（一）河南省西峡县长探河—湾潭一带地质概况和该地区二郎坪变质镁铁质火山岩元素地球化学特征

讨论：二郎坪蛇绿岩的形成年龄和环境~

二郎坪蛇绿岩的形成年龄存在很大争议，一般认为形成于早古生代，也有研究认为形成于新元古代或新元古代—早古生代。上述二郎坪蛇绿岩出露点变质镁铁质火山熔岩和有关岩石多种同位素年代学方法研究结果表明，原划二郎坪火神庙组，即二郎坪蛇绿岩，可能不是一个时期形成的，它们主体可能形成于新元古代，但是其上部有小量镁铁质或安山质-流纹质火山岩（或次火山岩）可能形成于早古生代。其地球化学特征与下部变质镁铁质火山岩有较大差别。形成于新元古代的镁铁质火山岩又存在两个时期，一个时期为1000～900Ma；另一个时期为800～700Ma。前者如河南省西峡县长探河-湾潭变质镁铁质火山熔岩，全岩Sm-Nd等时年龄为943±74（2σ）Ma，INd=0.511752±72（2σ），MSWD=1.49，相应εNd（t）=+6.6；南召县板山坪残留在板山坪英云闪长岩体中的二郎坪变质镁铁质火山岩块的Sm-Nd等时年龄为929±140（2σ）Ma，INd=0.51178±13（2σ），MSWD=0.28，相应的εNd（t）=+6.6。后者如内乡县湍河上游葛条爬一带变质镁铁质火山熔岩，全岩Sm-Nd等时年龄为716±34（2σ）Ma，INd=0.511970±34（2σ），MSWD=1.05，相应εNd（t）=+5.0；南召县上青石峡白河北岸变质中酸性火山熔岩Sm-Nd等时年龄为718±58（2σ）Ma，INd=0.511910±58（2σ），MSWD=0.68，相应εNd（t）=+3.9；侵入湾潭二郎坪变质镁铁质火山岩的西庄河石英闪长岩体的SmNd等时年龄≈727Ma，INd=0.51197±21（2σ），MSWD=0.36，相应εNd（t）=+5.2；板山坪岩体中变质镁铁质火山岩包体Rb-Sr等时年龄也近似731Ma左右，相应 ISr≈0.70442。400Ma左右岩石遭受强烈变质作用，并在其上部有镁铁质，安山质-流纹质为主火山岩喷发，花岗质岩石侵入。镁铁质火山熔岩同一样品，不同年代学方法测试，得到不同年龄，对母、子体抗后期地质作用强的同位素体系得到的年龄可能是岩石的形成年龄，也可能是强地质事件使其同位素系统完全再置时间；对于抗后期地质作用弱的同位素系统，在后期地质作用中母、子体同位素易于达到再置，得到的年龄一般代表岩石遭受后期地质作用的时间。由表3-3-23 可以看到，同样样品，Sm-Nd、Rb-Sr同位素体系得到的年龄十分不同，400Ma左右Rb-Sr等时年龄很明显是岩石形成后同位素系统遭受改造时间。内乡湍河上游不同成因岩石样品形成一条年龄≈480Ma的好等时线（图3-3-27，图3-3-28），这也很明显表明，该时期是岩石遭受后期强烈地质事件，Rb-Sr同位素系统再置时间，以往把早古生代作为二郎坪蛇绿岩形成时代，看来是不符合事实的。

表3-3-23 二郎坪变质镁铁质火山岩和有关岩石年龄测定结果一览表

二郎坪镁铁质火山岩形成环境复杂。总的来看，岩石形成于拉张岛弧环境，主元素显钙碱性-拉斑质玄武岩特征，具有轻稀土相对重稀土富集稀土分布模式，相对N-MORB微量元素具有大的Nb、Ta负异常，Nd同位素组成比同时代N-MORB值低。但是不同地点同一套岩石主、微量元素组成变化大，具有不同微量元素分布模式。同位素组成也存在差异。这反映，岩石可能形成于不同时间拉张程度不同的小洋盆环境内。

