錫林浩特東部早白堊世白音高老組巖石地球化學(xué)特征、LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

張學(xué)斌,周長紅,來 林,徐 翠,田 穎,陳麗貞,魏 民

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083; 2. 天津市地質(zhì)調(diào)查研究院，天津 300191； 3. 河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北廊坊 065000)

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錫林浩特東部早白堊世白音高老組巖石地球化學(xué)特征、LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

張學(xué)斌1,2,周長紅1,來 林1,徐 翠3,田 穎3,陳麗貞3,魏 民3

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083; 2. 天津市地質(zhì)調(diào)查研究院，天津 300191； 3. 河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北廊坊 065000)

錫林浩特東部白音高老組火山巖主要由石泡流紋巖、珍珠巖、碎斑熔巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r等組成。LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年顯示，火山巖形成于134 Ma～139 Ma之間的早白堊世。巖石地球化學(xué)研究表明：該組火山巖具有高硅、高鉀、高FeOT/MgO比值(4.88～19.09)，貧鎂、鈣特征，屬高鉀鈣-堿性巖系；稀土元素表現(xiàn)為稀土總量較高(∑REE=82.02～436.61)、輕重稀土分餾明顯(LaN/YbN=2.23～20.74)、屬輕稀土富集型(LRE/HRE=2.71～11.87)、Eu負(fù)異常顯著(δEu=0.06～0.42)；微量元素特征表現(xiàn)為大離子親石元素(LILE)Rb、Th、U、K相對較為富集，高場強元素(HFSE)Nb、Ta相對虧損，而Ba、Sr、Zr、Ti強烈虧損，與A2型花崗巖特征相似。其巖漿來源為典型的殼源巖漿系列，是陸殼巖石部分熔融的產(chǎn)物，形成于造山后的張性構(gòu)造環(huán)境。

白音高老組 火山巖 U-Pb年齡 地球化學(xué) A型花崗巖 錫林浩特

Zhang Xue-bin, Zhou Chang-hong, Lai Lin, Xu Cui, Tian Ying, Chen Li-zhen, Wei Min. Geochemistry and zircon U-Pb dating of volcanic rocks in eastern Xilin Hot, Inner Mongolia and their geological implications[J].Geology and Exploration, 2015, 51(2):0290-0302.

1 引言

大興安嶺地區(qū)發(fā)育大規(guī)模中生代火山-侵入巖，是中國東部中生代火成巖帶的重要組成部分，同時也是亞洲大陸邊緣火成巖帶的組成部分。大興安嶺中生代火山巖帶呈北北東向展布于西伯利亞板塊和華北板塊以及縫合帶上。對于火山巖的形成時代、地球化學(xué)特征、形成的構(gòu)造背景等問題，已有大量研究(邵濟安等，1999；程天赦等，2012；連長云等，2000；邵濟安等，2001；高曉峰等，2005；尹志剛等，2000；張吉衡，2006；2009；張學(xué)斌等，2014)，但是對于區(qū)內(nèi)大規(guī)模巖漿作用的構(gòu)造背景、巖石成因及地球動力學(xué)機制等問題，至今仍然存在爭論，造成爭論的主要原因包括兩個方面，一方面是由于大興安嶺中生代火山巖的形成時代并不確定，早期研究，對火山巖形成時代的確定主要依靠巖石組合特征、古生物特征、區(qū)域地層對比(王惠等，2005)和少量的Rb-Sr、K-Ar以及很少量U-Pb同位素數(shù)據(jù)(Wangetal.,2006;張吉衡，2006；張吉衡，2009；孫德有等，2011)。前人根據(jù)K-Ar以及Rb-Sr等方法，將大興安嶺地區(qū)中生代火山巖時代歸為晚侏羅世(趙國龍等，1989)。另外一個方面是由于火山巖地球化學(xué)隨時代的演化特征并不清楚，也造成了對于其形成的構(gòu)造背景、巖石成因及其形成的動力學(xué)本質(zhì)認(rèn)識上的混亂。但是隨著近幾年實驗技術(shù)的發(fā)展以及項目的開展，筆者在大興安嶺南段地區(qū)獲得了較為詳實的地質(zhì)資料，尤其是在大興安嶺分布廣泛的中生代白音高老組。筆者等在錫林浩特東部開展1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時，對該地區(qū)的白音高老組巖性巖相、LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)、地球化學(xué)等進行系統(tǒng)調(diào)查研究，以期為揭示該地區(qū)構(gòu)造-巖漿作用以及尋找與火山巖漿活動成礦有關(guān)的礦產(chǎn)資源提供依據(jù)。

