內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二疊世花崗閃長巖地球化學特征和LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

劉治博，張維杰

中國地質(zhì)大學(北京)，北京， 100083

內(nèi)容提要：杭嘎勒地區(qū)晚二疊世花崗閃長巖主體與包體巖石輕重稀土分餾程度強烈，銪異常不明顯，稀土配分曲線為向右傾，屬輕稀土富集型。包體與主體巖石同時具有Sr、Nb、P、Ti的虧損，顯示形成于增生在大陸邊緣正?；』◢弾r的特征。AR—SiO2圖解顯示，主體與包體巖石雖同屬鈣堿性+拉斑玄武系列區(qū)，但卻表現(xiàn)出不同的分布形式，反映二者應來自不同的巖漿源區(qū)。在Rb—Hf—Ta圖解上，主體巖石樣品全部落在弧系統(tǒng)巖石區(qū)，而包體巖石樣品落在了弧系統(tǒng)巖石與板內(nèi)巖石區(qū)分界處；在Nb—Y圖解上，樣品落在了火山弧—同碰撞花崗巖區(qū)；Rb—Y+Nb圖解上，落在了火山弧花崗巖區(qū)；在R1—R2圖解上，大部分樣品集中在碰撞前花崗巖區(qū)。LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年表明主體巖石年齡( 257.9±3.1)Ma，包體巖石年齡為(257.7±3.2)Ma。 杭嘎勒地區(qū)晚二疊世花崗閃長巖為碰撞前火山弧花崗巖，研究區(qū)在晚二疊世時屬于活動大陸邊緣的火山弧。

內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地區(qū)的大地構造歸屬歷來存在比較大的爭議，有學者認為研究區(qū)屬塔里木—華北板塊北緣(程裕淇，1994)，也有學者認為本區(qū)位于天山地槽褶皺系中的北山晚華力西期地槽褶皺帶巴音毛道復向斜和烏蘭呼海坳陷的交接地帶，屬于內(nèi)蒙古地槽型構造巖漿區(qū)的巴丹吉林南中華力西巖漿巖帶，依板塊構造觀點處在哈薩克斯坦板塊南部靠近華北板塊一側(cè)(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991)。也有學者認為位于華北板塊西北緣陸緣區(qū)褶皺系上的宗乃山—沙拉扎山晚古生代陸殼基底火山弧褶皺帶南側(cè)，靠近屬于陸弧碰撞帶的查干楚魯—霍爾森晚古生代弧后盆地褶皺帶(王廷印等，1994)。海西中晚期作為宗乃山—沙拉扎山巖基的主體部分，其典型巖石組合閃長巖—石英閃長巖—花崗閃長巖—二長花崗巖直至鉀長花崗巖(王廷印等，1994；吳茂炳, 1993)，該期花崗巖的K-Ar同位素年齡主要為230～289Ma(吳茂炳, 1993)。花崗閃長巖是其中分布面積最廣的一套地質(zhì)單元，測得花崗閃長巖中鋯石的Pb-Pb等時線年齡為357士81Ma,在U-Pb諧和圖上上交點為352Ma(王廷印等，1994)。內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地區(qū)侵入巖發(fā)育，然而一直以來缺少對其系統(tǒng)的精細研究，這也是造成其大地構造歸屬存在較大爭議的原因之一。研究區(qū)西北部發(fā)育花崗閃長巖巖體，過去僅根據(jù)野外地質(zhì)體間的相互關系粗略地認為其形成于晚二疊世，而缺乏地球化學和年代學方面的依據(jù)。因此，筆者對研究區(qū)內(nèi)晚二疊世花崗閃長巖的地球化學特征和年代學進行詳細研究，并探討其形成環(huán)境與年代。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于恩格爾烏蘇斷裂帶和巴丹吉林斷裂帶之間(圖1)。區(qū)內(nèi)地層跨度較大，主要的巖石地層單位包括前寒武紀變質(zhì)表殼巖系哈烏拉巖組、中下侏羅統(tǒng)芨芨溝組、下白堊統(tǒng)巴音戈壁組和第四系(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局,1996; 寧夏地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊?)。區(qū)內(nèi)構造線方向主要為北東東向，主要發(fā)育近東西向或北東東向斷裂，褶皺構造不發(fā)育。區(qū)內(nèi)的巖漿活動強烈，侵入巖出露面積占研究區(qū)總面積的 2/3 以上。侵入巖從前寒武紀到三疊紀均有發(fā)育，但以晚古生代侵入巖為主，主要有石炭紀二長花崗巖、中二疊世石英閃長巖、晚二疊世花崗閃長巖和似斑狀二長花崗巖、三疊紀二長花崗巖等。晚二疊世花崗閃長巖是研究區(qū)內(nèi)出露范圍最廣的侵入巖，是宗乃山—沙拉扎山巖基的主要組成部分。

