2. 河南省有色金属深部找矿勘查技术研究重点实验室, 郑州 450052
2. Key Laboratory of Deep Ore-Prospecting Technology Research for Non-Ferrous Metals of Henan Province, Zhengzhou 450052, China
0 引言
北秦岭位于商丹断裂带和洛南断裂带之间，是秦岭造山带内地质构造演化最为复杂的块体，因此也成为反演秦岭造山带新元古代、古生代和中生代构造演化的重要研究区[1]。晚中生代花岗岩是北秦岭岩浆作用的重要组成之一，主要出露牧护关、蟒岭、老君山等岩基和烟镇、骨头崖、二郎坪等岩体, 以及南台、桃官坪、西沟、高沟、南沟、秋树湾等小岩体[2]。牧护关[3-4]、蟒岭[5-8]、老君山[9-10]等三大岩基和南台等与钼成矿作用密切相关的小岩体[11-15]获得了广泛深入的关注，为北秦岭构造演化研究提供了丰富的约束信息；烟镇岩体[16]和骨头崖岩体[17]的成因模型为北秦岭东段深部构造演化研究提供了新的限定。然而，二郎坪岩体的关注度明显偏低，仅见少量研究成果[9, 18]，这限制了北秦岭豫西南段晚中生代构造演化认知广度和深度的拓展。鉴于此，对二郎坪岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和主量、微量元素全岩分析，建立了它的岩石成因模型，探讨了北秦岭豫西南段晚中生代深部构造演化过程。
1 地质特征 1.1 区域地质特征二郎坪岩体(曾称黄花墁岩体)位于北秦岭豫西南段中部(图 1a)，属于二郎坪—刘山岩地体[19]。区域地层主要为古元古界秦岭群、新元古界四岔口组、下古生界二郎坪群、上古生界和中生界(图 1b)。秦岭群石槽沟组和雁岭沟组的主要岩性分别为片麻岩和大理岩。四岔口组岩性主要为云母石英片岩和云母斜长石英片岩。二郎坪群包括火神庙组、大庙组和二进沟组[20]，火神庙组以基性火山岩为主，大庙组岩性以硅质板岩、石英砂岩、大理岩为主，二进沟组主要以细碧岩-石英角斑岩为主。上古生界由小寨组、抱树坪组和子母沟组组成[20]，小寨组岩性以片岩夹炭硅质层、变质粉砂岩、砂砾岩等为主，抱树坪组主要为石英片岩和黑云斜长片岩，子母沟组主要岩性为大理岩、灰岩及黑云石英片岩。中生界五里川组主要为炭质板岩、石英砂岩夹细砂岩。
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| a.河南省构造分区简图(据文献[19]修编)：Ⅰ.华北克拉通；Ⅱ.秦岭造山带；F.栾川—确山—固始深大断裂带。b.二郎坪岩体区域地质简图(据文献[20]修编)：1.上三叠统五里川组；2.上古生界子母沟组；3.上古生界抱树坪组；4.上古生界小寨组；5.下古生界火神庙组；6.下古生界大庙组；7.下古生界二进沟组；8.新元古界四岔口组；9.古元古界雁岭沟组；10.古元古界石槽沟组；11.早白垩世二长花岗岩；12.古生代二长花岗岩；13.古生代斜长花岗岩；14.古生代花岗闪长岩；15.古生代闪长岩；16.断层；17.测年样品位置及编号；18.地名；19.山峰。 图 1 北秦岭二郎坪岩体区域地质简图 Fig. 1 Simplified geological map ofthe Erlangping rock mass in Northern Qingling Mountains |
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朱阳关—夏馆断裂是北秦岭豫西南段重要的断裂构造之一，出露于米坪、军马河、小水一线(图 1b)，延伸约350 km，该断裂在南阳盆地以西整体走向约为310°，倾角60°~80°，两侧次级断裂构造发育[19]。此外，区域上还发育环形构造，如西庄河、军马河、二郎坪等地出露有环形构造[21]。
二郎坪岩体区域的岩浆活动集中于古生代和晚中生代2个时期(图 1b)。古生代侵入岩以漂池、张家大庄、堂坪—长探河、满子营、西庄河、鹰爪山、蛇尾、茶庵等岩体为主要代表，其中堂坪—长探河岩体、满子营岩体和西庄河岩体的锆石U-Pb年龄分别为(408.9±1.3)Ma(梁涛，未发表数据)、(459.5±0.9)Ma[11, 22]和475~461 Ma[23-24]；古生代火山岩以火神庙组内的基性火山岩为主，其锆石U-Pb年龄介于475~463 Ma之间[25]。晚中生代酸性侵入岩以老君山岩基及烟镇岩体、骨头崖岩体、二郎坪岩体、南沟岩体等为代表，烟镇岩体具有埃达克岩属性，其锆石U-Pb年龄为(131.3±0.6)Ma[16]，老君山岩基、骨头崖和南沟岩体的锆石U-Pb年龄介于112~108 Ma[9-11, 17]。
