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老城花岗岩体出露于南秦岭宁陕地区,与五龙花岗岩体构成南秦岭早中生代花岗岩的重要组成部分。岩体的不同岩性单元均含有大量暗色闪长质岩浆包体。锆石U-Pb年龄分析结果显示,寄主花岗岩形成年龄为219～213Ma,其包体的锆石结晶年龄为211 Ma,同期侵入的闪长岩结晶年龄为214Ma,同属于早中生代五龙岩体群印支期岩浆作用中期产物。岩石地球化学分析显示寄主岩体的主体为花岗闪长岩和石英二长岩,具有低硅,弱过铝质、富碱和高Mg#(43～67),高Sr/Y,高La/Yb的地球化学特征,属于高钾钙碱性Ⅰ型埃达克质花岗岩。暗色包体主要为闪长质成分,具有低SiO2(53.64%～62.40%),富碱和高Mg#(63～72)的地球化学特征,属于钾玄岩岩石系列。闪长岩岩体具有低SiO2(52.60%～55.26%),富碱和高Mg#(54～63)的地球化学特征,属于钾玄岩岩石系列。暗色包体及闪长岩与老城花岗岩体相比具有相对较低的初始87Sr/86Sr同位素(0.7043～0.7058),以及较高的εNd(t)值(-0.7～-4.3)和高Mg#,显示形成包体及闪长岩的原始岩浆可能源于幔源玄武质岩浆。全岩元素地球化学,Sr-Nd同位素地球化学特征显示,寄主岩石和包体之间发生过明显的成分交换,使这些成分在二者中大体达到平衡。对比南秦岭基底岩石的初始Sr-Nd同位素比值,推测老城花岗岩岩浆源区主要是新元古代基性下地壳物质。包体和寄主岩石的关系显示,岩浆混合可能为基性岩浆注入到已经开始结晶的酸性岩浆,两种岩浆发生不完全混溶,形成了老城花岗岩体和暗色基性包体。