晚二疊世花崗閃長巖侵入體主要出露于研究區(qū)中部的杭嘎勒—哈爾朝吉恩—扎德蓋一帶，總體呈北東東向展布，花崗閃長巖侵入扎蓋圖片麻巖、中二疊世片麻狀石英閃長巖。其西側(cè)受到三疊紀侵入巖的侵入，其北東側(cè)被晚二疊世中細粒含斑二長花崗巖破壞。

圖1 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地區(qū)地質(zhì)簡圖(a)及大地構造位置圖(b)Fig.1 Geological sketch map (a) and tectonic location map (b) of Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia1—第四系；2—下白堊統(tǒng)巴音戈壁組；3—中—下侏羅統(tǒng)芨芨溝組；4—哈烏拉巖組；5—三疊紀鉀長花崗巖；6—三疊紀二長花崗巖；7—晚二疊世似斑狀二長花崗巖；8—晚二疊世花崗閃長巖；9—晚二疊世含斑石英二長閃長巖；10—晚二疊世閃長巖；11—中二疊世二云母花崗巖；12—中二疊世似斑狀二長花崗巖；13—中二疊世石英閃長巖；14—早石炭世片麻狀二長花崗巖；15—中元古界扎蓋圖片麻巖；16—斷層；17—韌性剪切帶；18—塔里木板塊；19—華北板塊；20—樣點及點位。 (a) 據(jù)1∶ 5萬地質(zhì)圖修改；(b)據(jù)王廷印等，(1994)修改1—Quaternary; 2— Bayingobi Formation of the Lower Cretaceous;3—Jijigou Formation of the Lower—Middle Jurassic; 4—Hawula Formation; 5— Triassic moyite; 6— Triassic monzogranite;7—Late Permian monzogranite; 8— Late Permian granodiorite; 9—Late Permian quartz monzodiorite;10—Late Permian diorite;11—Middle Permian mica granite;12—Middle Permian monzogranite;13—Middle Permian quartz diorite;14—Early Carboniferous monzogranite;15—Mesoproterozoic Zhagaitu gneiss;16—fault;17—ductile shear zone;18—the Tarim plate;19—the North China plate;20—sample No. and location. (a)modified from 1∶50000 geological maps; (b) modified from Wang Tingyin et al., 1994

2 巖相學特征

晚二疊世花崗閃長巖侵入體的巖石組成相對比較復雜。由南部向北，巖石的粒度逐漸變粗，漸變?yōu)橹辛；◢忛W長巖，部分花崗閃長巖中出現(xiàn)斜長石斑晶，巖石中暗色礦物的含量有所增加，巖石中出現(xiàn)較多的閃長質(zhì)包體；扎蓋圖片麻巖的殘留體主要出現(xiàn)在花崗閃長巖侵入體南部，明顯可見花崗閃長巖侵入片麻巖, 花崗閃長巖中局部出現(xiàn)片麻狀構造。在花崗閃長巖侵入體的中間地段，巖石的粒度明顯加粗，巖石中明顯可見結(jié)晶較好的角閃石，大者可達5～6mm；大部分巖石為似斑狀結(jié)構，巖石變?yōu)橹辛！写至：呋◢忛W長巖或似斑狀花崗閃長巖；巖石中石英的含量減少，部分變?yōu)槭㈤W長巖，巖石中暗色礦物的含量增加，可達10%～15%，個別可能更高，巖石的顏色明顯加深；多數(shù)巖石中可以見到榍石等副礦物。

本套巖石中多見有閃長質(zhì)包體。包體可分為兩類: 一類為橢圓狀，大小為5～30cm，與圍巖邊界較清楚，斑狀—似斑狀結(jié)構，局部地段包體呈定向排列, 包體長軸的排列方向以北西向為主; 另一類包體的形態(tài)為不規(guī)則狀，與圍巖邊界不清楚，有些呈陰影狀，包體圍巖的暗色礦物含量降低。在侵入體中部的哈爾朝吉恩西邊，巖石中包體數(shù)量增多，形成包體群分布，在這些地段中，有時包體體積超過寄主巖石。

