北秦嶺晚三疊世關(guān)山巖體地球化學(xué)特征及成因機(jī)制

楊 航，賴紹聰*，張志華，秦江鋒

(1.西北大學(xué) 大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069； 2.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

0 引 言

秦嶺造山帶一直是地學(xué)界廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)，諸多地質(zhì)工作者對(duì)區(qū)域內(nèi)大面積出露的火山巖進(jìn)行了系統(tǒng)研究，從中獲得了有關(guān)中國(guó)大陸形成與演化及大陸構(gòu)造等重要信息[1-6]。北秦嶺—北祁連結(jié)合帶位于陜西省和甘肅省交界的天水—寶雞地區(qū),屬于特提斯構(gòu)造域和古亞洲構(gòu)造域的交匯部位[7]。北秦嶺地區(qū)中生代發(fā)育有大量高鉀鈣堿性I型和I-A型花崗巖[8-9]以及高鍶低釔埃達(dá)克巖(Adakite)[10]等巖體類型，它們的存在對(duì)揭示研究區(qū)中生代的物質(zhì)組成、構(gòu)造環(huán)境、演化歷史有重要的地質(zhì)意義。

關(guān)山地區(qū)位于北秦嶺與北祁連造山帶的結(jié)合部位，區(qū)域內(nèi)發(fā)育大面積中生代花崗巖體。這些中生代花崗巖體的成因機(jī)制一直存在爭(zhēng)議：張宏飛等指出關(guān)山巖體具有高K含量、Sr/Y值，低Yb含量，是形成于印支期揚(yáng)子板塊向北俯沖導(dǎo)致增厚地殼熔融所形成的埃達(dá)克巖[11]；殷龍飛等認(rèn)為關(guān)山巖體富硅、富堿、鋁過飽和，貧Fe、Mg、Ti，表現(xiàn)出了印支早期殼源S型花崗巖的特征[12]。關(guān)于巖體形成構(gòu)造環(huán)境的爭(zhēng)論主要集中在同碰撞、同造山和后碰撞等[13]：徐學(xué)義認(rèn)為233～243 Ma花崗巖多具有島弧或同碰撞花崗巖地球化學(xué)特征，是由陸陸俯沖或陸陸碰撞形成的增厚下地殼經(jīng)歷部分熔融形成[14]；王曉霞等認(rèn)為205～220 Ma花崗巖多顯示后碰撞花崗巖特征，具有向板內(nèi)花崗巖演化的趨勢(shì)[9]；Jiang等認(rèn)為秦嶺造山帶在早三疊世仍為活動(dòng)陸緣，227 Ma勉略洋盆以低角度俯沖于北秦嶺之下，并在211 Ma之后秦嶺造山帶才進(jìn)入同碰撞到后碰撞階段[15]；劉樹文等認(rèn)為220～248 Ma為勉略洋盆俯沖-同碰撞的階段，201～215 Ma為同碰撞向碰撞后的轉(zhuǎn)換階段，195～200 Ma為碰撞后造山帶拆沉作用階段[16]。對(duì)巖體進(jìn)行成因分析以及構(gòu)造特征的討論，可為研究造山帶內(nèi)碰撞型巖漿巖的成因機(jī)制及深部動(dòng)力學(xué)背景提供新的思路。

本文選擇位于北秦嶺—北祁連結(jié)合帶關(guān)山巖體二長(zhǎng)花崗巖為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)及鋯石Lu-Hf同位素等方面的系統(tǒng)研究，重點(diǎn)探討巖體的成巖時(shí)代、巖石成因機(jī)制及其形成的構(gòu)造環(huán)境。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖相學(xué)特征