1.2 岩体地质和岩相学特征二郎坪岩体呈近椭圆形展布，长轴近东西向，长约14 km，短轴近南北向，长约9 km，出露面积约95 km2(图 1b)。二郎坪岩体东西两侧侵入于上古生界抱树坪组和小寨组，北部侵入到下古生界火神庙组，西南端与子母沟组呈断层接触，接触面外倾为主，倾角以60°~80°为主，局部地段近直立或高角度内倾。围岩蚀变及同化混染较弱，局部地段可见绢云母化、绿泥石化及矽卡岩化。二郎坪岩体的岩性总体变化不大，在中心部位闪蟒岭一带以中—细粒黑云母二长花岗岩为主，向外岩性以中—粗粒斑状黑云母二长花岗岩为主，岩体边部为中—细粒斑状黑云母二长花岗岩，它们之间为岩性渐变关系。此外，局部地段出露小规模的正长花岗岩。
中—粗粒斑状黑云母二长花岗岩为二郎坪岩体的主体岩性，新鲜面呈浅灰红色-浅肉红色，具似斑状结构，块状构造(图 2a)，其内还发育暗色微粒包体(图 2b)。钾长石巨斑晶体积分数为5%~10%，局部地段可达15%~20%，颗粒长轴长度以0.5~2.0 cm者居多，最大可达3.5 cm，发育卡氏双晶，内部常见到黑云母等矿物颗粒。基质体积分数为90%~95%，为中粒自形—半自形粒状结构，由斜长石(25%~35%)、碱性长石(25%~35%)、石英(20%~30%)和黑云母(5%~10%)组成。斜长石发育聚片双晶，可见弱环带构造；钾长石发育卡氏双晶，斜长石和钾长石分别发育一定程度的绢云母化和黏土化(图 2c)，可见发育格子双晶的微斜长石(图 2d)；黑云母发育一定程度的绿泥石化。副矿物以榍石、磷灰石、锆石等为主。
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| a.斑状黑云母二长花岗岩，发育钾长石巨斑晶；b.斑状黑云母二长花岗岩中的呈近椭球状的暗色微粒包体；c.自形—半自形粒状结构，斜长石可见聚片双晶和弱环带构造，其内发育绢云母化等蚀变，边部较新鲜；d.发育格子双晶的微斜长石。MME.暗色微粒包体；Plg.斜长石；Kfs.钾长石；Mc.微斜长石；Bi.黑云母。 图 2 二郎坪岩体野外和显微特征照片 Fig. 2 Field and microscope features photographs of the Erlangping rock mass |
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二郎坪岩体定年样品ELP01的锆石单矿物分选由河北省廊坊区调所实验室完成，锆石样品靶由北京锆年领航科技有限公司完成。样品测试前先对靶中ELP01的所有锆石颗粒进行透射光和反射光观察照相，然后进行阴极发光(CL)照相，最后对这些锆石颗粒的影像特征进行综合分析，设计最恰当的测点待测。
样品测试在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室LA-ICP-MS上完成，激光剥蚀系统为GeoLas2005，使用高纯He气作为载气将激光剥蚀物送入等离子质谱仪，等离子体质谱仪为Agilent7500a。定年测试中，标样91500、GJ-1、NIST SRM610和样品锆石有序并穿插进行，数据处理使用ICPMSDataCal程序[26]，U-Pb谐和图绘制和加权平均年龄计算使用Isoplot程序[27]。
2.2 样品特征锆石定年样品ELP01采集于岩体中部(111°42′07″E，33°28′04″N)，岩性为浅灰红色中粒斑状黑云母二长花岗岩，似斑状结构，块状构造。其中：钾长石巨斑晶体积分数约为10%，以长柱状为主，长轴长度以1.0~2.0 cm者居多，发育卡氏双晶。基质体积分数约为90%，为中粒自形—半自形粒状结构，由斜长石(35%)、碱性长石(35%)、石英(25%)和黑云母(5%)组成，副矿物以榍石、磷灰石、锆石等为主。
样品ELP01中分选获得的锆石数量多于1 000粒，大部分无色透明，个别锆石呈浅淡黄色，部分锆石可见裂纹和暗色包裹体。大多数锆石晶型完整，多呈长柱状，锆石长轴粒径以100~200 μm为主，短轴粒径以50~100 μm为主，大多数锆石发育均匀、清晰、致密的韵律震荡环带(图 3)，具有岩浆锆石的特点。
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| 图 3 二郎坪岩体典型锆石阴极发光图像 Fig. 3 Cathodoluminescence images of typical zircons in sample ELP01 from the Erlangping rock mass |
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样品ELP01的U-Pb锆石LA-ICP-MS定年结果见表 1和图 4。
| 测点 | wB/10—6 | Th/U | 同位素比值 | 年龄/Ma | 谐和度/ % | |||||||||||||
