馮罡+萬樂+劉正宏+白新會(huì)+關(guān)慶彬+李鵬川

摘 要：巴彥琥碩花崗巖采自內(nèi)蒙古巴林右旗北部，其主要巖性為中細(xì)?；◢弾r、細(xì)粒二長花崗巖。通過地球化學(xué)、鋯石U-Pb定年及Hf同位素分析研究，探討巴彥琥碩花崗巖成因及其地質(zhì)意義。鋯石U-Pb年代學(xué)研究結(jié)果表明，巴彥琥碩花崗巖鋯石U-Pb年齡為150 Ma，形成于晚侏羅世。巖石學(xué)和地球化學(xué)研究表明：SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于71.3%，Al2O3不低于12.15%，w（K2O）+w（Na2O）值為7.74%～8.29%，w（K2O）/w（Na2O）值為0.88～1.57，Sr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（61.7～197.5）×10-6，Y為（17.3～33.2）×10-6，w（Sr）/w（Y）值低，為1.77～3.56，巴彥琥碩花崗巖屬低鍶高釔型巖石；巖石輕、重稀土元素分餾明顯，w（La）N/w（Yb）N值為3.06～10.89，顯示出明顯的Eu負(fù)異常。鋯石Hf同位素分析顯示εHf（t）值介于6.1～12.3之間，顯示源區(qū)虧損的特征?？紤]到侏羅世—白堊世期間太平洋板塊對中國東部邊緣的俯沖作用，巴林右旗北部晚侏羅世巴彥琥碩花崗巖的形成受太平洋板塊俯沖作用影響，形成于擠壓向伸展體制轉(zhuǎn)換的過渡期。

關(guān)鍵詞：花崗巖；地球化學(xué)；侏羅世；鋯石；U-Pb年齡；Hf同位素；鈣堿性系列；內(nèi)蒙古

中圖分類號：P588.12+1；P597+.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Geochemical Characteristics， Zircon U-Pb Age and Hf Isotopic

Composition of Late Jurassic Bayanhushuo Granites

in Balinyou Banner of Inner Mongolia

FENG Gang1， WAN Le2， LIU Zheng-hong2， BAI Xin-hui2， GUAN Qing-bin2， LI Peng-chuan2

（1. Inner Mongolia Second Hydrogeology Engineering Geological Prospecting Institute， Erdos 017000，

Inner Mongolia， China； 2. School of Earth Sciences， Jilin University， Changchun 130061， Jilin， China）

Abstract： Bayanhushuo granites are collected from the northern part of Balinyou banner， Inner Mongolia. The main lithology includes fine grained granite and fine grained monzonitic granite. Based on geochemistry， zircon U-Pb dating and Hf isotopic analysis， the genesis of Bayanhushuo granites and the geological significance were discussed. Zircon U-Pb dating indicates that the zircon age of Bayanhushuo granite is 150 Ma， forming in Late Jurassic. Petrological and geochemical results show that the mass fraction of SiO2 is not lower than 71.3%， Al2O3 is not lower than 12.15%， w（K2O）+w（Na2O） is 7.74%-8.29%， w（K2O）/w（Na2O） is 0.88-1.57； the mass fraction of Sr is （61.7-197.5）×10-6， Y is （17.3-33.2）×10-6， w（Sr）/w（Y） is low with the value of 1.77-3.56； Bayanhushuo granite belongs to the rock with low Sr and high Y； the fractionation between LREE and HREE of the rock is significant， w（La）N/w（Yb）N is 3.06-10.89 with obvious negative Eu anomaly. The zircon Hf Isotopic analysis demonstrates that εHf（t） is 6.1-12.3， showing the magma originates from depleted source. Considering the subduction of Pacific Plate on the edge of the eastern China in Jurassic-Cretaceous， the formation of Late Jurassic Bayanhushuo granite in the northern of Balinyou banner， which is affected by the subduction of Pacific Plate， is in a tectonic transition setting from compression to extension.

