内蒙古苏尼特左旗白音乌拉地区霓石碱性花岗岩地质特征及构造环境

陶继雄，李文圣，柴辉，王红斌，薛培哲，骆同伟，马腾飞

（内蒙古矿业开发有限责任公司，呼和浩特 010020）

内蒙古苏尼特左旗白音乌拉地区霓石碱性花岗岩地质特征及构造环境

陶继雄，李文圣，柴辉，王红斌，薛培哲，骆同伟，马腾飞

（内蒙古矿业开发有限责任公司，呼和浩特 010020）

白音乌拉地区位于二连-贺根山蛇绿岩带北侧，属于西伯利亚板块东南缘古生代增生带。该地区的霓石碱性花岗岩含霓石、钠闪石等特征性碱性暗色矿物；总体上具有高硅、高碱的特征，属过碱质高钾钙碱性系列；轻稀土分馏程度较高，重稀土分馏程度较低，强烈亏损元素Eu；微量元素具有A型花岗岩的特征；同位素测年获得273±4.4 Ma（MSWD=1.4）、283.2±1.9 Ma（MSWD=2.4）两组锆石U-Pb年龄，确定其形成于早二叠世板块碰撞后的伸展环境，属于造山后A型花岗岩。

白音乌拉地区；霓石碱性花岗岩；A型花岗岩；构造环境；板块碰撞

A型花岗岩作为深源岩石之一，其成因机制还存在较大争议，但其形成于拉张或非挤压的构造环境已成共识[1-3]。拉张地壳的减薄在时空上往往与深部热活动有密切关系。A型花岗岩的形成多归因于热的软流圈地幔向上运动，为其形成提供了必要的热和物源，且会引起大范围的地壳物质熔融。因此A型花岗岩一定程度上可以指示岩石圈减薄、软流圈地幔上涌的时间过程及其动力学机制[4]。岩浆形成、分布及演化与构造环境密切相关，通常作为恢复古大地构造环境的重要组成部分[5]，在造山带演化过程中，可以作为预示构造环境由活动板块边缘俯冲环境向造山后稳定的板内构造环境转变的标志[6]，可做为研究板块拼合及大洋最终关闭时限有力证据的重要载体。

内蒙古苏尼特左旗白音乌拉地区位于兴蒙造山带北部造山带二连-贺根山断裂带之北，该地区发育着大量的晚石炭世-早二叠世侵入岩，是研究兴蒙造山带北部造山带岩浆演化和构造格局演变的重要地区之一。洪大卫等[7]认为西伯利亚板块南缘白音乌拉-东乌珠穆沁旗带的碱性花岗岩生成于张性的构造环境，属于造山后的A型花岗岩，可作为造山作用结束的标志。张玉清等[8]对该碱性花岗岩带东延东乌珠穆沁旗京格斯台地区碱性花岗岩进行了同位素年代学及地球化学特征的研究，获得284.8±1.1 Ma（单颗粒锆石）年龄，认为其属陆内造山作用（伸展构造环境）的产物。

本文以2013—2015年完成的“内蒙古1/5万查干陶勒盖嘎查（L49E023020）、占巴音浩特（L49E 023021）、白音乌拉公社（L49E023022）、达日罕乌拉公社（L49E024020）幅区域地质矿产调查”项目资料为依据，对该地区发育的一条近东西向霓石碱性花岗岩侵入体（图1），在野外工作和岩相学、岩石化学、地球化学、同位素年代学资料分析基础上，对其岩石成因及构造背景进行了初步分析，以期为兴蒙造山带北部晚古生代构造演化、华北板块与西伯利亚板块碰撞等大地构造演化历史提供一些新的证据。

1 区域地质概况

研究区位于二连-贺根山蛇绿岩带北侧，大地构造位置属西伯利亚板块东南古生代陆缘增生带。区内出露的地层主要为上石炭统宝力高庙组陆相火山岩，新近系宝格达乌拉组砂岩，第四系冲洪积、湖积物及砂砾石层。出露的侵入岩主要有石炭纪二长花岗岩、花岗闪长岩和闪长岩，二叠纪霓石碱性花岗岩、石英正长斑岩、正长花岗岩和花岗闪长斑岩（图1）。

本文报道的霓石碱性花岗岩主要分布在该区北部，出露面积约25 km2，总体呈北东向条带状分布（图1），侵入宝力高庙组火山岩，外接触带局部岩石具角岩化，与围岩接触面产状陡立。岩石类型主要为中细粒霓石碱性花岗岩，灰白色-浅肉红色，中细粒结构，块状构造。其组成有条纹长石：呈边部不整齐的板状，或不规则状，表面泥化较强，多具不规则状条纹构造，少数条纹长石与石英呈文象连晶，矿物粒度在0.2～4 mm之间，含量63%～67%；钠长石：呈板状，边部不整齐，绢云母化中等，具细密钠长双晶，有的颗粒具反条纹构造，粒度0.4～1.5 mm，含量5%；霓石：呈柱状，他形粒状，具浅褐色-绿色多色性，近直角相交的两组解理，负延长高突起，粒度0.1～0.8 mm，含量4%～7%；黑云母：鳞片状，粒度＜0.2 mm，分布在霓石附近，含量2%；石英：他形粒状，粒度0.2～3 mm，含量21%；榍石：粒状，含量为少量。磁铁矿：含量＜2%。见图2。

