赤峰地区晚中生代火山岩锆石U-Pb年代学及地球化学特征

郝 彬, 宋 江, 李朝柱, 杨欣德*

(1.中国石油勘探开发研究院 西北分院, 甘肃 兰州 730020; 2.中国石油勘探开发研究院, 北京 100083; 3.延长石油集团研究院, 陕西 西安 710075; 4.中国地质科学院 地质力学研究所, 北京 100081)

赤峰地区晚中生代火山岩锆石U-Pb年代学及地球化学特征

郝 彬1,2, 宋 江3, 李朝柱4, 杨欣德4*

(1.中国石油勘探开发研究院 西北分院, 甘肃 兰州 730020; 2.中国石油勘探开发研究院, 北京 100083; 3.延长石油集团研究院, 陕西 西安 710075; 4.中国地质科学院 地质力学研究所, 北京 100081)

内蒙古赤峰地区发育大面积的晚中生代火山岩, 是我国东部巨型火山岩带的重要组成部分。锆石U-Pb定年结果显示, 火山岩主要形成于晚侏罗世160～147 Ma和早白垩世132～129 Ma两个时期, 早期以中酸性火山岩为主, 晚期主要为酸性火山岩, 局部夹少量的基性火山岩。晚侏罗世早期的安山岩SiO2含量较低, MgO含量较高, 可能是岩石圈地幔部分熔融的产物, 流纹岩是安山质熔浆底侵导致下地壳发生部分熔融的产物。晚侏罗世晚期的流纹岩具有与A型花岗岩相似的地球化学特征, 表明其形成于伸展构造背景下。早白垩世晚期的流纹岩属于钾玄岩系列, 与同时代的玄武岩构成双峰式岩石组合, 流纹岩来源于地壳的部分熔融。结合前人研究成果, 认为赤峰地区晚中生代的两期火山活动都与蒙古–鄂霍次克缝合带的演化有关, 它们分别形成于两次陆壳加厚之后的陆内伸展环境。

锆石U-Pb年龄; 岩石成因; 晚中生代; 构造背景; 赤峰地区

0 引 言

华北克拉通北缘大面积分布的晚中生代火山岩是我国东部巨型火山岩带的重要组成部分, 并且是东部大陆岩石圈构架在中生代发生重大转折的产物(周新华等, 2001), 因此, 华北克拉通北缘晚中生代火山岩的形成时代、成因和地球动力学背景一直受到众多学者的关注。关于华北克拉通破坏的机制,华北克拉通减薄的时限及动力学过程等问题更是近十几年来研究最热门的课题之一, 但目前仍存在众多争议(邓晋福等, 2006; 吴福元等, 2008; 徐义刚等, 2009; 高山等, 2009)。特别是对于中–晚侏罗世至白垩纪, 华北克拉通北缘构造体制发生转换的时限以及构造背景等问题, 目前研究主要存在 3种观点: (1)我国东部从 165～85 Ma经历了三个演化阶段: 强挤压(165～136 Ma), 主伸展(135～100 Ma), 弱挤压变形期(100～83 Ma)(董树文等, 2007); (2)华北克拉通北缘地区的地壳加厚持续到中侏罗世末, 减薄活动始于晚侏罗世(吴福元和孙德有, 1999; 刘红涛等, 2002; 姜耀辉等, 2005); (3)华北克拉通在总体上由挤压构造体制向伸展体制转化的过程中(150～100 Ma)存在着多次挤压与伸展的转变(翟明国等, 2004)。笔者认为存在这种分歧可能是由于构造体制转换本身十分复杂以及缺少精确定年结果的制约而造成的。例如,大兴安岭南段满克头鄂博组双峰式火山岩被认为是岩石圈伸展背景的重要依据, 但缺少了年代学限制(郭锋等, 2001); 又如, Daviset al. (1998)报道的承德地区晚侏罗世逆冲推覆体以及翟明国等(2004)报道的张北黄土梁、下花园盆地和张家口盆地逆冲构造是挤压体制的重要证据, 但同样缺乏精确的年代学制约。

鉴于此, 笔者在野外工作的基础上, 试图通过对华北克拉通北缘赤峰地区晚中生带火山岩锆石U-Pb年代学及其地球化学特征进行研究, 揭示其形成时代, 源区特征及其构造环境, 以期为华北克拉通北缘晚中生代的构造演化提供一些新的资料。