2 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古錫林浩特東部毛登牧場至杰林牧場一帶(圖1)，晚古生代大地構(gòu)造位置屬于華北板塊(Ⅰ級)華北北部陸緣增生帶(Ⅱ級)寶音圖-錫林浩特火山型被動陸緣(Ⅲ級)；中新生代大地構(gòu)造位置位于濱太平洋構(gòu)造域之大興安嶺火山噴發(fā)帶(Ⅲ級)(邵積東，1998)。區(qū)內(nèi)中生代之前的地層出露于中部，主要由古生界石炭系、二疊系組成。中生代地層大面積發(fā)育，主要為陸相火山巖系和碎屑沉積巖，火山巖地層自下而上包括滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組、梅勒圖組。

3 白音高老組巖石學(xué)特征

白音高老組火山巖主要包括石泡流紋巖、珍珠巖、碎斑熔巖以及流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r等。

石泡流紋巖(圖2)：灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要由石英、鉀長石、斜長石組成，其中石英斑晶呈半自形粒狀，含量約5%，部分具熔蝕結(jié)構(gòu)；巖石中石泡較發(fā)育，呈圓狀、橢圓狀，大小在0.5～5 cm之間不等，由多層同心球?qū)訕?gòu)成，球?qū)訛槔w維放射狀長英質(zhì)礦物，層間空隙由次生石英充填，有時見自形鉀長石。

珍珠巖：灰色、灰綠色，少斑結(jié)構(gòu)-基質(zhì)玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，珍珠構(gòu)造。巖石由斑晶、基質(zhì)組成。斑晶由斜長石、石英、黑云母組成，粒徑一般0.1～2.4 mm不等，斜長石呈半自形板狀；石英呈它形粒狀，粒內(nèi)輕波狀消光，少見熔蝕結(jié)構(gòu)。

碎斑熔巖：呈青灰色、紫灰色。碎斑結(jié)構(gòu)，再生珠邊結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。碎斑主要由鉀長石、斜長石、石英及少量的黑云母、角閃石等。碎斑含量平均約40%，最高可達(dá)65%?；|(zhì)主要為長英質(zhì)礦物(圖3)。

流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r：呈灰白色、紫灰色，熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由剛性巖屑(約5%)、晶屑(約40%)、塑性巖屑和膠結(jié)物組成。巖屑呈次棱角狀，成分主要為安山巖。晶屑主要由石英、鉀長石、斜長石和少量的黑云母組成，其中石英晶屑可見有熔蝕現(xiàn)象(圖4)

4 樣品采集與分析測試方法

本文采用在白音高老組采集的2個LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb測年樣品，樣品巖性分別為：流紋巖(PMZ07)、石泡流紋巖(U-P-13)，同時對樣品進行元素地球化學(xué)同位素分析。

鋯石分選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所進行，分選方法為常規(guī)方法。將挑選好的鋯石粘貼在環(huán)氧樹脂表面，打磨拋光后露出鋯石的表面，制成靶樣。然后對靶樣中鋯石進行透射、反射和陰極發(fā)光(CL)照相，由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司掃描電鏡實驗室完成，并送至天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實驗室，采用激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對鋯石進行U-Pb同位素分析。

