寶雞巖體早侏羅世巖漿混合作用
——來自暗色包體的證據(jù)

劉同輝，阿米娜·托合提，王續(xù)文，蘭寶石，宮相寬

（新疆中亞造山帶大陸動力學(xué)與成礦預(yù)測實(shí)驗(yàn)室·新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830046）

秦嶺造山帶位于中國大陸中部，近東西向帶狀展布于揚(yáng)子和華北兩大板塊之間，是一條經(jīng)歷多期造山作用形成的大陸型碰撞造山帶[1]。早中生代期間，隨著揚(yáng)子板塊和華北板塊的匯聚碰撞，秦嶺地區(qū)經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造—巖漿熱事件，形成了大面積分布、巖石類型多樣的花崗質(zhì)侵入體[2]。寶雞巖體呈不規(guī)則巖基狀出露于商丹縫合帶以北，是秦嶺造山帶早中生代碰撞造山過程中巖漿活動的產(chǎn)物和北秦嶺規(guī)模最大的早中生代復(fù)式花崗巖體，鉀長花崗巖形成于早侏羅世早期（195Ma±2Ma）[3]。王家山地區(qū)寶雞巖體鉀長花崗巖中發(fā)育了較多暗色包體，本文通過巖相學(xué)和礦物化學(xué)分析方法對這些包體的成因進(jìn)行了研究，以期為秦嶺造山帶早中生代構(gòu)造演化歷史提供限定。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

秦嶺造山帶自北而南被洛南—欒川斷裂、商丹縫合帶和勉略縫合帶劃分為華北板塊南緣、北秦嶺、南秦嶺和揚(yáng)子板塊北緣[1]。北秦嶺位于造山帶的北部，近東西向帶狀夾持于洛南—欒川斷裂和商丹縫合帶之間，根據(jù)帶內(nèi)不同地質(zhì)體的巖石組合、變質(zhì)變形特征以及鋯石U-Pb同位素測年結(jié)果，北秦嶺進(jìn)一步劃分為寬坪巖群、二郎坪巖群、秦嶺巖群和丹鳳巖群。寬坪巖群位于北秦嶺構(gòu)造帶最北部，是一套經(jīng)歷高綠片巖相—低角閃巖相變質(zhì)的中淺變質(zhì)巖系，主要巖石類型包括云母石英片巖、石英大理巖和綠片巖，詳細(xì)的碎屑鋯石U-Pb同位素定年結(jié)果顯示，寬坪巖群淺變質(zhì)沉積巖的形成時代應(yīng)該晚于530Ma[4]。二郎坪巖群主要由枕狀玄武巖、塊狀玄武巖、放射蟲硅質(zhì)巖以及碎屑沉積物和碳酸鹽巖等組成，是一套形成在古秦嶺洋俯沖引發(fā)的弧后盆地環(huán)境的蛇綠巖組合，形成時代為460Ma～500Ma[5]。秦嶺巖群是一套主要由各種片麻巖、片巖和大理巖組成的中深變質(zhì)雜巖體，可能形成于中—新元古代[6]。丹鳳巖群主體為一套綠片巖相至低角閃巖相變質(zhì)的島弧火山—沉積巖系，夾有蛇綠巖殘片，被解釋為秦嶺古洋盆演化的產(chǎn)物，形成時代為534Ma～450Ma[7]。

2 野外產(chǎn)狀及巖相學(xué)

寶雞巖體位于陜西省寶雞市—甘肅省天水市一帶，出露于北秦嶺構(gòu)造帶西段，巖體北部侵位于寬坪巖群云母石英片巖，南部侵入秦嶺巖群黑云斜長片麻巖、黑云斜長變粒巖以及二郎坪巖群火山—沉積巖之中。本文所研究的暗色包體出露于寶雞巖體王家山一帶鉀長花崗巖中，巖石新鮮呈渾圓狀或橢球狀，直徑介于20～40cm，與鉀長花崗巖之間接觸關(guān)系截然（圖1a）。

暗色包體呈黑灰色，細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由斜長石（46%～48%）、黑云母（29%～31%）、堿性長石（13%～15%）、角閃石（4%～5%）和石英（2%～3%）組成。斜長石較自形，聚片雙晶清晰可見；黑云母呈半自形片狀；堿性長石包括微斜長石和條紋長石，呈半自形—他形板狀或粒狀；少量長石顯示明顯的環(huán)斑結(jié)構(gòu)（圖1b），內(nèi)部可見定向分布的鱗片狀黑云母；角閃石為不規(guī)則粒狀，輕微綠泥石化；石英呈不規(guī)則狀夾于其它礦物粒間。此外，包體中可見不規(guī)則狀榍石和大量針狀磷灰石，磷灰石長寬比普遍大于15∶1（圖1c）。

圖1 巖石野外產(chǎn)狀（a）及暗色微粒包體顯微照片（b，c）

3 礦物化學(xué)分析結(jié)果

3.1 環(huán)斑結(jié)構(gòu)長石

對兩顆具有環(huán)斑結(jié)構(gòu)的長石顆粒進(jìn)行了成分分析，結(jié)果見圖2。長石核部相對富K2O（16.96%～17.37%），低Na2O（0.05%～0.39%）和Al2O3（18.34%～18.53%），屬于正長石，端元組成為Ab0.41～3.40Or96.60～99.59，與寄主巖石中的鉀長石成分基本一致（Ab0.59～5.36Or94.64～99.41）；正長石邊緣（顆粒幔部）呈不規(guī)則狀或港灣狀，具有熔蝕或蝕變特征，發(fā)育成分上相對富Na2O、低K2O的鈉長石，端元組成為An1.40Ab95.74Or2.86；環(huán)斑結(jié)構(gòu)長石邊部為斜長石，具有富Na2O（8.24%～9.63%）、低K2O（0.11%～0.19%）和高Al2O3（22.22%～22.88%）的特征，為更長石，端元組成為An14.37～16.17Ab83.12～84.93Or0.68～1.12。

