内蒙古巴润布拉格地区早二叠世黑云母碱长花岗岩岩石地质特征及其时代成因

赵建国　李彬　郭文军　李磊

［关键词］花岗岩；巴润布拉格；锆石U-Pb；早二叠世

巴润布拉格位于内蒙古自治区北东部，西与蒙古国接壤。古生代地层属北疆—兴安地层大区、兴安地层区、东乌—呼玛地层分区，中—新生界为滨太平洋地层区、大兴安岭—燕山地层分区、博克图—二连浩特地层小区。侵入岩隶属于西伯利亚板块东南缘二连—东乌旗北东向岩浆岩带。大地构造位于西伯利亚板块东南缘晚古生代增生带上，二连—东乌旗泥盆纪陆缘，晚石炭世—早二叠世沉积岛弧系[1]。早二叠世黑云母碱长花岗岩根据粒度可解体为中细粒碱长花岗岩、中（粗）粒碱长花岗岩。其中前者分布面积不足2 km2，侵入泥鳅河组、宝力高庙组；后者主要分布于查干敖包庙萨音乌苏一带，面积大于18 km2。岩体侵入泥鳅河组、晚石炭世—早二叠世中粒斑状二长花岗岩（图1）、正长花岗岩等。岩石风化较强，具球形风化外貌，被下白垩统玛尼吐组不整合覆盖。

1 岩石学、地球化学特征

1.1 岩石学特征

中细粒黑云母碱长花岗岩：中细粒花岗结构，块状构造。岩石由正长条纹长石、斜长石、石英，少量黑云母组成。正长条纹长石呈1～3 mm，板状，具钠长石分解条纹，格状双晶发育，轻泥化，内部具细粒斜长石包体。斜长石呈1～2 mm半自形板状，轻度绢云母化。石英1～2 mm他形粒状，少量黑云母0.5 mm细片状。正长条纹长石60%～65%，斜长石5%～10%，石英20%～25%，黑云母4%～6%，磁铁矿少量。

中（粗）粒黑云母碱长花岗岩：中粒花岗结构，块状构造。岩石由钾长石、斜长石、石英、少量黑云母组成，钾长石为正长石和微斜长石，呈2～7 mm板状，轻泥化，斜长石呈1～2 mm半自形板状，轻度绢云母化，石英他形细粒状，少量黑云母0.5 mm细片状。钾长石55%～65%，斜长石5%～15%，石英25%，黑云母5%，部分绿泥石化，磁铁矿少量，岩石中偶见花岗质同源包体，包体呈椭圆形，长轴4 cm左右。

1.2 岩石化学特征

①中细粒黑云母碱长花岗岩

SiO₂在72.59%～77.13%之间，平均值为74.86%，Al₂O₃含量为12.22%～13.63%，平均值为12.93%。主要标准矿物组合为or+ab+an+q型，为硅过饱和岩石，部分样品出现c，为次铝的硅过饱和岩石。A/CNK=1.01～1.07，平均值为1.04＜1.1，为Chappell 和White分类“I”型花岗岩；在ACF 图解及Al-Na+K+Ca 图解（图2）上样品投点分散，但多数样品投点落在“I”型花岗岩区，部分样品投点落在“S”型花岗岩区或二者分界线附近。

里特曼指数（σ）为2.42～3.21，平均值为2.82，K₂O大于Na₂O，为钙碱性岩系，碱度率（A.R）为2.81～3.95，平均值为3.38，NK/A=0.91～0.98，平均值0.95，为偏碱性岩系。在QAPF图解中多数样品投点落在正长花岗岩区，一个样品投点落在碱长花岗岩区，与薄片鉴定结果总体有一定差别。分异指数（DI）93.8～97.52，平均值为95.66、固结指数（SI）0.62～1.16，平均值为0.89，岩浆分异程度强；长英指数（FL）93.92～95.48，平均值为94.7、镁铁指数（MF）92.72～94.04，平均值为93.38，岩浆分离结晶作用程度强。

②中（粗）粒黑云母碱长花岗岩

SiO₂含量在72.89%～76.16% 之间，平均值为74.50%，Al₂O₃ 含量为12.45%～13.48%，平均值为13.01%。主要标准矿物组合为or+ab+an+q+c型，为硅铝过饱和岩石。A/CNK=1.05～1.21，平均为1.1，基本属“S”型与“I”型花岗岩过渡类型；在ACF图解及Al-Na+K+Ca图解上样品投点主要落在“I”型花岗岩区，少数落在“S”型花岗岩区，故可见该序列岩石成因类型为“I”型花岗岩；里特曼指数（σ）为1.82～2.75，平均值为2.39，K₂O总体大于Na₂O，钙碱性岩系，碱度率（A.R）为2.57～4.75，平均值为3.76，NK/A=0.8～0.94，平均值0.89，为偏碱性岩系。在QAPF图解中样品投点主要落在正长花岗岩区。分异指数（DI）91.07～96.36，平均值为93.94、固结指数（SI）0.85～3.24平均值为2.22，岩浆分异程度强；长英指数（FL）88.4～97.06，平均值为93.83、镁铁指数（MF）83.64～94.01，平均值为87.91，揭示岩浆分离结晶作用程度强。

