內(nèi)蒙古晚侏羅世火山巖年代學(xué)及地球化學(xué)研究

袁帥++王月星++高海龍+趙斌

摘要：內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗地區(qū)出露一套晚侏羅世中酸性火山巖，該套中酸性火山巖中的鋯石均呈自形-半自形晶，具有清晰的巖漿振蕩生長環(huán)帶，表明其巖漿成因。LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示，其形成于155.6±3.9 Ma，相當(dāng)于晚侏羅世。全巖主、微量元素分析結(jié)果顯示，該套火山巖具有高鋁（11.56–17.07 wt.%）、富堿（K2O+Na2O = 6.41–12.43 wt.%）、貧鈣鎂的特征。該套火山巖富集大離子親石元素（Rb、K、Th、U）及輕稀土元素，虧損高場強元素（Nb、Ta、P、Ti）、重稀土元素以及Sr、Ba、Eu。巖石地球化學(xué)特征表明該套火山巖可能是中下地殼發(fā)生部分熔融的結(jié)果，巖漿在演化過程中主要經(jīng)歷了斜長石、磁鐵礦等礦物的分離結(jié)晶。

關(guān)鍵詞：晚侏羅世；中酸性火山巖；地球化學(xué)；鋯石U-Pb年代學(xué)；構(gòu)造意義

內(nèi)蒙古錫林浩特地區(qū)的巖漿巖廣泛分布，主要有兩個活動時期，即古生代和中生代，是我國東部巨型火山巖帶的重要組成部分。諸多學(xué)者認為，蒙古-鄂霍茨克洋形成于古生代早期，奧陶世洋盆擴張到最大，從志留紀(jì)開始，洋盆開始俯沖消減。二疊紀(jì)內(nèi)蒙古東南部和吉林中部是一個殘存的古大洋，300-270Ma期間，古亞洲洋發(fā)生雙向俯沖，即古大洋南部的板片向華北板塊北緣俯沖，而北部的大洋板片插到西伯利亞板塊南緣之下，形成了一個較窄洋盆。二疊紀(jì)末-三疊紀(jì)初，古亞洲洋最終閉合，西伯利亞板塊和華北板塊最終碰撞拼貼，縫合線位于索倫-西拉木倫-長春-延吉一線。但晚三疊世印支運動后，中亞造山帶東段已進入板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境。晚三疊世—晚侏羅世是古亞洲洋板塊、地塊后續(xù)運動的后碰撞階段，也是造山晚期階段，古亞洲構(gòu)造域由古亞洲洋活動為主轉(zhuǎn)化為陸內(nèi)造山為主，內(nèi)蒙古錫林浩特的東烏珠穆沁旗出露了一套中酸性火山巖，傳統(tǒng)上將其劃分在滿克頭鄂博組。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古錫林浩特的東烏珠穆沁旗（以下簡稱東烏旗）。大地構(gòu)造位置屬于中亞造山帶東段。區(qū)內(nèi)奧陶紀(jì)和志留紀(jì)以海相沉積為主，而石炭紀(jì)和二疊紀(jì)的巖漿活動強烈，有大量的火山巖以及花崗質(zhì)巖石侵入。中生代早期經(jīng)歷了古亞洲洋的閉合和中亞造山帶的形成。晚中生代，由于印度板塊向歐亞板塊之下俯沖的遠程效應(yīng)以及太平洋板塊向歐亞板塊之下的俯沖疊加，造成區(qū)域地質(zhì)背景極其復(fù)雜，是長期以來備受國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的區(qū)域之一。

流紋質(zhì)含角礫玻屑巖屑熔結(jié)凝灰?guī)r：巖石呈淺黃灰色、灰白色，具含角礫玻屑巖屑熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)，假流動狀—塊狀構(gòu)造。火山角礫為2—7mm棱角狀流紋巖，少數(shù)為半塑性長軸定向分布，巖屑及漿屑為0.3—2mm半塑性—塑性流紋巖，長軸定向分布，晶屑：鉀長石斜長石多呈0.5—1mm棱角狀或半自形板狀，石英0.3—3mm熔蝕港灣狀或棱角狀；半塑性玻屑壓扁半定向分布，普遍脫?；蛑亟Y(jié)晶，部分轉(zhuǎn)變?yōu)轹殸铋L英質(zhì)。

