劉瑞國(guó)，劉哲東，李世龍

(中煤地質(zhì)工程總公司，北京 100043)

二連-東烏旗晚古生代構(gòu)造巖漿巖帶位于興蒙造山帶北部，屬于西伯利亞板塊東南緣陸緣增生帶。東烏旗地區(qū)在區(qū)域上經(jīng)歷了多期次洋殼俯沖及島弧的拼貼碰撞過(guò)程，最終與華北板塊北緣造山帶碰撞拼貼。區(qū)域上廣泛發(fā)育晚古生代花崗巖，記錄了古亞洲洋的閉合及拼貼造山過(guò)程。

內(nèi)蒙古東烏旗位于二連-東烏旗晚古生代構(gòu)造巖漿帶、大興安嶺成礦帶西側(cè)。從20世紀(jì)80年代對(duì)這一地區(qū)開展區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作開始，前人對(duì)這一地區(qū)的花崗巖做了大量的研究，通過(guò)對(duì)帶內(nèi)眾多巖體研究，基本建立了巖漿巖帶內(nèi)的演化年代，基本查明了巖漿成因、演化特征。相對(duì)而言，鹽池北山一帶巖體研究相對(duì)較弱，且鹽池北山一帶花崗巖無(wú)同位素年齡。在1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查東烏珠穆沁幅(修測(cè))中，將鹽池北山花崗巖劃入印支期花崗巖。前人未對(duì)該地區(qū)花崗巖體年代學(xué)、地球化學(xué)特征、巖石成因及形成的構(gòu)造背景進(jìn)行相關(guān)深入研究。鑒于此，基于2013—2015年在研究區(qū)內(nèi)開展的1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目，在詳細(xì)野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)鹽池北山一帶花崗巖進(jìn)行了相關(guān)年代學(xué)和地球化學(xué)特征研究，探討其成因及形成的地球動(dòng)力學(xué)背景,為白音烏拉-東烏旗晚古生代構(gòu)造巖漿巖帶巖漿作用和構(gòu)造環(huán)境研究提供新的資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于華力西期白音烏拉-東烏旗巖漿巖帶與燕山期大興安嶺巖漿巖帶的疊加部位，構(gòu)造巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，有大規(guī)模的中酸性侵入巖深成巖體出露，巖體受NE向區(qū)域構(gòu)造控制，呈NE向帶狀展布。區(qū)內(nèi)侵入巖總體以酸性巖為主，多呈巖株?duì)町a(chǎn)出，展布方向與區(qū)域構(gòu)造一致，早二疊世巖體呈北東-南西向展布，晚侏羅世巖體呈北東向帶狀分布。在空間分布上，不同時(shí)代的侵入巖具群居性。

圖1 內(nèi)蒙古鹽池北山地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Figure 1 Sketched geological map of Yanchi Beishan area, Inner Mongolia

鹽池北山花崗巖主要出露于研究區(qū)中北部偏西馬恁特-巴牙斯圖烏拉一帶，呈大面積分布的巖基狀產(chǎn)出，北東向展布，侵入上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)格根敖包組中，與下侏羅統(tǒng)紅旗組斷層接觸。其為一套堿長(zhǎng)花崗巖巖石，主要巖石類型有細(xì)粒斑狀堿長(zhǎng)花崗巖(xπχγP1)、細(xì)粒堿長(zhǎng)花崗巖(xχγP1)、中粒堿長(zhǎng)花崗巖(zχγP1)、粗中粒堿長(zhǎng)花崗巖(czχγP1)、中粗粒堿長(zhǎng)花崗巖(zcχγP1)，屬結(jié)構(gòu)演化序列；位于前人所劃定的白音烏拉一東烏旗早二疊世堿性-堿長(zhǎng)花崗巖帶的一部分，該花崗巖帶的從二連浩特以北地區(qū)到東烏旗呈北東東向平行于二連浩特-賀根山蛇綠巖帶展布。

2 巖體巖石學(xué)特征

本次工作主要對(duì)鹽池北山花崗巖體內(nèi)中粒堿長(zhǎng)花崗巖和粗中粒堿長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行了取樣測(cè)試工作。

