内蒙古扎鲁特旗三叠纪黑云母二长花岗岩特征

李晓海，姚玉来，李文博，张海华

中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳110034

内蒙古扎鲁特旗三叠纪黑云母二长花岗岩特征

李晓海，姚玉来，李文博，张海华

中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳110034

内蒙古扎鲁特旗北部黑云母二长花岗岩岩体位于兴蒙造山带东段，形成于晚三叠世.黑云母二长花岗岩岩石地球化学表现为富SiO2、Al2O3和碱质，Na2O/K2O比值小于1，A/CNK比值介于1.021～1.084之间，轻重稀土元素分馏明显，轻稀土元素富集，具明显负铕异常.微量元素中亏损Ba、Sr、Ti、P，稀土元素中亏损Eu、Yb，具有A型花岗岩的地球化学特征.结合区域地质资料和前人相关研究，推测黑云母二长花岗岩可能形成于板块内部造山后期地壳伸展减薄的环境.

A型花岗岩；地球化学特征；晚三叠纪；内蒙古

研究区位于兴蒙造山带东段，夹持在西伯利亚板块、华北板块和太平洋板块之间.华北板块与西伯利亚板块的最终缝合位置及时间，仍存在着分歧［1-8］.但大部分学者认为该区的古生代洋盆在二叠纪晚期已经关闭，从三叠纪开始该区的地质作用与古生代洋盆的演化没有直接关系.

由于缺少岩浆和沉积的记录，在古亚洲洋消亡以后，关于两个古陆陆缘相互作用过渡到板内稳定的构造环境的认识还存在着分歧［9-14］.该区的三叠纪花岗岩是探讨古亚洲洋消亡以后古陆陆缘之间相互作用关系的良好研究对象.本文重点报道扎鲁特旗三叠纪花岗岩的岩石学和地球化学特征，通过岩石成因分析探讨该区三叠世的构造环境.

1 地质特征

研究区内的黑云母二长花岗岩岩体出露在1∶25万扎鲁特旗幅东北部，在扎鲁特旗幅内出露面积约26.5 km2，呈岩基状产出，地貌上多为低缓山丘，受后期风化剥蚀作用的影响，质地较疏松，大面积被第四系覆盖，仅在山顶之上或冲沟底部有基岩出露.岩体侵入中二叠世中细粒花岗闪长岩，被中侏罗世巨斑状正长花岗岩侵入，局部被上侏罗统满克头鄂博组火山岩不整合覆盖（图1）.前人1∶5万矿调工作对该岩体进行了UPb测年，年龄为220.7±0.7 Ma❶❶内蒙古自治区地质调查院.华杰幅（L51E020005）1∶5万区域地质调查报告.2008.❷❷内蒙古自治区地质调查院.前进公社亥吐幅（L51E019005）1∶5万区域地质调查报告.2008..

2 岩石学特征

岩体主体岩性为浅灰黄色、灰黄绿色粗粒黑云母二长花岗岩，粗粒花岗结构，块状构造.矿物成分由钾长石、斜长石、石英及黑云母组成.钾长石：含量45%～50%，呈5～9 mm半自形板状，部分颗粒具钠长石分解条纹.内部分布细粒斜长石包裹体，裂隙发育，沿交叉裂隙充填研碎的细粒长英质.斜长石：含量10%～20%，呈4～8 mm半自形板状，绢云母化，应力挤压部分颗粒双晶弯曲.石英：含量25%～36%，呈他形粒状集合体，波状消光.黑云母：含量4%～5%,呈细片状集合体，黄绿色，析出铁质，部分蚀变为绿泥石.

3 地球化学特征

3.1 测试分析方法

经镜下观察，剔除风化、蚀变样品，选取了10个样品进行了硅酸岩、稀土、微量元素的测试，样品的分析测试是在等离子体质谱仪ICP-MS（X series）上完成的.测试结果的相对标准偏差小于5%，测试单位为沈阳地质调查中心实验室.

3.2 岩石化学特征

研究区内的黑云母二长花岗岩主量元素、微量元素、稀土元素分析结果见表1～3.

