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张成立-西北大学学报2009-东秦岭沙河湾岩体成因_来自锆石U_Pb定年及其Hf同位素的证据

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? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.wendangku.net/doc/38897d68a45177232f60a2a6.html

西北大学学报(自然科学版)

2009年6月,第39卷第3期,Jun .,2009,Vol .39,No .3Journal of North west University (Natural Science Editi on )

收稿日期:2009203214

基金项目:西北大学大陆动力学国家重点实验室科技部专项基金资助项目(40372039);中石化石油勘探公司南方海相碳

酸盐基金资助项目(40372043);国家自然科学基金资助项目(40872054)

作者简介:张成立,男,西北大学教授,从事岩石学与地球化学研究。

东秦岭沙河湾岩体成因

———来自锆石U 2Pb 定年及其Hf 同位素的证据

张成立1

,王晓霞2

,王 涛3

,戴梦宁

1

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系,陕西西安 710069;2.中国地质科学院矿产资源研究所,北京 

100037;3.中国地质科学院地质研究所,北京 100037)

摘要:目的 确定东秦岭沙河湾花岗岩体形成时代、源区性质及其成因。方法 在锆石内部结构的

CL 图像研究基础上,用LA 2I CP MS 和MC 2I CP MS 测定锆石U 2Pb 年龄及Hf 同位素组成,探讨寄主花岗岩、暗色闪长质包体及及围岩中闪长质脉体锆石U 2Pb 年代学及Hf 同位素组成特征。结果 寄主花岗岩、暗色包体及其围岩中闪长质脉体分别存在210Ma 和197Ma,197Ma 和188Ma 以及230M a 和210Ma 两组年龄的锆石;对应的εHf (t )值在一个略微偏正或负的范围内变化,指示该岩体非单一源区岩浆物质所能形成,至少是两个源区岩浆混合作用的结果。结论 该岩体是以新元古带古老地壳物质熔融为主体的壳源岩浆与源自略富集地幔的幔源岩浆高度混合的产物。这一壳、幔岩浆混合作用首先以230Ma 的幔源岩浆活动为标志,并可能在210Ma 前就由于幔源岩浆活动热源的持续积累而诱发了该区地壳物质的部分熔融,形成以壳源岩浆为主的岩浆房。此后,约在200Ma 深部幔源基性岩浆进入壳源酸性岩浆房发生岩浆混合,并一直持续到185Ma 左右,证明了

秦岭中生代壳、幔岩浆混合作用持续了大约60Ma 。关 键 词:锆石U 2Pb 定年;Hf 同位素;壳幔岩浆混合;沙河湾花岗岩;东秦岭中图分类号:P581 文献标识码:A 文章编号:10002274Ⅹ(2009)0320453213 秦岭造山带位于华北与扬子两大地块之间,为我国中央造山带重要组成部分。该造山带由北部商丹和南部勉略两条缝合带分割的3个构造块体构成[1,2],在其形成演化过程中曾发生多期(如新元古代、古生代和中生代)构造岩浆事件。其中,中生代花岗岩由多个大岩体群构成,广泛分布于北部商丹缝合带及南秦岭地区,其形成与华北和扬子板块拼合密切相关,尤其是沿商丹带一线发育以沙河湾岩体为典型代表的环斑结构花岗岩体群而倍受关注,已开展了较多的年代学、地球化学及其成因研究[1-13],提出该花岗岩体和环斑结构是由岩浆混合

作用所形成[8-9,12]

。但是,混合岩浆的起源、演化及源区的特征还不十分清楚,岩浆混合的同位素证据仍不充分。由于岩浆高程度混合后,微量元素和

Sr,Nd 同位素较易达到平衡[14-16]

,致使岩石的Sr,

Nd 同位素等不同程度均一化,而难于保存不同熔体

各自的原始特征。但是,岩浆岩中的锆石不但是地

质定年的理想对象,更由于其极强的稳定性使其Hf 同位素组成较少受到后期地质事件的影响,以及高Hf 、低Lu 含量使其能给出其形成时期Hf 同位素的准确组成。因而,锆石U 2Pb 定年和Hf 同位素的研究目前已成为探讨岩浆形成演化和源区示踪的有效

手段[17]

为此,本文在以往研究的基础上,拟通过对沙河湾岩体寄主花岗岩和闪长质包体及同时代围岩中脉体的锆石开展LA 2I CP MS U 2Pb 定年和微区原位(in situ )Hf 同位素分析,进一步探讨该岩体的年代学、岩浆混合成因及岩浆演化过程。

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1 岩体地质概况

沙河湾岩体出露于陕西商州市南偏西约20k m

的沙河湾至牛槽一带,平面上延东西方向呈一椭圆形侵位于商丹缝合带中,面积约104km 2

。岩体北部侵入于北秦岭元古代秦岭群片麻岩中,部分可见侵入于早古生代垃圾庙辉长岩及丹凤群变质火山岩中。其南侵入于南秦岭泥盆系刘岭群浅变质碎屑岩中,并不同程度发育接触变质晕圈,形成数百米不等的角岩带。岩体内有一定的岩相分带,由接触带向内依次出现巨斑状黑云角闪二长花岗岩、中粗粒或中细粒似斑状黑云角闪石英二长岩。另外,岩体中发育暗色闪长质包体,并以岩体边部及近中部带最为发育,岩体的中心部位一般不发育。包体一般呈浑圆状或次圆状形态,大小差异明显,一般为(6~10)c m ×(15~20)c m ,个别包体直径可达60c m 左右。此外,岩体围岩中有煌斑岩及中基性岩脉的侵入,表明岩体形成过程还伴有幔源岩浆活动的发生。

沙河湾岩体的另一突出特征是,在岩体边部和近中部带发育钾长石巨晶,粒径多为2~3c m ,个别为3~5c m ,晶体形态以自形为主,部分也略呈卵圆形。巨晶钾长石均不同程度发育斜长石外壳,有时偶见两个或多个斜长石外壳,构成环斑结构。此外,巨晶长石的核部及幔部包裹有早期角闪石、黑云母、斜长石和石英等细小矿物,表明存在两期造岩矿物组合。晚期矿物组合构成岩体的主体,主要由石英、钾长石、斜长石、黑云母、角闪石等构成,副矿物有锆石、磷灰石、磁铁矿、榍石等。岩体中的闪长质包体以中细粒角闪闪长岩和角闪石英闪长岩为主,主要由斜长石、钾长石、角闪石、黑云母等组成,偶尔出现具环斑结构的钾长石巨晶和石英晶体,它们或产于包体之中或切穿包体和寄主花岗岩的接触带,表明为捕获寄主岩体中的钾长石和石英矿物,反映了二元岩浆混合成因特征。此外,寄主岩石和暗色闪长