通過野外路線觀察發(fā)現(xiàn)，花崗閃長巖侵入體顯示出由邊部向中間巖石粒度變粗、石英含量減少、暗色礦物含量增加、閃長質(zhì)包體增加的特點。在其南北兩側(cè)，尤其是南側(cè)，為中細?；◢忛W長巖，并見有較多的三疊紀二長花崗巖的穿插。到中部，巖石中出現(xiàn)斜長石斑晶，同時巖石中的暗色礦物增加，石英含量減少，巖石類型變?yōu)楹呋蛩瓢郀罨◢忛W長巖，部分變?yōu)槭㈤W長巖；巖石中暗色包體數(shù)量增加，尤其是與主體巖石邊界不明顯的包體增加?？拷秩塍w的北側(cè)，又變?yōu)橐灾屑毩；摇野咨◢忛W長巖為主，且?guī)r石相對破碎，這些巖石共同構成了晚二疊世花崗閃長巖。上述各類巖石之間并不存在截然的界限，而更多的表現(xiàn)為一種漸變過渡的關系，反映在同一巖漿活動期次中的一種漸變關系或是一種相變關系。不同類型的巖石特征如下：

中細?；◢忛W長巖：巖石為灰—淺灰色。中細粒結(jié)構，塊狀—弱片麻狀構造。巖石的礦物組成為：石英、斜長石、鉀長石、黑云母、角閃石。石英為淺灰色它形粒狀，粒徑0.15～2mm，部分為2～3mm，長軸定向，集合體呈長條狀，具波狀消光，含量約15%～25%。斜長石為半自形板狀—它形粒狀，粒徑0.2～3mm，定向分布，局部粒間鑲嵌狀，絹云母化，含量約55%～65%。鉀長石為它形粒狀，粒徑為0.3～2mm，含量約5%～15%。暗色礦物為黑云母、角閃石，以黑云母為主。黑云母為葉片狀，片徑0.2～1.8mm，定向分布，部分綠泥石化。角閃石為柱粒狀，0.2～2mm，定向分布。黑云母+角閃石含量為10%～15%。

中粒花崗閃長巖：巖石為灰—深灰色，風化后顏色變暗。中粒結(jié)構，塊狀構造。巖石的礦物組成為：石英、斜長石、鉀長石、黑云母、角閃石。石英為它形粒狀，粒徑約2～4mm，部分小于2mm，定向分布，部分具波狀消光，含量約20%～25%。斜長石為半自形板狀—它形粒狀，粒徑約2～4mm，定向分布，局部為粒間鑲嵌狀，含量約50%～65%。鉀長石為它形粒狀，粒徑0.3～1mm，填隙狀分布，含量約5%。暗色礦物為黑云母、角閃石。黑云母為葉片狀，片徑0.2～2mm，含量10%。角閃石含量少，0.1～0.2mm。

中粒含斑花崗閃長巖：巖石為灰—深灰色，以深灰色為主。似斑狀—含斑結(jié)構，塊狀構造。斑晶為6～8mm的半自形板狀斜長石，個別可達15mm。斑晶含量約2%～5%?；|(zhì)以中粒結(jié)構為主，部分達到中粗粒結(jié)構。基質(zhì)的礦物組成為石英、斜長石、鉀長石、黑云母、角閃石。石英為它形粒狀，粒徑約0.4～2mm，少數(shù)為2～2.5mm，含量約15%。斜長石為半自形板狀—它形粒狀，2～5mm，個別6～7mm，含量約65%。鉀長石少見。暗色礦為黑云母、角閃石。黑云母為葉片狀，大小為0.2～2mm，少數(shù)為2～3mm，定向分布，局部集合體為似條帶狀，含量10%。角閃石為半自形—它形粒狀、柱狀，大小一般為0.15～1.5mm，部分巖石中可見長柱狀角閃石，角閃石柱長可達5～6mm，定向分布，局部被黑云母交代，角閃石含量10%。

中粒(含斑)石英閃長巖：巖石以中粒結(jié)構為主，部分為含斑結(jié)構，塊狀構造。巖石中含有少量自形一半自形斜長石斑晶，斑晶大小為8～10mm。巖石的礦物組成為：石英、斜長石、黑云母、角閃石。石英為它形粒狀，粒徑2～4mm，粒內(nèi)見輕度波狀消光，定向分布，含量約5%～10%。斜長石為半自形板狀—它形粒狀，粒徑2～3.5mm，發(fā)育環(huán)帶構造，含量約65%～70%。暗色礦物為黑云母、角閃石。角閃石為半自形—它形柱粒狀，大小一般為0.2～2mm，含量5%～15%；黑云母為褐色鱗片—葉片狀，直徑0.2～2mm，含量5%～10%。巖石中可見榍石等副礦物。

