松树沟变质超镁铁质—镁铁质岩出露于商丹断裂带北侧，区域地质概况如图3-235。变质超镁铁质—镁铁质岩由变质橄榄岩体，斜长角闪岩和富水变辉长岩组成。一般认为，变质橄榄岩体和其围岩——斜长角闪岩是侵位于古元古代秦岭岩群片麻岩中的无根构造岩片，属蛇绿岩。也有地质学家认为，变质橄榄岩体，斜长角闪岩和变质辉长岩属同一蛇绿岩套（安三元等，1981、1993；张秋生、朱永志，1984；汤耀庆等，1986；杨巍然等，1998；许志琴等，1988；李曙光等，1991；张国伟、李曙光，1993；周鼎武等，1995、1998；董云鹏等，1997 a、b、c；裴先治等，1997 a、b；张国伟等，2001）。
变质橄榄岩主要由蚀变纯橄岩和方辉橄榄岩组成。斜长角闪岩中有石榴斜长角闪岩（榴闪岩）出露，并在其中发现有高压基性麻粒岩存在（刘良、周鼎武，1994、1996）。富水变质辉长岩主要由中、粗粒浅色变质辉长岩、细粒暗色变质辉长岩组成，含变质纯橄岩、斜长角闪岩包体（裴先治等，1997a、b）。
变质镁铁质岩——斜长角闪岩样品主元素组成显拉斑玄武岩特征（表3-2-24，图3-2-36），并且和大洋中脊拉斑玄武岩类似。轻稀土相对重稀土亏损、扁平，或弱的富集，（La）N=14.4～67.3，（Yb）N=17.5～21.0，（La/Yb）N0.69～3.84（表3-2-24，图3-2-37）。这显示，岩石可能是由亏损地幔源区不同程度部分熔融产物。相对于NMORB，大离子不相容微量元素K、Rb、Ba、Th明显富集，其余微量元素平均值近似NMORB。无明显Nb异常（图3-2-38）。在Ti-Zr-Y图中，样品落入洋底板玄武岩区（图3-2-39），在Nb-Zr-Y图上样品位于N-MORB，P-MORB范围（图3-2-40）。在Ti-Zr-Sr图中，除1个样品落入钙碱性玄武岩区外，其余样品均落于洋底板玄武岩区（图3-2-41）。在Hf-Th-Nb（Ta）图上，样品落入N-MORB，P-MORB和岛弧玄武岩区（图3-2-42）。松树沟镁铁质岩可能是形成于活动陆缘裂谷扩张小洋盆环境的洋壳残片，超镁铁质岩可能是地幔部分熔融岩浆分离后，残余地幔组成部分（周鼎武等，1995；张国伟、李曙光，1993）。
图3-2-35 陕西省商南县松树沟地质略图
（据张国伟等，2001）
1—第三系-白垩系；2—泥盆系；3—变质镁铁质岩（斜长角闪岩）；4—秦岭岩群；5—变质超镁铁质岩（橄榄岩）；6—富水辉长岩；7—榴闪岩；8—超镁铁质岩包体；9—花岗岩；10—片麻状花岗岩；11—韧性剪切带；12—正断层
表3-2-24 陕西省商南县松树沟变质镁铁质岩主、微量元素组成（wB）
续表
图3-2-36 陕西省商南县松树沟变质镁铁质岩—斜长角闪岩A-F-M图
图3-2-37 陕西省商南县松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩稀土分布模式
图3-2-38 陕西省商南县松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩N-MORB标准化微量元素分布图
图3-2-39 陕西省商南县松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩Ti-Zr-Y图
LKT—低钾拉斑玄武岩；OFB—洋底板玄武岩；CAB—钙碱性玄武岩；WPB—板内玄武岩
图3-2-40 陕西省商南县松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩Nb-Zr-Y图
AI、AII—板内碱性玄武岩；B-P—MORB；C—火山弧玄武岩；D-N—MORB，火山弧玄武岩
图3-2-41 陕西省商南县松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩Ti-Zr-Sr图
OFB—洋底板玄武岩；IAB—岛弧拉斑玄武岩；CAB—钙碱性玄武岩
图3-2-42 陕西省商南县松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩Hf-Th-Nb图
富水变质辉长岩主、微量元素组成与松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩不同。据裴先治（1997）分析的7个中细粒辉长岩样品统计，其主元素平均值：SiO247.08%，TiO20.80%，Al2O317.59%，Fe2O33.33%，FeO 5.18%，MnO 0.14%，MgO 9.06%，CaO 12.78%，Na2O 1.56%，K2O 1.28，P2O50.18%。TiO2、Fe2O3+FeO、MnO明显比松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩低，Al2O3、MgO、K2O高，CaO、Na2O含量类似。具有轻稀土相对重稀土强富集稀土分布模式（图3-2-43），（La）N＞100，（Yb）≈7.2，（La/Yb）N≈19.0，而斜长角闪岩稀土分布模式平坦，平均（La/Yb）N≈1.7。相对于N-MORB微量元素分布模式（图3-2-44），Ba、Th、Sr、K比变质镁铁质岩——斜长角闪岩富集，Nb、Zr、Y、Ti、Yb亏损，形成负异常，明显比斜长角闪岩低。富水变质辉长岩和松树沟变质超镁铁-镁铁质岩可能不是同一套蛇绿岩组成部分，他们之间不具有地球化学亲缘性。