质包体中还存在多种岩浆混合的证据[9]

2 样品及分析方法

用以分选锆石的样品采自沙河湾岩体东部的樊

家川村、沙河湾村和尧河村等地,它们主要位于岩体东部近边部和中央过渡带,岩性以具环斑结构的黑云角闪二长花岗岩或黑云角闪石英二长岩为主,并发育暗色闪长质包体,在岩体外接触带可见煌斑岩

和中基性岩脉的侵入。采集的代表性大样寄主花岗岩2件(SHW 2G1,SH W 2G2),暗色闪长质包体2件(SH W 2E4,SH W 2E6),闪长质脉体1件(SH W 2D1)。锆石分选在河北廊坊区域地质调查研究所的实验室用常规方法粉碎后,经淘选和电磁法初步分离并在双目镜下选出。此后,笔者进一步在双目镜下选出无色透明晶形完好、无明显裂痕少有包裹体的锆石,将选出的锆石粘贴于环氧树脂表面,并打磨至露出锆石表面,然后抛光待测。

阴极发光(CL )图像分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室用配有英国Gatan 公司的Mono CL3+型阴极荧光探头的美国FE I 公司Quanta 400FEG 扫描电镜完成。锆石的U 2Pb 测年在同一实验室用配有193nm 激光器的Agilen 7500a I CP 2MS 进行。测定过程以哈佛锆石91500样品做外部标样,用N I ST610硅玻璃标准优化仪器,激光频率为10Hz,80mJ 强度,激光束斑直径30u m ,详细的分析方

法见袁洪林等[18]的描述。定年获得的29Si,204

Pb,206Pb,207Pb,208Pb,232Th 和238

U 以及U ,Th 和Pb 的含量用29

Si 作为中间校准,N I ST610做参考物计算获得。207

Pb /206

Pb,206

Pb /238

U ,207

Pb /235

U 和208

Pb /232

Th 比值用G L I TTER410程序计算,并用锆石91500进

行校正。所得数据用Andersen 的方法[19]

进行普通

铅校正后用I S OP LOT 310[20]

获得年龄和协和图。

锆石Hf 同位素分析在同一实验室的Nu Plas ma HR MC 2I CP 2MS 与GeoLas 2005受激准分子A rF 的193n m 激光剥蚀系统上进行。分析中使用的激光束

斑直径为44μm ,激光频率为10Hz,脉冲能量为80mJ,剥蚀时间为50s,用锆石91500,MON 21和GJ 21作外标。仪器运行条件和详细的分析流程以及数据精度袁洪林等

[21]

已有描述。

3 分析结果

3.1 U 2Pb 同位素体系

沙河湾花岗岩体及其包体和脉体中的锆石多为柱状双锥自形晶,CL 图像呈现典型的岩浆成因密集震荡环带(见图1)。其中,寄主花岗岩和包体中的锆石较为类似,主要为中到短柱状双锥晶体,长宽比变化于2∶1到3∶1之间。而闪长岩脉中的锆石主要为晶形很好的长柱状双锥,其长宽比变化于3∶1到5∶1之间(见图1)。需要说明的是,样品中部分锆石颗粒发育一极薄的不规则亮边(见图1),可能系后期热事件干扰所致。另外,个别锆石有残余继承锆石核颗粒的存在。

—454—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

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图1 寄主花岗岩、包体及围岩中脉体锆石的C L 图像

Fig .1 Cathodolu m inescence (CL )i m ages of rep resentative zircons fr om host r ocks,di oritic enclaves in Shahe wan

p lut on and di oritic dykes in wall 2r ocks

寄主花岗岩、闪长质包体及闪长岩脉体的锆石U 2Pb 同位素分析结果见表1。锆石的Th 和U 含量

较高,Th /U 比值>014,显示出典型岩浆成因锆石的

特点[22~24]

,与CL 图像(见图1)结论一致。因而,所测年龄分别代表了岩体、包体及岩脉的冷凝结晶年龄。

寄主岩石和闪长质包体的锆石均获得好的一致年龄(见图2),并明显呈现略有差异的两组年龄。其中寄主花岗岩SH W 2G1样品中21个测点获得20915±114Ma 和9个测点获得19619Ma ±314Ma 的加权平均年龄;SH W 2G2样品中18个测点获得20712Ma ±211Ma 的加权平均年龄和10个测点19519Ma ±215Ma 的加权平均年龄。闪长质包体SH W 2E4样品的新生结晶锆石获得20个测点200114Ma ±0173Ma 和7个测点18716Ma ±413Ma 的加权平均年龄。闪长质包体SH W 2E6样品中

18个测点获得19715Ma ±118Ma 的加权平均年龄

和1个测点184Ma ±2Ma 的年龄(图2)。另外,

SH W 2E4样品中出现了两粒锆石加权平均年龄为1061Ma ±18Ma (MS WD =0114)的年龄,可能系包体代表的深部基性脉体上升过程捕获的源区残留锆石。

同寄主花岗岩和包体中锆石一样,闪长质脉体中的锆石也存在两组年龄的锆石,其中5个测点获得22918Ma ±717Ma 的加权平均年龄,另外21个测点获得21114Ma ±210Ma 的加权平均年龄(见图3)。这表明,虽然这些锆石的CL 图像具岩浆成因锆石结构特点而无明显差异,但确有两种年龄锆石的存在,反映了同一岩浆过程不同阶段冷凝作用的存在。至于所有锆石有着同样的CL 图像特征而不易区分,完全是由于它们均是岩浆结晶作用的产物,即有着相同的形成过程,只是形成阶段不同而已。

表1 沙河湾岩体寄主花岗岩、闪长质包体及其围岩中闪长岩脉锆石U 2Pb 同位素数据

Tab .1 Isotop i c co m positi on s and U 2Pb ages of z i rcon s fro m host rocks,d i or iti c encl aves i n Shahewan plu 2

ton and d i or iti c dykes adj acen t to wa ll 2rocks

分析点号

浓度/×10-6

Pb Th U Th/U

同位素比值

表面年龄/Ma

207Pb/206Pb 1

σ207Pb/235U 1

σ206Pb/238U 1

σ207Pb/206Pb

1

σ207Pb/235U

1

σ206Pb/238U

1

σS H W 2G11c 108155680112781147018701075301001801329101007301031680100027201115195919522c 1111481119181835189113401064001001501268501005701030430100025267111196819024r 84128479112

613159017801057501001601248501006601031350100028270103203819825c 10018055112270719701780105450100120124410100500103251010002521183206620526c 901473891626241420162010525010011012397010047010331010002530831218421027c 981095481016811230180010536010012012434010051010329010002622684209720829c 13817011721609571311122010513501001201234601005101033120100026257352144210210r 95107496140659135017501053701001201244201005001032970100025359332224209211c

