內蒙古蘇尼特左旗白音烏拉地區霓石堿性花崗巖地質特征及構造環境

陶繼雄，李文圣，柴輝，王紅斌，薛培哲，駱同偉，馬騰飛

（內蒙古礦業開發有限責任公司，呼和浩特 010020）

內蒙古蘇尼特左旗白音烏拉地區霓石堿性花崗巖地質特征及構造環境

陶繼雄，李文圣，柴輝，王紅斌，薛培哲，駱同偉，馬騰飛

（內蒙古礦業開發有限責任公司，呼和浩特 010020）

白音烏拉地區位于二連-賀根山蛇綠巖帶北側，屬于西伯利亞板塊東南緣古生代增生帶。該地區的霓石堿性花崗巖含霓石、鈉閃石等特征性堿性暗色礦物；總體上具有高硅、高堿的特征，屬過堿質高鉀鈣堿性系列；輕稀土分餾程度較高，重稀土分餾程度較低，強烈虧損元素Eu；微量元素具有A型花崗巖的特征；同位素測年獲得273±4.4 Ma（MSWD=1.4）、283.2±1.9 Ma（MSWD=2.4）兩組鋯石U-Pb年齡，確定其形成于早二疊世板塊碰撞后的伸展環境，屬于造山后A型花崗巖。

白音烏拉地區；霓石堿性花崗巖；A型花崗巖；構造環境；板塊碰撞

A型花崗巖作為深源巖石之一，其成因機制還存在較大爭議，但其形成于拉張或非擠壓的構造環境已成共識[1-3]。拉張地殼的減薄在時空上往往與深部熱活動有密切關系。A型花崗巖的形成多歸因于熱的軟流圈地幔向上運動，為其形成提供了必要的熱和物源，且會引起大范圍的地殼物質熔融。因此A型花崗巖一定程度上可以指示巖石圈減薄、軟流圈地幔上涌的時間過程及其動力學機制[4]。巖漿形成、分布及演化與構造環境密切相關，通常作為恢復古大地構造環境的重要組成部分[5]，在造山帶演化過程中，可以作為預示構造環境由活動板塊邊緣俯沖環境向造山后穩定的板內構造環境轉變的標志[6]，可做為研究板塊拼合及大洋最終關閉時限有力證據的重要載體。

內蒙古蘇尼特左旗白音烏拉地區位于興蒙造山帶北部造山帶二連-賀根山斷裂帶之北，該地區發育著大量的晚石炭世-早二疊世侵入巖，是研究興蒙造山帶北部造山帶巖漿演化和構造格局演變的重要地區之一。洪大衛等[7]認為西伯利亞板塊南緣白音烏拉-東烏珠穆沁旗帶的堿性花崗巖生成于張性的構造環境，屬于造山后的A型花崗巖，可作為造山作用結束的標志。張玉清等[8]對該堿性花崗巖帶東延東烏珠穆沁旗京格斯臺地區堿性花崗巖進行了同位素年代學及地球化學特征的研究，獲得284.8±1.1 Ma（單顆粒鋯石）年齡，認為其屬陸內造山作用（伸展構造環境）的產物。

本文以2013—2015年完成的“內蒙古1/5萬查干陶勒蓋嘎查（L49E023020）、占巴音浩特（L49E 023021）、白音烏拉公社（L49E023022）、達日罕烏拉公社（L49E024020）幅區域地質礦產調查”項目資料為依據，對該地區發育的一條近東西向霓石堿性花崗巖侵入體（圖1），在野外工作和巖相學、巖石化學、地球化學、同位素年代學資料分析基礎上，對其巖石成因及構造背景進行了初步分析，以期為興蒙造山帶北部晚古生代構造演化、華北板塊與西伯利亞板塊碰撞等大地構造演化歷史提供一些新的證據。

1 區域地質概況

研究區位于二連-賀根山蛇綠巖帶北側，大地構造位置屬西伯利亞板塊東南古生代陸緣增生帶。區內出露的地層主要為上石炭統寶力高廟組陸相火山巖，新近系寶格達烏拉組砂巖，第四系沖洪積、湖積物及砂礫石層。出露的侵入巖主要有石炭紀二長花崗巖、花崗閃長巖和閃長巖，二疊紀霓石堿性花崗巖、石英正長斑巖、正長花崗巖和花崗閃長斑巖（圖1）。

本文報道的霓石堿性花崗巖主要分布在該區北部，出露面積約25 km2，總體呈北東向條帶狀分布（圖1），侵入寶力高廟組火山巖，外接觸帶局部巖石具角巖化，與圍巖接觸面產狀陡立。巖石類型主要為中細粒霓石堿性花崗巖，灰白色-淺肉紅色，中細粒結構，塊狀構造。其組成有條紋長石：呈邊部不整齊的板狀，或不規則狀，表面泥化較強，多具不規則狀條紋構造，少數條紋長石與石英呈文象連晶，礦物粒度在0.2～4 mm之間，含量63%～67%；鈉長石：呈板狀，邊部不整齊，絹云母化中等，具細密鈉長雙晶，有的顆粒具反條紋構造，粒度0.4～1.5 mm，含量5%；霓石：呈柱狀，他形粒狀，具淺褐色-綠色多色性，近直角相交的兩組解理，負延長高突起，粒度0.1～0.8 mm，含量4%～7%；黑云母：鱗片狀，粒度＜0.2 mm，分布在霓石附近，含量2%；石英：他形粒狀，粒度0.2～3 mm，含量21%；榍石：粒狀，含量為少量。磁鐵礦：含量＜2%。見圖2。