秦嶺造山帶是復(fù)合型大陸碰撞造山帶，由兩條主縫合帶(商丹縫合帶和勉略縫合帶)和由其分劃的3個(gè)地塊(華北板塊南緣、秦嶺微地塊和揚(yáng)子板塊北緣)[17-18]組成。北秦嶺關(guān)山巖體位于拓石—渭河斷裂以北，形態(tài)呈不規(guī)則狀，出露面積約820 km2[11]，關(guān)山巖體位于長(zhǎng)溝河巖體以東，野外未見兩巖體的接觸界線，巖體東端被白堊紀(jì)地層覆蓋[19]，主要侵入于隴山群(Pt1l)和葫蘆河群(Pz1h)中(圖1)。隴山群為前寒武紀(jì)基底巖系，主要由黑云斜長(zhǎng)片麻巖、條帶狀混合巖和斜長(zhǎng)角閃巖組成，含少量大理巖、石英巖和變粒巖。王銀川等研究得到隴山群中花崗質(zhì)片麻巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(1 765±57)Ma[20]；何艷紅等認(rèn)為隴山群可能是新太古代—古元古代形成的，并經(jīng)歷了1 900、2 350、2 500 Ma的構(gòu)造熱事件[21]。上覆于隴山群的地層為早古生代(434～447 Ma)葫蘆河群，主要由淺變質(zhì)碎屑巖組成[22]。

關(guān)山巖體古生代主要出露有片麻狀石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、似斑狀黑云母石英二長(zhǎng)巖(呈脈狀侵入片麻狀石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖中)，巖體北部可見少量中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖，主要礦物組成均為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母，副礦物為榍石、鋯石、磷灰石、磁鐵礦等[19]；關(guān)山巖體中生代出露為肉紅色塊狀細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖以及少量的閃長(zhǎng)巖[23]，其中二長(zhǎng)花崗巖分布極為廣泛，礦物粒度從細(xì)粒到粗粒不等。本次野外采樣點(diǎn)經(jīng)緯度為(34°32′32″N，106°49′15″E)和(34°34′59″N，106°43′15″E)(圖1)，二長(zhǎng)花崗巖新鮮面呈灰白—肉紅色(圖2)，具有似斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，其中可見少量的地層捕擄體及暗色包體(圖3)，主要分布于巖體的邊緣部分，野外觀察可見暗色包體大小不一(5～10 cm)，多呈橢圓狀、不規(guī)則狀等。暗色包體的主要礦物成分為黑云母(體積分?jǐn)?shù)為30%～40%)和角閃石(5%～15%)，其中黑云母呈刀刃狀伸長(zhǎng)，定向排列；其他礦物組成有斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)為25%～35%)、石英(20%～30%)，可能屬于下地殼源區(qū)的難熔殘留物。二長(zhǎng)花崗巖顯微鏡下可見細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，主要由斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)為30%～35%)、鉀長(zhǎng)石(25%～40%)、石英(25%～35%)以及少量黑云母和角閃石組成，斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石為半自形板條狀，可見鉀長(zhǎng)石格子雙晶，石英主要為他形粒狀，黑云母為褐色半自形片狀，零星分布。

Kfs為鉀長(zhǎng)石；Pl為斜長(zhǎng)石；Hbl為角閃石；Bi為黑云母；Qtz為石英圖2 關(guān)山巖體野外照片及鏡下照片F(xiàn)ig.2 Field and Microscopic Photographs of Guanshan Pluton

圖3 關(guān)山巖體地層捕擄體及暗色包體Fig.3 Layer Xenoliths and Dark Enclaves of Guanshan Pluton

2 分析方法

本文所有樣品分析均在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。進(jìn)行元素地球化學(xué)測(cè)試之前，對(duì)野外采集的新鮮樣品進(jìn)行詳細(xì)的巖相學(xué)觀察，選擇沒有脈體貫入的樣品進(jìn)行主量、微量元素分析。首先將巖石樣品洗凈、烘干，用小型顎式破碎機(jī)破碎至粒度為5.0 mm左右，然后用瑪瑙研缽?fù)斜P在振動(dòng)式碎樣機(jī)中碎至200目以下。主量元素分析采用XRF法完成，分析精度一般優(yōu)于5%。微量元素分析用 ICP-MS完成。微量元素樣品在高壓溶樣彈中用HNO3和HF混合酸溶解2 d后，用VG Plasma-Quad ExCell ICP-MS儀完成測(cè)試。對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)BHVO-1(玄武巖)、BCR-2(玄武巖)和 AGV-1(安山巖)的同步分析結(jié)果表明，微量元素分析的精度和準(zhǔn)確度一般優(yōu)于10%。詳細(xì)的分析流程見文獻(xiàn)[24]。

