内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二叠世花岗闪长岩地球化学特征和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年

刘治博，张维杰

中国地质大学(北京)，北京， 100083

内容提要：杭嘎勒地区晚二叠世花岗闪长岩主体与包体岩石轻重稀土分馏程度强烈，铕异常不明显，稀土配分曲线为向右倾，属轻稀土富集型。包体与主体岩石同时具有Sr、Nb、P、Ti的亏损，显示形成于增生在大陆边缘正常弧花岗岩的特征。AR—SiO2图解显示，主体与包体岩石虽同属钙碱性+拉斑玄武系列区，但却表现出不同的分布形式，反映二者应来自不同的岩浆源区。在Rb—Hf—Ta图解上，主体岩石样品全部落在弧系统岩石区，而包体岩石样品落在了弧系统岩石与板内岩石区分界处；在Nb—Y图解上，样品落在了火山弧—同碰撞花岗岩区；Rb—Y+Nb图解上，落在了火山弧花岗岩区；在R1—R2图解上，大部分样品集中在碰撞前花岗岩区。LA-ICP-MS 锆石U-Pb 定年表明主体岩石年龄( 257.9±3.1)Ma，包体岩石年龄为(257.7±3.2)Ma。 杭嘎勒地区晚二叠世花岗闪长岩为碰撞前火山弧花岗岩，研究区在晚二叠世时属于活动大陆边缘的火山弧。

内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地区的大地构造归属历来存在比较大的争议，有学者认为研究区属塔里木—华北板块北缘(程裕淇，1994)，也有学者认为本区位于天山地槽褶皱系中的北山晚华力西期地槽褶皱带巴音毛道复向斜和乌兰呼海坳陷的交接地带，属于内蒙古地槽型构造岩浆区的巴丹吉林南中华力西岩浆岩带，依板块构造观点处在哈萨克斯坦板块南部靠近华北板块一侧(内蒙古自治区地质矿产局，1991)。也有学者认为位于华北板块西北缘陆缘区褶皱系上的宗乃山—沙拉扎山晚古生代陆壳基底火山弧褶皱带南侧，靠近属于陆弧碰撞带的查干楚鲁—霍尔森晚古生代弧后盆地褶皱带(王廷印等，1994)。海西中晚期作为宗乃山—沙拉扎山岩基的主体部分，其典型岩石组合闪长岩—石英闪长岩—花岗闪长岩—二长花岗岩直至钾长花岗岩(王廷印等，1994；吴茂炳, 1993)，该期花岗岩的K-Ar同位素年龄主要为230～289Ma(吴茂炳, 1993)。花岗闪长岩是其中分布面积最广的一套地质单元，测得花岗闪长岩中锆石的Pb-Pb等时线年龄为357士81Ma,在U-Pb谐和图上上交点为352Ma(王廷印等，1994)。内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地区侵入岩发育，然而一直以来缺少对其系统的精细研究，这也是造成其大地构造归属存在较大争议的原因之一。研究区西北部发育花岗闪长岩岩体，过去仅根据野外地质体间的相互关系粗略地认为其形成于晚二叠世，而缺乏地球化学和年代学方面的依据。因此，笔者对研究区内晚二叠世花岗闪长岩的地球化学特征和年代学进行详细研究，并探讨其形成环境与年代。

1 区域地质概况

研究区位于恩格尔乌苏断裂带和巴丹吉林断裂带之间(图1)。区内地层跨度较大，主要的岩石地层单位包括前寒武纪变质表壳岩系哈乌拉岩组、中下侏罗统芨芨沟组、下白垩统巴音戈壁组和第四系(内蒙古自治区地质矿产局,1996; 宁夏地质局区域地质调查队❶)。区内构造线方向主要为北东东向，主要发育近东西向或北东东向断裂，褶皱构造不发育。区内的岩浆活动强烈，侵入岩出露面积占研究区总面积的 2/3 以上。侵入岩从前寒武纪到三叠纪均有发育，但以晚古生代侵入岩为主，主要有石炭纪二长花岗岩、中二叠世石英闪长岩、晚二叠世花岗闪长岩和似斑状二长花岗岩、三叠纪二长花岗岩等。晚二叠世花岗闪长岩是研究区内出露范围最广的侵入岩，是宗乃山—沙拉扎山岩基的主要组成部分。