1 研究区地质概况与样品特征

研究区地理位置位于内蒙古赤峰市北部地区,地理坐标范围为(图1): E118°00′～118°30′, N42°50′～43°10′; 大地构造位置位于西拉木伦河断裂以南, 是古生代古亚洲构造域与中–新生代蒙古–鄂霍次克构造域、环太平洋构造域强烈叠加、转换的部位, 构造演化十分复杂。区内晚中生代岩浆作用非常强烈,出露大量晚中生代火山岩, 整体呈NNE向展布。主要的火山岩地层包括: 满克头鄂博组(J3mk), 以流纹岩、流纹质熔结凝灰岩、流纹质凝灰岩为主; 玛尼吐组(J3mn), 以安山岩为主, 局部夹一些酸性的熔岩和火山碎屑岩; 白音高老组(J3b)则主要为流纹岩、英安岩、流纹质火山碎屑岩, 局部夹少量的玄武岩。

本次研究的样品采集于老婆子山、南敖海迟、新开地乡、上沟门和黑水村(图1)。岩石类型主要为流纹岩与安山岩, 其中流纹岩主要分为两种类型,一种以碱性长石斑晶为主, 一种以斜长石斑晶为主,具体岩相学特征如下:

以碱性长石斑晶为主的流纹岩(图 2a): 斑状结构, 块状构造。斑晶中除碱性长石外, 还有少量的石英, 星散状分布, 粒径一般为 0.4～1 mm; 碱性长石呈它形粒状, 具高岭土化等, 石英呈它形粒状, 粒径一般小于0.05 mm。基质主要为长英质(约95%),构成霏细结构。

图1 研究区地质图Fig.1 Geological map of the study area

图2 赤峰地区晚中生代主要火山岩的岩相学特征Fig.2 Microphotographs of the Late Mesozoic volcanic rocks in the Chifeng area

流纹岩以斜长石斑晶为主(图2b、2c): 斑状结构,块状构造。斑晶约20%, 粒径一般为0.3～2.0 mm, 呈半自形板状, 具不均匀绢云母化、绿泥石-黑云母化、硅质等。基质由长英质构成, 粒径一般小于0.1 mm;部分石英为基底, 内嵌布尘点状、霏细状长英质, 被少量黏土、硅质等不均匀交代。

安山岩(图2d): 斑状结构, 块状构造。斑晶由辉石构成, 含量约 5%, 星散状分布, 粒径一般为 0.4～1.0 mm, 呈柱、粒状, 少碳酸盐化等。基质由斜长石、辉石构成, 具似交织结构, 粒径一般为0.05～0.2 mm;斜长石呈半自形板条状, 杂乱或半定向分布, 具绢云母化、局部碳酸盐化, 辉石呈粒状, 填隙状分布。

2 样品分析方法

对选自赤峰地区晚中生代火山岩的新鲜样品进行锆石挑选, 然后制靶, 拍摄阴极发光照片, 以便做锆石成因及定年分析。锆石U-Pb同位素分析在天津地质矿产研究所进行, 采用激光剥蚀多接收器等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS) 进行微区原位U-Pb同位素测定。仪器配置和实验流程见李怀坤等(2010)。采用GJ-1作为外部锆石年龄标准进行U-Pb同位素分馏校正(Jackson et al., 2004), 采用ICPMSDataCal程序(Liu et al., 2009)和 Isoplot (Ludwig, 2003)进行数据处理, 应用208Pb校正法对普通铅进行校正(Anderson, 2002), 利用NIST612作为外标计算锆石样品的Pb、U含量。主微元素和微量元素分析在天津地质矿产研究所进行, 主量元素采用X射线荧光光谱(XRF)测试, FeO采用氢氟酸-硫酸溶样、重铬酸钾滴定法, 分析精度优于2%, 微量元素分析采用 X-SeriesII 等离子体质谱仪完成,分析精度优于5%。

3 分析结果

3.1 锆石U-Pb年代学

本文对采自赤峰北部克什克腾旗 4件流纹岩样品进行了 LA-MC-ICP-MS锆石 U-Pb同位素分析,分析结果见表 1。所测样品的锆石均具有明显的振荡生长环带结构(图3)。

