内蒙古东七一山花岗岩地球化学、锆石SHRIMP U-Pb年龄及岩体形成环境探讨

杨岳清, 吕 博, 孟贵祥, 严加永, 赵金花,

王守光3), 贾玲珑3), 韩建刚3)

1)中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037;

2)中国地质大学(北京), 北京 100083;

3)内蒙古自治区地质调查院, 内蒙古呼和浩特 010020

内蒙古东七一山花岗岩地球化学、锆石SHRIMP U-Pb年龄及岩体形成环境探讨

杨岳清1), 吕 博2), 孟贵祥1), 严加永1), 赵金花1),

王守光3), 贾玲珑3), 韩建刚3)

1)中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037;

2)中国地质大学(北京), 北京 100083;

3)内蒙古自治区地质调查院, 内蒙古呼和浩特 010020

古生代时期, 北山地区的地壳活动非常强烈, 主要表现为: 早古生代初期大陆的裂解, 一直到中奥陶世广阔大洋盆的发育。志留纪末, 洋盆在自南向北的俯冲中封闭, 使北侧的哈萨克斯坦板块和南侧的塔里木板块拼贴, 并在碰撞造山过程中又构成了一个相对统一的陆块。在晚古生代, 北山地区地壳又在另外一种形式中异常强烈活动, 特别是自石炭纪到二叠纪, 大规模的中酸性岩浆侵入活动构成本区重要的地质事件,其出露的花岗岩类占到了全区总面积的近 1/3, 但泥盆纪时期的地壳活动, 特别是花岗岩浆的侵入活动常被人们忽视, 笔者据泥盆纪时期的沉积-火山作用及挤压构造活动也较发育认为, 海西早期也应有较强的花岗岩浆侵入活动。本文有针对性地对北山地区, 原定为海西中期的东七一山花岗岩岩基, 在岩石学和地球化学等方面研究基础上, 对 3处岩石中锆石首次进行了 SHRIMP U-Pb年龄测定, 其结果分别是(355±4) Ma、(359±4) Ma、(355±5) Ma, 这表明东七一山花岗岩形成于泥盆纪晚期, 从而确定了北山晚古生代早期也有花岗岩浆的强烈活动, 这对深化北山古生代地壳演化过程有积极意义。

花岗岩; 岩石地球化学; 锆石U-Pb年龄; 碰撞造山; 海西造山运动; 北山

处于内蒙古西部和甘肃北部的北山地区是我国较重要的一个古生代地壳活动带和成矿远景区(聂凤军等, 2001; 西安地质矿产研究所, 2006; 杨合群等, 2009; 童英等, 2010)。在古生代陆块分裂、大洋扩张、俯冲、碰撞造山和裂谷发育过程(龚全胜等,2002; 何世平等, 2002, 2005; 左国朝等, 1990, 1996,2003; 杨合群等, 2008)中, 岩浆活动一直非常强烈,除了各时期地层中发育的火山岩外(王立社等, 2009),花岗岩浆活动也非常活跃的, 花岗岩类在内蒙古北山地区的出露面积几乎占到了基岩分布面积的三分之一。根据目前的工作(左国朝等, 1990; 穆治国等,1992; 王谐等, 1998; 梅华林等, 1999; 修群业, 1999;王涛, 2000; 聂凤军等, 2002; 江思宏等, 2003), 花岗岩类的形成时代总体可分成前寒武纪、加里东期、海西期、印支期和燕山期。其中, 海西期花岗岩的分布面积占 70%以上, 其中, 又以海西中晚期岩体分布最广。