3.2 黑云母

圖2 環(huán)斑結(jié)構(gòu)長石成分分析結(jié)果

按照陽離子總數(shù)為8，陰離子總負(fù)電價為23的理論值，以22個氧原子為基礎(chǔ)計算了黑云母的陽離子數(shù)。暗色包體中黑云母主體呈半自形片狀，MgO含量較高，變化于10.66%～12.84%，F(xiàn)eOT含量為18.31%～19.38%，MF值[2·Mg/（Mg+Mn+Fe）]介于0.98～1.08，顯示富鎂的特征，在Mg-（AlVI+Fe3++Ti）-（Fe2++Mn）判別圖解中，成分點(diǎn)主要落入鎂質(zhì)黑云母范圍，但顯示向鐵質(zhì)黑云母演化的趨勢（圖3a）。在FeOT/（FeOT+MgO）-MgO判別圖解中，所有成分點(diǎn)均落入殼—幔混源型黑云母范圍，并具有明顯的線性相關(guān)性（圖3b）。

3.3 角閃石

以23個氧原子為基礎(chǔ)計算了角閃石的陽離子數(shù)。分析結(jié)果表明，所測角閃石MgO和FeOT含量較高，分別為11.90%～12.07%和16.06%～16.72%，CaO含量為11.53%～11.78%，TiO2含量較低，介于0.46%～0.67%，Al2O3含量較高，為5.93%～6.57%。Mg/（Mg+Fe2+）比值高，均大于0.5，在Mg/（Mg+Fe2+）-Si圖解中，所測角閃石屬于鎂質(zhì)角閃石（圖4a），在TiO2-Al2O3判別圖解中，成分點(diǎn)均落入殼—幔混源區(qū)域（圖4b）。

4 暗色包體成因及其地質(zhì)意義

大量研究資料表明，花崗質(zhì)巖石中暗色包體的成因主要有三種，即鎂鐵質(zhì)巖漿與長英質(zhì)巖漿混合作用的產(chǎn)物、捕擄體或者熔融殘留。本文的研究顯示，王家山地區(qū)鉀長花崗巖中的暗色包體為巖漿混合成因，證據(jù)如下：①暗色包體與寄主鉀長花崗巖之間為截然的接觸關(guān)系，具有渾圓狀、橢球狀的外形，顯示塑性流變特征；②鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，包體中發(fā)育大量針狀磷灰石，長寬比值普遍大于15∶1，反映快速降溫的特點(diǎn)；③環(huán)斑結(jié)構(gòu)長石具有復(fù)雜的成分突變環(huán)帶，核部為正長石，與寄主花崗巖中鉀長石成分一致，應(yīng)該為捕擄晶，幔部為鈉長石，邊部為更長石，類似于巖漿混合成因的更長環(huán)斑結(jié)構(gòu)；④礦物化學(xué)成分分析顯示，角閃石和黑云母相對富Mg，但均為殼幔混合成因。

此外，暗色包體中針狀磷灰石的出現(xiàn)，指示發(fā)生了高溫鎂鐵質(zhì)巖漿注入溫度較低的花崗質(zhì)巖漿的巖漿混合和淬冷過程[12]。在這一過程中，花崗質(zhì)巖漿中先形成的正長石被外來的高溫鎂鐵質(zhì)巖漿捕獲，因受到所處熱力學(xué)環(huán)境和復(fù)雜成分的影響，重新達(dá)到正長石的液相線溫度，遭受溶蝕改造，邊部形成港灣狀構(gòu)造，礦物化學(xué)成分發(fā)生改變和再平衡，由于長石—熔體之間的組分交換，正長石被分解，并在成分交換過程中富Na2O，隨著熔體逐漸降溫結(jié)晶，更長石在晶體周圍繼續(xù)生長，形成更長石環(huán)帶。因此，暗色包體的形成應(yīng)該經(jīng)歷了深部高溫鎂鐵質(zhì)巖漿向淺部低溫花崗質(zhì)巖漿的注入過程，兩者發(fā)生巖漿混合后共同冷卻結(jié)晶。

圖3 黑云母Mg-AlVI+Fe3++Ti-Fe2++Mn（a，底圖據(jù)文獻(xiàn)[8]）與FeOT/（FeOT+MgO）-MgO判別圖（b，底圖據(jù)文獻(xiàn)[9]）

圖4 角閃石分類圖解（a，底圖據(jù)文獻(xiàn)[10]）和TiO2-Al2O3判別圖（b，底圖據(jù)文獻(xiàn)[11]）

本文的研究表明，秦嶺造山帶存在早侏羅世早期的幔源巖漿活動和相關(guān)的殼—幔巖漿混合作用。前人已有研究表明，秦嶺造山帶大致在210Ma花崗巖漿活動產(chǎn)物出現(xiàn)環(huán)斑結(jié)構(gòu)花崗巖和高分異富鉀花崗巖，伴隨少量同期基性巖脈和煌斑巖脈的發(fā)育，具有雙峰式巖漿組合特征[2，13]，表明晚三疊世時秦嶺造山帶很可能已經(jīng)進(jìn)入后碰撞晚期相對穩(wěn)定的伸展環(huán)境，碰撞造山過程基本結(jié)束。因此，此次早侏羅世幔源巖漿活動和殼幔巖漿混合事件的確定，表明此時秦嶺很可能已經(jīng)進(jìn)入非造山伸展構(gòu)造演化階段。