样品CF31-Tw26 (流纹岩, 采于黑水村, 属于满克头鄂博组, 坐标 N42°56′51", E118°29′03")中锆石共测20个点, 剔除2个年龄偏老的测点(256～258 Ma), 其余18点分布较集中(图4a),206Pb/238U年龄介于159～164 Ma之间, 其加权平均年龄为161±1 Ma, MSWD=2.9。

表1 赤峰地区晚中生代火山岩锆石U-Pb定年结果Table 1 Zircon U-Pb dating results of the Late Mesozoic volcanic rocks in the Chifeng area

续表1:

图3 赤峰地区晚中生代火山岩部分锆石阴极发光图像Fig.3 CL images of zircon grains from the Late Mesozoic volcanic rocks in the Chifeng area

样品CF16-Tw18(流纹岩, 采于南敖海迟西南部,属于满克头鄂博组, 坐标N43°06′38", E118°02′01")中锆石15个分析点均位于U-Pb年龄谐和线上或其附近(图4b),206Pb/238U年龄介于148～152 Ma之间,其加权平均年龄为150±1 Ma, MSWD=1.7。

样品CF26-Tw18(流纹岩, 采于新开地乡西南部,属于白音高老组, 坐标 N42°51′43", E118°06′04")中锆石15个分析点均位于U-Pb年龄谐和线上或其附近(图4c),206Pb/238U年龄介于129～135 Ma之间, 其加权平均年龄为132±1 Ma, MSWD=2.7。

样品 CF28-Tw11(流纹岩, 采于上沟门东部, 属于白音高老组, 坐标N42°57′08", E118°04′42")中24颗锆石206Pb/238U年龄介于128～134 Ma之间, 其加权平均年龄为130±1 Ma, MSWD=0.7(图4d)。

图4 赤峰地区晚中生代火山岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4 Zircon U-Pb concordia plots for the Late Mesozoic volcanic rocks in the Chifeng area

3.2 地球化学特征

本文按照演化顺序展示了本区晚中生代三个时期中酸性火山岩的主微量元素含量(表2)。下文将按三个主要阶段陈述中酸性火山岩特征。

3.2.1 晚侏罗世早期(～160 Ma)火山岩

以流纹岩和安山岩为主。其中流纹岩的SiO2含量介于74.86%～78.07%, Al2O3变化于11.47%～13.13%,全碱含量为 7.49%～7.98%, 但贫镁(MgO=0.23%～0.32%)、贫钙(CaO=0.09%～0.43%), 高FeOT/MgO比值(2.80～11.85), A/CNK变化于1.51～1.56, 为过铝质岩石。在TAS图解中(图5a), 样品落入亚碱性系列的流纹岩范围内, 在SiO2-K2O图上(图5b)属于高钾钙碱性系列。稀土元素总量较高, 为 193.7×10–6～200.7×10–6。稀土元素配分模式为轻稀土富集右倾型(图 6a), 轻、重稀土分馏较明显, (La/Yb)N=5.53～10.51, Eu中等负异常(δEu=0.39～0.71)。在微量元素蛛网图上(图 6b), 流纹岩具有大离子亲石元素(如K、U、Th)相对富集, 高场强元素(如 Nb、Ta、Ti)和 P相对亏损的特征。安山岩 SiO2含量介于50.76%～58.82%之间, Al2O3变化于15.32%～17.31%,全碱含量为 5.11%～7.41%, 钠质(K2O/Na2O=0.30～0.77), 且MgO含量较高(平均为4.00%), Mg#=49.65～55.31。在TAS图解中(图5a), 样品分别落入粗安岩、安山岩、粗面英安岩范围内, 但均属于亚碱性岩石系列。在SiO2-K2O图上(图5b), 样品位于钙碱性系列至高钾钙碱性系列范围内。其稀土总量为 173.2× 10–6～233.6×10–6, 轻、重稀土分馏明显(图 6a), (La/Yb)N=9.63～18.06, Eu异常不明显(δEu=0.93～1.05)。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上, 安山岩总体富集K、Ba等大离子亲石元素(图6b), 而亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素。

3.2.2 晚侏罗世晚期(～150 Ma)火山岩

晚侏罗世晚期, 研究区火山岩以流纹岩为主。其SiO2含量介于74.68%～75.70%, Al2O3为11.50%～12.09%, 全碱含量为 7.35%～7.83%, 贫镁(MgO=0.22%～0.23%), 同样具有高 FeOT/MgO比值(5.53～11.09),

