內(nèi)蒙古察右中旗烏蘭巴山復(fù)式巖體的巖石學(xué)及地球化學(xué)特征

吳家富，陳園平，汪鶴林

（1.安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽合肥 230001；2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局贛東北大隊(duì)，江西上饒 334000；3.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊(duì)，安徽銅陵 244033）

內(nèi)蒙古察右中旗烏蘭巴山復(fù)式巖體的巖石學(xué)及地球化學(xué)特征

吳家富1，陳園平2，汪鶴林3

（1.安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽合肥 230001；2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局贛東北大隊(duì)，江西上饒 334000；3.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊(duì)，安徽銅陵 244033）

在1/5萬(wàn)袁家房子等四幅區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)填圖的基礎(chǔ)上，對(duì)烏蘭巴山復(fù)式巖體的野外地質(zhì)特征、巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)和同位素年代學(xué)等方面進(jìn)行了初步研究。同位素鋯石U-Pb分析結(jié)果表明，206Pb/238U表面年齡為225.4±1.6 Ma巖體,侵位時(shí)代為早三疊紀(jì)。該巖體總體展布受區(qū)域北東向構(gòu)造控制明顯。巖石化學(xué)、地球化學(xué)表明該復(fù)式巖體屬鈣堿性巖；東壕欠閃長(zhǎng)巖可能為地幔成因，并有地殼物質(zhì)的加入，烏蘭巴山等花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖可能為殼源成因。稀土元素配分曲線顯示出向右傾的平坦曲線型，輕稀土富集，重稀土明顯虧損，無(wú)明顯的銪異常。

復(fù)式巖體；地球化學(xué)特征；巖石學(xué)；烏蘭巴山；內(nèi)蒙古

烏蘭巴山復(fù)式巖體由東壕欠、烏蘭巴山、大房子、羊房溝、寶石溝牧場(chǎng)等巖體組成，大小不等，以中酸性的閃長(zhǎng)巖和花崗巖為主，出露面積約56.6 km2（圖1）。北東部被漢諾壩組玄武巖覆蓋，向南西延伸至測(cè)區(qū)以外。前人[1]認(rèn)為該巖體是華力西晚期侵入巖或是一套雜巖體，研究程度較低，缺少同位素年代資料。本文在1/5萬(wàn)袁家房子等四幅區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)填圖和系統(tǒng)采集巖石化學(xué)、地球化學(xué)、同位素樣品等工作的基礎(chǔ)上，對(duì)烏蘭巴山復(fù)式巖體的巖石學(xué)、礦物學(xué)、不同巖石之間的侵入接觸關(guān)系及地球化學(xué)特征等進(jìn)行了分析和探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖體地質(zhì)特征

測(cè)區(qū)隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)察哈爾右翼中旗，位于大青山西段，構(gòu)造位置為華北陸塊北緣，為印支期逆沖推覆構(gòu)造的前緣擠壓區(qū)。華北陸塊北緣與興蒙造山帶邊界縫合帶南側(cè)發(fā)育一條規(guī)模巨大的前陸構(gòu)造巖漿活動(dòng)帶，在空間上構(gòu)成一條巨大的北東向花崗巖帶[2-3]。察右中旗的烏蘭巴山復(fù)式巖體作為該帶一個(gè)典型的代表,伴隨多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。酸性侵入巖出露于烏蘭巴山、大房子、寶石溝牧場(chǎng)、羊房溝一帶，其中烏蘭巴山巖體規(guī)模較大，后三者較小，以小巖株形式產(chǎn)出，均為燕山期侵入巖；中基性侵入巖以東壕欠閃長(zhǎng)巖體為代表，侵位時(shí)代為華力西晚期，呈北東東向延長(zhǎng)，它們共同組成了烏蘭巴山復(fù)式巖體。野外調(diào)查表明，烏蘭巴山復(fù)式巖體的花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖與閃長(zhǎng)巖呈侵入接觸關(guān)系，并含有閃長(zhǎng)巖的捕擄體（圖2），巖體的先后關(guān)系比較清楚。實(shí)際資料和野外觀察證明，所謂復(fù)式巖體系指不同時(shí)代花崗巖類(lèi)巖體在空間上的共生。組成復(fù)式巖體的各部分彼此之間不存在必然的成因聯(lián)系[4]，它們可以是同一成因類(lèi)型的花崗巖類(lèi),也可以是不同成因類(lèi)型的花崗巖類(lèi)。而烏蘭巴山復(fù)式巖體就是不同類(lèi)型的花崗巖類(lèi)組合，從野外宏觀看，巖石類(lèi)型由中性向酸性演變。其總體展布呈長(zhǎng)條狀，受區(qū)域北東向構(gòu)造控制明顯。