82180

384157

560119

0169

010511

010014

0123829

010059

0103383

0100028

244

42

217

5

214

2

554—第3期 张成立等:东秦岭沙河湾岩体成因

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续表1

分析点号

浓度/×10-6

Pb Th U Th/U 同位素比值

表面年龄/Ma

207Pb/206Pb 1

σ207Pb/235U 1

σ206Pb/238U 1

σ207Pb/206Pb

1

σ207Pb/235U

1

σ206Pb/238U

1

σ12c 731682981735031590159010531801001301245701005601033490100027256802166212214r 67180347199471150017401051001001601231701006801032940100030241502126209215c 66183259193460194015601051401001501235201006601033220100029257482145211216c 671682801764621820161010520801001501240701006601033520100029289462195213217r 119177791160831181019501051201001101232901004501033010100025248312134209219r 87159573100595114019601080001002301372010100103376010003346413023012208220c 86128445127608159017301051501001301231101005401032530100026264392114206222r 75105485159525134019201082001002001370940100850103282010002941711821910201223c 6618328312045817801620105359010019012474010084010334701000331951122109211225c 73122369132523183017101053601001301237601005401032130100026355372164204226r 70129326169468176017001088401002601420010110103449010003532314421812209227c 991847501787111321106010524010013012333401005201032290100026303362134205228r 66124375186451150018301052601001901245101008501033770100034313602237214229c 75179485196560174018701053101001601227901006301031110100027334472085197230r 60147349112442122017901053301001901231601007801031490100031343582126200231c 451692131713071670169010769401002301363010100103422010003426913221511210232c 781495391275821390193010556010016012381201006501031070100028436452175197233c 72106347181487144017101056101001601263501007001034080100030344942268215234r 76110

437193

535113

0182

010526

010013

012379

010056

010328

0100027

311

39

217

5

208

2

S H W 2G22r 5917726314739811101660105220100130124140100550103353010002629438220521323c 681462951446413301640105540100130125130100530103292010002542733228420925r 7312237511249519801760105060100140122970100610103295010002822046210520926c 87142406144594123016801053501001201242130100490103282010002520778207620727c 64133330192411107018101059901002001288301008901034901000333191152281021928r 911585041466201690181010510010013012315010053010329010002624238211420929c 55109242143374148016501062601001301270401005101031330100023343382195208210r 71182378197510194017401053301001301241101005601032790100026325792076196211c 102169729129700109110401052001001101234101004301032670100024284292144207112r 7417391175515104017601057901001501257701006101032290100026255932077203213c 95149450168657196016801055601001101247601004301032310100023232702065204114r 55113249153871610164010615010018012682010076010316501000293231052098199215c 65155320149448186017101053201001601238501006601032490100028192982047205216c 69166293141474109016201053501001501241001006301032680100027349442195207217c 42112551242961350186010593010018012585010076010315901000293901082159199218c 98138542668102018101058001001101261701004201032740100023205742066206220c 871235181646111860185010620010016012709010063010316701000262691002048198221r 58143294154191650170010632010018012693010070010309201000272501051988193223c 71146393151501166017801058601001301255601005401031610100024232862017199225r 711283691215171090171010636010018012680010072010305801000273531032048192227c 5215820518737211201550105900100230125490100940103132010003434512220910197228r 781542851065551090151010590010020012551010083010313501000312751122039197230r 103141484194696145017001052501001001238101004101032880100023214682095208131c 91132389108622105016301057601001101258001004401032490100023208702055204133r 9719499117616161018101060501001401293101006001035120100027357822337221226c 7515354119516123016901055901001401250501005701032490100026448362275206235r 55191256169388166016601058301002301255890100950103181010003433212821110201234r 6916353193473173017501064701001701270901006401030350100026448362275206236c 69137

408146

50513

0181

010522

010013

012414

010055

0103353

0100026

236

105

193

8

189

2

S H W 2E41c 831573821736061701630105790100150125230100590103158010002634683211719923c 7518628710954518701530105140100120122590100480103184010002426035207420214c 8819642018764417101650105680100130124740100520103161010002520083199619925c 11813144011385313401520105010100120121930100460103175010002419935201420116c 9515537312369211201540104990100100121750100400103159010002319130200320017c 6319225115746311501540105510100160124010100650103158010002841744218520028r 8813837811764011901590105200100120122630100490103158010002520778201620029c 5914716518429154013901056401001401246201005801031650100026288762076200210c 911846131966614701920105360100140123270100560103150100026353402125200211c 8417254118163717018501092420100301387010120103034010003421116818512182212c 79147641127596112110801097101003601408010140103043010003815218917914182214r 113165456189863195015301059201001601245101006001030010100026249901937189218c

81181

548199

602121

0191

010549

010015

012345

010060

0103095

0100026

410

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214

5

196

2

—654—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

张成立-西北大学学报2009-东秦岭沙河湾岩体成因_来自锆石U_Pb定年及其Hf同位素的证据

? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.wendangku.net/doc/38897d68a45177232f60a2a6.html

续表1

分析点号

浓度/×10-6

Pb Th U Th/U 同位素比值

表面年龄/Ma

207Pb/206Pb 1

σ207Pb/235U 1

σ206Pb/238U 1

σ207Pb/206Pb

1

σ207Pb/235U

1

σ206Pb/238U

1

σ22c 8211644019598113017401052201001401224601005701031230100026292432065198223c 81149444122592161017501050501001701217801006901031260100029219562006198224c 77116291119559145015201051601001201222901004901031340100024266362044199225c 56179251271187013501074901001611853010370117950100161064271064131064826c 651252621074931190153010640101003101265010120103004010003826916019412188229r 581773151434341960173010618010019012611010076010306501000292881142009192230c 5613725118711410135010742501001611833010360117900100151048261057131062833c 691193061044981170161010525010016012277701006401031440100028309482085200236c 98168520187737187017101054801001701237201006701031420100029402472166199237c 8411243512964416016801052901002001230101008101031550100032324622107200238c 70194220126514157014301051501001501225201006301031740100028261482065201241c 4514319317432511016001051701002001229201008601032120100034274662107204242c 76153409124560118017301050301001501217901006301031390100028210502005199243c 78156268133559147014801051501001401223401005501031440100026264422055200244c 671443621365171070170010701010021012897010083010299501000293911172029186245c 79199