A/CNK为1.51, 为过铝质岩石。而与晚侏罗世早期流纹岩不同的是, 其属于钾玄岩系列(图 5b), 以及具有更高的稀土总量(ΣREE=563.73×10–6～963.93× 10–6)和强烈的Eu负异常(δEu=0.08～0.09)(图6c), 更亏损Ba、Sr、Nb、Ta、Ti等元素(图6d)。这些特点均与A型花岗岩地球化学特征较为相似(张旗等, 2012)。

表2 赤峰地区火山岩主量元素(%)、微量和稀土元素(×10–6)分析结果Table 2 Major (%) and trace element (×10–6) concentrations of the volcanic rocks in the Chifeng area

图5 赤峰地区晚中生代火山岩TAS图解(a)和硅–钾图解(b)Fig.5 TAS (a) and SiO2vs. K2O diagrams (b) of the Late Mesozoic volcanic rocks in the Chifeng area

图6 赤峰地区晚中生代火山岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(a, c, e)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b, d, f) (球粒陨石标准化值据Boynton, 1984; 原始地幔标准化值据Sun and McDonough, 1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a, c, e) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b, d, f) of the Late Mesozoic volcanic rocks in the Chifeng area

3.2.3 早白垩世晚期(～130 Ma)火山岩

早白垩世晚期, 研究区火山岩以流纹岩为主。样品 SiO2含量介于 69.15%～74.77%, Al2O3变化于12.78%～15.13%, 全碱含量为8.40%～9.75%, 高于晚侏罗世流纹岩。其MgO为0.22%～0.52%, FeOT/MgO为 4.04～11.84, 属于过铝质(A/CNK=1.23～1.68), 钾质(K2O/Na2O=1.2～2.7)岩石。在TAS图上(图5a), 样品 CF28-11位于碱性系列, 其余样品均落入亚碱性系列的流纹岩范围内, 在SiO2-K2O图上(图5b)属于钾玄岩系列。稀土总量为 205.28×106～248.17×106,在稀土配分图上(图 6e), 轻重稀土分馏明显, (La/Yb)N= 11.47～12.86, 除了Eu表现出不同的异常以外(δEu=0.49～1.19), 其他均表现出相似的特征。微量元素蛛网图中(图6f), 所有样品均富集 K、Ba等大离子亲石元素, 而亏损 Nb、Ta、Ti等高场强元素。

4 讨 论

4.1 赤峰北部晚中生代火山岩的形成时代

前已述及, 目前对于华北克拉通北缘晚中生代火山岩的形成构造背景仍然存在争议的主要原因之一就是对于大面积分布的火山岩形成时代仍不明确。例如, 赵国龙等(1989)利用Rr-Sr测年法获得满克头鄂博组火山岩的年龄为 154 Ma, 玛尼吐组为149 Ma, 白音高老组为146 Ma, 认为大兴安岭南区中生代火山岩全部形成于晚侏罗世。夏军等(1993)则认为大兴安岭南区中生代火山岩均形成于早白垩世。而近年来, 随着测年技术的不断进步以及工作更加细致, 将玛尼吐组归属于晚侏罗世–早白垩世,白音高老组形成于早白垩世(张吉衡, 2009; 苟军等, 2010; 李世超, 2013)。然而, 对于满克头鄂博组的形成时代存在两种观点: 苟军等(2010)认为满克头鄂博组属于晚侏罗世; 张吉衡(2009)认为满克头鄂博组的形成时代包括晚侏罗世和早白垩世两期。另外,在以往的区调工作中, 一般认为满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组是由老变新的(内蒙古自治区地质矿产局, 1991), 这样有时会造成在地层划分时太过于依赖测年的结果, 而忽略了岩性组合, 从而使得地层归属的出现问题。实际上, 近年来研究成果表明, 玛尼吐组与满克头鄂博组实际上为同期的产物, 或者是玛尼吐组稍晚于满克头鄂博组(张吉衡, 2009; 孙德有等, 2011)。