花崗閃長巖中經(jīng)?？梢姷酱笮〔坏鹊陌w。包體形態(tài)多樣，有條帶、橢球狀及不規(guī)則狀。包體大小不一，小者數(shù)厘米，大者可達數(shù)米，呈定向排列。帶狀包體構成巖石中的條帶狀構造，橢球包體最大扁平面與條帶平行。侵入體中包體含量變化很大，有時包體可超過花崗閃長巖。包體巖性為中—中細粒石英閃長巖、閃長巖。

包體巖石為黑灰—深灰色，似斑狀—含斑結(jié)構，多數(shù)為塊狀構造，部分為條帶狀構造。包體中經(jīng)?？梢姷叫遍L石斑晶。斑晶為2～3mm的半自形斜長石，大者可達10mm，斑晶含量一般小于3%?；|(zhì)為細粒半自形結(jié)構?；|(zhì)的礦物組成為斜長石、石英、角閃石、黑云母。斜長石為半自形板狀—它形粒狀，粒徑一般0.15～2mm，定向分布，部分為粒間鑲嵌狀，絹云母化，含量60%～65%。石英為它形粒狀，0.1～1.0mm，填隙狀分布，具波狀消光，含量3%～5%。角閃石為柱、粒狀，大小0.5～1.0mm，定向分布，局部被黑云母交代，含量10%～25%。黑云母為葉片狀，片徑0.2～1.2mm，定向分布，局部綠泥石化，含量10%～15%。包體巖石中可見磁鐵礦、磷灰石、鋯石、榍石等副礦物。

圖2 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地區(qū)晚二疊世花崗閃長巖巖石化學圖解Fig. 2 Petrochemical diagrams of the Late Permian granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a)AR—SiO2圖解 (底圖據(jù)Wright,1969)；(b) 硅堿圖 (底圖據(jù)Irvine,1971); (c) AFM圖解 (底圖據(jù)Irvine,1971); (d) R1—R2分類圖解(底圖據(jù)De la Roche et al.,1980)(a) AR—SiO2 diagram (after Wright,1969); (b) SiO2—K2O+Na2O diagram(after Irvine,1971); (c) AFM diagram(after Irvine,1971); (d) R1—R2 classification diagram(after De la Roche, et al.,1980)

3 測試方法

巖石化學分析由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成，常量元素用 3080E 型 X 熒光光譜儀測定，微量、稀土元素使用 X-series 型等離子質(zhì)譜儀測定。

鋯石 U—Th—Pb 同位素定年和微量元素測定工作在中國地質(zhì)大學(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室利用 LA-ICP-MS 完成，儀器為德國 MicroLas 公司的 GeoLas 2005 準分子激光剝蝕系統(tǒng)和美國 Agilent 公司的 Agilent 7500a 型 ICP-MS。 以氦氣為載氣，束斑直徑 32μm，剝蝕深度 20～40μm，激光脈沖 8Hz， 采用標準鋯石 91500 作為外標標準物質(zhì)，元素含量采用 NIST SRM610 作為外標,29Si 作為內(nèi)標元素。 具體分析條件及流程詳見Liu Yongsheng 等(2008,)。 元素含量計算采用 GLITTER(ver4.0，Macquarie University)程序，同位素計算和圖件繪制使用 Isoplot 3 程序。

4 巖石地球化學特征

晚二疊世花崗閃長巖的主量元素研究結(jié)果表明(表1)。

花崗閃長巖侵入體主體巖石的SiO2為51.64%～70.14%，主要分布在60.08%～67.86%區(qū)間，Al2O3為14.61%～17.76%、TiO2為0.43%～2.63%、Fe2O3為1.07%～3.41%、FeO為1.27%～6.08%、CaO為2.97%～6.55%、MgO為1.21%～4.95%、K2O為1.19%～2.97% 、Na2O為3.54%～5.05%、MnO為0.04%～0.12%、P2O5為0.11%～0.84%、Na2O>K2O ，屬中酸性巖。

包體巖石中SiO2為50.38%～62.64%、Al2O3為15.82%～18.13%、 TiO2為0.74%～1.55%、Fe2O3為1.79%～3.29%、FeO為3.14%～5.63%、 CaO為4.38%～7.62%、MgO為2.23%～5.69%、K2O為1.39%～2.19% 、Na2O為3.35%～4.93%、MnO為0.07%～0.16%、P2O5為0.22%～0.61%、Na2O>K2O ，屬中基性巖，主體巖石的里特曼指數(shù)σ為1.36～3.45，屬鈣堿性巖系。堿度率AR為1.65～2.29； A/CNK為0.81～1.00，大部分接近1，屬偏鋁質(zhì)。巖石CIPW標準礦物組合絕大部分為：q、or、ab、an、di、hy，屬SiO2過飽和型。

