北秦岭蟒岭花岗岩体岩浆演化及源区:来自矿物学和Sr-Nd-Hf同位素证据
杨 阳,柯昌辉,王晓霞,李金宝,吕星球,聂政融
(1. 长安大学 地球科学与资源学院,陕西 西安 710054; 2. 中国地质科学院矿产资源研究所 自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037; 3. 湖南省有色地质勘查局二一四队,湖南 株洲 412007; 4. 河南新路桥集团高速公路管理有限公司,河南 郑州 450018)
0 引 言秦岭造山带是中国大陆中央造山带(系)的主要组成部分,主要由2个主缝合带(商丹和勉略缝合带)和3个块体(华北地块南缘及北秦岭、秦岭微地块、扬子地块)组成。东秦岭地区隶属于秦岭造山带的东段,晚中生代该地区岩浆作用比较发育,形成了大量的花岗岩体。这些花岗岩体主要以两种产状产出:一类为小的斑岩体,如金堆城、木龙沟、南泥湖等,它们与钼多金属成矿关系密切,构成了著名的东秦岭钼成矿带;另一类为大的岩基,如老牛山、合峪、老君山、牧护关、蟒岭等。前人对该区域与金属矿产有关的小岩体已开展了大量研究,在花岗岩的时空分布、物质来源与演化以及岩体与成矿作用关系等方面取得了众多成果。近年来,随着东沟、老君山、合峪等大岩基中钼矿床的发现,区域内的大岩体也逐渐引起广泛关注。
蟒岭花岗岩体位于北秦岭黑沟—栾川断裂(f)和乔端—瓦穴子断裂(f)之间(图1),其西侧发育与钼矿有关的南台、桃官坪、西沟、高沟等浅成中酸性小斑岩体,前人对这些小岩体已开展了详细的研究。近年来,随着分析测试技术手段的不断进步,对蟒岭花岗岩体的关注也越来越多,其研究成果主要集中在岩体地质、岩石地球化学、成岩时代等方面,但对于该岩体的岩石成因和构造动力学背景还有较大争议。秦海鹏等认为蟒岭花岗岩体具有高ba含量和高sr/yb值的特征,是增厚下地壳部分熔融的产物;张元朔认为该岩体具有较低的sio含量、较高的sr/y值和不明显的eu负异常,其来源于北秦岭新元古代新生下地壳与古老基底物质的混合。为此,本文在前人研究的基础上,利用矿物学和sr-nd-hf同位素研究,进一步分析蟒岭花岗岩体的岩浆演化和源区物质来源,为系统总结北秦岭构造带的岩浆演化以及可能的成矿作用提供岩石学方面的信息。
1 区域地质概况北秦岭构造带位于秦岭造山带北段,是一个复杂拼合结合带和多期叠加的复合构造带,其南、北边界断裂分别为商丹断裂(f)和黑沟—栾川断裂(图1)。该构造带主要呈ew向展布,自北向南发育有4条深大断裂,分别为黑沟—栾川断裂、乔端—瓦穴子断裂、朱阳关—夏馆断裂(f)和商丹断裂。
区域上出露的岩石地层自南向北依次为古元古界秦岭群、中元古界二郎坪群和中—新元古界宽坪群。秦岭群为一套深变质杂岩系,主体由片麻岩、角闪岩和大理岩组成,变质程度主要为角闪岩相,局部可达麻粒岩相;其形成年龄为2 226~1 987 ma,经历新元古代(1 000~800 ma)和早古生代的变质变形。二郎坪群主要为一套火山-沉积岩系,化石时代为奥陶纪—志留纪。宽坪群是一套变质火山-陆源碎屑沉积岩系:下部主要由绿片岩和斜长角闪岩组成,是一套以变质基性火山岩为主的岩系;中部主要为云母石英片岩,夹少量大理岩、石英岩、变粒岩和斜长角闪岩,是一套以陆源碎屑沉积为主的变质岩系;上部以黑云母大理岩为主,夹云母石英片岩和斜长角闪岩,是一套以泥砂质-碳酸盐岩为主,夹基性火山岩的变质岩系;3个岩组之间呈整合接触,其形成时代为中—新元古代(2 000~986 ma)。各地层之间多以断层关系相接触。构造带南侧零星出露古生界丹凤群的一套岛弧-边缘海型蛇绿岩构造组合体,变质程度为绿片岩相至低角闪岩相,形成时代为古生代(447.8~402.6 ma)。
f1为黑沟—栾川断裂;f2为乔端—瓦穴子断裂;f3为朱阳关—夏馆断裂;f4为商丹断裂带;底图引自文献[5],有所修改图1 北秦岭构造带区域地质简图fig.1 geological sketch map of north qinling tectonic belt