2實驗方法

鋯石分選在廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院進行，將樣品破碎至約100μm，先用磁法和重液分選，然后再雙目鏡下手工挑選。將代表性鋯石顆粒制成環(huán)氧樹脂澆注的樣品靶，待固化后，將靶面磨光露出鋯石，然后在光學(xué)顯微鏡下對鋯石進行反射光、透射光及陰極發(fā)光圖像照相，陰極發(fā)光照相在北京離子探針中心完成。

3 討論

3.1 巖石的形成時代

本次工作發(fā)現(xiàn)滿克頭鄂博組為一套中偏堿性的火山巖，并在巴勒格爾處采集了年齡測試樣品，通過單顆粒鋯石U-Pb測得年齡值為155.6±3.9 Ma，這與1∶25萬區(qū)調(diào)在測區(qū)北部海勒廷布敦處取得的K-Ar年齡（148Ma）一致。結(jié)合上述同位素年齡及巖性組合，我們認為155.6±3.9 Ma是這套酸性火山巖的形成年齡。

3.2 巖漿源區(qū)及演化

東烏旗晚侏羅世火山巖主要由粗面巖、流紋巖及流紋質(zhì)凝灰?guī)r組成。這些火山巖均具有較高的SiO2和Al2O3含量，很低的MgO含量（Mg#=0.17-0.50），以及低的Cr（3.27-8.41 ppm）、Ni（2.04-7.42 ppm）含量。其明顯富集LREE和LILE、虧損HFSE（Nb、Ta、P、Ti）元素。以上地球化學(xué)特征均暗示該套火山巖的殼源成因。

4結(jié)論

（1）內(nèi)蒙古東烏旗中生代火山巖主要為一套流紋巖-流紋質(zhì)凝灰?guī)r-粗面巖的巖石組合類型；

（2）內(nèi)蒙古錫林浩特東烏旗中生代火山巖的形成時代為155.6±3.9 Ma，屬于晚侏羅世；

（3）該套巖石具有高硅鋁、富堿、貧鈣鎂的主量元素特征；微量元素方面，該套巖石富集大離子親石元素如K、Rb、Th、U和輕稀土元素，虧損Nb、Ta、P、Ti等高場強元素以及重稀土元素。此外，該套巖石還表現(xiàn)出了虧損Ba，Sr，Eu的特征；

（4）東烏旗中生代火山巖是中下地殼發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物，之后經(jīng)歷了斜長石、鐵鈦氧化物等礦物的分離結(jié)晶；

（5）東烏旗晚侏羅世火山巖可能代表了中亞造山帶造山晚期階段，是古亞洲洋巖石圈板塊拆離導(dǎo)致軟流圈上涌，下地殼發(fā)生部分熔融的結(jié)果。

參考文獻

[1]陳志廣，張連昌，周新華，萬博，英基豐，王非.（2006）.滿洲里新右旗火山巖剖面年代學(xué)和地球化學(xué)特征.巖石學(xué)報，22（12）：2971～2986

[2]地球化學(xué)研究.地球科學(xué)（中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報），25（2）：172～178.

[3]李錦軼，莫申國，和政軍，孫桂華，陳文.（2004）.大興安嶺北段地殼左行走滑運動的時代及其對中國東北鄰區(qū)中生代以來地殼構(gòu)造演化重建的制約.地學(xué)前緣，11（3）：157～167.

[4]李錦軼，王克卓，孫桂華，莫申國，李文鉛，楊天南，& 高立明. （2006）. 東天山吐哈盆地南緣古生代活動陸緣殘片： 中亞地區(qū)古亞洲洋板塊俯沖的地質(zhì)記錄.巖石學(xué)報，22（5）：1087-1102.endprint