包體巖石的里特曼指數(shù)σ除一個為5.41外，其余8個樣品為1.94～3.31，屬鈣堿性巖系。堿度率AR為1.49～2.01； A/CNK為0.79～0.89，屬偏鋁質(zhì)(鋁不飽和)。巖石CIPW標準礦物組合絕大部分為：q、or、ab、an、di、hy，屬SiO2過飽和型。

在AR—SiO2圖解上(圖2a)，主體巖石落在鈣堿性+拉斑玄武系列區(qū)，巖石樣品的分布呈正相關，且與堿度的區(qū)間分界線基本平行，顯示了同源巖漿演化的特點。包體巖石分別落入在鈣堿性+拉斑玄武系列和堿性列區(qū)，且樣品分布呈近于鉛直的直線狀并且穿過堿度的區(qū)間分界線。主體與包體巖石的這種不同的分布形式，顯示二者應不屬于同源巖漿，或者說二者來自不同的巖漿源區(qū)。

在硅堿圖上，主體巖石全部投入亞堿性區(qū)(圖2b)，包體部分位于界線附近；在AFM圖解中，顯示出較好的鈣堿性系列特征(圖2c)。在R1—R2分類圖解中，主體巖石樣品落在花崗閃長巖—英云閃長巖—閃長巖區(qū)；包體巖石落在閃長巖—輝長巖區(qū)，與野外觀察巖石定名基本一致(圖2d)。

晚二疊世花崗閃長巖的主體巖石及包體的稀土元素含量及特征值研究結(jié)果表明(表2)，主體巖石稀土元素總量REE為89.34×10-6～246.26×10-6，L/HREE=17.19～31.52， (La/Yb)N=6.15～43.65，反映輕重稀土分餾程度強烈。 Eu=0.71～1.27，銪異常不明顯，為弱的銪正異?；蜇摦惓！Ｏ⊥僚浞智€為向右傾(圖3a)，屬輕稀土富集型。

包體巖石稀土元素總量REE為103.05×10-6～169.66×10-6，L/HREE=6.55～11.77， (La/Yb)N=5.64～13.63，反映輕重稀土分餾程度強烈，但分餾程度低于主體巖石。 Eu=0.97～1.23，銪異常不明顯。稀土配分曲線為向右傾(圖3b)，屬輕稀土富集型。

晚二疊世花崗閃長巖的主體巖石及包體的微量元素含量及特征值見表3。

主體巖石中微量元素特征值為：K/Rb=142.42～488.72、 Rb/Sr=0.03～0.14、Sr/Ba=0.33～2.39、 Zr/Hf=20.35～40.00、 Nb/Ta=0.20～21.11、 Sm/Nd=0.12～0.21、U/Th=0.09～0.51。微量元素蛛網(wǎng)圖 (圖3c)，表現(xiàn)出元素K、Ce、Hf富集，而Nb、P、Ti虧損。包體巖石中微量元素特征值為：K/Rb=161.45～412.11、 Rb/Sr=0.04～0.18、Sr/Ba=0.93～2.25、 Zr/Hf=15.34～30.00、 Nb/Ta=8.48～21.19、 Sm/Nd=0.17～0.21、U/Th=0.13～0.57。微量元素蛛網(wǎng)圖 (圖3d)，表現(xiàn)出元素Rb、K、Ce、Hf富集，而Ba、Nb、Sr、P、Ti虧損。

5 年代學特征

從巖石的野外分布看，花崗閃長巖侵入扎蓋圖片麻巖和中二疊世片麻狀石英閃長巖，但又受到三疊紀中細粒二長花崗巖和正長花崗巖的侵入，由此可以確定花崗閃長巖的形成時代應為晚二疊世。

為了驗證這一結(jié)論，對花崗閃長巖進行了同位素測年，測年方法采用LA-ICP-MS 鋯石U—Th—Pb法。根據(jù)鋯石陰極發(fā)光圖像及鏡下特征選擇顆粒較大，完整的鋯石來測試(圖4)?？紤]到花崗閃長巖的分布面積廣，侵入體內(nèi)部包體發(fā)育，故而在巖體的不同部位分別采取了主體巖石和包體巖石分別進行了同位素測年。

樣品中鋯石個別稍寬，具較強陰極發(fā)光特征，大多為淺灰白色，少數(shù)為亮白色。有些蝕變邊呈灰色，陰極發(fā)光強度弱，顯示出變質(zhì)鋯石的特點。

