内蒙古阿拉善右旗塔木素地区晚二叠世花岗岩地球化学特征、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其意义

张正平，刘 广，徐 翠，孟庆涛，郭 超

(河北省区域地质矿产调查研究所，河北廊坊 065000)

内蒙古阿拉善右旗塔木素地区晚二叠世花岗岩地球化学特征、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其意义

张正平，刘 广，徐 翠，孟庆涛，郭 超

(河北省区域地质矿产调查研究所，河北廊坊 065000)

塔木素地区晚二叠世花岗岩位于阿拉善地块北缘、恩格尔乌苏蛇绿混杂岩带南部。岩石化学特征显示其总体呈富硅、碱，贫铁、镁，属准铝质、中－高钾钙碱性系列，具I型花岗岩特征；轻稀土富集，轻重稀土分馏明显，Eu具弱负异常，稀土曲线右倾。微量元素相对亏损Sr、Nb、Ta、Ti，富集Rb、Th、K、Hf等元素，显示其形成于板块碰撞前的火山弧环境。LA－ICP－MS锆石U－Pb同位素定年分别获得250±1.0Ma和250.5±0.8Ma两组加权平均年龄。结合区域地质背景分析，阿拉善地块北缘塔木素地区在晚二叠世尚存在与弧物质有关的岩浆活动，古亚洲洋于晚二叠世在此尚未碰撞拼合。

地球化学特征 LA－ICP－MS锆石 U－Pb定年 晚二叠世花岗岩 塔木素地区阿拉善地块北缘

Zhang Zheng-ping，Liu Guang，Xu Cui，Meng Qing-tao，Guo Chao.Geochemical characteristics and LA－ICP－MSZircon U－Pb dating of the Late Permian granites in the Tamusu area of Alxa Right Banner，Inner Mongolia and their implications[J].Geology and Exploration，2016，52(5):0893－0909.

阿拉善地块北缘位于华北板块、塔里木板块和西伯利亚板块的结合部位，是大地构造复合的关键位置(吴泰然等，1992)，同时也是研究古亚洲洋最终闭合过程的重要区域(郑国荣等，2013)。阿拉善地块北缘的构造归属尚存在争议(吴泰然等，1992；程裕淇，1994；耿元生等，2002；李俊健，2006)，但大部分学者认同其属于华北板块的一部分(王廷印等，1993；Zhao et al.，2005；沈其韩等，2005；张振法等，1998；任康绪等，2005；李锦轶等，2012；Zhang et al.，2011)，为华北板块北缘的陆源增生区。恩格尔乌苏蛇绿混杂岩带被认为是华北板块与塔里木板块最后碰撞闭合的缝合线(王廷印等，1993)，众多学者从蛇绿岩两侧沉积建造特征、构造、古生物和侵入岩等不同角度，对其闭合时间提出了不同的看法。有的学者认为古亚洲洋在早古生代已经闭合(Tang，1990；Tang et al.，1993；Kheraskova et al.，2003)，有的学者认为在泥盆纪－早石炭世(何国琦，1994；Hendrix，1996；Charvet，2007)，有的学者认为在二叠纪之后(王廷印等，1993、1998；王金荣等，1995；吴泰然等，1992；郑国荣等，2013；张文等，2013)；古生物年代学研究显示古亚洲洋拼合时间为晚二叠世晚期(谢力等，2014)；而对阿拉善地块北缘各类侵入岩研究显示，自早古生代至早中生代均有岩浆活动，尤以晚古生代岩浆活动最为强烈，晚古生代多发育与俯冲作用有关的花岗岩(王廷印，1994；韩宝福等，1998；李锦轶等，2006；杨秋荻等，2014)，晚二叠世开始出现与碰撞作用有关的花岗岩(杨永胜等，2011；史兴俊等，2012；孟庆鹏等，2013)，三叠纪进入后碰撞拉张环境(李俊健，2006；任康绪等，2005)，但也有部分学者认为早二叠世已进入后碰撞阶段(郑荣国等，2013)。