鋯石按常規(guī)重力和磁選方法分選，最后在雙目鏡下挑純，將鋯石樣品置于環(huán)氧樹脂中，然后磨至約一半，使鋯石內(nèi)部暴露，鋯石樣品在測(cè)定之前用3%HNO3清洗樣品表面，以除去樣品表面的污染。鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像分析是在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室掃描電子顯微鏡上完成。鋯石U-Pb同位素分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)儀上完成。激光剝蝕系統(tǒng)為配備有193 nm Ar F-excimer激光器的 Geolas200M(Microlas Gottingen Germany)，激光剝蝕孔徑為30 μm，激光脈沖為10 Hz，能量為32～36 mJ，同位素組成用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500進(jìn)行外標(biāo)校正。LA-ICP-MS分析的詳細(xì)方法和流程見文獻(xiàn)[25]。鋯石Lu-Hf同位素分析采用配備193 nm激光Neptune多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行，分析過程中采用8 Hz激光頻率、100 mJ激光強(qiáng)度和30 μm激光束斑直徑，以He作為剝蝕物質(zhì)的載氣，采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500做外標(biāo)。Hf同位素測(cè)定時(shí)，采用176Lu/175Lu值為0.026 69和176Yb/172Yb值為0.588 6進(jìn)行同量異位干擾校正測(cè)定樣品的176Lu/177Hf值和176Hf/177Hf值。二階段Hf模式年齡(TDM2)采用上地殼平均成分(0.008)計(jì)算。

3 結(jié)果分析

3.1 鋯石U-Pb定年

樣品ZG46(二長(zhǎng)花崗巖)中的鋯石一般為半自形晶，無色透明狀，粒度介于100～200 μm之間，長(zhǎng)寬比為1∶3～1∶2。在陰極發(fā)光圖像中鋯石呈暗黑色，部分鋯石巖漿振蕩環(huán)帶清晰(圖4)。有6個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡為232～242 Ma(表1)。其中一個(gè)分析點(diǎn)的Th、U含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)較高，分別為9 791×10-6、2 806×10-6；其余5個(gè)分析點(diǎn)的U含量介于(380～1 820)×10-6之間，Th含量介于(51～512)×10-6之間，Th/U值為0.13～0.70，多數(shù)大于0.4，高于變質(zhì)鋯石Th/U值，指示了巖漿鋯石成因[26]。

圓圈代表分析點(diǎn)位置圖4 鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.4 CL Images of Zircons

圖5 鋯石 U-Pb 年齡諧和曲線和年齡分布Fig.5 Concordia Diagram of Zircon U-Pb Age and Distribution of Ages

二長(zhǎng)花崗巖的鋯石年齡可以分為兩組。其中10顆鋯石具有較老的年齡，介于1 677～1 712 Ma，與隴山群中識(shí)別出的中元古代花崗質(zhì)片麻巖鋯石 U-Pb年齡((1 765±57)Ma)[20]相近，可能為花崗質(zhì)巖漿在侵位過程中捕獲的圍巖鋯石，這與王洪亮等在太白巖體、寶雞巖體中分別獲得的(1 741±12)Ma和(1 770±13)Ma巖漿結(jié)晶年齡[27]類似，代表北秦嶺造山帶西段中元古代早期的一次強(qiáng)烈構(gòu)造巖漿事件。其余6顆鋯石年齡介于232～242 Ma，加權(quán)平均年齡為(236.3±4.0)Ma(樣本數(shù)為6個(gè)， 平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為2.6)(圖5)，代表關(guān)山巖體二長(zhǎng)花崗巖主體的結(jié)晶年齡。

表1 鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Tab.1 Analysis Results of Zircon U-Pb Isotope

注：誤差類型為1σ；分析點(diǎn)以ZG46開頭的為關(guān)山二長(zhǎng)花崗巖；w(·)為元素或化合物含量;N(·)/N(·)為同一元素同位素比值，N(·)為該元素的原子豐度；n(·)/n(·)為不同元素同位素比值，n(·)為元素的物質(zhì)的量。