主體巖石的鋯石測試(見表4)共測得29個點，樣品P13TW中206Pb/238U年齡集中于為246.6～269.2Ma，變化范圍較小。樣品點在一致曲線圖中成群分布(圖5a)，加權平均年齡為 257.9±3.1Ma，MSWD = 0.65(N=29)。

表1 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二疊世花崗閃長巖主量元素化學成分(%)表Table 1 The major elements content (%) of the Late Permian granodiorites in Hanggale area, Alax Right Banner

(續(xù)表 1)

表2 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二疊世花崗閃長巖稀土元素含量(×10-6)及特征值Table 2 The REE(×10-6) content of the Late Permian granodiorites in Hanggale area, Alax Right Banner

表3 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二疊世花崗閃長巖微量元素含量(10-6)及特征值 Table 3 The trace elements(10-6) composition of the Late Permian granodiorites in Hanggale area, Alax Right Banner

(續(xù)表 3)

圖3 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地區(qū)晚二疊世花崗閃長巖稀土元素和微量元素地球化學圖解Fig. 3 Geochemical diagrams of REE and trace elements for the Late Permian granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a) 主體巖石稀土元素配分曲線(底圖據(jù)Boynton, 1984); (b) 包體巖石稀土元素配分曲線(底圖據(jù)Boynton, 1984); (c) 主體巖石微量元素蛛網(wǎng)圖 (底圖據(jù)Sun and McDonough,1989) ; (d) 包體巖石微量元素蛛網(wǎng)圖(底圖據(jù)Sun and McDonough,1989)(a) chondrite-normalized REE patterns of main rocks(after Boynton, 1984); (b) chondrite-normalized REE patterns of enclaves(after Boynton, 1984); (c) MOBB normalized trace elements spidergrams of main rocks (after Sun and McDonough,1989); (d) MOBB normalized trace elements spidergrams of enclaves (after Sun and McDonough,1989)

包體巖石樣品采自中粒閃長巖包體。

樣品TW3598-2的鋯石條狀到它形，條狀的鋯石長軸方向邊緣近平行，短軸方向邊緣參差不齊， 從陰極發(fā)光照片看，為黑白大致相間的條帶狀結(jié)構，結(jié)構均勻。它形鋯石無分帶，條帶狀分帶或黑白域不均勻分布。包體巖石的鋯石測試共測得31個點，測試結(jié)果顯示(表5)，Pb206/U238年齡集中于為249.7～277.3Ma，變化范圍較小。樣品點在一致曲線圖中成群分布(圖5b)，加權平均年齡為 257.7±3.2Ma，MSWD = 0.34(N=37)。

表4 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二疊世花崗閃長巖主體巖石LA-ICP-MS鋯石U—Th—Pb同位素測試結(jié)果Table 4 LA-ICP-MS zicon U—Th—Pb isotope analytical results of Late Permain granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner

表5 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒晚二疊世花崗閃長巖包體巖石LA-ICP-MS鋯石U—Th—Pb同位素測試結(jié)果Table 5 LA-ICP-MS zicon U—Th—Pb isotope analytical results of inclusion of Late Permain granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner

從以上數(shù)據(jù)可見，花崗閃長巖中包體巖石的形成時間為257.7Ma，與主體巖石的形成時間一致。

因而通過野外地質(zhì)關系和同位素測年獲得的年齡值，確定研究區(qū)內(nèi)最大的侵入體—花崗閃長巖的形成時間為257.9Ma，時代為晚二疊世。

圖4 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地區(qū)晚二疊世花崗閃長巖及其包體代表性鋯石陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig. 4 CL images of representative zircons from Late Permian granodiorite and enclave in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a) 主體巖石鋯石陰極發(fā)光圖片(p13tw)；(b) 包體巖石鋯石陰極發(fā)光圖片(3598-2)(a) granodiorite (p13tw); (b) enclave of granodiorite(3598-2)

6 討論

晚二疊世花崗閃長巖介于中—酸性巖之間，屬亞堿性系列的鈣堿性系列。

花崗閃長巖的主體與包體巖石的CIPW標準礦物組合大多為q、or、ab、an、di、hy，標準礦物中出現(xiàn)較多的透輝石；巖石中A/CNK為0.75～1.00，小于1.1；巖石的實際礦物中出現(xiàn)黑云母、角閃石、榍石、磁鐵礦。上述特征表示，晚二疊世花崗閃長巖的主體和包體巖石均為源巖為未風化的火成巖熔融而成的I型侵入巖。