北秦岭构造带花岗岩类分布广泛,最老的为新元古代,以德河岩体和蔡凹岩体为代表,呈岩株状侵入秦岭群中。其次为古生代花岗岩,早古生代花岗岩以漂池、狮子坪、灰池子等岩体为代表,主要以岩基产出,与秦岭群围岩呈侵入接触关系;晚古生代花岗岩体主要产于秦岭群、宽坪群及丹凤群中,大部分与地层呈侵入接触关系,既有呈岩基形态产出的大岩体,也有呈岩株等形态产出的小岩体。中生代岩浆活动在该区域较为发育,且以酸性岩为主,出露有老君山、牧护关、蟒岭等大的花岗岩基,以及桃官坪、西沟、南台、秋树湾等小的斑岩体。前人研究表明,研究区晚中生代岩浆演化可大致分为两个阶段:晚侏罗世—早白垩世(160~130 ma)是晚中生代花岗岩的主体,以牧护关和蟒岭花岗岩体为代表,在平面上多呈长条状,岩体与围岩为侵入接触关系,以i型花岗岩为主,岩性主要为二长花岗岩,可见少量闪长岩,该阶段花岗岩形成于挤压向伸展转换的开始,其源区以秦岭不同块体中古老地壳物质的部分熔融为主,有幔源物质的参与;早白垩世中晚期(120~100 ma)以发育i型和i-a过渡型花岗岩为主,岩性为二长花岗岩和正长花岗岩,主要形成于陆内伸展环境。
2 岩体地质及岩相学特征2.1 岩体地质特征蟒岭花岗岩体位于陕西省洛南县、丹凤县与河南省卢氏县交界处,呈近ew向展布,东西长约53 km,南北宽5~10 km,出露面积374 km(图2)。岩体主要侵位于中—新元古界宽坪群广东坪组和四岔口组中,接触界线清晰,接触面形态不规则,靠接触带形成约500 m宽的角岩及角岩化片岩,角岩分带不明显;北部与新元古界及新近系呈断层接触,断面倾向北,倾角约为70°;南接触带的东部与元古界及三叠系呈断层接触,断面倾向北,倾角为70°~80°;南接触带的西部与元古界及古生界多呈侵入接触,外接触带出现角岩化。la-icp-ms锆石u-pb定年结果表明,蟒岭花岗岩体主要由3期岩浆侵入形成的岩浆杂岩体组成:第1期代表岩性为含辉石黑云母闪长岩,形成年龄为157 ma;第2期代表岩性为二长花岗岩,形成年龄为148~144 ma;第3期代表岩性为黑云母正长花岗岩,形成年龄为124 ma。
2.2 岩相学特征蟒岭花岗岩体由二长花岗岩、含辉石黑云母闪长岩和黑云母正长花岗岩组成。主体岩性为二长花岗岩,在岩体中大面积分布,其中暗色包体发育[图3(a)],岩性以石英黑云母闪长岩为主,大小不等,多为似椭圆状,与寄主岩石的界限比较清晰;含辉石黑云母闪长岩[图3(b)]主要出露于岩体西南,主要侵入于宽坪群板岩中,局部可见二长花岗岩侵入其中;黑云母正长花岗岩多呈脉状侵入二长花岗岩中[图3(c)]。
底图引自文献[52]图2 蟒岭花岗岩体地质简图fig.2 geological sketch map of mangling granitic pluton
二长花岗岩呈灰白色或肉红色出露,具块状构造,主要矿物为钾长石(体积分数为35%~40%)、斜长石(30%~35%)、石英(20%~25%)及黑云母(5%~10%);副矿物为榍石、磷灰石、锆石、磁铁矿等[图3(d)]。其中,钾长石呈半自形—他形板状,粒度为0.5~4.0 mm,发育卡氏双晶、格子双晶[图3(e)];斜长石呈半自形—自形板状,粒度多为0.2~3.0 mm,发育聚片双晶,表面发生绢云母化,少量边缘发生绿帘石化;石英呈他形粒状,粒度为0.3~3.0 mm;黑云母呈半自形片状,发育弱绿泥石化。
含辉石黑云母闪长岩呈半自形粒状结构,主要为斜长石(体积分数为40%~50%)、角闪石(20%~25%)、黑云母(10%~15%)、钾长石(约5%),次要矿物为辉石(
北秦岭蟒岭花岗岩体岩浆演化及源区:来自矿物学和Sr-Nd-Hf同位素证据
本文2022-11-11 20:24:53发表“城建环卫”栏目。
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