中粒堿長(zhǎng)花崗巖(zχγP1)：主要出露于斯?fàn)柋览粠Аr體向北東方向延伸，在西部侵入到上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)格根敖包組中，巖體與地層巖石接觸界線明顯(圖2)在外接觸帶上格根敖包組多見強(qiáng)烈的角巖化、堇青石化等蝕變，常形成斑點(diǎn)狀砂板巖、(紅柱石)黑云母角巖化巖石及堇青石化的巖石等，蝕變帶寬約1.5km。巖體中脈巖發(fā)育，主要有輝綠巖脈(圖3)、輝綠玢巖脈、輝長(zhǎng)輝綠巖脈、安山玢巖脈、閃長(zhǎng)巖脈及石英脈等。巖體中多見圍巖捕虜體(圖4)，標(biāo)志該巖體剝蝕程度較低。巖體中還可見到少量暗色包體，包體巖性為富含黑云母細(xì)?；◢弾r。

粗中粒堿長(zhǎng)花崗巖(czχγP1)：該侵入體也是區(qū)內(nèi)早二疊世花崗巖巖基的重要組成部分，主要出露于馬恁特-扎拉根烏拉一帶，呈大面積分布的巖基北東向產(chǎn)出。在西南部侵入到上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)格根敖包組中(圖5)，在巖體與圍巖的外接觸帶發(fā)育不同程度的角巖化，角巖化帶寬可達(dá)50～100m，內(nèi)接觸帶見大量地層捕虜體，巖體不同程度受到捕虜體的混染(圖6)，捕虜體主要呈棱角-次棱角狀，其與寄主巖石之間界線清晰，捕虜體可見明顯暗化的被烘烤的特征。巖石中偶含巨斑和富云包體。

圖4 堿長(zhǎng)花崗巖巖體中圍巖(安山巖)捕虜體特征Figure 4 Country rock (andesite) xenolith features in alkali-feldspar granite rock mass

圖5 堿長(zhǎng)花崗巖與格根敖包組侵入接觸關(guān)系特征Figure 5 Intrusive contact relation features of alkali-feldspar granite into Gegen Obo Formation

圖6 堿長(zhǎng)花崗巖巖相組構(gòu)特征Figure 6 Alkali-feldspar granite petrographic facies petrofabric features

3 年代地層學(xué)特征

根據(jù)野外地質(zhì)特征及地質(zhì)體之間的侵入關(guān)系判斷堿長(zhǎng)花崗巖成巖時(shí)代在晚石炭世之后。為了獲得其精確年齡，選擇三件樣品(P6-8、P7-23及YD2)進(jìn)行了U-Pb測(cè)年。通過(guò)透射光、反射光和陰極發(fā)光圖像選取了無(wú)裂紋發(fā)育、無(wú)包體發(fā)晶形、陰極發(fā)光特征典型的鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS U-Pb分析。鋯石晶體自形程度較高，多呈長(zhǎng)柱狀，淺黃色-無(wú)色透明，鋯石粒徑多為100～250μm，長(zhǎng)寬比為1∶1～1∶2。鋯石陰極發(fā)光(CL)照片顯示(圖7)，鋯石具明顯的巖漿生長(zhǎng)震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，表明為巖漿鋯石結(jié)晶的產(chǎn)物。極少數(shù)鋯石發(fā)育有古老鋯石的殘留核，殘留核在CL圖像中呈黑色橢圓狀。為避免繼承鋯石對(duì)測(cè)年的影響，所選測(cè)點(diǎn)均位于明顯的巖漿環(huán)帶上。

前人研究表明，不同成因鋯石具有不同的Th/U比值，巖漿成因鋯石Th/U比值一般大于0.4，變質(zhì)成因鋯石Th/U比值一般小于0.1。在三件樣品中Th/U比值分別介于0.33～0.82、0.31～0.84、0.30～0.97，與典型的巖漿鋯石特征一致。Th/U為0.73～1.00，也顯示了巖漿成因鋯石的特征。

