内蒙古标山一带石英闪长岩地质特征及构造意义

董洪凯，孟庆涛，张正平，段先乐，刘广，薛鹏远

（河北省区域地质调查院，河北 廊坊 065000）

内蒙古标山位于甘新蒙交汇的北山地区，隶属天山东段，处于哈萨克斯坦、塔里木和华北3大板块汇聚地带，地质构造复杂。该区前人研究程度较低，侵入岩时代、成因及形成环境等资料较少，大地构造格局和归属一直存在诸多不同认识。左国朝、龚全胜等以碱泉子-明水-小黄山蛇绿混杂岩带为哈萨克斯坦和塔里木两板块的重要缝合带[1-2]。杨合群、何世平、胡醒民等将标山一带划分为活动陆缘带[3-6]，红柳河-月牙山-洗肠井蛇绿带代表早古生代板块缝合带（图1-a），旱山、二龙包西地质矿产调查项目将其进一步划分为东七一山—涌珠泉岛弧带❶河北省区域地质矿产调查研究所.内蒙古1∶5万旱山(K47E015013)、小尘包(K47E015014)、望京山(K47E016013)、涌珠泉幅(K47E016014)区域地质矿产调查，2015❷天津市地质调查研究院、河北省区域地质矿产调查研究所.内蒙古1∶5万1524.6高地（K47E017013）、二龙包西（K47E017014）、1580.8高地（K47E018013）、炮台山西幅（K47E018014）区域地质矿产调查，2015。本文以最新1∶5万填图资料及分析测试资料为基础❸河北省区域地质矿产调查研究所.内蒙古1∶5万标山(K47E013011)、咸味井(K47E013012)、骨头井(K47E014011)、化石山幅(K47E014012)区域地质矿产调查报告，2016，结合同位素年代学、岩石化学、地球化学等分析测试资料开展综合研究，确定标山一带石英闪长岩形成于岛弧岩浆岩带，是红柳河-洗肠井板块缝合带由南向北俯冲产物，为北山地区大地构造单元划分等提供了基础资料。

1 地质特征

标山一带石英闪长岩呈断续环带状分布于加里东晚期侵入岩外围（图1-b）。侵入体呈不规则带状NWW向展布，规模较大，呈岩基状产出。该岩体侵入古元古代北山岩群、奥陶—志留纪公婆泉组及中奥陶世变质辉长岩中。与围岩接触界线清晰、规则。围岩发育平行接触带片理构造。被早志留世、晚泥盆世、早石炭世侵入岩侵入。后期遭低绿片岩相区域低温动力变质作用的改造。变质较浅，变形较强，且不均匀，发育弱片麻理，片麻理走向多为NWW向（图2）。

2 地球化学特征

本次工作在石英闪长岩中采集了9件样品。样品分析由河北省区域地质矿产调查研究所实验室测试完成，主量元素使用AxiosmaxX射线荧光光谱议分析测试，微量和稀土元素测试使用X Serise2等离子体质谱仪。

2.1 主量元素特征

标山一带石英闪长岩岩石化学分析结果见表1[6]。SiO2=56.84%～60.15%，平均58.07，属中性岩类。分异指数DI=49.12～55.99，固结指数SI=18.76～22.00，岩浆分异程度偏低。SiO2-A.R碱度率图解中（图3-a），该岩体成分点均落入钙碱性系列区。K2O-SiO2图解中（图3-b），该岩体成分点均落入高钾钙碱性系列。A/CNK-A/NK图解中（图3-c）[7-9]，该岩体样品均落在准铝质岩石区内。故该岩体属高钾钙碱性岩系，准铝质岩石。

图2 石英闪长岩野外地质特征（a）及镜下特征（b）Fig.2 Field photograph(a)and photomicrographs(b)of

图1 研究区构造格架简图（a）及地质简图（b）Fig.1 Tectonic framework diagram(a)and geological sketch map(b)of study area

2.2 稀土元素特征

标山一带石英闪长岩稀土元素含量及特征参数见表2[10]。稀土总量ΣREE＝199.02×10-6～451.35×10-6，轻重稀土之比LR/HR=6.34～17.42，平均 10.17，(La/Yb)N＝4.54～26.62，平均11.17。表明岩石轻稀土富集，轻重稀土分异程度较高。（La/Sm）N=1.53～7.05，平均3.43，（Gd/Yb)N=1.54～2.50，平均1.89。稀土分布曲线向右陡倾，曲线左侧斜率略大于右侧，说明其轻稀土分馏较重稀土分馏明显。δEu=0.68～0.82，平均0.75，δCe=0.91～1.05，平均 0.99，表明其具弱铕负异常，与所处岩浆演化初始阶段有关。铈正常，基本无亏损。稀土分布曲线呈右倾不明显的“V“型曲线（图4）[11]。

2.3 微量元素特征

标山一带石英闪长岩微量元素含量及特征参数见表3。在石英闪长岩标准化蛛网图中（图5）[12]，中等不相容元素La，Ce，Hf和强不相容元素Rb，Ba，U相对富集；高场强元素 Nb，Ta，P，Ti相对亏损。蛛网图上形成显著的Nb-Ta，P，Ti谷，Rb，Ba，Ce峰，具岛弧岩浆岩地球化学特征 。 K/Rb=171.92～304.45，均 值 228.29，Rb/Sr=0.19～0.41，均值0.24。与刘英俊同熔型花岗岩K/Rb（240）、Rb/Sr（0.4）值接近[13]，应属同熔型。