从地壳发展史看, 北山地区在志留纪末到泥盆纪初, 哈萨克斯坦板块和塔里木板块发生拼贴后,地壳仍处于较活跃状态, 特别是两板块的接触部位连同残留洋壳一起发生强烈的挤压抬升, 出现碰撞造山作用(周国庆等, 2000; 任秉琛等, 2001; 魏志军等, 2004; 杨合群等, 2010b)。晚古生代早期的碰撞造山作用与早古生代晚期的俯冲造山作用先后衔接、相互关联, 共同组成俯冲-碰撞造山作用(何世平等,2005)。例如在北山北部的双沟山—雀儿山—芦草井泥盆纪陆缘凹陷带中, 发育早泥盆世海底中基性火山喷发及细碎屑岩、碳酸盐岩沉积, 经短期间断又出现中泥盆世中酸性火山大规模喷发并伴随火山碎屑岩及碳酸盐岩沉积(左国朝等, 1995; 何世平等,2004), 其后, 区内也出现了泥盆系的强烈变形及其相应的挤压隆升构造活动。按理说, 在海西早期, 北山地区也应有花岗岩浆较强的侵入活动, 但从已有资料看, 海西早期花岗岩的分布是相当少的, 其实际情况究竟如何呢？

带着这一疑问, 作者对区域早古生代晚期至晚古生代早期构造活动非常发育的旱山—东七一山一带, 规模较大的、前人定为海西中—晚期的东七一山花岗岩, 在岩石地球化学、同位素等方面研究基础上进行了锆石SHRIMP U-Pb定年, 测年结果表明,该岩体形成于(355±4) Ma～(359±4) Ma, 也即海西早期。这一认识对北山地区古生代地壳活动特征和规律研究具有重要意义。

1 测年花岗岩产出的地质环境及其特征

东七一山花岗岩在大地构造位置上处于北山东部哈萨克斯坦板块东南缘早古生代活动陆缘带(杨合群等, 2008), 区内花岗岩体众多, 分布广泛, 构成一条近东西向的花岗岩带, 岩带北部, 古元古界北山群变质岩系零星出露, 中西部为一东宽西窄、以北西西—南东东向展布的不规则蛇绿混杂岩带(宋泰忠等, 2008; 左国朝等, 1996; 杨合群等, 2010a),它们是区域石板井—小黄山蛇绿岩带的一部分, 蛇绿混杂岩南侧为一套奥陶—志留系的火山-碎屑岩系。蛇绿混杂岩与两侧岩系均以断层接触。

该区的花岗岩(图1), 在1:20万区域地质调查报告中(甘肃省地质矿产勘查开发局, 1977), 按形成时间分海西、印支和燕山3个时期, 海西期又分为中、晚两个旋回, 海西期岩体多以岩基产出, 分布最广,印支和燕山期花岗岩则以小岩株零星分布在海西期岩体中及外围。左国朝等(1992)曾在旱山划分出澄江期花岗岩, 但从测试方法看, 这一年龄还值得商榷。

东七一山花岗岩是 1:20万区域地质调查(甘肃省地质矿产勘查开发局, 1977)中定的海西中—晚期花岗岩中规模最大的一个岩体, 岩体的位置在图 1中位于东七一山居民点北侧。

该岩体呈一近东西向分布的不规则岩基, 沿奥陶系—中下志留统构成的复背斜侵入, 面积达100多km2, 在岩体上部可见到奥陶系上统和志留系中上统的残留顶盖, 和围岩的接触界限极不规正,岩体边部普遍存在宽度不一的同化混染带, 同时也常见围岩的扑捕虏体, 整个岩体的岩相分带不明显,推测剥蚀深度不大。从数条路线观察表明, 岩体内岩性变化很大, 目前确定的有石英闪长岩、花岗闪长岩、中粒二云母花岗岩, 黑云母二长花岗岩, 黑云母正长花岗岩等。这表明该岩体是一个复式杂岩体,其中分布面积最大的是黑云母二长花岗岩, 其它几类岩体基本呈不规则小岩株、岩枝穿插其中, 但有时也呈不明显的相变关系, 故推测黑云母二长花岗岩形成时间最早。在二云母花岗岩中晚期热液蚀变较强, 其中的白云母基本是热液蚀变作用的产物,故推测它形成最晚。另外, 在成岩后的构造活动中,各类岩体均普遍受到挤压等构造影响。

图1 东七一山花岗岩体产出区域地质图(据甘肃省地质矿产勘查开发局, 1977修改)Fig. 1 Regional geological map of Dongqiyishan granites(modified after Gansu Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development, 1977)