Key words： granite； geochemistry； Jurassic； zircon； U-Pb age； Hf isotope； calc-alkaline series； Inner Mongolia

0 引 言

大興安嶺是中國北部重要的多金屬成礦區(qū)，長期的地質(zhì)構(gòu)造演化和多期次的巖漿活動(dòng)為本區(qū)域提供了良好的成礦條件。這也促使研究者對大興安嶺地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和成礦動(dòng)力背景不斷地進(jìn)行探討[1]。多金屬礦區(qū)的形成在很大程度上受巖漿活動(dòng)的控制。區(qū)內(nèi)中生代巖漿巖十分發(fā)育，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為晚侏羅世—早白堊世巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈，構(gòu)成了大興安嶺巖漿巖的主體[2-5]。目前，對大興安嶺中生代大規(guī)模巖漿活動(dòng)的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景仍存在爭議，主要有兩種觀點(diǎn)：太平洋板塊對歐亞大陸東部的西向俯沖作用[6-11]；在二疊紀(jì)末期華北板塊和西伯利亞板塊沿著索倫—林西縫合帶碰撞閉合并與后期的蒙古—鄂霍茨克洋向南俯沖擠壓[12-16]。張宏等通過對遼西、冀北以及大興安嶺南段地區(qū)研究，發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)早、中侏羅世與晚侏羅世—早白堊世火山巖之間發(fā)育一套磨拉石建造，早、中侏羅世期間遼西、冀北以及大興安嶺南段地區(qū)處于擠壓環(huán)境，晚侏羅世—早白堊世因太平洋板塊運(yùn)動(dòng)方向的改變使得歐亞大陸東部所受NW向擠壓作用明顯減弱[4]。

《白塔子林西幅1∶200 000地質(zhì)礦產(chǎn)報(bào)告》[17]將巴彥琥碩以北花崗巖定為鉀長花崗巖和花崗斑巖，并對該區(qū)花崗巖進(jìn)行U-Pb定年，得到的年齡為94 Ma；王友等對沙力嘎壩附近花崗巖中的鉀長石和黑云母進(jìn)行K-Ar測年，結(jié)果顯示花崗巖年齡為167 Ma[18]；《五十家子等3幅1∶50 000區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查總體設(shè)計(jì)》報(bào)道了內(nèi)輝騰河兩岸的石英閃長巖U-Pb年齡為157 Ma，并被后期花崗斑巖和中細(xì)?；◢弾r侵入[19]，這與本文的定年結(jié)果（150 Ma）相近。針對這一區(qū)域花崗巖的研究，郭峰等認(rèn)為大興安嶺中南段中生代基性火山巖源自于被俯沖洋殼/陸殼析出的流體交代地幔楔或虧損地幔部分熔融[20]；薛剛等認(rèn)為這一區(qū)域的火山巖巖漿來自于深部地殼或上地幔，為深部巖漿上涌所致[3]。在前人研究基礎(chǔ)上，筆者通過地球化學(xué)、鋯石U-Pb定年及Hf同位素分析研究，探討巴彥琥碩花崗巖成因及其地質(zhì)意義，為區(qū)內(nèi)花崗巖巖漿的來源、巖石成因和形成的構(gòu)造背景等提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

內(nèi)蒙古巴林右旗巴彥琥碩大地構(gòu)造位置屬于天山—興蒙褶皺帶，東部為嫩江斷裂，南部為西拉木倫斷裂，西北為賀根山—嫩江斷裂（圖1），是古亞洲洋構(gòu)造域和環(huán)太平洋構(gòu)造域的疊加區(qū)域[21]。晚古生代—中生代以來，大興安嶺中南段先后經(jīng)歷了華北板塊和西伯利亞板塊拼接碰撞、蒙古—鄂霍茨克洋閉合[22]；中生代后期，太平洋板塊的西向俯沖作用加劇，使得區(qū)域進(jìn)入環(huán)太平洋構(gòu)造體制[23]，大興安嶺中南段在這一時(shí)期由擠壓向伸展發(fā)生轉(zhuǎn)換，巖石圈發(fā)生快速伸展、減薄并伴有軟流圈的上涌活動(dòng)[24]，隨后進(jìn)入伸展構(gòu)造演化階段[25]；晚侏羅世—早白堊世，研究區(qū)進(jìn)入后碰撞時(shí)期，并發(fā)生強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)和盆嶺構(gòu)造樣式組合[26]。

