内蒙古中部察哈尔右翼后旗大红山组火山岩年代学研究

陈岩滨，夏立元，王 耀

内蒙古中部察哈尔右翼后旗大红山组火山岩年代学研究

陈岩滨，夏立元，王 耀

（安徽省地质调查院（安徽省地质科学研究所），合肥 230001）

对察哈尔右翼后旗南部出露的一套英安质-流纹质火山岩进行了LA-ICP-MS 锆石U-Pb测年和地球化学特征研究。结果显示，该套火山岩年龄为284.4 ± 3.1 Ma，属早二叠世岩浆喷发事件产物。经区域岩性和时代对比，将其归为下二叠统大红山组。该套火山岩表现为A型花岗岩特征，与大石寨组、苏吉组和区域广泛侵位的A型花岗岩为同一构造-岩浆体系产物，代表了后碰撞伸展环境下新增生下地壳的部分熔融产物，说明古亚洲洋在早二叠世之前已完成俯冲闭合。

流纹岩；锆石U-Pb测年；早二叠世；大红山组；内蒙古中部

内蒙古中东部地区广泛分布一套上石炭统—下二叠统火山岩。根据分布区域和产出构造背景，可分为大石寨组、苏吉组和大红山组（内蒙古地矿局，1991；Shen et al.,2006）。以大石寨组分布最为广泛，研究也最为成熟，主要分布在华北板块北缘增生带贺根山缝合带和索伦山缝合带之间（Yu et al.,2017；王月古，2018），岩性为玄武岩-流纹岩等中基性—酸性火山岩，局部呈双峰式特征。不同地区火山岩年龄存在较大差异，但多集中在早二叠世（晨辰等，2012；陶继雄等，2003；张晓飞等，2018；Ji et al,2018;李红英等，2016）,关于其形成环境，主要有活动陆缘弧或后碰撞陆内伸展环境两种认识；苏吉组分布在华北板块边缘造山带与南部造山带之间，受赤峰-白云鄂博断层控制，岩性为玄武安山岩-流纹岩，年龄介于261～280Ma（王月古，2018；Zhang et al., 2016），为活动陆缘弧产物；大红山组安山质-流纹质中酸性火山岩零星分布在华北板块边缘造山带南部，年龄为267～277Ma（王月古，2018；Li et al.,2018），形成于活动陆缘弧环境。

图1 （a）调查区大地构造位置图；（b）调查区地质简图；（c）大红山组剖面（P1）平面位置图

1.新元古界东五分子组; 2.震旦系什那干组；3.下二叠统大红山组；4.中新统通古尔组；5.中新统汉诺坝组；6.第四系地层；7.中二叠世石英二长岩；8.晚三叠世黑云二长岩；9.晚三叠世二长花岗岩；10.早白垩世花岗斑岩；11.剖面位置及编号；12.采样位置；13.调查区大地构造位置

在察哈尔右翼后旗开展区域矿产地质调查过程中，于调查区南部聚宝山-四王柱村一带发现有一套英安质-流纹质熔结角砾晶屑凝灰岩夹石泡流纹岩。在系统测制地层剖面的基础上，对这套酸性火山岩系进行了地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年研究，总结了其火山喷发旋回特征，并进一步探讨了其所代表的大地构造环境意义。

1 地质背景

图2 察右后旗四王柱村大红山组实测剖面图(P1)

1.英安质熔结角砾晶屑凝灰岩;2.流纹质熔结角砾晶屑凝灰岩;3.石泡流纹岩；4.玄武岩；5.逆冲断层；6.分层号；7.采样位置及编号

2 剖面描述

受造山带差异性隆升和剥露作用影响，该套酸性火山岩主要零星分布在察右后旗南部四王柱-阎家村一带，面积约0.5km2。上部多为中新统汉诺坝组玄武岩和第四系地层掩盖，底部未揭露。本次工作近南北向横穿火山机构测制剖面（图1c、图2），具体剖面分层岩性描述如下：

图3 (a)英安质熔结角砾晶屑凝灰岩; (b—c) 流纹质熔结角砾晶屑凝灰岩镜下特征; (d)石泡流纹岩

（Kfs-钾长石；Q-石英；Vc-玻屑）

中新统汉诺坝组（N1）

6 深灰色玄武岩

~~~~~~~~~~~~喷溢不整合~~~~~~~~~~~~

下二叠统大红山组（P1）

5 灰黄、灰白色流纹质熔结晶屑凝灰岩11.2m

———————断层接触————————

4.学校应重视校企合作培训模式。该模式对应型本科院校商务英语教师的专业化发展起到非常关键的作用。社会经济的发展以及对外贸易的蓬勃发展，为商务英语教学带来机遇与挑战。商务英语教师提升自身实践能力可以通过校企合作方式。校企合作分为两种：一种是“走出去”；另一种是 “引进来”。

4 灰黄、浅灰红色流纹质熔结角砾晶屑凝灰岩9 m