底圖引自文獻(xiàn)[29]圖6 A/NK-A/CNK圖解及K2O-SiO2圖解Fig.6 Diagrams of A/NK-A/CNK and K2O-SiO2

3.2 主量、微量及稀土元素特征

關(guān)山巖體二長(zhǎng)花崗巖主量元素和微量元素分析結(jié)果見表2。其SiO2含量為69.0%～71.5%，Al2O3含量較高，為14.1%～15.2%，鋁飽和指數(shù)A/CNK值為0.84～1.03，指示二長(zhǎng)花崗巖屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)到弱過鋁質(zhì)系列[圖6(a)]；巖石富堿，Na2O含量為4.18%～5.01%，K2O為3.84%～4.57%，全堿含量大于8.49%，K2O/Na2O值為0.93～1.30；巖石MgO含量為0.67%～1.19%，Mg#值為50.4～51.0，相比于地殼標(biāo)準(zhǔn)值[28]偏高；CaO含量較低，為1.33%～2.43%；巖石里特曼指數(shù)為2.53～2.97(<3.30)，屬于鈣堿性巖石；在K2O-SiO2圖解中，二長(zhǎng)花崗巖樣品落入高鉀鈣堿性系列范圍[圖6(b)]。

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式[圖7(a)]中，所有樣品表現(xiàn)出了相似的配分模式。二長(zhǎng)花崗巖稀土元素總含量偏低，為(82.01～150.59)×10-6，(La/Yb)N值為12.1～16.8，輕、重稀土元素分異較明顯，表現(xiàn)出了右傾趨勢(shì)；巖石富集輕稀土元素(LREE)，La/Sm值為6.57，具有輕微Eu負(fù)異常(0.75～0.82)；巖石表現(xiàn)出虧損的重稀土元素(HREE)配分模式，指示源區(qū)可能有石榴石殘留，且重稀土元素分布平坦，指示角閃石也可能為源區(qū)殘留相[30]。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖 [圖7(b)]中，巖石富集大離子親石元素(LILE) Rb、Ba、Sr 等，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)Nb、Ta等，符合大陸地殼微量元素配分模式[31]。樣品具有較高Sr含量((420～832)×10-6)，平均為631×10-6，大于400×10-6，虧損Y(含量為(8.22～18.50)×10-6)和Yb((0.68～1.61)×10-6)，Sr/Y 值為37.5～60.7，同樣符合埃達(dá)克巖的性質(zhì)[32]。在Sr/Y-Y圖解[圖8(a)]和(La/Yb)N-YbN圖解[圖8(b)]中，樣品大部分落入埃達(dá)克巖區(qū)域或埃達(dá)克巖與島弧火山巖的過渡區(qū)域。

表2 主量元素和微量元素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of Major and Trace Elements

注：wtotal為主量元素總含量；w(·)N為元素含量球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

3.3 鋯石Lu-Hf同位素組成

本文共選取了樣品ZG46中14顆鋯石開展Lu-Hf同位素分析，結(jié)果見表3。所有分析點(diǎn)176Lu/177Hf值為0.000 361～0.005 832，平均為0.001 118。關(guān)山巖體鋯石Hf同位素組成表現(xiàn)出了較大的變化范圍，反映了巖體有著相對(duì)開放的源區(qū)組成，具體可分為兩組：其中6顆鋯石U-Pb年齡在229～242 Ma之間，其鋯石Hf同位素組成代表了關(guān)山巖體的源區(qū)性質(zhì)；另外8顆鋯石U-Pb年齡在1 694～1 712 Ma之間，為巖體侵入過程中所捕獲的鋯石。8顆捕獲鋯石中有兩顆具有正εHf(t)值(分別為10.51和0.88)，對(duì)應(yīng)的二階段Hf模式年齡分別為1 671 Ma和2 272 Ma；其余6顆捕獲鋯石具有負(fù)εHf(t)值(-12.64～-5.9)，對(duì)應(yīng)的二階段Hf模式年齡為2 721～3 095 Ma。6顆代表關(guān)山巖體主體結(jié)晶年齡的鋯石中有1顆具有正εHf(t)值(0.19)，對(duì)應(yīng)的二階段Hf模式年齡為1 245 Ma；其余5顆鋯石具有負(fù)εHf(t)值(-21.59～-4.49)，對(duì)應(yīng)的二階段Hf模式年齡為1 538～2 622 Ma。較低和偏負(fù)εHf(t)值指示關(guān)山巖體來源于新元古代的基性地殼物質(zhì)。