對(duì)堿長(zhǎng)花崗巖樣品(P6-8)共分析了25個(gè)測(cè)點(diǎn)，這些測(cè)點(diǎn)均位于巖漿生長(zhǎng)環(huán)帶上，其中有兩個(gè)測(cè)點(diǎn)206Pb/238U表面年齡分別為437Ma和447Ma，可能是巖漿結(jié)晶過(guò)程中捕獲了源巖鋯石或與源巖鋯石發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果。剩余的23個(gè)測(cè)點(diǎn)206Pb/238U表面年齡為249～332Ma，并且206Pb/238U和207Pb/235U諧和性較好，所有測(cè)點(diǎn)均集中于一致線及其附近很小的區(qū)域內(nèi)(圖8)，表明鋯石在形成后U-Pb體系是封閉的，基本沒(méi)有明顯的U或Pb的加入或丟失。諧和圖的下交點(diǎn)年齡為283.5±2.1Ma。

對(duì)樣品(YD2)共分析了26個(gè)測(cè)點(diǎn)，鋯石陰極發(fā)光(CL)圖片見圖9，測(cè)點(diǎn)均位于巖漿生長(zhǎng)環(huán)帶上，其206Pb/238U表面年齡在269～284Ma，在鋯石U一Pb年齡諧和圖中，26粒鋯石均分布在諧和線上及附近，諧和年齡見圖10，定年結(jié)果為277.6±2.5Ma。

對(duì)樣品(P7-23)分析了25個(gè)測(cè)點(diǎn)，鋯石陰極發(fā)光(CL)圖片見圖11，測(cè)點(diǎn)均位于巖漿生長(zhǎng)環(huán)帶上，除一個(gè)測(cè)點(diǎn)給出206Pb/238U表面年齡348Ma較大外，剩余的24個(gè)測(cè)點(diǎn)206Pb/238U表面年齡在281～305Ma，諧和圖(圖12)的下交點(diǎn)年齡為298.7±2.3Ma。

綜上所述，277.6±2.5～298.7±2.3Ma為區(qū)內(nèi)堿長(zhǎng)花崗巖的成巖年齡，侵位時(shí)代為早二疊世。

圖7 堿長(zhǎng)花崗巖(P6-8)鋯石CL圖像 圖8 堿長(zhǎng)花崗巖(P6-8)鋯石年齡諧和圖Figure 7 Alkali-feldspar granite (P6-8) zircon CL images Figure 8 Alkali-feldspar granite (P6-8) zircon age concordia diagram

圖9 堿長(zhǎng)花崗巖(YD2)鋯石CL圖像 圖10 堿長(zhǎng)花崗巖(YD2)鋯石年齡諧和圖Figure 9 Alkali-feldspar granite (YD2) zircon CL images Zircon CL images of alkali-feldspar granite (YD2) Figure 10 Alkali-feldspar granite (YD2) zircon age concordia diagram

圖11 堿長(zhǎng)花崗巖(P7-23)鋯石CL圖像 圖12 堿長(zhǎng)花崗巖(P7-23)鋯石年齡諧和圖 Figure 11 Alkali-feldspar granite (P7-23) zircon CL images Figure 12 Alkali-feldspar granite (P7-23) zircon age concordia diagram

四、巖石地球化學(xué)特征

地球化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示該花崗巖高ω(SiO2)為71.30%～79.21%；ω(Al2O3)為10.38%～13.44%，平均為74.24%；ω(K2O)為3.69%～4.67%，ω(Na2O)為3.54%～4.59%，富堿ω(K2O+Na2O)為7.23%～9.14%，ω(K2O)/ω(Na2O)為0.99%～1.17%；貧ω(CaO)為0.21%～0.66%，ω(P2O5)為0.04%～0.16%，ω(MgO)為0.29%～0.73%，ω(TiO2)為0.27%～0.62%。里特曼指數(shù)δ(43)=1.44～2.94，堿度率指數(shù)高AR=4.19～5.31。鋁飽和指數(shù)A/CNK=0.98～1.06，NK/A=1.06～1.14，為弱過(guò)鋁質(zhì)巖石(圖13)。

圖13 堿長(zhǎng)花崗巖A/NK-A/CNK圖解Figure 13 Alkali-feldspar granite A/NK-A/CNK diagram

在標(biāo)準(zhǔn)礦物QAP圖解(圖14)中，全部落入堿長(zhǎng)花崗巖及正長(zhǎng)花崗巖區(qū)域內(nèi)，在SiO2-K2O變異圖解(圖15)中，大部分落入高鉀堿鈣性列區(qū)。