圖5 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地區(qū)晚二疊世花崗閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測年諧和圖Fig. 5 Zircon U-Pb concordia diagrams of weighted average ages of Late Permian granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a) 主體巖石(P13TW); (b) 包體巖石(TW3598-2)(a) main rocks(P13TW);(b) enclaves(TW3598-2)

從巖石的微量元素特征看(圖3c)，花崗閃長巖源巖成分以火成巖為主，顯示I型侵入巖的特征。寄主巖石與包體間存在細微的差別, 寄主巖石的源巖全部為火成巖，而包體巖石的源巖中存在少量的沉積巖。

在ACF圖解上，樣品落在I、S侵入巖的分界處，其中主體巖石接近I型，包體巖石更接近S型(圖6a)。

在標準礦物Q—Ab—Or圖解(圖6b)和Na—K—Ca圖解(圖6c)中，主體巖石與包體巖石反映出不同的分布特點。主體巖石樣品集中分布于巖漿花崗巖區(qū)，而包體巖石呈線狀分布于巖漿花崗巖區(qū)之外，反映主體巖石為源巖經(jīng)重熔后形成巖漿，又重新運移侵入后形成侵入體，而包體更多的偏向于與交代作用相關，或是二者來自不同的巖漿源區(qū)。

從稀土元素特征看，主體和包體巖石的稀土元素配曲線型式(圖3a、b)與中鉀安山巖類似，而輕稀土的富集和不明顯的銪異常(尤其是包體)又顯示了花崗巖化的特點。

從微量元素特征看，包體與主體巖石同時具有Sr、Nb、P、Ti的虧損，顯示形成于增生在大陸邊緣的新的地殼上的、造山花崗巖中的正?；』◢弾r的特征。在Rb—Hf—Ta圖解上(圖6d)，主體巖石樣品全部落在弧系統(tǒng)巖石區(qū)，而包體巖石樣品落在了弧系統(tǒng)巖石與板內(nèi)巖石區(qū)分界處；在Nb—Y圖解上(圖6e)，樣品落在了火山弧—同碰撞花崗巖區(qū); Rb—Y+Nb圖解上(圖6f)，落在了火山弧花崗巖區(qū); 在R1—R2圖解上，大部分樣品集中在碰撞前花崗巖區(qū)(圖6g)。

雖然在上述判別圖解中主體巖石與包體巖石的分布區(qū)域相似，共同反映了碰撞前大陸邊緣巖漿弧構造環(huán)境；但主體巖石與包體在分布上又存在一定差異，各自相對集中分布。在R1—R2圖解上，主體巖石相對靠近碰撞后造山花崗巖環(huán)境；在Nb—Y、Rb—Y+Nb和Rb—Hf—Ta圖解上，包體巖石的分布更靠近板內(nèi)花崗巖區(qū)。這種現(xiàn)象可能表示包體巖石形成于一種比主體巖石相對穩(wěn)定的環(huán)境。

通過以上巖石化學元素的研究，大致可以認為晚二疊世花崗閃長巖中的主體與包體巖石形成于大陸活動邊緣的構造環(huán)境下，是隨著構造活動增生于大陸邊緣的新生地殼。其源巖為未經(jīng)風化的火山巖，但形成過程有所不同。主體巖石是由源巖經(jīng)重熔形成巖漿，再發(fā)生運移、就位而成；而包體巖石更多的與交代作用有關。

圖6 內(nèi)蒙古阿拉善右旗杭嘎勒地區(qū)晚二疊世花崗閃長巖成因及構造環(huán)境判別圖解Fig. 6 Genitic and tectonic discriminant diagrams of the Late Permian granodiorite in Hanggale area, Alax Right Banner, Inner Mongolia(a) ACF圖解(底圖據(jù)Irvine, 1971); (b) Q—Ab—Or圖解(底圖據(jù)Winkler，1976); (c) Na—K—Ca圖解 (底圖據(jù)Raju等，1972); (d) Rb—Hf—Ta圖解(底圖據(jù)Harris and Pearce, 1986); (e) Nb—Y圖解 (底圖據(jù) Pearce et al.,1984); (f) Rb—(Y+Nb)圖解(底圖據(jù) Pearce et al.,1984); (g) R1—R2圖解(底圖據(jù)Batchelor and Bowden,1985); (h) TFeO—MgO關系圖解(底圖據(jù)Zorpi et al.,1989)(a) ACF diagram (after Irvine,1971)；(b) Q—Ab—Or diagram (after Winkler，1976); (c) Na—K—Ca diagram (after Raju et al.，1972); (d) Rb—Hf—Ta diagram (after Harris and Pearce,1986); (e) Nb—Y diagram (after Pearce et al.,1984); (f) Rb—(Y+Nb) diagram (after Pearce et al.,1984)；(g) R1—R2 diagram (after Batchelor and Bowden,1985)；(h) TFeO—MgO diagram (after Zorpi et al., 1989)