内蒙古阿拉善右旗塔木素地区位于阿拉善地块北缘宗乃山－沙拉扎山晚古生代陆壳基底火山弧褶皱带西部(王廷印等，1993)，发育大量岩浆岩，尤其晚古生代－早中生代岩浆活动最为强烈。本文通过对晚二叠世花岗岩开展LA－ICP－MS锆石U－Pb定年和地球化学分析，研究其形成时代、成因类型及构造环境等，对深入理解阿拉善地块的构造归属，以及探讨华北板块与塔里木板块拼贴时限具有十分重要意义。

1 地质概况

研究区位于内蒙古高原西部阿拉善右旗阿拉腾敖包镇北东塔木素一带，地处恩格尔乌苏断裂带与查干础鲁断裂带之间(图1b)。区内地层发育不全，跨度较大，主要包括中元古界阿拉善群哈乌拉组、下侏罗统芨芨沟组、下白垩统巴音戈壁组及第四系松散堆积物。

研究区内岩浆活动剧烈，侵入岩广泛分布，大量中酸性侵入岩集中分布于研究区西北部(图1a)，侵入体长轴方向呈北东向展布，与区域构造线方向一致，显示明显的旋回性和多期次性。主要包括早二叠世花岗岩、晚二叠世花岗岩及三叠纪花岗岩，尤以晚二叠世花岗岩出露最为广泛，面积达290km2，是沙拉扎山岩基的重要组成部分(王廷印等，1994)，代表着区内最强烈的一期岩浆活动。

图1 塔木素地区地质简图(a，据1∶5万地质图修改)及大地构造位置图(b，据王廷印等，1994修改)Fig.1 Geological sketch map of the Tamusu area in Inner Mongolia(a，modified from 1:50000 geological map)and tectonic location map(b，modified from Wang et al.，1994)

2 岩石学特征

晚二叠世侵入岩分布于哈尔·朝恩吉－查克尔一带，主要由英云闪长岩、花岗闪长岩、黑云二长花岗岩及含斑二长花岗岩四种侵入体组成。其侵入早二叠世石英闪长岩，而被三叠纪花岗岩侵入，岩体以含大量不规则暗色闪长质包体区别于三叠纪侵入岩(图2)。

图2 晚二叠世花岗岩野外照片及显微照片(正交偏光)Fig.2 Field and Microstructure photographs of the Late Permian granites

英云闪长岩：岩石为浅灰色、灰白色，细中粒结构，块状构造。岩石主要由斜长石、钾长石、石英、角闪石、黑云母组成。斜长石呈半自形板状，粒径一般2～5.6mm，含量55%～60%，用⊥(010)晶带最大消光角法测得牌号An＝32，为中长石；钾长石呈半自形板状，粒径0.4～1.8mm，轻高岭土化，含量1%～5%；石英呈它形粒状，粒径一般0.3 ～6mm不等，粒内轻波状消光，含量20%～25%；角闪石呈半自形柱状，粒径0.4～3.8mm不等，零星分布，含量5%～10%；黑云母呈鳞片状，片径0.1～1.9mm，含量5%～10%。副矿物主要为锆石、磷灰石、黄铁矿、褐帘石、榍石、赤褐铁矿、磁铁矿等。

花岗闪长岩：岩石为灰－灰白色，细中粒花岗结构，块状构造。主要由斜长石、钾长石、石英及黑云母组成。斜长石呈半自形板状，粒径2～2.6mm，具轻绢云母化、高岭土化，含量55%～60%，用⊥(010)晶带最大消光角法测得牌号An＝34，为中长石；钾长石半自形板状，粒径以2～2.6mm，含量10%～15%；石英呈它形粒状，粒径0.1～2.5mm，具轻微波状消光、带状消光，含量20%～25%；黑云母呈鳞片状－片状，粒径0.2～2mm，局部绿帘石化，含量5%～10%。副矿物有不透明矿物、高岭土、锆石、磷灰石。