2 巖石化學、巖石地球化學特征

霓石堿性花崗巖主量元素分析結果見表1，從表中可知巖體的SiO2=73.8%～76.79%，K2O=3.46%～4.98%，Na2O=4.15%～5.14%?？傮w上具有高硅、高堿的特征。低TFeO、CaO、TiO2、MgO和P2O5。巖石鋁飽和指數A/CNK=0.82-0.98，在A/CNK-A/NK圖解上，除一個樣品落入準鋁質區域外，均位于過堿質區域內（圖3）；在SiO2-K2O圖解中，所有樣品均落入高鉀鈣堿性系列區（圖4）。

霓石堿性花崗巖稀土元素含量及其微量元素含量分別見表2、表3。從表2可知：稀土總量偏高，∑REE=122.26×10-6～246.52×10-6。輕稀土分餾程度較高，重稀土分餾程度較低，強烈虧損元素Eu，（La/Yb）N=2.22～4.73，δEu=0.51～0.61，稀土配分曲線具右傾V型特征（圖5）。從表3及標準化微量元素蛛網圖（圖6）上可以看出：微量元素高Ga、Zn、Zr、Nb、和Y，貧Ba、Nb、Sr、P、Ti，在微量元素蛛網圖上形成V型谷；具有明顯的A型花崗巖特征。

3 鋯石U-Pb同位素年代學

本次在霓石堿性花崗巖侵入體不同位置采集了兩件樣品（D1035-TW1、D4012-TW1）進行鋯石U-Pb測年。

樣品D1035-TW1由中國地質科學院礦產資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室采用SHRIMP鋯石U-Pb年齡原位分析法進行了年齡測定，其測試結果見表4。樣品D1035鋯石陰極發光照片中可以看出，鋯石多呈長柱狀或短柱狀，長寬比約2/1-15/1，不透明，具有韻律環帶結構，Th、U含量高，鋯石Th/U比值介于0.85～1.66，一般均在1.0以上，陰極發光圖像顯示其大部分鋯石都發育有明顯的生長韻律環帶，為典型的巖漿結晶鋯石。12個測點集中分布于一致曲線上或其附近（圖7）。其206Pb/238U表面年齡加權平均值為273±4.4 Ma（MSWD=1.4）。

樣品D4012-TW1鋯石分選由河北省區域地質礦產調查研究所完成，鋯石制靶、陰極發光均由北京迅得豐科技發展有限公司完成。鋯石U-Pb定年測試分析在天津地質礦產研究所同位素實驗室完成，分析所用的LA-MC-ICP-MS由NewWave的193 nm激光剝蝕系統和Thermo Fisher的Neptune多接收等離子體質譜儀組成。本次分析的激光剝蝕斑徑為35 μm，頻率為8 Hz，能量為5 mJ。分析時采用GJ-1作為年齡外標，NIST610作為元素含量外標。數據處理采用中國地質大學（武漢）劉勇勝教授開發的ICPMSDataCal程序，最后用Ludwig的Isoplot/ Ex_ver3程序對鋯石年齡作圖。其測試結果見表5。由樣品D4012-TW1鋯石陰極發光照片中可以看出，樣品中的鋯石多呈長柱狀或短柱狀，長寬比約2/1-1/ 1，不透明，具有韻律環帶結構，Th、U含量高，鋯石Th/U比值介于0.65～1.47，一般均在0.8以上，陰極發光圖像顯示其大部分鋯石都發育有明顯的生長韻律環帶，為典型的巖漿結晶鋯石（圖8）。24個測點集中分布于一致曲線上或其附近（圖8），其206Pb/238U表面年齡加權平均值為283.2±1.9 Ma（MSWD=2.4）。

由上述2件樣品測試結果看，在同一個侵入體不同位置樣品加權平均年齡出現相差約10 Ma的現象，究其原因，我們考慮大概是測試方法的不同出現的這一現象。另外，對于分布于二連-賀根山斷裂帶之北靠南側的該條堿性花崗巖帶中，洪大衛[7]分別在白音烏拉、祖橫得楞、扎那烏拉三地獲得同位素年齡286±3 Ma、284±3 Ma～276±7 Ma、277±3 Ma（全巖Rb-Sr等時線）；Zhang et al.[10]在白音烏拉一帶的堿性花崗巖中采用鋯石LA-MC-ICPMS法獲得年齡為290±2.6 Ma、289±2.2 Ma、288.3±2.3 Ma、290±2.2 Ma；Tong et al.[11]采用SIMS法獲得年齡為285.1± 1.2 Ma。這一系列年齡印證本區該類型堿性花崗巖形成時代在早二疊世中期。