從野外觀察的包體與主體巖石的關系上看， 包體與主體巖石中的造巖礦物、副礦物的種類基本一致；包體形態(tài)多為扁球狀、橢球狀和不規(guī)則狀，且與寄主巖石的接觸界限并不截然，包體中同樣出現(xiàn)斜長石斑晶。在AR—SiO2圖解上(圖2a)，主體與包體巖石雖同屬鈣堿性+拉斑玄武系列區(qū)，但卻表現(xiàn)出不同的分布形式，由此反映二者間并不存在同源演化的關系，也就是說二者應來自不同的巖漿源區(qū)。在TFeO—MgO關系圖解上反映巖漿混合作用的演化趨勢(圖6h)。根據(jù)以上情況判斷，晚二疊世花崗閃長巖中的包體，應是在花崗閃長巖主體巖石的巖漿形成階段，在巖漿房內(nèi)部不同來源的巖漿發(fā)生混合，而形成的不同巖體；二者間并不截然的邊界，反映兩種巖漿的溫度和密度間的差別并不很大。同樣，主體巖石中部分地段的暗色礦物的增加，也有可能與兩種巖漿的完全融合有關。同位素測年結(jié)果中，包體與主體巖石形成年代的一致性，也從另一個方面證實了這一點。

研究區(qū)以北的恩格爾烏蘇蛇綠巖混雜帶通常被認為是塔里木板塊與華北板塊拼合的位置(王廷印等，1993)，并且研究區(qū)以南的沉積建造具弧后盆地的特征(吳泰然,1993)，說明研究區(qū)在晚二疊世時為活動大陸邊緣的火山弧，屬于華北板塊北緣增生的巖漿弧。研究區(qū)中東部發(fā)育同時代的花崗閃長巖，而花崗閃長巖—花崗巖組合一般發(fā)育于活動大陸邊緣弧環(huán)境靠內(nèi)陸一側(cè)(鄧晉福等，2007)，說明研究區(qū)位于火山弧靠內(nèi)陸一側(cè)。這也間接印證了可將阿拉善地區(qū)的構造單元以恩格爾烏蘇斷裂帶為界，劃分為北部的塔里木板塊東端陸緣區(qū)褶皺系和南部的華北板塊西北陸緣區(qū)褶皺系 2 個次一級構造單元，研究區(qū)處在華北板塊西北緣陸緣區(qū)褶皺系上的宗乃山—沙拉扎山晚古生代陸殼基底火山弧褶皺帶的南側(cè)，靠近屬于陸弧碰撞帶的查干楚魯—霍爾森晚古生代弧后盆地褶皺帶(王廷印等，1994)。研究區(qū)板塊在晚二疊世或稍晚相拼合碰撞(王廷印等，1993)，結(jié)合年代學的研究(晚二疊世花崗閃長巖的成巖年齡為 257.9±3.1Ma)， 研究區(qū)在晚二疊世時尚未發(fā)生板塊的拼合碰撞，對于約束板塊的拼合碰撞時間具有一定的意義。

7 結(jié)論

(1)杭嘎勒地區(qū)晚二疊世花崗閃長巖主體與包體巖石輕重稀土分餾程度強烈，銪異常不明顯，稀土配分曲線為向右傾，屬輕稀土富集型。

(2)杭嘎勒地區(qū)晚二疊世花崗閃長巖 LA-ICP-MS鋯石 U-Pb 定年結(jié)果表明， 巖石形成于 257.9±3.1Ma，包體巖石年齡為(257.7±3.2)Ma，時代為晚二疊世。

(3)杭嘎勒地區(qū)晚二疊世二長花崗巖為碰撞前火山弧花崗巖，研究區(qū)在晚二疊世時尚未發(fā)生板塊的拼合碰撞，屬于活動大陸邊緣的火山弧，并且靠近內(nèi)陸一側(cè)。

致謝：感謝王根厚教授、王行軍博士在研究和成文過程中給予的啟發(fā)和幫助， 感謝審稿人對本文提出的寶貴修改意見。

注 釋 / Note

? 寧夏地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊.1983.沙拉套爾汗幅(K-48-26)地質(zhì)圖及區(qū)域地質(zhì)報告.