2 岩石化学、岩石地球化学特征

霓石碱性花岗岩主量元素分析结果见表1，从表中可知岩体的SiO2=73.8%～76.79%，K2O=3.46%～4.98%，Na2O=4.15%～5.14%。总体上具有高硅、高碱的特征。低TFeO、CaO、TiO2、MgO和P2O5。岩石铝饱和指数A/CNK=0.82-0.98，在A/CNK-A/NK图解上，除一个样品落入准铝质区域外，均位于过碱质区域内（图3）；在SiO2-K2O图解中，所有样品均落入高钾钙碱性系列区（图4）。

霓石碱性花岗岩稀土元素含量及其微量元素含量分别见表2、表3。从表2可知：稀土总量偏高，∑REE=122.26×10-6～246.52×10-6。轻稀土分馏程度较高，重稀土分馏程度较低，强烈亏损元素Eu，（La/Yb）N=2.22～4.73，δEu=0.51～0.61，稀土配分曲线具右倾V型特征（图5）。从表3及标准化微量元素蛛网图（图6）上可以看出：微量元素高Ga、Zn、Zr、Nb、和Y，贫Ba、Nb、Sr、P、Ti，在微量元素蛛网图上形成V型谷；具有明显的A型花岗岩特征。

3 锆石U-Pb同位素年代学

本次在霓石碱性花岗岩侵入体不同位置采集了两件样品（D1035-TW1、D4012-TW1）进行锆石U-Pb测年。

样品D1035-TW1由中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室采用SHRIMP锆石U-Pb年龄原位分析法进行了年龄测定，其测试结果见表4。样品D1035锆石阴极发光照片中可以看出，锆石多呈长柱状或短柱状，长宽比约2/1-15/1，不透明，具有韵律环带结构，Th、U含量高，锆石Th/U比值介于0.85～1.66，一般均在1.0以上，阴极发光图像显示其大部分锆石都发育有明显的生长韵律环带，为典型的岩浆结晶锆石。12个测点集中分布于一致曲线上或其附近（图7）。其206Pb/238U表面年龄加权平均值为273±4.4 Ma（MSWD=1.4）。

样品D4012-TW1锆石分选由河北省区域地质矿产调查研究所完成，锆石制靶、阴极发光均由北京迅得丰科技发展有限公司完成。锆石U-Pb定年测试分析在天津地质矿产研究所同位素实验室完成，分析所用的LA-MC-ICP-MS由NewWave的193 nm激光剥蚀系统和Thermo Fisher的Neptune多接收等离子体质谱仪组成。本次分析的激光剥蚀斑径为35 μm，频率为8 Hz，能量为5 mJ。分析时采用GJ-1作为年龄外标，NIST610作为元素含量外标。数据处理采用中国地质大学（武汉）刘勇胜教授开发的ICPMSDataCal程序，最后用Ludwig的Isoplot/ Ex_ver3程序对锆石年龄作图。其测试结果见表5。由样品D4012-TW1锆石阴极发光照片中可以看出，样品中的锆石多呈长柱状或短柱状，长宽比约2/1-1/ 1，不透明，具有韵律环带结构，Th、U含量高，锆石Th/U比值介于0.65～1.47，一般均在0.8以上，阴极发光图像显示其大部分锆石都发育有明显的生长韵律环带，为典型的岩浆结晶锆石（图8）。24个测点集中分布于一致曲线上或其附近（图8），其206Pb/238U表面年龄加权平均值为283.2±1.9 Ma（MSWD=2.4）。

由上述2件样品测试结果看，在同一个侵入体不同位置样品加权平均年龄出现相差约10 Ma的现象，究其原因，我们考虑大概是测试方法的不同出现的这一现象。另外，对于分布于二连-贺根山断裂带之北靠南侧的该条碱性花岗岩带中，洪大卫[7]分别在白音乌拉、祖横得楞、扎那乌拉三地获得同位素年龄286±3 Ma、284±3 Ma～276±7 Ma、277±3 Ma（全岩Rb-Sr等时线）；Zhang et al.[10]在白音乌拉一带的碱性花岗岩中采用锆石LA-MC-ICPMS法获得年龄为290±2.6 Ma、289±2.2 Ma、288.3±2.3 Ma、290±2.2 Ma；Tong et al.[11]采用SIMS法获得年龄为285.1± 1.2 Ma。这一系列年龄印证本区该类型碱性花岗岩形成时代在早二叠世中期。

