内蒙古乌尔图高勒庙埃达克质花岗岩地质特征及构造意义

廉凯龙，李好斌，刘东娜，豆贯铭

（太原理工大学 矿业工程学院，太原 030024）

埃达克岩（Adakite）是Defant和Drummond在1990年提出的一个新的岩石类型，它不是某一种具体的岩石，而是一套具有特定地球化学性质的中酸性火成岩[1]。其标志性地球化学特征（质量分数）为：高硅w（SiO2）≥56%，高铝w（Al2O3）≥15%（很少＜15%），低镁w（MgO）＜3%（很少＞6%），贫Y和Yb（Y≤18μg／g，Yb≤1.9μg／g），高Sr（Sr＞400 μg／g），LREE富集，无Eu异常或轻微的负Eu异常。张旗等[9-10]在研究中国东部中生代火成岩的基础上，提出“C”型埃达克岩，并认为“C”型埃达克岩富钾，多数为高钾钙碱性系列岩石[11]。

乌尔图高勒庙岩体在区域上位于华北陆块北缘近东西向的埃达克质岩浆岩带上，该岩体是否属埃达克质花岗岩体，岩浆来源于何处，形成于什么构造背景？尚不清楚。笔者在野外地质调查的基础上，对该岩体进行了岩石学、主微量、稀土元素特征分析研究，以期探讨该岩体的岩石类型、岩浆源区及其构造意义。

1 岩体地质特征

乌尔图高勒庙岩体位于内蒙古乌兰察布市四子王旗东北100km处。岩体呈近东西向展布，出露面积约497.6km2，侵入于中元古温都尔庙群哈尔哈达组和上石炭统本巴图组地层之中（见图1所示）。岩体中花岗斑岩、花岗细晶岩、细粒闪长岩以及石英脉发育，岩脉走向以NW 300°—340°及NE 20°—50°为主。岩脉因耐风化地貌上呈凸起状，外观上为棋盘格子状。

岩体可明显分为三个相带，中心相岩石为似斑状结构，岩性为斑状黑云母二长花岗岩；过渡相岩石为中粒、中粗粒结构，岩性为黑云母二长花岗岩；边缘相岩石为细粒结构，岩性为细粒黑云母二长花岗岩，在岩体东南部呈北东向带状展布。过渡相和边缘相中均可见哈儿哈达组磁铁石英岩捕掳体，相对而言，边缘相中捕掳体规模较大、数量较多，且原生流动构造较发育。从岩体的中心相到边缘相不同点表现在结构不同，但矿物组合基本一致，岩石主要矿物成分（体积分数）为：斜长石30%～35%，正长石25%～30%，石英25%～30%；次为黑云母，约5%～10%；极少量副矿物磷灰石、锆石、榍石和磁铁矿等。

据1∶25万补力太幅区调报告，该岩体的单颗粒锆石U-Pb法定年结果表明，岩体侵位时代为265.8±3.1Ma，即中二叠世。

图1 乌尔图高勒庙区域地质简图

2 岩体主量元素、稀土元素和微量元素地球化学特征

2.1 主量元素地球化学特征

乌尓图高勒庙岩体的主量元素分析数据见表1所示。岩体中SiO2含量较高，其质量分数介于70.6%～75.18%；Al2O3含量较高，其质量分数介于14.01%～15.25%；MgO含量较低，介于0.18%～0.95%；w（Na2O）／w（K2O）介于0.86～1.45，且w（Na2O）-2＜w（K2O），这表明岩体中钾含量较高；里特曼指数σ介于1.83～2.36。如图2-a所示，所有样品的参数点均落于高钾钙碱性系列区内；在图2-b中12个样品参数点中有11个落入了过铝质区内。岩体主量元素地球化学特征表明，乌尔图高勒庙岩体的岩石系列为过铝质的高钾钙碱性系列。

