东秦岭大蛇沟钨矿区赋矿围岩成因：锆石U-Pb年代学和地球化学证据

2021-02-16葛战林张晓星郑艳荣李晓东武海文

现代地质 2021年6期

葛战林，郝迪，张晓星，郑艳荣，李晓东，武海文，张龙

(中国地质调查局西安矿产资源调查中心，陕西西安 710100)

0 引言

秦岭造山带位于中央造山带的核心地段，是在晚太古代—中元古代洋陆间杂构造基础上，于新元古代—中晚三叠世经历板块构造的主造山期，而后叠加陆内造山作用改造的复合型造山带[1-2]。特别是在新元古代以来，受商丹洋壳俯冲及太平洋构造域的影响，在秦岭造山带诱发多期岩浆活动，包括与洋-陆俯冲碰撞有关的加里东期岛弧岩浆岩、造山后伸展背景下的印支期花岗岩及燕山期板内花岗岩等[3-5]。多期次构造-岩浆-流体事件与造山作用耦合，在该区形成了独特的矿产资源和矿床分布格局[6-8]。

研究表明，东秦岭地区的矿床类型与岩浆作用关系密切，主要包括与碰撞造山及陆内构造-岩浆活动有关的斑岩-矽卡岩型钼(钨)矿床、与双峰式火山作用或岛弧/弧后盆地海相火山热液作用有关的VMS矿床及与陆内俯冲构造-岩浆活动有关的岩浆热液脉型金等高中温热液矿床[9-10]。大蛇沟钨矿床是东秦岭杨斜—丰北河地区典型的石英脉型钨矿床之一[11]，有关该矿床的基础研究极为匮乏；尤其是赋矿杨斜片麻岩套尚无精确的年代学数据，且两轮1:5万区调的填图单元不统一[12-13]，限制了对岩石成因与构造环境的精准判别。笔者在详细的野外调查基础上，通过岩相学观察、锆石U-Pb定年和主微量元素测试，查明了大蛇沟钨矿区含斑眼球状斜长片麻岩的成岩时代，探讨了岩石成因类型和构造背景，以期为区域金、钨成矿与岩浆作用的研究提供基础资料。

1 区域及矿床地质

东秦岭杨斜—丰北河地区位于北秦岭逆冲构造带与南秦岭晚古生代断陷带之间的商丹断裂带(图1(a))。商丹断裂带作为秦岭造山带的主缝合带(蛇绿混杂岩带)之一，是以板块俯冲、碰撞界面为主导，以多期复合断裂为骨架的具有复杂构成和长期演化历史的边界地质体[14]。研究区历经了早古生代商丹洋的形成、洋-陆俯冲，晚古生代商丹洋闭合、陆-陆俯冲及晚三叠世的碰撞造山等过程。

区域地层以丰北河—杨斜断裂为界，北侧为古元古界秦岭岩群(Pt1Q)，南侧为商丹缝合带主要地质实体(图1(b))，包括下古生界丹凤岩群(Pz1D)、下古生界罗汉寺组(Pz1l)和泥盆系—石炭系(D—C)。其中，秦岭岩群为一套变质程度达角闪岩相的中深变质岩系，原岩为陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造[15-16]。丹凤岩群(商丹蛇绿混杂岩)以变中基性火山岩为主，包括超镁铁质岩、辉长岩、玄武岩、辉绿岩脉、枕状熔岩及放射虫硅质岩等，形成于活动陆缘古岛弧构造环境[17-18]。罗汉寺组为一套浅变质、强变形有层无序的火山-沉积岩系，属弧前盆地沉积[19]。泥盆系—石炭系包括青石垭组(D2-3q)、桐峪寺组(D3ty)及二峪河组(C1e)，岩性为砂岩、粉砂岩、板岩、千枚岩夹灰岩、白云岩组合。