4 巖石成因及構造環境判別

4.1 巖石成因

研究區霓石堿性花崗巖體礦物組合以鉀長石和石英為主，少量斜長石和黑云母，及少量的暗色礦物。巖石總體上高硅、富堿、貧鈣、鎂，NK/A值為0.87～0.99，全部大于0.85，全堿ALK（Na2O+K2O）為8.62%～9.51%，均大于8.5%。符合Whalen等[1]給出的A型花崗巖NK/A（0.85）和ALK（8.5%）的底線值。稀土元素具配分曲線呈現“海鷗”式A型花崗巖特征；微量元素10000Ga/Al為2.69-3.87，高于A型花崗巖下限值2.6，同時（Zr＋Nb＋Ce＋Y）元素組合值（441.69×10-6～730.98×10-6），高于A型花崗巖下限值350×10-6。

在Whalen等（1987）[1]提出的一系列A型花崗巖判別圖解中，所有樣品點均落在A型花崗巖的區域（圖9）。

4.2 構造環境

該區霓石堿性花崗巖具有A型花崗巖的地球化學特征，在非活性元素構造環境判別圖解Rb-Y+Nb上，該類樣品點主要落于晚造山-造山后伸展階段花崗巖（Post-CEG）區域內（圖10）；在洪大衛等（1995）[12]堿性花崗巖構造環境判別圖R1-10 000Ga/Al上，均落入造山后伸展階段區域；在構造環境判別圖解R1-R2中落人同碰撞-晚造山期花崗巖區域內（圖11）。代表了地區晚古生代造山階段已經結束，早二疊世該區已進入造山后伸展階段，霓石堿性花崗巖為造山后伸展階段的產物。

5 討論與結論

綜上所述，本區霓石堿性花崗巖具有以下特征：

（1）巖石中含霓石、鈉閃石等特征性堿性暗色礦物；總體上具有高硅、高堿特征，屬過堿質高鉀鈣堿性系列。

（2）輕稀土分餾程度較高，重稀土分餾程度較低，強烈虧損元素Eu；微量元素具有A型花崗巖的特征。

（3）二連-賀根山蛇綠巖帶以北的地區發育著大量的晚古生代巖漿巖，前人對賀根山蛇綠巖帶以南的巖漿巖研究較多，而對賀根山蛇綠巖帶以北廣泛發育的巖漿作用只是近幾年部分研究者[13-15]及區域地質調查工作[16-17]才涉獵較多。而對于該處的堿性花崗巖前人[5，7，11]對其成因及構造背景也曾開展了討論。

關于A型花崗巖的形成環境目前認為通常形成于俯沖后伸展或非造山板內伸展環境已經得到了大量驗證，使其可以作為伸展構造背景的重要指示體。本區的霓石堿性花崗巖屬于造山后A型花崗巖，形成于板塊碰撞后的張性環境。

（3）在霓石堿性花崗巖侵入體中獲得SHRIMP鋯石U-Pb同位素年齡273±4.4 Ma（MSWD=1.4）；LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb同位素年齡283.2±1.9 Ma（MSWD=2.4），二組年齡基本接近，確定該侵入體形成時代為早二疊世。

綜合研究本區巖漿活動歷程，認為本區在早二疊世時大規模造山作用已經結束，處于碰撞后的演化階段，進入了由后造山向板內演化的轉換階段。

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Geology and tectonic setting of the aerigite alkaline granite in
Baiyinwula,Sunitezuoqi,Inner Mongolia

TAO Ji-xiong,LI Wen-sheng,CHAI Hui,WANG Hong-Bin, XUE Pei-zhe,LUO Tong-Wei,MA Teng-fei

(Inner Mongolia Mining Exploitation Co.LTD,Huhehot 010020,China)

Baiyinwula is located in north of Erlian-Hegenshan ophiolite belt,which belongs to Paleozoic accretion zone of Siberia plate.The aerigite alkaline granite alkaline dark minerals such as aegirite and osannite,the rock contains high silicon and alkali,which belongs to calcalkaline series of basic and high potassium.Light rare earth is high fractionated,and heavy rare earth is light fractionated,Eu is strongly lost.Microelements have features of A-granite.Isotope dating gets two zircon U-Pb ages:273±4.4 Ma（MSWD=1.4）,283.2±1.9Ma（MSWD= 2.4）,which means the forming age in Early Permian.Tectonic setting shows it formed in tensional environment after plate collision,and belongs to post-orogenicA-granite.

Baiyinwula;aerigite alkaline granite;A-type granite;tectonic environment;plate collision

P588

A

1672－4135（2017）01－0013-09

2016-12-28

國家地質調查項目“內蒙古1/5萬查干陶勒蓋嘎查、占巴音浩特、白音烏拉公社、達日罕烏拉公社幅區域地質礦產調查項目（12120113055900）”

陶繼雄（1965-），男，高級工程師，長期從事區域礦產地質調查工作，Email：nmtjx@163.com。