晚二叠世花岗闪长岩侵入体主要出露于研究区中部的杭嘎勒—哈尔朝吉恩—扎德盖一带，总体呈北东东向展布，花岗闪长岩侵入扎盖图片麻岩、中二叠世片麻状石英闪长岩。其西侧受到三叠纪侵入岩的侵入，其北东侧被晚二叠世中细粒含斑二长花岗岩破坏。

图1 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地区地质简图(a)及大地构造位置图(b)Fig.1 Geological sketch map (a) and tectonic location map (b) of Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia1—第四系；2—下白垩统巴音戈壁组；3—中—下侏罗统芨芨沟组；4—哈乌拉岩组；5—三叠纪钾长花岗岩；6—三叠纪二长花岗岩；7—晚二叠世似斑状二长花岗岩；8—晚二叠世花岗闪长岩；9—晚二叠世含斑石英二长闪长岩；10—晚二叠世闪长岩；11—中二叠世二云母花岗岩；12—中二叠世似斑状二长花岗岩；13—中二叠世石英闪长岩；14—早石炭世片麻状二长花岗岩；15—中元古界扎盖图片麻岩；16—断层；17—韧性剪切带；18—塔里木板块；19—华北板块；20—样点及点位。 (a) 据1∶ 5万地质图修改；(b)据王廷印等，(1994)修改1—Quaternary; 2— Bayingobi Formation of the Lower Cretaceous;3—Jijigou Formation of the Lower—Middle Jurassic; 4—Hawula Formation; 5— Triassic moyite; 6— Triassic monzogranite;7—Late Permian monzogranite; 8— Late Permian granodiorite; 9—Late Permian quartz monzodiorite;10—Late Permian diorite;11—Middle Permian mica granite;12—Middle Permian monzogranite;13—Middle Permian quartz diorite;14—Early Carboniferous monzogranite;15—Mesoproterozoic Zhagaitu gneiss;16—fault;17—ductile shear zone;18—the Tarim plate;19—the North China plate;20—sample No. and location. (a)modified from 1∶50000 geological maps; (b) modified from Wang Tingyin et al., 1994

2 岩相学特征

晚二叠世花岗闪长岩侵入体的岩石组成相对比较复杂。由南部向北，岩石的粒度逐渐变粗，渐变为中粒花岗闪长岩，部分花岗闪长岩中出现斜长石斑晶，岩石中暗色矿物的含量有所增加，岩石中出现较多的闪长质包体；扎盖图片麻岩的残留体主要出现在花岗闪长岩侵入体南部，明显可见花岗闪长岩侵入片麻岩, 花岗闪长岩中局部出现片麻状构造。在花岗闪长岩侵入体的中间地段，岩石的粒度明显加粗，岩石中明显可见结晶较好的角闪石，大者可达5～6mm；大部分岩石为似斑状结构，岩石变为中粒—中粗粒含斑花岗闪长岩或似斑状花岗闪长岩；岩石中石英的含量减少，部分变为石英闪长岩，岩石中暗色矿物的含量增加，可达10%～15%，个别可能更高，岩石的颜色明显加深；多数岩石中可以见到榍石等副矿物。

本套岩石中多见有闪长质包体。包体可分为两类: 一类为椭圆状，大小为5～30cm，与围岩边界较清楚，斑状—似斑状结构，局部地段包体呈定向排列, 包体长轴的排列方向以北西向为主; 另一类包体的形态为不规则状，与围岩边界不清楚，有些呈阴影状，包体围岩的暗色矿物含量降低。在侵入体中部的哈尔朝吉恩西边，岩石中包体数量增多，形成包体群分布，在这些地段中，有时包体体积超过寄主岩石。

