河南南陽獨(dú)山角閃輝長巖地球化學(xué)特征及對獨(dú)山玉成因的制約

羅 勇, 李 丹, 姜玉航, 李寧波,嚴(yán) 爽 , 單 強(qiáng)

(1. 南陽師范學(xué)院 南陽市獨(dú)山玉研究重點(diǎn)實驗室, 河南 南陽 473061; 2. 中國科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所, 廣東 廣州 510640;3. 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

0 引 言

獨(dú)山玉因產(chǎn)于河南省南陽市北郊的“獨(dú)山”而得名, 具有“色俏質(zhì)潤”的特點(diǎn), 是與和田玉、岫巖玉、綠松石齊名的“中國四大名玉”之一, 其開發(fā)利用歷史可以遠(yuǎn)溯到7000年前的新石器時代[1]。獨(dú)山玉是迄今為止世界上發(fā)現(xiàn)的唯一達(dá)到玉石工藝要求的斜長石質(zhì)玉種。

李學(xué)清[2]首次對獨(dú)山玉進(jìn)行了較系統(tǒng)的巖相學(xué)研究, 認(rèn)為獨(dú)山玉為角閃巖, 為兩個期次巖漿所結(jié)成: “第一時期之巖漿, 所結(jié)成之礦物, 為輝石與長石兩種。第二時期之巖漿, 侵入于上之兩種礦物內(nèi),以成脈形, 或其他之充填物, 所結(jié)成之礦物, 為石英與長石等, 化學(xué)性質(zhì)較第一時期之巖漿為酸性”。李勁松等[3]通過獨(dú)山玉的硅酸鹽分析和礦床地質(zhì)研究, 認(rèn)為獨(dú)山巖體的形成過程可以分為輝長巖期、輝石巖期、橄欖巖期和煌斑巖期, 優(yōu)質(zhì)玉石可能是多期熱液作用的結(jié)果, 熱液來源可能是輝石巖、煌斑巖、花崗巖等巖漿熱液。張建洪等[4]認(rèn)為獨(dú)山玉化學(xué)成分以高鈣、高鋁和貧硅為特征, 主要組成礦物為鈣長石、黝簾石和鉻云母等, 主要為巖漿熱液交代基性和超基性原巖所形成, 其成玉溫度低于200～300 ℃。鄧燕華等[5]認(rèn)為獨(dú)山巖體可以分為成巖和成玉兩期, 其中成巖期又可細(xì)分為輝石巖和斜長巖兩個亞期, 并認(rèn)為獨(dú)山玉是斜長巖漿期后熱液在350～430 ℃低壓下充填交代輝石-輝長巖和斜長巖裂隙而成, 它是一個高-中溫?zé)嵋旱V床。廖宗廷等[6]認(rèn)為獨(dú)山玉的形成與基性-超基性后期經(jīng)歷變質(zhì)改造有關(guān)。肖啟云等[7]也認(rèn)為獨(dú)山玉是輝長巖受后期地質(zhì)作用改造的產(chǎn)物, 并將獨(dú)山玉的形成過程劃分為斜長石質(zhì)玉、透水白玉和黝簾石質(zhì)玉三個成礦階段。

上述研究顯示, 目前人們對獨(dú)山玉的研究以礦物組成和成礦階段劃分為主, 對玉石礦的成因類型還存在著熱液和變質(zhì)改造之爭, 對其形成的特殊地質(zhì)地球化學(xué)背景缺乏系統(tǒng)認(rèn)識。本文對獨(dú)山玉的賦礦圍巖-獨(dú)山角閃輝長巖進(jìn)行系統(tǒng)的巖石學(xué)和地球化學(xué)特征研究, 旨在揭示獨(dú)山玉的形成機(jī)制和其獨(dú)特的地質(zhì)地球化學(xué)背景。

1 地質(zhì)背景及巖相學(xué)特征

獨(dú)山距河南省南陽市東北約 10 km, 行政區(qū)劃上屬臥龍區(qū)七里園鄉(xiāng), 它為伏牛山脈之東延低山,是南陽盆地九座孤山之一。在大地構(gòu)造上, 獨(dú)山位于秦嶺造山帶東段北支, 南陽-襄樊盆地北緣, 方城-南陽隱伏斷裂西側(cè)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主, 褶皺次之。最主要的大斷裂有朱陽關(guān)-夏館斷裂, 它主體呈北西-南東方向展布, 是長期活動、多期疊加的大型剪切帶, 可能是二郎坪構(gòu)造地體與秦嶺構(gòu)造地體的分界[8]。區(qū)域性的朱陽關(guān)-夏館斷裂帶控制了包括獨(dú)山巖體在內(nèi)的基性-超基性巖體的分布。

獨(dú)山巖體呈橢圓狀出露于地表, 南北長約 2.6 km,東西寬0.6～1.2 km, 總面積約2 km2。已出露的巖石主要為角閃輝長巖, 局部有輝石巖、煌斑巖出露。由于受構(gòu)造應(yīng)力的改造, 在巖體邊部出現(xiàn)了少量的糜棱巖(圖1)。