鋯石U-Pb分析利用193 nm激光器對鋯石進行剝蝕，采用的激光能量密度13～14 J/cm2，頻率8～10 Hz，激光剝蝕斑束直徑為30 μm，激光剝蝕物質(zhì)以氦為載氣送入Neptune，利用動態(tài)變焦擴大色散可以同時接收質(zhì)量數(shù)相差較大的U-Pb同位素，對鋯石U-Pb進行原位測定。同時利用NIST612玻璃標(biāo)樣作為外標(biāo)計算鋯石樣品的Pb、U、Th含量。測試的條件及相關(guān)參數(shù)為：接收器—L4，206Pb；L3，207Pb；L4，208Pb；C，219.26；H2，232Th；H4，238U。冷卻氣體—16 L/min，輔助氣體—0.75 L/min，氬載氣—0.968 L/min，氦載氣—0.86 L/min。RF功率—1251W，積分時間為0.131 s，樣品的信號采集時間為60 s。對采集的數(shù)據(jù)采用中國地質(zhì)大學(xué)劉永勝博士研發(fā)的ICP-Ms DataCal程序和Kenneth R.Ludwig的Isoplot程序進行處理，并繪制和諧圖等圖件，置信度為95%。詳細(xì)的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法見Liuetal. (2010)。

巖石地球化學(xué)分析在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室分析完成，主量元素利用X射線熒光光譜儀(XRF)分析完成，精度可達(dá)1%以內(nèi)。稀土、微量元素采用X Serise電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)分析完成，Nb、Ta測試精度稍低，在9%以內(nèi)，其余在5%以內(nèi)。

5 分析結(jié)果

5.1 LA- MC-ICP-MS鋯石U-Pb測年

對錫林浩特東部地區(qū)2件(PMZ07、U-P-13)火山巖樣品進行LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析(表1)。CL圖像(圖6)顯示鋯石具有完好的晶形，整體呈自形柱狀、長柱狀，長寬比較大，多數(shù)為2∶1～3∶1。部分晶楞和晶錐不完整，鋯石呈環(huán)帶結(jié)構(gòu)，發(fā)育明顯的巖漿振蕩環(huán)帶，而參與加權(quán)平均年齡計算鋯石的Th/U比值分別為0.31～0.51(PMZ07均值0.41)、0.23～1.22(U-P-13均值0.73)，比值均大于0.1，為典型的巖漿成因鋯石(Belousovaetal.,2002)。

圖1 錫林浩特東部中生代火山巖分布圖①Fig.1 Distribution of Late Mesozoic volcanic rocks from eastern Xilin Hot①1-第四系；2-新近系；3-大磨拐河組；4-梅勒圖組火山巖；5-白音高老組火山巖；6-瑪尼吐組火山巖；7-滿克頭鄂博組火山巖；8-侏羅系；9-二疊系；10-石炭系；11-斑狀花崗巖；12-古生代巖漿巖；13-整合界線；14-角度不整合界線；15-平行不整合界 線；16-巖相界線；17-斷層；18-采樣位置1-Quaternary; 2-Neogene; 3-Damoguaihe Fm.; 4-Meiletu volcano rock; 5-Baiyingaolao Fm. volcano rock; 6-Manitu volcano rock; 7-Manketouebo Fm. volcano rock; 8-Jurassic; 9-Permian; 10-Carboniferous; 11-porphyritic granite; 12-Paleozoic magmatite; 13-unconformity; 14-angle unconformity; 15-parallel unconformity; 16-facies boundaries; 17-fault; 18-sampling position

圖2 石泡流紋巖(正交偏光)Fig.2 Lithophysa rhyolite(orthogonal polarization)

圖3 碎斑熔巖顯微照片F(xiàn)ig.3 Photomicrographs of porphyroclastic lava

圖4 流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r顯微照片F(xiàn)ig.4 Photomicrographs of Rhyolitic ignimbrite