研究区锆石 U-Pb定年结果显示(表 3), 满克头鄂博组流纹岩的年龄分别为161 Ma、150 Ma, 形成时代为晚侏罗世; 白音高老组流纹岩的年龄为132～130 Ma, 形成时代为早白垩世, 与前人的研究结果较为一致(杨扬等, 2012)。杨扬等(2012)工作中的样品Z1001采于老婆子山顶部, 坐标N43°08′10", E118°01′51", 锆石 U-Pb结果显示为 156 Ma, 认为相应地层应归属于满克头鄂博组。但是, 本次工作经过野外考察发现, 老婆子山主体及周边为安山岩,仅仅在老婆子山顶部出现少量流纹岩及凝灰岩, 因此认为老婆子山及周边安山岩应属于玛尼吐组, 其形成时代上限为156 Ma。综合来看, 赤峰北部地区火山活动可以划分为两期, 即晚侏罗世以中酸性为主的火山活动和早白垩世晚期以酸性为主的火山活动, 其间间断了约10 Ma。

表3 赤峰北部晚中生代火山岩定年结果Table 3 Isotopic ages of the Late Mesozoic volcanic rocks in the Chifeng area

4.2 岩石成因

4.2.1 晚侏罗世早期中酸性火山岩的成因

关于安山岩的成因一直是一个长期争论的问题,其成因可概括为三种: (1)岩浆混合作用(Kawabata and Shuto, 2005); (2)玄武质岩浆分离结晶作用(侯增谦和罗再文, 1992); (3)部分熔融模式(吴华英等, 2008)。岩浆混合作用一般以岩石中出现不平衡的矿物共生组合、某些矿物成分呈现“双峰”分布及反环带构造为特征, 然而研究区安山岩内并没有这些岩浆混合的证据, 因此, 初步认为研究区内安山岩不属于岩浆混合的产物。在La/Sm-La图解上(图7), 安山岩样品呈斜线分布, 说明它们基本上是源岩部分熔融的产物, 未经历过明显的分离结晶作用。研究区安山岩 SiO2含量不高, Mg#值在 49.7～55.2之间,表明其主要来源于地幔物质的部分熔融。另外, 研究区安山岩还具有富集 K、Pb等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素的特征, 这可能是由于受到早期俯冲消减事件带来流体的影响, 地幔发生了交代作用从而相对富集LILE、亏损HFSE元素。

而关于大兴安岭流纹岩的成因, 目前存在两种观点: (1)玄武岩浆分离结晶作用(葛文春等, 2000;林强等, 2003); (2)地壳岩石部分熔融形成(苟军等, 2010)。研究区内缺少同时代的基性岩, 因此, 晚侏罗世早期的流纹岩可以排除玄武岩浆结晶成因。样品CF31-13、CF31-37的Ti/Y=20～49(＜100), Ti/Zr= 1.46～2.53, A/CNK=1.51～1.56, 均位于壳源岩浆范围内(Pearce, 1983; Wilson, 1989), 表明其应该是陆壳岩石部分熔融的产物。两样品 Eu中等负异常和 Sr强烈亏损(＜60×10–6), 表明源区应为斜长石的稳定区, 斜长石是部分熔融的残留物。其中样品CF31-13的MREE相对于HREE略为亏损(图6a), 暗示部分熔融后的残留物主要为角闪石, 不含石榴石。因此, 源区残留相为角闪岩相(斜长石+角闪石),对应于下地壳范围。

图7 赤峰地区晚侏罗世早期安山岩的La-La/Sm图(据Allegre and Minster, 1978)Fig.7 La vs. La/Sm diagram of the early stage of the Late Jurassic andesite in the Chifeng area

4.2.2 晚侏罗世晚期流纹岩的成因

晚侏罗世晚期研究区内火山岩主要以流纹岩为主, 并未发现同时代的玄武岩。因此, 同样可以排除玄武岩浆结晶成因。两样品 Ti/Y=16～20(＜100), Ti/Zr= 0.75～1.51, 均位于壳源岩浆范围内(Pearce, 1983; Wilson, 1989), 表明其也应该是陆壳岩石部分熔融的产物。而且其具有与 A型花岗岩相似的特征, 即明显的Eu负异常(图6c)以及Sr、Ba、Ti的强烈亏损, 表明源区应为斜长石的稳定区, 或原生岩浆在上升过程中, 经历了较为显著的斜长石结晶分异作用。流纹岩一般形成的最小含水压力大于0.5 GPa(徐学义等, 2007), 以及(La/Yb)N比值(平均 13.72)高于上地壳的(La/Yb)N值(11.35)(Rudnick and Gao, 2003),表明岩浆仍位于下地壳范围内, 但其与160 Ma的流纹岩相比, Sr更低, Yb更高(表2), 表明其形成的压力可能更低(张旗等, 2011)。而造成如此低的压力以及高的地温梯度可能与晚侏罗世早期以来岩石圈的快速伸展、减薄有关。因而可以推断, 晚侏罗世晚期的流纹岩是在压力降低以及热异常扰动下地壳部分熔融的产物。