本次工作的重点研究主体是黑云母二长花岗岩(DQ2、DQ4)和稍晚形成的二云母二长花岗岩(DQ1)3处岩体, 取样位置见图1。

2 岩石学特征

DQ1样品: 中粒二云母花岗岩, 长石、石英粒度相差不大, 石英含量 27%, 长石中钾长石含量35%, 奥长石含量在 31%, 黑云母含量 5%, 白云母含量 2%, 后二者分布不均, 有些部位仅出现黑云母。岩石在诸多地段受后期构造影响, 长石的自形程度明显变低, 石英显示挤压、相嵌和光学性质不均一现象, 云母交代石英、长石现象明显。

DQ2样品: 中粒片麻状黑云母二长花岗岩, 钾长石均为他形, 含量 36%, 奥长石半自形-他形, 含量 32%, 两种长石相嵌分布, 石英大多数具拉长和锯齿状特征, 有时显示脉状特征, 数量占26%。副矿物中榍石数量较多, 可达 2%, 磁铁矿(钛铁矿)数量也多于DQ1, 黑云母数量为3%～4%, 基本沿挤压带呈长条状分布。

DQ4样品: 在 1:20万区域地质调查图(甘肃省地质矿产勘查开发局, 1977)中, 该点周围 0.49 km2范围内的岩体划归到燕山期, 宏观上岩石普遍呈现肉红色, 曾定为正长花岗岩, 我们抱着怀疑的态度也采了年龄样(DQ4), 同时也开展了岩石地球化学的研究。根据显微镜下观察, 主体仍为较典型的黑云母二长花岗岩, 斜长石和钾长石数量相当, 斜长石普遍较自形, 有些斜长石显示较清晰的环带结构,同时由于后期的钠质交代作用, 普遍出现净边结构,钾长石中也见晚期钠长石的交代现象, 黑云母呈片状, 含量在6%～7%。岩石的构造挤压特征不是很强。测年结果表明, 该“小岩株”也为海西早期岩体。

3 地球化学特征

3处岩石样品的主量、微量元素和Sr-Nd同位素分析结果见表1和表2。

3.1 分析方法

主量和微量元素分析由中国地质科学院国家地质实验测试中心完成, 主量元素用 X荧光光谱仪(2100)分析; 微量元素用等离子质谱仪(X-series)分析, 分析精度优于5%。分析结果见表1。Rb、Sr、Nd、Sm同位素体系的含量和比值测试由中国地质科学院地质研究所同位素室完成, Rb、Sr、Nd、Sm含量分析方法为同位素稀释法, 所用仪器为MAT262固体同位素质谱计。Sr同位素分析方法: 仪器为 MAT固体同位素质谱计, 标样采用 SRM987 SrCO387Sr/86Sr=0.710247±12(2σ), Sr同位素质量分馏采用88Sr/86Sr=8.37521校正, 全实验室流程 Sr的空白本底为 1～2 ng。Nd同位素分析方法: 仪器为Nu Plasam HR MC-ICP-MS(Nu Instruments),DSN-100膜去溶; 标样采用 JMC Nd2O3143Nd/144Nd=0.511125±10(2σ); Nd同位素质量分馏采用146Nd/144Nd=0.7219校正。全实验室流程的Nd空白本底＜1 ng。详细分析流程见何学贤等(2007)。

表1 东七一山花岗岩的主量元素/%、微量元素/10-6含量Table 1 Major/% and trace element/10-6 contents of Dongqiyishan granites

续表1

表2 内蒙古东七一山花岗岩Sr-Nd同位素分析结果Table 2 Sr-Nd isotope analytical results of Dongqiyishan granites, Inner Mongolia

3.2 常量元素地球化学

与中国花岗岩平均值(黎彤等, 1998)比较, 3处样品中除Si2O含量较高外, 其它主元素基本都偏低,例如, SiO2含量介于 71.20%～75.09%之间, 平均73.62%, 而中国花岗岩的平均值仅为71.63%, 岩石中 Al2O3平均值为 13.92%, 中国花岗岩平均值为14.00%, 岩石中K2O和Na2O平均含量分别是3.65%和 3.91%, 而中国花岗岩平均值分别为 4.09%和3.83%, 岩石中 Fe2O3+FeO、MgO、TiO2分别是1.62%、0.53%和 0.20%, 而中国花岗岩平均值则分别是3.03%、0.88%和0.29%。

