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元古宙晚期至古生代是扬子克拉通乃至全球构造演化和大陆地壳生长的重要时期。本文报道了扬子核部神农架-黄陵地区中元古宙至早古生代沉积地层Nd同位素和元素地球化学研究的结果,以期为认识这一时期华南陆块的地壳演化提供新线索。
研究对象为中元古代神农架群、新元古代南华-震旦纪及古生代寒武纪、志留纪地层泥质岩。从中元古代晚期、经新元古代南华纪至古生代奥陶纪,研究区沉积地层的Nd同位素模式年龄显示了由2.5-2.8Ga、经1.5-1.7Ga至1.8-2.1 Ga的“V”字型演化,相应的εNd(t)值发生了由低(-11至-14)、经峰值(-1.1至-5.3)至新低值(-7.9至-9.9)的变化。该演化趋势与前人发表的扬子克拉通东南缘和江南造山带同期沉积地层的演化特征相似,指示了~0.8Ga的新元古代或稍早时期,整个华南陆块发生了有地幔物质加入的大规模构造岩浆事件。
主量元素特征(包括CIA和ICV指数)显示,研究区沉积地层源区岩石风化程度相对较弱,代表了粘土矿物和残余硅酸盐矿物不同比例的混合。微量元素特征表明,神农架群郑家垭组和奥陶纪五峰组地层沉积物源岩分异程度较高,指示了古老上地壳物质来源。南华纪莲沱组、震旦纪陡山沱组和寒武纪水井沱组微量元素性质反映了较高比例的基性物质加入。这些结果与其Nd同位素地球化学特征相吻合。样品的稀土元素特征表明,中元古代郑家垭组和奥陶纪五峰组总体上为主动大陆边缘坏境,中元古代矿石山组、南华纪莲沱组和南沱组、震旦纪陡山沱组和寒武纪水井沱组的构造背景与大陆岛弧环境相似。
扬子陆核区中元古代早期地层具有大范围变化的模式年龄(~1.5至2.7Ga)和εNd(t)值(+1.38至-12.0),且中元古代晚期地层为太古宙模式年龄,指示扬子克拉通的核部和东南缘中元古代盆地具有不同的沉积物源,两区域之间应存在陆内裂(凹)陷或分隔的大洋。此外,新元古代扬子陆块和江南造山带相似的演化形式和古生代早期地层相近的模式年龄,指示经~0.9Ga的扬子-华夏陆块拼合后,华南陆块开始具有了共同的沉积盆地和物源。因此,扬子克拉通于前新元古代可能由次一级的不同陆块组成,直至Rodinia超大陆的聚合过程才导致了原始华南陆块的形成。