內(nèi)蒙古正鑲白旗都比地區(qū)石英斑巖和花崗斑巖年代學(xué)、地球化學(xué)特征及巖石成因

姚國華，胡喬青，牛文林，趙元藝

1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所/自然資源部成礦作用與資源評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037 2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083 3.內(nèi)蒙古有色地質(zhì)礦業(yè)(集團(tuán))六○九有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012001

0 引言

華北板塊中生代發(fā)生了重大的構(gòu)造轉(zhuǎn)折，構(gòu)造線方向由EW向轉(zhuǎn)變?yōu)镹E—NNE向，形成了重要的NNE向構(gòu)造-巖漿巖帶，在華北板塊北緣產(chǎn)生了廣泛分布的A型花崗巖，這些A型花崗巖主要形成于后造山和板內(nèi)伸展環(huán)境，是對華北板塊晚中生代巖石圈減薄及破壞的淺部地質(zhì)響應(yīng)[1-3]。正鑲白旗都比地區(qū)位于華北板塊北緣的白乃廟島弧帶，夾持于西拉木倫斷裂和赤峰—白云鄂博斷裂之間。該地區(qū)以往的研究主要集中于堿長花崗巖[4]，而對于出露地表的脈巖尚未開展研究工作，缺乏年代學(xué)和地球化學(xué)方面的數(shù)據(jù)，約束了區(qū)域構(gòu)造演化的認(rèn)識。因此，本文選取石英斑巖、花崗斑巖為研究對象，開展巖石學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)、地球化學(xué)方面的研究，探討巖石成因及構(gòu)造背景，為華北板塊北緣中生代構(gòu)造演化提供新的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

都比地區(qū)位于華北板塊北緣白乃廟島弧帶，其北部依次為溫都爾廟俯沖-增生雜巖、索倫縫合帶、寶力道弧-增生雜巖、賀根山蛇綠巖-弧-增生雜巖及烏里雅蘇臺大陸邊緣[5-7](圖1)。區(qū)域構(gòu)造以斷裂為主，主要為EW和NE—NNE向兩組斷裂系統(tǒng)。赤峰—白云鄂博斷裂是最重要的EW向斷裂[9]，其余EW向斷裂包括西拉木倫斷裂、林西斷裂、錫林浩特?cái)嗔?、二連浩特?cái)嗔岩约安楦啥醪s旗斷裂；NE—NNE向斷裂包括大興安嶺主脊斷裂、嫩江斷裂等，形成時期明顯晚于EW向斷裂。

區(qū)域上出露地層主要為古生界下二疊統(tǒng)三面井組硅質(zhì)(板)巖、安山玢巖和英安巖，中二疊統(tǒng)額里圖組安山巖、安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)角礫熔巖和安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r；中生界上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、英安質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r和英安巖，上侏羅統(tǒng)白音高老組流紋巖、流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)含角礫熔結(jié)凝灰?guī)r；新生界新近系寶格達(dá)烏拉組和第四系。

據(jù)文獻(xiàn)[8]修編。

區(qū)域上出露的侵入體主要分為加里東期、海西期、燕山期。加里東期奧陶紀(jì)的侵入巖僅零星分布，巖體主要為新民巖體[10-11]，巖性為二長花崗巖；海西期二疊紀(jì)的侵入巖分布面積較小，巖體主要為前呼和陶勒蓋巖體，巖性為黑云母花崗巖；燕山期白堊紀(jì)的侵入巖分布面積較大，巖體主要為那仁烏拉巖體和白旗巖體，那仁烏拉巖體巖性為黑云母石英閃長巖和黑云母花崗巖，白旗巖體巖性為黑云母石英斑巖、花崗斑巖和黑云母花崗巖。

2 樣品與測試分析

2.1 樣品特征及巖相學(xué)

石英斑巖(DB1901-2)取樣點(diǎn)位114°47′39.51"E，42°23′8.87″N(圖2)?；野咨?，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3a)，呈北東向展布。斑晶約占30%，主要為石英、鉀長石、斜長石，基質(zhì)多為隱晶質(zhì)。其中：石英約占斑晶80%，呈自形和半自形狀產(chǎn)出，粒徑0.8～2.0 mm，具有波狀消光，局部存在裂紋及港灣狀結(jié)構(gòu)；鉀長石約占斑晶10%，呈板狀、長條狀，粒徑0.5～2.0 mm，具有卡式雙晶，變種為透長石；斜長石約占斑晶5%，呈板狀、長條狀，粒徑0.5～1.0 mm，具有聚片雙晶(圖3b，c)。