獨(dú)山巖體周圍出露的地層主要有古元古界秦嶺群、中元古界寬坪群、下古生界二郎坪群及中生界和新生界的地層。

區(qū)域巖漿活動強(qiáng)烈, 中元古代以強(qiáng)烈的火山活動為主, 形成的細(xì)碧-石英角斑巖系分布于寬坪群地層中, 局部可見呈小巖株產(chǎn)出石英閃長巖和閃長巖;古生代則以侵入活動為主, 分別形成了橄欖巖、角閃輝長巖、閃長巖、石英閃長巖、閃長花崗巖和黑云母花崗巖等巖漿巖, 顯示出(超)基性-中酸性-酸性序列的巖漿演化特征, 其中早期侵入的角閃輝長巖在蝕變作用下形成次閃石化輝長巖和變輝長巖, 主要分布在南陽的獨(dú)山, 為獨(dú)山玉的主要成礦母巖;中生代也以侵入活動為主, 形成了斑狀花崗巖、花崗巖和花崗閃長巖等中酸性巖漿巖[10]。

角閃輝長巖呈黑灰色, 具有典型的塊狀構(gòu)造。顯微巖相學(xué)研究顯示, 獨(dú)山角閃輝長巖具典型的斑狀結(jié)構(gòu), 斑晶為角閃石、輝石和斜長石, 基質(zhì)則主要由輝石和斜長石組成。在斑晶中角閃石含量相對較高, 以短柱狀及六邊形產(chǎn)出, 形態(tài)較規(guī)則, 多為褐色, 具多色性, 干涉色普遍較低。輝石斑晶自形程度較角閃石低, 無色, 突起較高, 常蝕變成纖角閃石和黑云母, 但仍保留了輝石的假像。斜長石斑晶呈板條狀產(chǎn)出, 半自形至他形, 具聚片雙晶或卡鈉復(fù)合雙晶。角閃輝長巖后期蝕變以纖閃石化、鈉黝簾石化、透閃石化、綠泥石化、綠簾石化為主。

角閃輝長巖經(jīng)歷了較強(qiáng)動力變質(zhì)改造作用, 具有典型的條帶狀構(gòu)造和眼球構(gòu)造, 而輝石表現(xiàn)出明顯的破碎, 斜長石出現(xiàn)了變形雙晶等的動力變質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。特別需要指出的是, 在角閃輝長巖動力變質(zhì)過程中巖石發(fā)生了重結(jié)晶, 形成了由亞顆粒斜長石、石英和晶形完好的黝簾石組成的獨(dú)山玉細(xì)脈(圖2)。

圖1 獨(dú)山巖體大地構(gòu)造位置圖(a, 據(jù)文獻(xiàn)[9]修改)和地質(zhì)簡圖(b, 據(jù)文獻(xiàn)[5]修改)Fig.1 Tectonic setting map (a, modified from Reference [9]) and geological sketch map (b, modified from Reference [5]) of Dushan massif

圖2 獨(dú)山角閃輝長巖顯微照片F(xiàn)ig.2 Photomicrographs of evjite in Dushan

2 角閃輝長巖的地球化學(xué)特征

獨(dú)山角閃輝長巖的主元素和微量元素分析均在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實驗室完成。樣品處理時盡量選取新鮮的樣品, 去除風(fēng)化面, 手工破碎至1～5 mm, 然后依次用5%硝酸和 5%鹽酸溶液在超聲波清洗儀中清洗, 以去除杏仁體及碳酸鹽化的影響, 在烘箱中 100 ℃烘干后, 粉碎過 200目篩用于分析。巖石樣品的主元素分析用 Rigaku 100e型 X射線熒光光譜儀(XRF)分析, 分析精度優(yōu)于1%～5%, 具體的流程見文獻(xiàn)[11];微量元素分析則采用Perkin-Elmer Sciex Elan 6000型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)完成, 稱取約 40 mg樣品粉末于bomb中, 加入HNO3和HF溶樣。內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)溶液采用元素Rh來監(jiān)控計數(shù)信號漂移。分析精度為2%～5%, 具體的流程見文獻(xiàn)[12–13]。

2.1 主元素地球化學(xué)特征

在分析前, 對擬分析的樣品進(jìn)行了詳細(xì)的顯微巖相學(xué)研究, 確保樣品新鮮且具有代表性。分析顯示, 所研究的樣品燒失量介于 0.67%～2.32%之間(表1), 均小于 3%, 表明樣品基本未受到后期蝕變的影響, 能反映其原始地球化學(xué)特征。主元素分析結(jié)果顯示, 獨(dú)山角閃輝長巖的 SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O和P2O5含量分別為44.33%～47.63%、0.07%～0.27%、13.99%～26.11%、2.39%～7.95% 、 0.03%～0.12% 、 5.36%～14.04% 、13.13%～16.95%、0.92%～1.35%、0.05%～0.73%和0.007%～0.016%(表1)。角閃輝長巖的MgO含量變化范圍為5.36%～14.04%, 鎂指數(shù)介于75.84～86.49, 高于原生巖漿的范圍(Mg#= 60～75)[14], 由于鈦鐵氧化物結(jié)晶分離可能使其具有較高的鎂指數(shù), 而大部分樣品具有較高的MgO含量則說明, 雖然有橄欖石的結(jié)晶分離, 但其程度較低。因此巖石還是接近原始巖漿成分, 只是Fe和Ti有所降低, MgO含量的變化可能與不同樣品中橄欖石結(jié)晶分離程度不同有關(guān)。