黑云二长花岗岩：岩石为浅黄白色、灰白色，细中粒花岗结构，块状构造。主要由斜长石、钾长石、石英、黑云母、角闪石组成。斜长石呈半自形板状，粒径一般2～3.9mm，少数0.2～2mm，含量约35%；钾长石呈半自形板状－它形粒状，粒径一般2～4.5mm，含量约35%；石英呈它形粒状，粒径一般2 ～4mm，粒内波状、带状消光明显，含量约20%；黑云母呈褐色片状，粒径0.1～2.2mm，含量约5%；角闪石含量较少，多呈半自形柱粒状，褐绿色，零星分布，粒径0.1～0.4mm。副矿物为不透明矿物、锆石、磷灰石、榍石、褐帘石。

含斑二长花岗岩：岩石为浅肉红色，似斑状结构，块状构造。岩石由斑晶及基质组成，斑晶主要由钾长石组成，呈半自形板状，粒径5～8.3mm，含量5%±。基质由斜长石、钾长石、石英、黑云母组成。斜长石半自形板状，粒径2～4.5mm，含量约35%，用⊥(010)晶带最大消光角法测得牌号An＝27，为更长石；；钾长石半自形板状，粒径2～5m，含量约35%；石英它形粒状，大小为0.03～3.5mm，具波状、带状消光，含量约20%。黑云母鳞片－片状，局部绿泥石化、褐帘石化，含量约5%。副矿物为不透明矿物、磷灰石、榍石。

3 分析方法

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，主量元素采用碱熔法制备样品，使用X射线荧光光谱仪(AxiosmaxX)完成分析测试，烧失量、H2O－、H2O＋采用电子分析天平(P1245)测试完成，分析精度高于5%。稀土元素和微量元素分析采用酸溶法制备样品，稀土元素和多数微量元素使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP－MS)(X Serise 2)完成分析测试，Zr、Ti、K等元素在X射线荧光光谱仪(AxiosmaxX)上完成测试，并依据ICP－MS分析方法通则GB/T14506.30－2010，分析精度高于5% ～10%。

锆石制靶由北京锆年领航科技有限公司完成，样品粉碎至100μm左右，再用磁选和重液选方法选出单矿物，在双目显微镜下，根据锆石颜色、自形程度、形态等特征初步分类，挑选出具有代表性的锆石，将锆石与标样一起放入环氧树脂制成的样品靶中，并对其进行抛光，直到样品露出一个光洁的平面，然后在阴极发光上进行锆石显微照相。同位素测试点的选取首先根据锆石反射光和透射光照片进行初选，再与CL图像反复对比，力求避开内部裂隙和包裹体，以获得较准确的年龄信息。样品测定之前用体积百分比为3%的HNO3清洗样品表面，以除去样品表面的污染。

锆石U－Pb同位素分析由天津地质矿产研究所实验室完成，采用激光烧蚀多接受器等离子质谱仪(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(2009)。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)，并用中国地质大学研发的ICPMSDataCal程序(Liu et al.，2009) 和Isoplot(Version3.0)国际标准程序进行数据处理并成图(Ludwig et al.，2003)，应用208Pb校正法对普通铅进行校正(Anderson，2002)，利用NIST612玻璃标样作为外标计算锆石样品的Pb、U、Th含量。

4 地球化学特征

4.1 主量元素特征

晚二叠世侵入岩的主量元素与特征值以及CIPW标准矿物计算结果见表1。

英云闪长岩类(γδoP3)SiO2(62.68%～69.80%)、Al2O3(15.81%～17.47%)、CaO(3.30% ～4.63%)含量较高；全碱(Na2O＋K2O)含量6.08%～6.78%，Na2O/K2O值为1.73～2.78，相对富钠贫钾；低Fe2O3(1.05%～1.88%)、FeO(1.59% ～2.80%)、MnO(0.03%～0.07%)、MgO(0.98%～2.15%)、P2O5(0.12%～0.28%)。铝饱和指数A/CNK为0.97～1.04，A/NK为1.65～1.86，属准铝质到弱过铝质岩石(图3)；里特曼指数σ＝1.44 ～2.14，碱度率A.R＝1.80～2.04，属中钾钙碱性系列(图4)；分异指数DI为66.59～76.94，固结指数SI为9.96～17.64，反映出岩浆结晶分异程度较高(邱家骧等，1991)。

