内蒙古敖汉旗辉绿岩脉体LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学——对赤峰-开原深断裂活动的指示

陈井胜，卢崇海，李 斌，李 伟，刘 淼

1.中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳110034；2.辽宁省矿产勘察院，辽宁沈阳110000

内蒙古敖汉旗辉绿岩脉体LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学
——对赤峰-开原深断裂活动的指示

陈井胜1，卢崇海2，李 斌1，李 伟1，刘 淼1

1.中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳110034；2.辽宁省矿产勘察院，辽宁沈阳110000

辉绿岩脉作为来源于地幔的脉体，可作为深断裂活动的标志.在赤峰敖汉旗1∶5万区调工作中，在邢家窝铺古元古代宝音图群中识别出近东西向展布的辉绿岩脉.辉绿岩脉锆石U-Pb LA-ICP-MS年龄显示603～521 Ma、450 Ma、259～262 Ma、237 Ma、（167.4± 3.0）Ma等5组年龄.其中最小年龄（167.4±3.0）Ma代表了辉绿岩脉体的形成年龄.反映了赤峰-开原深断裂在中侏罗世的活化；其余几组年龄也与赤峰地区不同期次的岩浆活动相对应.结合前人资料总结了赤峰-开原深断裂的形成与演化.

赤峰-开原深断裂；辉绿岩脉；锆石U-Pb年代学；敖汉旗；内蒙古

0 前言

赤峰-开原断裂是华北地台与兴蒙造山带的分界线，是任纪舜（1980）所称内蒙地轴北缘断裂带的东段.由于其分布地段被中、新生界广泛覆盖，地质研究程度不高［1］，仅在地球物理方面有少量研究［2-4］.其演化一直认为开始于太古宙末，形成于元古宙［5］.近些年根据在这条带上近东西向带状分布的华力西期的岩体及超基性岩侵入体的线状分布，证实深断裂在华力西期的活动并已切入上地幔顶部［1，6］，赤峰地区分布的三叠纪岩浆岩及脉岩［7-9］暗示该断裂带至中三叠世基本闭合.该断裂带也控制了断裂两侧东西向一系列金矿床（点）的分布［10］，赤峰-朝阳金矿化带中一系列受控于白垩系岩体的金矿床（点）［11-15］也说明赤峰-开原深断裂在白垩系的活动.但对于此深断裂带在晚三叠世—侏罗纪是否活动还未见报道.

笔者在赤峰敖汉旗地区进行1∶5万区调工作中，在敖汉旗南部的邢家窝铺一带的古元古代宝音图群中识别出一条近东西走向的辉绿岩脉体.基性岩或基性岩脉的出现能够反映深部断裂的活动.所以在野外工作的基础上，本文首次对赤峰敖汉旗地区辉绿岩脉进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测定，为岩脉的侵入时代提供科学依据，以此探讨岩脉年龄与区域岩浆活动时代的关系，为赤峰-开原深断裂的活动提供一定的制约.

1 地质概况

赤峰-开原深断裂为内蒙地轴北缘深断裂带东段，自河北省围场向北延伸进入内蒙古自治区境内，经赤峰、敖汉旗等地，向东继续延伸入辽宁省，经过阜新、开原进入吉林省.总体呈东西向展布，表现出大规模的挤压破碎带，破碎带走向成波状弯曲，倾向多变，倾角一般在75°左右.破碎带宽窄不一，从数百米到数千米.带内发育大量压碎带、糜棱岩及千枚岩，形成大量挤压片理和构造扁豆体.地球物理资料显示该段断裂为岩石圈断裂.该断裂及其分支断裂具有活动时间长，多幕性等特点，因此长期控制着断裂两侧的构造-岩浆活动以及成矿作用，形成了不同规模的矿床及矿化现象

等［1，5-6］.

敖汉旗处于赤峰市东部80 km，赤峰-开原断裂带于此经过，在本区的表现为：使本区的古元古代地层——宝音图群大理岩发生极不规则的层内揉皱，晚古生代石炭系酒局子组、石嘴子组及二叠系于家北沟组均发生不同程度的变质作用，晚二叠世花岗闪长岩中发生韧性剪切带（图1）.研究区古元古代宝音图群由大理岩及斜长角闪岩组成，被后期晚二叠世花岗闪长岩及早白垩世二长花岗岩侵入，被下白垩统义县组安山岩角度不整合压盖.

2 辉绿岩脉岩石学特征

辉绿岩脉样品采自赤峰市敖汉旗邢家窝铺古元古代宝音图群中，地理坐标119°53′02.3″E，42°11′32.1″N.基性岩脉侵入古元古代宝音图群中，此脉体最宽处为20 m，东西地表走向延长有2.3 km（图1），近于直立.宝音图群中构造形态复杂，断裂构造发育.