~~~~~~~~~~~~~喷溢不整合~~~~~~~~~~~~

3 灰黄、浅肉红色石泡流纹岩10m

~~~~~~~~~~~~~喷溢不整合~~~~~~~~~~~~

2 灰黄、灰白色流纹质熔结晶屑凝灰岩夹灰白、灰黄色流纹质熔结角砾晶屑凝灰岩12.3 m

1 暗青灰色英安质熔结角砾晶屑凝灰岩,未见底>5m

剖面地层出露厚度>27m，据岩性特征，进一步分为上中下三部分：下部为暗青灰色英安质熔结角砾晶屑凝灰岩(图3a)，厚度＞5m，未见底。凝灰结构，块状构造。角砾含量20%～30%，呈棱角-次棱角状，粒径0.5～1cm，大者达2cm，略显层理，无分选，成分为硅质岩、脉石英等；晶屑为钾长石、石英，粒径0.2～2mm；中部为灰黄、灰白色流纹质熔结晶屑凝灰岩夹流纹质熔结角砾晶屑凝灰岩，厚12ｍ。凝灰结构，块状构造。角砾含量10%～20%，呈棱角状，粒径小于1cm，成分为硅质岩、流纹岩。晶屑多呈不规则状、板柱状，具熔蚀边，以钾长石为主，次为石英（图3b-c），含量分别为10%、5%，粒径介于0.2～2mm。另见少量球状玻屑，副矿物为磁铁矿、榍石。上部为灰黄、浅肉红色石泡流纹岩（图3d），未见顶，厚度＞10m。斑状结构，基质为隐晶结构，块状构造，石泡构造；石泡含量40%～60%，总体呈稀疏非定向点状、散射状分布，直径约2～4mm，呈压扁状、椭球状，内部为同心圆状，部分具辐射纹。

图4 石泡流纹岩（P1-3）锆石CL图像和年龄结果（注:锆石以打点顺序排列）

图5 石泡流纹岩（P1-3）锆石年龄谐和图和分布图

据岩性特征和火山喷发旋回，推断该剖面中下部为火山爆发相产物；上部属火山喷溢相产物。各段间为喷溢不整合接触。

3 分析测试

对剖面新鲜未风化的石泡流纹岩（P1-3）进行主微量稀土元素地球化学分析和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。

前者在河北省地质实验测试中心（国土资源部保定矿产资源监督检测中心）进行。利用 AFS-3000原子荧光分光光度计和PGS-2二米光栅光谱仪(XRF)进行主量元素分析测试，测试精度为5% ；微量稀土元素利用等离子质谱仪Agilent7500a ICP-MS进行测试，测试精度为5%～10%。

锆石U-Pb测年样品在合肥工业大学资源与环境工程学院洁净室制靶，在合肥工业大学资源与环境工程学院电子探针实验室利用XM-Z09013TPCL进行CL图像拍摄。测年由中国科学技术大学LA-ICP-MS实验室完成，激光剥蚀系统为德国Microlas公司生产的Geolas系统，测试质普仪为Agilent7500a。具体分析流程和标样校正参见李王晔（2008）。利用ICPMSDataCal9.6软件进行数据处理，普通铅矫正采用Anderson程序计算，加权平均年龄及谐和图的绘制使用Isoplot3.0完成。

4 结果分析

4.1 锆石U-Pb测年

锆石多呈无色透明的自形—半自形柱状，长轴50～150 μm，短轴40～80 μm，长宽比1∶1～3∶1，具典型岩浆锆石震荡环带(图4)。共测试分析锆石32颗，获得27个可用年龄数据，结果见表1、图4。锆石Th、U元素含量分别为48～336×10-6、76～281×10-6，Th/U比值介于0.63～1.21。锆石年龄集中在297～270 Ma之间，其权重平均年龄为284.4 ± 3.1 Ma(图5)。另有三颗锆石年龄分别为493Ma、954Ma和2503Ma，属岩浆继承锆石。

1.本次数据；2．引自赵芝（2008）；3．引自李红英等（2016）

4.2 主微量稀土元素

分析结果见表2。与大石寨地区、西乌旗巴彦青敖包等地（赵芝，2008；李红英等，2016）大石寨组流纹岩相比，察右后旗石泡流纹岩相对低硅富铝、钙、钠，其A/CNK值、A/NK值分别为1.16、1.25，属高钾钙碱性-过铝质系列。稀土微量元素方面，石泡流纹岩亏损Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti，相对富集Ga、F、Sc、Rb、Th、U、Zr、Hf、Y（图6a）；ΣREE 含量较高，为883.126×10-6；LREE/HREE值为3.1，略富集LREE，总体呈右倾“V”型(图6b)，具较强的负Nd和负Eu异常（δEu=0.42）。其微量稀土元素配分型式与内蒙古中东部地区大石寨组流纹岩整体相似，但含量方面更接近于西乌旗巴彦青敖包流纹岩。

表2 察右后旗石泡流纹岩主微量稀土元素分析结果

续表2

注：P1-3 为自测；JG-61-105a 至JG-63-2 引自赵芝（2008）；PM030-19 至PM001-32 引自李红英等（2016）

5 讨论

5.1 地层划分