图3-2-43 陕西省商南县富水变质辉长岩稀土分布模式及和松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩稀土分布模式比较
1—富水变质辉长岩，据裴先治（1997a，b）中细粒辉长岩样品数据平均值绘制；2—松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩样品，据表3-2-24数据平均值绘制
图3-2-44 陕西省商南县富水变质辉长岩N-MORB标准化微量元素分布图
为了比较，图中也画出了松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩N-MORB标准化微量元素分布曲线1—松树沟变质镁铁质岩——斜长角闪岩样品，据表3-2-24数据平均值绘制；2—富水变质辉长岩样品，据裴先治（1977a，b）中细粒辉长岩样品数据平均值绘制
该岩体出露于秦岭造山带的商丹缝合带内，被多数研究者认为是分割华北、扬子板块北秦岭洋盆发育的重要标志。岩体侵入在商县-丹凤大断裂北侧的古元古界秦岭群深变质岩系内（图1.6）。据蛇绿岩套丹凤群变质基性火山岩534～488 Ma同位素年龄数据，时代为早寒武世—早奥陶世（张国伟等，1995 ，2001；闫全人等，2009）。
松树沟岩体地表为一长透镜状，由镁铁和钙镁（铁）两类岩石组成。二者在岩体中略呈对称分布，中间为含透辉石条带状的纯橄岩岩相带；两侧为透辉橄榄岩-透辉石岩相带；再外或边部为纯橄岩-斜辉辉橄岩杂岩带。铬铁矿床多集中产出在边部杂岩相带内，呈南、北对称的两个成矿带。
图1.4 远矿近矿纯橄岩岩石化学特征图
A—成岩纯橄岩；B、C—成矿纯橄岩；近矿者●，远矿者
磁性地质学与“场论”在金属成矿学中的应用
磁性地质学与“场论”在金属成矿学中的应用
矿体以条带浸染状矿体为主，与围岩常呈矿体→矿条→矿毛→浸染状过渡关系，产状与围岩中铬尖晶石和辉石矿物的流动构造产状一致。矿石主体为中—稠密浸染状，块状、团块状矿石少见，造矿铬尖晶石成分为含铁铬铁矿和含铁富铁铬铁矿。
岩体内由铬尖晶石和辉石矿物定向排列构成的岩体内部流动构造，在中部含透辉石条带状的纯橄岩，流动构造产状单一稳定，无明显扰动紊流现象，反映岩浆活动性差，可能只反映一种定向压力条件下的矿物定向排列。赋矿的边部杂岩流动构造产状十分紊乱，常随岩体边界外凸或拐弯而呈弧状、涡旋状。所见具一定规模的矿体几乎无一例外地产出在这种由流动构造构成的弧状、帚状和旋涡状地段内。按李军等（1978）解释，中部岩相带流动构造单一、稳定，反映中心部位岩浆活动性差，分异不好，主要受侧压力作用，岩浆整体沿延展方向流动，而边部“紊流”形式，则反映岩体边部岩浆活动性强，有利于岩浆分异作用进行。不过，造成边部岩浆活动性强和出现紊流的现象，除岩体边界形态因素外，可能还由于岩体为一似向斜体构造，其两翼有剪切应力作用的关系，更使得岩浆活动增强易于发生紊流所造成（图1.7）。
图1.5 近矿纯橄岩化学成分对比图
横坐标1、2、3分别代表平流、弧流、涡流区
图1.6 松树沟超基性岩体构造示意图（据陕西冶金勘探公司713队资料，1962）
1—前寒武纪大理岩、云母石英片岩、片麻岩；2—花岗岩、花岗闪长岩‘3—辉长岩；4—辉石岩、辉石-辉长岩；5—背斜；6—向斜；7—挤压断裂‘8—超基性岩；9—其他断裂；10—地质界线；11—蛇纹岩
图1.7 松树沟超基性岩体理想产状剖面示意图（据李军、巩志超等人资料，1977）
1—前寒武纪围岩；2—透辉石岩；3—铬铁矿；4—浸染状矿石条带；5—剪切带；6—岩相带编号；7—片理；8—区域应力方向；9—超基性岩
据李军等（1977）研究该含铬岩体主要特征为：
1）岩体岩石的基性度（B/S）中部高两侧低。镁铁比值（m/f）却出现由北向南增高的现象（表1.1）。
表1.1 松树沟岩体主要特征对比表
2）主要造岩矿物——橄榄石，虽整个岩体为镁橄榄石类，但牌号上却出现中部低、两侧高的现象。反映中部橄榄石相对富铁，两侧相对富镁。
3）岩石化学成分中Al2O3、Cr2O3、Fe2O3和SiO2有向边部杂岩带，MgO向中部含透辉石条带纯橄岩相带选择性富集的趋势（图1.8、图1.9）。
图1.8 松树沟岩体岩石化学成分变异图
图1.9 松树沟岩体纯橄岩岩石化学成分变异图
4）造矿和副矿物铬尖晶石成分，中部一般相对富铁而贫铬、镁，两侧却都相反为富铬、铝而贫铁。如去掉中部含透辉石条带纯橄岩的造矿和副矿物铬尖晶石成分的差异，而南北两侧杂岩带中的造矿和副矿物铬尖晶石的彼此之间亦明显存在一种反消长关系（图1.10）。如以Cr2O3组分为例，造矿铬尖晶石Cr2O3含量，北部平均为58.82%，南部为55.69%，即北高南低。相反副矿物铬尖晶石Cr2O3含量，北部平均为50.81%，南部为54.24%，则南高北低。另外，就同一岩相带造矿和副矿物铬尖晶石成分比较，如造矿铬尖晶石相对富铬和镁铝，副矿物铬尖晶石则相反，以富铁而贫铬、镁、铝为特征。
显然，如上这种不同岩相带岩石和造矿、副矿物铬尖晶石成分的变化关系，也明显受岩浆活动性和运动形式控制，或者说对元素的迁移分配也有明显的选择性。
图1.10 松树沟岩体造矿和副矿物铬尖晶石化学成分对比图
（a）造矿铬尖晶石；（b）副矿物铬尖晶石