3处样品的主成分相比, 尽管有较大共同性, 但仍存在一定差异, SiO2含量最高和最低之间相差4%,Al2O3相差0.92%, K2O相差2.24%, Na2O相差1.63%,Fe2O3+FeO相差1.41%, MgO相差0.41%, TiO2相差0.19%。其中酸度较高的是DQ1, 较低的是DQ4, 反之, 基性成分较高的是 DQ4, 较低的是 DQ1, 但在K2O+Na2O含量上, 较高的是 DQ2样品, 较低的是DQ1, 在K2O/Na2O上, 最高的也是DQ2样品, 其比值全部大于1(1.53～1.57), 最低的是DQ4, 比值变化于 0.58～0.69之间, 也即 DQ2富钾, DQ4贫钾。在SiO2-K2O 图解(图 2)中, 所采样品属于较富钾的中-高钾钙碱性系列。

3.3 微量元素地球化学

3处样品的稀土元素总量变化于65.44×10-6～118.95×10-6, 平均 82.90×10-6, 在所有样品中, 轻稀土元素(La至 Eu)含量明显高于重稀土(Sm至Lu), 轻重稀土比值平均达13.37, 因此3处样品的稀土模式图(图 3)均呈右倾斜型。(La/Yb)N、(La/Sm)N和(Gd/Yb)N也具有类似特点。由于在岩浆分异成岩过程中, 其中轻、重稀土元素的分离, 不仅造成了轻稀土在目前岩石中的富集和重稀土元素向更晚期岩浆中的集中, 同时也造成处于轻重稀土之间的Eu亏损, 3处样品的δEu平均为0.79, 其中亏损较大的是DQ4, δEu平均仅为0.68, 在稀土模式图中(图3), DQ4样品的Eu部位呈明显的峡谷型, 其次是 DQ1(0.80)和 DQ2(0.91)。Ce的亏损不显著, δCe变化于0.81～0.98。稀土总量高低的变化与δEu、δCe的强度变化基本是一致的, 但轻重稀土比值的变化则恰相反, 即, 岩石中稀土含量愈高, Eu、Ce的亏损也愈大, 轻重稀土的分离也愈明显。3处岩石中稀土元素分布较一致的规律性, 也进一步印证了它们源岩的共同性和成岩过程的相似性。在成岩的时间上处于东七一山边部的DQ4可能相对较早, 其次是DQ1和DQ2。

图2 东七一山花岗岩K2O-SiO2图解Fig. 2 K2O versus K2O diagram of Dongqiyishan granite

图3 东七一山花岗岩稀土元素配分模式图Fig. 3 Chondrite-normalized REE patterns of Dongqishan granite

3处样品中的大离子和不相容元素, 总体上有较大的相似性, 其蛛网图与酸性岩浆岩基本一致(图4), 最富集的元素均是 Tm、Rb、Ba、K、Th和 La, 最亏损的元素均是Y, 其次是Ta、Nb、P、Ti。但3处样品中, 微量元素含量也存在一定差异, 在 DQ2样品中, 大离子除K外, Ba、Sr的含量也明显较高, 平均含量分别是2098×10-6和441.25×10-6, DQ1分别为760×10-6和220.25×10-6, 而DQ4仅为382×10-6和 208×10-6, 在 DQ4中相对较高的是不相容元素Th和 Ta, 其平均含量分别是 10.55×10-6和 0.61×10-6, DQ2分别是8×10-6和0.13×10-6, DQ1中Th和Ta分别是5.06×10-6和0.60×10-6, 在DQ1中相对较高的是Bi和Li, 分别是0.26×10-6和21×10-6, DQ2中则分别是 0.1×10-6和 5.57×10-6, DQ4中分别是0.11×10-6和 8.44×10-6。其差异表明, 同一源区产生的岩浆在上侵过程中, 不同部位的岩浆成分总是有一定差异。