流紋巖(PMZ07)：對該樣品28顆鋯石進行了24點的測年(圖5，左)，24個鋯石顆粒分析數(shù)據(jù)投影點均落在諧和線上或附近，206Pb/238U表面年齡介于131～138 Ma之間，其加權(quán)平均年齡為134.12±0.84 Ma(MSWD=4.5)。

石泡流紋巖(U-P-13)：對該樣品29顆鋯石進行了28點的測年(圖5，右)，28個鋯石顆粒分析數(shù)據(jù)投影點落在諧和線上或附近，其中21個鋯石分析點的206Pb/238U表面年齡介于130～142 Ma之間，加權(quán)平均年齡為137.1±1.2 Ma(MSWD=5.6)。其他7個鋯石分析點的206Pb/238U表面年齡介于268～299Ma，因該區(qū)存在二疊紀(jì)巖漿活動，故應(yīng)為巖漿上升過程中捕獲圍巖的鋯石。

5.2 火山巖地球化學(xué)

白音高老組火山巖代表性樣品的主量元素、稀土元素、微量元素分析結(jié)果見表2。由數(shù)據(jù)可知：白音高老組火山巖的SiO2含量較高，介于72.40%～78.82%，為酸性巖，屬SiO2過飽和類型；富堿(AlK均值為7.70)，高K(K2O=3.42%～5.40%)，且K2O>Na2O，反映巖石屬于偏堿富鉀的特征； A/CNK比值在0.94～1.60之間，屬鋁近飽和-過飽和巖石類型，過堿指數(shù)NK/A比值在0.59～1.03之間；貧鎂、鈣(MgO=0.08%～0.32%、Ca=0.22%～0.69%)，高FeOT/MgO比值(4.88～19.09)，微量元素中Sr、Ba、P和Ti強烈虧損，稀土元素Eu虧損，與 “A型”花崗巖常量元素組成特征相似(張旗等，2012；孫德有等，2005)。將主量巖石化學(xué)分析結(jié)果投圖到國際地科聯(lián)巖漿巖分類委員會推薦的火山巖TAS圖解中，所有樣品均落在流紋巖類(圖7)。在SiO2-K2O圖解中，除兩個樣品因為K2O含量稍低，落于中鉀鈣-堿性系列，其余樣品都屬于高鉀鈣堿性系列(圖8)。

表1 錫林浩特東部白音高老組火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Th-Pb同位素分析結(jié)果

續(xù)表1

Continued Table 1

點號Pb(10-6)U(10-6)232Th/238U206Pb/238U207Pb/235U207Pb/206Pb208Pb/232Th206Pb/238U比值±1σ比值±1σ比值±1σ比值±1σ年齡(Ma)±1σUPb131981640452700460000060339800171005360002600142000042904UPb1320286170694400424000030306400059005240001000104000012682UPb1322167270316900212000020146900061005030001800114000061351UPb132371500538900448000040327900219005310003200142000062822UPb132472910609900216000020146700096004910003200058000021381UPb132619474491223400216000020144300041004840001000059000011381UPb1327115180229000211000020146300055005020001800059000031351UPb13292110060270300210000010148400036005110001100056000021341UPb1331408140617200456000040341200084005430001000133000022872UPb133271550524400466000030336100194005230002900129000052932UPb1333132660649600464000030332900114005210001700134000022922UPb1334256117350429700217000020146600019004910000500057000011381UPb13352812830437000211000010148600029005110000900065000011341

備注: 表中所列誤差均為1σ誤差。由中國地質(zhì)調(diào)查局天津市地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實驗室測試完成。

圖5 錫林浩特東部白音高老組火山巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.5 U-Pb concordian diagrams of volcanic rocks in Baiyingaolao Formation from eastern Xilin Hot

白音高老組火山巖代表性樣品稀土配分曲線為向右平緩傾斜的曲線(圖9)。輕重稀土分餾明顯，LaN/YbN=2.23～20.74，重稀土部分相對輕稀土部分曲線較平緩，稀土總量較高，∑REE=82.02～436.61；LRE/HRE=2.71～11.87，屬輕稀土富集型。Eu呈深凹狀，銪負(fù)異常顯著，δEu=0.06～0.42，與典型的大陸裂谷流紋巖的稀土曲線一致(Macdonaldetal.，1987)。

