岩石学报  2014, Vol. 30 Issue (9): 2619-2630   PDF    
引用本文
戢兴忠, 李楠, 张闯, 邱昆峰, 华北, 余金元, 吴春俊, 韩日. 2014. 勉略构造带硅质岩元素地球化学特征及其形成环境. 岩石学报,30(9): 2619-2630  
JI XZ, LI Nan, ZHANG C, QIU KF, HUA B, YU JY, WU CJ, HAN R. 2014. Elemental geochemistry characteristics and forming environment of cherts in the Mianlue tectonic zone. Acta Petrologica Sinica,30(9): 2619-2630 (in Chinese with English abstract)  
勉略构造带硅质岩元素地球化学特征及其形成环境
戢兴忠1, 李楠1, 张闯2, 邱昆峰1, 华北1, 余金元3, 吴春俊3, 韩日1    
1. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 北京 100083;
2. 核工业北京地质研究院, 北京 100029;
3. 武警黄金部队第十二支队, 成都 610036
2014-3-1 收稿, 2014-6-3 改回.
基金项目：本文受国家重点基础研究发展规划（2009CB421008）、国家自然科学基金项目（41030423）、公益性行业科研专项经费项目（201411048）、中国地质调查局地质调查项目（1212011121090）和中国地质大学（北京）基本科研业务费专项资金资助项目（2-9-2014-055）联合资助.
第一作者简介：戢兴忠，男，1988年生，博士生，矿物学、岩石学、矿床学专业，E-mail：jxz_cugb@126.com
摘要：勉略构造带古生代硅质岩发育，其对西秦岭造山带古生代沉积环境与构造背景具有重要指示意义。本文研究了勉略构造带西段文县地区泥盆纪硅质岩的野外露头产状、岩石学与矿物学及全岩主微量元素地球化学特征，对比分析了该带东段硅质岩性质，综合剖析了勉略构造带古生代硅质岩的沉积环境，探讨了西秦岭造山带古生代岩相古地理环境及大地构造背景。文县硅质岩有灰白色块状硅质岩和灰黑色角砾状硅质岩两种类型，两者均具层状、条带状等沉积构造，并与上覆、下伏地层整合接触，为典型热水沉积硅质岩。岩石主要组成矿物为细晶-微晶石英，含有少量的方解石、绢云母及泥质等。岩石地球化学分析显示，硅质岩SiO2含量较高，为84.85%~99.07%，平均为91.99%，且灰白色硅质岩质地更纯，SiO2含量明显高于灰黑色硅质岩。硅质岩主微量、稀土元素Fe2O3/TiO2-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）、V/Y-Ti/V 及LaN/CeN-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）图解表明该区硅质岩主要形成于大陆边缘及近大陆边缘环境。稀土元素显示灰黑色角砾状硅质岩稀土总量较高，为171.3×10-6~236.1×10-6，而灰白色块状硅质岩仅为11.96×10-6~51.06×10-6，表明前者所含陆源物质组分更多；稀土元素北美页岩标准化后两者整体显示了相似的轻重稀土分异不明显的平坦型稀土配分模式，其中灰黑色硅质岩δCe为0.95~1.05、δEu为0.66~0.87、（La/Yb）SN值为0.95~1.10，反映基本无Ce异常、弱Eu负异常及轻重稀土分异不明显；灰白色硅质岩的δCe为1.07~1.12、δEu为0.70~0.90、（La/Yb）SN值为1.64~4.07显示了弱Ce正异常、弱Eu负异常及弱轻重稀土分异，两者稀土元素特征与世界典型大陆边缘（裂陷）盆地硅质岩相近。文县硅质岩地质、元素地球化学特征表明其整体形成于大陆边缘及近大陆边缘沉积环境，但相比于灰白色块状硅质岩，灰黑色角砾状硅质岩有更多陆源物质加入。结合勉略构造带东段古生代硅质岩野外产出及地球化学特征分析，该区在早古生代-晚古生代早期主要处于扬子板块北部大陆边缘海盆沉积环境，有较多的陆源物质加入到富硅的热水沉积中，在勉略构造带内自西向东形成了一系列不同时代的热水沉积硅质岩。与此同时，西秦岭主要处于大陆裂陷构造背景之中，多期次的裂陷活动形成了一系列裂陷盆地及深大断裂，这对西秦岭古生代热水沉积硅质岩的形成具有重要意义。
关键词： 硅质岩     元素地球化学     沉积环境     构造背景     勉略构造带     西秦岭    
Elemental geochemistry characteristics and forming environment of cherts in the Mianlue tectonic zone
JI XingZhong1, LI Nan1, ZHANG Chuang2, QIU KunFeng1, HUA Bei1, YU JinYuan3, WU ChunJun3, HAN Ri1    
1. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;
2. Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China;
3. The Twelfth Gold Detachment of China Armed Police Force, Chengdu 610036, China