研究区岩浆活动强烈，由北至南分别为杨斜片麻岩套(Pt3gn)、加里东期秦王山基性杂岩体和印支期东江口岩体群，以后者分布最为广泛(图1(b))。杨斜片麻岩套是秦岭岩群中解体出的古变质侵入体，原岩恢复属于典型的钙碱性I型大陆弧花岗岩[20]；李靠社等[13]通过与河南境内的德河岩体(943±18 Ma[21])对比，将其时代暂归为晋宁期。秦王山基性杂岩体以辉长岩为主，呈EW向延长的豆荚状，成岩年龄为(422±7)～(402.6±17.4)Ma，为岛弧环境产物[22-23]。南部东江口岩体群自西向东包括东江口、柞水、曹坪和沙河湾岩体，主体属于准铝质-过铝质钙碱性或高钾钙碱性I型花岗岩，成岩年龄集中于230～210 Ma[24-30]，略晚于秦岭造山带主造山期[31]。

图1 秦岭造山带大地构造图(a)和杨斜—丰北河地区区域地质简图(b)((a)据文献[33-34]；(b)据文献[35]修改)Fig.1 Tectonic map of the Qinling Orogen (a)and geological sketch map of the Yangxie-Fengbeihe area (b)((a)modified after refs.[33-34];(b)modified after ref.[35])

区内构造线主体呈近EW向，以断裂构造最为发育。丰北河—杨斜深大断裂与龙潭子沙河湾断裂为主干断裂，呈EW向延伸数几十公里，断面均北倾；前者属于商丹缝合带北界断裂的一段，具多期活动、控岩导矿特征，后者则切穿早期岩脉与印支期花岗岩体。此外，NE与NW—NWW向次级断裂构造为本区重要的容矿构造[32]。

大蛇沟钨矿床位于杨斜—丰北河金钨成矿带东段，距陕西省商洛市杨斜镇南约8 km。矿区赋矿岩系相对简单，北部为杨斜片麻岩套中的含斑眼球状斜长片麻岩、眼球状黑云二长片麻岩及条带状黑云斜长片麻岩，南部见晚三叠世沙河湾黑云母二长花岗岩体侵入(图2)。控矿构造主要为NE—NEE向断裂破碎带，控制着石英脉型钨矿体的产出形态及规模。

图2 大蛇沟钨矿床地质图(据陕西冶金设计研究院有限公司资料修改)Fig.2 Geological map of the Dashegou tungsten deposit

矿区由北至南共圈定9个构造破碎带、11个钨矿体。矿体形态多呈脉状(图3(a)和(b))，少数为透镜状，走向NE—NEE(45°～80°)，倾向NW—NNW，倾角54°～77°；矿体厚度为0.2～5.0 m，长80～390 m，WO3品位0.16%～2.31%。矿石类型属于黑钨矿-白钨矿石英脉型，金属矿物主要为黑钨矿、白钨矿、黄铁矿和黄铜矿，次为方铅矿、闪锌矿和黝铜矿，含极少量辉钼矿和斑铜矿；非金属矿物以石英和白云母为主，次为萤石和方解石。矿石构造包括脉状-网脉状、浸染状、斑杂状和星点状构造等(图3(c)和(d))；矿石结构以板状自形晶结构、半自形-它形粒状结构、交代结构和固溶体分离结构为主。围岩蚀变主要分布于矿脉两侧，包括钾化、云英岩化、硅化、黄铁矿化、萤石化和碳酸盐化等，以钾化、云英岩化与钨成矿关系最为密切。

图3 大蛇沟钨矿床典型矿体与矿石特征Fig.3 Photos showing typical orebodies and ore hand-specimen of the Dashegou tungsten deposit(a)赋存于构造破碎带中的石英脉型钨矿体；(b)白钨矿具蓝白色荧光反应；(c)石英脉型钨矿石，脉状-网脉状构造，黑钨矿呈红棕色板状自形晶，白钨矿集合体沿黑钨矿裂隙呈细脉-网脉状充填交代；(d)石英脉型钨矿石，浸染状构造，黑钨矿、白钨矿呈稀疏浸染状分布，黄铜矿、黝铜矿等次生氧化为孔雀石、蓝铜矿。Wf.黑钨矿；Sh.白钨矿；Py.黄铁矿；Ccp.黄铜矿；Thr.黝铜矿；Mal.孔雀石；Az.蓝铜矿；Qz.石英；Fl.萤石；Mu.白云母

2 样品信息与测试方法

2.1 样品信息及岩相学特征

本文用于锆石U-Pb定年和岩石地球化学测试的样品，均采自大蛇沟钨矿床的赋矿围岩露头(图2)，岩性为含斑眼球状斜长片麻岩，采样坐标为109°42′10.74″E、33°47′16.62″N。