圖6 白音高老組火山巖部分鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.6 CL images of selected zirons for rhyolites in Baiyingaolao Formation

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖10)表明樣品的分布型式相近，富集Rb、Th，虧損Ba，而Nb、Ta無明顯的異常，呈現(xiàn)出大陸板內(nèi)和碰撞后花崗巖的配分曲線特征。大離子親石元素(LILE)Rb、Th、U、K相對較為富集，Ba出現(xiàn)強烈的負(fù)異常，高場強元素(HFSE)Nb、Ta相對虧損，Sr、Zr、Ti強烈虧損，說明本區(qū)火山巖巖漿來源是殼源巖漿或巖漿被地殼物質(zhì)混染。Rb/Sr約為9.00，大于0.1，說明巖漿來源于地殼。

6 討論

6.1 形成時代

前人對錫林浩特地區(qū)中生代火山地層形成時代及層位開展過研究。近些年隨著高精度測年的積累，李可等(2012)在西烏旗地區(qū)的流紋巖中獲得了144.2±1.4 Ma，張學(xué)斌等(2014)在測區(qū)碎斑熔巖中獲得了139.49±0.94 Ma。本文通過高精度的LA- MC-ICP-MS鋯石U-Pb測年方法，獲得錫林浩特東部白音高老組火山巖的形成時代為： 134.12±0.84 Ma、137.1±1.2 Ma。按照國際地層委員會(ICS)劃定的年代地層，該組火山巖形成時代應(yīng)屬于早白堊世早期。根據(jù)鋯石CL影像特征，發(fā)育明顯的振蕩環(huán)帶生長邊，結(jié)合高的U/Th比值，均暗示他們是巖漿成因的鋯石，定年結(jié)果代表巖漿的結(jié)晶年齡，部分年齡偏大是因為早期二疊紀(jì)巖漿侵入形成的繼承鋯石所致，且色爾濱火山盆地邊緣發(fā)現(xiàn)晚侏羅世瑪尼吐組中酸性熔巖被該套酸性火山巖整合覆蓋，因此形成時代應(yīng)歸屬早白堊世。

6.2 巖漿形成的溫度以及壓力條件

巖漿形成時的溫壓條件和巖漿侵位結(jié)晶時的溫壓條件均具有十分重要的意義，對花崗巖漿起源溫度的認(rèn)識主要是通過實驗巖石學(xué)研究獲得的，利用花崗巖的礦物學(xué)和地球化學(xué)資料，也可以間接地推斷花崗巖形成的溫度條件(惠衛(wèi)東等，2013)，但這些方法的適用性還在探索之中。Sylvester(1998)提出花崗巖的Al2O3/TiO2比值可作為源區(qū)部分熔融溫度的指示劑。當(dāng)巖石的Al2O3/TiO2>100時，部分熔融溫度<875℃；當(dāng)巖石的Al2O3/TiO2<100時，部分熔融溫度>875℃。白音高老組巖石大部分樣品的Al2O3/TiO2比值在36～89，僅有兩個樣品的比值大于100，考慮到珍珠巖和石泡流紋巖的特殊形成環(huán)境對主量元素的影響，暫不考慮，說明白銀高老組巖石的原巖部分熔融溫度>875℃。

張旗等(2006)提出，根據(jù)花崗巖的Sr、Yb地球化學(xué)特征，可判別花崗巖形成時的壓力條件。白音高老組巖石具有非常低Sr高Yb(Sr<100×10-6，Yb>2×10-6)的特征，投點在“南嶺型”花崗巖區(qū)域，表明巖漿形成的壓力較低，深度較淺。