从表1中可以看出，研究区的黑云母二长花岗岩在岩石化学上均为富SiO2的岩石，SiO2含量在73.02%～76.03%之间；Al2O3为12.22%～13.78%；Na2O+K2O为6.89%～9.29%，显示碱质富集；Na2O/K2O比值小于1，显示相对富钾贫钠的特征；CaO为0.25%～0.70%；铝饱和指数A/CNK介于1.021～1.084之间，属于微过铝质花岗岩；分异指数在89.99~95.37之间，说明分异程度比较好.研究区黑云母二长花岗岩在SiO2-K2O图解（图2）上，花岗质岩石主要落入钾玄岩系列.

图1 研究区黑云母二长花岗岩岩体地质简图Fig.1 Geological sketch map of the biotite monzogranite body in the study area1—下白垩统白音高老组（Lower CretaceousBaiyingaolaofm.）；2—上侏罗统满克头鄂博组（Upper JurassicManketouebofm.）；3—中二叠统大石寨组（Middle Permian Dashizhai fm.）；4—下二叠统寿山沟组（Lower Permian Shoushangou fm.）；5—中二叠统花岗闪长岩（Middle Permian granodiorite）；6—上三叠统黑云母二长花岗岩（Upper Triassic biotite monzogranite）；7—上侏罗统花岗闪长岩（Upper Jurassic granodiorite）；8—上侏罗统正长花岗岩（Upper Jurassic syenogranite）；9—城镇（town）；10—前人同位素采样位置（previous isotope sampling location）；11—采样点（sampling spot）；12—研究区（study area）

表1 研究区黑云母二长花岗岩主量元素分析结果

3.3 稀土元素特征

研究区内的黑云母二长花岗岩稀土元素分析结果见表2.

由表2可以看出，区内黑云母二长花岗岩的稀土总量在206×10-6～511×10-6之间，LR/HR=5.26～9.05，（La/Yb）N=3.36～8.71，轻重稀土分馏明显，轻稀土富集；δEu=0.24～0.54，具明显负铕异常，重稀土元素Y及Yb含量分别为68.9×10-6和5.55×10-6.稀土配分型式表现为右倾燕式分布曲线的特征（图3）.

3.4 微量元素特征

黑云母二长花岗岩的微量元素分析结果见表3.

在微量元素蛛网图（图4）上显示亏损Ba、Sr、Ti、P的特征，结合球粒陨石标准化的REE图中亏损Eu、Yb的特征，认为测区内的黑云母二长花岗岩具有A型花岗岩的地球化学特征［15-18］.

图2 花岗岩K2O-SiO2图解Fig.2 The K2O-SiO2diagram of the biotite monzogranite

表2 研究区黑云母二长花岗岩稀土元素分析结果

表3 研究区黑云母二长花岗岩微量元素分析结果

图3 稀土元素配分模式图Fig.3 REE distribution patterns

4 形成时代及构造环境

研究区黑云母二长花岗岩呈岩基状产出，岩体侵入中二叠世中细粒花岗闪长岩，被中侏罗世巨斑状正长花岗岩侵入，局部被上侏罗统满克头鄂博组火山岩不整合覆盖，前人1∶5万矿调工作对该岩体进行了U-Pb测年，年龄为220.7±0.7 Ma.综合该岩体的接触关系及年龄资料，认为黑云母正长花岗岩的侵入时代应在晚三叠世.

图4 微量元素蛛网图Fig.4 Spidergram of trace elements

在Rb-（Y+Nb）和Rb-（Y+Ta）图解（图5、6）中，研究区黑云母二长花岗岩的投影点主体落入板内花岗岩区域，少部分落入岛弧花岗岩区域，表明黑云母二长花岗岩主体可能是板块稳定后岩浆活动的产物.

在R1-R2图解（图7）中，研究区黑云母二长花岗岩的投影点主要落入造山后A型花岗岩区内.