獨(dú)山角閃輝長巖明顯貧Si、Ti、P和堿而富AL和Mg。在TAS巖石分類圖中, 樣品的投影點(diǎn)大都落在輝長巖區(qū)附近(圖 3a); 在 K2O-SiO2圖(圖 3b)中,獨(dú)山角閃輝長巖大都落在低鉀區(qū), 屬低鉀鈣堿性巖石, 其中 1個樣品落在中鉀區(qū), 其燒失量較高為2.32%, 可能受到輕微的后期蝕變影響。

表1 獨(dú)山角閃輝長巖的主元素(%)和微量元素(μg/g)含量Table 1 Major (%) and trace (μg/g) elements compositions of evjite in Dushan

圖3 獨(dú)山角閃輝長巖的TAS圖(a, 據(jù)文獻(xiàn)[14])和K2O-SiO2圖(b, 據(jù)文獻(xiàn)[15])Fig.3 Total alkalis vs. silica (TAS) diagram (a, after Reference [14]) and K2O vs. SiO2 diagram (b, after Reference[15]) of evjite in Dushan

2.2 微量元素地球化學(xué)特征

獨(dú)山角閃輝長巖的過渡族元素含量相對較高,其 Cr、Co和 Ni的含量分別為 293～1147 μg/g、15.5～45.4 μg/g 和 85.4～224 μg/g, 這也暗示巖石未發(fā)生明顯的分離結(jié)晶作用, 其微量元素地球化學(xué)特征能基本反映原始巖漿的性質(zhì)。

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖顯示, 獨(dú)山角閃輝長巖微量元素分布曲線呈略微右傾的趨勢(圖4a), 大離子親石元素K、Rb、Sr、Pb明顯富集,高場強(qiáng)元素Th、Nb、Ta、Zr、Hf明顯虧損, 顯示出聚合板塊邊緣巖漿巖的特征[17–19]。此外, 獨(dú)山角閃輝長巖的 Nb/U比值介于 21.8～38.9, 暗示巖漿源區(qū)可能受到地殼混染作用[20]。

圖4 獨(dú)山角閃輝長巖微量元素蛛網(wǎng)圖(a)和稀土元素分布模式(b) (球粒隕石和原始地幔數(shù)據(jù)值據(jù)文獻(xiàn)[16])Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram (a) and chondrite-normalized REE distribution patterns diagram (b)for evjite in Dushan (Chondrite and primitive mantle values after Reference [16]) of evjite in Dushan

獨(dú)山角閃輝長巖的稀土元素總量介于 3.85～12.2 μg/g之間, 平均值為6.63 μg/g, 遠(yuǎn)低于N-MORB的39.11 μg/g[16]。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的獨(dú)山角閃輝長巖稀土元素分布曲線相對平坦(圖 4b), 輕重稀土元素分餾不明顯(∑LREE/∑HREE = 0.92～1.69, (La/Yb)N=0.44～1.16), 大多數(shù)樣品顯示出明顯的 Eu正異常(δEu = 0.87～2.42), 可能受斜長石結(jié)晶分異作用的影響。

3 討 論

3.1 蝕變、混染和結(jié)晶分異作用對巖石的影響

顯微巖相學(xué)研究顯示, 獨(dú)山角閃輝長巖經(jīng)歷了較強(qiáng)的動力變質(zhì)改造作用, 具有典型的條帶狀構(gòu)造和眼球構(gòu)造, 輝石表現(xiàn)出明顯的破碎, 而斜長石則出現(xiàn)了變形雙晶等動力變質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。這種動力變質(zhì)改造是一個等化學(xué)過程, 巖石物質(zhì)組成沒有發(fā)生明顯的變化。顯微巖相學(xué)研究還顯示, 獨(dú)山角閃輝長巖在后期改造過程中形成了一些纖閃石、鈉黝簾石、透閃石、綠泥石和綠簾石等含水礦物。主元素分析顯示, 所研究的樣品具有相對較低的燒失量(0.67%～2.32%), 考慮到巖石含有一定量的角閃石斑晶, 可以推測研究樣品受后期熱液的蝕變改造應(yīng)不強(qiáng)烈。

巖相學(xué)研究顯示, 獨(dú)山角閃輝長巖的蝕變礦物主要為纖角閃石和黑云母, 暗示獨(dú)山角閃輝長巖在侵位后可能發(fā)生過熱液蝕變或低級變質(zhì)作用。一般主元素 Al、Ti、Fe、P 和 HFSE、REE(Ce、Eu除外)、過渡族元素對流體活動反應(yīng)不靈敏, 但 Na、K、Ca和大離子親石元素(LILE)在后期熱液蝕變和綠片巖相至角閃巖相的變質(zhì)作用過程中會發(fā)生變化[21–25]。Altherret al.[17]研究發(fā)現(xiàn), 熱液蝕變作用會導(dǎo)致巖石的 K2O/Na2O比值發(fā)生明顯變化, 同時也會導(dǎo)致大離子親石元素退耦, 其中Rb相對Ba的明顯虧損與鉀在熱液蝕變過程的流失密切相關(guān)。獨(dú)山角閃輝長巖的K2O和Na2O含量相對較低而穩(wěn)定, 且隨著K2O含量的增加Rb和Ba的含量也相應(yīng)增加(圖5), 并沒有發(fā)生明顯的退耦, 這暗示熱液蝕變過程對巖石的影響相對較弱。