从表2看出, 3处样品在Rb、Sr、Sm、Nd的含量和同位素比值有一定差异, 但3者的(87Sr/86Sr)i还是很接近的, DQ1平均为 0.7051375; DQ2平均为0.7054025; DQ4平均为 0.704334, 总体反映了一个以壳源为主, 壳幔混合的特点。同样, 反映3处样品原岩特征的(143Nd/144Nd)i总体是非常接近的, 如果取亏损地幔的143Nd/144Nd现代值为0.51315, 采用二元混合模式进行估算(江思宏等, 2006), 可能表明构成东七一山岩体的原始岩浆中有少量来自大离子和不相容微量元素强烈亏损的地幔源区或者受到地幔源区物质的污染。但3组样品中, DQ1和DQ2的εNd(t)全部为负值, DQ4尽管为正值, 但几乎全部均小于1, 其tDM变化于 1176～962, 和区域北部交叉沟一带北山群中深变质岩系形成时间基本相当(聂凤军等,2002)。因此, 可推测东七一山花岗岩是北山群在挤压隆升过程中熔融产生的。

图4 东七一山花岗岩的微量元素蛛网图Fig. 4 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram of Dongqishan granite

4 锆石采集及定年

本次测年锆石首先是在野外对东七一山岩体进行了详细的观察研究后, 在有代表性的 3处不同岩性部位各采20 kg新鲜样品基础上进行的。样品的分选由河北省廊坊市科大岩石矿物分选技术服务有限公司完成。在双目镜下观察, 3处样品锆石有较大相似性, 颜色普遍较浅, 以浅黄色、浅玫瑰色和浅褐黄色为主, 透明度较好, 晶体虽主要为柱状体, 但其组成较为复杂, 多为(110)、(100)与(111)、(131)、(311)的聚形, 晶体延长系数较大, 平均在 3.0, 晶面比较平整。晶体表面基本上没有熔蚀特征, 棱角普遍较清楚, 个别颗粒含有不透明矿物包裹体, 但没有观察到由于放射性作用导致蜕晶化而呈现的半透明及云雾化现象。

4.1 分析方法

将挑选的锆石样品和标准锆石参考样(TEM)一起固定在样品靶上, 对锆石颗粒表面进行研磨抛光(Williams et al., 1987; 宋彪等, 2002), 并用阴极发光扫描电镜进行了图像分析, 从每颗测年锆石几乎都有清晰的环带表明, 它们均具有较典型的岩浆成因特征。

SHRIMP U-Pb年龄测定是在中国地质科学院北京离子探针中心的SHRIMP Ⅱ仪器上完成, 详细分析流程和原理参考了 Compston等(1992)、Williams等(1987)和宋彪等(2002)的文献。测试时应用了RSES(澳大利亚国立大学地学院)的标准锆石SL13(年龄572 Ma, U含量238×10-6), 用来标定所测锆石的U、Th和Pb含量, 测年时每测3次样品, 加测一次标样(TEM), 以控制仪器的稳定性和离子计数统计的精确性。普通铅由实测204Pb及Cumming-Richard模式铅成分校正。所有测点的误差均为1σ, 所采用的206Pb/238U加权平均年龄具95%的置信度。数据处理采用 Ludwig编写的 Squid 1.0(Ludwig, 2001)和 Isoplot程序(Ludwig, 1999)。激光在锆石上轰击后均留下了清晰的束斑环(图5)。

4.2 测试结果

3处样品的测试结果见表3。

对 DQ1样品的测试, 选择了 14粒锆石进行了15个点的分析, 图6是这些点的206Pb/238U-207Pb/235U谐和图, 其中12、15、17点偏离群体处于斜线的右上侧, 同时也比较分散, 它们的年龄值具有加里东晚期特征, 可能为继承性岩浆锆石, 3号点的年龄值与群体相比又明显偏新, 为此, 我们在统计年龄时排除了它们, 对其它11个群体点进行了年龄的统计, 其加权平均年龄为(355±4) Ma, MSWD=1.07。可以说,它们是有代表性的。11个点有效测年数据中, 普通铅含量最高 2.31×10-6, 最低 0.1×10-6, 平均0.74×10-6, 放射成因铅含量最高 45.4×10-6, 最低4.01×10-6, 平均 21.7×10-6, U含量最高 960×10-6,最低 79×10-6, 平均 438×10-6, Th 含量最高1368×10-6, 最低50×10-6, 平均377×10-6, Th/U平均0.86, 进一步说明了锆石的岩浆成因。