含斑眼球状斜长片麻岩呈灰白色，片状粒状变晶结构，眼球状构造、片麻状构造(图4(a))，主要矿物成分为斜长石(45%～50%)、石英(35%)，含少量黑云母(5%)和角闪石(5%)，局部见钾长石变斑晶(3%～5%)。其中，斜长石呈半自形板状、它形粒状，粒径0.04～0.80 mm，见聚片双晶和卡钠复合双晶，表面干净且与石英紧密镶嵌；另有斜长石眼球体呈椭圆状，晶面略浑浊，粒径1.45～3.05 mm，边部多被细粒重结晶石英交代呈锯齿状，次生绢云母化较强(图4(b))。石英呈它形粒状，粒径为0.02～0.70 mm，见波状消光。黑云母呈片状，具浅褐色-深褐色多色性，断续定向分布(图4(c))；普通角闪石呈长柱状，与黑云母伴生(图4(d))，原岩可能为花岗闪长岩。

图4 含斑眼球状斜长片麻岩手标本(a)及镜下照片(b-d)Fig.4 Hand-specimen photo (a)and microscopic photos (b-d)of the porphyroblastic augen plagiogneiss(a)灰白色含斑眼球状斜长片麻岩具片状粒状变晶结构；(b)斜长石眼球体发育聚片双晶，边部被细粒石英集合体交代呈锯齿状，正交偏光(+)；(c)(d)黑云母和角闪石断续定向分布于长英质矿物间，正交偏光(+)。Pl.斜长石；Or.正长石；Qz.石英；Bt.黑云母；Hb.角闪石；Ser.绢云母

2.2 测试方法

锆石单矿物分选、制靶和阴极发光(CL)照相工作在西安瑞石地质科技服务有限公司完成。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成，激光剥蚀系统为澳大利亚ASI公司生产的RESOlution S155-LR型193 nm紫外准分子系统，ICP-MS设备为Agilent 7900质谱仪。选用激光束斑直径为40 μm，频率为5 Hz，激光能量密度为6 J/cm2，高纯氦气作为载气。实验采用NIST610、GJ-1和Plešovice作为标样，NIST610对仪器进行最佳化控制且为元素含量测定的外标，GJ-1为定年外标，Plešovice为监控标样。采样方式为单点剥蚀，每测定8个样品点测定两次标准锆石GJ-1。锆石同位素比值及稀土元素含量采用ICPMSDataCal软件进行计算[36]，年龄计算及谐和图采用Isoplot 4.15完成。

主量和微量元素分析在有色金属西北矿产地质测试中心完成。主量元素采用X荧光光谱法测定，仪器为荷兰帕纳科公司生产的PW4400/40 X射线荧光光谱仪，分析精度优于5%。微量元素采用等离子体质谱(ICP-MS)分析酸溶法配置的样品溶液，仪器为美国Agilent 7700X电感耦合等离子体质谱仪，分析精度优于10%。测试过程设平行样和标样进行监控和检验。

3 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果

3.1 锆石CL图像及稀土元素特征

大蛇沟钨矿区含斑眼球状斜长片麻岩(NEG-Zr)中的锆石呈米黄色，晶棱清晰且透明度较好，多呈长柱状或短柱状自形晶，锆石长径介于75～145 μm之间，宽50～100 μm，长宽比为1:1～2.4:1.0。锆石阴极发光(CL)强度中至较强，具有典型岩浆成因锆石的振荡环带[37]，核边结构不发育且基本未遭受后期热液改造(图5)。

图5 含斑眼球状斜长片麻岩锆石CL图像Fig.5 Representative zircon CL images of the porphyroblastic augen plagiogneiss