花崗斑巖(DB1904-7)取樣點(diǎn)位114°47′41.38″E，42°23′16.90″N(圖2)。褐黃色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3d)，呈北東向展布。斑晶約占25%，主要為石英、斜長石、鉀長石，基質(zhì)多為隱晶質(zhì)。其中：石英約占斑晶35%，顆粒較大，呈自形和半自形狀產(chǎn)出，粒徑0.3～2.8 mm，局部存在裂紋及港灣狀結(jié)構(gòu)；斜長石占斑晶35%～38%，呈長條狀、板狀，粒徑0.2～3.0 mm，具有聚片雙晶；鉀長石約占斑晶20%，呈板狀、長柱狀，粒徑0.5～3.0 mm，具有卡式雙晶，變種為透長石(圖3e，f)。

2.2 測試分析

樣品的鋯石挑選、制靶、拍照工作在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。首先，主要用常規(guī)方法將樣品粉碎至80～100目進(jìn)行淘洗，按照磁選、重選等方法初步分選；其次，觀察雙目鏡下鋯石的顏色、自形程度和形態(tài)特征，進(jìn)而挑選出具有較好晶形、透明度以及表面干凈的鋯石固定于環(huán)氧樹脂中制作成靶并進(jìn)行拋光，使顆粒中心露出；然后，將靶進(jìn)行鍍炭，用于拍攝陰極發(fā)光(CL)圖像以及透、反射電子像(BSE)，選用儀器為日本JEOL公司生產(chǎn)的JSM6510型掃描電子顯微鏡。LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析在自然資源部成礦作用與資源評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，所用儀器為德國Finnigan Neptune型LA-ICP-MS以及相配套的New Wave UP 213 nm激光剝蝕系統(tǒng)，選用激光束斑直徑為30 μm，采用He作為剝蝕氣體，以國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1作為外標(biāo)進(jìn)行U-Pb同位素分餾矯正，獲得的測試數(shù)據(jù)通過ICPMSDataCal軟件處理，經(jīng)過鉛校正去除普通鉛的影響后，使用ISOPLOT 3.0繪制U-Pb諧和圖[12]。依據(jù)鋯石測年結(jié)果，在自然資源部成礦作用與資源評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對巖石樣品進(jìn)行鋯石Hf同位素測試，使用儀器為Finnigan Neptune型多接收電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS)以及New Wave UP 213 nm激光剝蝕系統(tǒng)，試驗(yàn)過程采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣，激光束斑直徑為55 μm，剝蝕時間為30 s，以國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1作為外標(biāo)，相關(guān)儀器運(yùn)行條件以及詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程見文獻(xiàn)[13-14]。

樣品的主、微量元素測試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成。主量元素檢測使用PANalytical公司生產(chǎn)的AXiosMAx X射線熒光光譜儀分析，測試儀器為AB104，分析精度優(yōu)于5%，其中FeO和燒失量(LOI)應(yīng)用濕法化學(xué)分析，分析精度為0.5%～1.0%；微量元素采用電感耦合等離子質(zhì)譜法分析，測試儀器為ICP-MS Element，分析精度一般為5%～10%，大部分元素優(yōu)于5%，詳細(xì)分析方法見文獻(xiàn)[15]。

據(jù)文獻(xiàn)[4]修編。

a. 石英斑巖； b、c. 斑狀結(jié)構(gòu)(石英斑巖)，正交偏光；d. 花崗斑巖；e、f. 斑狀結(jié)構(gòu)(花崗斑巖)，正交偏光。Bi. 黑云母；Kfs. 鉀長石；Pl. 斜長石；Qtz. 石英。

3 測試結(jié)果

3.1 鋯石LA-ICP-MS年代學(xué)

3.1.1 石英斑巖(DB1901-2)

鋯石呈長柱狀、短柱狀，粒徑80～210 μm，長寬比介于1∶1～3∶1之間，呈自形晶—半自形晶，大部分表面光滑,呈無色透明狀。陰極發(fā)光(CL)圖像(圖4)顯示，鋯石均具有清晰的生長韻律環(huán)帶。挑選15顆結(jié)晶較好的鋯石進(jìn)行測試，共計(jì)15個測點(diǎn)，結(jié)果顯示鋯石w(Th)為193.05×10-6～703.93×10-6，平均值為430.94×10-6，w(U)為355.55×10-6～1 046.17×10-6，平均值為662.63×10-6，Th/U值為0.54～0.86，均大于0.1(表1)，以上特征顯示鋯石為典型巖漿鋯石。15個測點(diǎn)均落在諧和線及其附近(圖5a)，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(127.8±2.1) Ma(MSWD=0.05)，該年齡代表石英斑巖成巖年齡。

