内蒙古吉日嘎朗图晚泥盆世侵入岩特征及其构造意义

2013-01-12白立兵邓晋福陶继雄

地质与资源 2013年2期

白立兵，邓晋福，陶继雄

（1.中国地质大学，北京100083；2.内蒙古自治区地质调查院，内蒙古呼和浩特010020）

研究区行政区划上属内蒙古锡林浩特阿巴嘎旗及东乌旗.构造上属于兴蒙造山带，大地构造位置处于内蒙古自治区二连-贺根山板块对接带北部，西伯利亚板块古生代陆缘增生带（见图1）.自20世纪70年代以来，许多学者对本区进行了研究.目前多数学者认为内蒙古北部二连-贺根山一带为西伯利亚板块南缘与华北板块北缘的最终缝合带［1-5］.但最终碰撞缝合的时间却一直存在争议.主要有2种认识：一种认为缝合时间可能在晚泥盆世［1，3-7］，主要证据是区域地质对比、古生物地层学以及少量同位素年龄；另一种认为缝合时间为晚二叠世［3］，主要证据为地层、古生物群及古地磁等方面都存在明显的差异.

近年来，在这一地区开展了部分区域性（1∶25万区调）的研究工作，发现该区内分布大量近东西向的晚古生代花岗岩，其中时代较早的为一套泥盆纪花岗岩，侵入到中下泥盆统泥鳅河组、上泥盆统安格尔音乌拉组中，后被晚石炭世二长花岗岩及早二叠世二长花岗岩及正长花岗岩侵入.本文以该套花岗岩为研究对象，通过对其岩石学、岩石地球化学和同位素定年研究，分析其形成的大地构造环境及时代.

1 岩石学特征

该套侵入岩出露较分散（见图1），岩石组合从早至晚岩石类型为石英闪长岩-英云闪长岩-花岗闪长岩，在空间上密切共生，演化上连续，具有成分及结构双重演化的特点.矿物成分上角闪石由多变少，石英则由少变多.岩石主要岩性薄片鉴定如下.

石英闪长岩：浅肉红色，中细粒半自形粒状结构，块状构造.斜长石0.4~3mm，少数达5mm，板状，绢云母化伴绿帘石化；正长石0.5~1.2mm，不规则状，泥化，局部与石英呈文象交生状；石英0.2~1.5mm，他形粒状；黑云母0.2~1.2mm，片状，绿泥石化，少量残留呈黄褐色；角闪石假象0.2~1mm，蚀变为绿泥石及绿帘石集合体.矿物含量斜长石60%，正长石13%，石英12%，黑云母14%，角闪石假象少量，磁铁矿1%，磷灰石、锆石微量.

英云闪长岩：灰白色，粗中粒花岗结构，块状构造.斜长石呈2~10mm半自形厚板状，绢云母化，具钠长石双晶，粗粒内包有细粒黑云母，部分斜长石绢云母化较弱，少数被网状显微裂隙切割；石英1.5~5mm，他形粒状，波状消光明显；钾长石0.5~5mm，不规则状，有的被钠长石交代显棋盘格子状；黑云母绿泥石化，少量残留呈红褐色.岩石局部发育不规则显微裂隙，充填物为碎粉状长石、石英及鳞片状绿泥石.矿物含量斜长石55%，石英25%，钾长石5%，黑云母10%（标本），磁铁矿少量，磷灰石、锆石微量，裂隙充填物5%.

花岗闪长岩：灰白色，中细粒半自形粒状结构，块状构造.更中长石0.8~3 mm，个别达5 mm，板状，少数核部绢云母化伴绿帘石化显著，发育钠长石双晶；石英0.6~3 mm，个别达8 mm，似斑状；正长石0.6~3mm，不规则状，弱泥化，具少量显微细条纹；黑云母0.2~2mm，多发育成宽片状，黄—暗褐色多色性，个别绿泥石化，具少量磷灰石、锆石包体.更中长石40%～45%，石英20%～30%，正长石10%～20%，黑云母5%～10%，磁铁矿少量，磷灰石、锆石微量.岩体局部见斜长石和石英的似斑晶，大小3～10mm，含量20%.