圖件引自文獻(xiàn)[17]

圖1 內(nèi)蒙古巴彥琥碩花崗巖地質(zhì)構(gòu)造簡圖

Fig.1 Geological Structural Sketch Map of Bayanhushuo Granites in Inner Mongolia

研究區(qū)出露的地層單元主要有：二疊系壽山溝組淺?！獮I海相碎屑沉積巖、大石寨組火山巖、哲斯組和林西組碎屑巖（大石寨組和哲斯組為海相沉積地層，林西組主要為海陸交互相沉積[27-28]）；侏羅系滿克頭鄂博組陸相噴發(fā)的中酸性火山碎屑巖；瑪尼吐組中酸性火山碎屑巖。受NE向斷裂控制，巖體周圍地層大體呈NE向展布，研究區(qū)北部與西側(cè)見有巖體侵入二疊系哲斯組地層，地層表現(xiàn)出西南寬、東北窄的特點(diǎn)，巖性較為簡單，為一套淺海相碎屑巖夾碳酸鹽巖建造，與下伏大石寨組為整合接觸；區(qū)內(nèi)西側(cè)見有壽山溝組，與上覆大石寨組呈整合接觸；巖體南部侵入瑪尼吐組火山角礫巖中；巖體東部則侵入滿克頭鄂博組火山碎屑巖中。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)十分頻繁，廣泛出露侏羅紀(jì)花崗巖侵入體，其主要分布于巴彥琥碩地區(qū)以北，呈帶狀NE向展布。區(qū)內(nèi)花崗巖風(fēng)化一般，巖體的巖相帶較為清晰。通過野外觀測，巖體外部相為細(xì)粒石英閃長巖、石英正長閃長巖、石英閃長玢巖等，輝騰河兩側(cè)主要巖性為石英閃長巖，巖體內(nèi)部相以中粒石英閃長巖為主，其次為二長花崗巖。

2 巖相學(xué)特征

巴彥琥碩巖體的主要巖性為中細(xì)粒花崗巖，局部見有零星分布的細(xì)粒二長花崗巖頂部相和黑云母二長花崗巖。根據(jù)野外觀察，巖體的風(fēng)化作用較強(qiáng)，風(fēng)化面呈淺灰白色，具有球狀風(fēng)化特征；巖體北側(cè)見有花崗斑巖脈群沿15°與320°裂隙貫入，部分被一組EW向輝綠巖、微晶閃長巖脈穿插；巖體周圍有幾處銅礦化。

黑云母二長花崗巖風(fēng)化面呈灰黑色，新鮮面呈灰褐色，具有花崗結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造[圖2（b）和圖3（a）、（d）]，主要由斜長石（體積分?jǐn)?shù)為45%）、條紋長石（25%）、石英（25%）和黑云母（5%）組成，副礦物為磷灰石、磁鐵礦和不完整雙錐鋯石。

中細(xì)粒花崗巖風(fēng)化面呈灰黃色，新鮮面呈灰黃色，具有花崗結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造[圖2（c）]，主要由鉀長石（體積分?jǐn)?shù)為70%）和石英（30%）組成。

細(xì)粒二長花崗巖風(fēng)化面呈灰褐色，新鮮面呈青灰色，具有花崗結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造。主要成分有：①微斜條紋長石或條紋長石（體積分?jǐn)?shù)為35%），具有格子狀雙晶和條紋結(jié)構(gòu)，高嶺土化明顯；②斜長石（35%～40%），見兩組近正交的完全解理，具有聚片雙晶，見有絹云母化；③石英（25%），呈一級灰白干涉色，表面干凈；④少量具有綠泥石化的黑云母。副礦物主要有磷灰石磁鐵礦、榍石[圖2（a）、（d），圖3（b）、（c）]。從侵入體邊緣到內(nèi)部，條紋長石的增加和斜長石的減少比較明顯，輝石、角閃石迅速減少。