兴蒙造山带自三叠纪开始发生了大规模的造山后的伸展作用［19-22］，这种伸展作用被认为与造山作用后期岩石圈的拆沉作用有关［23］，软流圈上涌为下地壳源区A型花岗岩的形成提供了能量［24］.

结合区域地质资料和前人相关研究，推测黑云母二长花岗岩可能形成于板块内部造山后期地壳伸展减薄的环境.

图5 研究区黑云母二长花岗岩Rb-（Y+Nb）图解Fig.5 Rb-（Y+Nb）diagram of the biotite monzograniteSyn-COLG—同碰撞花岗岩（syn-collisional granite）；WPG—板内花岗岩（within-plate granite）；VAG—岛弧花岗岩（volcanic arc granite）；ORG—洋脊花岗岩（ocean ridge granite）

图6 研究区黑云母二长花岗岩Rb-（Y+Ta）图解Fig.6 Rb-（Y+Ta）diagram of the biotite monzograniteSyn-COLG—同碰撞花岗岩（syn-collisional granite）；WPG—板内花岗岩（within-plate granite）；VAG—岛弧花岗岩（volcanic arc granite）；ORG—洋脊花岗岩（ocean ridge granite）

图7 黑云母二长花岗岩R1-R2图解Fig.7 The R1-R2diagram of the biotite monzogranite①—地幔斜长花岗岩（mantle plagiogranite）；②—破坏性活动板块边缘（板块碰撞前）花岗岩（graniteofdestructiveactiveplatemargin/pre-collision）；③—板块碰撞后隆起期花岗岩（granite of post-collision）；④—晚造山期花岗岩（late orogenic granite）；⑤—非造山区A型花岗岩（A-type granite ofnon-orogeny）；⑥—同碰撞（S型）花岗岩（S-typegraniteof syn-collision）；⑦—造山期后A型花岗岩（A-type granite of post-orogeny）

5 结论

（1）研究区黑云母二长花岗岩地球化学特征：SiO2富集，碱质富集，Na2O/K2O＜1，A/CNK介于1.021～1.084之间.分异指数在89.99～95.37之间；在SiO2-K2O图解中花岗质岩石主要落入钾玄岩系列.

（2）该黑云母二长花岗岩具有轻重稀土分馏明显，轻稀土富集，稀土配分型式表现为右倾燕式分布曲线的特征.亏损Ba、Sr、Ti、P、Eu、Yb，具有A型花岗岩的地球化学特征.

（3）该黑云母二长花岗岩是晚三叠世的产物，推测形成于板块内部造山后期地壳伸展减薄的环境.

致谢:在论文写作过程中得到了沈阳地质调查中心李之彤研究员、丁秋红研究员、李永飞高级工程师等的支持和帮助，在此一并表示感谢.

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LI Xiao-hai,YAO Yu-lai,LI Wen-bo,ZHANG Hai-hua

Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China

The biotite monzogranite intrusive body in northern Jarud,Inner Mongolia,located in the eastern section of Daxinganling Mountains,was formed in Late Triassic Period.The rock is geochemically characterized by rich SiO2,Al2O3and alkalis,with Na2O/K2O less than 1,A/CNK between 1.021 and 1.084.The LREE and HREE are notably fractionated, with enriched LREE.The Eu negative anomaly is obvious.The trace elements show depletion of Ba,Sr,Ti,P,Eu and Yb, with the geochemical characteristics of A-type granite.Combined with regional geological data and previous research,it is supposed thatthe biotite monzogranite was formed in crustalstretch thinning setting oflateorogenic epoch within the plate.

A-type granite;geochemical characteristics;Later Triassic;Inner Mongolia

2015-06-29；

2015-07-14.编辑：李兰英.

中国地质调查局“东北地区晚古生代地层划分对比及油气资源前景研究”（编号1212011121086）、“松辽外围中新生代盆地群油气地质综合调查”（编号1212010783001）、“松辽盆地外围深部地质调查”（编号1212011220）.

李晓海（1982—），男，硕士，工程师，主要从事油气基础地质调查研究，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号，E-mail// lixiaohai456@163.com