表3 Lu-Hf同位素分析結(jié)果Tab.3 Analysis Results of Lu-Hf Isotope

注：誤差類型為2σ；εHf(0)為現(xiàn)今εHf值；εHf(t)為年齡t對(duì)應(yīng)的εHf值；TDM1為一階段Hf模式年齡；TDM2為二階段Hf模式年齡；fLu/Hf為Hf富集系數(shù)。

4 討 論

4.1 巖石成因

秦嶺造山帶早中生代發(fā)育多種類型的花崗巖體，主要包括正常塊狀結(jié)構(gòu)花崗巖、埃達(dá)克質(zhì)花崗巖[34]以及環(huán)斑結(jié)構(gòu)花崗巖[35]，資料顯示這些花崗巖體可能在成分與形成時(shí)代上有所差別。秦嶺造山帶中生代花崗巖總體上富Si、Al、Na，以準(zhǔn)鋁質(zhì)到過鋁質(zhì)中鉀—高鉀鈣堿性為主。埃達(dá)克質(zhì)花崗巖與正?；◢弾r相比更高Al和Sr、低Y和Yb，且顯示不明顯的Eu負(fù)異常[13]，其物源來自于成熟度不高的中—新元古代玄武質(zhì)地殼物質(zhì)以及少量新生幔源物質(zhì)[13]。

關(guān)山巖體二長(zhǎng)花崗巖總體上表現(xiàn)出富Si(SiO2含量高于69%)、Al(Al2O3含量高于14.1%)，高Na(Na2O含量高于4.18%)、K(K2O含量高于3.84%)的特征。其輕稀土元素和大離子親石元素較富集，重稀土元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素相對(duì)虧損，(La/Yb)N值為12.1～16.8。Eu具有不明顯的負(fù)異常，且?guī)r石富集Sr、Rb、Ba，虧損Y、Yb，具有較高的Sr/Y值。結(jié)合這些特征認(rèn)為關(guān)山巖體具有埃達(dá)克質(zhì)花崗巖的性質(zhì)。在CaO-SiO2圖解[圖9(a)]和MgO-SiO2圖解[圖9(b)]中，樣品基本上落入埃達(dá)克巖區(qū)域或者埃達(dá)克巖-太古代TTD巖的過渡區(qū)域。

底圖引自文獻(xiàn)[43]和[46]，有所修改圖9 CaO-SiO2圖解和MgO-SiO2圖解Fig.9 Diagrams of CaO-SiO2 and MgO-SiO2

底圖引自文獻(xiàn)[28]圖10 MgO-SiO2圖解和Mg#-SiO2圖解Fig.10 Diagrams of MgO-SiO2 and Mg#-SiO2