通过野外路线观察发现，花岗闪长岩侵入体显示出由边部向中间岩石粒度变粗、石英含量减少、暗色矿物含量增加、闪长质包体增加的特点。在其南北两侧，尤其是南侧，为中细粒花岗闪长岩，并见有较多的三叠纪二长花岗岩的穿插。到中部，岩石中出现斜长石斑晶，同时岩石中的暗色矿物增加，石英含量减少，岩石类型变为含斑或似斑状花岗闪长岩，部分变为石英闪长岩；岩石中暗色包体数量增加，尤其是与主体岩石边界不明显的包体增加。靠近侵入体的北侧，又变为以中细粒灰—灰白色花岗闪长岩为主，且岩石相对破碎，这些岩石共同构成了晚二叠世花岗闪长岩。上述各类岩石之间并不存在截然的界限，而更多的表现为一种渐变过渡的关系，反映在同一岩浆活动期次中的一种渐变关系或是一种相变关系。不同类型的岩石特征如下：

中细粒花岗闪长岩：岩石为灰—浅灰色。中细粒结构，块状—弱片麻状构造。岩石的矿物组成为：石英、斜长石、钾长石、黑云母、角闪石。石英为浅灰色它形粒状，粒径0.15～2mm，部分为2～3mm，长轴定向，集合体呈长条状，具波状消光，含量约15%～25%。斜长石为半自形板状—它形粒状，粒径0.2～3mm，定向分布，局部粒间镶嵌状，绢云母化，含量约55%～65%。钾长石为它形粒状，粒径为0.3～2mm，含量约5%～15%。暗色矿物为黑云母、角闪石，以黑云母为主。黑云母为叶片状，片径0.2～1.8mm，定向分布，部分绿泥石化。角闪石为柱粒状，0.2～2mm，定向分布。黑云母+角闪石含量为10%～15%。

中粒花岗闪长岩：岩石为灰—深灰色，风化后颜色变暗。中粒结构，块状构造。岩石的矿物组成为：石英、斜长石、钾长石、黑云母、角闪石。石英为它形粒状，粒径约2～4mm，部分小于2mm，定向分布，部分具波状消光，含量约20%～25%。斜长石为半自形板状—它形粒状，粒径约2～4mm，定向分布，局部为粒间镶嵌状，含量约50%～65%。钾长石为它形粒状，粒径0.3～1mm，填隙状分布，含量约5%。暗色矿物为黑云母、角闪石。黑云母为叶片状，片径0.2～2mm，含量10%。角闪石含量少，0.1～0.2mm。

中粒含斑花岗闪长岩：岩石为灰—深灰色，以深灰色为主。似斑状—含斑结构，块状构造。斑晶为6～8mm的半自形板状斜长石，个别可达15mm。斑晶含量约2%～5%。基质以中粒结构为主，部分达到中粗粒结构。基质的矿物组成为石英、斜长石、钾长石、黑云母、角闪石。石英为它形粒状，粒径约0.4～2mm，少数为2～2.5mm，含量约15%。斜长石为半自形板状—它形粒状，2～5mm，个别6～7mm，含量约65%。钾长石少见。暗色矿为黑云母、角闪石。黑云母为叶片状，大小为0.2～2mm，少数为2～3mm，定向分布，局部集合体为似条带状，含量10%。角闪石为半自形—它形粒状、柱状，大小一般为0.15～1.5mm，部分岩石中可见长柱状角闪石，角闪石柱长可达5～6mm，定向分布，局部被黑云母交代，角闪石含量10%。

中粒(含斑)石英闪长岩：岩石以中粒结构为主，部分为含斑结构，块状构造。岩石中含有少量自形一半自形斜长石斑晶，斑晶大小为8～10mm。岩石的矿物组成为：石英、斜长石、黑云母、角闪石。石英为它形粒状，粒径2～4mm，粒内见轻度波状消光，定向分布，含量约5%～10%。斜长石为半自形板状—它形粒状，粒径2～3.5mm，发育环带构造，含量约65%～70%。暗色矿物为黑云母、角闪石。角闪石为半自形—它形柱粒状，大小一般为0.2～2mm，含量5%～15%；黑云母为褐色鳞片—叶片状，直径0.2～2mm，含量5%～10%。岩石中可见榍石等副矿物。