锆石稀土元素含量较高且变化范围较小(表1)，REE为502.49×10-6～1 082.51×10-6。24个测点的稀土元素配分曲线相似，表现为轻稀土(LREE)亏损、重稀土(HREE)强烈富集，具有明显的Ce正异常和Eu负异常(δCe=1.50～102.74，δEu=0.44～0.82)(图6(a))。锆石232Th、238U含量分别为354×10-6～1 427×10-6、771×10-6～2 105×10-6，Th/U值为0.46～0.81(表2)，与典型岩浆锆石Th/U值(>0.4)相一致[38-39]。Nb、Ta含量分别为1.97×10-6～6.51×10-6和0.48×10-6～1.33×10-6，Nb/Ta值为3.40～5.51；Y含量为616×10-6～1 404×10-6，主体显示壳源岩浆锆石特征[40-41]。在锆石微量元素岩性判别U-Y(图6(c))和Ta-Nb(图6(d))图解上，所有测点数据均落于花岗岩类的“3”区域(花岗闪长岩、石英闪长岩)内，指示含斑眼球状斜长片麻岩的原岩为花岗闪长岩或石英闪长岩。

图6 含斑眼球状斜长片麻岩锆石的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(a)、U-Pb年龄谐和图(b)及微量元素岩性判别图解(c),(d)(底图据文献[42])Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a),U-Pb concordia diagram (b),and petrological discrimination diagrams of trace elements (c),(d)of zircons from the porphyroblastic augen plagiogneiss (base map after ref.[42])

3.2 锆石U-Pb年龄

对样品NEG-Zr中19颗锆石的24个点进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测试(图5)。结果表明，24个测点的谐和度均大于90%(表2)，且在U-Pb年龄谐和图上分布于谐和线及其附近(图6(b))。锆石206Pb/238U表观年龄分布于(431±5)～(435±5)Ma之间，计算获得谐和年龄为(434.2±2.7)Ma (MSWD=0.023,n=24)，加权平均年龄为(434.2±1.6)Ma (MSWD=0.022,n=24)，两种年龄一致，代表了大蛇沟钨矿区含斑眼球状斜长片麻岩原岩的形成年龄。

4 岩石地球化学特征

大蛇沟钨矿区含斑眼球状斜长片麻岩的主量、微量及稀土元素测试结果见表3。

4.1 原岩恢复

大蛇沟钨矿区所采集的岩石样品新鲜，显微镜下未观察到明显的后期交代蚀变现象(图4)。因此，含斑眼球状斜长片麻岩的形成可作为一个等化学过程，其地球化学特征基本反映原岩属性，利用合适的判别函数、岩石化学参数和图解可进行原岩恢复及构造环境判别[43-47]。

主元素判别函数(DF)适用于长英质岩石的原岩恢复[43]，根据所测定岩石地球化学数据计算的DF值均为正值(3.27～3.52，表3)，指示含斑眼球状斜长片麻岩的原岩应为火成岩。在SiO2-TiO2图解中，5件岩石样品的投影点均落入火成岩区(图7(a))；在Si-((al+fm)-(c+alk))图解中，样品点落于火山岩范围(图7(b))。两者判别结果一致，进一步反映含斑眼球状斜长片麻岩属于正变质岩。侵入岩TAS图解和花岗岩类R1-R2分类图解可以看出，5件样品点均分布于花岗闪长岩区域内(图7(c)和(d))，表明其原岩应为花岗闪长岩，与薄片鉴定及锆石微量元素判定结果相一致。

图7 含斑眼球状斜长片麻岩原岩判别及分类命名图解Fig.7 Protolith discrimination and classification plots for the porphyroblastic augen plagiogneiss(a)SiO2-TiO2图解(底图据文献[44])；(b)Si-((al+fm)-(c+alk))图解(底图据文献[45])；(c)侵入岩TAS图解(底图据文献[46])：1.橄榄辉长岩；2a.碱性辉长岩；2b.亚碱性辉长岩；3.辉长闪长岩；4.闪长岩；5.花岗闪长岩；6.花岗岩；7.硅英岩；8.二长辉长岩；9.二长闪长岩；10.二长岩；11.石英二长岩；12.正长岩；13.副长石辉长岩；14.副长石二长闪长岩；15.副长石二长正长岩；16.副长正长岩；17.副长深成岩；18.霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩；(d)花岗岩类R1-R2分类图解(底图据文献[47])：1.碱性辉长岩；2.橄榄辉长岩；3.辉长苏长岩；4.正长辉长岩；5.二长辉长岩；6.辉长岩；7.闪长正长岩；8.二长岩；9.二长闪长岩；10.闪长岩；11.霞石正长岩；12.正长岩；13.石英正长岩；14.石英二长岩；15.英云闪长岩；16.碱性花岗岩；17.正长花岗岩；18.二长花岗岩；19.花岗闪长岩；20.厄塞岩-霓辉二长岩；21.橄榄岩；22.霞霓岩；23.企猎岩；24.霓霞岩；25.厄塞岩；26.霞石正长岩