Abstract: Lots of Paleozoic chert outcrops were found in Mianlue tectonic zone which can reveal the sedimentary environment and tectonic background of western Qinling orogenic belt. In this paper, researches on the Devonian cherts from Wenxian which is located in the west of Mianlue tectonic zone have been done, including field work of the cherts outcrops, petrology and mineralogy of the cherts, major and trace elements of the cherts, and the sedimentary environment of cherts have also been analyzed. Moreover, combined with the studies related to cherts in the east of Mianlue tectonic zone, we conclude the sedimentary environment of Mianlue tectonic belt and the tectonic background of western Qinling orogenic belt in Paleozoic. Cherts from Wenxian can be divided into grey-white blocky and grey-dark brecciated cherts, and both of them are hot water sedimentary cherts with bedding or banded structure and conformity to upper and underlying strata in the field. And they are mainly made up of fine crystalline to microcrystalline quartz grain (84.85%~99.07%, average value is 91.99%) with few calcite, sericite and mud material, while the grey-white cherts are purer than the other one with more SiO2. According to the Fe2O3/TiO2-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3), V/Y-Ti/V and LaN/CeN-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3) discrimination diagrams, cherts are mainly formed in or near the continental margin. It is noticeable that the grey-white cherts are affected by materials from continental margin less than the grey-dark one based on the fewer ∑REE contents (11.96×10-6~51.06×10-6 compare to 171.3×10-6~236.1×10-6). The rare earth patterns of the two kinds of cherts are similar with flat model after North American Shale Standardization (NASS). And the feature of cherts which shows no Ce anomaly (grey-dark is 0.95~1.05) or weak Ce positive anomaly (grey-white is 1.07~1.12), Eu weak negative anomaly (grey-dark cherts is 0.66~0.87, the other is 0.70~0.90), and low (La/Yb)SN value (grey-dark is 0.95~1.10, the other is 1.64~4.07) is similar to the classical cherts formed near the continent margin in the world. All the geology and geochemistry features suggest cherts from Wenxian are formed in or near the continental margin while the grey-dark cherts may contain more continent materials than the grey-white one. Compared with the studies of the cherts in the east of Mianlue tectonic zone in Paleozoic, it suggests that it is sea basin sedimentary environment in the north of South China Block continent margin from Early Paleozoic to early Late Paleozoic, where there are a lot of continental margin materials added into the SiO2-rich hot water, and then a series of cherts are formed from the west to the east of Mianlue tectonic zone. Meanwhile, western Qinling is under the continent rifting tectonic background, and a lot of rifting basins and deep fractures are formed in different stages of rifting activities which have a contribution to the forming of cherts.
Key words: Cherts     Elemental geochemistry     Sedimentary environment     Tectonic background     Mianlue tectonic zone     Western Qinling    
1 引言