圖5 獨(dú)山角閃輝長巖的Ba和Rb-K2O圖Fig.5 Ba and Rb vs. K2O diagram for evjite in Dushan

當(dāng)基性巖漿受到殼源物質(zhì)混染時, 巖漿中SiO2、K2O、Zr、Hf、LILE增加會導(dǎo)致La/Nb比增高, Ce/Pb降低[26]。獨(dú)山角閃輝長巖的La/Nb比沒有隨著 SiO2增高而增高(圖6a), 同時 Ce/Pb也沒有隨著 SiO2增高而降低(圖 6b), 顯示在巖漿上升過程中沒有受到明顯的地殼混染。

巖石具有較高的 MgO含量(主要為 10.71%～14.04%, DY4 = 5.36%)和相對較高的 Cr、Ni含量(分別為 293～1147 μg/g 和 85.4～224 μg/g), 顯示出原始巖漿的特征。CaO/Al2O3-FeOt/MgO、Ni-Cr、V-Cr圖顯示, 獨(dú)山角閃輝長巖的化學(xué)組成變化主要受斜長石、橄欖石、磁鐵礦的結(jié)晶分異作用的制約(圖7)。巖石的Eu正異常程度與其 CaO和Al2O3呈明顯的正相關(guān)關(guān)系(表1), 也暗示其地球化學(xué)特征受斜長石結(jié)晶分異作用的影響。

圖6 獨(dú)山角閃輝長巖的La/Nb-SiO2圖(a)和 Ce/Pb-SiO2圖(b)Fig.6 La/Nb vs. SiO2 diagram (a) and Ce/Pb vs. SiO2 diagram (b)for evjite in Dushan

高 Al (Al2O313.99%～26.11%)、高 Ca (CaO 13.13%～16.95%)顯示獨(dú)山角閃輝長巖主要由高鋁玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶而成。巖相學(xué)觀察表明獨(dú)山角閃輝長巖中的礦物可以分成兩期, 早期主要為無水礦物,包括單斜輝石、斜長石、磁鐵礦。在這個階段, 斜長石結(jié)晶形成斜長巖, 斜長石牌號從An97～An100[5]。殘余熔體繼續(xù)演化, 形成富水的玄武質(zhì)巖漿。巖漿富水導(dǎo)致大量角閃石結(jié)晶, 形成角閃石斑晶并消耗巖漿中的水, 殘余巖漿結(jié)晶成斜長石等造巖礦物并充填礦物間隙, 形成典型的斑狀結(jié)構(gòu)。

3.2 巖石源區(qū)特征

稀土元素被廣泛地用來限定基性巖漿巖的源區(qū)性質(zhì)。Dy/Yb是診斷源區(qū)特征的重要地球化學(xué)指標(biāo),如果部分熔融發(fā)生在石榴子石穩(wěn)定區(qū), 其熔體的Dy/Yb＞2.5; 如果熔融作用發(fā)生在尖晶石穩(wěn)定區(qū), 其熔體的Dy/Yb ＜ 1.5[29]。獨(dú)山角閃輝長巖具有相對穩(wěn)定的Dy/Yb比值(介于1.77～1.95之間), 暗示其源區(qū)為石榴石和尖晶石穩(wěn)定區(qū)的過渡帶。Sm/Yb比值也可以有效指示巖漿巖的源區(qū)[30]。在Sm/Yb-La/Sm圖解中, 獨(dú)山角閃輝長巖的樣品均落在石榴石橄欖巖批式熔融線之下和尖晶石橄欖巖批式熔融線之上(圖 8b), 也暗示地幔源區(qū)為石榴石和尖晶石穩(wěn)定區(qū)的過渡帶。

圖7 獨(dú)山角閃輝長巖的CaO/Al2O3-FeOt/MgO圖(a, 據(jù)文獻(xiàn)[27])、Ni-Cr圖(b, 據(jù)文獻(xiàn)[28])和 V-Cr圖(c, 據(jù)文獻(xiàn)[28])Fig.7 CaO/Al2O3 vs. FeOt/MgO diagram (a, after Reference [27]), Nivs. Cr diagram (b, after Reference [28]) and V vs. Cr diagram

圖8 獨(dú)山角閃輝長巖的Nb/Y-La/Yb圖(a, 據(jù)文獻(xiàn)[31])和Sm/Yb-La/Sm圖(b, 據(jù)文獻(xiàn)[32])Fig.8 Nb/Y vs.La/Yb diagram (a, after Reference [31]) and Sm/Yb vs.La/Sm diagram (b, after Reference [32]) for evjite in Dushan