6.3 火山巖成因

近年來，隨著大興安嶺中生代火山巖帶研究的深入，對酸性火山巖的成因有著多種觀點：① 由玄武巖漿或安山巖漿經(jīng)分離結(jié)晶作用形成(葛文春等，2000；林強等，2003；劉俊杰等，2006；張連昌等，2007)；② 由地殼巖石部分熔融所形成(趙書躍等，2004)；經(jīng)玄武巖巖漿或安山巖巖漿分離結(jié)晶多用形成的酸性火山巖多為堿性系列巖石，熔巖為高Sr流紋巖(林強等，2003)，而研究區(qū)內(nèi)白音高老組酸性火山巖為亞堿性系列，屬高鉀鈣-堿性系列，顯然并不是由玄武巖巖漿或安山巖漿分離結(jié)晶形成。

研究區(qū)白音高老組火山巖屬于過鋁質(zhì)高鉀鈣-堿性巖系，SiO2含量較高，介于72.4%～78.82%之間。大離子親石元素(LILE)Rb、Th、U、K相對較為富集，Ba出現(xiàn)強烈的負(fù)異常，高場強元素(HFSE)Nb、Ta相對虧損，Sr、Zr、Ti、強烈虧損， Eu呈現(xiàn)強烈的負(fù)異常，前人多將其歸結(jié)為斜長石的分離結(jié)晶(高景剛等，2013；程天赦等，2012，劉俊杰等，2006等)，但是考慮到花崗質(zhì)巖漿的黏度、斜長石的結(jié)晶習(xí)性以及野外至今未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模與花崗巖伴生的斜長石堆晶巖，說明其地球化學(xué)特征是原生巖漿在上升的過程中，斜長石殘留的地殼物質(zhì)部分熔融的結(jié)果(Greenetal.，1994；張旗等，2007)。

樣品的10000Ga/Al比值均高于A型花崗巖的下線值2.6(Whalenetal.,1987)，樣品數(shù)據(jù)在花崗巖分類圖(圖11)中投影，數(shù)據(jù)點均落在A型花崗巖區(qū)域。關(guān)于A型花崗巖的成因有以下幾種說法：① 玄武質(zhì)或長英質(zhì)地殼物質(zhì)部分熔融產(chǎn)生(Dixonetal.,1983)；② 中下地殼高鉀、貧水巖石的部分熔融(Whalenetal.,1987;Collinsetal.,1982;Patinoetal.,1997)；③堿性富F、Cl的熔體與殘余巖漿或先前的花崗巖交代作用形成(Harrisetal.,1986)。

表2 錫林浩特東部白音高老組火山巖地球化學(xué)分析結(jié)果

續(xù)表2

Continued Table 2

樣品號U-P-04U-P-13ZH001ZH009PMZ07PMZ08PMZ09PMZ10Y4465415831555500489576355589Zr19997649122569388357389230Nb221415051489249818519215269Ba103411141171472330367741340Hf867365430117713613614211Ta178118140198136144145214Pb346284268284306754209345Th244191712952327236204182237U43456158112441524015852310000Ga/Al409287301395364307346332Rb/Sr113869424137583625211951118

注：由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實驗室測試完成。

圖7 白音高老組火山巖樣品TAS圖解Fig.7 TAS diagram of volcanic rock in Baiyingaolao Formation

圖8 白音高老組火山巖K2O-SiO2圖解Fig.8 K2O-SiO2 diagram of volcanic rock in baiyingaolao Formation

圖9 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)Sun and McDonough，1989；Mc Donough and Sun,1995)Fig.9 Chondrite-normalized REE distribution pattern (Chondrte and mantle values after Sun and Mc Donough,1989; McDonough and Sun,1995)

圖10 微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.10 Primitive mantle-normalized spidergram

