内蒙古阿拉善右旗芦泉地区早二叠世岩体岩石地球化学特征及构造环境分析

斯琴毕力格

吉林省第一地质调查所，吉林 长春 130033

0 引言

芦泉地区位于天山—兴蒙造山系，额济纳旗—北山湖盆系，大地构造属于华北地台阿拉善地块南缘(1)甘肃地质局区测二队.1∶20万高台幅、平川幅区域地质测量报告[R].甘肃地质局区测二队，1974.，区域上地层位于阿拉善地层区[1]，出露地层主要有元古界龙首山岩群和白垩系庙沟组及第四系。侵入岩属于哈特布其构造岩浆岩带。岩体受构造控制，总体呈近东西、北西西向分布。区内断裂构造较发育，主要呈北西向、近东西向和北东向。区域上中酸性侵入岩较发育，多为晚石炭纪岩体和早二叠纪岩体等。

本文以芦泉地区二叠纪岩体作为研究对象，研究其岩石地球化学特征，探讨其形成的构造环境及成因类型。对该地区具有重要地质意义。

1 地质背景

芦泉地区岩体主要是在华力西晚期隆起形成。岩体内构造较发育，在沟蹄泉山地区以北西向为主，在芦泉山地区以北东向居多。二叠纪岩体主要在呈北东东向和整体呈北东向条带状展布。主要分布于沟蹄泉山、芦泉山、卧牛山及红山咀子一带(图1)。岩石类型主要有：黑云母花岗闪长岩-二长花岗岩、石英二长闪长岩和正长花岗岩等，岩体中捕掳体不发育(2)内蒙古第九地质矿产勘查开发院.内蒙古阿拉善右旗芦泉等四幅1∶5万区域地质矿产报告[R].内蒙古第九地质矿产勘查开发院，2020.。

图1 研究区地质简图

黑云母花岗闪长岩整体呈近东西向分布，侵入晚石炭世中细粒阳起石化辉绿岩。产出形式以岩基为主，岩体出露较好，具球形风化地貌，岩体中岩脉发育一般，多为正长花岗岩脉、花岗岩脉等酸性岩脉，闪长质包体十分发育。

二长花岗岩主要分布于芦泉山中部和北部，呈不规则条带状，整体近东西—北东东向展布，其侵入晚石炭世阳起石化辉绿岩和早二叠世黑云母花岗闪长岩，被第四系掩盖，岩石破碎，出露极差，具球形风化地貌，岩脉发育一般，主要多为正长花岗岩脉等酸性岩脉，岩体中包体发育一般。

石英二长闪长岩小面积分布于工作区北部慕少梁中部一带，受构造活动的影响，呈不规则条带状展布，整体近东西向展布，共有两个侵入体，侵入早二叠世中细粒黑云母花岗闪长岩，被早二叠世中细粒正长花岗岩侵入，出露较好，遭受较强风化较破碎，岩体中未见岩脉。

正长花岗岩小面积零星分布在红山咀子，红山子中部，在慕少梁也有小面积出露，呈岩株状产出。

2 岩石地球化学特征

本次的硅酸盐、稀土元素、微量元素样品采自不同区域的早二叠世岩体，其中PM01-2-2、PM01-14、PM02-13位于沟蹄泉山，PM08-44位于芦泉山，PM10-6位于卧牛山，PM11-4位于红山咀子，根据不同区域的侵入体的微量元素曲线图和稀土配分曲线图的一致性反映其岩浆演化。本次对二叠纪岩体共采集样品8件，其中二长花岗岩2件，黑云母花岗闪长岩6件，样品新鲜无蚀变，样品测试由河北省廊坊区域地质调查所完成。

(1)岩石化学特征

其岩石化学全分析结果及标准矿物CIPW计算矿物成分见表1。主要标准矿物QAP图解见图2。该类岩体中的SiO2质量分数为61.5%～76.4%，经查氏法计算，其岩石类型属于SiO2过饱和型；A/CNK=1.4～1.58，平均值为1.48>1.1，接近Chappell和White(1974、1984)分类“S” 形花岗岩，也是过铝型花岗岩，推断是由地壳物质部分熔融而成；里特曼指数(σ)为1.3～1.83，平均值为1.54，为钙碱性类型岩石；氧化指数(Ox)为0.55～0.65，平均值为0.60，岩石的氧化程度较低；分异指数(DI)为55.56～91.83，平均值为70.16，固结指数(SI)为3.22～24.23，平均值为14.90，表明岩浆分异程度极高；铁镁指数(MF)为62.74～78.19，平均值为69.42，长英指数(FL)为47.59～87.82，平均值为60.64，表明岩浆分离结晶程度高。