硅质岩是一类特殊的沉积岩，按成因可分为生物硅质岩、化学(沉积或交代)硅质岩和凝灰硅质岩。其中化学硅质岩中的热水沉积硅质岩因具有一系列可识别的地球化学特征及沉积环境判别意义，而受到国内外学者广泛关注(Yamamoto，1987; 丁林和钟大赉，1995; Marin-Carbonne et al., 2011，2012)。除野外对硅质岩结构构造、沉积组合、地层层序及岩相古地理进行分析外(Adachi et al., 1986; Ledevin et al., 2013; Marshall et al., 2014)，研究者们还应用热水沉积硅质岩的主微量元素、Si-O同位素等地球化学方法，建立了定量化的沉积环境分析指标(Shimizu and Masuda， 1977; Murray et al., 1990; Murray，1994; Kurihara et al., 2009; Baldwin et al., 2011; Nishikane et al., 2014)。

西秦岭造山带是中国地理南北的天然分界(图 1a)，具“三板块两缝合带”结构(张国伟等， 1995，2003)，其中勉略构造带内岩浆岩、蛇绿岩及沉积岩相等记录了西秦岭造山带的形成与演化过程。此外，勉略构造带内广泛发育的硅质岩，对西秦岭造山带沉积环境、盆地格局和构造演化的分析具有重要指示意义。前人对勉略构造带硅质岩研究集中在该带东段(图 1b)，涉及到略阳三岔子硅质岩(盛吉虎等，1997；张成立等，2003)、汉中梁山硅质岩(李文厚， 1997a，b)、紫阳-安康-旬阳盆地硅质岩(高长林和何将启，1999；吕志成等，2004；刘淑文等，2005)，而对该带西段硅质岩鲜有研究。因此对勉略构造带西段文县地区硅质岩的研究，能完善勉略构造带硅质岩研究资料和内容，进而明确勉略构造带古生代沉积环境特征，并为分析西秦岭造山带古生代构造背景补充资料。另外，研究区硅质岩紧邻“亚洲第一金矿”阳山金矿，多期次复合造山作用、构造体制转换与金成矿密切相关(邓军等， 2010，2011，2013; 杨立强等， 2003，2010，2011a，b，2014a，b; Deng et al., 2008，2014a，b)，但金矿成因机制仍存争议。前人对该区赋矿泥盆纪炭硅泥质沉积地层进行了研究，认为其对阳山金矿金预富集有一定作用(秦艳和周振菊，2009)，因此对该套地层中硅质岩形成的沉积环境与构造背景进行研究，能够为阳山金矿的成因机制提供一定信息，并为成矿规律认识及找矿实践提供思路(邓军等，2012; Yang et al., 2007，2008，2009，2014; Yang and Badal， 2013)。

本文以西秦岭造山带勉略构造带西段文县硅质岩为研究对象，研究其野外地质特征、岩石学与矿物学特征、地球化学特征并分析其形成的沉积环境，再结合勉略构造带东段硅质岩特征进行分析，以明确勉略构造带内不同时空分布硅质岩所反映的沉积环境，进而探讨勉略构造带内硅质岩对西秦岭造山带古生代岩相古地理环境及构造背景的指示意义。 2 地质背景

勉略构造带地处南秦岭微板块与扬子板块、碧口地体之间(图 1a，b)，为早古生代从扬子板块裂陷形成的勉略洋，于印支期随着华北板块与扬子板块俯冲、碰撞而闭合形成(张国伟等，2003; Dong et al., 2011)。因此，该带记录了西秦岭造山带从早古生代到中生代的沉积背景及构造演化信息。勉略构造带内广泛发育硅质岩，自西向东主要分布在甘肃文县、陕西略阳、汉中、旬阳、紫阳等地(图 1b)，其常以层状、似层状和透镜体状与围岩地层(寒武-石炭系)整合接触产出。硅质岩常见有块状、层纹状、角砾状和多孔状构造，细晶-微晶结构。其主要矿物为细晶、微晶石英，含量多在85%以上，另含有少量的方解石、绢云母及炭质(盛吉虎等，1997；张成立等，2003；李文厚， 1997a，b；高长林和何将启，1999；吕志成等，2004；刘淑文等，2005)。

图 1 西秦岭构造地质简图(a，b，据张国伟等，2003; Dong et al., 2011)、文县堡子坝地区构造地质简图(c，据赵成海，2009；李楠等，2012; Li et al., 2014)及堡子坝地区泥盆系地层柱状图(d) Fig. 1 The geological sketch map of western Qinling(a，b，modified after Zhang et al., 2003; Dong et al., 2011) and Puziba area in Wenxian(c，modified after Zhao，2009; Li et al., 2012，2014) and the stratigraphic column of Devonian in Puziba area(d)

