北秦嶺丹鳳地區(qū)晚古生代花崗巖年代學、地球化學特征及其地質(zhì)意義.pdf

1、北秦嶺地體位于洛南-欒川斷裂帶和商丹縫合帶之間，是秦嶺造山帶重要的構(gòu)造單元之一。古生代花崗巖記錄了北秦嶺商丹洋演化的重要信息，前人研究成果表明，北秦嶺早古生代花崗質(zhì)巖漿作用可以分為俯沖(505～470Ma)、同碰撞(450～422Ma)和后碰撞(415～400Ma)三個演化階段，但區(qū)域上400Ma左右商丹洋碰撞后形成花崗巖體的研究資料相對薄弱，這些花崗巖成因研究對探討商丹洋碰撞后地殼物質(zhì)熔融機理及北秦嶺基底的性質(zhì)等科學問題具有重要意義。

2、本文主要選取丹鳳地區(qū)商丹縫合帶北側(cè)出露的晚古生代大房溝巖體、兩岔河巖體、窯溝巖體和鐵峪鋪巖體作為研究對象，對其進行全巖主微量、Sr-Nd同位素、礦物化學、鋯石U-Pb年代學和鋯石Hf同位素方面的研究，厘定晚古生代花崗質(zhì)巖漿作用的期次，研究巖漿源區(qū)性質(zhì)及地殼物質(zhì)部分熔融機理，最后結(jié)合區(qū)域地質(zhì)研究花崗質(zhì)巖漿形成的深部動力學背景。主要取得以下幾方面的認識:
　　鋯石U-Pb年代學研究表明，北秦嶺晚古生代四個花崗巖體應分為兩期，第一期約在

3、440Ma左右，以文中鐵峪鋪巖體為代表，其鋯石加權(quán)平均年齡為438±1.8Ma;第二期約在400Ma左右，以文中大房溝、兩岔河和窯溝巖體為代表，其中大房溝巖體加權(quán)平均年齡為404.1±2.7Ma，兩岔河巖體加權(quán)平均年齡為405.8±2.8Ma，窯溝巖體加權(quán)平均年齡為403±2Ma。
　　鐵峪鋪巖體主要由黑云母花崗閃長巖組成，其SiO2=69.1％～70.1％，Na2O=4.8％～5.51％，Al2O3=15.7％～15.0％，Na

4、2O/K2O=1.9～2.26，為準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)系列，A/CNK=1.04～1.10，表現(xiàn)出Ⅰ型花崗巖的特征;巖石稀土總量較低(∑REE=55.4～60.8ppm)，具有正的Eu異常(δEu=1.04～1.10)，其高的Sr/Y比值，表現(xiàn)出類似于埃達克巖漿特征;巖石具有相對富集的Sr-Nd同位素組成，其εNd(t)值介于-0.6--0.3之間，鋯石εHf(t)值變化范圍為2.65到12.89之間;巖石鋯石飽和溫度中等(732～739℃

5、)，綜合分析其應為富斜長石的新生基性下地殼發(fā)生脫水部分熔融的產(chǎn)物，巖石源區(qū)可能有少量富集組分的加入，導致其相對富集Sr-Nd同位素特征。
　　大房溝巖體主要由黑云母二長花崗巖組成，SiO2含量介于68.4％～71.7％之間，Na2O=4.18％～5.59％，Na2O/K2O=1.07～2.74，Al2O3含量介于15.6％～17.9％之間，為準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)鈣堿性巖系列，具富集的Sr-Nd同位素組成(εNd(t)=-10.4）和較

6、低的稀土總量（ΣREE=52.6～90.4ppm），表現(xiàn)出S型花崗巖特征，δEu=0.73-1.23，鋯石Hf同位素比值εHf(t)變化于-9.35～-0.25之間;巖漿形成溫度最低(662～721℃)，綜合分析，大房溝二長花崗巖應為古-中元古代古老中上地質(zhì)殼物質(zhì)發(fā)生脫水部分熔融的產(chǎn)物。
　　窯溝巖體主要由黑云母二長花崗巖組成，SiO2含量介于67.0％～68.7％，Na2O含量為3.80％～4.42％，Al2O3含量介于15.2

7、％～17.1％之間，Na2O/K2O=0.81～1.00，巖石相對富K，屬準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖系列，A/CNK介于1.04～1.08之間，為Ⅰ型花崗巖;巖石稀土總量較高（ΣREE=105～191ppm），富集P、K及Ba，δEu介于0.71-0.95之間，εNd(t)=+0.1，發(fā)育相對虧損的鋯石Hf同位素比值(εHf(t)=1.24～12.22)，巖石的鋯石飽和溫度約為781～833℃，表明巖漿形成溫度較高，綜合分析窯溝二長花

8、崗巖應為新元古代-古生代黑云母斜長片麻巖在800℃～850℃條件下發(fā)生黑云母脫水部分熔融而成。
　　兩岔河巖體主要由片麻狀黑云母二長花崗巖組成，SiO2含量變化于66.9％～68.0％之間，Na2O=4.85％～5.19％，Al2O3含量介于16.2％～17.4％～之間，Na2O/K2O=2.16～3.11，為準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)鈉質(zhì)系列，A/CNK=1.02～1.08，為Ⅰ型花崗巖，稀土總量較低(ΣREE=56.3～134ppm)，

9、δEu=0.83～1.24，高Sr/Y比值，Nb/La(0.21～0.57)極低，與鐵峪鋪巖體類似，表現(xiàn)出類似于埃達克巖漿特征，巖石具有相對富集的Sr-Nd同位素組成(εNd(t)=-2）及變化范圍較大的εHf(t)值(-14.97～9.80)，鋯石飽和溫度中等介于758～771℃之間，巖石的源巖應為新生基性下地殼和元古代成熟地殼的混合物。
　　結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料及前人研究成果，本文提出丹鳳地區(qū)四個花崗巖體的產(chǎn)出表明北秦嶺地區(qū)自商丹

10、洋閉合之后發(fā)生過兩次重要的地殼熔融事件，第一期在早志留世(～440Ma)，主要是丹鳳群基性巖石發(fā)生部分熔融形成的Na質(zhì)花崗巖（鐵峪鋪巖體），形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境;第二期熔融事件發(fā)生在早泥盆世(～400Ma)，包括丹鳳群基性巖石發(fā)生部分熔融形成的Na質(zhì)花崗巖（窯溝巖體）、丹鳳群和秦嶺群巖石混合組成的源區(qū)發(fā)生脫水部分熔融形成的Na質(zhì)花崗巖（兩岔河巖體）及這些Na質(zhì)花崗巖的形成誘發(fā)上覆的中上地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融形成的S型特征花崗巖（大房溝巖體