| Pb | Th | U | 207 Pb/206 Pb | 1σ | 207 Pb/235 U | 1σ | 206 Pb/238 U | 1σ | 207 Pb/206 Pb | 1σ | 207 Pb/235 U | 1σ | 206 Pb/238 U | 1σ | ||||
| 01 | 77.0 | 1 401 | 3 713 | 0.38 | 0.088 0 | 0.002 8 | 0.163 0 | 0.004 3 | 0.013 7 | 0.000 1 | 1 383.3 | 61.1 | 153.3 | 3.7 | 87.5 | 0.9 | 45 | |
| 02 | 72.0 | 1 774 | 3 187 | 0.56 | 0.049 1 | 0.001 1 | 0.119 0 | 0.002 5 | 0.017 5 | 0.000 1 | 153.8 | 54.6 | 114.1 | 2.2 | 111.7 | 0.8 | 97 | |
| 03 | 53.6 | 1 054 | 2 464 | 0.43 | 0.051 6 | 0.001 1 | 0.126 2 | 0.002 7 | 0.017 6 | 0.000 1 | 333.4 | 50.0 | 120.6 | 2.5 | 112.7 | 0.8 | 93 | |
| 04 | 15.1 | 301 | 714 | 0.42 | 0.047 8 | 0.001 6 | 0.117 1 | 0.003 7 | 0.017 9 | 0.000 2 | 87.1 | 77.8 | 112.4 | 3.3 | 114.1 | 1.1 | 98 | |
| 05 | 59.0 | 1 316 | 2 635 | 0.50 | 0.048 1 | 0.001 0 | 0.120 7 | 0.002 5 | 0.018 1 | 0.000 1 | 105.6 | 50.0 | 115.7 | 2.3 | 115.6 | 0.8 | 99 | |
| 06 | 38.9 | 904 | 1 586 | 0.57 | 0.055 1 | 0.001 3 | 0.137 0 | 0.003 1 | 0.018 0 | 0.000 1 | 413.0 | 51.8 | 130.3 | 2.7 | 114.9 | 0.8 | 87 | |
| 07 | 47.8 | 922 | 2 321 | 0.40 | 0.0:50 5 | 0.001 1 | 0.123 2 | 0.002 7 | 0.017 6 | 0.000 1 | 220.4 | 82.4 | 118.0 | 2.5 | 112.5 | 0.8 | 95 | |
| 08 | 40.8 | 799 | 1 956 | 0.41 | 0.048 4 | 0.001 1 | 0.119 1 | 0.002 7 | 0.017 8 | 0.000 1 | 120.5 | 53.7 | 114.2 | 2.4 | 113.5 | 0.8 | 99 | |
| 09 | 55.5 | 1 253 | 2 475 | 0.51 | 0.0:50 4 | 0.001 1 | 0.124 7 | 0.002 7 | 0.017 9 | 0.000 1 | 216.7 | 50.0 | 119.3 | 2.5 | 114.1 | 1.0 | 95 | |
| 10 | 47.2 | 1 012 | 2 171 | 0.47 | 0.048 1 | 0.001 0 | 0.117 9 | 0.002 5 | 0.0177 | 0.000 1 | 101.9 | 51.8 | 113.2 | 2.2 | 113.3 | 0.9 | 99 | |
| 11 | 52.8 | 1 016 | 2 489 | 0.41 | 0.061 1 | 0.001 3 | 0.140 5 | 0.002 9 | 0.016 8 | 0.000 2 | 642.6 | 46.3 | 133.4 | 2.5 | 107.2 | 1.2 | 78 | |
| 12 | 45.4 | 1 091 | 2 050 | 0.53 | 0.048 3 | 0.001 2 | 0.119 9 | 0.003 2 | 0.017 9 | 0.000 1 | 122.3 | 61.1 | 115.0 | 2.9 | 114.4 | 0.9 | 99 | |
| 13 | 56.4 | 1 122 | 2 513 | 0.53 | 0.048 4 | 0.001 0 | 0.120 3 | 0.002 6 | 0.017 9 | 0.000 1 | 120.5 | 45.4 | 115.3 | 2.4 | 114.4 | 0.8 | 99 | |