4.2 主量元素

赋矿含斑眼球状斜长片麻岩的主量元素含量变化相对较小(表3)，低的烧失量(0.26%～0.40%)表明岩石没有经历强烈的蚀变作用。5件样品的SiO2含量为68.79%～69.53%，平均值为69.20%；Al2O3含量为14.87%～15.08%，平均值为14.79%；Na2O和K2O含量较高，分别为4.71%～4.79%和3.06%～3.13%，全碱(K2O+Na2O)含量为7.81%～7.92%，Na2O/K2O=1.52～1.56；MgO含量为1.12%～1.25%，平均值为1.17%；CaO含量为2.70%～2.82%，平均值为2.73%；P2O5含量为0.15%～0.16%，平均值约为0.15%；TiO2含量为0.32%～0.33%，平均值约为0.32%。总体具有高SiO2、Al2O3、Na2O、K2O，低MgO、CaO、P2O5及TiO2的特征。

表3 含斑眼球状斜长片麻岩主量元素(%)、微量元素(10-6)和稀土元素(10-6)分析结果Table 3 Major (%),trace (10-6)and rare earth element (10-6)contents of the porphyroblastic augen plagiogneiss

岩石碱度率AR=2.56～2.62，具有富铝特征；里特曼指数σ为2.30～2.37，均小于3.3，显示钙碱性系列岩石的特征；在SiO2-K2O图解中，样品点投入高钾钙碱性系列范围[48](图8(a))。分异指数DI变化于79.32～80.37之间，说明岩石分异程度不高；固结指数SI为8.52～9.33，表明岩石固结程度较低；CIPW标准矿物计算中出现透辉石分子而未出现刚玉分子。铝饱和指数A/CNK=0.93～0.94，且A/NK=1.33～1.36，在A/CNK-A/NK图解中落于准铝质区域[49](图8(b))。

图8 含斑眼球状斜长片麻岩SiO2-K2O(a)和A/CNK-A/NK图解(b)(底图分别据文献[48]和[49])Fig.8 SiO2-K2O (a)and A/CNK-A/NK (b)discrimination diagrams for the porphyroblastic augen plagiogneiss (base map after refs.[48] and [49],respectively)

4.3 稀土和微量元素

含斑眼球状斜长片麻岩的稀土总量(REE)为112.44×10-6～124.09×10-6。轻稀土(LREE)和重稀土(HREE)总量分别为106.65×10-6～117.59×10-6、5.79×10-6～6.50×10-6，LREE/HREE=17.64～18.78，(La/Yb)N=30.10～35.14，轻重稀土分馏明显。其中，(La/Sm)N=5.27～6.37，(Gd/Yb)N=3.21～3.77，表明轻稀土的分馏程度相对较强，重稀土分馏偏弱。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线基本一致，均表现为轻重稀土强烈分馏(富集LREE、亏损HREE)，无Ce异常(δCe=1.02～1.10)、弱Eu正异常(δEu=1.16～1.24)的向右陡倾型曲线模式(图9(a))，指示岩浆源区无斜长石残留或未经历明显的斜长石分离结晶作用[50]。

微量元素在原始地幔标准化蜘蛛图上的分布形式大致相同，总体表现为Rb、Ba、K、Pb、Sr等大离子亲石元素(LILE)和LREE相对富集，Nb、Ta、P、Ti等高场强元素(HFSE)和HREE相对亏损(图9(b))，与岩浆弧岩浆岩特征相似[51-52]。

图9 含斑眼球状斜长片麻岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(标准化数值据文献[52])Fig.9 Chondrite-normalized REE patterns (a)and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b)for the porphyroblastic augen plagiogneiss (normalized data after ref.[52])

