南秦岭东江口岩体岩浆起源机制研究

三叠纪是华北和扬子板块沿秦岭-大别造山带发生碰撞拼合的重要时期，秦岭造山带三叠纪花岗岩岩浆起源机制的研究对于探讨造山带碰撞动力学过程具有重要意义。初步研究表明，南秦岭东江口岩体的形成时代（214 ~ 222Ma）和大别地区俯冲陆壳发生角闪岩相退变质作用的时代一致，而且寄主花岗岩类具有高Mg#埃达克岩的性质，表明其源区有地幔物质的参与，因此该岩体岩浆起源机制的精细研究对于探讨地幔物质在造山带花岗质岩浆形成过程中的贡献具有重要意义。本项目在已有工作基础上，拟进行以下三方面的研究：（1）岩体中不同类型暗色包体的岩石学、地球化学和年代学研究；（2）岩体中寄主花岗岩和暗色包体中长石、黑云母、角闪石和磷灰石的矿物化学对比分析；（3）寄主花岗岩和暗色包体的锆石和长石中包裹矿物的研究；探讨造山带中花岗质岩浆和地幔物质发生交代反应的机理及秦岭造山带三叠纪花岗岩成因与陆壳俯冲之间的关系。

碰撞造山带下地壳部分熔融机理与花岗质岩浆作用的关系以及幔源物质在花岗质岩浆作用过程中的贡献是目前造山带岩浆作用研究的热点问题，本项研究选取南秦岭造山带高桥高Mg#埃达克质二长闪长岩和东江口岩体西段的向坪角闪辉石岩进行系统的年代学、岩石学和地球化学研究。.地球化学研究表明高桥二长闪长岩具有高Mg#埃达克岩的地球化学特征，表明其起源于俯冲陆壳形成的埃达克质熔体和上覆地幔楔相互作用的产物。锆石U-Pb定年结果表明，高桥二长闪长岩的206Pb/238U 加权平均年龄为227±3Ma (MSWD = 1.4, 2σ)，暗色包体所代表的镁铁质岩浆的结晶年龄为221 ±3 Ma。新的年代学结果表明高桥岩体和东江口岩体具有相近的侵位年龄，更进一步说明两者具有密切的成因联系。从高桥岩体到东江口岩体（东江口岩体从外到内包括营盘街单元、药王堂单元、架子沟单元和梅庄单元）内部，随着岩石的SiO2含量逐渐升高，其MgO、Ni等Cr 含量及 Mg# 都呈规律性降低，表明从外部到内部岩石中地幔组分在逐渐减少。寄主二长闪长岩和暗色包体都具有相对富集的Sr-Nd-Pb同位素组成： 二长闪长岩的 (87Sr/86Sr)i = 0.7052 ~ 0.7056，εNd(t) = –6.2 to –5.0，Nd同位素模式年龄为1.2~1.3 Ga；暗色包体的 (87Sr/86Sr)i = 0.7059, 143Nd/144Nd=0.512200, εNd(t)= –3.4，Nd同位素模式年龄为1.1Ga。暗色包体中多数锆石颗粒都具有亏损的Hf同位素组成，其εHf(t) 值介于values +0.9到 +16.5之间，对应的单阶段Hf模式年龄为212 到 836 Ma之间，表明岩石的源区有早中生代软流圈物质的参与。高桥寄主二长闪长岩具有典型高Mg#埃达克岩的地球化学特征：高 Sr (666 ~ 724 ppm)，Ba (1115 ~ 1369 ppm)，低 Y (14.3 ~ 20.2 ppm)和Yb (1.34 ~ 1.83ppm) 含量，同时具有高的 Sr/Y (33.5 ~ 50.2) 和Y/Yb (10.5 to 11.0)比值，结合岩石低的Yb/Lu (6.7~ 6.8)，Dy/Yb (1.90~ 1.99)和(Ho/Yb)N(1.15 to 1.18) 比值，表明岩石源区的主要的残留矿物为角闪石