在 Nb/U-(La/Sm)N圖解中, 獨(dú)山角閃輝長巖的投影點(diǎn)落在下地殼和正常洋中脊玄武巖之間, 暗示其源區(qū)為富集地幔(圖 9)。大離子親石元素富集和Nb-Ta、Zr-Hf、Ti虧損, 并排除了巖漿上升過程中的明顯混染, 這也表明其源區(qū)為富集地幔源區(qū)。在La/Yb - Nb/Y圖解中, 獨(dú)山角閃輝長巖的投影點(diǎn)均落在流體交代作用的區(qū)域內(nèi), 這表明地幔源區(qū)的富集主要受流體交代作用的制約(圖 8a)。前人研究顯示, 與俯沖板片脫水有關(guān)的流體 Ba、Rb、Sr、U、Pb含量較高, 這會導(dǎo)致受其交代的地幔源區(qū)具有較高的Ba/Th、U/Th和Sr/Th比值[34]; 反之, 俯沖大洋沉積作用的熔體高度富集Th和LREE, 具有較高的Th/Ce比值[35–38]。獨(dú)山角閃輝長巖具有高Sr/Th比值(2651～13129)和較低的 Th/U 比值(1.75～4.17), 這也表明其地幔源區(qū)富集主要受俯沖流體交代作用的影響[29,35]。在 Ba/Th-La/Sm和 Sr/Nd-Th/Yb圖(圖 10)中, 獨(dú)山角閃輝長巖的投影點(diǎn)與 Ba/Th軸和 Sr/Nd軸幾近平行, 也表明獨(dú)山角閃輝長巖的源區(qū)主要受俯沖流體交代的制約。大量角閃石斑晶的存在也表明, 獨(dú)山角閃輝長巖源區(qū)是“濕幔源”[40–41]。

圖9 獨(dú)山角閃輝長巖的Nb/U-(La/Sm)N圖(據(jù)文獻(xiàn)[33])Fig.9 Nb/U vs. (La/Sm)N diagram for evjite in Dushan (after Reference [33])

圖10 獨(dú)山角閃輝長巖的Ba/Th-La/Sm圖解(a, 據(jù)文獻(xiàn)[38])和Sr/Nb-Th/Yb圖解(b, 據(jù)文獻(xiàn)[39])Fig.10 Ba/Th vs. La/Sm diagram (a, after Reference [38]) and Sr/Nb vs. Th/Yb diagram (b, after Reference [39]) for evjite in Dushan

3.3 獨(dú)山玉成因

獨(dú)山玉主要呈細(xì)脈分布于獨(dú)山角閃輝長巖體的構(gòu)造裂隙中。獨(dú)山角閃輝長巖體地處秦嶺造山帶內(nèi),而秦嶺洋是存在于新元古代-早中生代(約840～220 Ma)的原始大洋盆[42], 華北與揚(yáng)子板塊最終碰撞可能發(fā)生于二疊紀(jì)-三疊紀(jì)[43–46], 導(dǎo)致秦嶺洋盆最終關(guān)閉于三疊紀(jì)以后[42]。

獨(dú)山角閃輝長巖體周圍主要出露地層為古元古界秦嶺群、中元古界寬坪群、下古生界二郎坪群及中生界和新生界的地層[7], 鄧艷華等[5]推測獨(dú)山角閃輝長巖形成晚于巖體深部的科馬提巖, 即震旦紀(jì)后。肖啟云[7]根據(jù)附近同屬于朱陽關(guān)-夏館斷裂北側(cè)的二龍輝長巖體同位素年齡為321～383 Ma, 推測獨(dú)山巖體形成于海西期。而據(jù)最近的報道, 獨(dú)山巖體臨近的桐柏山二郎坪群的輝長巖鋯石 U-Pb年齡為440 Ma[47], 因此推測獨(dú)山巖體形成的時代可能為早古生代。

獨(dú)山巖體可能形成于板塊匯聚邊緣, 大量的幔源基性巖漿受到俯沖流體的交代而形成富水的獨(dú)山角閃輝長巖。獨(dú)山角閃輝長巖體后期受到區(qū)域動力變質(zhì)作用的影響, 巖體出現(xiàn)破裂和糜棱巖化, 由于韌性剪切作用的加劇, 角閃輝長巖發(fā)生了重結(jié)晶,導(dǎo)致該巖石具有典型的條帶狀構(gòu)造和眼球構(gòu)造, 其中的輝石表現(xiàn)出明顯的破碎, 斜長石出現(xiàn)了變形雙晶等的動力變質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造, 并且發(fā)生了脆性碎裂到塑性變形, 在晶粒間拉力最強(qiáng)部位由于錯位結(jié)晶出亞顆粒斜長石、石英和晶形完好的黝簾石組成的獨(dú)山玉細(xì)脈。

4 結(jié) 論

(1) 巖石地球化學(xué)特征顯示, 獨(dú)山角閃輝長巖主要為亞堿性巖石, 低SiO2、高M(jìn)g#、貧堿, 明顯富集大離子親石元素K、Rb、Sr和Pb, 明顯虧損高場強(qiáng)元素Th、Nb、Ta、Zr和Hf;

(2) 獨(dú)山角閃輝長巖可能形成于板塊匯聚邊緣,源區(qū)為受俯沖流體交代的富集石榴石-尖晶石橄欖巖地幔源區(qū), 是該類地幔巖1%～3%部分熔融的產(chǎn)物;(3) 獨(dú)山玉是富水的獨(dú)山角閃輝長巖區(qū)域動力變質(zhì)作用的產(chǎn)物, 在變質(zhì)改造過程中動力重結(jié)晶形成的亞顆粒斜長石、石英和晶形完好的黝簾石是獨(dú)山玉的主要組成礦物。

:

[1] 江富建. 南陽黃山新石器時代玉器的玉質(zhì)研究[J]. 中國寶玉石, 2007 (5): 106–108.Jiang Fu-jian. The quality of the jade for the Neolithic from Huangshan in Nanyang [J]. China Gems Jades, 2007 (5):106–108 (in Chinese).

