内蒙古察右中旗乌兰巴山复式岩体的岩石学及地球化学特征

吴家富，陈园平，汪鹤林

（1.安徽省地质调查院，安徽合肥 230001；2.江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队，江西上饶 334000；3.安徽省地质矿产勘查局321地质队，安徽铜陵 244033）

内蒙古察右中旗乌兰巴山复式岩体的岩石学及地球化学特征

吴家富1，陈园平2，汪鹤林3

（1.安徽省地质调查院，安徽合肥 230001；2.江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队，江西上饶 334000；3.安徽省地质矿产勘查局321地质队，安徽铜陵 244033）

在1/5万袁家房子等四幅区域矿产地质填图的基础上，对乌兰巴山复式岩体的野外地质特征、岩石学、矿物学、地球化学和同位素年代学等方面进行了初步研究。同位素锆石U-Pb分析结果表明，206Pb/238U表面年龄为225.4±1.6 Ma岩体,侵位时代为早三叠纪。该岩体总体展布受区域北东向构造控制明显。岩石化学、地球化学表明该复式岩体属钙碱性岩；东壕欠闪长岩可能为地幔成因，并有地壳物质的加入，乌兰巴山等花岗岩、二长花岗岩可能为壳源成因。稀土元素配分曲线显示出向右倾的平坦曲线型，轻稀土富集，重稀土明显亏损，无明显的铕异常。

复式岩体；地球化学特征；岩石学；乌兰巴山；内蒙古

乌兰巴山复式岩体由东壕欠、乌兰巴山、大房子、羊房沟、宝石沟牧场等岩体组成，大小不等，以中酸性的闪长岩和花岗岩为主，出露面积约56.6 km2（图1）。北东部被汉诺坝组玄武岩覆盖，向南西延伸至测区以外。前人[1]认为该岩体是华力西晚期侵入岩或是一套杂岩体，研究程度较低，缺少同位素年代资料。本文在1/5万袁家房子等四幅区域矿产地质填图和系统采集岩石化学、地球化学、同位素样品等工作的基础上，对乌兰巴山复式岩体的岩石学、矿物学、不同岩石之间的侵入接触关系及地球化学特征等进行了分析和探讨。

1 区域地质背景及岩体地质特征

测区隶属内蒙古自治区察哈尔右翼中旗，位于大青山西段，构造位置为华北陆块北缘，为印支期逆冲推覆构造的前缘挤压区。华北陆块北缘与兴蒙造山带边界缝合带南侧发育一条规模巨大的前陆构造岩浆活动带，在空间上构成一条巨大的北东向花岗岩带[2-3]。察右中旗的乌兰巴山复式岩体作为该带一个典型的代表,伴随多次构造运动，岩浆活动强烈。酸性侵入岩出露于乌兰巴山、大房子、宝石沟牧场、羊房沟一带，其中乌兰巴山岩体规模较大，后三者较小，以小岩株形式产出，均为燕山期侵入岩；中基性侵入岩以东壕欠闪长岩体为代表，侵位时代为华力西晚期，呈北东东向延长，它们共同组成了乌兰巴山复式岩体。野外调查表明，乌兰巴山复式岩体的花岗岩、二长花岗岩与闪长岩呈侵入接触关系，并含有闪长岩的捕掳体（图2），岩体的先后关系比较清楚。实际资料和野外观察证明，所谓复式岩体系指不同时代花岗岩类岩体在空间上的共生。组成复式岩体的各部分彼此之间不存在必然的成因联系[4]，它们可以是同一成因类型的花岗岩类,也可以是不同成因类型的花岗岩类。而乌兰巴山复式岩体就是不同类型的花岗岩类组合，从野外宏观看，岩石类型由中性向酸性演变。其总体展布呈长条状，受区域北东向构造控制明显。

乌兰巴山复式岩体的闪长岩和花岗岩类一般沿深断裂分布，呈岩基或岩株状产出，围岩蚀变明显。酸性岩体具一定分带现象，外部相主要是中细粒肉红色二长花岗岩；过渡相为中粒、不等粒、似斑状肉红色花岗岩；内部相为肉红色的细粒花岗岩。岩石中钾长石为微斜长石，反映岩体为中深成相，岩浆沿断裂以主动方式侵入。本次工作发现岩体与围岩具有明显而清楚的侵入接触关系，呈岩枝或岩株状侵入于新太古代乌拉山岩群大理岩中，岩体与区内兵图金矿和羊房沟钨矿的形成关系密切。岩浆沿断裂侵位在快速上升过程中从地幔和基性岩石中萃取了大量的Cu、Au等成矿元素,并快速上升到达地壳浅部[5]。热液沿裂隙向围岩扩散并与围岩发生交代作用，导致金及多金属等沿断裂破碎带富集成有工业意义的矿体[6]。