2.2 稀土元素及微量元素地球化学特征

岩体中稀土元素含量较低（33.96～101.39μg／g），w（L）／w（H）值介于9.53～20.46，wN（La）／wN（Yb）值介于11.57～20.77，wN（La）／wN（Sm）值介于3.96～13.42，wN（Gd）／wN（Yb）值介于1.66～4.53。稀土元素配分型式（图3-a）为右倾型。以上特征表明，岩体中轻稀土元素分馏较好，重稀土元素分馏较差。其中Yb含量很低，介于0.24～1.15μg／g之间（见表2，L代表LREE，H代表 HREE）。较高的wN（Sr）／wN（Y）比值和亏损重稀土的特征指示源区残留相中存在石榴石[12-13]，而稀土元素蛛网图中HREE表现为较为平缓的配分模式，w（Y）／w（Yb）的值（平均为9.8）接近于10，这指示残留相中有角闪石的存在[14]。w（Eu）／w（Sm）值介于0.23～0.48之间，δ（Eu）值介于0.86～1.51之间，稀土元素配分模式图显示无负Eu异常（一个样品显示轻微正异常），说明未发生斜长石的结晶分异。

图2 乌尔图高勒庙岩体地球化学参数图解

表1 乌尓图高勒庙岩体主量元素（质量分数）及特征参数表 %

表2 乌尓图高勒庙岩体稀土元素、微量元素及特征参数表 μg／g

微量元素蛛网图（图3-b）中显示，大离子亲石元素Sr、Ba、Rb、K相对富集，其中Sr含量较高（285.1～827.7μg／g），仅两个样品含量低于400μg／g；高场强元素 Nb、P、Ti、Ta、Y相对亏损，其中 Y含量较低（1.86～9.97μg／g）；w（Sr）／w（Y）值较高，介于35.91～263.55之间。Y的亏损和高的w（Sr）／w（Y）比值说明源区部分熔融的残留物应为榴辉岩[15]。

主、微量、稀土元素地球化学特征表明，乌尔图高勒庙岩体具有高Si和高Al、低Mg、贫Y和Yb、富Sr、无Eu异常的特点，与 Defant和 Drummond[1]定义的埃达克岩相符，在判别图（图4）中，所有参数点均落在埃达克岩区，由此可以判定乌尔图高勒庙岩体是埃达克质花岗岩体。按照张旗等[9-10]关于C型埃达克岩的定义，岩体主量元素、稀土元素及微量元素特征与中国东部C型埃达克岩特征相符，因此乌尔图高勒庙岩体是C型埃达克质花岗岩体。

图3 稀土元素蛛网图（a）和微量元素蛛网图（b）

3 岩浆源区

埃达克质岩石是玄武质的源区岩石在相当于榴辉岩相的条件下发生部分熔融形成的，并在源区残留石榴石、角闪石等矿物[16]。高钾钙碱性类的埃达克岩最早是Atherton等[2-3]报道的秘鲁安第斯带Cordillera Blanca岩基，他们认为该岩基并非板片熔融的产物，而是在地壳加厚及伸展的背景下由新近底侵至下地壳底部的玄武岩在高压下（＞1.5～2.0GPa）部分熔融形成的。

图4 乌尔图高勒庙岩体wN（Yb）-wN（La）／wN（Yb）图（a）和w（Y）-w（Sr）／w（Y）图（b）

有关研究表明，高钾钙碱性埃达克质岩的岩浆来源有以下3种可能：一是岩浆来自于底侵至下地壳底部玄武质岩浆的部分熔融[2-3]；二是加厚的下地壳底部基性岩的部分熔融[9-10]；三为拆沉的下地壳沉入地幔，受到下部软流圈地幔的加热，导致其部分熔融[4]。乌尔图高勒庙埃达克质花岗岩体的主、微量、稀土元素地球化学特征表现在：

1）乌尔图高勒庙岩体的岩石系列为高钾钙碱性系列，具较高的SiO2含量和较低Mn、Cr含量，w（Na2O）／w（K2O）比值（0.86～1.45）也较低（如表1、表2），其主、微量地球化学特征类似于由增厚的玄武质下地壳熔融形成的埃达克岩的特征。而与俯冲有关的埃达克岩主要为钙碱性系列，w（Na2O）／w（K2O）＞2[5]。

2）多种地壳岩石脱水熔融实验的数据[6]表明，高w（Sr）／w（Y）值的花岗质熔体，应在较大压力（p≥1.0～1.2GPa）和较高温度（t≥925～1100℃）下通过部分熔融而生成[17]。乌尔图高勒庙岩体具较高的w（Sr）／w（Y）值（35.91～263.60），其稀土元素特征表明，岩体岩浆源区残留相中存在石榴石。玄武质岩石的熔融实验表明，在大于1.0GPa的条件下熔融残留物中将出现石榴石，但只有压力在大于1.2GPa（相当于地壳40～50km深处）的条件下熔体才能与残留石榴石平衡，且熔体强烈亏损HREE与Yb、Y[7-8]。乌尔图高勒庙岩体具有这一特点。基于以上原因，我们有理由认为，乌尔图高勒庙埃达克质花岗岩体岩浆来自于增厚的玄武质下地壳岩石部分熔融。