[2] 李學(xué)清. 河南南陽獨(dú)山之玉石[J]. 地質(zhì)論評, 1936, 1(1):55–60.Li Xue-qing. The stone of Dushan in Nanyang, Henan province [J]. Geol Rev, 1936, 1(1): 55–60 (in Chinese).

[3] 李勁松, 蔣祥明, 錢寬紅. 獨(dú)玉及其礦床特征[J]. 河南地質(zhì), 1984 (1): 1–8.Li Jin-song, Jiang Xiang-ming, Qian Kuan-hong. The ore geology of Dushan Jade [J]. Geol Henan, 1984 (1): 1–8 (in Chinese).

[4] 張建洪, 李朝暉, 汪雪芳. 南陽獨(dú)山玉的礦物學(xué)研究[J].巖石礦物學(xué)雜志, 1989, 8(1): 53–64.Zhang Jian-hong, Li Zhao-hui, Wang Xue-fang. Mineralogical studies of jade from Dushan, Nanyang [J]. Acta Petrol Mineral, 1989, 8(1): 53–64 (in Chinese with English abstract).

[5] 鄧燕華, 繆秉魁. 獨(dú)玉成因及成巖成玉模式[J]. 桂林冶金地質(zhì)學(xué)院學(xué)報, 1991, 11(S1): 8–16.Deng Yan-hua, Miao Bing-kui. The genetic model for rocks and jade and the range of reconnaissance in dushan, Nanyang,Henan [J]. J Gulin Colleg Geol, 1991, 11(S1): 8–16 (in Chinese with English abstract).

[6] 廖宗廷, 趙娟, 周祖翼, 朱靜昌. 南陽獨(dú)山玉礦的成礦構(gòu)造背景及成因[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2000, 28(6):702–706.Liao Zong-ting, Zhao Juan, Zhou Zu-yi, Zhu Jing-chang. On the tectonic setting and origin of Dushan jade deposit in Nanyang [J]. J Tongji Univ (Nat Sci ed), 2000, 28(6):702–706 (in Chinese with English abstract).

[7] 肖啟云. 河南南陽獨(dú)山玉的寶石學(xué)及其成因研究[D]. 北京:中國地質(zhì)大學(xué), 2007.Xiao Qi-yun. A study on gemology and genesis of Dushan jade in Nanyang, Henan Province, China [D]. Beijing: China University of Geosciences, 2007 (in Chinese with English abstract).

[8] 肖啟云, 蔡克勤, 江富建. 河南南陽獨(dú)山玉礦物碎裂成玉過程研究[J]. 地球?qū)W報, 2009, 30(5): 607–615.Xiao Qi-yun, Cai Ke-qin, Jiang Fu-jian. Tentative discussion on the mineral cataclasis jade-forming process of Dushan Jade in Nanyang City, Henan Province [J]. Acta Geosci Sinica, 2009, 30(5): 607–615 (in Chinese with English abstract).

[9] 劉少峰, 王平, 胡明卿, 郜瑭郡, 王凱. 中、上揚(yáng)子北部盆-山系統(tǒng)演化與動力學(xué)機(jī)制[J]. 地學(xué)前緣, 2010, 17(3):14–26.Liu Shao-feng, Wang Ping, Hu Ming-qing, Gao Tang-jun,Wang Kai. Evolution and geodynamic mechanism of basin-mountain systems in the north-ern margin of the Middle-Upper Yangtze [J]. Earth Sci Front, 2010, 17(3): 14–26(in Chinese with English abstract).

[10] 楊東曉. 南陽獨(dú)山玉礦床地質(zhì)特征及成因探討[J]. 中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊, 2012, 94(1): 38–42.Yang Dong-xiao. Discussion on the geological characteristics and genesis of Dushan chalchiguite deposit in Nanyang [J].China Non-Metall Mineral Ind, 2012, 94(1): 38–42 (in Chinese with English abstract).

[11] Li X H, Liu Y, Li Q L, Guo C H. Precise determination of Phanerozoic zircon Pb/Pb age by multicollector SIMS without external standardization [J]. Geochem Geophys Geosyst,2009, 10(4): 1525–2027.

[12] 李獻(xiàn)華, 劉穎, 涂湘林, 胡光黔, 曾文. 硅酸鹽巖石化學(xué)組成的ICP-AES和ICP-MS準(zhǔn)確測定: 酸溶與堿溶分解樣品方法的對比[J]. 地球化學(xué), 2002, 31(3): 289–294.Li Xian-hua, Liu Ying, Tu Xiang-lin, Hu Guang-qian, Zeng Wen. Precise determination of chemical compositions in silicate rocks using ICP-AES and ICP-MS: A comparative study of sample digestion techniques of alkali fusion and acid dissolution [J]. Geochimica, 2002, 31(3): 289–294 (in Chinese with English abstract).