研究区位于勉略构造带西段、文县弧形构造带弧顶部位甘肃文县堡子坝乡(图 1c)，其紧邻“亚洲第一金矿”阳山金矿。该区地层主要为中泥盆统三河口群一套炭硅泥质沉积，沉积环境总体以深水盆地和深水陆棚相为主(杜远生，1995)。陕西省地质局区调队(1970①)根据该套地层中所含化石及与邻区对比，认为该区泥盆系由一套浅海相的碎屑岩-泥质岩-碳酸盐岩沉积建造构成，并将其分成六个岩性段，硅质岩即产于中泥盆统第一岩性段(D2s1+2)、第二岩性段(D2s3)及第三岩性段(D2s4)中(图 1c，d)。野外硅质岩呈层状、似层状及透镜状与上覆、下伏的灰岩、板岩整合接触(图 1d)。本区岩浆岩发育程度较弱，在硅质岩北部发育有NNE、NWW、EW向斜长花岗斑岩脉及细晶花岗岩脉。另外，沿第二岩性段(D2s3)与第三岩性段(D2s4)界面附近发育NNE向断裂构造(图 1c)，其将部分硅质岩破碎，形成角砾状硅质岩(图 2a，b)。
① 陕西省地质局区调队. 1970. 1 20万文县幅区域地质调查报告

图 2 文县硅质岩野外产状、手标本及镜下特征
(a)-高楼山灰黑色硅质岩，其发育于断裂附近；(b)-灰黑色硅质岩手标本照片，见岩石角砾，表面褐铁矿化；(c)-灰黑色硅质岩显微镜下照片，见石英角砾及粒间泥质、炭质物质；(d)-陶家坝灰白色硅质岩野外产状，呈层状构造，右侧为整合接触的黑色硅质板岩；(e)-灰白色硅质岩手标本照片；(f)-灰白色硅质岩显微镜下照片，他形粒状 Fig. 2 The outcrop，h and specimen and microscope features of cherts from Wenxian
(a)-grey-dark cherts near faults from Gaoloushan area;(b)-h and specimen of grey-dark cherts with breccia and limonite covering;(c)-microphotograph of grey-dark cherts with angular quartz grain，silt and carbonaceous material between the quartz;(d)-outcrop of bedded and lenticular grey-white cherts with siliceous slate from Taojiaba area;(e)-h and specimen of grey-white cherts;(f)-microphotograph of grey-white cherts with anhedral quartz

本区硅质岩有灰黑色角砾状和灰白色块状两种。其中灰黑色角砾状硅质岩在高楼山-观音坝一带较为发育(图 1c)，其常沿构造断裂带断续发育(图 2a)；此类硅质岩岩石整体呈灰黑色，由于地表氧化表面常呈现黄褐色(图 2b)，条带状、角砾状构造；主要矿物为石英角砾(约85%)(图 2c)，为构造破碎形成；镜下见少量泥质、炭质物质及绢云母矿物于细粒石英颗粒间，且见较多褐铁矿化(氧化的草莓状黄铁矿及团块状黄铁矿)，其特征与西秦岭地区西成盆地、凤太盆地灰黑色硅质岩相似(薛春纪，1997)。灰白色块状硅质岩主要发育于安坝、葛条湾、陶家坝、汤卜沟等地(图 1c)，野外硅质岩有较明显的沉积成因层状、纹层状、条带状构造(图 2d)；呈灰白-纯白色(图 2e)，质地较纯，石英含量高(>95%)，他形细晶-微晶结构(图 2f)，此外含有极少量绢云母矿物及泥质物质，并偶见草莓状黄铁矿。前人对该类草莓状黄铁矿矿物学特征及与金矿化关系进行了研究(Li et al., 2014)，认为其属沉积成因，且有一定金矿化，表明文县地区硅质岩对阳山金矿金预富集有一定作用。 3 样品与测试

本次野外工作主要在西秦岭造山带勉略构造带西段文县堡子坝乡，共采集了位于陶家坝、葛条湾、安坝以及高楼山四个行政村的11块岩石样品(图 1c)。其中3件为采自高楼山的灰黑色角砾状硅质岩，7件为采自陶家坝、葛条湾、安坝金子山的灰白色块状硅质岩，并在陶家坝采集了1件作为对比分析的硅质板岩样。野外采样时尽量避开了风化松散及氧化严重的部分岩石，采集较为新鲜的岩石样品。

全岩粉末样处理工作在河北廊坊市地源矿物测试分选技术服务有限公司进行。首先选取较新鲜的硅质岩样品，去除风化部分，在磨制好0.3mm厚的探针片后，剩余硅质岩样先粗碎至1~5mm，用3%的盐酸和去离子水多次超声浸泡和清洗至无气泡，再用去离子水洗净烘干，粉碎至200目，用于主微量元素分析测试。