圖2 二長花崗巖、黑云母花崗巖及中細(xì)?；◢弾r照片

Fig.2 Photos of Monzonitic Granite， Biotite Granite and Fine Grained Granite

圖3 巴彥琥碩花崗巖顯微照片

Fig.3 Microphotographs of Bayanhushuo Granites

3 分析方法

3.1 地球化學(xué)測試和LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

采集的鋯石測年樣品來自于沙力嘎壩單元南部輝騰河附近（118°36′34″E，43°59′17″N）的露頭，巖石比較新鮮，樣品編號W28N-1。野外采集6塊巖石標(biāo)本進(jìn)行主量元素和微量元素分析，選取其中一塊二長花崗巖樣品進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年和Hf同位素分析。所取的地球化學(xué)樣品編號為W28YQ-1、W29YQ-1、W29YQ-2、W30YQ-1、W31YQ-1和W32YQ-1。

鋯石的挑選和制靶在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。首先，將原巖樣品粉碎至0.15～0.18 mm （80～100目），再經(jīng)過淘洗和電磁分選方法進(jìn)行分離，得到較高純度的樣品；在雙目鏡下將挑選出來的鋯石擺放在環(huán)氧樹脂表面，盡量保證鋯石長軸平行于環(huán)氧樹脂表面，然后對鋯石進(jìn)行打磨和拋光，使鋯石內(nèi)部充分暴露，再拍攝透射光、反射光和陰極發(fā)光（CL）圖像。

鋯石U-Pb同位素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所實(shí)驗(yàn)室LA-ICP-MS儀器上用標(biāo)準(zhǔn)測定順序完成。采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1和SRM610的測定值來校正，根據(jù)鋯石圖像選擇合適區(qū)域進(jìn)行測試，通過直徑為30 μm的激光束擊打鋯石顆粒。測得數(shù)據(jù)用Andersen方法[29]進(jìn)行同位素比較，去除普通Pb的影響。使用ICP-MS DataCAl程序處理鋯石測年中的U-Pb年齡，用ISOPLOT程序[30]進(jìn)行年齡計(jì)算成圖，所得的同位素比值和年齡誤差類型均為1σ。

巖石的化學(xué)分析是在廣州澳實(shí)分析檢測有限公司完成。樣品的主量元素通過X射線熒光光譜儀測定，分析精度優(yōu)于1%；痕量元素采用等離子質(zhì)譜儀完成，分析精度優(yōu)于5%。

3.2 鋯石Hf同位素分析

鋯石Hf同位素分析是在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，所用儀器為Neptune多接收等離子質(zhì)譜和Newwave UP213紫外激光剝蝕系統(tǒng)（LA-MC-ICP-MS）。試驗(yàn)過程中采用He作為剝蝕物質(zhì)載氣，根據(jù)鋯石大小，剝蝕直徑采用40 μm，測定時(shí)使用鋯石國際標(biāo)樣GJ1和 Plesovice作為參考物質(zhì)，分析點(diǎn)與U-Pb定年分析點(diǎn)為同一位置。分析過程中，鋯石標(biāo)準(zhǔn)GJ1的N（176Hf）/N（177Hf）加權(quán)平均值為0.282 007 ±0.000 007，相關(guān)儀器運(yùn)行條件及詳細(xì)分析流程見文獻(xiàn)[31]。誤差類型為2σ，樣本量為36個(gè)。

4 結(jié)果分析

4.1 鋯石U-Pb同位素分析

鋯石陰極發(fā)光圖像（圖4）顯示，鋯石晶形較好，發(fā)育韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)，顯示巖漿成因特征[32-33]。LA-ICP-MS 鋯石U-Pb定年分析結(jié)果中，鋯石w（Th）/w（U）值較高（0.33～0.68）（表1），平均值為0.48，均大于0.30，而且鋯石Th、U含量之間具有正相關(guān)關(guān)系[34] （圖5），反映巖漿成因特征[35]。該年齡樣品共16個(gè)測點(diǎn)，鋯石投影均落在諧和曲線上及附近，n（206Pb）/n（238U）年齡集中在148～154 Ma，加權(quán)平