花岗闪长岩中经常可见到大小不等的包体。包体形态多样，有条带、椭球状及不规则状。包体大小不一，小者数厘米，大者可达数米，呈定向排列。带状包体构成岩石中的条带状构造，椭球包体最大扁平面与条带平行。侵入体中包体含量变化很大，有时包体可超过花岗闪长岩。包体岩性为中—中细粒石英闪长岩、闪长岩。

包体岩石为黑灰—深灰色，似斑状—含斑结构，多数为块状构造，部分为条带状构造。包体中经常可见到斜长石斑晶。斑晶为2～3mm的半自形斜长石，大者可达10mm，斑晶含量一般小于3%。基质为细粒半自形结构。基质的矿物组成为斜长石、石英、角闪石、黑云母。斜长石为半自形板状—它形粒状，粒径一般0.15～2mm，定向分布，部分为粒间镶嵌状，绢云母化，含量60%～65%。石英为它形粒状，0.1～1.0mm，填隙状分布，具波状消光，含量3%～5%。角闪石为柱、粒状，大小0.5～1.0mm，定向分布，局部被黑云母交代，含量10%～25%。黑云母为叶片状，片径0.2～1.2mm，定向分布，局部绿泥石化，含量10%～15%。包体岩石中可见磁铁矿、磷灰石、锆石、榍石等副矿物。

图2 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地区晚二叠世花岗闪长岩岩石化学图解Fig. 2 Petrochemical diagrams of the Late Permian granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a)AR—SiO2图解 (底图据Wright,1969)；(b) 硅碱图 (底图据Irvine,1971); (c) AFM图解 (底图据Irvine,1971); (d) R1—R2分类图解(底图据De la Roche et al.,1980)(a) AR—SiO2 diagram (after Wright,1969); (b) SiO2—K2O+Na2O diagram(after Irvine,1971); (c) AFM diagram(after Irvine,1971); (d) R1—R2 classification diagram(after De la Roche, et al.,1980)

3 测试方法

岩石化学分析由河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成，常量元素用 3080E 型 X 荧光光谱仪测定，微量、稀土元素使用 X-series 型等离子质谱仪测定。

锆石 U—Th—Pb 同位素定年和微量元素测定工作在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室利用 LA-ICP-MS 完成，仪器为德国 MicroLas 公司的 GeoLas 2005 准分子激光剥蚀系统和美国 Agilent 公司的 Agilent 7500a 型 ICP-MS。 以氦气为载气，束斑直径 32μm，剥蚀深度 20～40μm，激光脉冲 8Hz， 采用标准锆石 91500 作为外标标准物质，元素含量采用 NIST SRM610 作为外标,29Si 作为内标元素。 具体分析条件及流程详见Liu Yongsheng 等(2008,)。 元素含量计算采用 GLITTER(ver4.0，Macquarie University)程序，同位素计算和图件绘制使用 Isoplot 3 程序。

4 岩石地球化学特征

晚二叠世花岗闪长岩的主量元素研究结果表明(表1)。

花岗闪长岩侵入体主体岩石的SiO2为51.64%～70.14%，主要分布在60.08%～67.86%区间，Al2O3为14.61%～17.76%、TiO2为0.43%～2.63%、Fe2O3为1.07%～3.41%、FeO为1.27%～6.08%、CaO为2.97%～6.55%、MgO为1.21%～4.95%、K2O为1.19%～2.97% 、Na2O为3.54%～5.05%、MnO为0.04%～0.12%、P2O5为0.11%～0.84%、Na2O>K2O ，属中酸性岩。

包体岩石中SiO2为50.38%～62.64%、Al2O3为15.82%～18.13%、 TiO2为0.74%～1.55%、Fe2O3为1.79%～3.29%、FeO为3.14%～5.63%、 CaO为4.38%～7.62%、MgO为2.23%～5.69%、K2O为1.39%～2.19% 、Na2O为3.35%～4.93%、MnO为0.07%～0.16%、P2O5为0.22%～0.61%、Na2O>K2O ，属中基性岩，主体岩石的里特曼指数σ为1.36～3.45，属钙碱性岩系。碱度率AR为1.65～2.29； A/CNK为0.81～1.00，大部分接近1，属偏铝质。岩石CIPW标准矿物组合绝大部分为：q、or、ab、an、di、hy，属SiO2过饱和型。