1.富石英花崗巖；2.堿長(zhǎng)花崗巖；3a.正長(zhǎng)花崗巖；3b.二長(zhǎng)花崗巖；4.花崗閃長(zhǎng)巖；5.英云閃長(zhǎng)巖；圖14 堿長(zhǎng)花崗巖Q-A-P圖解Figure 14 Alkali-feldspar granite Q-A-P diagram

實(shí)線據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976;虛線據(jù)Middlemost,1985圖15 堿長(zhǎng)花崗巖SiO2-K2O圖Figure 15 Alkali-feldspar granite SiO2-K2O diagram

圖16 堿長(zhǎng)花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解Figure 16 Alkali-feldspar granite REE chondrite normalizing diagram

巖石的稀土元素分析結(jié)果顯示，巖石具有較高的稀土元素總量，∑REE=200.56～316.70×10-6，平均含量為252.52×10-6，∑LREE=183.60～275.01×10-6，平均含量為221.59×10-6，∑HREE=16.95～41.69×10-6，平均含量為30.93×10-6。巖石ω(LREE)/ω(HREE)=6.10～10.83，在巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解(圖16)中，總體曲線表現(xiàn)為輕稀土中等富集的右傾V字配分形式。ω(LaN)/ω(YbN)=5.52～8.83，平均值為6.73，輕重稀土分異較明顯。ω(LaN)/ω(SmN)N=2.54～4.25，平均值為3.26，ω(GdN)/ω(YbN)=1.31～1.38，平均值為1.36，表明輕稀土發(fā)生了較明顯的分餾作用，而重稀土分餾作用不明顯。δEu=0.38～0.48，平均值為0.41，具明顯的Eu負(fù)異常，Eu的虧損可能與斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用有關(guān)。該組樣品6具有基本一致的稀土配分模式，表明其為同源演化序列。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖17)顯示，堿長(zhǎng)花崗巖富集大離子親石元素(Rb、K)和不相容元素(Th、U、Zr、Hf)，與相鄰元素相比，Ba、P、Sr、Ti、Nb、Ta明顯虧損。

圖17 堿長(zhǎng)花崗巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解Figure 17 Alkali-feldspar granite trace elements primary mantle normalizing diagram

5 討論

堿長(zhǎng)花崗巖主量元素顯示出具有高硅、高堿、低鋁、低鐵鎂鈣的特征，ω(SiO2)為71.30%～79.21%、ω(Al2O3)為10.38%～13.44%、ω(K2O+Na2O)為7.23%～9.14%(平均為8.51%)。A/CNK為0.98～1.06，反映了弱過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性花崗巖的特點(diǎn)。稀土元素表現(xiàn)為輕稀土富集，分餾較好，重稀土虧損，分餾作用不明顯，具負(fù)銪異常，δEu為0.38～0.48。上述特征與Eby(1992)提出的A2亞類形成于碰撞后構(gòu)造環(huán)境和非造山的環(huán)斑花崗巖和洪大衛(wèi)等劃分的PA型花崗巖特點(diǎn)基本一致。屬于不含堿性暗色礦物的偏鋁、甚至是弱過(guò)鋁質(zhì)的A型花崗巖。

在K2O-Na2O圖解(圖18)、10000Ga/Al-Zr圖解(圖19)中，堿長(zhǎng)花崗巖所有點(diǎn)均投影在A型花崗巖區(qū)域，在Y/Nb-Ce/Nb圖解(圖21)中，樣品落入造山后區(qū)(A2區(qū))。R1-R2圖解(圖20)中堿長(zhǎng)花崗巖樣品大部分落入造山期后A型花崗巖區(qū)，與Y/Nb-Ce/Nb圖解顯示的信息一致，表明堿長(zhǎng)花崗巖可能為造山后伸展體制下巖漿作用的產(chǎn)物，標(biāo)志著興蒙造山帶晚古生代構(gòu)造演化處于后造山構(gòu)造階段。