图3 A/NK－A/CNK图解(据Ewart，1982)Fig.3 A/NK－A/CNK diagram(after Ewart，1982)

花岗闪长岩类(γδP3)SiO2(66.96%～75.06%)、Al2O3(12.91%～16.43%)含量较高；全碱(Na2O＋K2O)含量6.03%～7.41%，Na2O/K2O值为1.24～2.89，相对富钠贫钾；CaO(1.49%～3.86%)；低Fe2O3(0.65%～1.39%)、FeO(0.93% ～2.08%)、MnO(0.04%～0.06%)、MgO(0.62% ～1.44%)、P2O5(0.09%～0.19%)。铝饱和指数A/CNK为0.98～1.09，A/NK为1.43～1.83，属准铝质到弱过铝质岩石；里特曼指数σ＝1.50～1.99，碱度率A.R＝1.85～2.91，属中－高钾钙碱性系列(图4)；分异指数DI为72.06～87.76，固结指数SI 为6.71～13.30，反映出岩浆结晶分异程度较高。

黑云二长花岗岩类(ηγβP3)SiO2(68.89%～74.06%)、Al2O3(13.61%～15.55%)含量较高；全碱(Na2O＋K2O)含量6.96%～8.13%，Na2O/K2O值为0.64～1.28，二者含量相当；CaO(1.43%～3.01%)；低Fe2O3(0.50%～1.11%)、FeO(0.93% ～1.48%)、MnO(0.03%～0.05%)、MgO(0.36% ～1.03%)、P2O5(0.07%～0.13%)。铝饱和指数A/CNK为1.00～1.05，A/NK为1.30～1.56，属弱过铝质岩石(图3)；里特曼指数为σ＝1.70～2.14，碱度率A.R＝2.26～3.29，属高钾钙碱性系列(图4)；分异指数DI为78.84～89.32，固结指数SI为3.63～9.53，反映出岩浆结晶分异程度高。

图4 侵入岩SiO2－K2O图解(据Peccerillo and Taylor，1976)Fig.4 SiO2－K2O diagram for the intrusive rocks (after Peccerillo and Taylor，1976)

含斑二长花岗岩((π)ηγP3)：SiO2(70.44%)、Al2O3(14.57%)含量较高；全碱(Na2O＋K2O)含量7.41%，Na2O/K2O值为1.02，二者含量相当；CaO (2.45%)；低Fe2O3(1.01%)、FeO(1.41%)、MnO (0.06%)、MgO(0.99%)、P2O5(0.12%)。铝饱和指数A/CNK为1，A/NK为1.43，属准铝质岩石(图3)；里特曼指数σ＝1.99，碱度率A.R＝2.54，属高钾钙碱性系列(图4)；分异指数DI为81.99，固结指数SI为9.15，反映出岩浆结晶分异程度高。

晚二叠世花岗岩总体表现为富硅、碱，贫铁、镁的特征，属准铝质、中－高钾钙碱性系列。其主要氧化物含量及其特征参数随着SiO2含量增高表现出较明显的相关关系：K2O含量、全碱(Na2O＋K2O)含量、里特曼指数σ、碱度率A.R、分异指数DI与SiO2含量呈正相关，Na2O含量、Al2O3含量、CaO含量与SiO2含量、固结指数SI与SiO2含量呈负相关。岩石CIPW标准矿物中石英(Q)、钠长石(Ab)、正长石(Or)的含量均较高，并出现刚玉(C)，含量较低0.01～0.91%，均小于1%。

4.2 稀土及微量元素特征

晚二叠世侵入岩稀土元素元素含量及特征参数(表2)显示：

英云闪长岩类：稀土总量变化较大，∑REE为(105.90～267.69)×10－6；LREE/HREE＝10.33～21.86，(La/Yb)N＝11.09～18.20，一个为47.06，反映轻、重稀土分馏明显，轻稀土富集；δEu＝0.79～1.14，平均值1.00，铕无异常；δCe＝0.89～1.03，铈基本无异常。稀土配分模式图为右倾(图5a)。