包体岩石的里特曼指数σ除一个为5.41外，其余8个样品为1.94～3.31，属钙碱性岩系。碱度率AR为1.49～2.01； A/CNK为0.79～0.89，属偏铝质(铝不饱和)。岩石CIPW标准矿物组合绝大部分为：q、or、ab、an、di、hy，属SiO2过饱和型。

在AR—SiO2图解上(图2a)，主体岩石落在钙碱性+拉斑玄武系列区，岩石样品的分布呈正相关，且与碱度的区间分界线基本平行，显示了同源岩浆演化的特点。包体岩石分别落入在钙碱性+拉斑玄武系列和碱性列区，且样品分布呈近于铅直的直线状并且穿过碱度的区间分界线。主体与包体岩石的这种不同的分布形式，显示二者应不属于同源岩浆，或者说二者来自不同的岩浆源区。

在硅碱图上，主体岩石全部投入亚碱性区(图2b)，包体部分位于界线附近；在AFM图解中，显示出较好的钙碱性系列特征(图2c)。在R1—R2分类图解中，主体岩石样品落在花岗闪长岩—英云闪长岩—闪长岩区；包体岩石落在闪长岩—辉长岩区，与野外观察岩石定名基本一致(图2d)。

晚二叠世花岗闪长岩的主体岩石及包体的稀土元素含量及特征值研究结果表明(表2)，主体岩石稀土元素总量REE为89.34×10-6～246.26×10-6，L/HREE=17.19～31.52， (La/Yb)N=6.15～43.65，反映轻重稀土分馏程度强烈。 Eu=0.71～1.27，铕异常不明显，为弱的铕正异常或负异常。稀土配分曲线为向右倾(图3a)，属轻稀土富集型。

包体岩石稀土元素总量REE为103.05×10-6～169.66×10-6，L/HREE=6.55～11.77， (La/Yb)N=5.64～13.63，反映轻重稀土分馏程度强烈，但分馏程度低于主体岩石。 Eu=0.97～1.23，铕异常不明显。稀土配分曲线为向右倾(图3b)，属轻稀土富集型。

晚二叠世花岗闪长岩的主体岩石及包体的微量元素含量及特征值见表3。

主体岩石中微量元素特征值为：K/Rb=142.42～488.72、 Rb/Sr=0.03～0.14、Sr/Ba=0.33～2.39、 Zr/Hf=20.35～40.00、 Nb/Ta=0.20～21.11、 Sm/Nd=0.12～0.21、U/Th=0.09～0.51。微量元素蛛网图 (图3c)，表现出元素K、Ce、Hf富集，而Nb、P、Ti亏损。包体岩石中微量元素特征值为：K/Rb=161.45～412.11、 Rb/Sr=0.04～0.18、Sr/Ba=0.93～2.25、 Zr/Hf=15.34～30.00、 Nb/Ta=8.48～21.19、 Sm/Nd=0.17～0.21、U/Th=0.13～0.57。微量元素蛛网图 (图3d)，表现出元素Rb、K、Ce、Hf富集，而Ba、Nb、Sr、P、Ti亏损。

5 年代学特征

从岩石的野外分布看，花岗闪长岩侵入扎盖图片麻岩和中二叠世片麻状石英闪长岩，但又受到三叠纪中细粒二长花岗岩和正长花岗岩的侵入，由此可以确定花岗闪长岩的形成时代应为晚二叠世。

为了验证这一结论，对花岗闪长岩进行了同位素测年，测年方法采用LA-ICP-MS 锆石U—Th—Pb法。根据锆石阴极发光图像及镜下特征选择颗粒较大，完整的锆石来测试(图4)。考虑到花岗闪长岩的分布面积广，侵入体内部包体发育，故而在岩体的不同部位分别采取了主体岩石和包体岩石分别进行了同位素测年。