| 14 | 42 J: | 823 | 2 051 | 0.40 | 0.050 4 | 0.001 1 | 0.124 7 | 0.002 9 | 0.017 8 | 0.000 1 | 213.0 | 51.8 | 119.3 | 2.6 | 113.8 | 0.8 | 95 | |
| 15 | 39.0 | 707 | 1 932 | 0.37 | 0.049 6: | 0.001 2 | 0.121 8 | 0.002 7 | 0.017 8 | 0.000 1 | 176.0 | 53.7 | 1117 | 2.5 | 113.5 | 0.8 | 97 | |
| 16 | 52.3 | 1 163 | 2 389 | 0.49 | 0.048 8 | 0.001 2 | 0.121 0 | 0.002 8 | 0.017 9 | 0.000 1 | 139.0 | 55.6 | 116.0 | 2.5 | 114.6 | 0.9 | 98 | |
| 17 | 50.7 | 1 115 | 2 336 | 0.48 | 0.049 4 | 0.001 1 | 0.122 5 | 0.002 6 | 0.017 9 | 0.000 1 | 168.6 | 50.0 | 117.3 | 2.4 | 114.3 | 0.9 | 97 | |
| 18 | 72.1 | 1 236 | 3 210 | 0.39 | 0.089 2 | 0.002 0 | 0.178 4 | 0.003 7 | 0.014 8 | 0.000 2 | 1 409.3 | 43.4 | 166.7 | 3.2 | 94.5 | 1.4 | 44 | |
| 19 | 46.1 | 1 034 | 2 111 | 0.49 | 0.050 0 | 0.001 2 | 0.124 0 | 0.003 1 | 0.017 9 | 0.000 1 | 198.2 | 26.8 | 118.7 | 2.8 | 114.4 | 0.8 | 96 | |
| 20 | 55.9 | 1 101 | 2 703 | 0.41 | 0.047 2 | 0.001 1 | 0.117 3 | 0.002 8 | 0.018 0 | 0.000 2 | 61.2 | 141.6 | 112.7 | 2.6 | 114.8 | 1.0 | 98 | |
| 21 | 42.6 | 903 | 1 989 | 0.45 | 0.0477 | 0.001 3 | 0.119 2 | 0.003 2 | 0.018 1 | 0.000 2 | 83.4 | 63.0 | 114.3 | 2.9 | 115.5 | 1.0 | 98 | |
| 22 | 42.7 | 892 | 2 009 | 0.44 | 0.049 0 | 0.001 2 | 0.121 8 | 0.003 1 | 0.018 0 | 0.000 1 | 146.4 | 62.0 | 116.7 | 2.8 | 114.8 | 0.9 | 98 | |
| 23 | 44.9 | 959 | 2 061 | 0.47 | 0.051 9 | 0.001 3 | 0.129 7 | 0.003 3 | 0.018 1 | 0.000 1 | 279.7 | 62.0 | 123.9 | 2.9 | 115.5 | 0.9 | 93 | |
| 24 | 40.9 | 892 | 1 877 | 0.48 | 0.048 6 | 0.001 3 | 0.120 2 | 0.003 2 | 0.017 9 | 0.000 1 | 127.9 | 64.8 | 115.3 | 2.9 | 114.6 | 0.9 | 99 | |
| 25 | 62.3 | 1 280 | 2 985 | 0.43 | 0.050 6 | 0.001 1 | 0.122 7 | 0.002 8 | 0.017 5 | 0.000 1 | 233.4 | 51.8 | 117.6 | 2.5 | 112.1 | 0.8 | 95 | |
| 26 | 57.7 | 1 309 | 2 628 | 0.50 | 0.047 6 | 0.001 1 | 0.118 0 | 0.002 8 | 0.017 9 | 0.000 1 | 79.7 | 49.1 | 113.3 | 2.5 | 114.7 | 0.9 | 98 | |
| 27 | 37.4 | 575 | 1 827 | 0.31 | 0.053 8 | 0.001 5 | 0.132 6 | 0.003 6 | 0.017 9 | 0.000 1 | 361.2 | 61.1 | 126.4 | 3.2 | 114.3 | 0.9 | 89 | |
| 28 | 49.6 | 1 068 | 2 257 | 0.47 | 0.048 2 | 0.001 3 | 0.119 5 | 0.003 3 | 0.017 9 | 0.000 1 | 109.4 | 63.0 | 114.6 | 3.0 | 114.6 | 0.9 | 99 | |