埃達(dá)克巖是1990年Defant等在研究阿留申群島的埃達(dá)克島新生代火山巖基礎(chǔ)上引入地學(xué)界的一個(gè)巖石類型，原始定義中埃達(dá)克巖形成于島弧地區(qū)，來源于年輕的(≤25 Ma)、熱的俯沖洋殼部分熔融[36]。埃達(dá)克巖概念提出后，在地學(xué)界引起了廣泛關(guān)注[37-41]。張旗等認(rèn)為中國(guó)東部地區(qū)部分中酸性火山巖同樣具有埃達(dá)克巖的性質(zhì)，但成因機(jī)制與傳統(tǒng)意義上的埃達(dá)克巖有所出入[42]。普通埃達(dá)克巖通常是鈉質(zhì)的，K2O/Na2O值通常小于0.5[43]。而關(guān)山巖體具有較高的K2O含量(3.84%～4.57%)，K2O/Na2O值為0.93～1.30，對(duì)于埃達(dá)克質(zhì)巖漿高K的原因，目前有研究認(rèn)為玄武質(zhì)巖石在一定溫度壓力條件下脫水熔融可以形成富K的熔體[44]。高鉀鈣堿性埃達(dá)克巖有3種可能的成因模型[32]：①底侵至下地殼底部的幔源玄武質(zhì)巖石的部分熔融[45]；②拆沉下地殼沉入地幔，因受到下部軟流圈地幔加熱，導(dǎo)致部分熔融形成埃達(dá)克巖[47-49]；③增厚下地殼底部基性巖的部分熔融[50-52]。關(guān)山巖體高Si(SiO2含量高于69%)，富Al(Al2O3含量高于14.1%)，低MgO(含量低于1.19%)，盡管Cr含量((14.7～24.1)×10-6)、Ni含量((6.92～11.5)×10-6)相比于地殼熔融形成的花崗巖較高，但仍遠(yuǎn)低于地幔的Cr、Ni含量，這種特征指示了巖體不會(huì)來源于幔源玄武質(zhì)巖石的部分熔融，而更傾向于地殼的物質(zhì)成分。關(guān)山巖體虧損重稀土元素，Y/Yb值為11.01～12.88(>10)，表明源區(qū)殘留相主要為石榴石，其球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式中重稀土元素較為平坦，表明其殘留相中有角閃石存在[30]，源區(qū)殘留石榴石和角閃石以及極少量的斜長(zhǎng)石，指示了關(guān)山巖體巖漿來源于增厚下地殼物質(zhì)的部分熔融。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中，關(guān)山巖體顯示 P、Ti、Nb 負(fù)異常，輕稀土元素和大離子親石元素(如U、Th、Rb)含量高，曲線整體上表現(xiàn)為右傾模式。這種富集大離子親石元素以及高Pb含量的特征，也說明源巖可能以地殼的物質(zhì)成分為主[53-54]；在MgO-SiO2圖解中，樣品落入增厚下地殼形成的埃達(dá)克巖區(qū)[圖10(a)]。然而關(guān)山巖體Mg#值(50.4～51.0)明顯高于殼源巖漿(由下地殼鎂鐵質(zhì)巖石直接部分熔融所形成的巖漿Mg#值一般不會(huì)超過40，洋中脊玄武巖部分熔融所產(chǎn)生熔體Mg#值一般小于45[55])，在Mg#-SiO2圖解中樣品的Mg#值略高于增厚下地殼形成的埃達(dá)克巖[圖10(b)]，指示關(guān)山巖體盡管來源于地殼物質(zhì)的部分熔融，但其源區(qū)有新生幔源巖漿成分的加入。

綜上所述，關(guān)山巖體形成于增厚下地殼，且受到了來自地幔巖漿物質(zhì)的影響。其具體過程為：增厚的大陸地殼底部受到了地幔巖漿的加熱和底侵作用，從而溫度升高發(fā)生脫水部分熔融作用，形成初始的埃達(dá)克質(zhì)巖漿，伴隨地幔組分的加入發(fā)生了巖漿混合作用，形成了具有高M(jìn)g#值的埃達(dá)克質(zhì)巖漿。

4.2 構(gòu)造環(huán)境

秦嶺造山帶在中生代初期發(fā)生了全面的碰撞造山運(yùn)動(dòng)[56-57]，結(jié)合已有的北秦嶺造山帶古生代俯沖、同碰撞(413～450 Ma)及后碰撞(375～415 Ma)花崗巖資料[58]，可以認(rèn)為北秦嶺造山帶的形成始于早古生代至晚古生代早期的俯沖以及隨后的中生代碰撞造山活動(dòng)[58]。秦嶺造山帶廣泛發(fā)育印支期(211～245 Ma)碰撞型花崗巖，其中包括具環(huán)斑結(jié)構(gòu)的花崗巖[31]和具埃達(dá)克性質(zhì)的花崗巖[11，34，59]等。對(duì)于這些巖體形成的構(gòu)造環(huán)境，現(xiàn)有資料表明具埃達(dá)克性質(zhì)的花崗巖(215～245 Ma)來源于南、北板塊碰撞增厚下地殼的熔融，代表了同碰撞的構(gòu)造環(huán)境[13]，之后大量具殼?；旌咸卣鞯幕◢弾r體(210～225 Ma)出現(xiàn)，指示秦嶺已進(jìn)入到碰撞后拆沉作用發(fā)生后的地殼伸展階段，具環(huán)斑結(jié)構(gòu)的花崗巖形成時(shí)代最晚(200～217 Ma)，代表秦嶺造山帶后碰撞階段即將結(jié)束[13]。