花岗闪长岩类：稀土总量∑REE为(122.54～155.51)×10－6；LREE/HREE＝8.53～20.01，(La/ Yb)N＝9.43～27.84，反映轻、重稀土分馏明显，轻稀土富集；δEu＝0.77～0.99，一个1.37，具弱铕负异常；δCe＝0.90～1.00，铈无异常。稀土配分模式图为右倾(图5b)。

表1 晚二叠世侵入岩岩石化学成分(Wt%)、化学参数及其CIPW标准矿物含量Table 1 Major element content(Wt%)，chem ical parameters and CIPW norm s of the Late Permian granites

黑云二长花岗岩类：稀土总量∑REE为(146.89～227.44)×10－6；LREE/HREE＝9.32～18.28，(La/Yb)N＝18.90～29.59，反映轻、重稀土分馏明显，轻稀土富集；δEu＝0.92～0.98，铕具明显负异常；δCe＝0.90～1.00，铈无异常。稀土配分模式图为右倾(图5c)，形态呈“海鸥型”。

表2 晚二叠世侵入岩稀土和微量元素含量(×10－6)及特征参数Table 2 REE and trace element(×10－6)analyses of the Late Permian granites

图5 稀土元素配分曲线(球粒陨石标准化值据Sun and McDonugh，1989)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns(after Sun and McDonugh，1989)

图6 原始地幔标准化蛛网图(原始地幔标准化值据Sun and McDonugh，1989)Fig.6 Prim itivemantle-normalized trace element spider diagram(after Sun and McDonugh，1989)

含斑二长花岗岩：稀土总量∑REE为141.59× 10－6；LREE/HREE＝10.96，(La/Yb)N＝12.39，反映轻、重稀土分馏明显，轻稀土富集；δEu＝0.78，具弱铕负异常；δCe＝0.98，铈无异常。稀土配分模式图为右缓倾(图5d)。

上述四类侵入岩稀土总量基本相当，稀土配分曲线大致平行，显示了同源演化特征，δEu具弱或中等的负异常，说明岩浆源区可能存在少量斜长石残留。微量元素原始地幔标准化蛛网图(图5)显示：所有样品微量元素曲线整体相似，Rb、Th、K、Hf元素相对富集，Ba、Ta、Nb、Sr、Ti相对亏损，且Ta、Nb、Ti亏损程度较大。

5 年代学特征

采用LA－ICP－MS锆石U－Pb法分别对英云闪长岩、黑云二长花岗岩两件进行了同位素测年，分析结果见表3。其中英云闪长岩(P5TW4)的锆石多为无色透明，绝大部分晶粒完整，多为自形到半自形长柱状和短柱状，粒径介于20～200μm，长宽比主要集中在1.5～3∶1。在锆石阴极发光图像上(图7a)，大多数样品较规则，发育明显的振荡环带，振荡环带的宽度大部分较窄，小部分稍宽。具有核－幔－边结构，核部大部分有规则的形态，多数呈长条状与锆石整体轮廓基本一致，小部分为残留核。该样品中28个锆石(已剔除9、10号异常点)分析点结果表面表明，年龄谱大致可分为2组：第1组包括10个分析点，207Pb/235U变化范围在246～251Ma，加权平均值为250±1Ma(MSWD＝1.6)；第2组包括14个分析点，207Pb/235U变化范围在269～273Ma，加权平均值为271±1Ma(MSWD＝0.53)。其中有3个分析点数据较大(P5TW4－26、27、28)，1个年龄值偏小(P5TW4－20)，结合CL、BSE图像特征，年龄小的可能与裂隙有关，年龄大的可能为捕获锆石或继承锆石的结晶年龄。在一致曲线谐和图中分析点在谐和线或其附近成群分布(图8a)。英云闪长岩呈脉枝状侵入早二叠世石英闪长岩，且其内见大量石英闪长岩捕掳体。本次1∶5万地质调查成果在石英闪长岩中获得锆石U－Pb加权平均年龄为271 ±1Ma(MSWD＝0.24)，与上述271±1Ma(MSWD ＝0.53)加权平均年龄一致，因此年龄大的锆石年龄可能为区内早二叠世石英闪长岩的继承年龄，英云闪长岩的就位年龄应为250±1Ma。