5 讨论

5.1 岩石类型与成因

以岩浆源区性质划分的MISA型花岗岩，是目前应用较为广泛的花岗岩成因分类方案之一，在揭示岩浆成因、演化及构造背景等方面具有重要意义[53-55]。岩石地球化学特征显示，大蛇沟钨矿区的含斑眼球状斜长片麻岩具有高SiO2、Al2O3、Na2O及全碱含量，低MgO、CaO、P2O5及TiO2的特征，属于高钾钙碱性准铝质花岗岩类。以富Al、高Sr(606×10-6～664×10-6)、低Y(6.43×10-6～7.69×10-6)、低Ga(16.0×10-6～17.8×10-6)、亏损Nb及弱Eu正异常明显区别于A型花岗岩[56-57]。DI指数表明岩石分异程度较低，在(Zr+Nb+Ce+Y)-TFeO/MgO和(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO图解中，所有样品点也均投在未分异的MIS型花岗岩区域内(图10(a)和(b))。与洋壳型蛇绿岩有关的M型花岗岩，多与辉长岩及玻镁安山质侵入岩伴生，具有典型的幔源岩浆成因，一般K2O<0.6%，具非常低的Sr和高Yb特征[58-60]。显然，含斑眼球状斜长片麻岩的高K2O(3.06%～3.13%)、高Sr、低Yb(0.56×10-6～0.66×10-6)及岩石组合等特征与M型花岗岩不相符。岩石铝饱和指数A/CNK<1.1，Na2O>3.2%，且在CIPW标准矿物计算中出现透辉石分子，而无刚玉分子，与S型花岗岩存在显著差异[61-63]。在花岗岩成因类型SiO2-Zr判别图解中，样品点均落入I型花岗岩区域内(图10(c))。因此，大蛇沟钨矿区含斑眼球状斜长片麻岩应属于高钾钙碱性准铝质I型花岗岩类。

图10 含斑眼球状斜长片麻岩岩石成因判别图解(底图(a)(b)据文献[57];底图(c)据文献[56])Fig.10 Granite discrimination diagrams for the porphyroblastic augen plagiogneiss ((a)(b)base map after ref.[57];(c)base map after ref.[56])OGT.未分异的I、S和M型花岗岩；FG.分异I型花岗岩；A.A型花岗岩；I.I型花岗岩；S.S型花岗岩

另外，值得注意的是含斑眼球状斜长片麻岩的以下特征：高硅(SiO2≥56%)，高铝(2件样品的Al2O3为15.00%～15.08%(≥15%)，其余3件为14.87%～14.97%，接近15%)，贫镁(Mg<3%)，富Na2O且Na2O>K2O，高Sr(>400×10-6)，低Y(≤18×10-6)和Yb(≤1.9×10-6)，贫Sc(<10×10-6,4.38×10-6～4.89×10-6)；REE强烈分异，且亏损Nb、Ta、P、Ti等HFSE和HREE元素，具Sr正异常及弱Eu正异常；特征比值Sr/Y=79.71～103.27(>40)，La/Yb=41.97～48.98(>20)。这些特征与典型的埃达克岩特征一致[64-67]。在Y-Y/Sr和YbN-(La/Yb)N判别图解中，样品点均落入埃达克岩范围内，进一步说明其属于埃达克质岩石(图11)。

图11 含斑眼球状斜长片麻岩Y-Sr/Y判别图解(a)和YbN-(La/Yb)N判别图解(b)(底图据文献[64,68-69])Fig.11 Adakite discrimination diagrams of Y-Sr/Y (a)and YbN -(La/Yb)N (b)for the porphyroblastic augen plagiogneiss (base map after refs.[64,68-69])太古宙镁铁质源区：Ⅰ.榴辉岩(石榴子石∶辉石=50∶50)；Ⅱ.石榴石角闪岩(石榴子石∶角闪石=10∶90)。MORB源区：Ⅲ.角闪榴辉岩(角闪石∶石榴子石∶辉石=10∶40∶50)；Ⅳ.石榴石角闪岩(石榴子石∶角闪石=10∶90)