烏蘭巴山復(fù)式巖體的閃長(zhǎng)巖和花崗巖類(lèi)一般沿深斷裂分布，呈巖基或巖株?duì)町a(chǎn)出，圍巖蝕變明顯。酸性巖體具一定分帶現(xiàn)象，外部相主要是中細(xì)粒肉紅色二長(zhǎng)花崗巖；過(guò)渡相為中粒、不等粒、似斑狀肉紅色花崗巖；內(nèi)部相為肉紅色的細(xì)?；◢弾r。巖石中鉀長(zhǎng)石為微斜長(zhǎng)石，反映巖體為中深成相，巖漿沿?cái)嗔岩灾鲃?dòng)方式侵入。本次工作發(fā)現(xiàn)巖體與圍巖具有明顯而清楚的侵入接觸關(guān)系，呈巖枝或巖株?duì)钋秩胗谛绿糯鸀趵綆r群大理巖中，巖體與區(qū)內(nèi)兵圖金礦和羊房溝鎢礦的形成關(guān)系密切。巖漿沿?cái)嗔亚治辉诳焖偕仙^(guò)程中從地幔和基性巖石中萃取了大量的Cu、Au等成礦元素,并快速上升到達(dá)地殼淺部[5]。熱液沿裂隙向圍巖擴(kuò)散并與圍巖發(fā)生交代作用，導(dǎo)致金及多金屬等沿?cái)嗔哑扑閹Ц患捎泄I(yè)意義的礦體[6]。

圖1 烏蘭巴山復(fù)式巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖（比例尺1/50 000）Fig.1 Geological sketch in the Ulan Hill complex rock mass

圖2 察右中旗東壕欠、烏蘭巴山巖體野外地質(zhì)特征照片F(xiàn)ig.2 Photos showing the geological characteristics of rock mass in the field of Ulan Hill and East Owed Trench,Chahar Banner

2 巖石學(xué)特征

烏蘭巴山復(fù)式巖體由典型的東壕欠閃長(zhǎng)巖、烏蘭巴山等花崗巖及二長(zhǎng)花崗巖為代表的巖體組成，下面分述兩個(gè)典型巖體的巖石學(xué)特征。

2.1 東壕欠閃長(zhǎng)巖體（D－Pδ）

東壕欠閃長(zhǎng)巖體，位于測(cè)區(qū)西北部，代表性巖體為察右中旗巖體，區(qū)內(nèi)為其東北端。巖體呈北東東向延長(zhǎng)，形狀不規(guī)則，呈巖株產(chǎn)出。巖體北部侵入太古宇烏拉山群或被第四系砂土覆蓋，西部和南部被燕山期花崗巖侵入，新近系玄武巖不整合其上。巖體由黑云母閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖等組成。多為灰黑色、灰綠色，少量深黑色。細(xì)粒、中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，半自形粒狀結(jié)構(gòu)及不等粒結(jié)構(gòu)和輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要礦物成分有：斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母和少量石英、輝石等。鏡下觀察，部分斜長(zhǎng)石具有較明顯的環(huán)帶狀構(gòu)造，角閃石略具次閃石化和綠泥石化?；液谏?、灰綠色的閃長(zhǎng)巖中含有團(tuán)塊狀的角閃輝長(zhǎng)巖包體，包體暗色礦物多，粒度粗大，顏色深，巖石更偏基性。角閃輝長(zhǎng)巖與閃長(zhǎng)巖的界線呈漸變的過(guò)渡關(guān)系。隨著基性程度的增高，巖石銅含量也隨之增加。當(dāng)綠簾石化蝕變作用明顯時(shí)，則產(chǎn)生銅礦化。主要的副礦物有鈦鐵礦、鋯石、磷灰石、金紅石等。巖體內(nèi)脈巖發(fā)育，種類(lèi)有花崗巖脈、花崗斑巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈等。