图7 样品P5TW 4和P11TW 1锆石阴极发光照片Fig.7 CL images of selected zircons from the sam ples P5TW 4 and P11TW 1

黑云二长花岗岩(P11TW1)样品中锆石多为无色透明，少部分为浅黄色，多为自形到半自形长柱状、短柱状，粒径介于20～260μm，长宽比主要集中在1～2.5∶1。在锆石阴极发光图像上(图7b)，具有明显岩浆锆石的振荡环带，振荡环带的宽度大部分较窄，小部分稍宽。样品30个锆石分析点结果表明，年龄谱大致可分为2组：第1组包括19个分析点，206Pb/238U表面年龄分布范围在247～254Ma，加权平均年龄为250.5±0.8Ma(MSWD＝0.52)；第2组包括6个分析点，206Pb/238U表面年龄分布范围在270～281Ma，可能为捕获锆石或继承锆石的结晶年龄。在一致曲线谐和图中分析点在谐和线或其附近成群分布(图8b)，表明锆石形成后U－Pb体系基本保持封闭。因此样品(P11TW1)的锆石U－Pb表面年龄可代表本岩体的侵位年龄，即黑云二长花岗岩的就位年龄为250.5±0.8Ma。

图8 样品P5TW 4和P11TW 1锆石U－Pb谐和图Fig.8 U－Pb concordia diagrams of samples P5TW 4 and P11TW 1

表3 晚二叠世侵入岩LA－ICP－MS锆石U－Pb同位素测年数据Table 3 LA－ICP－MS zircon U－Pb isotope analytical results of the Late Permian granites

续表3Continued Table 3

综上所述：根据地质体间的侵入关系和同位素测年资料，将该期侵入岩的形成时代置于晚二叠世。

6 讨论

6.1 成因类型和源岩

上述元素地球化学特征显示，晚二叠世花岗岩均为准铝质、中－高钾钙碱性系列岩石，铝饱和指数(A/CNK)均小于1.1，CIPW标准矿物中出现刚玉(C)，且含量均小于1%；实际矿物中的暗色矿物及副矿物为黑云母、角闪石、榍石、磷灰石、磁铁矿等，未出现白云母、堇青石等矿物，均反映I型岩浆的特点，与富铝S型花岗岩(A/CNK＞1、刚玉含量＞1%)(Chappell，1999)差异明显。FeO∗/MgO比值较低(1.79～3.15)，Zr＋Nb＋Ce＋Y＝194.33～350.32×10－6，又明显低于富铁A型花岗岩特征值(FeO∗/MgO＞1，Zr＋Nb＋Ce＋Y＞350×10－6，Whalen，1987)。

稀土元素总量偏低(∑REE＝(105.9～267.69) ×10－6)，轻稀土富集、轻重稀土分馏明显(LREE/ HREE＝8.53～21.86，(La/Yb)N＝9.43～47.06)；稀土配分模式图为右缓倾，具弱富铕异常(δEu＝0.4～1.37，平均值0.84)。微量元素不同程度富集Rb、Th、K、Hf，贫Ba、Ta、Nb、Sr、Ti，其特征与高分异的I型花岗岩相似(Wu et al.，2003a)。在Na2O－K2O图解中(图9)，绝大多数样品落入I型花岗岩区。综上所述，研究区晚二叠世花岗岩应属高分异的I型花岗岩。