273182

59818

0146

010566

010016

012394

010062

0103067

0100027

326

83

204

6

194

2

S H W 2E62c 7915839213556510501690105430100120123780100500103177010002538333217420224c 6716437516493174017601062730100520126701022010308801000594442592152219447c 10213843015273114601590105080100120122080100460103149010002423434203420018r 77127354111555181016401052101001401224501005801031270100027288432065198214c 691632391225101190147010618010021012609010085010305901000303101112018192215c 97146916151691103113301082201001801358301006901031601000263841172099193216c 81133344174580129015901054301001501235101006201031380100027250922027198217c 7416154010955917501960107460100210130690100810102982010002833512819610184223c 861895201166351880182010672010019012823010074010304801000283701102049190226r 10415844112374317015901051501001101222401004501031320100024262322044199227c 71146375161515153017301063701001601270801006201030840100026221981957193228c 92187633124654176019701060401001501262701006101031540100026350972118198233r 82196383141594124016501060301001601257501006201030970100026400852127195234c 7111734111750214401680105470100150123710100590103140100026271892047199235r 8515858017608149019501059301001301255001005001031170100024419802157197236c 90141399189635113016301054201001001235701004001031530100023379252153200138c 6916825917150610401510106540100240127460100940103045010003236912220510191240c 2114761481481470152010552010025012420101101031850100036418782209202242c 70132

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504197

0172

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01014

0103074

0100043

259

183

198

14

193

3

S H W 2D12c 5616129113340018501730105420100160124200100660103241010002837846220520623c 461052251113241060169010539010015012424010063010326010002836843220520724r 531752481136512901680105650100230126301010010337401000373161292221121325c 491526018634611301750105220100180123610100790103278010003229558215620826r 8712434212561213201560105230100140123540100600103264010002729943215520727c 6513632710343712201750105170100140124400100640103424010002927144222521728r 69184370153478134017701054501001801251401008101033430100032393552287212211c 2617114319716417301870105230100280126701014010370601000462999624111235312c 41155182148279158016501053701001801251701007901033960100031360542286215214c 51113305108355130186010525010026012380101201032860100042307882179208315c 63163374105439121018501053301001301243201005401033070100026343362214210216c 341831191423917501500105440100300124801013010331501000463869522511210317c 47434133326149113301054801001901248301008301032830100032406582257208218c 74177415189510171018101053101001201244301005201033380100026332342224212219c 3819216918624913201680105330100300126201014010355801000493419823611225320r 571225419338313501670105173010018012425010081010340100033273582207216221c 531052351053191010174010542010023012830101201037860100043379722539240322r 58195297188414163017201054801002201244580100920103235010003522412920610204223c 171048713810718801810105100100320125270101560103594010005124011622913228324c 86195061715531620192010512301001701252201007901035690100034251552286226225c 55164234168370126016301054201001501255201006501034160100029378422315217226r 48141195154321185016101050501001501238201006801034170100030219502176217227c 9815251811765013018001052201001201247601005301034410100027293342254218228r 61164335145413125018101052501001601245301006801033870100030307472236215230r 62188309127436159017101053901001601243101006701032680100028369462215207231c

69109

359151

476102

0176

010523

010014

012376

010059

0103292

0100027

300

41

216

5

209

2

754—第3期 张成立等:东秦岭沙河湾岩体成因

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图2 寄主花岗岩和闪长质包体锆石年龄协和图

Fig .2 Concordance diagra m s f or zircons fr om host r ocks and di oritic enclaves in Shahewan p lut on

图3 围岩中闪长岩脉体锆石年龄协和图

Fig .3 Concordance diagra m f or zircons fr om di oritic dykes

in wall 2r ocks

3.2 L u 2Hf 同位素体系

在紧邻锆石年龄分析点的部位(见图1)又进行了Hf 同位素测试,分析结果见表2。除极个别分析

点外,几乎所有分析点的176Lu /177

Hf 比值均低于01002,表明绝大多数锆石形成后的放射性成因Hf

积累十分有限,因而测定的176Hf/177

Hf 比值应能较好地反映其形成过程中Hf 同位素的组成特征。另

外,表中还给出了亏损地幔模式年龄和二阶段模式

年龄。由于所有锆石的f Lu /Hf =-0198~-0196,因此,二阶段模式年龄应更真实地代表其源区物质由

亏损地幔抽取后在地壳的平均存留年龄[17]

。31211 寄主花岗岩Lu 2Hf 同位素体系 采自岩体东南部(樊家川村)寄主岩(S H W 2G 1)第一组锆石(年龄20915

Ma )20个点的176Hf/177

Hf =01282591~01282721,由对应测点年龄计算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282582~01282717,εHf (t )=-2~+2167,其两阶段

模式年龄为906~1149Ma;第二组锆石(年龄19619

Ma )7个点的176Hf/177

Hf =01282601~01282695,相应测点年龄计算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282598~01282691之间,εHf (t )=-1174~+1131;两阶段模式年龄为960~1125Ma 。另一采自岩体北部(尧河村)寄主岩(S H W 2G2)第一组锆石(年龄20712

Ma )18个点的176Hf/177

Hf =01282613~01282701,由对应测点年龄计算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282610~01282699,εHf (t )=-1121~+1186;两阶段模式年龄为942~1102Ma;第二组锆石(年龄195.9Ma )

10个点的176Hf/177

Hf =01282592~01282700,对应

—854—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

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测点年龄计算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282588~01282697,εHf (t )=-2113~+1156;两阶段模式年龄为949~1143Ma 。31212 微粒闪长质包体Lu 2Hf 同位素体系 采自沙河湾村南部的闪长质包体(SH W 2E4)中新生结晶

的第一组锆石(年龄20011Ma )19个点的176Hf/177

Hf =01282459~01282716,对应点年龄计算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282456~01282711

之间,εHf (t )=-6179~+2121;两阶段模式年龄为

920~1381Ma;第二组锆石(年龄18716Ma )5个点的176

Hf/177

Hf =01282646~01282679,相应测点年龄计算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282642~01282676,εHf (t )=-0148~+0170;两阶段模式年龄为988~1050Ma 。另一采自沙河湾村商山—黑山公路交汇处包体(SH W 2E6)的第一

组结晶锆石(年龄19715Ma )17个点的176Hf/177

Hf =

01282568~01282731,相应测点年龄计算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282563~01282728

之间,εHf (t )=-3122~+2168;两阶段模式年龄为892~1191Ma;第二组锆石(年龄184Ma )1个点的176Hf/177

Hf =01282567,相应测点年龄计算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282566,εHf (t )=-3126;两阶段模式年龄为1189Ma 。

显然,闪长质包体锆石εHf (t )的变化比寄花岗岩略大,特别是个别锆石颗粒εHf (t )值低于寄主岩石的最低值,反映闪长质包体中锆石较寄主岩复杂多样,这与包体中存在有老年龄的源区残留锆石也一致。这可能表明,包体锆石除有来自其深部幔源区锆石外,还存在捕获了花岗岩源区残留锆石、新生结晶锆石以及二端元岩浆混合而成的锆石。这与包体中存在寄主花岗岩早期矿物的现象是相吻合的。