表1 早二叠世岩体主量元素分析数据及有关参数表

图2 QAP分类命名图解

(2)稀土元素特征

样品稀土元素丰度值及特征值详见表2。稀土元素总量(ΣREE)为99.12～129.75，平均值为108.2，稀土总量偏低，轻重稀土比值LREE/HREE为4.88～8.44，平均值为6.62，稀土分异较好。ΣCe/ΣY比值为3.08～4.77，平均值为4.15；(La/Sm)N比值为2.63～4.41，平均值为3.48；(Gd/Yb)N比值为1.08～1.4，平均值为1.23，上述比值均代表了稀土分馏较明显，且轻稀土较富集。δEu值为0.43～1，平均值为0.8，稀土配分型式为总体呈略右倾，左略陡右略缓(图2)，岩石属轻稀土富集型，代表地壳重熔的特点。两种岩性表现虽略有差异，黑云母花岗岩在图上表现为具δEu微弱负异常，而二长花岗岩表现δEu负异常较低，但稀土元素总量比较接近(表2)。表明岩浆岩具有同源性。

表2 早二叠世岩体稀土元素含量及有关参数表

(3)微量元素特征

该地区岩石均在“S”形花岗岩区，“S” 形花岗岩是一种以壳源物质为源岩,经过部分熔融、结晶而形成的[2-3]。本区早二叠世岩体微量元素含量及特征参数见表3。与大陆地壳元素丰度值[4]相比，非活动性元素Hf，放射性生热元素Th、K高于地壳丰度；特征参数Nb*=0.15，Sr*=0.71，P*=0.25，Ti*=0.30，数值均小于1，揭示Nb、Sr、P、Ti亏损，表明岩体形成于不稳定的环境；Th*=1.12>1，Zr*=1.48>1，揭示Zr、Th富集。岩石微量元素蛛网图(据Thompson，1982)呈现Ba、Nb、P、Ti相对亏损，K、La、Nd、Sm相对富集(图4)。比值蛛网图中显示Nb、P具负异常特征，且Zr、Hf发育正异常，说明该岩体经历过较强烈的热液蚀变作用改造。显示该岩体可能是增生在大陆边缘的新的地壳。Nb*亏损，也表明该岩体是具同化混染的地壳物质。

图3 稀土元素配分模式图

表3 早二叠世微量元素含量及有关参数表

图4 微量元素比值蛛网图

3 构造环境

在研究区采集该期测年样品，通过单矿物锆石U-Pb同位素测年，其206Pb/238U 加权平均年龄为(293±2)Ma和(281.7±2.1)Ma，代表了该岩体成岩年龄，应属于早二叠世(272.3～298.9 Ma，IUGS，2015)。确定该岩体时代定为早二叠世。

该岩体属于“S”形花岗岩(图5)，岩浆为地壳物质熔融形成；样品在R1-R2图解[5](图6)上投点较集中，全部落于板块碰撞前期。在Rb-Yb+Ta图解(图7)和Rb-Y图解(图8)上投点均落于火山弧花岗岩区[6]。综合分析认为，早二叠世岩体岩浆演化是由黑云母花岗闪长岩-二长花岗岩的过程，构造环境为板块碰撞前期或向同碰撞期转化的环境，为地壳重熔型的火山弧花岗岩。

图5 S-I辨别图解

图6 R1-R2图解(据R.A Batchelor等，1985)

图7 Rb-Yb+Ta图解(据Pearce等，1984)

图8 Rb-Y图解(据Pearce等，1984)

4 结论

(1)主量元素特征显示，早二叠世岩体属于钙碱性类型岩石，SiO2过饱和型，显示出“S” 形花岗岩的特点。

(2)稀土元素球粒陨石标准化配分曲线略右倾，轻重稀土分馏明显，为轻稀土富集型，重稀土较平坦，具弱负Eu异常的特点，具地壳重熔的特点。

(3)微量元素蛛网图中显示Nb、P具负异常特征，且Zr、Hf发育正异常，说明该岩体经历过较强烈的热液蚀变作用改造。Nb*亏损，也表明该岩体是具同化混染的地壳物质。

(4)早二叠世岩体岩浆演化是由黑云母花岗闪长岩-二长花岗岩的过程，构造环境为板块碰撞前期或向同碰撞期转化的环境，是在板块碰撞前期地壳沉积物质熔融而成的具有同源岩浆演化的产物。为地壳物质熔融而成的火山弧花岗岩。