高场强元素在岩浆源区部分熔融时能够大量进入熔体，使熔体中该元素的浓度与源区岩石中的浓度接近，因而其在岩浆岩中的质量分数的比值能够较为准确地反映岩浆源区特征。晚二叠世花岗岩中Rb/Sr为0.08～0.69，一个为1.54，均高于原始地幔平均值(0.037)(李昌年，1992)，绝大多数小于或接近全球地壳平均值(0.32)(Taylor et al.，1985)。Zr/Hf＝24.98～36.57，平均值30.52、Na/Ta＝7.37 ～17.42，平均值11.52、Ba/La＝9.58～34.96，平均值19.28，与陆壳平均值Zr/Hf＝33.33、Na/Ta＝11、Ba/La＝15.63(Taylor et al.，1985)相对接近。另外Sm/Nd＝0.14～0.20，均小于0.33，这一特征也指示其岩浆源区以壳源物质为主(陈德潜等，1990)，即壳源玄武岩或其他沉积变质岩部分熔融。

图9 Na2O－K2O成因类型判别图(据Collins et，1982)Fig.9 Na2O－K2O genetic type discrim ination diagram (after Collins et al.，1982)

图10 A/MF－C/MF源区判别图(据Alther et al.，2000)Fig.10 A/MF－C/MF discrim ination diagram (after A lther et al.，2000)

图11 构造环境判别图(据Pearce et al.，1984)Fig.11 Tectonic discrim ination diagram s(after Pearce et al.，1984)

Sylvester(1998)提出对SiO2含量在67%～77%的花岗岩而言，CaO/Na2O比值反映其源区成分特征：由泥岩部分熔融形成的花岗质熔体CaO/Na2O一般小于0.3，由砂屑岩生成的花岗质熔体CaO/Na2O一般大于0.3。研究区晚二叠世花岗岩CaO/ Na2O为0.41～1.03，均大于0.3。在A/MF－C/MF源区判别图解中(图10)，大多数样品点落在变质砂岩部分熔融区。综上所述，研究区晚二叠世花岗岩岩浆源区为陆壳变杂砂岩部分熔融。

6.2 构造环境

研究区北部的恩格尔乌构造带被认为是华北板块和塔里木板块的缝合线(吴泰然等，1992；王廷印等，1993)，断裂带南侧为沙拉扎山构造带，主体由晚古生代花岗岩和上石炭统阿木山组组成。越来越多花岗岩证据显示，沙拉扎山花岗岩显示岛弧的特点(王廷印等，1993；任康绪等，2005；史兴俊等，2012；孟庆鹏等，2013；李俊健等，2006；陈高潮等2015；张文等，2013)，上石炭统阿木山组沉积建造具弧后盆地的特征(王廷印，1993；吴泰然和何国琦，1993；)。冉皞等(2012)、刘治博等(2014)在研究区西侧杭嘎勒地区二长花岗岩、花岗岩闪长岩中分别获得锆石U－Pb年龄为253.5± 7.9Ma与259±3.1Ma，时代为晚二叠世，显示碰撞前火山弧花岗岩特点，说明研究区在晚二叠世属于华北板块北缘增生的岩浆弧。

塔木素地区晚二叠世花岗岩位于沙拉扎山西部，从相关花岗岩构造判别图解上看，在Pearce et al.(1984)的构造环境判别图解中，图11(a、c、d)样品点均投入火山弧花岗岩区(VAG)，靠近同碰撞花岗岩区(COLG)，图11(b)样品点均落入火山弧花岗岩区和同碰撞花岗岩区(VAG＋COLG)，说明板块俯冲已进入后期，火山弧相对较为成熟。在R1－R2图解中(图12)，大多数样品点投入碰撞前花岗岩区；在Maniar et al.(1989)的花岗岩主量元素构造环境判别图解(图13)中，样品点均落入IAG＋CAG＋CCG区。用铝饱和指示A/CNK这一指标可以区别CCG和IAG＋CAG，研究区样品A/CNK值为0.97～1.05，而CCG中一般大于1.15，因此本区花岗岩属于IAG＋CAG(岛弧花岗岩类或大陆弧花岗岩类)。地球化学特征反映，研究区晚二叠世花岗岩总体LREE较富集而HREE、HFSE(Nb、Ta、Ti)较亏损，显示与俯冲作用有关的火山弧花岗岩特点(Ma et al.，1998)，稀土元素配分曲线和微量元素蜘蛛网图与大陆弧花岗岩更为相似。