研究區(qū)白音高老組火山巖Rb/Sr=1.95～24.13(殼源巖漿的范圍>0.5(Tischendortetal.,1985))；Ti/Yb比值在0.01～19.0之間(<100)；Ti/Zr比值在0.01～4.08(<10)(Pearce,1983;Francalancietal.,1993)，均位于殼源巖漿范圍內(nèi)，說明本區(qū)白音高老組火山巖為典型的殼源巖漿系列，是陸殼巖石部分熔融的產(chǎn)物，并非幔源基性巖漿分異演化的結(jié)果。

圖11 白音高老組火山巖Zr/106-和(Na2O+K2O)%-10000Ga/Al關(guān)系圖Fig.11 Zr/106 and (Na2O+K2O)-10000Ga/Al diagrams of volcanic rocks in Baiyingaolao Formation

6.4 火山巖形成時的構(gòu)造環(huán)境

前人對大興安嶺中生代火山巖形成時的構(gòu)造環(huán)境持有多種不同觀點：① 與地幔柱構(gòu)造有關(guān)(葛文春等，2000；林強等，2003)；② 與古太平洋板塊的俯沖作用有關(guān)(Wangetal.，2006；Zhangetal.,2008)；③ 與蒙古-鄂霍次克洋閉合有關(guān)(邵濟安等，1998；Fanetal.，2003；Wang，2006；Yingetal.，2010)。地幔柱構(gòu)造模式呈現(xiàn)火山巖環(huán)狀分布的特征，但大興安嶺中生代火山巖形成的時代變化范圍較大，從侏羅紀(jì)持續(xù)到早白堊世幾十個百萬年，同時隨著對大興安嶺火山巖帶不斷研究發(fā)現(xiàn)并不存在所謂的環(huán)狀火山巖帶，火山巖的這種時空分布特征難以用地幔柱構(gòu)造模式給予解釋(Fanetal.，2003；Yingetal.，2010)。在侏羅紀(jì)-早白堊世期間古太平洋板塊向中亞大陸俯沖基本平行于東亞大陸邊緣，方向為向北或北東方向，直到晚白堊世才與東亞大陸正向俯 沖(Maruyamaetal.,1986)，并沿著日本島弧形形成晚白堊世-古近紀(jì)加積楔(Taira, 2011)，很難形成廣泛分布于蒙古中部、大興安嶺地區(qū)的侏羅紀(jì)-早白堊世火山巖，因此，這些中生代火山巖很難與古太平洋板塊俯沖作用相聯(lián)系(Fanetal.，2003；Yingetal.，2010)。而蒙古-鄂霍次克洋的閉合經(jīng)古地磁和地質(zhì)資料顯示，從晚石炭世開始持續(xù)到早白堊世，以剪刀式的移動方式從西往東逐漸閉合，在三疊紀(jì)時期速度減慢，而從晚侏羅世到早白堊世閉合速度加快并最終閉合(Yinetal.,1996;Gilderetal.,1997)。因此形成晚中生代火山巖的主要原因可能與蒙古-鄂霍次克洋閉合形成的伸展構(gòu)造有關(guān)。

研究區(qū)內(nèi)白音高老組火山巖屬于A型火山巖，類似于A型花崗巖，而A型花崗巖的產(chǎn)出環(huán)境總是與張性環(huán)境相關(guān)。通過在A型花崗巖三角形微量元素構(gòu)造判別圖解上投圖(圖12)，數(shù)據(jù)點均落在A2型花崗巖區(qū)域內(nèi)，同樣說明造山后的張性構(gòu)造環(huán)境。由此可知，研究區(qū)早白堊世早期白音高老組火山巖是在造山后的張性構(gòu)造環(huán)境下形成。

圖12 錫林浩特東部白音高老組火山巖Nb-Y-3Ga和Nb-Y-Ce三角形圖解Fig.12 Nb-Y-3Ga and Nb-Y-Ce triangle diagrams of of volcanic rock in Baiyingaolao Formarion from the eastern Xilin Hot

7 結(jié)論

根據(jù)錫林浩特東部地區(qū)白音高老組火山巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果和地球化學(xué)特征得出如下重要結(jié)論：