察右后旗四王柱-阎家村一带酸性火山岩岩性组合为英安质-流纹质熔结角砾晶屑凝灰岩、熔结晶屑凝灰岩和石泡流纹岩，与区域下二叠统大红山组安山质-流纹质中酸性火山岩酸性端元类似。其中，石泡流纹岩锆石U-Pb年龄为284.4 ± 3.1 Ma，与盘羊山、大滩等地大红山组安山岩、安山质凝灰岩（Li et al., 2016；王月古，2018）年龄相近。因此，根据地层岩性组合特征、锆石U-Pb测年结果和大地构造位置，结合区域对比，本文将察右后旗四王柱-阎家村一带出露的酸性火山岩归为下二叠统大红山组。

5.2成因类型

察右后旗石泡流纹岩富Ga、Th、U、Zr、Hf、Ce、Y，亏损Sr、P、Eu、Ti，其FeOT、FeOT/MgO、10000Ga/Al、FeOT/(FeOT+MgO)、（Zr+Nb+Ce+Y）值分别为1.75、6.71、2.73、0.87、481.7×10-6。在一系列判别图解中（图7），与西乌旗巴彦青敖包大石寨组流纹岩类似，均落在A型花岗岩范围内。目前多认为高温是A型花岗岩区别于其他类型花岗岩的最主要特征（吴幅元等，2017），本文利用锆石饱和温度计获得石泡流纹岩形成温度为860℃，近似于大石寨组流纹岩（883℃）（李红英等，2016），明显高于A型花岗岩平均温度，表现为高温特征。根据石泡流纹岩较高的Al2O3、Na2O含量、较低的FeOT/（FeOT+MgO）和K2O/Na2O比值又可进一步将其划为氧化型A型花岗岩，说明其源区物质为下地壳偏氧化性的长英质火成岩，熔体相对含水、富F，并经历较高程度分异。这与石泡流纹岩富F结果一致。

综上所述，我们判断察右后旗大红山组酸性火山岩，与西乌旗-锡林浩特一带大石寨组酸性火山岩类似，代表了华北板块北缘造山带早二叠世近同期发育的A型花岗岩喷出亚相。

5.3 构造背景

察右后旗石泡流纹岩Th、U、Zr、Hf和LREE含量较高，与后造山流纹岩类似(王焰等，2000)。其Y/Nb、Rb/Nb、Sc/Nb、Ce/Nb比值分别为2.19、8.22、0.13和6.98，具A2型花岗岩特征。在Nb-Y-Ce和Nb-Y-3Ga图解(图8)中，石泡流纹岩也落在A2型花岗岩范围内，说明其为后碰撞伸展环境产物。石泡流纹岩Sr、Yb、Y含量分别为80.8×10-6、4.52×10-6、35.5×10-6，据张旗等（2006）花岗岩Sr-Yb分类方案，可归为高Yb极低Sr型花岗岩，反映了源区深度较浅（低压）、以含斜长石而无石榴石的角闪岩相为残留相。从碰撞期到后碰撞阶段一般会经历从低温高压的挤压环境向高温低压的陆内拉张环境转变（Bonin，2004），而石泡流纹岩特征的主微量元素和较高的锆石饱和温度，恰吻合于后碰撞阶段拉张属性。

图7 A型花岗岩判别图解（Whalen et al.,1987）

1.石泡流纹岩；2.引自赵芝（2008）；3.引自李红英等（2016）

大石寨组、大红山组等下二叠统酸性火山岩所体现的A型花岗岩特征在区域上普遍存在（Yu et al.,2017；陶继雄等，2003；张晓飞等，2018；Ji et al,2018；李红英等，2016；那福超等，2021；赵芝，2008）。对应于区内广泛分布的早二叠世A型花岗岩，如四子王旗乌尔塔高勒庙角闪正长岩（柳长峰等，2011）、乌拉特中旗乌梁斯太黑云二长花岗岩（罗红玲等，2009）、锡林浩特晶洞花岗岩（施广海等，2004）等。内蒙古中东部地区下二叠统酸性火山岩与早二叠世A型花岗岩之间的地球化学相似性，及与同期喷发侵位的玄武岩-玄武安山和辉长岩、闪长岩等中基性侵入岩的地球化学相关性，说明它们为同一构造-岩浆体系产物（林强等，2004；史少飞等，2021）。作为带有特定过程印记的标志性岩浆事件，A型花岗质岩浆在区内的广泛喷发侵位，标志着华北板块北缘造山带至早二叠世时已处于后碰撞伸展拉张环境，也预示着古亚洲洋的闭合发生在早二叠世之前。区内大红山组酸性火山岩的形成，则可能与伸展背景下，软流圈幔源物质上涌底侵，导致新增生下地壳发生部分熔融，并在侵位过程中发生结晶分异、古老基底熔融混染和富F流体相交代等作用。

图8 察右后旗石泡流纹岩Nb-Y-Ce和Nb-Y-3Ga图解(Eby,1992) (图例同上)

6 结论

（1）察右后旗四王柱村-阎家村一带产出的英安质-流纹质火山岩，时代为284.4 ± 3.1 Ma，属早二叠世，经区域岩性和时代对比，归为下二叠统大红山组；

（2）察右后旗大红山组流纹岩具A2型花岗岩特征，为后碰撞伸展环境产物，说明至早二叠世时古亚洲洋已发生闭合。

内蒙古地矿局．1991．内蒙古区域地质志[M]．北京：地质出版社．

Shen SZ, Zhang H, Shang QH, Li WZ.2006.Permian stratigraphy and correlation of Northeast China: a review[J]. Journal of Asian Earth Sciences 26(3-4):304–326.