表2 沙河湾岩体寄主花岗岩、闪长质包体及其围岩中闪长岩脉锆石L u 2Hf 同位素数据

Tab .2 Hf isotop i c da t a of z i rcon s fro m host rocks,d i or iti c encl aves i n Shahewan pluton and d i or ite dykes

adj acen t to wa ll 2rocks

No .176

Yb /177Hf

176

Lu /177Hf

176

Hf/177Hf 2

σAge /Ma

(176Hf/177Hf )i εHf (t )2

σT DM1/Ma

T D M2/Ma

f Lu/Hf

SHW 2G11c 0102476101000761012826520100003219501282649-010611538441034-01982c 010388450100113101282695010000361900128269111311164792960-01974r 010318620100091401282682010000241980128267911051133805980-01975c 0103009201000882012826160100002820501282613-111311438971097-01976c 0103156601000993012826010100002421001282597-115711339211123-01977c 010270340100091401282697010000282080128269411791143784950-01979c 0102527601000741012826200100002221001282617-018611298891087-019810r 0103714901001078012826320100001720901282628-01511128801068-019711c 010307270100091301282670010000262140128266601971138822997-019712c 0102882201000882012826500100001821201282647012211218501033-019714r 010323900100098801282683010000322090128267911311153806975-019715c 0103180201000964012826310100002221101282627-014811298781069-019716c 0103175201000963012826300100003621301282626-014811648801070-019717r 010395090100120301282676010000242090128267111031133820989-019619r 0103172201001004012826540100004820801282650012611988471028-019720c 010215530100072101282700010000342060128269711881158776943-019822r 0102474501000831012826010100001920101282598-117411229171125-019723c 0102957301000895012826450100002821101282642010211438571043-019726r 0102592901000853012826520100002220901282649012311298461030-019727c 0102436901000750012826600100002820501282657014411438331016-019828r 010202360100068301282675010000362140128267211181164810986-019829c 0103110701000974012826550100003619701282651010611648451029-019730r 0101955801000670012826240100002620001282622-019311388811082-019831c 010338250100099901282721010000262100128271721671138752906-019732c 0103294001001019012826540100002019701282650010211248471031-019733c 0108578401002258012825910100003421501282582-211589681149-019334r 01020832

01000630

01282633

01000028

208

01282631

-0143

1143

868

1063

-0198

SHW 2G22r

01017776

01000553

01282680

01000022

213

01282678

1135

1129

801

976

-0198

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续表2

No .176

Yb /177Hf

176

Lu /177Hf

176

Hf/177Hf 2

σAge /Ma

(176Hf/177Hf )i εHf /t

2

σT DM1/Ma

T D M2/Ma f Lu/Hf

3c 0103146801001008012826670100002220901282663017411298291004-01975r 010166130100051901282686010000172090128268411481119791966-01986c 010263820100085301282679010000242070128267611141133808982-01977c 0102811301000818012826300100002221901282627-013311298761067-01988r 0102393201000782012826320100002220901282629-014711298731066-01989c 0102450401000787012826350100002420801282632-013811338691061-019810r 010238340100078601282691010000261960128268811341138790963-019811c 010213950100067001282701010000482030128269811951198774941-019812r 010323330100102301282691010000222070128268711461129795963-019713c 0102436001000769012826550100002620401282652012411388401026-019814r 010239650100076801282672010000381990128266901741169816996-019815c 0103120501000941012826610100003420501282657014511588361016-019716c 0102820001000819012826600100002420701282657014811338341016-019817c 0103822901001044012825920100002419901282588-211311339351143-019718c 0102783401000810012826130100001920601282610-112111229001102-019820c 0102938701000867012826050100003619801282602-116711649131119-019721r 0102387901000755012826560100003019301282653010411488381027-019823c 0102625401000795012826090100003419901282606-11511589051111-019825r 010303890100092001282700010000261920128269711561138780949-019727c 0102331601000760012826170100005619701282614-112521238931097-019828r 010317390100101601282686010000441970128268211161187802973-019730r 010296230100079101282695010001082080128269211743196785952-019831c 0102979601000942012826350100002420401282631-014911338721063-019733r 0102354901000707012826370100003222101282634-010211538641053-019834r 010324620100101101282681010000302060128267711171148809980-019735r 0102216301000662012826650100003620101282663015511648241008-019836c 01043193

01001235

01282642

01000026

189

01282638

-016

1138

869

1057

-0196

SHW 2E41c 010336230100102401282708010000281990128270511991143771932-01973c 0103209201000945012826540100002220201282651011511298451029-01974c 0102872401000892012826610100002419901282658013411338341017-01975c 010299370100100701282689010000192010128268611361123797966-01976c 010304720100097801282688010000242000128268511311133798968-01977c 0102851401000907012826270100002620001282624-018411388821078-01978r 0102892701000938012825920100002620001282589-210811389321141-01979c 010177660100061601282681010000282000128267911111143800978-019810c 0104869101001401012826140100003420001282609-113711589121105-019612c 0103019701001027012826580100006418201282655-011421498411028-019714r 010286620100109001282661010000401890128265801111758381021-019718c 0103660601001066012826550100003019601282652010411488461030-019722c 010448960100133501282716010000401980128271121211175766920-019623c 0102715001000818012826690100003619801282666016111648211002-019824c 01034456010010730128270001000034199012826961171158783947-019726c 0104226401001377012826460100006018801282642-014821368661050-019629r 01028202010009460128266001000320192012826570115111378371021-019733c 0102710201001089012824590100008220001282456-6179310811181381-019737c 0103159801001089012826580100002620001282654012311388431023-019738c 0102020401000740012826360100002220101282634-014811298661060-019841c 0103155901000917012826340100005020401282631-015121058731064-019742c 010281450100088701282673010000461990128267001771192817995-019743c 010248480100087701282692010000382000128268911461169790960-019744c