3 时代讨论

为确定标山一带石英闪长岩形成时代，在石英闪长岩出露规模较大且岩性稳定的地段采集1件锆石同位素样品，样品编号为D2630TW1（坐标：X=4618219；Y=17476877）。测试单位为国土资源部华北矿产资源监督检测中心，检测依据DZ/T0184.3-1997，仪器设备为LA-MC-ICP-MS。样品中锆石呈长柱-短柱状，自形-半自形晶，透明度较好，表面较光滑，多具明显岩浆成因的韵律环带（图6）。所选24粒锆石中Th/U比值较大，为0.063～0.844，平均0.482，大于0.4，显示岩浆锆石特征。23个测点的206Pb/238U表面年龄为427～487 Ma（表4），锆石U-Pb年龄谐和图中出现两个交点年龄（图7），下交点为（453±12）Ma，上交点为（2 830±720）Ma。该期侵入岩最新地质体为中奥陶世变质辉长岩，结合同位素测年成果，笔者认为其形成年龄为（453±12）Ma，时代为晚奥陶世，（2 830±720）Ma年龄值可能为继承锆石的年龄[14]。

表1 标山一带石英闪长岩主量元素分析结果Table 1 Contents of major elements of quartz-tonalite in Biaoshan area

图3 石英闪长岩岩石化学特征图解Fig.3 Petrochemistry diagram of quartz-tonalite

图4 石英闪长岩稀土分布模式图Fig.4 Normalized REE of quartz-tonalite

图5 石英闪长岩标准化微量蛛网图Fig.5 Spider diagram of nomorlized trace element from quartz-tonalite

4 构造环境

表2 标山一带石英闪长岩稀土元素分析结果Table 2 Contents of REE from quartz-tonalite in Biaoshan area 单位：×10-6

表3 标山一带石英闪长岩微量元素分析结果Table 3 Contents of trace elements from quartz-tonalite in Biaoshan area 单位：×10-6

北山地区古大陆自寒武纪初期发生裂解，至中奥陶世形成广阔的红柳河-牛圈子-洗肠井洋盆，古大陆分割为北侧的哈萨克斯坦板块和南侧的塔里木板块，形成“两块夹一洋”的构造格局。晚奥陶世至志留纪，红柳河-牛圈子-洗肠井洋盆发生大规模自南向北的俯冲作用，使哈萨克斯坦板块南缘成为活动陆源，形成东七一山-涌珠泉岛弧带，发育大规模中基性火山岩和中酸性岩浆岩。志留纪末洋盆基本封闭，哈萨克斯坦板块和塔里木板块发生拼贴，北山地区在碰撞造山过程中构成一个相对统一的板块[15-21]。内蒙古旱山、二龙包西、标山等区域地质矿产调查项目研究成果也验证了这一观点❶河北省区域地质矿产调查研究所.内蒙古1∶5万旱山(K47E015013)、小尘包(K47E015014)、望京山(K47E016013)、涌珠泉幅(K47E016014)区域地质矿产调查，2015❷天津市地质调查研究院、河北省区域地质矿产调查研究所.内蒙古1∶5万1524.6高地（K47E017013）、二龙包西（K47E017014）、1580.8高地（K47E018013）、炮台山西幅（K47E018014）区域地质矿产调查，2015❸河北省区域地质矿产调查研究所.内蒙古1∶5万标山(K47E013011)、咸味井(K47E013012)、骨头井(K47E014011)、化石山幅(K47E014012)区域地质矿产调查报告，2016。胡新壳俯冲-消减作用有关。在R1-R2图解中（图8-a），石英闪长岩样品点落入板块碰撞前区内；Rb-Yb+Nb图解中（图8-b）[23-24]，样品成分点落入火山弧花岗岩区。

图6 石英闪长岩锆石阴极发光（CL）图像（D2630TW1）Fig.6 CL images of of quartz-tonalite（D2630TW1）

表4 标山一带石英闪长岩（D2630TW1）LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果Table 4 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic analytical results of quartz-tonalite(D2630TW1)in Biaoshan area 单位：×10-6

综上所述，不论岩石化学、地球化学特征，还是大地构造位置均说明研究区石英闪长岩就位于岛弧构造环境，为红柳河-月牙山-洗肠井洋壳向北俯冲产物。

图7 石英闪长岩锆石U-Pb年龄谐和图(D2630TW1)Fig.7 Zircon U-Pb Concordia diagram of quartz-tonalite（D2630TW1）

5 结论

（1）标山一带石英闪长岩为高钾钙碱性岩系，准铝质岩石。

（2）在石英闪长岩锆石U-Pb年龄谐和图中出现两个交点年龄，下交点年龄为（453±12）Ma，上交点年龄为（2 830±720）Ma，笔者认为（2 830±720）Ma茁等研究认为[22]，月牙山蛇绿岩套形成时代为530 Ma，洋盆发生大规模自南向北俯冲时间为（421.0±15）Ma～（442.4±1.5）Ma，与石英闪长岩就位时代接近。

图8 石英闪长岩构造环境图解Fig.8 Tectonic setting of quartz-tonalite

石英闪长岩标准化蛛网图中（图5），高场强元素Nb，Ta，P，Ti亏损较明显，大离子亲石元素Rb，Ba，Ce等较富集，显示典型岛弧岩浆岩地球化学特征，与洋年龄值为继承锆石年龄，（453±12）Ma年龄值为该类侵入体形成年龄。

（3）标山一带石英闪长岩就位于岛弧的构造环境，为红柳河-月牙山-洗肠井洋壳向哈萨克板块俯冲的地质记录。