主量和微量元素分析工作在国家地质实验测试中心完成。其中，主量元素采用X-荧光光谱仪(XRF)完成，稀土元素及微量元素采用等离子体质谱仪(ICP-MS)测试完成。主量元素的分析精度优于5%，微量元素分析精度优于10%。

测试结果列于表 1中，并对部分元素进行初步分析整理。其中，根据FeO=1.1114×Fe2O3将FeO全部转化为Fe2O3，并计算Fe2O3T含量；另外Fe2O3/TiO2、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3+MnO)、δCe、δEu、(La/Ce)N、(La/Yb)SN等值也列入表 1与表 2中。

表 1 西秦岭勉略构造带文县硅质岩主量(wt%)、微量(×10-6)元素分析结果 Table 1 Major(wt%) and trace element(×10-6)analyzing results of cherts from Wenxian，Mianlue suture，western Qinling

表 2 文县硅质岩与典型硅质岩稀土元素特征对比 Table 2 Comparison of geochemical parameters of rare earth element between cherts from Wenxian and other typical cherts
4 分析结果 4.1 主量元素

主量元素特征显示，高楼山灰黑色角砾状硅质岩SiO2含量相对较低(84.85%~88.50%)，平均86.24%；Al2O3含量相对较高(4.15%~7.18%)，平均6.05%；TiO2含量相对较高(0.54%~0.67%)，平均0.59%；Fe2O3T含量相对较高(0.30%~6.54%)，平均为2.80%。而产于陶家坝、葛条湾及安坝金子山的灰白色块状硅质岩质地更纯，其SiO2含量相对较高(93.44%~99.07%)，平均97.73%；而Al2O3、TiO2及Fe2O3T含量相比高楼山灰黑色角砾状硅质岩则均较低，分别为0.27%~0.80%、 0.01%~0.08%与0.04%~1.17%，平均含量为0.45%、0.06%与0.24%，比高楼山灰黑色硅质岩含量低一个数量级。整体来看，文县硅质岩Al2O3与SiO2含量表现出很好的负相关关系；Al2O3与TiO2含量具有良好的正相关关系，MnO含量均极低(0.01%~0.03%)，表现出贫锰质而较富粘土质成分特征。Murray(1994)研究认为Al2O3、TiO2与铝硅酸盐矿物具有很好的亲缘性，其含量可以指示陆源物质加入的相对多少，而MnO、Fe2O3在深海与洋中脊附近沉积物中相对富集，其含量可以指示洋中脊热水物质加入的多少。因此，SiO2、Al2O3、TiO2、MnO、Fe2O3等主量元素特征表明文县硅质岩均有一定比例陆源物质加入，且相比于灰白色硅质岩，高楼山灰黑色硅质岩有更多陆源物质成分。

另外，硅质岩研究者们还根据Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)值以及Al2O3/(Al2O3+Fe2O3+MnO)值来判断硅质岩形成沉积环境。例如，Baltuck(1982)认为硅质岩Al2O3/(Al2O3+Fe2O3+MnO)值从大陆边缘(0.619)→大洋盆地及洋岛(0.319)→大洋中脊(0.00819)逐渐减小；Yamamoto(1987)认为热液成因硅质岩Al2O3/(Al2O3+Fe2O3+MnO)<0.4，而受陆源碎屑影响硅质岩该值大于0.4；Murray(1994)认为硅质岩Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)值在洋中脊小于0.4、大洋盆地为0.4~0.7、大陆边缘为0.5~0.9。文县硅质岩Al2O3/(Al2O3+Fe2O3+MnO)、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)值均为0.39~0.96，平均为0.76，表明其主要形成于受陆源物质影响的大陆边缘环境。在Fe2O3/TiO2-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)图解中(图 3)，本区硅质岩绝大部分都位于大陆边缘及靠近大陆边缘的区域，显示文县硅质岩主要形成于大陆边缘环境。但图解中出现了高楼山硅质岩(GLS-04)与安坝金子山(JZS-D2-02)投到了远洋盆地中的情况。仔细观察了这两个样品野外产状记录、手标本及镜下照片，发现其采于断裂附近，样品较碎且内中含有较多的黄铁矿，测试数据中Fe2O3含量高于同类型硅质岩5倍以上，初步分析这两个硅质岩可能混入有阳山金矿金成矿期的部分Fe，导致Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)值偏小，而投到了远洋盆地范围内。