01027306

01000931

01282679

01000032

186

01282676

017

1153

810

988

-0197

—064—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

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续表2

No .176

Yb /177Hf

176

Lu /177Hf

176

Hf/177Hf 2

σAge /Ma (176Hf/177Hf )i εHf /t

2

σT DM1/Ma T D M2/Ma f Lu/Hf

SHW 2E6

2c 0103018001000899012826690100003220201282666016911538231001-01977c 010281840100086101282681010000222000128267811081129805980-01978r 0102383301000707012826130100002819801282611-113511438971103-019814c 0101978201000721012826470100008819201282645-012831288501043-019815c 0110327201002751012826530100005219301282643-013121118891045-019216c 0102228201000778012826430100004819801282641-01311988571049-019817c 0101614901000545012825670100028018401282566-312691969571189-019823c 0105107801001496012825680100005819001282563-312221299801191-019526r 010244570100082801282673010000381990128267001781169816994-019827c 0104122501001176012826270100003619301282623-110311648881082-019628c 0106748401001866012826090100008419801282602-116531149311117-019433r 010236100100076201282671010000381950128266901631169817999-019834c 0102866401000891012826280100003219901282625-018311538801076-019735r 0105139301001506012826080100004419701282603-116611879231117-019536c 0103411701001022012826190100002820001282616-111411438961093-019738c 0102510101000736012826450100003419101282643-013811588531047-019840c 0101928001000636012826170100004620201282615-111211928901094-019842c 010321790100098501282731010000561930128272821682123737892-0197SHW 2D12c 0102946001000894012826460100001720601282642-010611198561043-01973c 0102995801000894012826630100002420701282659015611338321012-01974r 0103348801000926012826660100002021301282662017911258291005-01975c 0102506601000798012826570100003620801285265013811648381022-01986r 0102578101000804012826190100003020701282616-019811488921091-01987c 0104069301001179012826150100003221701282610-019711539061098-01968r 010227250100071301282652010000242120128264901311338441029-019811c 0105159401001400012826360100002223501282630011311298821057-019612c 010205840100064101282673010000302150128267011121148813990-019814c 010362420100109201282670010000302080128266501811488271000-019715c 0104753501001298012826430100003421001282638-011411588701050-019616c 0101787701000581012826400100002821001282637-011511438571051-019817c 0103710701000990012826280100003620801282624-016711648841076-019718c 0103563501001094012826230100002021201282618-017811258931084-019719c 0102186301000685012826430100002622501282640012711388561041-019820r 0102160001000649012826110100002221601282608-110511298991102-019821c 0102666301000807012826070100002224001282603-01711299091103-019822r 0102308001000708012826660100002420401282663016311338241006-019823c 0103599901001014012826540100002422801282649016711338481023-019724c 0103650401001046012826280100002022601282623-012911258851071-019725c 0101611501000560012825820100003021701282579-210411489381153-019826r 0102527901000780012826210100002421701282618-01711338891084-019827c 0102520401000769012826130100001721801282610-019611198991098-019828r 0102436801000740012826350100001821501282632-012411228681059-019830r

01029

792

01000

879

01282

655

01000

024

207

01282

651

0128

1133

843

1026

-

0197

εHf (t )=10000{[(

176

Hf/177Hf )s -(176Lu /177Hf )s ×(e λt -1)]/[(176Hf/177Hf )CHUR,0-(176Lu /177Hf )CHUR ×(e λt -1)]-1}T DM1=1/λ×ln{1+[(176Hf/177Hf )s -(176Hf/177Hf )D M ]/[(176Lu /177Hf )s -(176Lu /177Hf )D M ]}T DM2=T D M1-(T D M1-t )[(f cc -f s )/(f cc -f D M )]f Lu/Hf =(176Hf/177Hf )s/(176Lu /177Hf )CHUR -1

其中,(176Lu /177Hf )s 和(176Hf/177Hf )s 为样品测定值,(176Lu /177Hf )CHUR =010332,(176Hf/177Hf )CHUR,0=01282772;(176Lu /177Hf )D M =

010384,(176Hf/177Hf )D M =0128325.f cc ,f s 和f DM 分别为大陆地壳、样品和亏损地幔的f Lu/Hf 。t 为每个锆石样品测试所得的U -Pb 年龄,λ=11867×10-11/年。

31213 闪长岩脉Lu 2Hf 同位素体系 侵入于沙河湾花岗岩体围岩中的闪长岩脉第一组结晶锆石(年

龄22918Ma )5个点的176Hf/177

Hf =01282607~01282654,相应测点年龄计算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282603~01282649之间,εHf (t )

=-017~+0167;两阶段模式年龄为1023~1103

Ma;第二组结晶锆石(年龄21114Ma )20个点的176

Hf/

177

Hf =01282582~01282673,相应测点年龄计

算得到的Hf 同位素初始比值(Hf i )为01282579~

01282670之间,εHf (t )=-2104~+1112;两阶段

164—第3期 张成立等:东秦岭沙河湾岩体成因

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模式年龄为990~1153Ma 。

4 讨 论

4.1 结晶年龄

沙河湾岩体两个寄主花岗岩样品基本给出了同

样的结果,存在两组锆石年龄(见图2)。其中较早一组的年龄介于20915Ma ±114Ma 和20712Ma ±211Ma 之间,晚期年龄介于19619Ma ±314Ma 和19519Ma ±215Ma 之间。显然,第一组较老年龄在误差范围内与前人采用不同方法得到的结果(214

~211Ma )更为一致[4,5,10]

,应代表了该岩体开始冷凝结晶的年龄。岩体中闪长质包体也显示有两组年龄(图2),但它们明显低于寄主花岗岩的年龄。其中,较早一组年龄为200114Ma ±0173Ma ~19715Ma ±118Ma,与寄主花岗岩较晚期一组锆石年龄十

分相近,这显然不应是一种巧合,更大的可能应反映

了微粒闪长质包体所代表的基性端元岩浆混入壳源花岗岩浆房后,二端元岩浆混合作用之后开始冷凝的时间。然而,较晚一组锆石年龄(18716Ma ±413Ma ~184Ma ±2Ma )则可能代表了二元岩浆混合作用结束的时代。由于定年分析的寄主花岗岩和包体的锆石均具明显的岩浆振荡生长环带(见图1),因此这些年龄应分别代表了岩体和包体的冷凝结晶年龄。之所以包体中的锆石出现了偏年轻的年龄,极大的可能是基性岩浆未进入酸性岩浆房前,酸性岩浆温度降至锆石冷凝温度后首先晶出,因而具有了略早的结晶年龄。包体中锆石年龄偏小,一是可能代表了其进入酸性岩浆房是在岩浆房形成之后一段时间,另一原因是由于基性岩浆温度高于酸性岩浆的温度,只有在二者混合一定时段后,当温度低至锆石冷凝温度再晶出,并一直持续到混合后的岩浆全部冷凝固结为止。两者年龄虽有差别,但仍应是一次岩浆活动不同过程的反映,即为同期基性和酸性二端元岩浆混合前后不同阶段的结果,这与岩体包体中含有早期寄主岩的钾长石和石英斑晶反映先期酸性岩浆已发生冷凝结晶,之后又有基性岩浆侵入发生混合特征相符,同时也证明秦岭该时期存在壳、幔二元岩浆混合作用。此外,沙河湾岩体围岩闪长岩脉也获得两组锆石年龄,早期锆石年龄为22918Ma ±717Ma,晚期锆石年龄为21114Ma ±210Ma,