图1 乌兰巴山复式岩体地质简图（比例尺1/50 000）Fig.1 Geological sketch in the Ulan Hill complex rock mass

图2 察右中旗东壕欠、乌兰巴山岩体野外地质特征照片Fig.2 Photos showing the geological characteristics of rock mass in the field of Ulan Hill and East Owed Trench,Chahar Banner

2 岩石学特征

乌兰巴山复式岩体由典型的东壕欠闪长岩、乌兰巴山等花岗岩及二长花岗岩为代表的岩体组成，下面分述两个典型岩体的岩石学特征。

2.1 东壕欠闪长岩体（D－Pδ）

东壕欠闪长岩体，位于测区西北部，代表性岩体为察右中旗岩体，区内为其东北端。岩体呈北东东向延长，形状不规则，呈岩株产出。岩体北部侵入太古宇乌拉山群或被第四系砂土覆盖，西部和南部被燕山期花岗岩侵入，新近系玄武岩不整合其上。岩体由黑云母闪长岩、辉石闪长岩和石英闪长岩等组成。多为灰黑色、灰绿色，少量深黑色。细粒、中细粒结构，半自形粒状结构及不等粒结构和辉绿结构，块状构造。岩石主要矿物成分有：斜长石、角闪石、黑云母和少量石英、辉石等。镜下观察，部分斜长石具有较明显的环带状构造，角闪石略具次闪石化和绿泥石化。灰黑色、灰绿色的闪长岩中含有团块状的角闪辉长岩包体，包体暗色矿物多，粒度粗大，颜色深，岩石更偏基性。角闪辉长岩与闪长岩的界线呈渐变的过渡关系。随着基性程度的增高，岩石铜含量也随之增加。当绿帘石化蚀变作用明显时，则产生铜矿化。主要的副矿物有钛铁矿、锆石、磷灰石、金红石等。岩体内脉岩发育，种类有花岗岩脉、花岗斑岩脉、闪长玢岩脉等。

2.2 乌兰巴山岩体（Jr）

分布于测区西北角乌兰巴山一带，为黄花圪洞岩体的东延部分。岩体北侧和东侧被玄武岩和第四纪地层覆盖，南侧侵入太古宇乌拉山岩群大理岩中，含较多华力西期闪长岩捕虏体和残留体。岩石肉红色、浅肉红色，岩性以中细粒二长花岗岩和似斑状二长花岗岩为主，其次为石英二长岩、斜长花岗岩。中细粒花岗结构或似斑状结构，块状构造。矿物成分主要为斜长石20%～25%、微斜长石50%～55%、石英20%～25%和少量黑云母。斜长石具聚片双晶，见蠕英结构，石英为粒状他形，分布不均匀。斑晶为微斜长石、斜长石，奥长石，微斜条纹长石及少量石英，斑晶颗粒大小在2～10 mm。主要的副矿物有磁铁矿、锆石、磷灰石、石榴石等。岩体相带不明显，与围岩的界线清楚。与岩体接触的太古宇乌拉山岩群大理岩普遍发生蛇纹石化、硅化等蚀变，局部强烈，形成蛇纹石石棉等矿产。在岩体边部，有较多的花岗岩脉、花岗细晶岩脉和花岗伟晶岩脉。岩体内发育花岗斑岩脉、石英斑岩脉、石英脉、萤石脉、闪斜煌斑岩脉和石英安山岩脉等。

3 岩石化学、地球化学特征

通过1/5万矿产地质填图和测制复式岩体的地质剖面，在复式岩体的不同部位采集了硅酸盐、稀土、微量元素样品9件。东壕欠闪长岩体（D－Pδ）及乌兰巴山岩体的岩石化学、地球化学分析结果见表1。

东壕欠闪长岩岩体具有如下地球化学特征:岩石中SiO2含量为48.53%～50.46%，偏低，岩石为偏基性的闪长岩。Al2O3含量较高，在18.47%～18.76%，均大于15.33%，(FeO+Fe2O3)质量分数为7.09%，含量较低；CaO质量分数为1.55%；Al2O3＞CaO＋Na2O＋K2O，为铝过饱和岩石。Na2O＋K2O（介于为2.29%～3.70%），平均2.96%，且Na2O＞K2O。里特曼指数δ在1.08～3.15之间，均小于3.3，属钙碱性岩。

微量元素中Rb的含量偏低(介于10.78×10－6～25.61×10－6)，Sr含量较高(介于416.9×10－6～975.4×10－6)，低Rb/Sr值（为0.02～0.03）。显示为碰撞阶段岩浆作用的产物[3-7]。微量元素的蛛网图（图3）反映出岩石具有弱的Ta、P和Zr负异常，Pb的正异常，表明该岩石可能为地幔成因，并有地壳物质的加入[8-9]。