Yu Q, Ge WC, Zhang J,Zhao GC, Zhang YL, Yang H. 2017. Geochronology, Petrogenesis and Tectonic Implication of Late Paleozoic Volcanic Rocks from the Dashizhai Formation in Inner Mongolia, NE China[J]. Gondwana Research, 43(3-4): 164-177.

王月古．2018．华北板块北缘早二叠世火山岩的构造意义[D]．中国地质大学(北京).

晨辰，张志诚，郭召杰，李建锋，冯志硕，汤文豪．2012．内蒙古达茂旗满都拉地区早二叠世基性岩的年代学、地球化学及其地质意义[J]．中国科学：地球科学，42(3)：343-358．

陶继雄，白立兵，宝音乌力吉，郑武军，苏茂荣．2003．内蒙古满都拉地区二叠纪俯冲造山过程的岩石记录[J]．地质调查与研究，26(04)：241-249．

张晓飞，周毅，刘俊来，李树才，王必任，腾超，曹军，张华川．2018．内蒙古西乌旗大石寨组火山岩年代学和地球化学特征及地质意义[J]．岩石学报，34(06)：1775-1791．

Ji ZJ, Zhang ZC, Chen Y, Li K, Yang JF, Qian XY.2018.Geochemistry, Geochronology, and Sr-Nd Isotopic Compositions of Permian Volcanic Rocks in the Northern Margin of the North China Block: Implications for the Tectonic Setting of the Southeastern Central Asian Orogenic Belt[J]. International Journal of Earth Sciences,107: 2143- 2161.

李红英，周志广，李鹏举，张达，柳长峰，陈诚，陈利贞，谷从楠．2016．内蒙古西乌旗晚石炭世–早二叠世伸展事件-来自大石寨组火山岩的证据[J]．大地构造与成矿学，40(05)：996-1013．

Zhang SH, Zhao Y, Liu JM,Zhao CH.2016.Different sources involved in generation of continental arc volcanism: The Carboniferous–Permian volcanic rocks in the northern margin of the North China block[J]. Lithos, 240-243:382-401.

Li JL, Zhou ZG, He YF, Wang GS, Wu C, Liu CF, Yao G, Xu WT, Zhao XQ, Dai PF.2018. Geochronological and sedimentological evidences of Panyangshan foreland basin for tectonic control on the Late Paleozoic plate marginal orogenic belt along the northern margin of the North China Craton[J].International Journal of Earth Sciences. 107:1193-1213.

许来生，陈跃，李妩巍，曹晓满，刘群芳．2006．乌兰哈达-高勿素深大断裂对商都盆地铀成矿水文地质条件的影响分析[J]．铀矿地质，22(5)：290-294．

李王晔．2008．西秦岭—东昆仑造山带蛇绿岩及岛弧型岩浆岩的年代学和地球化学研究[D]．中国科学技术大学．

赵芝．2008．内蒙古大石寨地区早二叠世大石寨组火山岩的地球化学特征及其构造环境[D]．吉林大学.

Whalen J B, Currie K L, Chappell B W. 1987.A-typegranites: Geochemical characteristics,discrimination and petrogenesis[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 95:407-419.