圖4 巴彥琥碩花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖像

Fig.4 CL Images of Zircons of Bayanhushuo Granites

表1 巴彥琥碩花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析結(jié)果

Tab.1 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Dating of Bayanhushuo Granites

注：測試樣品為W28N-1；N（·）/N（·）為同一元素同位素比值，N（·）為該元素的原子豐度；n（·）/n（·）為不同元素同位素比值，n（·）為元素的物質(zhì)的量。均年齡為（150±1）Ma，平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差（MSWD）為1（圖6），表明巴彥琥碩花崗巖的形成時(shí)代為晚侏羅世。

4.2 主量元素和微量元素分析

巴彥琥碩花崗巖主量元素和微量元素分析結(jié)果中，6個(gè)樣品的SiO2含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）較高，為71.3%～77.3%，TiO2為0.10%～0.33%，MgO為0.10%～0.53%，Al2O3為12.15%～14.05%，全堿（w（K2O）+w（Na2O））為7.74%～8.29%，w（K2O）/w（Na2O）值為0.88～1.57，顯示低鈉、富鉀的特征（表2）；A/CNK值為1.00～1.18，平均值為1.05，A/NK值為1.12～1.25，平均值為1.18，屬于過鋁質(zhì)系列[圖7（a）]；在TAS圖解[圖7（b）]中，樣品全部落在亞堿性系列花崗巖范圍內(nèi)。Mg#值較

圖5 Th-U圖解

Fig.5 Diagram of Th-U

低，介于16～27之間（表2）。與Barbarin花崗巖類分類標(biāo)準(zhǔn)（富鉀或鉀長石斑晶鈣堿性花崗巖和富角閃石鈣堿性花崗巖）[36]相比，巴彥琥碩花崗巖相當(dāng)于富鉀鈣堿性花崗巖類；巖體總體表現(xiàn)出富硅、富堿和酸性組分特點(diǎn)。在K2O-SiO2圖解（圖8）中，樣品全部位于高鉀鈣堿性系列。樣品呈現(xiàn)富Si、Na和K，貧Ca、Mg、Al、Ba、Sr、Eu，高w（FeOT）/w（MgO）值，富Rb、Th、Nb、Zr、Y等高場強(qiáng)元素；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式呈燕式分布，總體上表現(xiàn)出高硅、富堿、低鋁、低鈣等特點(diǎn)。在所取樣品中未發(fā)現(xiàn)有包體；樣品分析中顯示高w（Rb）/w（Sr）值、偏高的分異指數(shù)（DI）（84.24～94.75）和高Wright堿度率（3.19～4.85）。這些特征都區(qū)別于I型花崗巖而表現(xiàn)出明顯的A型花崗巖特征[37-39]，因?yàn)锳型花崗巖是與碰撞作用相關(guān)聯(lián)的[40]。在Na2O-K2O圖解[圖9（a）]和Nb-Y-3Ga圖解[圖9（b）]中，樣品測點(diǎn)全部落入A型花崗巖和造山后A型花崗巖區(qū)域中。以上特征都說明巴彥琥碩花崗巖為過鋁質(zhì)A2型花崗巖，具有后碰撞特征。

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式[圖10（a）]中，巴彥琥碩花崗巖稀土元素總含量為（119.62～164.18）×10-6，重稀土元素總含量較高（Yb含量為

圖6 鋯石U-Pb年齡諧和曲線和年齡分布

Fig.6 Zircon U-Pb Concordia Diagram and Distribution of Ages

圖7 A/CNK-A/NK圖解和TAS圖解

Fig.7 Diagrams of A/CNK-A/NK and TAS

表2 巴彥琥碩花崗巖主量、微量和稀土元素分析結(jié)果

Tab.2 Analysis Results of Major， Trace and Rare Earth Elements of Bayanhushuo Granites