稀土元素La含量介于（5.24×10－6～20.01×10－6），Yb含量介于（0.6×10－6～1.34×10－6）。La/Yb值介于8.7～14.9，均小于20，说明岩浆熔融程度增加。闪长岩稀土元素配分曲线（图4）显示出向右倾的平坦曲线型，轻稀土富集，重稀土明显亏损，无明显的铕异常。

早三叠纪花岗岩以乌兰巴山岩体为代表，以花岗岩、二长花岗岩为主。地球化学特征:岩石中SiO2含量变化在69.02%～75.75%之间，平均值72.94%，均大于66%。Al2O3含量变化在12.21%～15.10%之间，(FeO+Fe2O3)质量分数平均值为2.23%,CaO质量分数平均值为1.41%，偏高。 Al2O3＞CaO＋Na2O＋K2O,为铝过饱和岩石。Na2O＋K2O（介于为5.68%～9.12%），平均值8.06%，K2O＞Na2O。碱性成分偏高。里特曼指数δ在1.06～2.71之间，均小于3.3，属钙碱性岩。

表1 东壕欠、乌兰巴山岩体岩石化学、地球化学分析结果Table 1 Geochemistry analysis for the rock mass of the Ulan Hill and East Owed Trench

续表1

微量元素中Rb的含量介于109.75×10－6～182.40×10－6，平均值156.11×10－6。Sr含量介于52.30×10－6～415.8×10－6，平均值248.0×10－6。Rb/Sr值为0.34～3.41。微量元素蛛网图（图5）则显示岩石具有明显的Pb、Cd的正异常和Ba、Nb、Ta、Sr、Ti负异常，表明该类岩石可能为壳源成因[10-11]。

稀土元素La含量介于11.90×10－6～194.50×10－6，Yb含量介于0.12×10－6～3.43 ×10－6。La/Yb值介于19.59～158.92，花岗岩稀土元素配分曲线（图6）显示出向右倾的平坦曲线型，明显地富集LREE，大多数样品具铕异常。

图3 东壕欠闪长岩微量元素标准化蛛网图（原始地幔值来自Sun and McDonough et al.,1989）Fig.3 East owed trench diorite trace elements of standardization spider diagram

本文对乌兰巴山复式岩体进行了锆石U-Pb同位素测年。样品取自乌兰巴山岩体中细粒肉红色新鲜花岗岩中，所选的锆石为浅黄色透明长柱状或为近无色透明长柱状，代表岩浆结晶锆石。其U-Pb同位素测年结果列在表2中，4个数据点都投影在谐和图上(图7)。可见3、4号点Pb丢失比较严重，而1、2号点锆石的206Pb/238U的平均权重U-Pb同位素年龄为225.4±1.6 Ma，结合野外实地调查，认为可代表乌兰巴山复式岩体的结晶年龄。笔者根据区域岩浆岩时代和测区地质背景，认为将侵位时代置于早三叠纪较为合理，但不排除存在印支期侵入的可能性。

4 结论

图4 东壕欠闪长岩稀土元素配分曲线图（球粒陨石标准值来自Boynton,1984）Fig.4 East owed trench diorite REE curve

图5 侏罗纪花岗岩微量元素标准化蛛网图（原始地幔值来自Sun and McDonough et al.,1989）Fig.5 Jurassic granite trace element of standardized web diagram

图6 侏罗纪花岗岩稀土元素配分曲线图（球粒陨石标准值来自Boynton,1984）Fig.6 Jurassic granitic REE curve

表2 乌兰巴山岩体锆石U-Pb法同位素地质测年分析结果Table 2 Zircon U-Pb isotope geochronology analysis data for the Ulan Hill rock mass

图7 乌兰巴山花岗岩样品锆石U-Pb同位素年龄谐和图Fig.7 Zircon U-Pb isotope age Concordia diagram of granite samples in the Ulan Hill

乌兰巴山复式岩体由东壕欠、乌兰巴山、大房子、羊房沟、宝石沟牧场等岩体组成，大小不等，呈岩基和岩株状产出。以东壕欠中性的闪长岩和乌兰巴山花岗岩为典型代表，通过野外调查发现它们相互为侵入接触关系。本次工作发现复式岩体呈岩枝或岩株状与围岩新太古代乌拉山岩群大理岩呈明显而清楚的侵入接触关系，认为是由岩浆直接侵位形成的，总体分布受北东向区域构造控制明显，空间上构成一条规模巨大的前陆构造岩浆活动带。围岩蚀变主要有硅化、高岭土化、碳酸盐化、铁锰矿化、绢云母化等，与测区内兵图金矿和羊房沟钨矿的形成关系密切。