图 3 勉略构造带文县硅质岩Fe2O3/TiO2-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)图解(底图据Murray，1994) Fig. 3 Fe2O3/TiO2 vs. Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)discrimination diagram of cherts from Wenxian，Mianlue tectonic zone(after Murray，1994)
4.2 微量元素

前人对硅质岩微量元素特征研究较少，Murray(1994)研究认为硅质岩中V、Ni、Cu含量从洋中脊经大洋盆地到大陆边缘依次递减，而Ti、Y元素含量则逐渐增加。因此从洋中脊到大陆边缘，V/Y比值逐渐降低而Ti/V比值逐渐增加，且洋中脊(V≈42×10-6，V/Y≈4.3，Ti/V≈7)、大洋盆地(V≈38×10-6，V/Y≈5.8，Ti/V≈25)到大陆边缘(V≈20×10-6，V/Y≈0.8，Ti/V≈40)。文县硅质岩V含量多在0.85×10-6~3.60×10-6，仅高楼山3个灰黑色硅质岩样品V含量46.6×10-6~54.6×10-6；灰黑色与灰白色硅质岩V/Y比值分别为1.63×10-6~1.76×10-6及0.38×10-6~1.43×10-6，平均为1.71与0.68，Ti/V比值绝大部分样品大于40；在V/Y-Ti/V相关图上(图 4)，文县硅质岩大部分点都位于大陆边缘硅质岩范围及其附近。

图 4 西秦岭勉略构造带文县硅质岩V/Y-Ti/V图解(底图据Murray et al., 1991) Fig. 4 V/Y vs. Ti/V discrimination diagram of cherts from Wenxian，Mianlue tectonic zone，western Qinling(after Murray et al., 1991)
4.3 稀土元素 文县硅质岩稀土总量为11.96×10-6~236.1×10-6，其中高楼山灰黑色角砾状硅质岩(GLS-02、GLS-03与GLS-04)稀土总量较高，为171.3×10-6~199.1×10-6，平均达181.1×10-6，而产于陶家坝、葛条湾及安坝金子山的灰白色块状硅质岩稀土总量较低，为11.96×10-6~51.06×10-6，平均为32.09×10-6。显示相比于其他硅质岩，高楼山灰黑色硅质岩稀土总量更高，且其与陶家坝硅质板岩(TJB-02)稀土元素特征类似(但稀土总量低于硅质板岩的236.1×10-6)，表明高楼山灰黑色硅质岩比其他地区的灰白色有更多的陆源物质的加入。

\将稀土元素北美页岩标准化后(图 5)，文县硅质岩整体显示了轻重稀土分异不明显的平坦型稀土配分模式，且(La/Ce)N值变化范围为0.89~1.10，平均值为1，显示了其具大陆边缘硅质岩的特征(图 6)。具体来看，高楼山灰黑色硅质岩与陶家坝硅质板岩稀土总量较高，δCe=1(0.95~1.05)，δEu=0.76(0.66~0.87)，(La/Yb)SN值为1.05(0.95~1.10)，反映基本无Ce异常、弱Eu负异常的轻重稀土分异不明显的平坦型配分模式。陶家坝、葛条湾、安坝金子山灰白色硅质岩稀土总量较低，δCe平均为1.1(1.07~1.12)，δEu平均为0.79(0.70~0.897)，(La/Yb)SN值平均为2.68(1.64~4.07)，显示了弱Ce正异常、弱Eu负异常的轻重稀土分异不明显特征。因此，两类硅质岩在稀土配分模式上整体相似，表明其总体形成于相似的沉积环境中，但其沉积环境存在局部差异性。值得注意的是，安坝硅质岩JZS-D2-02稀土元素出现了与总体配分曲线异常的现象，其原因还有待进一步研究分析。此外，将文县硅质岩与世界典型硅质岩的稀土元素特征进行对比(表 2)，其特征与大陆边缘(裂陷)盆地相近，表明了文县硅质岩整体形成于大陆边缘环境，但不同地区陆源物质加入多少不同。