注：w（·）為元素或化合物含量；wtotal為主量元素總含量；wREE為稀土元素總含量；wLREE為輕稀土元素總含量；wHREE為重稀土元素總含量；w（·）N為元素含量球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的值；δ（·）為元素異常；A.R值為Wright堿度率。

圖件引自文獻(xiàn)[41]

圖8 K2O-SiO2圖解

Fig.8 Diagram of K2O-SiO2

A1為非造山A型花崗巖；A2為造山后A型花崗巖；

圖（b）引自文獻(xiàn)[42]

圖9 Na2O-K2O圖解和Nb-Y-3Ga圖解

Fig.9 Diagrams of Na2O-K2O and Nb-Y-3Ga

（1.82～4.43）×10-6），輕稀土元素分餾較明顯（w（La）N/w（Yb）N）值為3.06～10.89），Eu具有明顯的負(fù)異常，總體表現(xiàn)為輕稀土元素富集性。

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖[圖10（b）]中，巴彥琥碩花崗巖總體表現(xiàn)為高度富集Rb、U、K等大離子親石元素（LILE），相對虧損Nb、Ta、Ba、P和Ti等高場強(qiáng)元素（HFSE），元素Nb、Ta具有中等—弱虧損；該圖與海西期科西嘉造山花崗巖基的蛛網(wǎng)圖相似[43]。巴彥琥碩花崗巖Sr含量低，為（61.7～197.5）×10-6，而Y含量高，為（17.3～33.2）×10-6，w（Sr）/w（Y）值低，為1.77～3.56，說明該巖體屬低鍶高釔型巖石。

4.3 鋯石Hf同位素分析

巴彥琥碩花崗巖（樣品W28N-1）中10個(gè)鋯石分析點(diǎn)的n（176Yb）/n（177Hf）、n（176Lu）/n（177Hf）值分別為0.068 75～0.226 85和0.001 40～0.004 05（表3）。僅有1顆鋯石n（176Lu）/n（177Hf）值為0.004 05，其余的非常接近或小于0.002，平均值為0.002 52。10個(gè)鋯石分析點(diǎn)N（176Hf）/N（177Hf）值為0.282 88～0.283 03，εHf（t）值均為正值（6.1～12.3），二階段模式年齡（TDM2）為415～810 Ma，平均值為667 Ma。

5 討 論

5.1 巖石成因

內(nèi)蒙古巴林右旗巴彥琥碩地區(qū)巖體多被古生代晚期—中生代中后期的變質(zhì)沉積巖和火山碎屑巖所包圍。方曙等認(rèn)為變質(zhì)沉積巖為過鋁質(zhì)型花崗巖的主要源區(qū)，而區(qū)內(nèi)的花崗巖基本屬于過鋁質(zhì)型花崗巖[44]。潘明認(rèn)為當(dāng)w（CaO）/w（Na2O）值小于0.3時(shí)，過鋁質(zhì)型花崗巖是由泥質(zhì)巖類轉(zhuǎn)換而來[24]，而本區(qū)所取的巖石樣品w（CaO）/w（Na2O）值大部分小于0.3，在區(qū)內(nèi)東北部地殼廣泛分布二疊系林西組變質(zhì)沉積巖，因此，區(qū)內(nèi)花崗巖源區(qū)來自于殼源的可能性是存在的。

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值引自文獻(xiàn)[49]；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值引自文獻(xiàn)[50]

圖10 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖

Fig.10 Chondrite-normalized REE Pattern and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram

在微量元素特征方面，Taylor等認(rèn)為源區(qū)微量元素K和Rb隨著源區(qū)物質(zhì)向上不斷遷移，導(dǎo)致上地幔虧損K和Rb，同時(shí)Sr代替富集在斜長石中的Ca[45]，因此，w（Rb）/w（Sr）值在一定程度上可以作為巖漿演化的一個(gè)重要指標(biāo)。曲暉等認(rèn)為花崗巖w（Rb）/w（Sr）值越高，一方面說明巖漿演化程度高，另一方面說明源巖可能來自于地殼[46]。本區(qū)花崗巖w（Rb）/w（Sr）值為1.1～4.9，平均值為2.6，遠(yuǎn)高于整個(gè)陸殼的平均值（0.24）[45]，說明本區(qū)花崗巖極可能是由地殼物質(zhì)部分熔融而來。