图1 研究区地质简图Fig.1 Simplified geologic map of the study area1—第四系（Quaternary）；2—早白垩世二长花岗岩（Early Cretaceous monzogranite）；3—晚二叠世花岗闪长岩（Late Permian granodiorite）；4—义县组安山岩（andesite of Yixian Formation）；5—古元古代宝音图群（Paleoproterozoic Baoyintu Group）；6—辉绿岩脉（diabase dike）；7—韧性剪切带（ductile shear zone）；8—村庄（village）；9—采样点（sampling spot）

辉绿岩手标本呈灰黑色，变余辉绿结构，块状构造，已发生绿泥石化.斑晶成分主要为斜长石和普通辉石，呈自形或半自形，具有弱的蚀变，粒径1～3 mm，斑晶含量10%左右.基质为显晶质，主要为斜长石、辉石、绿泥石及副矿物.斜长石呈自形或半自形，具有弱的蚀变，粒径0.25～0.5 mm，含量为40%～42%；辉石呈他形粒状，具有较弱的蚀变，粒径0.1～0.3 mm，含量为38%～40%；副矿物主要为磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石，含量5%～8%.

3 锆石U-Pb 年代学

3.1 分析方法

样品的破碎和锆石的挑选工作由河北省区域地质调查大队地质实验室完成.镀碳后进行阴极发光扫描电镜显微照相（CL）.锆石的阴极发光图像（图2）在武汉地质调查中心国土资源部中南矿产监督检测中心完成.

锆石激光剥蚀等离子体质谱（LA-ICP-MS）U-Pb同位素分析是由武汉地质调查中心国土资源部中南矿产监督检测中心完成的.激光剥蚀系统为GeoLas2005，ICP-MS为Agilent 7500a.采用氦气作为载气，氩气为补偿气以调节灵敏度.在等离子体中心气流（Ar+He）中加入了少量氮气，以提高仪器灵敏度，降低检出限和改善分析精密度.每个时间分辨分析数据包括大约20～30 s的空白信号和50 s的样品信号.对分析数据的离线处理采用软件ICPMSDataCal完成.U-Pb同位素定年中采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正，每分析5个样品点，分析2次91500.锆石标准91500的U-Th-Pb同位素比值推荐值据文献［16］.锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot/Ex_ver3［17］完成.

3.2 测年结果

辉长岩脉体中选出的锆石CL图像如图2所示，分析测试结果见表1.此样品的锆石较为单一，以柱状为主，长短轴比为1.5～3，振荡环带发育（图2）.锆石的Th/U值比较高，除去一个值很低外，其余均处于0.31～3.56之间，说明为岩浆锆石［18-20］.

图2 辉绿岩脉体锆石CL显微图像Fig.2 The CL microscopic images of zircons from diabase dike

共有20个样品测点，其中15、17、18三个点由于调谐度比较低，结果不能用；7号点（603.17±12.26）Ma、8号点（450.75±8.77）Ma、9号点（237.31±3.73）Ma、14号点（521.57±10.24）Ma均为捕获的单一年龄.206Pb/238U-207Pb/235U谐和线上可见数据主要分为两组，一组加权平均年龄为（260.7±7.8）Ma（n=3，MSDW=0.037），另一组加权平均年龄为（167.4±3.0）Ma（n=10，MSDW=1.19）.

图3 辉绿岩脉体锆石U-Pb年龄谐和图Fig.3 The U-Pb Concordia diagram of zircons from diabase dike

表1 辉绿岩脉体锆石LA-ICP-MS U-Pb分析结果Table 1 The LA-ICP-MS zircon U-Pb data of diabase dike

4 讨论

4.1 辉长岩脉锆石U-Pb年代学及其意义

基性岩脉体中由于SiO2不饱和，所以结晶过程中形成锆石比较少，一般会含有部分的继承锆石［21］.继承锆石对于揭示岩浆活动具有重要指示意义［22-23］.从TK1样品可用的17个测试点数据中，可以分为5个年龄组：603～521 Ma、450 Ma、259～262 Ma、237 Ma、（167.4± 3.0）Ma.其中最小年龄（167.4±3.0）Ma代表了辉绿岩脉体的形成年龄，与最新得到的研究区以西15 km的烧锅营子二长花岗岩岩体（161 Ma，内部资料）和研究区西南 2 km的大黄花铜矿点有关的大黄花岩体（162Ma，内部资料）为同一时代的产物.其余几组年龄为继承锆石，说明还存在更早的4期岩浆活动，其中第三组年龄与沿着赤峰-开原断裂带大面积分布的华力西期晚期的岩浆岩相对应［24-28］，同时研究区南20 km的八家子正长花岗岩（年龄为260 Ma，内部数据）也是此时形成.第四组年龄与赤峰南部喀喇沁岩体的大面积花岗岩及赤峰北部的花岗岩体为同一时代［7-9］.第一组及第二组年龄暗示本区在新元古代末期—早古生代早期、早古生代中奥陶世存在岩浆活动，属于赤峰地区新发现具有岩浆活动的时代.