2 岩石地球化学特征

从岩石化学成分（表1）可知，SiO2含量为64.23%～74.47%，Al2O313.59%～16.26%，TiO20.19%～0.76%，Na2O+K2O 6.28%～8.15%.在 SiO2-（Na2O+K2O）图解（图2）中落入亚碱性区，SiO2-FeO*/MgO图解（图3）投入钙碱性系列［7］.σ 值除一个样品为1.57，其余为2.03～2.25，总体属钙碱性系列.A/CNK＝1.06～1.21，属过铝质花岗岩.投影在TAS分类图解（图4）上，属花岗闪长岩和花岗岩.采用 O′Connor（1965）CIPW-norm An-Ab-Or图（图5），显示T2G1G2QM组合（奥长花岗岩、花岗闪长岩、花岗岩、石英二长岩）.而TTG岩石组合中最特征的是奥长花岗岩，所以TTG岩石组合又可称为奥长花岗岩系列.在 R1-R2判别图解（图 6）中［10］，花岗岩多投于板块碰撞前，显示碰撞前消减带花岗岩特点，反映岩石组合为钙碱性岩石和奥长花岗岩.上述特征综合反映该套岩石具典型TTG岩类特征.

表1 花岗岩岩石化学成分及特征参数Table1 Chem ical composition and parametersof the granite

3 微量元素地球化学特征

微量元素分析结果见表 2.在 Nb－Y 及 Rb－（Y＋Nb）图解（图7、8）中属火山弧花岗岩.在微量元素蛛网图（图9）中，表现出一致的蛛网模式，反映它们可能来自相同的源区.不相容元素显著富集，相容元素含量相对较低，Ba、Th 略有富集，Nb、Ce、Sm、Zr、Y、Yb 等含量低，显示火山弧花岗岩特征［11-12］.

表2 花岗岩微量元素化学分析Table2 Trace element contentsof the granite

表3 花岗岩岩石稀土元素化学分析及特征参数Table3 REEcontentsandparametersofthegranite

4 稀土元素地球化学特征

稀土元素分析结果见表3.稀土配分曲线（图10）表现为轻稀土富集、重稀土相对平缓的右倾模式，稀土总量∑REE=69.720×10-6～193.402×10-6，轻重稀土比值较高，∑LREE/∑HREE>4，δEu 为 0.61～0.75，略具负铕异常.总体反映上述花岗岩可能具有类似的源区并经历过相似的构造演化过程，同时结晶分异也较明显，岩石以高度分馏的稀土模式和亏损HREE为特征，显示TTG 岩类特征［13］.

5 同位素年龄

（1）Rb-Sr同位素

石英闪长岩、花岗闪长岩的初始锶分别为0.705060 和 0.705745.t＝361.1Ma（表 4），介于 0.701～0.706之间，属低锶花岗岩，一般是幔源型花岗岩.

表4 花岗岩Rb-Sr同位素Table4 Rb-Srisotopeofgranite

（2）单颗粒锆石U－Pb年龄

在花岗闪长岩中取单颗粒锆石U－Pb年龄为361.1±1.0Ma（2、3号点表面加权年龄，图11和表 5），时代置于晚泥盆纪（据2008国际地层表，泥盆系与石炭系分界年龄为359.2±2.5Ma）.

表5 锆石U－Pb 同位素分析结果Table 5 Zircon U-Pb isotopic date

6 构造意义

该侵入岩岩石组合类型为石英闪长岩－英云闪长岩－花岗闪长岩，岩石化学特征显示T2G1G2QM组合，属TTG岩类．微量元素显示为火山弧花岗岩．稀土元素以高度分馏的稀土模式和亏损HREE为特征，显示TTG岩类特征．综合反映了该套岩石具典型TTG岩类特征，证明该套花岗岩为洋壳向陆壳俯冲形成的产物．同位素测年结果为361．1Ma．该套花岗岩侵入上泥盆统安格尔音乌拉组，被上石炭统－下二叠统宝力高庙组不整合覆盖．证明该类岩石形成于泥盆纪晚期．

综上所述，本区晚泥盆世洋壳向西伯利亚板块俯冲，说明此时西伯利亚板块与华北板块仍没有对接碰撞．因此，西伯利亚板块与华北板块的缝合时间至少应在晚泥盆世之后．

致谢：感谢中国地质大学（北京）刘翠博士的关心与帮助.感谢内蒙古自治区地质调查院许立权教授级高工、二连地区1∶25万区域地质调查项目及东乌旗地区1∶25万区域地质调查项目组的大力支持.

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