关于埃达克岩的成因机制，尚存在不同认识[70]，目前主要包括：(1)俯冲洋壳板片的部分熔融[64,71]；(2)增厚下地壳的部分熔融[72-75]；(3)拆沉作用导致基性下地壳部分熔融[76-78]；(4)玄武质岩浆的同化混染与结晶分异作用(AFC)[79]。国内学者对埃达克岩的成因类型亦有不同划分，王强等[69]认为埃达克岩存在两种成因类型，即俯冲的年轻(≤25～30 Ma)大洋板片的熔融(Ⅰ类埃达克岩，Mg#[Mg2+/(Mg2++Fetotal)]>0.5)和增厚玄武质下地壳的熔融(Ⅱ类埃达克岩，Mg#<0.5)。张旗等[75,80]将埃达克岩分为“O型”和“C型”两类，前者与板块消减作用或玄武岩底侵有关，主要为富钠的钙碱性系列岩石(Na2O/K2O>2)；后者则为玄武质岩浆底侵至加厚陆壳(>50 km)的底部，导致下地壳基性岩发生部分熔融，以高钾钙碱性系列为主(K2O=2.9%～3.9%，Na2O/K2O=1.0～1.3)。

大蛇沟钨矿区含斑眼球状斜长片麻岩的低Mg(Mg#=0.32～0.35，MgO=1.12%～1.25%)、低钠钾比值(Na2O/K2O<2)，与俯冲洋壳板片熔融产生的熔体相差较大[69,81]；相对较低的Cr(23.1×10-6～31.8×10-6)、Ni(10.8×10-6～15.5×10-6)值，说明其非玄武质岩浆结晶分异作用形成，也与拆沉下地壳部分熔融成因埃达克岩的高Mg、富Cr、Ni特征存在区别[77-78]。岩石属于高钾钙碱性系列，K2O=3.06%～3.13%，Na2O/K2O=1.52～1.56，Mg#<0.5，总体显示Ⅱ类、C型埃达克岩地球化学特征，指示其岩浆可能源于下地壳基性岩的部分熔融；Mg#值小于0.45，反映源区岩浆在侵位过程中不存在显著的地幔物质注入[82]。在SiO2-Mg#源区判别图解和C/MF-A/MF源岩判别图解[83-84](图12)中，样品点分别落于下地壳增厚、基性岩部分熔融范围，也证实岩浆源区为加厚下地壳基性岩的部分熔融。岩石的高Sr/Y、高La/Yb和低Yb特征，指示岩浆源区的残留物主要为石榴石和/或角闪石[68,71,85]，高Sr和Eu正异常则指示源区无斜长石残留；Y/Yb=10.65～11.65(接近10)，(Ho/Yb)N=1.09～1.18(接近1)，且HREE存在一轻微抬升拖尾(图9(a))，表明源区残留物以角闪石为主，石榴子石次之[86-87]。从YbN-(La/Yb)N判别图解的部分熔融曲线可以看出，岩浆源区的残留相为石榴石角闪岩相(图11(b))。综上所述，推测含斑眼球状斜长片麻岩的成因机制为玄武质岩浆底侵至增厚下地壳的石榴石角闪岩，致其发生部分熔融所形成。

图12 SiO2-Mg#源区判别图解(a)和C/MF-A/MF源岩判别图解(b)(底图分别据文献[83]和[84])Fig.12 Discrimination diagrams of SiO2-Mg# (a)and C/MF-A/MF (b)for the porphyroblastic augen plagiogneiss in the Dashegou tungsten orefield (base map after refs.[83] and [84],respectively)

5.2 构造背景

典型埃达克岩通常产于岩浆弧背景[64]或加厚地壳的底部[88]；I型花岗岩多形成于活动大陆边缘和造山后抬升隆起带，前者以钙碱性系列的英云闪长岩-花岗闪长岩-闪长岩组合为主，后者岩石类型则为双峰式的花岗闪长岩、闪长岩-辉长岩[89]。大蛇沟钨矿区含斑眼球状斜长片麻岩具有埃达克岩和I型花岗岩类的双重特征，且原岩为高钾钙碱性花岗闪长岩，区别于造山后抬升隆起带的岩石组成。相对富集Rb、Ba等LILE，亏损Nb、Ta、P、Ti等HFSE，显示出与板块俯冲有关的岩浆弧花岗岩特征[90]。在花岗岩Y-Nb和(Y+Ta)-Rb构造判别图解中，样品分别落于火山弧和同碰撞花岗岩区域(图13(a))、火山弧花岗岩区域(图13(b))，表明其可能形成于洋-陆俯冲的活动大陆边缘弧环境。