| 29 | 49.3 | 954 | 2 391 | 0.40 | 0.048 2 | 0.001 4 | 0.118 5 | 0.003 7 | 0.017 8 | 0.000 2 | 105.6 | 70.4 | 113.7 | 3.3 | 113.9 | 1.0 | 99 | |
| 30 | 51.3 | 1 002 | 1 988 | 0.50 | 0.050 6 | 0.001 8 | 0.142 2 | 0.005 0 | 0.020 4 | 0.000 2 | 233.4 | 79.6 | 135.0 | 4.4 | 130.1 | 1.2 | 96 | |
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| a.样品ELP01中30个锆石测点的U-Pb谐和图；b.样品ELP01中24个锆石测点(不含测点ELP01-01、06、11、18、和27)的206Pb/238U加权平均年龄。 图 4 二郎坪岩体样品ELP01锆石U-Pb谐和曲线及定年结果 Fig. 4 Concordia diagrams for U-Pb age of zircons insample ELP01 from the Erlangping rock mass |
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对样品ELP01累计进行了30个锆石测点的分析，ELP01-01、06、11、18和27等5个测点的U-Pb同位素测试值明显偏离谐和曲线，在年龄数据处理中不予考虑(图 4a)。其余25个测点的U-Pb同位素测试值均位于谐和线上或其附近，它们的206Pb/238U年龄值集中于两组(图 4a)：测点ELP01-30形成一个年龄组，Th/U值为0.50，其206Pb/238U年龄为(130.0±1.2)Ma；其余24个测点形成第二个年龄组，它们的Th/U值介于0.37~0.56，其206Pb/238U年龄介于(115.6±0.8)~(111.7±0.8)Ma之间，加权平均年龄为(114.0±0.5)Ma(图 4b)。
3 元素地球化学特征对二郎坪岩体5件斑状黑云母二长花岗岩样品和1件正长花岗岩样品进行了主量元素和微量元素分析，测试均由河南省有色金属地质勘查总院检测中心完成。样品经无污染玛瑙球磨机碎至200目后制样待测，主量元素使用ZSX PrimusⅡ型X-射线荧光光谱仪分析测定，微量元素使用Thermo Fisher X Series 2等离子体质谱仪(ICP-MS)测定。分析过程中采用国家一级标样控制准确度及精密度，用重复性密码分析及异常点抽检来验证其可靠性，其质量控制参数均合格，主量元素的分析精度优于5%，微量元素的分析精度优于10%。
3.1 主量元素二郎坪岩体6件样品的主量元素分析结果见表 2。
| 样品号 | 岩性 | SiO2 | TiO2 | Al2O3 | TFe2O3 | MnO | MgO | CaO | Na2O | K2O | P2O5 | 烧失量 | 总和 | Ba | Rb | Th | Sr | Zr | Hf | Nb | Ta | Y | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | ΣREE | (La/Yb)N | δEu |
| ELP01 | ηγ | 71.69 | 0.31 | 13.91 | 3.03 | 0.07 | 0.59 | 1.56 | 3.94 | 4.36 | 0.12 | 0.22 | 99.79 | 652 | 226 | 33.5 | 253 | 115.0 | 4.17 | 23.2 | 2.21 | 21.5 | 49.7 | 99.1 | 9.83 | 33.6 | 5.85 | 1.28 | 6.70 | 0.86 | 4.20 | 0.81 | 2.60 | 0.35 | 2.44 | 0.36 | 217.7 | 13.73 | 0.62 |
| ELP02 | 71.81 | 0.27 | 13.97 | 2.71 | 0.06 | 0.50 | 1.73 | 4.07 | 4.25 | 0.10 | 0.18 | 99.63 | 628 | 220 | 27.8 | 254 | 98.4 | 3.62 | 23.6 | 2.15 | 21.4 | 41.9 | 85.8 | 8.51 | 29.5 | 5.27 | 1.19 | 6.20 | 0.82 | 4.00 | 0.79 | 2.56 | 0.36 | 2.52 | 0.37 | 189.8 | 11.21 | 0.64 | |