对DQ2样品选择了15粒锆石进行了16个点的分析, 图7是这些点的206Pb/238U-207Pb/235U谐和图,其中 4、14点偏离群体处于斜线的右上侧, 同时也比较分散, 其年龄值具有加里东晚期特征, 也可能为继承性岩浆锆石, 1、8、15点的年龄值与群体相比又明显偏新, 为此, 我们在统计年龄时排除了这些点, 对其它11个群体点进行了年龄的统计, 其加权平均年龄为(359±4) Ma, MSWD=1.8。在11个分析结果中, 普通铅含量最高 4.86×10-6, 最低0.16×10-6, 平均 1.10×10-6, 放射成因铅含量最高224×10-6, 最低2.86×10-6, 平均39.2×10-6, U含量最高 6739×10-6, 最低 54×10-6, 平均 965×10-6,Th含量最高 692×10-6, 最低 36×10-6, 平均236×10-6, Th/U平均0.24, 反映了锆石的岩浆成因。

对DQ4样品选择了12粒锆石进行了12个点的分析, 图8是这些点的206Pb/238U-207Pb/235U谐和图,其中 1、2、5、10号点的分析结果相对其它群体点离散, 故在统计年龄时排除了它们, 其他 8个点的加权平均年龄为(355±5) Ma, MSWD=1.13。在这8个点的分析结果中, 普通铅含量最高1.04×10-6, 最低 0.14×10-6, 平均 0.54×10-6, 放射成因铅含量最高 33.1×10-6, 最低 3.50×10-6, 平均 11.53×10-6,U 含量最高 657×10-6, 最低 73×10-6, 平均223×10-6, Th含量最高 212×10-6, 最低 53×10-6,平均97×10-6, Th/U平均0.43, 也反映了锆石的岩浆成因。

图5 东七一山花岗岩测年锆石的阴极发光图像、分析点位置、编号及206Pb/238U年龄/MaFig. 5 CL images, testing spots and their serial number as well as 206Pb/238U ages/Ma of zircons from Dongqiyishan granite

3处样品的加权平均年龄是非常接近的, 处于容许误差范围, 因此它们可以代表东七一山花岗岩的成岩年龄, 即形成于海西早期。

5 岩体年龄地质背景讨论

从样品的采集、锆石的分选及在SHRIMP Ⅱ仪器上的分析过程, 本次工作是非常认真、严格地按测年要求进行的, 其岩石化学和 Sr-Nd同位素分析也是完全按规范进行的, 因此, 以上的分析成果是可靠的。在中国地层时代表上, 所测的 3组年龄介于泥盆纪晚期或和石炭纪交接时期, 在我国地壳运动史上应处于海西构造运动早期, 因而, 对 1:20万区域地质调查中(甘肃省地质矿产勘查开发局, 1977),将东七一山花岗岩推定为海西中—晚期的认识显然是需要修正的, 当然, 也包括了对东七一山花岗岩及区域上同类岩体形成环境及地壳演化史的重新认识。

表3 内蒙古东七一山花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄分析结果Table 3 SHRIMP U-Pb isotopic analytical data of zircon grains from Dongqiyishan granites, Inner Mongolia

图6 DQ1样品锆石分析数据的U-Pb谐和图解Fig. 6 U-Pb concordia diagram of zircon grains from sample DQ1

图7 DQ2样品锆石分析数据的U-Pb谐和图解Fig. 7 U-Pb concordia diagram of zircon grains from sample DQ2

图8 DQ4样品锆石分析数据的U-Pb谐和图解Fig. 8 U-Pb concordia diagram of zircon grains from sample DQ4