后者与沙河湾寄主花岗岩开始冷凝结晶年龄相吻

合,应代表幔源岩浆活动诱发的酸性岩浆冷凝结晶作用起始时间。早期230Ma 的年龄极大的可能:一是本身即代表了幔源岩浆派生的岩浆冷凝结晶时

间,其年龄应接近这次幔源岩浆活动的时间;另外,

也有可能是捕获的早期岩浆结晶锆石。但是,根据闪长岩脉中这一年龄锆石较大量集中出现推断,最有可能是此脉体开始冷凝结晶的年龄。事实上,秦

岭在245Ma 左右已有岩浆活动发生[25,26]

,同时220Ma 煌斑岩脉的出现也证明该时期秦岭幔源岩浆活

动的存在[11]

。因此,一个合理的解释是:由沙河湾

岩体所反映的秦岭中生代壳、幔岩浆作用,至少在230Ma 幔源岩浆活动已经开始,之后在大约210Ma 由于幔源岩浆活动热源的持续积累,诱发了该区地壳物质的熔融从而形成壳源岩浆。此后,在200Ma 左右深部幔源基性岩浆进入壳源酸性岩浆房发生二元岩浆混合作用,且这一壳幔岩浆混合作用一直持续到185Ma 左右才告结束。这表明,秦岭中生代幔源岩浆活动在230Ma 前开始,大约在200Ma 发生了壳、幔二元岩浆的混合作用,至185Ma 左右该混合作用已接近尾声,这一过程约持续了60Ma 。412 源区性质及岩浆混合

前述锆石U 2Pb 定年揭示了沙河湾岩体寄主花岗岩存在两组锆石的结晶年龄,但两组锆石的Hf 同位素组成特征却没有显示很大的不同(表2)。其

中,早阶段210Ma 年龄组锆石的176Hf/177

Hf =01282591~01282721,εHf (210Ma )=-2~+2167;晚阶段197Ma 年龄组锆石的176

Hf/177

Hf =01282592~01282700,εHf (197Ma )=-2113~+1156(见图4)。两组锆石对应的Hf 同位素两阶段

模式年龄(T DM2)也十分一致,分别为906~1149Ma

和949~1143Ma 。锆石Hf 同位素两阶段模式年龄不但远大于其结晶年龄,且与包体中捕获的花岗岩源区的1061Ma 的残余锆石年龄十分一致。因而表明,沙河湾岩体应主要由较长地壳滞留时间的新元古代早期陆壳物质部分熔融所形成。前人获得的

εN d (211Ma )=-015~-316,(

87Sr/86

Sr )i =0170513~0170646,也证实了沙河湾岩体是陆壳火

成物质的部分熔融物

[11]

。这与秦岭地区新元古代

发生一次重要地壳增生事件,有大量该期幔源基性

火山岩的形成[27,28]

,且南秦岭区出露的大量与沙河湾岩体同时代花岗岩体均主要源自新元古代幔源物

质的结论相一致[29]

。由此推断,沙河湾岩体源岩物质应主要来自新元古代幔源火成岩。然而该岩体寄

主花岗岩锆石的176Hf/177

Hf 不高(见表2),接近于球粒陨石(01282772)和亏损地幔(0128325)的比值,它们的εHf (t )在一个略偏正或负值的范围变化(见表2,图4)。这种同一岩体不同锆石出现εHf (t )偏正或偏负的变化显然不是单一源区岩浆作用所能形

264—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

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成,至少存在两种具有明显不同εHf (t )值的岩浆参与了该岩体的形成过程。该寄主花岗岩同一颗粒锆石中央部位的εHf (t )值相对偏负,而其外缘εHf (t )值偏正(见图1),证明锆石结晶的不同阶段Hf 同位素组成发生了明显变化,即锆石外缘部分结晶过程中可能有来自较高εHf (t )的幔源物质加入。因而,具偏负εHf (t )值的锆石可能代表了壳源物质熔融后的结晶锆石,而偏正的εHf (t )锆石应是岩浆房壳源岩浆演化晚期幔源岩浆注入冷凝出的幔源岩浆结晶产物的代表。这与代表基性端元岩浆组分的包体中锆石的结晶年龄明显晚于寄主花岗岩,且其早期年龄大致与寄主花岗岩锆石晚期结晶年龄相一致的特点十分吻合。因此,花岗岩体中暗色闪长质包体的结晶年龄低于寄主岩体锆石年龄的现象不仅是来自壳、幔二端元岩浆混合过程的具体反映,同时也是花岗岩体形成过程中壳、幔岩浆混合作用的有力证据。

尽管岩体中闪长质包体的锆石年龄明显晚于寄主花岗岩锆石结晶年龄,并存在两组不同年龄的锆

石,但在176Hf/177

Hf 比值和εHf (t )值的变化范围上它们表现了与寄主花岗岩锆石Hf 同位素有很强的类似性(见表2,图4),暗示了二者之间成因的雷同。暗色闪长质包体岩相学研究表明,包体内存在来自寄主花岗岩早期结晶的巨晶钾长石和石英等矿物的捕掳晶,充分证明它们是壳、幔不同源区岩浆混合作用的结果,这也势必造成冷凝过程两种岩浆源区锆石将会同时出现于寄主花岗岩和包体之中。因此,闪长质包体锆石Hf 同位素组成特征与寄主花岗岩较高程度的一致,很可能是幔源岩浆进入壳源岩浆房导致壳源岩浆混和的同时,处于熔体状态的包体也遭受了很强的混合,从而在同一包体中出现了εHf (t )偏负的壳源岩浆锆石和εHf (t )偏正的幔源岩浆锆石。事实上,寄主花岗岩和包体中两组年龄锆石的存在,且二者有着较好的时代对应关系本身就表明岩浆演化过程至少出现过两次岩浆温度曾接近或超过了锆石矿物的结晶温度。亦即一次为酸性岩浆熔融冷凝结晶过程的记录,另一次是基性岩浆进入酸性岩浆房经热扰动二端元岩浆混合后岩浆冷凝事件的记录。这也可从寄主花岗岩锆石结晶年龄明显早于闪长质包体锆石结晶年龄,且前者晚期年龄与后者年龄十分一致得到很好的证明。另一方面,由于壳、幔岩浆相互作用混合之后晶出的锆石Hf 同位素组成,主要取决于两端元岩浆中Hf 元素的浓度及同位素比值的质量平衡。混合岩浆结晶锆石正的εHf (t )值主要反映亏损地幔Hf 同位素储库的贡献,负的εHf (t )值则为地壳Hf 同位素的表现。因此,锆