2.2 烏蘭巴山巖體（Jr）

分布于測(cè)區(qū)西北角烏蘭巴山一帶，為黃花圪洞巖體的東延部分。巖體北側(cè)和東側(cè)被玄武巖和第四紀(jì)地層覆蓋，南側(cè)侵入太古宇烏拉山巖群大理巖中，含較多華力西期閃長(zhǎng)巖捕虜體和殘留體。巖石肉紅色、淺肉紅色，巖性以中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖和似斑狀二長(zhǎng)花崗巖為主，其次為石英二長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖。中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)或似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為斜長(zhǎng)石20%～25%、微斜長(zhǎng)石50%～55%、石英20%～25%和少量黑云母。斜長(zhǎng)石具聚片雙晶，見(jiàn)蠕英結(jié)構(gòu)，石英為粒狀他形，分布不均勻。斑晶為微斜長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石，奧長(zhǎng)石，微斜條紋長(zhǎng)石及少量石英，斑晶顆粒大小在2～10 mm。主要的副礦物有磁鐵礦、鋯石、磷灰石、石榴石等。巖體相帶不明顯，與圍巖的界線清楚。與巖體接觸的太古宇烏拉山巖群大理巖普遍發(fā)生蛇紋石化、硅化等蝕變，局部強(qiáng)烈，形成蛇紋石石棉等礦產(chǎn)。在巖體邊部，有較多的花崗巖脈、花崗細(xì)晶巖脈和花崗偉晶巖脈。巖體內(nèi)發(fā)育花崗斑巖脈、石英斑巖脈、石英脈、螢石脈、閃斜煌斑巖脈和石英安山巖脈等。

3 巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征

通過(guò)1/5萬(wàn)礦產(chǎn)地質(zhì)填圖和測(cè)制復(fù)式巖體的地質(zhì)剖面，在復(fù)式巖體的不同部位采集了硅酸鹽、稀土、微量元素樣品9件。東壕欠閃長(zhǎng)巖體（D－Pδ）及烏蘭巴山巖體的巖石化學(xué)、地球化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表1。

東壕欠閃長(zhǎng)巖巖體具有如下地球化學(xué)特征:巖石中SiO2含量為48.53%～50.46%，偏低，巖石為偏基性的閃長(zhǎng)巖。Al2O3含量較高，在18.47%～18.76%，均大于15.33%，(FeO+Fe2O3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.09%，含量較低；CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.55%；Al2O3＞CaO＋Na2O＋K2O，為鋁過(guò)飽和巖石。Na2O＋K2O（介于為2.29%～3.70%），平均2.96%，且Na2O＞K2O。里特曼指數(shù)δ在1.08～3.15之間，均小于3.3，屬鈣堿性巖。

微量元素中Rb的含量偏低(介于10.78×10－6～25.61×10－6)，Sr含量較高(介于416.9×10－6～975.4×10－6)，低Rb/Sr值（為0.02～0.03）。顯示為碰撞階段巖漿作用的產(chǎn)物[3-7]。微量元素的蛛網(wǎng)圖（圖3）反映出巖石具有弱的Ta、P和Zr負(fù)異常，Pb的正異常，表明該巖石可能為地幔成因，并有地殼物質(zhì)的加入[8-9]。

稀土元素La含量介于（5.24×10－6～20.01×10－6），Yb含量介于（0.6×10－6～1.34×10－6）。La/Yb值介于8.7～14.9，均小于20，說(shuō)明巖漿熔融程度增加。閃長(zhǎng)巖稀土元素配分曲線（圖4）顯示出向右傾的平坦曲線型，輕稀土富集，重稀土明顯虧損，無(wú)明顯的銪異常。