乌兰巴山复式岩体里特曼指数δ均小于3.3，属钙碱性岩，闪长岩岩石具有弱的Ta、P和Zr负异常，Pb的正异常，表明该岩石可能为地幔成因，并有地壳物质的加入。Sr含量较高介于416.9×10－6～975.4×10－6，低Rb/Sr值（为0.02～0.03），显示为碰撞阶段岩浆作用的产物[3-7]。花岗岩、二长花岗岩岩石具有明显的Pb、Cd的正异常和Ba、Nb、Ta、Sr、Ti负异常，表明该类岩石可能为壳源成因。稀土元素配分曲线显示出向右倾的平坦曲线型，轻稀土富集，重稀土明显亏损，无明显的铕异常。

1、2号点锆石的206Pb/238U的平均权重U-Pb同位素年龄为225.4±1.6 Ma，代表了乌兰巴山复式岩体的结晶年龄，将侵位时代置于早三叠纪较为合理。这表明燕山运动是本区一次重要的构造岩浆活动事件，为金及有色金属成矿提供了物质来源。本文根据区域岩浆岩时代和测区地质背景，不排除存在印支期侵入岩的可能。

[1]内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古自治区区域地质志[M].北京：地质出版社，1991.

[2]柳长峰，张浩然，刘文灿，等.内蒙古中部四子王旗地区北极各岩体锆石定年及其岩石化学特征[J].现代地质，2010，113-119.

[3]赵庆英，李 刚，刘正宏，等.内蒙古大青山地区沙德盖岩体特征及成因[J].吉林大学学报（地球科学版），2009，1073-1079.

[4]刘家远.复式岩体和杂岩体—花岗岩类岩体组合的两种基本形式及其意义[J].地质找矿论丛，2003，144.

[5]沈保丰，翟安民，杨春亮.古元古代－中国重要的成矿期[J]，地质调查与研究，2010，247-248.

[6]吴家富，鲁如魁，夏立元，等.内蒙古察右后旗1/5万袁家房子等四幅区域矿产调查成果报告[M]，内蒙古有色地质勘查局609队，2008，18-28.

[7]李大鹏，陈岳龙，王 忠，刘长征.内蒙古不同时代花岗岩类Nd、Pb同位素特征及其地质意义[J]，现代地质，2010，821-829.

[8]庄 云，崔来旺，张立中.内蒙古中部商都县库伦图地区晚三叠世花岗岩的地球化学特征及构造意义[J]，地质科技情报，2010，（2）：1-8.

[9]赵国斌，李文明，杨合群，等.内蒙盘陀山含钨花岗岩体地质地球化学特征及成因讨论[J]，地质与勘探，2011，828-834.

[10]Eby G N.Chemical subdivision of the A－ ty pe gr an－ito ida:pet rog enet ic and tecto nic implications[J].Geolog y,1992,10:641－644.

[11]Sy lv ester P J.Post－co llisional alkaline gr anites[J].J Geol,1989,97:261－280.

Petrological and Geochemical Characteristics of the Composite Rock Mass in the Ulan Hill,Chahar Banner,Inner Mongolia

WU Jia-fu1,CHEN Yuan-ping2,WANG He-ling3
（1.Anhui Institute of Geological Survey,Hefei 230001,China;2.Northeast Brigade of Jiangxi Bureau of Geology and mineral resources,Shangrao Jiangxi 334000,China;3.321 geological team ofAnhui Provincial Bureau of Geology and mineral resources exploration,TonglingAnhui 244033,China）

In 1/50 000 Yuanjiafangzi and three other regional geological mapping,petrology，mineralogy，geochemical and isotopic chronology were studied based on the geological characteristics of the complex rock mass in the Ulan Hill Chahar Banner,Inner Mongolia.Isotope zircon U-Pb results,206Pb/238U surface age 225.4±1.6 Ma,can be the Jurassic emplacement age.The rock mass distribution is controlled by the regional NE fault obviously.The rock geochemical data shows that it belongs to calc alkaline rock series.The Donghaokan diorite may be mantle origin with the crustal material mixing.Ulan Hill granites may be crust origin.REE curves showed a rightward flat type with LREE enrichment,HREE apparently absent,and no obvious Europium anomaly exist.

composite rock mass;geochemical characteristics;petrology;Ulan Hill;Inner Mongolia

P588.1

A

1672－4135（2012）01－0022-07

2011-12-20

内蒙古自治区地质勘查项目（[2005]矿调1－8）

吴家富（1968－），男，大专，高级工程师，1989年毕业于赣州地质学校地质调查与找矿专业，长期从事区域矿产地质调查工作，Email：ahwjf103@sina.com。