關(guān)山巖體鋯石 U-Pb加權(quán)平均年齡為(236.3±4.0)Ma(樣本數(shù)為6個(gè)，MSWD值為2.6)，與張宏飛等獲得的巖體年齡(229±7)Ma(樣本數(shù)為6個(gè)，MSWD值為4.1)[11]相近，同揚(yáng)子板塊和華北板塊三疊紀(jì)大陸碰撞時(shí)期[60-62]相吻合。區(qū)域內(nèi)已有的Sr-Nd-Pb同位素資料顯示，關(guān)山巖體初始87Sr/86Sr值為0.705 78～0.707 50，εNd(t)值為-10.9～-5.5(t=229 Ma)，206Pb/204Pb值為17.794～18.117，207Pb/204Pb值為15.511～15.544，208Pb/204Pb值為37.725～38.022[11]，與前人總結(jié)的南秦嶺寧陜地區(qū)巖體(87Sr/86Sr值為0.704 95～0.709 08，εNd值為-8.55～-2.41，206Pb/204Pb值為17.359～17.801，207Pb/204Pb值為15.410～15.510，208Pb/204Pb值為36.829～37.527)[63]和西秦嶺巖體(87Sr/86Sr值為0.706 82～0.708 45，εNd值為-9.17～-4.85，206Pb/204Pb值為17.996～18.468，207Pb/204Pb值為15.565～15.677，208Pb/204Pb值為38.082～38.587)[64]相近，由此認(rèn)為關(guān)山巖體也來源于揚(yáng)子板塊北緣的物質(zhì)[11]。一個(gè)合理的解釋為華北板塊與揚(yáng)子板塊在早中生代發(fā)生碰撞時(shí)，揚(yáng)子板塊向下俯沖疊置于華北板塊之下從而地殼增厚，底部揚(yáng)子板塊北緣物質(zhì)發(fā)生熔融作用[11]。從巖體形態(tài)學(xué)角度出發(fā)，關(guān)山巖體呈不規(guī)則狀侵入較老的地層中，這種主動(dòng)侵位的特征指示了壓力較高的同碰撞擠壓構(gòu)造環(huán)境，而在后碰撞的拉伸環(huán)境中，巖漿被動(dòng)侵位形成的巖體多呈較為規(guī)則的橢圓狀或半橢圓狀。

本文認(rèn)為巖體形成于板塊之間的碰撞擠壓環(huán)境，即揚(yáng)子板塊向北俯沖，疊置于華北板塊之下導(dǎo)致下地殼增厚，增厚的下地殼受到地幔巖漿的加熱而脫水熔融，形成埃達(dá)克質(zhì)巖漿。結(jié)合區(qū)域內(nèi)巖體時(shí)代特征[13]，關(guān)山巖體可能為揚(yáng)子板塊與華北板塊同碰撞晚期形成的巖漿巖，之后板塊進(jìn)入伸展拉伸環(huán)境，形成中生代一系列具有后碰撞特征的巖體。

5 結(jié) 語

(1)北秦嶺關(guān)山巖體二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年代學(xué)顯示其加權(quán)平均年齡為(236.3±4.0)Ma。關(guān)山巖體二長(zhǎng)花崗巖具有埃達(dá)克巖性質(zhì)。鋯石Lu-Hf同位素組成以及巖體主量、微量元素特征指示關(guān)山巖體來源于新元古代基性地殼物質(zhì)，且有幔源巖漿加入。

(2)關(guān)山巖體形成于印支期碰撞擠壓環(huán)境，由于板塊俯沖增厚的下地殼受到來自地幔巖漿的加熱發(fā)生脫水熔融作用而產(chǎn)生埃達(dá)克質(zhì)巖漿，且受到幔源物質(zhì)成分的混染，從而形成了高M(jìn)g#值的高鉀鈣堿性埃達(dá)克質(zhì)花崗巖。