样品中锆石个别稍宽，具较强阴极发光特征，大多为浅灰白色，少数为亮白色。有些蚀变边呈灰色，阴极发光强度弱，显示出变质锆石的特点。

主体岩石的锆石测试(见表4)共测得29个点，样品P13TW中206Pb/238U年龄集中于为246.6～269.2Ma，变化范围较小。样品点在一致曲线图中成群分布(图5a)，加权平均年龄为 257.9±3.1Ma，MSWD = 0.65(N=29)。

表1 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二叠世花岗闪长岩主量元素化学成分(%)表Table 1 The major elements content (%) of the Late Permian granodiorites in Hanggale area, Alax Right Banner

(续表 1)

表2 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二叠世花岗闪长岩稀土元素含量(×10-6)及特征值Table 2 The REE(×10-6) content of the Late Permian granodiorites in Hanggale area, Alax Right Banner

表3 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二叠世花岗闪长岩微量元素含量(10-6)及特征值 Table 3 The trace elements(10-6) composition of the Late Permian granodiorites in Hanggale area, Alax Right Banner

(续表 3)

图3 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地区晚二叠世花岗闪长岩稀土元素和微量元素地球化学图解Fig. 3 Geochemical diagrams of REE and trace elements for the Late Permian granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a) 主体岩石稀土元素配分曲线(底图据Boynton, 1984); (b) 包体岩石稀土元素配分曲线(底图据Boynton, 1984); (c) 主体岩石微量元素蛛网图 (底图据Sun and McDonough,1989) ; (d) 包体岩石微量元素蛛网图(底图据Sun and McDonough,1989)(a) chondrite-normalized REE patterns of main rocks(after Boynton, 1984); (b) chondrite-normalized REE patterns of enclaves(after Boynton, 1984); (c) MOBB normalized trace elements spidergrams of main rocks (after Sun and McDonough,1989); (d) MOBB normalized trace elements spidergrams of enclaves (after Sun and McDonough,1989)

包体岩石样品采自中粒闪长岩包体。

样品TW3598-2的锆石条状到它形，条状的锆石长轴方向边缘近平行，短轴方向边缘参差不齐， 从阴极发光照片看，为黑白大致相间的条带状结构，结构均匀。它形锆石无分带，条带状分带或黑白域不均匀分布。包体岩石的锆石测试共测得31个点，测试结果显示(表5)，Pb206/U238年龄集中于为249.7～277.3Ma，变化范围较小。样品点在一致曲线图中成群分布(图5b)，加权平均年龄为 257.7±3.2Ma，MSWD = 0.34(N=37)。

表4 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二叠世花岗闪长岩主体岩石LA-ICP-MS锆石U—Th—Pb同位素测试结果Table 4 LA-ICP-MS zicon U—Th—Pb isotope analytical results of Late Permain granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner

表5 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二叠世花岗闪长岩包体岩石LA-ICP-MS锆石U—Th—Pb同位素测试结果Table 5 LA-ICP-MS zicon U—Th—Pb isotope analytical results of inclusion of Late Permain granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner

从以上数据可见，花岗闪长岩中包体岩石的形成时间为257.7Ma，与主体岩石的形成时间一致。

因而通过野外地质关系和同位素测年获得的年龄值，确定研究区内最大的侵入体—花岗闪长岩的形成时间为257.9Ma，时代为晚二叠世。

图4 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地区晚二叠世花岗闪长岩及其包体代表性锆石阴极发光照片Fig. 4 CL images of representative zircons from Late Permian granodiorite and enclave in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a) 主体岩石锆石阴极发光图片(p13tw)；(b) 包体岩石锆石阴极发光图片(3598-2)(a) granodiorite (p13tw); (b) enclave of granodiorite(3598-2)

6 讨论

晚二叠世花岗闪长岩介于中—酸性岩之间，属亚碱性系列的钙碱性系列。

花岗闪长岩的主体与包体岩石的CIPW标准矿物组合大多为q、or、ab、an、di、hy，标准矿物中出现较多的透辉石；岩石中A/CNK为0.75～1.00，小于1.1；岩石的实际矿物中出现黑云母、角闪石、榍石、磁铁矿。上述特征表示，晚二叠世花岗闪长岩的主体和包体岩石均为源岩为未风化的火成岩熔融而成的I型侵入岩。