此外，通過對樣品鋯石Hf同位素進(jìn)行分析，鋯石n（176Lu）/n（177Hf）值低，由176Lu衰變成177Hf非常少。這使得Hf同位素分析成為揭示巖漿源區(qū)特征和地殼演化的重要手段[47-48]。εHf（t）值為6.1～12.3，

表3 巴彥琥碩二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石Lu-Hf定年分析結(jié)果

Tab.3 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon Lu-Hf Dating of Bayanhushuo Monzogranites

注：測試樣品為W28N-1；εHf=[（N（176Hf）/N（177Hf））i/（N（176Hf）/N（177Hf））CHUR-1]×104，下標(biāo)i表示初始比值，下標(biāo)CHUR表示球粒隕石均一源與樣品同時(shí)的比值；εHf（t）為年齡t對應(yīng)的εHf值；fLu/Hf 為Hf富集系數(shù)；TDM1為一階段模式年齡；TDM2為二階段模式年齡。

平均值為8.3。所有數(shù)據(jù)點(diǎn)均分布于球粒隕石Hf同位素演化線之上和虧損地幔Hf同位素演化線之下的區(qū)域內(nèi)，相對集中（圖11）。εHf（t）全為正值，對應(yīng)的二階段模式年齡為415～810 Ma，平均值為667 Ma，可能具有初生地殼物質(zhì)的性質(zhì)。楊鋼等認(rèn)為當(dāng)εHf（t）為正值時(shí)，巖漿源區(qū)具有虧損地幔性質(zhì)[51]；吳福元等認(rèn)為εHf（t）為正值指示花崗巖類源區(qū)為新生地殼物質(zhì)的部分熔融[47]。結(jié)合鋯石U-Pb年齡和Hf同位素特征，巴彥琥碩花崗巖原始巖漿應(yīng)為古生代虧損地幔的玄武質(zhì)物質(zhì)，經(jīng)后期演化底侵形成的新生地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融而成。

圖11 巴彥琥碩二長花崗巖鋯石Hf同位素特征

Fig.11 Zircon Hf Isotopic Characteristics of

Bayanhushuo Monzogranites

對于花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境，巴彥琥碩花崗巖具有低Sr、高Yb的特征（Sr含量低于400×10-6，Yb含量高于2×10-6），Eu表現(xiàn)明顯的負(fù)異常，Nb、Ta、Ba、P和Ti虧損，說明研究區(qū)成巖壓力低[52]。伸展作用為該型花崗巖形成的主要形式，地殼的伸展減薄是該階段的主要特征[24]。從Yb-Sr圖解[圖12（a）]可以看出，樣品全部落于下方的伸展構(gòu)造環(huán)境；從Rb/30-Hf-3Ta圖解[圖12（b）]可以看出，所取樣品幾乎全落在造山后階段范圍內(nèi)，區(qū)內(nèi)花崗巖應(yīng)屬于造山后時(shí)期的伸展環(huán)境下地殼減薄的產(chǎn)物。根據(jù)高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)型花崗巖形成年代（150 Ma），推斷本區(qū)在這一時(shí)期已處于碰撞后伸展環(huán)境。

圖（a）引自文獻(xiàn)[53]