早三疊紀(jì)花崗巖以烏蘭巴山巖體為代表，以花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖為主。地球化學(xué)特征:巖石中SiO2含量變化在69.02%～75.75%之間，平均值72.94%，均大于66%。Al2O3含量變化在12.21%～15.10%之間，(FeO+Fe2O3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為2.23%,CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為1.41%，偏高。 Al2O3＞CaO＋Na2O＋K2O,為鋁過(guò)飽和巖石。Na2O＋K2O（介于為5.68%～9.12%），平均值8.06%，K2O＞Na2O。堿性成分偏高。里特曼指數(shù)δ在1.06～2.71之間，均小于3.3，屬鈣堿性巖。

表1 東壕欠、烏蘭巴山巖體巖石化學(xué)、地球化學(xué)分析結(jié)果Table 1 Geochemistry analysis for the rock mass of the Ulan Hill and East Owed Trench

續(xù)表1

微量元素中Rb的含量介于109.75×10－6～182.40×10－6，平均值156.11×10－6。Sr含量介于52.30×10－6～415.8×10－6，平均值248.0×10－6。Rb/Sr值為0.34～3.41。微量元素蛛網(wǎng)圖（圖5）則顯示巖石具有明顯的Pb、Cd的正異常和Ba、Nb、Ta、Sr、Ti負(fù)異常，表明該類(lèi)巖石可能為殼源成因[10-11]。

稀土元素La含量介于11.90×10－6～194.50×10－6，Yb含量介于0.12×10－6～3.43 ×10－6。La/Yb值介于19.59～158.92，花崗巖稀土元素配分曲線（圖6）顯示出向右傾的平坦曲線型，明顯地富集LREE，大多數(shù)樣品具銪異常。

圖3 東壕欠閃長(zhǎng)巖微量元素標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（原始地幔值來(lái)自Sun and McDonough et al.,1989）Fig.3 East owed trench diorite trace elements of standardization spider diagram

本文對(duì)烏蘭巴山復(fù)式巖體進(jìn)行了鋯石U-Pb同位素測(cè)年。樣品取自烏蘭巴山巖體中細(xì)粒肉紅色新鮮花崗巖中，所選的鋯石為淺黃色透明長(zhǎng)柱狀或?yàn)榻鼰o(wú)色透明長(zhǎng)柱狀，代表巖漿結(jié)晶鋯石。其U-Pb同位素測(cè)年結(jié)果列在表2中，4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都投影在諧和圖上(圖7)。可見(jiàn)3、4號(hào)點(diǎn)Pb丟失比較嚴(yán)重，而1、2號(hào)點(diǎn)鋯石的206Pb/238U的平均權(quán)重U-Pb同位素年齡為225.4±1.6 Ma，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，認(rèn)為可代表烏蘭巴山復(fù)式巖體的結(jié)晶年齡。筆者根據(jù)區(qū)域巖漿巖時(shí)代和測(cè)區(qū)地質(zhì)背景，認(rèn)為將侵位時(shí)代置于早三疊紀(jì)較為合理，但不排除存在印支期侵入的可能性。

4 結(jié)論

圖4 東壕欠閃長(zhǎng)巖稀土元素配分曲線圖（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)自Boynton,1984）Fig.4 East owed trench diorite REE curve

圖5 侏羅紀(jì)花崗巖微量元素標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（原始地幔值來(lái)自Sun and McDonough et al.,1989）Fig.5 Jurassic granite trace element of standardized web diagram

圖6 侏羅紀(jì)花崗巖稀土元素配分曲線圖（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)自Boynton,1984）Fig.6 Jurassic granitic REE curve

表2 烏蘭巴山巖體鋯石U-Pb法同位素地質(zhì)測(cè)年分析結(jié)果Table 2 Zircon U-Pb isotope geochronology analysis data for the Ulan Hill rock mass

圖7 烏蘭巴山花崗巖樣品鋯石U-Pb同位素年齡諧和圖Fig.7 Zircon U-Pb isotope age Concordia diagram of granite samples in the Ulan Hill