二郎坪蛇绿岩是原划二郎坪群的组成部分。近年研究表明，原划二郎坪群由三个岩性不同的构造岩片组成，北部大庙组和南部小寨组主要由变质碎屑沉积岩-大理岩组成，中部火神庙组即现今所称二郎坪蛇绿岩，主要由变质镁铁质火山岩组成。变质镁铁质火山岩层位稳定，断续出露，东西方向延长千余公里，在河南省西峡县军马河、湾潭，镇平县湍河，南召县乔端有良好露头，在陕西省商州市云架山、周至县柳叶河、凤县红花铺、眉县斜峪关一带也有类似岩块分布。主要由变质镁铁质火山熔岩组成。变质程度绿片岩相—低角闪岩相。在西峡军马河、湾潭、湍河一带有枕状熔岩出露。夹少量中酸性火山岩——石英角斑岩类。在南召县鸭河口、泌阳县二铺、甘沟一带有变质超镁铁质岩出露，主要为蚀变含辉纯橄榄岩、斜辉橄榄岩、斜辉辉橄岩等。镁铁质岩上部有含放射虫硅质岩和深水碳酸岩。镁铁质岩主、微量元素组成类似N-MORB。一般认为岩石为弧后扩张洋盆残片。岩石的年龄尚有很大争议，曾被划为古元古代、中元古代、新元古代、早古生代，或新元古代—早古生代（河南省区域地质志，1989；张维吉、宋子季等，1988；许志琴等，1988；刘文荣等，1989；王润三等，1990；刘国惠、张寿广等，1992；任纪舜等，1991；张国伟等，1988a，b、1991、1995a，b、1996a，b、2001；孙勇等，1988、1991、1996；张本仁等，1996b；张宗清等，1994、1996a，b）。
二郎坪蛇绿岩的年龄已做过大量同位素年代学工作，但是所获得的同位素年龄数据分散，有古生代的年龄数据，也有属新元古代的年龄数据，镁铁质岩K-Ar年龄数据376～542Ma，Rb-Sr年龄数据357～970Ma，方铅矿Pb-Pb年龄数据686～987Ma，Sm-Nd年龄708～1005Ma（刘国惠等，1993）。鉴于此状况，我们对二郎坪蛇绿岩进行了多种同位素年代学方法工作，以阐明不同同位素年代学方法数据地质意义，并配合年代学工作，对样品进行了元素地球化学工作。

长探河位于军马河北部，长探河—湾潭一带二郎坪变质镁铁质火山岩发育，有良好露头（图3-3-1），主要由块状和枕状变质镁铁质火山熔岩组成，夹少量变质中酸性火山岩。广泛被引用的二郎坪蛇绿岩形成于早古生代的古生物证据也来自湾潭变质凝灰质火山岩-硅质岩块中。变质镁铁质火山岩中有闪长岩和斜长花岗岩侵入。

图3-3-1 陕西省西峡县长探河—湾潭地质略图

（据卢欣祥，1988，简化）

1—原划二郎坪群大庙组；2—二郎坪蛇绿岩（原划二郎坪群火神庙组）；3—变质酸性火山岩；4—凝灰岩；5—花岗岩；6—斜长花岗岩；7—英云闪长岩；8—辉绿岩脉；9—采样位置

表3-3-1 河南省西峡县长探河—湾潭变质镁铁质火山岩主、微量元素组成（w_B）

采自西峡长探河和湾潭变质火山熔岩样品的主、微量元素组成列于表3-3-1。样品Q92423属粗面安山质火山岩，其余样品属玄武岩类。样品Q92420-1遭受过较强碳酸盐化，CO₂量达8.77%。在AFM图上样品落入拉斑质和钙碱性玄武岩边界和钙碱性岩区，在TiO₂-MnO-P₂O₅图上落入岛弧拉斑玄武岩区（图3-3-2）。具有轻稀土相对重稀土富集稀土分布模式。粗面安山质火山岩样品轻稀土中等富集，La为球粒陨石的174.0倍，（Yb）_N≈10，（La/Yb）_N≈18.1；变质玄武质火山岩样品稀土分布模式类似，轻稀土相对重稀土富集，但富集程度远远比安山质火山岩低，La为球粒陨石20倍左右（图3-3-3），重稀土不同样品相互平行，并与粗面安山质火山岩样品平行，Yb为球粒陨石5.1～9.8倍，（La/Yb）_N2.51～3.47，（Dy/Yb）_N1.06～1.28。安山质火山岩样品 Q92423（Dy/Yb）_N值1.25。无Eu异常。变质粗面安山质火山岩和玄武岩可能是由同一源区部分熔融镁铁质岩浆分异产物。相对于N-MORB，低价大离子不相容微量元素富集（图3-3-4），高场强不相容微量元素亏损，分布曲线呈“W”形状，具有大的Nb负异常和Zr、Y负异常。变质安山质岩样品 Q92423 低价大离子不相容微量元素强烈富集，Th 近似于N-MORB的100倍，高场强大离子不相容微量元素小于或近似于N-MORB，具有大的Nb负异常。在Ti-Zr-Y、Ti-Zr-Sr、Nb-Zr-Y和Hf-Th-Ta图上，样品分别位于岛弧火山岩、洋底玄武岩、低钾拉斑玄武岩、板内玄武岩和钙碱玄武岩范围内（图3-35），显示岛弧环境拉张小洋盆特征。

图3-3-2 河南省西峡县长探河—湾潭变质镁铁质火山岩AFM图和TiO₂-MnO-P₂O₅图

TH—拉斑质玄武岩；CA—钙碱性岩；OIT—洋岛拉斑玄武岩；MORB—大洋中脊玄武岩；IAT—岛弧拉斑玄武岩；CAB—钙碱性玄武岩；OIA—洋岛碱性岩

图3-3-3 河南省西峡县长探河—湾潭二郎坪变质镁铁质火山岩稀土分布模式

Q92423为变质粗面安山质火山岩样品，其余为变质镁铁质火山岩

图3-3-4 河南省西峡县长探河—湾潭变质镁铁质火山岩N-MORB标准化微量元素分布模式

Q92423为变质粗面安山质火山岩样品，其余为变质镁铁质火山岩样品

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