内蒙古阿巴嘎旗南部早石炭世侵入岩U-Pb年龄、岩石学及岩石化学特征

杨波　付启龙

［关键词］早石炭世侵入岩；岩石化学；岩石学；锆石U-Pb年龄；阿巴嘎旗

研究区位于内蒙古自治区锡林郭勒盟阿巴嘎旗别力古台镇南约20 km处。大地构造位置属天山—兴蒙造山系—大兴安岭弧盆系—锡林浩特岩浆弧［1］，研究区内侵入岩位于锡林浩特晚古生代岩浆弧的西段，本文在研究区开展1∶5万区域地质调查工作的基础上，通过对阿巴嘎旗南部早石炭世侵入岩的同位素年代学、岩石学及地球化学等特征的研究分析，探讨其成因、构造环境及地质意义，为区域构造演化提供了新的岩石学证据。

1. 区域地质

研究区内地层分布广泛，主要分为志留系中统徐尼乌苏组、泥盆系上统色日巴彦敖包组、新近系上新统宝格达乌拉组、第四系更新统阿巴嘎组及全新统砂土及砂砾石；根据侵入岩的空间分布、侵入体间相互关系、岩石化学、地球化学特征，并结合所获得的锆石U-Pb同位素年龄，研究区分别划归为中元古代和早石炭世两个构造岩浆活动时代［2-3］，早石炭世侵入岩主要分布于研究区东北部，多呈小岩基或岩珠状，该岩体侵入中元古代岩体及泥盆系上统色日巴彦敖包组碎屑岩之中（图1）。

2. 岩石学特征

研究区内石炭世侵入岩划分为灰白色中粒二长花岗岩和浅肉红色中细粒正长花岗岩，岩性界线较为清晰，根据两种岩性接触关系和岩浆演化顺序，二长花岗岩形成较早，正长花岗岩形成较晚。

灰白色中粒二长花岗岩，岩石风化较强，基岩出露较差，通过重磁特征推断结合钻探验证，在覆盖层之下二长花岗岩面积可达24 km²以上。岩石具花岗结构，块状构造；斜长石粒度多呈0.5～1.5 mm，个别呈9 mm半自形板状，发育聚片双晶；钾长石粒度多呈0.6～2 mm，少数粒度多呈2～2.5 mm半自形板状，多数为微斜长石；石英粒度多呈0.2～2 mm他形粒状，颗粒之间齿状镶嵌，具波状消光；石榴石粒度多呈0.1～0.3 mm粒状，均质矿物；黑云母粒度多呈0.1～1.5 mm片狀，呈黄色—深棕色。钾长石含量40%，斜长石含量30%，石英含量27%，黑云母含量2%，石榴石含量1%（图2）。

浅肉红色中细粒正长花岗岩，地表基岩出露相对较好，出露面积约18 km²，通过重磁特征推断结合钻探验证，在覆盖层之下正长花岗岩面积可达49 km2以上。岩石具中细粒花岗结构，块状构造，钾长石半自形板状，泥化，粒度呈1～2 mm；斜长石半自形板状，弱绢云母化，粒度呈0.5～1 mm；石英半自形粒状，粒度呈0.5～1 mm；黑云母片状，褐铁矿化，粒度呈0.5 mm。钾长石含量65%，斜长石含量15%，石英含量20%，黑云母少量（图3）。

3. 岩石化学、地球化学特征

岩石主要元素含量（表1）可见，岩石SiO₂含量在67.54%～76.52%，平均为73.89%。Al₂O₃含量在11.54%～15.18%，平均值为13.22%。主要标准矿物为Or+Ab+An+C+il+Hy+Mt+Q，为硅过饱和岩石。铝饱和指数A/CNK在1.039～1.253，平均值为1.15，大于1，属铝过饱和岩石。岩石总体具有高硅铝、贫钾、镁、钙等特点。分异指数（DI）为81.03～95.7，平均值为89.76；固结指数（SI）为1.45～9.35，平均值为4.02，反应岩浆分异程度较强。在ACF图解（图4）多数点投于“S”型花岗岩区，综合判定该岩体属铝过饱和的“S”型花岗岩［4］。

岩石稀土总量为104.53×10-6～255.39×10^-6，平均为179.16×10^-6，稀土总量较少（表2）。轻重稀土比值（LREE/HREE）为5.13～10.32，平均为7.97。LaN/YbN比值为3.84～11.14，平均为7.65，说明轻重稀土分馏较为明显［5］，稀土配分曲线（图5）显示轻稀土段陡倾，Eu亏损不明显，重稀土相对平缓，稀土曲线特征总体具有地壳重熔型稀土分布特征。石元素K丰度为3.16%，低于维氏值（维诺格拉多夫，1962）（2.5%）；Rb 丰度为145.47×10^-6，接近维氏值（150×10^-6）；Sr丰度为126.67×10^-6，低于维氏值（340×10^-6）；Ba 为408.33×10^-6，低于维氏值（650×10^-6）。放射性生热元素U 为1.5×10-6，低于维氏值（2.5×10^-6）；Th为16.52×10^-6，大于维氏值（13×10^-6）。非活动性元素Nb含量31.47×10^-6，高于维氏值（20×10^-6）；Ta丰度为1.04×10^-6，低于维氏值（2.5×10^-6）；Zr 丰度为297.67×10^-6，低于维氏值（350.22×10^-6）；Hf 丰度为6.38×10^-6，低于维氏值（9.07×10^-6）。微量元素曲线（图6）中Nb、Ta贫化，P强烈贫化［6］，Sr贫化，K富集，U、Th富集共同体现了早石炭世侵入岩岩浆来源于亏损地幔，受消减带上升流体影响，并经过进一步分异而形成的残留岩浆。

4. 岩石成因及构造环境分析

岩石样品分析结果表明，早石炭世花岗岩为“S”型花岗岩。根据岩石Q-Ab-An图解（图7）显示，早石炭世侵入岩成岩时代多在800 ℃以上，成岩压力在500 bar以下；在侵入岩Yb+Nb-Rb构造环境判别图解（图8）显示，该期侵入岩主要落于火山弧花岗岩区，R1-R2图解（图9）样点多投影于同碰撞期，表明研究区早石炭世侵入岩与碰撞造山的花岗岩有关。

5. 时代讨论

在研究区内采集的TW3458样品，岩性为二长花岗岩，为石炭世侵入岩的主要岩石类型，样品均采自新鲜基岩，岩石无蚀变、无脉岩穿插、无污染，远离其他地质体，采样质量可靠。样品经内蒙古自治区地质调查院岩矿室挑选锆石，后送天津地质调查中心同位素地球化学研究室进行制靶，最终送往内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室，对样品进行了LAMC-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析（图10），进行了25个点测试分析，锆石阴极发光（CL）图像（图11），获得LA-MC-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄值为338.3±3.7 Ma（表4），表明该岩体形成时代应在早石炭世。

6. 结论

通过对内蒙古阿巴嘎旗南部地区早石炭世侵入岩进行岩石学和岩石化学的初步研究，表明该区侵入岩属于硅、铝过饱和岩石，岩石微量元素显示其岩浆来源于亏损地幔，受消减带上升流体影响，并经过进一步分异而形成的残留岩浆，为晚古生代时期锡林浩特微板块与南戈壁后碰撞阶段伸展体制下的产物。在研究区内采集的锆石同位素分析显示该岩体形成时代为早石炭世，该成果为锡林浩特阿巴嘎旗地区晚古生代岩浆活动提供了进一步的岩石学证据。