北山地区古大陆自寒武纪初期发生裂解, 一直到中奥陶世形成广阔的红柳河—牛圈子—洗肠井洋盆(何世平等, 2005), 志留纪末, 红柳河—牛圈子—洗肠井洋盆在自南向北的俯冲中基本封闭, 哈萨克斯坦板块和塔里木板块发生拼贴, 使北山地区在碰撞造山过程中又构成了一个相对统一的板块, 然而,北山地区的地壳活动并没有因早古生代晚期的碰撞造山作用而相对趋于平稳。在泥盆纪, 区内的地壳活动仍处于较活跃状态, 表现为在泥盆系浅海相碎屑岩中, 中基性-中酸性火山岩建造仍非常发育, 其厚度达2000 m, 这一活动一直延续到石炭纪早期。种种迹象表明, 该时期的地壳活动与早生代晚期的俯冲造山作用先后衔接、相互关联(何世平等, 2005)。在泥盆纪的这种特定造山作用过程中, 地壳深部因强烈挤压发生部分熔融, 从而沿早山带形成一些海西早期的的花岗岩类侵入体, 它在岩石化学等特征上往往和典型俯冲-碰撞造山带的花岗岩有一定区别, 在其形成环境中的地层、构造及变质作用等方面的变形程度不是很强烈, 因而人们往往忽视了对北山晚古生代早期地壳活动的深入探索, 特别是花岗岩浆活动特征的研究, 常常把一些侵入到早古生代地层中的岩体也笼统归到晚古生代中—晚期, 本文所讨论的东七一山花岗岩就是如此。因此, 该岩体确定为海西早期产物, 对北山地区东部地壳活动规律认识的深化具有重要意义。

总之, 东七一山花岗岩的测年结果和元素及同位素分析, 对北山地区古生代早—晚衔接时期地壳活动的重新认识, 对深化北山地区地壳演化应当说有着积极意义, 使该区地壳演化史有了一个较完整的新概念。

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Geochemistry, SHRIMP Zircon U-Pb Dating and Formation Environment of Dongqiyishan Granite, Inner Mongolia

YANG Yue-qing1), LÜ Bo2), MENG Gui-xiang1), YAN Jia-yong1), ZHAO Jin-hua1),WANG Shou-guang3), JIA Ling-long3), HAN Jian-gang3)
1)Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing100037;
2)China University of Geosciences(Beijing), Beijing100083;
3)Geological Survey Institute of Inner Mongolia, Hohhot, Inner Mongolia010020

During Paleozoic, the crustal movement was intense in Beishan area, which mainly found expression in the splitting of Early Palaeozoic unified continent and the formation of ocean basin in Middle Ordovician. At the end of Silurian, the oceanic basin was underthrusting in SN direction and was finally closed, that caused the collage between the northern side of the Kazakhstan plate and the southern Tarim plate as well as the formation of a relatively uniform plate. In Late Paleozoic, another movement occurred. From Carboniferous to Permian, the acid-intermediate magmatic intrusions in these areas made up important geological events. The outcropped area of granite occupies 1/3 of the total area. Nevertheless, researchers tend to ignore the crustal movement, especially the intrusion of granitic magma in Devonian period. The authors hold that the volcano-sedimentary and tectonic activities did occur in Devonian, so there existed strong magmatic intrusive activities in these areas in Hercynian period. Petrological and geochemical researches were conducted, and zircon SHRIMP U-Pb dating was performed for three granites, which yielded ages of (355±4) Ma, (359±4) Ma, (355±5) Ma respectively, suggesting that Dongqiyishan granitic batholith was formed in Late Devonian instead of in Middle Hercynian. It is thus thought that the collisional orogenesis in the Beishan Mountain during Early Late Paleozoic was accompanied by strong granitic magma activity, which played an important role in deepening the crustal evolution process of Palaeozoic in Beishan area.

granite; rock geochemistry; zircon U-Pb dating; collision orogenesis; Hercynian orogeny; Beishan

P588.121; P597.1

A

10.3975/cagsb.2013.02.04

本文由国家自然科学基金项目(编号: 41040019)和国家科技支撑计划(编号: 2006BAB01A09)联合资助。

2012-04-29; 改回日期: 2012-06-27。责任编辑: 魏乐军。

杨岳清, 男, 1941生。研究员。长期从事矿床学、岩石学和地球化学工作。E-mail: yangyueqing0@sina.com。