(1) LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果顯示，錫林浩特東部地區(qū)白音高老組火山巖形成時代為134～137 Ma之間，歸屬早白堊世早期。

(2) 白銀高老組巖石的原巖部分熔融溫度>875℃, 巖漿形成的壓力較低，深度較淺。

(3) 錫林浩特東部白音高老組火山巖元素地球化學(xué)特征表現(xiàn)出輕稀土元素富集、輕重稀土分餾明顯、LILE富集、HFSE虧損Nb和Ta，Ba、Sr、Ti、Eu出現(xiàn)強烈的負(fù)異常等特征。具有A2型花崗巖的特征，推斷研究區(qū)白音高老組火山巖是由地殼物質(zhì)部分熔融形成的。

(4) 錫林浩特東部地區(qū)早白堊世白音高老組火山巖形成于蒙古-鄂霍次克洋閉合形成的伸展構(gòu)造背景下，即造山后張性構(gòu)造環(huán)境。

致謝：本成果為項目組集體研究成果，野外工作得到天津地調(diào)中心辛后田博士以及天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所谷永昌教授級高工、劉永順教授級高工的指導(dǎo)和幫助，巖石薄片鑒定河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所張潔老師等鑒定，鋯石測年在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實驗室耿建珍工程師幫助下完成，在此一并感謝。

[注釋]

① 天津市地質(zhì)調(diào)查研究院.2014.內(nèi)蒙古1∶5萬扎布其爾沃布勒吉、杰林牧場、巴拉噶爾牧場牧業(yè)小組、白音諾爾農(nóng)場、毛登牧場第二生產(chǎn)隊幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].

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Geochemistry and Zircon U-Pb Dating of Volcanic rocks in Eastern Xilin Hot, Inner Mongolia and Their Geological Implications

ZHANG Xue-bin1,2,ZHOU Chang-hong1,LAI Lin1,XU Cui3,TIAN Ying3,CHEN Li-zhen3,WEI Min3

(1.ChinauniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083; 2.TianjinInstituteofgeologicalsurvey，Tianjin300101； 3.ChinaRegionalGeologyandMineralResourcesSurveyofHebeiProvince，Langfang,Hebei065000)

The volcanic rocks of Baiyingaolao Formation in the eastern Xilin Hot are composed of lithophysa rhyolite, perlite, porphyroclastic lava, and rhyolitic ignimbrite. The U-Pb ages determined by zircon by LA-ICP-MS, ranging from 134Ma to 139Ma, show that these rocks were formed in Early Cretaceous. The geochemical study suggests that they are rich in slilcon, potassium and have high FeOT/MgO (4.88～19.09) ratio, poor in magnesium, calcium and belong to the high potassium calc alkaline rock series. The samples have similar characteristics of REE patterns which are characterized by relatively high total REEcontents (∑REE=82.02～436.61),significant fractionation of LREE and HREE (LaN/YbN=2.23～20.74), attributed to the enrichment type (LR/HR=2.71～11.87) with strong negative Eu anomalies (δEu=0.06～0.42).The trace element geochemistry shows evident enrichment of LILE Rb, Th, U, and K, deficit of HFSE Nb, Ta, with strong deficit of Ba, Sr, Zr, and Ti. Theses geochemical characteristics of the volcanic rocks imply an affinity with the A2-type granite. These data indicate that the volcanic magma source was a typical crustal magme series as the product of partial melting of the continental crust which formed in an extensional tectonic environment after an orogenic event.

Baiyingaolao Formation, volcanic rocks, U-Pb dating, geochemistry, A-type granite

2014-11-26；

2015-01-06；[責(zé)任編輯]郝情情。

中國地質(zhì)調(diào)查局項目(編號：1212011120696)資助。

張學(xué)斌(1981年-)，男，2014年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，碩士學(xué)位，工程師，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作。E-mail: tjzhangxb@163.com。

P618

A

0495-5331(2015)02-0290-13