4.2.3 早白垩世晚期流纹岩的成因

早白垩世晚期, 研究区内火山岩以流纹岩为主,存在少量的玄武岩及英安岩, 缺少中性火山岩。而在大兴安岭地区, 同时代的岩浆作用也是以基性岩浆和酸性岩浆共生为特征(郭锋等, 2001; 孟恩等, 2011)。因此, 研究区的流纹岩与玄武岩应构成双峰式组合。

通过对该时期流纹岩地球化学特征的分析发现,总体上流纹岩 Eu异常不明显(表 2), 且玄武岩仅有少量出露, 因此, 流纹岩不可能是玄武岩熔浆高度分异的产物, 更可能是壳源岩石部分熔融的产物。它们 Nb/Ta比值为 11.30～13.18, 排除了来自于沉积地层(Nb/Ta＞17, Ben et al., 1989)。Ti/Y比值小于100, Ti/Zr为 6.90～8.93(＜20), 也表明其为典型的陆壳岩石部分熔融的产物(Pearce, 1983; Wilson, 1989)。

4.3 构造背景

大量的研究表明, 东北地区在中生代处于构造体制转换的关键时期。首先, 二叠纪末期, 东北地区经历了古亚洲洋的闭合(李朋武等, 2009)。于晚三叠世(228～200 Ma), 整个东北地区开始处于碰撞后伸展环境, 形成了大量火山岩, 例如, 在吉黑东部发现的一套晚三叠世A型流纹岩组合(Xu et al., 2009)。随后, 该区进入到环太平洋构造体系和蒙古–鄂霍茨克构造体系的协同演化阶段, 两大体系的叠加与改造使得构造演化十分复杂。许文良等(2013)研究认为研究区主要是处于蒙古–鄂霍茨克构造体系的影响范围内, 松辽盆地及其东部地区才更易受到太平洋俯冲作用的影响。因此, 查明蒙古–鄂霍茨克构造体系对我国境内的影响, 是研究华北克拉通北缘晚中生代构造演化的关键。蒙古–鄂霍茨克大洋板块向南俯冲起始于中生代早期(许文良等, 2013), 于中侏罗世末闭合(Wang et al., 2006)。冀北–辽西地区广泛存在的区域性不整合——即海房沟组之下存在的自北向南的逆冲构造, 代表了此时期是一个地壳加厚的过程。紧接着, 整个松辽盆地以西又处于伸展环境中,满洲里–额尔古纳地区的塔木兰沟组板内玄武岩以及冀北–辽西地区兰旗组和髫髻山组火山岩正是形成于这种环境下(Zhang et al., 2008; 孟恩等, 2011; Xu et al., 2013)。前已述及, 赤峰地区晚侏罗世早期(160～156 Ma)的安山岩为岩石圈地幔部分熔融的产物, 应该是岩石圈伸展环境下, 减压形成的。流纹岩则可能为安山质熔浆底侵导致下地壳发生部分熔融的产物。赤峰地区晚侏罗世晚期(～150 Ma)火山岩以具有 A型花岗岩特征的酸性火山岩为主, 表明区域仍处于伸展减薄的环境中。因此, 研究区岩石圈的伸展减薄可能从晚侏罗世早期开始一直延续至 150 Ma。晚侏罗世末期–早白垩世, 华北克拉通北缘构造体制可能转换为挤压环境, 因而在华北克拉通边缘形成了长达150 km的大青山逆冲断层(Zheng et al., 1996)以及造成张家口盆地带、下花园盆地带、怀来盆地带等边缘形成逆冲构造(翟明国等, 2004)。邓晋福等(2007)认为陆–陆碰撞造山时期, 常常缺乏火成岩。研究区内侏罗世末期–早白垩世早期火山活动的中断可能对应于这次碰撞活动。自早白垩世晚期起,整个华北克拉通东部、大兴安岭地区出现大面积的岩浆活动, 呈弥散状展布, 酸性和基性岩浆同时出现, 地幔物质参与岩浆作用的程度较侏罗纪明显增强(Yang et al., 2005; Zhang et al., 2008, 2010; 孟恩等, 2011), 反映了华北地区进入了岩石圈拉张的主要时期, 研究区132～129 Ma的双峰式火山岩组合就是这个阶段的产物。华北克拉通北缘早白垩世晚期的岩浆活动, 也可能与鄂霍茨克海构造体系对于华北克拉通北缘造成远程效应后的伸展环境有关(许文良等, 2013)。