图12 R1－R2图解(据Batchelor and Bowden，1985)Fig.12 R1－R2 diagram(after Batchelor and Bowden，1985)

图13 主量元素构造环境判别图解(据Maniar et al.，1989)Fig.13 Discrim ination diagram s of tectonic setting based on Major elements (after Maniar et al.，1989)

综合分析认为，研究区晚二叠世花岗岩为俯冲汇聚大陆边缘的火山弧花岗岩，形成于板块碰撞前的火山弧环境。这说明研究区晚二叠世仍存在与弧物质有关的岩浆活动，限定了恩格尔乌蛇绿岩所代表的洋壳在塔木素地区碰撞拼合时间应晚于(250 ±1或250.5±0.8)Ma。

7 结论

(1)塔木素地区晚二叠世花岗岩主要类型为英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩，总体呈富硅、碱，贫铁、镁特征，属准铝质、中－高钾钙碱性系列；轻、重稀土分馏明显，铕具弱或中等的负异常，属轻稀土富集型，稀土配分曲线右倾；相对富集大离子亲石元素(Rb、Th、K)，而亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)。

(2)塔木素地区英云闪长岩、黑云二长花岗岩LA-MC-ICP-MS锆石U－Pb年龄分别为250±1Ma、250.5±0.8Ma，时代为晚二叠世。

(3)塔木素地区晚二叠世花岗岩属高分异的I型花岗岩，岩浆源区以壳源物质为主，为陆壳变杂砂岩部分熔融。

(4)塔木素地区晚二叠世花岗岩为碰撞前的火山弧花岗岩，恩格尔乌蛇绿岩所代表的洋壳在研究区于晚二叠世尚未发生碰撞拼合。

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Geochemical Characteristics and LA－ICP－MS Zircon U－Pb Dating of the Late Permian Granites in the Tamusu Area of Alxa Right Banner，Inner Mongolia and Their Implications

ZHANG Zheng-ping，LIU Guang，XU Cui，MENG Qing-tao，GUO Chao
(Hebei Institute ofRegional Geological and Mineral Resource Survey，Langfang，Hebei 065000)

The Late Permian granites of the Tamusu area are located in the northernmargin of the Alxa block，south of the tectonicmélange in the Engerwufu area.The geochemical characteristics of these granites show that they belong to semi－Al and med－high－K calc－alkaline serieswith high contents of Si and alkaline and low contents of Fe and Mg，which belong to the I－type granite.They are rich in light rare earth elements，with a significant depletion between light rare earth elements(LREEs)and heavy rare earth elements(HREEs)and a slightly negative Eu anomaly.The elements such as Sr，Nb，Ta，and Ti are poor and other elements such as Rb，Th，K，and Hf are rich，implying a volcanic－arc environment before the plate collision. The LA－ICP－MS zircon U－Pb dating yielded two weighted mean ages of 250±1.0Ma and 250.5±0.8Ma.Combining with regional geologic background，it is inferred that the Tamusu area in the northernmargin of the Alxa block still had had some arc－related magmatic activities during the Late Permian period，and the paleo－Asian Ocean was not closed by collision during the Late Permian period.

geochemical characteristics，LA－ICP－MS zircon U－Pb dating，Late Permian granite，Tamusu area，northern margin of the Alxa block

P618

A

0495－5331(2016)05－0893－17

2016－01－16；[修改日期]2016－07－06；[责任编辑]郝情情。

中国地质调查局项目《内蒙古自治区阿拉善盟哈尔扎盖地区矿产地质调查》(编号1212011220493)资助。

张正平(1983年－)，男，2007年毕业于石家庄经济学院，获学士学位，工程师，从事区域地质矿产调查研究工作。E-mail：52695249＠qq.com