石εHf (t )值的变化,反映了岩浆混合或混染的程度[30]

。沙河湾岩体寄主花岗岩和闪长质包体的Hf

同位素组成较高的一致和εHf (t )值在一个偏正或偏负的不大范围变化,说明二元岩浆混合程度较高,致使在两种不同岩浆冷凝物中均出现了同位素组成类似的锆石矿物。其中,偏正εHf (t )值的锆石代表了二元岩浆混合后以幔源岩浆组成为主的结晶锆石,偏负εHf (t )值的锆石则为壳源岩浆结晶锆石,而同一锆石颗粒的中央部位和边部同位素组成的差异正是该混合过程的具体记录。

沙河湾岩体围岩中闪长质脉体的结晶年龄明显早于寄主花岗岩和闪长质包体的年龄,但其晚阶段锆石结晶年龄与寄主花岗岩早期锆石结晶年龄一致,暗示了这一岩浆活动有可能为沙河湾岩体源区物质的熔融提供了热源,并诱发了岩浆的形成。因而,脉岩和寄主花岗岩中的闪长质包体均是这次幔源岩浆的具体代表。这从其锆石Hf 同位素组成与岩体中的闪长质包体锆石的同位素组成十分类似可得到证明(见表2,图4)。

相对来说,230Ma 年龄组锆石的176Hf/177

Hf 比值变化范围小(01282607~01282654,平均为01282633),εHf (230Ma )=-017~+0167(加权平均为-0102±0157),且没有发现单一锆石颗粒的中央与边部Hf 同位素组成存在明显不同。因而,这组锆石的Hf 同位素组成应是源区特征的反映,可能来自一个略微亏损或略富集的地幔。这与与其同期煌

斑岩脉的εNd (219Ma )=-015~-313,(

87Sr/86

Sr )i =017036~017058所反映的该时期秦岭地幔为一富集地幔的结论[17]

相一致。而较年轻的210

Ma 年龄组锆石的176Hf/177

Hf =01282582~01282673(平均为01282639),εHf (210Ma )=-212~+1101(加权平均为-0123±0140)(见图4),并存在二元岩浆混合锆石(图1)说明,此时已有岩浆混合作用的发生。

从该岩脉为闪长质组成,同时出现两期年龄结晶锆石和有混合锆石的存在证明,尽管它们是幔源岩浆活动的具体反映,但显然已是幔源岩浆与地壳熔融物发生一定混染后的衍生物,而非幔源原始岩浆的组分。

上述研究表明:大陆造山带花岗岩壳源和幔源两端元岩浆混合作用,不但会造成来自两个端元岩浆化学组分的改变,而且导致了这些经过了壳、幔岩浆混合后分别代表壳源岩浆的寄主岩和幔源岩浆的闪长质包体中同时出现两个源区岩浆冷凝结晶的多种复杂锆石。但是,二者不同的结晶年龄揭示,来自

364—第3期 张成立等:东秦岭沙河湾岩体成因

张成立-西北大学学报2009-东秦岭沙河湾岩体成因_来自锆石U_Pb定年及其Hf同位素的证据

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图4 寄主花岗岩、包体及围岩中脉体的εHf (t )直方图

Fig .4 H ist ogra m s of εHf (t )values of zircons with the different f

or m ing 2ages in host r ocks,di oritic enclaves in Shahe wan p lu 2t on and di oritic dykes in wall 2r ocks

壳幔两端元岩浆组分的结晶作用并非同时发生。这

可能是由于幔源岩浆诱发的壳源岩浆在其幔源岩浆还未进入岩浆房之前,由于热状态不甚均一,部分岩浆的温度首先到达锆石的冷凝结晶温度,因而较早晶出了以壳源为主要特征的锆石。幔源基性岩浆一般是在壳源花岗岩浆房形成之后,由于其相对高的温度和低的黏度得以进入酸性岩浆房,因而在岩浆混合作用过程中一般表现为较晚的结晶作用,从而也就出现了酸性端元岩浆产物较基性端元岩浆产物有较老的形成年龄。

谨以此文献给导师张国伟院士70华诞,衷心感谢先生长期一贯的指导和帮助!

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—464—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

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(编 辑 曹大刚)

Ori gi n of Shahewan gran ite i n trusi on i n Eastern Qi n li n g:

evi dences fro m zi rcon U 2Pb dati n g and Hf isotopes

ZHANG Cheng 2li 1

,WANG Xiao 2xia 2

,WANG Tao 3

,DA IMeng 2ning

1

(1.State Key Laborat ory of Continental Dyna m ics/Depart m ent of Geol ogy,North west University,Xi ′an 710069,China;2.I nstitute of M ineral and Res ource Chinese Acade my of Geol ogical Science,Beijing 100037,China;3.I nstitute of Geol ogy,Chinese Acade my of Ge 2

ol ogical Science,Beijing 100037,China )

Abstract:A i m T o deter m ine the for m ing 2ages,s ource features and origin of the Shahe wan granite intrusi on in eastern Q inling .M ethods Based on the analysis f or the inner structural CL i m ages of zircons,the U 2Pb ages and Hf is ot opes of zircons fr om the host granites,mafic m icr ogranular enclaves and di orite dykes have been discussed u 2sing in situ zircon analysis of the LA 2I CP MS and MC 2I CP MS .Results The t ow gr oup ages of 210Ma and 197Ma fr om host granites,197Ma and 188Ma fr om enclaves and 230Ma and 210Ma fr om dyke have been obtained,re 2s pectively .Their εHf (t )ranges fr om slight positive t o negative values,suggesting they were not for med by the mag 2mas derived fr om a single s ource,but at least t w o s ources .Conclusi on The Shahe wan granite intrusi on was for med by the m ingling bet w een the partial melting p r oducts fr om Neo 2p r oter oz oic crustal materials and mag ma derived fr om enriched mantle .The crust 2mantle m ixing could be marked by the occurrence of mantle 2derived mag ma activity in 230Ma,and then partial melting of crustal r ocks was occurred due t o the continuous heating carried by basic man 2tle 2derived mag ma bef ore 210Ma .Consequently,a mag matic cha mber was f or med .The m ixture bet w een crust 2and mantle 2derived mag mas was widely started in cha mber due t o the injecting of basic mag ma at 200Ma,and ended a 2r ound in 185Ma,indicating the crust 2mantle m ingling went on 60Ma during Mes oz oic in Q inling .

Key words:zircon U 2Pb dating;Hf is ot opes;m ingling bet w een crust 2and mantle 2derived mag mas;Shahe wan granit 2oids;Eastern Q inling

564—第3期 张成立等:东秦岭沙河湾岩体成因