烏蘭巴山復(fù)式巖體由東壕欠、烏蘭巴山、大房子、羊房溝、寶石溝牧場(chǎng)等巖體組成，大小不等，呈巖基和巖株?duì)町a(chǎn)出。以東壕欠中性的閃長(zhǎng)巖和烏蘭巴山花崗巖為典型代表，通過(guò)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)它們相互為侵入接觸關(guān)系。本次工作發(fā)現(xiàn)復(fù)式巖體呈巖枝或巖株?duì)钆c圍巖新太古代烏拉山巖群大理巖呈明顯而清楚的侵入接觸關(guān)系，認(rèn)為是由巖漿直接侵位形成的，總體分布受北東向區(qū)域構(gòu)造控制明顯，空間上構(gòu)成一條規(guī)模巨大的前陸構(gòu)造巖漿活動(dòng)帶。圍巖蝕變主要有硅化、高嶺土化、碳酸鹽化、鐵錳礦化、絹云母化等，與測(cè)區(qū)內(nèi)兵圖金礦和羊房溝鎢礦的形成關(guān)系密切。

烏蘭巴山復(fù)式巖體里特曼指數(shù)δ均小于3.3，屬鈣堿性巖，閃長(zhǎng)巖巖石具有弱的Ta、P和Zr負(fù)異常，Pb的正異常，表明該巖石可能為地幔成因，并有地殼物質(zhì)的加入。Sr含量較高介于416.9×10－6～975.4×10－6，低Rb/Sr值（為0.02～0.03），顯示為碰撞階段巖漿作用的產(chǎn)物[3-7]。花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖巖石具有明顯的Pb、Cd的正異常和Ba、Nb、Ta、Sr、Ti負(fù)異常，表明該類(lèi)巖石可能為殼源成因。稀土元素配分曲線顯示出向右傾的平坦曲線型，輕稀土富集，重稀土明顯虧損，無(wú)明顯的銪異常。

1、2號(hào)點(diǎn)鋯石的206Pb/238U的平均權(quán)重U-Pb同位素年齡為225.4±1.6 Ma，代表了烏蘭巴山復(fù)式巖體的結(jié)晶年齡，將侵位時(shí)代置于早三疊紀(jì)較為合理。這表明燕山運(yùn)動(dòng)是本區(qū)一次重要的構(gòu)造巖漿活動(dòng)事件，為金及有色金屬成礦提供了物質(zhì)來(lái)源。本文根據(jù)區(qū)域巖漿巖時(shí)代和測(cè)區(qū)地質(zhì)背景，不排除存在印支期侵入巖的可能。

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Petrological and Geochemical Characteristics of the Composite Rock Mass in the Ulan Hill,Chahar Banner,Inner Mongolia

WU Jia-fu1,CHEN Yuan-ping2,WANG He-ling3
（1.Anhui Institute of Geological Survey,Hefei 230001,China;2.Northeast Brigade of Jiangxi Bureau of Geology and mineral resources,Shangrao Jiangxi 334000,China;3.321 geological team ofAnhui Provincial Bureau of Geology and mineral resources exploration,TonglingAnhui 244033,China）

In 1/50 000 Yuanjiafangzi and three other regional geological mapping,petrology，mineralogy，geochemical and isotopic chronology were studied based on the geological characteristics of the complex rock mass in the Ulan Hill Chahar Banner,Inner Mongolia.Isotope zircon U-Pb results,206Pb/238U surface age 225.4±1.6 Ma,can be the Jurassic emplacement age.The rock mass distribution is controlled by the regional NE fault obviously.The rock geochemical data shows that it belongs to calc alkaline rock series.The Donghaokan diorite may be mantle origin with the crustal material mixing.Ulan Hill granites may be crust origin.REE curves showed a rightward flat type with LREE enrichment,HREE apparently absent,and no obvious Europium anomaly exist.

composite rock mass;geochemical characteristics;petrology;Ulan Hill;Inner Mongolia

P588.1

A

1672－4135（2012）01－0022-07

2011-12-20

內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)勘查項(xiàng)目（[2005]礦調(diào)1－8）

吳家富（1968－），男，大專(zhuān)，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于贛州地質(zhì)學(xué)校地質(zhì)調(diào)查與找礦專(zhuān)業(yè)，長(zhǎng)期從事區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作，Email：ahwjf103@sina.com。