| ELP03 | 72.05 | 0.25 | 14.11 | 2.54 | 0.06 | 0.46 | 1.53 | 4.06 | 4.51 | 0.09 | 0.25 | 99.90 | 657 | 219 | 27.8 | 252 | 99.5 | 3.83 | 23.3 | 1.83 | 20.5 | 40.7 | 83.6 | 8.54 | 28.1 | 4.96 | 1.16 | 5.80 | 0.78 | 3.90 | 0.76 | 2.51 | 0.35 | 2.43 | 0.36 | 183.9 | 11.28 | 0.66 | |
| ELP201 | 72.18 | 0.24 | 14.16 | 2.74 | 0.06 | 0.43 | 1.29 | 4.03 | 4.26 | 0.09 | 0.23 | 99.70 | 575 | 290 | 24.8 | 178 | 178.0 | 5.48 | 20.3 | 1.63 | 23.3 | 40.0 | 67.9 | 7.52 | 25.8 | 4.41 | 0.82 | 3.70 | 0.62 | 3.57 | 0.74 | 2.11 | 0.32 | 2.18 | 0.34 | 160.0 | 12.36 | 0.60 | |
| ELP202 | 72.51 | 0.25 | 14.39 | 2.75 | 0.06 | 0.45 | 1.33 | 3.97 | 4.56 | 0.09 | 0.20 | 100.56 | 634 | 306 | 22.2 | 180 | 179.0 | 5.12 | 22.6 | 1.78 | 24.3 | 38.3 | 66.9 | 7.38 | 25.0 | 4.36 | 0.86 | 3.77 | 0.63 | 3.64 | 0.74 | 2.18 | 0.34 | 2.30 | 0.37 | 156.8 | 11.23 | 0.63 | |
| ELP203 | ξγ | 73.68 | 0.24 | 13.28 | 1.78 | 0.03 | 0.31 | 0.97 | 3.91 | 4.35 | 0.06 | 0.75 | 99.36 | 574 | 278 | 8.39 | 152 | 73.8 | 2.66 | 15.0 | 1.49 | 12.5 | 18.3 | 29.5 | 3.67 | 12.4 | 2.28 | 0.57 | 1.63 | 0.32 | 1.81 | 0.37 | 1.09 | 0.20 | 1.25 | 0.21 | 73.6 | 9.88 | 0.86 |
| 096B1 | γ | 72.48 | 0.28 | 13.81 | 1.85 | 0.06 | 0.48 | 1.30 | 3.89 | 4.60 | 0.09 | 0.51 | 99.27 | 619 | 204 | 26.5 | 216 | 162 | 5.32 | 22.5 | 2.66 | 20.9 | 41.0 | 78.9 | 8.69 | 29.8 | 4.92 | 0.74 | 4.02 | 0.65 | 3.49 | 0.69 | 2.13 | 0.39 | 2.64 | 0.45 | 178.5 | 10.46 | 0.49 |
| 097B1 | 73.51 | 0.18 | 13.90 | 1.29 | 0.04 | 0.28 | 1.20 | 3.79 | 4.59 | 0.07 | 0.27 | 99.06 | 812 | 185 | 20.2 | 183 | 119 | 4.14 | 15.2 | 1.97 | 19.6 | 29.9 | 58.1 | 6.71 | 24.0 | 4.30 | 0.74 | 3.53 | 0.62 | 3.41 | 0.67 | 2.08 | 0.37 | 2.40 | 0.37 | 137.2 | 8.39 | 0.56 | |
| 注：主量元素质量分数单位为%；微量元素质量分数单位为10-6。岩性代号ηγ为斑状黑云母二长花岗岩；ζγ为正长花岗岩；γ为花岗岩。δEu计算公式为δEu=2EuN/(SmN+GdN)。样品096B1和097B1为二长花岗岩，数据据文献[9]。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5件斑状黑云母二长花岗岩样品的w(SiO2)介于71.69%~72.51%之间，w(Al2O3)介于13.91%~14.39%之间，w(TFe2O3)介于2.54%~3.03%之间，w(MgO)介于0.43%~0.59%之间，w(CaO)介于1.29%~1.73%之间，w(Na2O)和w(K2O)分别介于3.94%~4.07%和4.25%~4.56%之间。与之相比，正长花岗岩样品中的w(SiO2)较高，相反w(Al2O3)、w(TFe2O3)、w(MgO)、w(CaO)及w(Na2O)较低。