圖12 Yb-Sr圖解和Rb/30-Hf-3Ta圖解

Fig.12 Diagrams of Yb-Sr and Rb/30-Hf-3Ta

5.2 地質(zhì)意義

任紀(jì)舜等認(rèn)為晚侏羅世是大興安嶺及亞洲大陸東緣活動(dòng)帶由擠壓轉(zhuǎn)換為引張為主的過渡期[54]。二疊世末期（250 Ma），西伯利亞板塊與華北板塊于索倫—西拉木倫縫合帶拼合，古亞洲洋消失[55-56]。在古地磁特征方面，張宏等認(rèn)為西伯利亞板塊和華北板塊的古地磁極從古生代至中生代不斷靠近，在晚侏羅世—早白堊世最為接近[4]。這說明晚古生代末期兩大板塊碰撞后的相對構(gòu)造運(yùn)動(dòng)并未結(jié)束，西伯利亞板塊在晚二疊世至早白堊世仍處于相對向南擠壓運(yùn)動(dòng)。西伯利亞板塊南向運(yùn)動(dòng)在后期疊加太平洋板塊斜向俯沖作用[57]，使得大興安嶺中南段發(fā)生進(jìn)一步的擠壓[4]。Maruyama等認(rèn)為在晚侏羅世—早白堊世，太平洋板塊對亞洲大陸東緣俯沖由原來的NW向轉(zhuǎn)變?yōu)榻边\(yùn)動(dòng)，使得中國東部受到的NW向擠壓減弱[58]。這與大興安嶺中南段構(gòu)造環(huán)境由擠壓向伸展轉(zhuǎn)換相符。同時(shí)，這種構(gòu)造演化的轉(zhuǎn)變也導(dǎo)致大興安嶺中南段構(gòu)造格局由從東到西轉(zhuǎn)化成NE—NNE向[25]。

位于西伯利亞板塊和中朝地塊之間的蒙古—鄂霍茨克洋在三疊紀(jì)—晚侏羅世自西向東呈剪刀式閉合[4]，發(fā)生碰撞擠壓造山作用。莫申國等認(rèn)為這種造山作用一直持續(xù)到中、晚侏羅世[57]。在同時(shí)期，研究區(qū)乃至整個(gè)中國東部的火山巖大體呈NNE向展布，但Meng通過與中國東部中生代火山巖空間展布特征進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)其與該縫合帶展布方位明顯不同[59]。張連昌等認(rèn)為在晚侏羅世，太平洋板塊已經(jīng)俯沖至大興安嶺地區(qū)[60-61]；張吉衡認(rèn)為這一時(shí)期的太平洋板塊對中國大陸東緣產(chǎn)生的俯沖擠壓作用使得地殼發(fā)生明顯加厚，進(jìn)而引起重力失穩(wěn)使得區(qū)域局部發(fā)生拆沉作用，并在晚侏羅世—早白堊世引起大規(guī)模的巖漿作用[62]。侏羅紀(jì)末—白堊紀(jì)，蒙古—鄂霍茨克洋閉合的后續(xù)作用逐漸減弱，這一時(shí)期的太平洋板塊對大興安嶺中南段的俯沖碰撞占主導(dǎo)作用；與此同時(shí)，在中國大陸邊緣發(fā)現(xiàn)侏羅紀(jì)時(shí)期拼接增生雜巖和地震波的橫向異常；而且，中生代火山巖NNE向構(gòu)造格局具有與大陸邊緣平行等特點(diǎn)。無論從時(shí)間還是從構(gòu)造特征來看，大興安嶺中南段NNE向火山巖帶與蒙古—鄂霍茨克洋的閉合關(guān)聯(lián)不大，是受太平洋板塊俯沖碰撞作用而引發(fā)的一系列巖漿作用形成的。

6 結(jié) 語

（1）以內(nèi)蒙古巴林右旗晚侏羅世巴彥琥碩花崗巖為代表的大興安嶺中南段晚侏羅世花崗巖屬于高鉀鈣堿性、過鋁質(zhì)型花崗巖，巖石類型為A2型二長花崗巖。

（2）花崗巖中LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡為150 Ma，表明巴彥琥碩花崗巖形成時(shí)代為晚侏羅紀(jì)。

（3）鋯石Lu-Hf同位素研究表明，εHf（t）值大多數(shù)為正值，源區(qū)以新生的地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融而成。

（4）巴彥琥碩花崗巖的形成受太平洋板塊俯沖影響，形成于擠壓向伸展構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)換的過渡期，前期受到加厚巖石圈的拆沉作用影響，為造山后巖石圈的伸展減薄地殼物質(zhì)熔融的產(chǎn)物，而與蒙古—鄂霍茨克造山帶的形成關(guān)系不大。參考文獻(xiàn)：

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