图5 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地区晚二叠世花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年谐和图Fig. 5 Zircon U-Pb concordia diagrams of weighted average ages of Late Permian granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a) 主体岩石(P13TW); (b) 包体岩石(TW3598-2)(a) main rocks(P13TW);(b) enclaves(TW3598-2)

从岩石的微量元素特征看(图3c)，花岗闪长岩源岩成分以火成岩为主，显示I型侵入岩的特征。寄主岩石与包体间存在细微的差别, 寄主岩石的源岩全部为火成岩，而包体岩石的源岩中存在少量的沉积岩。

在ACF图解上，样品落在I、S侵入岩的分界处，其中主体岩石接近I型，包体岩石更接近S型(图6a)。

在标准矿物Q—Ab—Or图解(图6b)和Na—K—Ca图解(图6c)中，主体岩石与包体岩石反映出不同的分布特点。主体岩石样品集中分布于岩浆花岗岩区，而包体岩石呈线状分布于岩浆花岗岩区之外，反映主体岩石为源岩经重熔后形成岩浆，又重新运移侵入后形成侵入体，而包体更多的偏向于与交代作用相关，或是二者来自不同的岩浆源区。

从稀土元素特征看，主体和包体岩石的稀土元素配曲线型式(图3a、b)与中钾安山岩类似，而轻稀土的富集和不明显的铕异常(尤其是包体)又显示了花岗岩化的特点。

从微量元素特征看，包体与主体岩石同时具有Sr、Nb、P、Ti的亏损，显示形成于增生在大陆边缘的新的地壳上的、造山花岗岩中的正常弧花岗岩的特征。在Rb—Hf—Ta图解上(图6d)，主体岩石样品全部落在弧系统岩石区，而包体岩石样品落在了弧系统岩石与板内岩石区分界处；在Nb—Y图解上(图6e)，样品落在了火山弧—同碰撞花岗岩区; Rb—Y+Nb图解上(图6f)，落在了火山弧花岗岩区; 在R1—R2图解上，大部分样品集中在碰撞前花岗岩区(图6g)。

虽然在上述判别图解中主体岩石与包体岩石的分布区域相似，共同反映了碰撞前大陆边缘岩浆弧构造环境；但主体岩石与包体在分布上又存在一定差异，各自相对集中分布。在R1—R2图解上，主体岩石相对靠近碰撞后造山花岗岩环境；在Nb—Y、Rb—Y+Nb和Rb—Hf—Ta图解上，包体岩石的分布更靠近板内花岗岩区。这种现象可能表示包体岩石形成于一种比主体岩石相对稳定的环境。

通过以上岩石化学元素的研究，大致可以认为晚二叠世花岗闪长岩中的主体与包体岩石形成于大陆活动边缘的构造环境下，是随着构造活动增生于大陆边缘的新生地壳。其源岩为未经风化的火山岩，但形成过程有所不同。主体岩石是由源岩经重熔形成岩浆，再发生运移、就位而成；而包体岩石更多的与交代作用有关。

图6 内蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地区晚二叠世花岗闪长岩成因及构造环境判别图解Fig. 6 Genitic and tectonic discriminant diagrams of the Late Permian granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a) ACF图解(底图据Irvine, 1971); (b) Q—Ab—Or图解(底图据Winkler，1976); (c) Na—K—Ca图解 (底图据Raju等，1972); (d) Rb—Hf—Ta图解(底图据Harris and Pearce, 1986); (e) Nb—Y图解 (底图据 Pearce et al.,1984); (f) Rb—(Y+Nb)图解(底图据 Pearce et al.,1984); (g) R1—R2图解(底图据Batchelor and Bowden,1985); (h) TFeO—MgO关系图解(底图据Zorpi et al.,1989)(a) ACF diagram (after Irvine,1971)；(b) Q—Ab—Or diagram (after Winkler，1976); (c) Na—K—Ca diagram (after Raju et al.，1972); (d) Rb—Hf—Ta diagram (after Harris and Pearce,1986); (e) Nb—Y diagram (after Pearce et al.,1984); (f) Rb—(Y+Nb) diagram (after Pearce et al.,1984)；(g) R1—R2 diagram (after Batchelor and Bowden,1985)；(h) TFeO—MgO diagram (after Zorpi et al., 1989)

