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在秦岭造山带南秦岭巴山弧形逆冲推覆系紫阳地区的早古生代地层中出露大量碱性岩墙,该岩墙多呈顺层侵入,空间上近NW–SE向展布,与区域地层走向基本一致,岩石类型主要为辉长岩、辉绿岩、辉长辉绿岩、正长斑岩。对李家沟辉长辉绿岩斜锆石SHRIMP U–Pb同位素定年获得了415.2±6.7Ma的成岩年龄,通过SHRIMP锆石U–Pb定年获得正长斑岩脉的侵入结晶年龄为432.9±6.2Ma,结合前人对该区域基性岩的定年成果及地层年代信息,认为基性岩墙和正长斑岩脉均形成于早志留世晚期,二者共同构成区域上一套双峰式岩墙,指示研究区在早古生代晚期发生了一次地壳伸展事件。研究区基性岩Mg#为32.29~55.55,正长斑岩的Mg#为28.22~41.47,表明它们为原始岩浆经历较高程度演化后的产物。基性岩具有低硅(40.64%~52.27%)、富钛(2.51%~4.35%)、高的碱度率(1.25~2.04)、富钠(2.10%~4.86%)等特征,哈克图解表明单斜辉石、含钛磁铁矿等副矿物是主要的分离结晶矿物;基性岩具有与OIB型玄武岩相似的右倾稀土配分模式,无Eu的负异常,暗示其未发生以斜长石为主要晶出相的分离结晶作用;在微量元素原始地幔标准化蛛网图上基性岩表现为Ba、Nb、Ta凸起呈峰,Rb、K、Ti弱呈谷的右倾隆起谱型。正长斑岩的SiO2含量为59.62%~64.30%,全碱含量高(10.13%~12.11%),具有准铝质特征(A/CNK=0.88~1.08);稀土元素含量较高(∑REE=120.86×10-6~421.52×10-6),轻重稀土分馏程度高(LREE/HREE=9.13~17.45,LaN/YbN=17.50~34.36),稀土配分曲线为轻稀土富集的右倾型,δEu为0.94~1.15(平均为1.05),具有轻微的Eu正异常;微量元素特征表现为既富集大离子亲石元素Cs、Ba,又富集高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf的特点。研究区基性岩和正长斑岩表现出高放射成因Sr和Pb、低Nd的同位素组成特征,Sr、Pb、Nd同位素判别图解表明基性岩和正长斑岩主要来自于类似OIB的富集地幔源区,具有EMⅡ、HIMU端元组分混合的特征。SiO2–(87Sr/86Sr)i、SiO2–Ta/Nb、1/87Sr–(87Sr/86Sr)i等图解及Nb/U、La/Nb、La/Nb、Zr/Nb、Rb/Nb等微量元素比值显示基性岩和正长斑岩基本没有受到地壳物质的混染,但Nb/Ba和87Sr/86Sr之间良好的相关性表明古老的富集岩石圈地幔对岩浆源区产生了作用,源区特殊的地球化学性质应该与其源区物质发生地幔交代作用有关。主、微量元素和同位素特征显示,基性岩的岩浆起源于高压环境下石榴石二辉橄榄岩低程度部分熔融,并有少量尖晶石相二辉橄榄岩部分熔融发生混合形成的混合岩浆,正长斑岩的岩浆起源于富集地幔的独立岩浆,且与基性岩的岩浆来源具有一定的成因联系。主微量元素地球化学特征及微量元素构造环境判别图解表明:基性岩和正长斑岩形成于大陆板内裂谷环境,在Ta/Hf–Th/Hf判别图解和Th/Nb–Nb/Zr判别图解中,基性岩样品均落入陆内裂谷碱性玄武岩和地幔柱玄武岩混合区域,表明该套岩墙具有地幔柱成因,地幔柱活动可能是早古生代晚期南秦岭北大巴地区构造演化的主要深部动力来源。