陕西商南松树沟橄榄岩矿物地球化学特征及成因机理示踪

【摘要】：秦岭造山带横贯中国大陆中部,是华北块和扬子块结合区,它的演化历史一直是地质学的研究热点。位于秦岭造山带主缝合带-商丹断裂北部的商南县松树沟地区出露有中国境内面积最大的橄榄岩体,该岩体是否为蛇绿岩底部地幔橄榄岩至今存在很大争议。对该橄榄岩成因类型直接关系到秦岭造山带构造演化模式等问题的深入研究。本文选择该岩体为研究对象,在野外地质调查的基础上,通过岩石学、元素地球化学、矿物化学元素特征等深入探讨了其成因和成岩演化过程,取得以下主要成果: 1野外地质考察表明,松树沟岩体由纯橄岩,方辉橄榄岩,透辉石岩组成,常见对称分带现象;岩体由纯橄岩,透辉橄榄岩,透辉石岩组成常见对称分带现象:两侧为纯橄岩相或夹少量方辉橄榄岩透镜体,向内依次为透辉橄榄岩和透辉石岩,中心相为含透辉石条带的纯橄岩,出露面积达20 Km~2,其中纯橄岩出露面积达95%以上; 2松树沟岩体的结构和显微镜下特征表明,中粗粒橄榄岩是经糜棱岩化的残余块体,不具有上地幔塑性流动改造特征; 3松树沟橄榄岩体的化学成分变化范围均较窄,即成分很均一。松树沟纯橄岩和方辉橄榄岩中含有较高的MgO (45.69%-48.27%)和异常低的A1_2O_3(0.05%-0.73%), CaO (0.06%-0.68%),K_2O(0.2%),Na_2O (0.01%-0. 18%)、TiO_2(0.01%).透辉橄榄岩中的MgO很低(25.74%-27.66%),CaO含量很高(14.51%-15.24%); 4松树沟纯橄岩稀土含量远低于标准球粒陨石。稀土元素显示LREE相对富集的右倾模式,ΣHREE较低但分布模式较平缓。蛛网图上显示不相容元素Ba、U、Sr等的富集,这些特征不同于蛇绿岩型地幔橄榄岩。透辉橄榄岩的ΣREE明显高于前两者。矿物常量元素氧化物和微量元素图显示三者岩浆来源相同; 5在松树沟地区未见到豆荚状铬铁矿,而将松树沟橄榄岩体中尖晶石和我国典型构造环境尖晶石进行对比,结果表明:松树沟岩体中铬尖晶石的成分不同于蛇绿岩中地幔橄榄岩和堆晶杂岩的成分,铬尖晶石的成分投点落于侵入杂岩成分区; 6岩石学、元素地球化学和尖晶石、橄榄石、斜方辉石等矿物成份特征揭示松树沟橄榄岩与蛇绿岩底部残留地幔橄榄岩存在显著差异。主要集中分布于岩体周边脉状产出的透辉橄榄岩,是构造就位阶段易熔组分形成的基性熔浆结晶产物。