图 5 西秦岭勉略构造带文县硅质岩北美页岩标准化稀土配分模式图 Fig. 5 NASC-normalized REE distribution pattern for cherts from Wenxian，Mianlue tectonic zone，western Qinling

图 6 西秦岭勉略构造带文县硅质岩(La/Ce)N-(Al2O3+Fe2O3)图解(底图据Murray，1994) Fig. 6(La/Ce)N vs.(Al2O3+Fe2O3)diagram for chers from Wenxian，Mianlue tectonic zone，western Qinling(after Murray，1994)
5 讨论 5.1 勉略构造带硅质岩沉积环境

勉略构造带西段文县泥盆纪硅质岩野外具典型沉积特征的韵律层理及层状、条带状构造，并与围岩地层呈整合接触关系，判断其为沉积成因而非交代蚀变成因的化学硅质岩。并由硅质岩主量、微量及稀土元素特征判断该区硅质岩主要形成于大陆边缘盆地沉积环境，但不同地区硅质岩中陆源物质的加入有所差异：安坝、葛条湾及陶家坝灰白色硅质岩中陆源物质相对较少，其可能形成于更靠近海盆的大陆边缘环境；高楼山灰黑色硅质岩则可能形成于裂谷构造背景下的大陆边缘沉积盆地中，其有更多陆源物质组分的加入。

前人对勉略构造带东段略阳、汉中、旬阳、紫阳等地产出的古生代硅质岩已有较多研究，认为勉略构造带内硅质岩整体形成于大陆边缘环境(图 3、图 6)，但不同地区略有差异。略阳县三岔子地区晚泥盆世硅质岩的地球化学特征显示其总体形成于受大量陆源物质影响的大陆边缘环境，而早石炭世硅质岩则形成于受陆源物质影响相对较小的、远离大陆边缘的洋盆环境，反映了该区从晚泥盆世到早石炭世，由大陆裂谷环境逐渐演变为与大陆边缘密切相关的洋盆环境(盛吉虎等，1997；张成立等，2003)。汉中梁山地区上奥陶统南郑组顶部和下志留统龙马溪组底部的放射虫硅质岩的岩石学特征、地球化学特征表明其形成于大陆边缘环境中深水陆棚与大陆坡过渡带附近(李文厚， 1997a，b)。旬阳盆地志留纪硅质岩地质特征、主微量元素、Si-O同位素特征显示其为形成于扬子板块北缘被动大陆边缘盆地环境的海底热水沉积硅质岩(刘淑文等，2005；薛春纪等，2005)。北大巴山安康-紫阳等地的寒武-奥陶纪黑色岩系中硅质岩的主微量等地球化学特征表明其形成于陆源物质供应充足的扬子地台北部陆缘区(高长林和何将启，1999；吕志成等，2004)。因此，整体来看，勉略构造带内古生代(寒武纪-早石炭世)不同时代硅质岩主要形成于大陆边缘环境，反映该区在早古生代-晚古生代早期主要处于扬子板块北缘被动大陆边缘海盆沉积环境之中，有较多的陆源物质加入富硅热水沉积中，在勉略构造带自西向东形成了一系列不同时代的热水沉积硅质岩。 5.2 西秦岭泥盆纪岩相古地理环境

勉略构造带古生代(寒武纪-早石炭世)出露的硅质岩主要形成于扬子板块北部大陆边缘沉积环境，表明在早古生代-晚古生代早期西秦岭古海域实际上是华北板块与扬子板块之间的大陆边缘区(图 7a)，其中礼县-白云-山阳深大断裂为该区重要界线(王集磊等，1996)。泥盆纪时期，该断裂以北为深海-次深海浊流沉积环境，以南为浅海碳酸盐台地和陆棚环境，最南部靠近扬子北部大陆边缘为次深海盆地环境(图 7b，c)。勉略构造带内文县泥盆纪硅质岩即产于西秦岭古海域最南部的次深海盆地与碧口古陆北缘接触部位的文县海湾中(图 7b，d)。此外，西秦岭古海域在寒武纪-早志留世、泥盆纪-石炭纪、早二叠世-晚二叠世早期发生了三次较为强烈的裂陷活动(范效仁，2001)，由于构造-流体的耦合效应(邓军等， 1999，2000; 杨立强等，2000; Deng et al., 2009)，使得各裂陷盆地中同生深大断裂带来了强烈的热水活动(王集磊等，1996；薛春纪，1997)，形成了西秦岭不同时代不同空间分布的硅质岩等热水沉积岩及热水沉积矿床。 5.3 西秦岭古生代构造背景