[13] 劉穎, 劉海臣, 李獻(xiàn)華. 用ICP-MS準(zhǔn)確測量巖石樣品中的40余種微量元素[J]. 地球化學(xué), 1996, 25(6): 552–558.Liu Ying, Liu Hai-chen, Li Xian-hua. Simulataneous and precise determination of 40 trace elements in rock samples using ICP-MS [J]. Geochimica, 1996, 25(6): 552–558 (in Chinese with English abstract).

[14] Wilson M. Igneous Petrogenesis: A Global Tectonic Approach [M]. London: Chapman, 2007: 1–466.

[15] Peccerillo A, Taylor S R. Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, northern Turkey [J]. Contrib Mineral Petrol, 1976, 58(1): 63–81.

[16] Sun S-s, McDonough W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processes [M]//Saunders A D, Norry M J. Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society, London, Special Publications, 1989, 42(1): 313–345.

[17] Altherr R, Topuz G, Siebel W, ?en C, Meyer H P, Satír M,Lahaye Y. Geochemical and Sr-Nd-Pb isotopic characteristics of Paleocene plagioleucitites from the eastern Pontides (NE Turkey) [J]. Lithos, 2008, 105(1/2): 149–161.

[18] Boari E, Avanzinelli R, Melluso L, Giordano G, Mattei M, De Benedetti A A, Morra V, Conticelli S. Isotope geochemistry(Sr-Nd-Pb) and petrogenesis of leucite-bearing volcanic rocks from “Colli Albani” volcano, Roman Magmatic Province,Central Italy: Inferences on volcano evolution and magma genesis [J]. Bull Volcanol, 2009, 71(9): 977–1005.

[19] Foley S F, Venturelli G, Green D H, Toscani L. The ultrapotassic rocks: Characteristics, classification, and constraints for petrogenetic models [J]. Earth Sci Rev, 1987, 24(2):81–134.

[20] 周長勇, 吳福元, 葛文春, 孫德有, Rahman A A, 張吉衡,程瑞玉. 大興安嶺北部塔河堆晶輝長巖體的形成時代、地球化學(xué)特征及其成因[J]. 巖石學(xué)報, 2005, 21(3): 763–775.Zhou Chang-yong, Wu Fu-yuan, Ge Wen-chun, Sun De-you,Rahman A A, Zhang Ji-heng, Cheng Rui-yu. Age, geochemistry and petrogenesis of the cumulate gabbro in Tahe, north-ern Da Hinggan Mountain [J]. Acta Petrol Sinica, 2005, 21(3):763–775 (in Chinese with English abstract).

[21] Winchester J A, Floyd P A. Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements [J]. Chem Geol, 1977, 20: 325–343.

[22] Rollinson H R. Using Geochemical Data: Evaluation Presentation Interpretation [M]. London: Longman Group, 1993:1–352.

[23] Hawkesworth C J, Turner S P, McDermott F, Peate D W, van Calsteren P. U-Th isotopes in arc magmas: Implications for element transfer from the subducted crust [J]. Science, 1997,276(5312): 551–555.

[24] Polat A, Kerrich R, Wyman D A. Geochemical diversity in oceanic komatiites and basalts from the late Archean Wawa greenstone belts, Superior Province, Canada: Trace element and Nd isotope evidence for a heterogeneous mantle [J].Precamb Res, 1999, 94(3/4): 139–173.

[25] Polat A, Hofmann A W, Rosing M T. Boninite-like volcanic rocks in the 3.7–3.8 Ga Isua greenstone belt, West Greenland:Geochemical evidence for intraoceanic subduction zone processes in the early Earth [J]. Chem Geol, 2002, 184(3/4):231–254.

[26] Sun W D, Hu Y H, Kamenetsky V S, Eggins S M, Chen M,Arculus R J. Constancy of Nb/U in the mantle revisited [J].Geochim Cosmochim Acta, 2008, 72(14): 3542–3549.

[27] Whitechurcha H, Omranib J, Agardc P, Humberta F, Montignya R, Jolivetd L. Evidence for Paleocene-Eocene evolution of the foot of the Eurasian margin (Kermanshah ophiolite,SW Iran) from back-arc to arc: Implications for regional geodynamics and obduction [J]. Lithos, 2013, 182–183:11–32.

[28] Peng P, Zhai M G, Guo J H, Kusky T, Zhao T P. Nature of mantle source contributions and crystal differentiation in the petrogenesis of the 1.78 Ga mafic dykes in the central North China craton [J]. Gondw Res, 2007, 12(1/2): 29–46.

[29] Jiang Y H, Jiang S Y, Dai B Z, Liao S Y, Zhao K D, Ling H F.Middle to late Jurassic felsic and ma fi c magmatism in southern Hunan province, southeast China: Implications for a continental arc to rifting [J]. Lithos, 2009, 107(3): 185–204.

[30] Keskin M. Domal uplift and volcanism in a collision zone without a mantle plume: Evidence from eastern Anatolia [EB/OL].(2005-06-20). http://www.mantleplumes.org/Anatolia.html.