吴福元，刘小驰，纪伟强，王佳敏，杨雷．2017．高分异花岗岩的识别与研究[J]．中国科学：地球科学，47(07)：745-765．

王焰，钱青，刘良，张旗．2000．不同构造环境中双峰式火山岩的主要特征[J]．岩石学报，16(2)：169–173．

Eby G N.1992. Chemical subdivision of the A-type granitoids: Petrogenetic and tectonic implications[J]. Geology, 20(7):641-644.

张旗，王焰，李承东，王元龙，金惟俊，贾秀勤．2006．花岗岩的Sr-Yb分类及其地质意义[J]．岩石学报，23(09)：2249-2269．

Bonin B．2004.Do coeval mafic and felsic magmas in post-collisional to within-plate regimes necessarily imply two contrasting,mantle and crustal,sources? A review[J].Lithos,78(1): 1-24.

柳长峰，周志广，张华锋，刘文灿，张磊．2011．内蒙古四子王旗乌尔塔高勒庙岩体的侵位时代及岩石地球化学特征[J]．矿物岩石，31(04)：34-43．

罗红玲，吴泰然，赵磊．2009．华北板块北缘乌梁斯太A型花岗岩体锆石SHRIMPU-Pb定年及构造意义[J]．岩石学报，25(03)：515-526．

施光海，苗来成，张福勤，简平，范蔚茗，刘敦一．2004．内蒙古锡林浩特A型花岗岩的时代及区域构造意义[J]．科学通报，200(04)：384-389．

林强，葛文春，吴福元，孙德有，曹林．2004．大兴安岭中生代花岗岩类的地球化学[J]．岩石学报，20(03)：403-412．

史少飞，魏永峰，邓浩然，等．2021．西昆仑团结峰地区碱性玄武岩的发现及大地构造意义[J]．四川地质学报，41(S1)：39-45．

Geochronology of Volcanic Rocks of the Dahongshan Formation in Qahar Right Wing Rear Banner, Inner Mongolia

CHEN Yan-bin XIA Li-yuan WANG Yao

(Anhui Institute of Geological Survey (Anhui Institute of Geosciences), Heifei 230001)

Dacitic-rhyolitic volcanic rocks of the Dahongshan Formation are exposed in the south of Chahar Right Rear Banner. This paper deals with zircon U-Pb dating and geochemistry of the volcanic rocks. The zircon U-Pb ages are 284.4 ± 3.1 Ma which implies that the volcanic rock sequence erupted in the Early Permian. Based on regional stratigraphic correlation, the volcanic rocks belong to the Lower Permian Dahongshan Formation. The volcanic rocks were derived from partial melting of the lower-middle crust in post-collisional extensional environment, showing A-type granite features in geochemistry.

rhyolite; zircon U-Pb dating; Early Permian; Dahongshan Formation; Qahar Right Wing Rear Banner, Inner Mongolia

P597+.3

A

1006-0995（2022）02-0207-08

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.02.006

2022-02-21

内蒙古自治区地质勘查基金管理中心，内蒙古自治区1∶5万察哈尔右翼后旗幅、高玉梁幅、十八顷幅区域矿产地质调查（NMKD2013-19）

陈岩滨（1987—），男，山东滨州人，工程师，主要从事矿产地质调查工作