5 结 论

(1) 赤峰地区晚中生代存在两期火山活动, 早期(160～147 Ma)以中酸性火山岩为主, 晚期(132～130 Ma)主要为酸性火山岩, 局部夹少量的基性火山岩。

(2) 赤峰地区晚侏罗世早期(160～156 Ma)的安山岩可能为岩石圈地幔部分熔融的产物, 流纹岩为安山质熔浆底侵下地壳发生部分熔融的产物。晚侏罗世晚期(～150 Ma)的流纹岩具有与 A型花岗岩相似的地球化学特征, 为地壳部分熔融的产物。早白垩世晚期(～130 Ma)的流纹岩与同时代玄武岩构成双峰式组合, 流纹岩来自于地壳的部分熔融。

(3) 赤峰地区两期的火山活动都与蒙古–鄂霍次克缝合带的演化有关, 它们分别形成于两次陆壳加厚之后的岩石圈伸展环境。

致谢: 衷心感谢评审老师对文章的细心评阅以及提出的许多宝贵建议。

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系偏轻快简洁，暗色系则侧重欧美复古的风格，拍摄时的服装和表达形式都非常的简洁明了，这样也可以让大家更直观的欣赏照片，并且产生自己的想法。

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Zircon U-Pb Age and Geochemical Characteristics of the Late Mesozoic Volcanic Rocks in Chifeng area

HAO Bin1,2, SONG Jiang3, LI Chaozhu4and YANG Xinde4＊
(1. Research Institute of Exploration and Development-Northwest, PetroChina, Lanzhou 730020, Gansu, China; 2. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China; 3. Research Institute of Yanchang Petroleum (Group) Co.Ltd, Xi’an 710075, Shaanxi, China; 4. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China)

The Late Mesozoic volcanic rocks in the Chifeng area, Inner Mongolia, is a very important part of the huge volcanic rock belt in Eastern China. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results showed that most of the volcanic rocks were formed in two periods (160 - 147 Ma and 132 - 129 Ma). The early period of volcanic rocks consist of intermediate-acid volcanic rocks, while those of the late period consist of mainly acidic volcanic rocks and minor locally distributed basic rocks. The early stage of the Late Jurassic andesites are characterized by low SiO2and high MgO, suggesting that the andesitic magma could be derived from partial melting of an enriched lithospheric mantle. The contemporary rhyolites could be possibly attributed to the partial melting of the lower crust under the heating of the emplacement of the andesite. The late stage of the Late Jurassic rhyolites are geochemically similar to A-type granite and formed under lithospheric extension. The late stage of the Early Cretaceous rhyolites belongs to shoshonite series and could be derived from partial melting of the crust, constituting bimodal volcanic rock association with the contemporary basalt. Combined with the previous studies, we suggest that the two periods of volcanic rocks should be related to the evolution of the Mongol-Okhotsk Orogeny, they respectively formed in the intracontinental extensional environment after the crust thickening in Middle Jurassic and the early stage of Early Cretaceous.

zircon U-Pb dating; petrogenesis; Late Mesozoic; tectonic setting; Chifeng area

P595; P597

A

1001-1552(2016)06-1261-014

2014-01-10; 改回日期: 2014-08-18

项目资助: 中国地质调查局“内蒙古炒米房幅、土城子幅、新开地幅、大黑水幅1∶5万区域地质调查”项目(1212011120661)资助。

郝彬(1986–), 男, 博士, 主要从事石油地质综合研究。Email: 330341000@qq.com

杨欣德(1961–), 男, 博士, 主要从事沉积学与地层学研究工作。Email: yangxdcags@126.com