综合二郎坪岩体18件样品的分析结果，它们的w(SiO2)介于70.18%~73.68%之间，w(Al2O3)介于13.28%~15.03%之间，w(TFe2O3)介于1.29%~3.19%之间，w(MgO)的最低值和最高值分别为0.28%和0.76%，w(CaO)介于0.79%~1.81%之间，w(Na2O)和w(K2O)分别介于3.62%~4.87%和3.56%~8.48%之间。在哈克图解(图 5)中，二郎坪岩体的MgO、TiO2、TFe2O3、CaO和P2O5的成分投点显示了较好的线性负相关关系，Al2O3、MnO、Na2O和K2O的成分投点较发散，其中Na2O和K2O的成分投点(除去异常高的3件样品)整体上呈现近水平趋势。在对比二郎坪岩体、骨头崖岩体和老君山岩基的主量元素质量分数数据后发现(图 5)：除w(MnO)以外，骨头崖岩体成分变化幅度最小，老君山岩基样品的成分变化范围最宽，老君山岩基的w(SiO2)和w(K2O)总体上高于二郎坪和骨头崖岩体的。
在w(Na2O+K2O)-w(SiO2)图解(图 6a)中，二郎坪岩体绝大多数样品的投点落入花岗岩区内，老君山岩基总体上较二郎坪和骨头崖岩体富Si和碱。在w(K2O)-w(SiO2)图解(图 6b)中，二郎坪岩体大部分样品投点落入高钾钙碱性系列区域内。考虑到二郎坪岩体内发育钾长石巨斑晶及其副矿物组合特征，根据文献[33]的花岗岩分类，二郎坪岩体属于富钾钙碱性花岗岩类(KCG类)。
二郎坪岩体6件样品的微量元素质量分数测试结果见表 2。
二郎坪岩体富集大离子亲石元素(LILE)，如w(Rb)介于185×10-6~306×10-6之间，亏损高场强元素Nb、Ta，质量分数范围分别为15.0×10-6~23.6×10-6和1.49×10-6~2.66×10-6，在微量元素蛛网图上整体上显示了Rb、Th峰和Nb、Sr、P、Ti谷(图 7a)。二郎坪岩体的w(Sr)介于152×10-6~254×10-6，Y和Yb的质量分数分别介于12.5×10-6~24.3×10-6和1.25×10-6~2.64×10-6，在微量元素蛛网图上显示明显的Sr谷和Tb-Y-Tm-Yb近水平展布特征(图 7a)。二郎坪岩体与骨头崖岩体显示了几乎一致的微量元素配分模式特征，表明它们具有相同的岩石成因。与它们二者相比，老君山岩基的Ta质量分数明显偏高。
二郎坪岩体的稀土元素总量介于137.2×10-6~217.7×10-6之间，(La/Yb)N范围为8.39~13.73，稀土配分模式具有右倾、轻稀土富集、重稀土亏损和负Eu异常的特征(图 7b)，δEu值介于0.49~0.66之间。正长花岗岩的稀土元素总量明显偏低，为73.6×10-6，(La/Yb)N为9.88，δEu值为0.86，其稀土配分模式为右倾、轻稀土富集、重稀土亏损和无明显Eu异常(图 7b)。二郎坪岩体的(La/Yb)N-LaN投点显示线性正相关性(图 7b)，说明源区组成和部分熔融程度控制了二郎坪岩体的成分变异，而非结晶分异作用。
4 讨论与结论 4.1 二郎坪岩体形成时代二郎坪岩体最早划归于燕山期第二次侵入岩[29]，它的黑云母K-Ar同位素年龄和磷灰石U-Th-Pb年龄分别为102和100 Ma[30]。韩以贵[9]对二郎坪岩体进行了SHRIMP锆石定年，8个测点的加权平均年龄为(116.5±2.0)Ma(MSWD=7.66)。
二郎坪岩体LA-ICP-MS定年样品ELP01为斑状黑云母二长花岗岩，较晚一组24个测点锆石其加权平均年龄为(114.0±0.5)Ma(MSWD=1.5，95%置信度)，应是同岩浆锆石的结晶年龄，即是二郎坪岩体的形成年龄。
骨头崖岩体的LA-ICP-MS锆石年龄为(111.7±0.6)Ma[17]，南沟钼矿马脖壕花岗岩的LA-ICP-MS锆石年龄为(109.8±4.1)Ma[11]，老君山岩基的SHRIMP锆石年龄介于(111±1)~(108±1)Ma之间[9-10]。由此可见，河南省北秦岭存在一期与二郎坪岩体时代相近的岩浆活动，而且二郎坪岩体LA-CIP-MS锆年年龄(114.0±0.5)Ma的可信度高，这也表明早白垩世晚期约110 Ma是北秦岭晚中生代岩浆活动期次之一。
4.2 源区基本特征花岗岩的负Eu异常通常被归因于斜长石的结晶分异，但考虑到以下两方面的因素，则认为二郎坪岩体的成分变异不是结晶分异作用所导致的。首先，分异得以实现与否取决于矿物晶体与熔浆的密度差，暗色微粒包体与二郎坪花岗岩岩浆的密度差明显大于斜长石与二郎坪花岗岩岩浆的，而二郎坪岩体中暗色微粒包体的存在直接说明其内斜长石没有发生结晶分异作用。其次，二郎坪岩体的SiO2与Al2O3、CaO的投点特征也不支持斜长石结晶分异，(La/Yb)N-LaN投点趋势表明部分熔融控制其成分变异，而非结晶分异作用。斜长石是花岗岩中主要的富Al造岩矿物，也是控制Sr、Eu质量分数的重要矿物，二郎坪岩体的Al2O3和Sr的质量分数较低，这也表明其部分熔融源区存在斜长石残留，这也是二郎坪岩体形成负Eu异常的原因。