文县泥盆纪硅质岩形成于大陆边缘沉积环境，表明文县地区在泥盆纪处于扬子板块北缘被动大陆边缘陆内裂陷构造背景中，除了裂陷作用形成的深大断裂带来了深部富Si流体外，来自扬子板块北缘的陆源物质也参与了该区硅质岩的形成。随着裂陷作用的进行，勉略海盆逐渐打开并形成勉略洋盆，而商丹洋也随着南秦岭向北秦岭俯冲而逐渐消亡(图 7d)(Dong et al., 2011)。

图 7 西秦岭泥盆纪岩相古地理(a，据薛春纪，1997修编)、剖面图(b，c，据王集磊等，1996修编)及构造背景图(d，据Dong et al., 2011修编) Fig. 7 The tectonic background and synthetic section showing lithofacies and paleogeography of Devonian in western Qinling(modified after Xue，1997; Wang et al., 1996; Dong et al., 2011)

勉略构造带内不同时代硅质岩形成环境表明，在早古生代-晚古生代早期，该区主要为陆源物质大量加入的陆缘环境。反映从早古生代开始，扬子板块北部被动大陆边缘已经处于陆内裂陷的大地构造背景之中(图 7d)，且经历了多期次的裂陷作用(范效仁，2001)，形成了不同时代、不同分布、不同性质的裂谷带和裂陷盆地，热水沉积硅质岩即在此类裂陷盆地中形成(薛春纪，1997)。另外，带内硅质岩自西向东，其成岩时代整体显示由新变老趋势：文县泥盆纪硅质岩、略阳三岔子晚泥盆世-早石炭世硅质岩、汉中梁山晚奥陶世-早志留世硅质岩、旬阳盆地志留纪硅质岩、安康-紫阳地区寒武-奥陶纪硅质岩，表明扬子板块北部被动大陆边缘裂陷东部可能早于西部开始，且随着裂陷作用的进行，逐渐形成了紧邻陆缘的海盆进而于晚古生代发展成为成熟的勉略洋盆，南秦岭也逐渐发展形成(Dong et al., 2011)。 6 结论

通过对西秦岭勉略构造带西段文县硅质岩野外产状、岩石学矿物学特征、地球化学特征的研究，并综合分析勉略构造带东段硅质岩特征，主要得到以下认识：

(1)勉略构造带西段文县硅质岩是化学沉积作用硅质岩，有灰白色块状和灰黑色角砾状硅质岩之分，前者质地更纯，SiO2含量高于后者。两者均形成于有陆源物质加入的大陆边缘沉积环境，但后者有更多陆源物质的加入。勉略构造带东段硅质岩也主要形成于大陆边缘沉积环境。反映了勉略构造带在早古生代-晚古生代早期主要处于扬子板块北缘被动大陆边缘海盆沉积环境。

(2)西秦岭古海域在早古生代-晚古生代早期为扬子与华北板块之间的大陆边缘区，礼县-白云-山阳深大断裂为该区重要界线。泥盆纪时期，该断裂以北为深海-次深海浊流沉积环境，以南为浅海碳酸盐台地和陆棚环境，而勉略构造带内泥盆纪硅质岩形成于最南部靠近扬子北部大陆边缘的次深海盆地环境。

(3)西秦岭在早古生代-晚古生代早期主要处于大陆裂陷构造背景之中，众多裂陷盆地中发育的深大断裂带来了深部富硅热液，且伴有较多陆源物质的加入，而在西秦岭地区形成了一系列古生代热水沉积硅质岩及矿床。

致谢 野外工作和生活上得到了中国黄金集团阳山金矿有限公司工作人员、武警黄金部队十二支队官兵的热情帮助及支持；中国地质大学(北京)杨利亚、郑人瑞、栗海宇、宋耀辉、张志超、李在春、宋开瑞、韩愉、李健、张嘉林等人在野外和室内工作给予了帮助；中国地质大学(北京)刘家军教授对硅质岩的研究方法方面提出了建议；审稿人对本文提出了宝贵修改意见；在此对他们一并表示最诚挚的谢意。

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