从野外观察的包体与主体岩石的关系上看， 包体与主体岩石中的造岩矿物、副矿物的种类基本一致；包体形态多为扁球状、椭球状和不规则状，且与寄主岩石的接触界限并不截然，包体中同样出现斜长石斑晶。在AR—SiO2图解上(图2a)，主体与包体岩石虽同属钙碱性+拉斑玄武系列区，但却表现出不同的分布形式，由此反映二者间并不存在同源演化的关系，也就是说二者应来自不同的岩浆源区。在TFeO—MgO关系图解上反映岩浆混合作用的演化趋势(图6h)。根据以上情况判断，晚二叠世花岗闪长岩中的包体，应是在花岗闪长岩主体岩石的岩浆形成阶段，在岩浆房内部不同来源的岩浆发生混合，而形成的不同岩体；二者间并不截然的边界，反映两种岩浆的温度和密度间的差别并不很大。同样，主体岩石中部分地段的暗色矿物的增加，也有可能与两种岩浆的完全融合有关。同位素测年结果中，包体与主体岩石形成年代的一致性，也从另一个方面证实了这一点。

研究区以北的恩格尔乌苏蛇绿岩混杂带通常被认为是塔里木板块与华北板块拼合的位置(王廷印等，1993)，并且研究区以南的沉积建造具弧后盆地的特征(吴泰然,1993)，说明研究区在晚二叠世时为活动大陆边缘的火山弧，属于华北板块北缘增生的岩浆弧。研究区中东部发育同时代的花岗闪长岩，而花岗闪长岩—花岗岩组合一般发育于活动大陆边缘弧环境靠内陆一侧(邓晋福等，2007)，说明研究区位于火山弧靠内陆一侧。这也间接印证了可将阿拉善地区的构造单元以恩格尔乌苏断裂带为界，划分为北部的塔里木板块东端陆缘区褶皱系和南部的华北板块西北陆缘区褶皱系 2 个次一级构造单元，研究区处在华北板块西北缘陆缘区褶皱系上的宗乃山—沙拉扎山晚古生代陆壳基底火山弧褶皱带的南侧，靠近属于陆弧碰撞带的查干楚鲁—霍尔森晚古生代弧后盆地褶皱带(王廷印等，1994)。研究区板块在晚二叠世或稍晚相拼合碰撞(王廷印等，1993)，结合年代学的研究(晚二叠世花岗闪长岩的成岩年龄为 257.9±3.1Ma)， 研究区在晚二叠世时尚未发生板块的拼合碰撞，对于约束板块的拼合碰撞时间具有一定的意义。

7 结论

(1)杭嘎勒地区晚二叠世花岗闪长岩主体与包体岩石轻重稀土分馏程度强烈，铕异常不明显，稀土配分曲线为向右倾，属轻稀土富集型。

(2)杭嘎勒地区晚二叠世花岗闪长岩 LA-ICP-MS锆石 U-Pb 定年结果表明， 岩石形成于 257.9±3.1Ma，包体岩石年龄为(257.7±3.2)Ma，时代为晚二叠世。

(3)杭嘎勒地区晚二叠世二长花岗岩为碰撞前火山弧花岗岩，研究区在晚二叠世时尚未发生板块的拼合碰撞，属于活动大陆边缘的火山弧，并且靠近内陆一侧。

致谢：感谢王根厚教授、王行军博士在研究和成文过程中给予的启发和帮助， 感谢审稿人对本文提出的宝贵修改意见。

注 释 / Note

❶ 宁夏地质局区域地质调查队.1983.沙拉套尔汗幅(K-48-26)地质图及区域地质报告.