4 岩石成因及构造环境判别

4.1 岩石成因

研究区霓石碱性花岗岩体矿物组合以钾长石和石英为主，少量斜长石和黑云母，及少量的暗色矿物。岩石总体上高硅、富碱、贫钙、镁，NK/A值为0.87～0.99，全部大于0.85，全碱ALK（Na2O+K2O）为8.62%～9.51%，均大于8.5%。符合Whalen等[1]给出的A型花岗岩NK/A（0.85）和ALK（8.5%）的底线值。稀土元素具配分曲线呈现“海鸥”式A型花岗岩特征；微量元素10000Ga/Al为2.69-3.87，高于A型花岗岩下限值2.6，同时（Zr＋Nb＋Ce＋Y）元素组合值（441.69×10-6～730.98×10-6），高于A型花岗岩下限值350×10-6。

在Whalen等（1987）[1]提出的一系列A型花岗岩判别图解中，所有样品点均落在A型花岗岩的区域（图9）。

4.2 构造环境

该区霓石碱性花岗岩具有A型花岗岩的地球化学特征，在非活性元素构造环境判别图解Rb-Y+Nb上，该类样品点主要落于晚造山-造山后伸展阶段花岗岩（Post-CEG）区域内（图10）；在洪大卫等（1995）[12]碱性花岗岩构造环境判别图R1-10 000Ga/Al上，均落入造山后伸展阶段区域；在构造环境判别图解R1-R2中落人同碰撞-晚造山期花岗岩区域内（图11）。代表了地区晚古生代造山阶段已经结束，早二叠世该区已进入造山后伸展阶段，霓石碱性花岗岩为造山后伸展阶段的产物。

5 讨论与结论

综上所述，本区霓石碱性花岗岩具有以下特征：

（1）岩石中含霓石、钠闪石等特征性碱性暗色矿物；总体上具有高硅、高碱特征，属过碱质高钾钙碱性系列。

（2）轻稀土分馏程度较高，重稀土分馏程度较低，强烈亏损元素Eu；微量元素具有A型花岗岩的特征。

（3）二连-贺根山蛇绿岩带以北的地区发育着大量的晚古生代岩浆岩，前人对贺根山蛇绿岩带以南的岩浆岩研究较多，而对贺根山蛇绿岩带以北广泛发育的岩浆作用只是近几年部分研究者[13-15]及区域地质调查工作[16-17]才涉猎较多。而对于该处的碱性花岗岩前人[5，7，11]对其成因及构造背景也曾开展了讨论。

关于A型花岗岩的形成环境目前认为通常形成于俯冲后伸展或非造山板内伸展环境已经得到了大量验证，使其可以作为伸展构造背景的重要指示体。本区的霓石碱性花岗岩属于造山后A型花岗岩，形成于板块碰撞后的张性环境。

（3）在霓石碱性花岗岩侵入体中获得SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄273±4.4 Ma（MSWD=1.4）；LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄283.2±1.9 Ma（MSWD=2.4），二组年龄基本接近，确定该侵入体形成时代为早二叠世。

综合研究本区岩浆活动历程，认为本区在早二叠世时大规模造山作用已经结束，处于碰撞后的演化阶段，进入了由后造山向板内演化的转换阶段。

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Geology and tectonic setting of the aerigite alkaline granite in
Baiyinwula,Sunitezuoqi,Inner Mongolia

TAO Ji-xiong,LI Wen-sheng,CHAI Hui,WANG Hong-Bin, XUE Pei-zhe,LUO Tong-Wei,MA Teng-fei

(Inner Mongolia Mining Exploitation Co.LTD,Huhehot 010020,China)

Baiyinwula is located in north of Erlian-Hegenshan ophiolite belt,which belongs to Paleozoic accretion zone of Siberia plate.The aerigite alkaline granite alkaline dark minerals such as aegirite and osannite,the rock contains high silicon and alkali,which belongs to calcalkaline series of basic and high potassium.Light rare earth is high fractionated,and heavy rare earth is light fractionated,Eu is strongly lost.Microelements have features of A-granite.Isotope dating gets two zircon U-Pb ages:273±4.4 Ma（MSWD=1.4）,283.2±1.9Ma（MSWD= 2.4）,which means the forming age in Early Permian.Tectonic setting shows it formed in tensional environment after plate collision,and belongs to post-orogenicA-granite.

Baiyinwula;aerigite alkaline granite;A-type granite;tectonic environment;plate collision

P588

A

1672－4135（2017）01－0013-09

2016-12-28

国家地质调查项目“内蒙古1/5万查干陶勒盖嘎查、占巴音浩特、白音乌拉公社、达日罕乌拉公社幅区域地质矿产调查项目（12120113055900）”

陶继雄（1965-），男，高级工程师，长期从事区域矿产地质调查工作，Email：nmtjx@163.com。