其地幔源区示踪来确定的。所选用的岩石均具有高的初始ε_Nd（t）正值和低的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，表明它们的岩浆未受地壳的明显污染。张本仁等（2002）根据当时文献已发表数据编制了前寒武纪变玄武岩的ε_Nd（t）-t（原岩年龄）图解，从而揭示了华北南缘、北秦岭、南秦岭和扬子北部早期地幔（源区）的性质与演化特征（图5-3）。

变玄武岩ε_Nd（t）值随岩石年龄的变化表明（图5-3），扬子北部玄武岩地幔源区，由新太古代至中元古代晚期之前，其ε_Nd（t）值基本沿亏损地幔Nd同位素演化线演化，说明这一时期地幔岩浆均来自亏损地幔。然后自中元古代晚期到新元古代，成壳的幔源岩浆（玄武岩）的ε_Nd（t）值则向富集方向偏离，但仍保持于+4～+5的水平。研究表明，这期间的岩浆主要来自OIB（或地幔柱源区）（张本仁，2001），说明在中元古代晚期成壳岩浆的地幔源区发生了变化。

华北陆块主体及其南缘的前寒武纪变玄武岩的ε_Nd（t）值随年龄变化的研究表明，在由古太古代至古元古代的漫长时期内，玄武岩的ε_Nd（t）值一直波动于+2.2～+3.4之间，平均值稳定于+3左右（李曙光和张宗清，1990；李俊建等，1993；张本仁等，1996），并且古元古代上地幔源区亏损的程度明显弱于当时的亏损地幔（DM）。因此，扬子和华北两陆块早期地壳形成过程中地幔源区的性质和演化趋势也是不同的。

图5-3 华北陆块南缘（SNC）、北秦岭（NQ）、南秦岭（SQ）和扬子陆块北缘（NYC）前寒武纪变玄武岩ε_Nd（t）-t图解

注：本图依据的数据来源为：太华群（TH），引自 Kroner，et al.（1988）和张荫树（1989）；登封群（DEF），引自李曙光等（1987）；绛县群（JX）和中条群（ZT），引自孙大中和胡维兴（1993）；秦岭（QL）、宽坪（KP）、丹凤（DAF）和二郎坪（ELP）群，引自张宗清等（1994）和张旗等（1995）；松树沟蛇绿岩（Oph）：引自李曙光等（1991）；鱼洞子群（YDZ），引自秦克令等（1990）和张宗清等（1996a）；陡岭（DL）、后河（HH）和碧口（BK）群，引自张宗清等（1996）；武当群（WD），引自张宗清等（1996）（研究报告）；耀岭河群（YLH），引自王寿琼（1994）（研究报告）；崆岭群（KL），引自马大铨等（1997）；白勉峡组（BMX），引自夏林圻等（1996）；三花石组（SHS），引自张宗清等（1993）；本项研究为鱼洞子群、陡岭群、碧口群、武当群和白勉峡组提供了补充数据，并为铁船山群（TCS）提供了全部数据。CHUR：原始地幔；DM：亏损地幔演化线

根据最近新发表的有关扬子陆块变火山岩的资料，在崆岭群高级区对于产出于变质表壳岩中的斜长角闪岩，已经获得了2742±83Ma的全岩Sm-Nd等时线年龄，其ε_Nd（t）值为+0.85，明显低于同时代亏损地幔的ε_Nd（t）值（+4.01），但其Nd同位素模式年龄（T_DM）介于2.85～3.64Ga之间，平均3.15Ga（凌文黎等，1998），远老于等时线年龄。这表明此类斜长角闪岩原岩岩浆中有中太古代古老地壳物质的加入，或者为中太古代镁铁质岩石变质重熔产物。崆岭群下部TTG片麻岩中呈岩席（rock sheet）和包体状的斜长角闪岩已经有了3290±170Ma的全岩Sm-Nd等时线年龄，ε_Nd（t）值为+2.7，以及T_DM介于3.09～3.63Ga，平均3.31Ga（马大铨等，1997）。这些数据可以支持上述推断，尤其有利于形成于2742Ma的斜长角闪岩原岩属于老镁铁质岩石变质重熔产物的观点。鉴于形成于3290Ma的斜长角闪岩原岩的ε_Nd（t）值（+2.7）非常接近同时代亏损地幔的ε_Nd（t）值（+2.8），再次肯定扬子陆块太古宙成壳物质来自亏损地幔。张宗清等（2002）虽然在更系统的年代学研究基础上，排除了受地壳物质明显混染的变基性火山岩后，用更精确的Sm-Nd同位素数据（多数属于等时线法获得的参数）探讨了扬子和南秦岭前寒武纪地幔性质和演化，但仍然得出至少在2.5～1.2Ga时间跨度内这两个构造块体地幔源区的Nd同位素是基本沿着亏损地幔演化线演化的结论。因此，这些研究新进展再次表明我们以往关于扬子早期地幔性质和演化的认识是可信的。

上述扬子和华北陆块壳、幔化学和同位素组成及增生、演化趋势的对比结果一致表明，这两个块体原来应为分别独立发展的陆块，或不同古大陆裂解的部分，因而，秦岭大别造山带应为发生于不同陆块间的造山带。