众所周知，中二叠世是西伯利亚板块与华北板块强烈碰撞时期。笔者认为，两大板块的碰撞导致内蒙古四子王旗东北地区地壳加厚，在高温高压的条件下，促使增厚的玄武质下地壳发生部分熔融，形成了乌尔图高勒庙岩体的岩浆。

4 构造意义

相关资料表明，中二叠世—早三叠世时期，西伯利亚板块与华北板块发生强烈的陆-陆碰撞，形成了中亚造山带，两大板块的强烈碰撞带在阿尔登格勒庙—贺根山—乌兰浩特一线，乌尔图高勒庙岩体位于该线以南的早古生代华北板块北缘的陆缘增生带上。为了说明该岩体的属性，笔者将表1、表2中的相关数据计算后分别投入到图5、图6中。图5-a中参数点均上落入碰撞带花岗岩区域内；图5-b中，①为地幔斜长花岗岩，②为破坏性板块边缘（碰撞前）花岗岩。③为板块碰撞后隆起期花岗岩，④为晚造山期花岗岩，⑤为非造山区A型花岗岩，⑥为同碰撞花岗岩；⑦为造山期后A型花岗岩，其中参数点基本上落入同碰撞花岗岩区域内。图6-a中参数点均落入大陆碰撞花岗岩区域内；图6-b中，IAG为岛弧花岗岩类，CAG为大陆弧花岗岩类，CCG为大陆碰撞岩类，POG为后造山花岗岩类，RRG为与裂谷有关的花岗岩类，CEUG为与大陆造陆抬升有关的花岗岩类注，

图5 乌尔图高勒庙岩体w（Y）-w（Nb）图（a）和R1-R2 图（b）

中参数点基本落入大陆碰撞花岗岩区域内。以上投图结果表明，乌尓图高勒庙埃达克质花岗岩是西伯利亚板块和华北板块在中二叠世发生碰撞过程中形成的同碰撞花岗岩。在中二叠世的碰撞造山环境中，增厚的玄武质下地壳岩石部分熔融产生的埃达克质岩浆，在北西及北东向断裂构造的控制下，大规模侵入本区，形成了乌尔图高勒庙埃达克质花岗岩体。

图6 乌尓图高勒庙岩体w（SiO2）-T图（a）和w（SiO2）-w（Al2O3）图（b）

在区域上，自西向东乌拉特中旗克布埃达克质杂岩体[18]（291±4Ma）、镶白旗那仁乌拉埃达克杂岩体[19]（263.2±2.8Ma）、以及吉林大玉山埃达克质花岗岩体[14]（248±4Ma）都为C型埃达克质岩体，他们岩浆均来自于增生碰撞导致加厚的玄武质下地壳岩石部分熔融，在区域上可能共同组成了一条近东西向的埃达克质岩浆带[19]。乌尔图高勒庙岩体位于这条埃达克质岩浆带的中部。该岩体与那仁乌拉岩体相距不远，在形成时间和岩性上相近，为同一期产物，其形成时间晚于西部的克布岩体，早于东部的大玉山岩体。在区域上，这种东部岩体形成时间晚于西部岩体的特点，与赵栓宏等[20]提出的“古亚洲洋闭合规律”相符。乌尔图高勒庙埃达克质花岗岩的地球化学特征及构造属性的研究，为古亚洲洋在晚古生代末期是自西向东呈剪刀式逐渐闭合的观点提供了佐证。

5 结论

1）乌尓图高勒庙埃达克质花岗岩为过铝质的高钾钙碱性系列岩石，具有高Si、Al、K、Sr、Sr／Y和低Mg、Y、Yb等特点，具C型埃达克岩的特征。

2）乌尓图高勒庙埃达克质花岗岩为同碰撞花岗岩，岩浆来源于增厚的玄武质下地壳岩石部分熔融。

3）乌尔图高勒庙埃达克质花岗岩的地球化学特征及构造属性的研究，为古亚洲洋在晚古生代末期是自西向东呈剪刀式逐渐闭合的观点提供了佐证。

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