[31] Hoffer G, Eissen J P, Beate B, bourdon E, Fornari M, Cotton J.Geochemical and petrological constraints on rear-arc magma genesis processes in Ecuador: The Puyo cones and Mera lavas volcanic formations [J]. J Volcanol Geotherm Res, 2008,176(1): 107–118.

[32] Genc S C, Tuysuz O. Tectonic setting of the Jurassic bimodal magmatism in the Sakarya Zone (Central and Western Pontides), Northern Turkey: A geochemical and isotopic approach [J]. Lithos, 2010, 118(1/2): 95–111.

[33] Cirrincione R, Fiannacca P, Lustrino M, Romano V, Tranchina A. Late Triassic tholeiitic magmatism in Western Sicily:A possible extension of the Central Atlantic Magmatic Province (CAMP) in the Central Mediterranean area? [J]. Lithos,2014, 188: 60–71.

[34] Condomines M, Hemond C, Allègre C J. U-Th-Ra radioactive disequilibria and magmatic processes [J]. Earth Planet Sci Lett, 1988, 90(3): 243–262.

[35] Hawkesworth C J, Gallagher K, Hergt J M, Mcdermott F.Mantle and slab contributions in arc magmas [J]. Ann Rev Earth Planet Sci, 1993, 21: 175–204.

[36] Johnson M C, Plank T. Dehydration and melting experiments constrain the fate of subducted sediments [J]. Geochem Geophys Geosyst, 2000, 1(12): 1007.

[37] Plank T. Constraints from thorium/lanthanum on sediment recycling at subduction zones and the evolution of the continents [J]. J Petrol, 2005, 46(5): 921–944.

[38] Labanieh S, Chauvel C, Germa A, Quidelleur X. Martinique:A clear case for sediment melting and slab dehydration as a function of distance to the trench [J]. J Petrol, 2012, 53(12):2441–2464.

[39] Woodhead J D, Eggins S M, Johnson R W. Magma genesis in the New Britain Island Arc: Further insights into melting and mass transfer processes [J]. J Petrol, 1998, 39(9): 1641–1668.

[40] Munteanu M, Wilson A, Yao Y, Harris C, Chunnett G, Luo Y.The Tongde dioritic pluton (Sichuan, SW China) and its geotectonic setting: Regional implications of a local-scale study [J]. Gondw Res, 2010, 18(2/3): 455–465.

[41] Ma L, Wang Q, Wyman D A, Jiang Z Q, Yang J H, Li Q L,Gou G N, Guo H F. Late Cretaceous crustal growth in the Gangdese area, southern Tibet: Petrological and Sr-Nd-Hf-O isotopic evidence from Zhengga diorite-gabbro [J]. Chem Geol, 2013, 349–350: 54–70.

[42] 閆全人, 王宗起, 向忠金, 閆臻, 王濤, 張宏遠(yuǎn), 陳雋璐,覃小鋒. 秦嶺洋及其演化過程芻議[C]//2014年中國地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會——專題46: 中央造山帶構(gòu)造演化與成礦論文集. 2014, 4: 2248–2251.Yan Quan-ren, Wang Zong-qi, Xiang Zhong-jin, Yan Zhen,Wang Tao, Zhang Hong-yuan, Chen Jun-lu, Qin Xiao-feng.The evolution of Qinlin Ocean [C]//2014 Chinese Earth Science International Conference — Topic 46: Set of Tectonic Evolution and Mineralization of the Central Orogenic Belt.2014, 4: 2248–2251 (in Chinese).

[43] Ratschbacher L, Franz L, Enkelmann E, Jonckheere R, P?rschke A, Hacker B R, Dong S, Zhang Y. The Sino-Korean-Yangtze suture, the Huwan detachment, and the Paleozoic-Tertiary exhumation of (ultra) high-pressure rocks along the Tongbai-Xinxian-Dabie Mountains [C]//Hacker B R,Mcclelland W C, Liou J G. Ultrahigh-Pressure Metamorphism:Deep Continental Subduction. Geological Society of America Special Paper, 2006, 403: 45–75.

[44] Ames L, Tilton G R, Zhou G Z. Timing of collision of the Sino-Korean and Yangtze cratons: U-Pb zircon dating of coesite bearing eclogites [J]. Geology, 1993, 21(4): 339–342.

[45] Hacker B R, Ratschbacher L, Webb L, Ireland T, Walker D,Dong S. U-Pb zircon ages constrain the architecture of the ultrahigh pressure Qinling-Dabie Orogen, China [J]. Earth Planet Sci Lett, 1998, 161(1–4): 215–230.

[46] Liu X C, Jahn B M, Dong S W, Lou Y X, Cui J J.High-pressure metamorphic rocks from Tongbaishan, central China: U-Pb and 40Ar/39Ar age constraints on the provenance of protoliths and timing of metamorphism [J]. Lithos,2008, 105(1–3): 301–318.

[47] 王浩. 東秦嶺-桐柏造山帶新元古代-早古生代不同階段演化的變質(zhì)和巖漿作用[D]. 武漢: 中國地質(zhì)大學(xué), 2014.Wang Hao. Neoproterozoic-Early Paleozoic metamorphism and magmatism during the multistage evolution of the eastern Qinling-Tongbai Orogenic Belt [D]. Wuhan: China University of Geosciences, 2014 (in Chinese with English abstract).