4.2 赤峰-开原深断裂的活动时代

断裂的活动时代和地层的变形时代除了少数情况存在同生变质矿物外［29］，多数情况不能直接确定，经常是通过岩浆岩的时代来限定的［21］.基性岩脉来源于幔源岩浆，是地壳伸展体制下深源岩浆浅部就位的产物，作为断裂活动上限的一个参考，可以提供深部物质组成和动力学背景等方面的信息［30］.本文赤峰敖汉旗南部邢家窝铺辉绿岩脉锆石U-Pb年龄为中侏罗世，显示赤峰-开原断裂在中侏罗世发生了活化，可能是鄂霍次克洋最终闭合过程中，两大地块碰撞的远程效应，重新活化华北北缘近东西向断裂［31］.

研究区以西40 km的热水地区宝音图群斜长角闪岩（原岩为玄武岩）锆石U-Pb年龄为1860 Ma（待刊资料）印证了赤峰-开原深断裂形成于元古宙［5］；经过加里东运动的发展期与华力西期的活动期，在中三叠世晚期基本闭合［7-9］之后，中三叠世—中侏罗世，由于构造应力发生转变，从古亚洲洋构造域转变为太平洋板块斜向俯冲构造域，此过程虽然显示挤压的构造背景，但是敖汉旗南部邢家窝铺中侏罗世辉绿岩脉的出现，暗示此时深断裂的活动.此后，由于太平洋板块的斜向俯冲，深断裂在白垩纪发生活化，大量与金矿有关的岩体侵入［11-15］，并且使晚侏罗世花岗岩体沿北东向发生碎裂，部分位置形成破碎带，改变原有的断裂形态.

5 结论

（1）赤峰市敖汉旗赤峰-开原深断裂中辉绿岩脉体锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄可分为5组：603～521 Ma、450 Ma、259～262 Ma、237 Ma、（167.4±3.0）Ma.其中最小年龄（167.4±3.0）Ma代表了辉绿岩脉体的形成年龄，其余几组年龄均可与区域上的岩浆活动时代相对应.

（2）赤峰敖汉旗南部邢家窝铺辉绿岩脉体锆石UPb年龄为中侏罗世，暗示赤峰-开原深断裂在中侏罗世发生活动，是两大地块在中—晚侏罗世最终碰撞的远程效应，重新活化华北北缘近东西向断裂.

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ZIRCON LA-ICP-MS U-Pb GEOCHRONOLOGY OF THE DIABASE DIKES IN AOHAN QI,INNER MONGOLIA:Indication for the Activity of Chifeng-Kaiyuan Deep Fault

CHEN Jing-sheng1,LU Chong-hai2,LI Bin1,LI Wei1,LIU Miao1

1.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China; 2.Liaoning Institute of Mineral Exploration,Shenyang 110000,China

Diabase dikes,which are derived from the mantle,can be used as an indicator of deep fault activities.During the 1∶50000 geology survey in Aohan Qi area,Inner Mogolia,the authors identified near east-west extended diabase dikes in the Paleoproterozoic Baoyintu group in Xingjiawopu.The zircon U-Pb LA-ICP-MS dating of the diabase dikes show five age groups:603-521 Ma,450 Ma,259-262 Ma,237 Ma and 167.4±3.0 Ma.The youngest age（167.4±3.0 Ma）represents the cooling age of the dikes,indicating the activation of Chifeng-Kaiyuan deep fracture in Middle Jurassic.The other ages are also corresponding to the magmatic activities of different periods in Chifeng area.The formation and evolution of the Chifeng-Kaiyuan deep fault are summarized by combination with previous literatures.

Chifeng-Kaiyuan deep fault;diabase dike;zircon U-Pb chronology;Aohan Qi;Inner Mongolia

1671-1947（2015）06-0521-05

P588.13；P597

A

2015－06－03；

2015-06-13.编辑：张哲．

中国地质调查局区域地质大调查项目“内蒙古1∶5万敖汉旗、捣各郎营子、新地、铁匠营子幅区域地质矿产调查”（12120113053400）、“内蒙古敖汉旗大黄花地区矿产地质调查”（1212114055501）.

陈井胜（1983—），男，博士研究生，矿物学、岩石学、矿床学专业，主要从事火成岩岩石学方面研究，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号，E-mail//5202268@qq.com