花岗岩地球化学成分特征也能估算其源区大致深度。邓晋福等[36-37]提出稀土配分模式中无负Eu异常的中酸性火成岩形成深度大，相当于加厚陆壳，负Eu异常表明它形成于正常厚度陆壳，或者双倍陆壳的中、上部。此外，岩石的K2O质量分数也与地壳厚度存在一定的关系，钾玄岩系列、高钾钙碱性系列和中钾钙碱性系列岩石的地壳厚度逐渐变薄，大致范围依次为>67 km、67~40 km和40~17 km[37-38]。二郎坪岩体显示了明显的负Eu异常，属于高钾钙碱性系列，它形成时对应于正常地壳厚度。张旗等[39]依据Sr和Yb质量分数认为喜马拉雅型花岗岩形成的地壳厚度在40~50 km之间，低Sr高Yb型花岗岩(浙闽型)形成的地壳厚度在30~40 km之间，二郎坪岩体正长花岗岩样品属于喜马拉雅型花岗岩，斑状二长花岗岩样品均属于低Sr高Yb型花岗岩(浙闽型)。综合二郎坪岩体的微量元素地球化学特征，认为二郎坪岩体形成于正常厚度陆壳，其厚度约为40 km。
二郎坪岩体的(La/Yb)N范围介于8.39~13.73之间，说明轻稀土和重稀土元素分馏不明显，高Y质量分数则说明其部分熔融熔源区可能不含或含少量(副矿物)的石榴石。岩石的TiO2、Nb和Ta质量分数均比较低，在蛛网图中显示了Nb、Ti谷，这表明二郎坪岩体部分熔融源区内残余相矿物包含富Ti矿物相(如辉石)或角闪石。所以，二郎坪岩体部分熔融源区位于角闪岩相，角闪石和斜长石为主要部分熔融残余相。
综上，二郎坪岩体形成于厚度约为40 km的地壳内，部分熔融源区位于角闪岩相，源区残余相主要矿物为角闪石和斜长石。
4.3 构造背景印支末期，扬子板块与华北板块完成拼接，秦岭地区的构造演化进入了陆内阶段[1-2]，这表明约114 Ma二郎坪岩体和板块俯冲过程没有必然的成因联系。邓晋福等[36-37, 40-41]认为大陆在碰撞中完成拼接后，持续进行的深部岩石圈汇聚致使陆内块体间发生碰撞，也就形成了陆内碰撞造山，这之后发生岩石圈垮塌(拆沉)作用。
二郎坪岩体北西约25 km处出露的烟镇岩体具有埃达克岩特性，其LA-ICP-MS锆石年龄为(131.3±0.6)Ma，是区域岩石圈拆沉作用的产物[16]。二郎坪岩体北部辉绿岩的锆石SHRIMP年龄为(126.7±2.4)Ma[9]，高庄金矿酸性脉岩的锆石LA-IC-MS年龄为(129.3±0.9)Ma(梁涛, 未发表数据)，说明烟镇—二郎坪地区的脉岩具有宽谱系岩墙群的特征[42-44]。这些地质基本事实表明烟镇—二郎坪区域在约130 Ma经历岩石圈拆沉作用，与华北克拉通南缘崤山龙卧沟[45]、后河[46-47]、小妹河[48]等岩体和熊耳山蒿坪沟岩体[49]、斑竹寺岩体[50-51]所揭示的约130 Ma的岩石圈拆沉作用几乎同时发生。
由多个块体经长期反复拼合形成的大陆板块具有复杂的岩石圈不均一性和重力不稳定性，即使在同一个深部过程中，各个拼合块体也会产生不同的地质响应[52-55]，历经复杂构造演化拼合而成的北秦岭也应如此。在约130 Ma烟镇岩石圈拆沉作用发生之前，烟镇具有加厚的大陆下地壳(大于50 km)，向东至骨头崖—二郎坪地壳厚度变小(40~50 km)。约130 Ma烟镇岩石圈拆沉作用发生，软流圈物质上涌减压部分熔融，深部流体释放通道打开，不仅使烟镇埃达克质岩浆获得释放及上侵，而且触发多源区近同时部分熔融并快速上侵形成宽谱系岩墙群，这有利于基性岩浆底侵作用的发生。骨头崖—二郎坪岩石圈厚度的变化不如烟镇的明显，与烟镇岩石圈拆沉作用直接相关的深部流体在骨头崖—二郎坪未获得有效释放，而是在约40 km深度发生岩浆底侵作用，这为二郎坪岩体源区岩石发生部分熔融提供热量，并与之发生岩浆混合作用，以暗色微粒包体的形式得以体现，之后经源区分离、上升直至固结成岩历时约15 Ma，它与骨头崖岩体[17]同为约130 Ma烟镇岩石圈拆沉作用的滞后岩浆响应。二郎坪岩群在121.5~111.2 Ma之间存在一期区域变质作用[56]，且在121~100 Ma之间二郎坪群持续为抬升—剥蚀过程[57]，这应是对骨头崖岩体—二郎坪深部岩浆过程的浅部地质响应之一。
5 结论1) 二郎坪岩体LA-ICP-MS锆石206Pb/238U年龄为(114.0±0.5)Ma，是北秦岭豫西南段早白垩世晚期约110 Ma岩浆作用的产物之一。
2) 二郎坪岩体形成于厚度约为40 km的地壳内，部分熔融源区位于角闪岩相，源区残余相主要矿物为角闪石和斜长石。
3) 二郎坪岩体是烟镇岩石圈拆沉作用所触发的岩浆底侵作用的产物，其形成中经历了岩浆混合作用，相对岩石圈拆沉作用存在约15 Ma的滞后响应。
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