通过以上数据分析表明，早二叠世黑云母碱长花岗岩总体为一套钙碱性系列偏碱性岩系的侵入岩，化学成分上属次铝的硅过饱和岩石。在ACF 图解[2]及Al-Na+K+Ca/2图解上样品投点主要落在“I”型花岗岩区，少数落在“S”型花岗岩区，总体成因类型为“I”型花岗岩。分异指数、固结指数显示岩浆分异程度强；长英指数指示岩浆分离结晶作用程度强。

1.3 稀土元素特征

稀土总量（ΣREE）为39.95×10^-6～240.55×10^-6，平均值为138.95×10^-6，轻重稀土比值（ΣCe/ΣY）为2.97～22.4，平均值为5.82，（La/Yb）N为1.14～32.85，平均值为5.89 大于1，（Ce/Yb）N 为1.64～32.63，平均值为5.47，揭示轻稀土富集，分馏较明显；（Sm/Eu）N 为1.69～7.22，平均值为3.95，重稀土分馏程度弱。δEu为0.15～0.68，平均值为0.37，Eu 亏损强烈。稀土配分曲线（图3），轻稀土段右倾，重稀土段相对平缓，Eu处出现强的“V”型谷，揭示轻重稀土分馏程度强[4]，轻稀土富集，Eu亏损强。

1.4 微量元素特征

通过两个填图单元岩石微量元素分析结果分析，与地壳丰度值[1] [2] [3] 相比，大离子亲石元素及活动性元素Rb、Ba、K高于地壳丰度，Sr低于地壳丰度；非活动性元素Nb、Hf高于地壳丰度，P、Zr低。

特征参数：Sr*=0.03～0.56，平均值为0.15＜1、P*=0.07～0.7，平均值为0.19＜1、Ti*=0.02～0.2，平均值为0.10＜1；揭示Sr、P、Ti等亏损，Nb*=1.55～1.91，平均值为1.76＞1，Zr* =1.3～3.87，平均值为2.52＞1，岩石Nb、Zr相对富集。

岩石微量元素蛛网图（图4），两个样品曲线型式一致：Rb、Th、Nb、K、Nd、Zr、Sm、Y、Yb、Tb等呈峰，富集，Ba、Nb、Sr、P、Ti等呈谷，亏损。

1.5 岩浆结晶的PT条件

据Nathan等提出的阳离子分数温度计算方法，求出石英、斜长石结晶温度，碱长花岗岩石英结晶温度为944～1043℃，平均992.45℃；斜长石结晶温度为1036～1066℃，平均值为1054.73℃，可见岩浆结晶结束时的温度为1000℃左右。

在Q-Ab-Or-H₂O系图上（图5），样品投点分散，但大多数样品投在0.2～0.4 GPa压力区域，表明岩浆冷凝矿物共结晶时的深度在6.6～13.2 km（1GPa≈33 km）范围内，平均值小于10 km。

2 形成的构造环境

碱长花岗岩在R1-R2图解（图6）上样品投点落于5区，即非造山的花岗岩区；在Rb-Yb+Nb及Nb-Y构造判别图解（图7）上样品投点主要落于火山弧花岗岩区，少数落于板内花岗岩区。可见巴润布拉格地区早二叠世黑云母碱长花岗岩属非造山期的花岗岩。

3 形成时代

该序列填图单元侵入地层有泥鳅河组、宝力高庙组，侵入岩有正长花岗岩、二长花岗岩等，被下白垩统玛尼吐组不整合覆盖。TW2390号样品获得锆石UPb（LA-MC-ICP-MS 法测年）同位年龄为279±1Ma（表1、图8），时代可归属早二叠世[5，6]。

4 结语

综上所述，该地区碱长花岗岩岩石结构总体由细到粗演化。总体为硅铝过饱和岩石，属Chappell 和White分类的“I”型花岗岩系列，（偏碱）钙碱性岩系；岩石化学指数揭示岩浆分异程度好，分离结晶作用强；稀土总量偏高，轻稀土富集，Eu亏损，轻重稀土分馏程度强；微量元素显示Rb、Ba、K等相对富集，其他亏损；岩浆成因信息为地壳岩石；岩浆结晶结束时的温度为1000℃左右，深度小于10 km；综合区域构造背景分析该地区碱长花岗岩是后造山地壳局部伸展环境下的产物；侵入宝力高庙组，被下白垩统火山岩不整合覆盖，锆石U-Pb同位素年龄为279±1 Ma，时代可置于早二叠世。