图13 含斑眼球状斜长片麻岩Y-Nb构造判别图解(a)和(Y+Ta)-Rb构造判别图解(b)(底图据文献[90])Fig.13 Discrimination diagrams of Y-Nb (a)and (Y+Ta)-Rb (b)for the porphyroblastic augen plagiogneiss in the Dashegou tungsten orefiled (base map after ref.[90])

秦岭造山带历经前寒武纪两类基底的形成(Ar—Pt2-3)，于新元古代晚期进入多阶段复合俯冲碰撞主造山过程(Pt3—T3)，包括古生代南、北秦岭板块沿商丹缝合带的洋-陆、陆-陆两阶段向北俯冲[91]，三叠纪华北板块、秦岭微板块及扬子板块沿商丹—勉略两缝合带的向北俯冲碰撞[8,92]。商丹缝合带作为秦岭主造山期的俯冲碰撞带，亦是古生代华北板块与扬子板块之间商丹洋消亡的蛇绿混杂岩带[93]。年代学证据表明，商丹洋壳形成于寒武纪—早奥陶世[94-95]，514～420 Ma向北俯冲于北秦岭板块之下，造成北秦岭地体强烈的变质变形及大规模与俯冲有关的早古生代弧岩浆活动，直至早泥盆世洋壳闭合消亡，南、北秦岭板块在晚古生代发生陆-陆俯冲[4]。早古生代商丹洋与北秦岭板块的洋-陆俯冲作用，在华北板块南缘由南至北形成了商丹俯冲带-秦岭杂岩为基底的岩浆弧岩浆岩带-二郎坪弧后盆地带的构造格架(图14)，类似于活动大陆边缘的沟-弧-盆构造体系[7,14]。研究区的含斑眼球状斜长片麻岩属于秦岭岩群解体的杨斜片麻岩套的一个单元，夹持于商丹蛇绿混杂岩带(丹凤岩群)与北秦岭板块之间，成岩年龄为早志留世且具有火山弧花岗岩特征，表明其形成于早古生代商丹洋向北秦岭板块俯冲的活动大陆边缘弧环境。可进一步限定岩浆成因机制，即商丹洋壳向北俯冲导致地幔玄武质岩浆上涌，底侵并诱发加厚下地壳石榴石角闪岩的部分熔融，在岛弧岩浆带形成了埃达克质的I型花岗闪长岩。

图14 秦岭造山带晚奥陶世—早志留世构造岩浆演化略图(据文献[4]修改)Fig.14 Schematic model for Late Ordovician-Early Silurian tectono-magmatic evolution in the Qinling Orogen (modified from ref.[4])

5.3 成岩成矿时代及地质意义

杨斜片麻岩套作为东秦岭杨斜地区钨、金矿床的主要赋矿围岩，自秦岭岩群解体以来[20]，尚无精确的年代学数据报道，仅1∶5万区域地质报告推测为晋宁期，一直沿用至今。本次研究的含斑眼球状斜长片麻岩是其重要单元之一，获取的成岩年龄为早志留世((434.2±1.6)Ma)，至少表明了杨斜片麻岩套存在加里东期的岛弧花岗岩侵入体，为其单元的划分提供了支撑和依据。笔者在该区获取的花岗质片麻岩和煌斑岩脉年龄分别为(475.6±3.7)Ma、(421.4±3.8)Ma，捕获锆石的最老年龄为(504±9)Ma(未发表)，进一步佐证杨斜片麻岩套属于加里东期岩浆活动的产物。截至目前，大蛇沟钨矿床无精确的成矿年龄，但部分含矿构造破碎带向SW延伸至印支期沙河湾岩体(成岩年龄多数集中于214～212 Ma[24,27])内部(图2)，指示钨成矿时代的下限应为晚三叠世；而赋矿含斑眼球状斜长片麻岩原岩年龄为434.2 Ma，侵位时代远早于钨矿体可能的形成时间，故推测两者无直接的成因联系。

此外，大蛇沟钨矿区含斑眼球状斜长片麻岩的埃达克岩属性，为北秦岭新元古代、早古生代和印支期—燕山期三期埃达克岩的研究增添了又一实例[96-97]，对于探讨秦岭造山带早古生代的构造演化具有重要指示意义。