圖18 堿長(zhǎng)花崗巖K2O-Na2O圖解Figure 18 Alkali-feldspar granite K2O-Na2O diagram

圖19 堿長(zhǎng)花崗巖10000Ga/Al-Zr圖Figure 19 Alkali-feldspar granite 10000Ga/Al-Zr diagram

鑒于細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖侵位時(shí)代為289Ma～300Ma，該巖體具有碰撞前-同碰撞和大洋島弧花崗巖特征，且從地層發(fā)育情況來(lái)看，區(qū)域上格根敖包組海陸交互相地層出露范圍有限，僅在東烏旗附近有所出露，而缺失早二疊世中、晚期的地層沉積，表明賀根山可能是一個(gè)弧后小洋盆，由于古亞洲洋的持續(xù)俯沖很快就消失了。扎根烏拉序列堿長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征顯示為后造山A型花崗巖的地球化學(xué)特征，本次工作認(rèn)為隨著古亞洲洋的向北俯沖，早期形成華力西期白音烏拉-東烏旗大陸邊緣弧巖漿巖帶，晚期由于俯沖板片后彎，造成深部軟流圈上涌和上覆巖石圈地慢的部分熔融，在靠近弧后的地方形成小的賀根山洋盆；而遠(yuǎn)離俯沖帶的內(nèi)陸由于軟流圈上涌帶來(lái)的熱量造成上覆地殼的熔融形成扎根烏拉序列堿長(zhǎng)花崗巖。由于缺少同時(shí)期廣泛的海相沉積地層，本次工作所做鋯石的206Pb/238U堿長(zhǎng)花崗巖的成巖年齡最早約在277Ma，推測(cè)在古亞洲洋的持續(xù)俯沖作用下賀根山洋很快夭折， 約在277Ma時(shí)閉合過(guò)程中造成研究區(qū)東南側(cè)賀根山蛇綠巖的就位。

①地幔斜長(zhǎng)花崗巖；②破壞性活動(dòng)板塊邊緣(板塊碰撞前)花崗巖；③板塊碰撞后隆起期花崗巖；④晚造山期花崗巖；⑤非造山區(qū)A型花崗巖；⑥同碰撞花崗巖；⑦造山期后A型花崗巖圖20 堿長(zhǎng)花崗巖R1-R2判別圖Figure 20 Alkali-feldspar granite R1-R2 discriminating diagram

A1.非造山帶A型花崗巖；A2.造山后A型花崗巖；OIB.大洋島嶼玄武巖；IAB.島弧玄武巖圖21 堿長(zhǎng)花崗巖Y/Nb-Ce/Nb圖解Figure 21 Alkali-feldspar granite Y/Nb-Ce/Nb diagram

6 結(jié)論

①鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示鹽池北山堿長(zhǎng)花崗巖形成時(shí)限為277.6±2.5～298.7±2.3Ma，屬早二疊世。

②該巖體具高硅、高堿、低鋁、低鐵鎂鈣、高鉀鈣堿性特征。稀土配分曲線總體表現(xiàn)為輕稀土中等富集的右傾V字配分形式。微量元素結(jié)果顯示其可能為造山后伸展體制下巖漿作用的產(chǎn)物，標(biāo)志著興蒙造山帶晚古生代構(gòu)造演化處于后造山構(gòu)造階段。

[1]程銀行,等.內(nèi)蒙古東烏旗堿性侵入巖的時(shí)代、成因及地質(zhì)意義[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2014，88(11)∶2086-2096.

[2]洪大衛(wèi),等.內(nèi)蒙古中部二疊紀(jì)堿性花崗巖及其地球動(dòng)力學(xué)意義[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，1994，68(3)：219-230.

[3]內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)調(diào)隊(duì).1∶20萬(wàn)東烏珠穆沁旗幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].呼和浩特：內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)調(diào)隊(duì)，1973.

[4]內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)調(diào)隊(duì).根山幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].呼和浩特：內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)調(diào)隊(duì)，1973.

[5]王東方,等.華北地塊北緣古生代構(gòu)造巖漿及成礦作用[R].呼和浩特：內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)調(diào)隊(duì)，1995.

[6]張本仁.大陸造山帶地球化學(xué)研究：I巖石構(gòu)造環(huán)境地球化學(xué)判別的改進(jìn)[J].西北地質(zhì)，2001(3).