圖4 都比地區(qū)石英斑巖(DB1901-2)和花崗斑巖(DB1904-7)鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像

3.1.2 花崗斑巖(DB1904-7)

鋯石呈長柱狀、短柱狀，粒徑90～250 μm，長寬比介于1.5∶1～4∶1之間，呈自形晶—半自形晶，大部分表面光滑，呈無色透明狀。陰極發(fā)光(CL)圖像(圖4)顯示，鋯石均具有清晰的生長韻律環(huán)帶。挑選19顆結(jié)晶較好的鋯石進(jìn)行測試，共計(jì)19個測點(diǎn)，結(jié)果顯示鋯石w(Th)為58.74×10-6～592.63×10-6，平均值為257.91×10-6，w(U)為161.68×10-6～832.34×10-6，平均值為495.82×10-6，Th/U值為0.35～0.82，均大于0.1(表1)，以上特征顯示鋯石為典型巖漿鋯石。19個測點(diǎn)均落在諧和線及其附近(圖5b)，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(128.8±0.7) Ma(MSWD=0.25)，該年齡代表花崗斑巖成巖年齡。

圖5 都比地區(qū)石英斑巖(a)和花崗斑巖(b) U-Pb諧和圖解

3.2 鋯石Hf同位素特征

將石英斑巖、花崗斑巖樣品U-Pb測試得到的年齡諧和率達(dá)到90%的鋯石各挑選10顆進(jìn)行了Hf同位素測試，結(jié)果見表2。

石英斑巖(DB1901-2)鋯石的176Yb/177Hf值為0.013 789～0.038 057，176Lu/177Hf值為0.000 392～0.001 146，均小于0.002，表明鋯石自結(jié)晶以來放射性成因的Hf積累很少，所測樣品的176Lu/177Hf值可以代表其形成時體系的Hf同位素組成。176Hf/177Hf值為0.282 650～0.282 746，平均值為0.282 688，對應(yīng)的鋯石εHf(t)值為-1.56～1.85，平均值為-0.24，單階段模式年齡(TDM1)為839～719 Ma，平均值為790 Ma，二階段模式年齡(TDM2)為1 281～1 067 Ma，平均值為1 198 Ma。

花崗斑巖(DB1904-7)鋯石的176Yb/177Hf值為0.012 900～0.077 012，176Lu/177Hf值為0.000 385～0.001 917，均小于0.002，表明鋯石自結(jié)晶以來放射性成因的Hf積累很少，所測樣品的176Lu/177Hf值可以代表其形成時體系的Hf同位素組成。176Hf/177Hf值為0.282 669～0.282 756，平均值為0.282 717，對應(yīng)的鋯石εHf(t)值為-0.87～2.14，平均值為0.81，單階段模式年齡(TDM1)為818～703 Ma，平均值為756 Ma，二階段模式年齡(TDM2)為1 240～1 046 Ma，平均值為1 133 Ma。

3.3 地球化學(xué)特征

本次對于石英斑巖和花崗斑巖主、微量測試共采集10件新鮮樣品，其中石英斑巖5件、花崗斑巖5件，結(jié)果見附表3。

3.3.1 主量元素

石英斑巖w(SiO2)為76.06%～77.20%，w(K2O)為4.66%～6.48%，w(Na2O)為1.67%～2.87%，w(Al2O3)為11.63%～12.67%，w(TFeO)為1.22%～1.43%，w(MgO)為0.11%～0.12%，w(CaO)為0.58%～0.70%，w(TiO2)為0.05%～0.09%，Mg#值為19.34～21.41，w(K2O+Na2O)為7.48%～8.15%，堿度率(AR)為3.66～5.01，里特曼指數(shù)(σ)為1.69～1.94，燒失量為1.21%～1.88%。在TAS圖解(圖6a)中，樣品落在花崗巖區(qū)域；在w(K2O)-w(SiO2)圖解(圖6b)中，樣品落在高鉀鈣堿性—鉀玄巖系列；鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為1.08～1.15，屬于過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性—鉀玄巖系列花崗巖(圖6c)。

表2 都比地區(qū)石英斑巖和花崗斑巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果表

表3 都比地區(qū)石英斑巖和花崗斑巖主量、稀土及微量元素分析結(jié)果

花崗斑巖w(SiO2)為70.67%～71.88%，w(K2O)為5.83%～6.45%，w(Na2O)為3.10%～3.49%，w(Al2O3)為14.47%～15.14%，w(TFeO)為2.27%～2.63%，w(MgO)為0.20%～0.23%，w(CaO)為0.33%～0.44%，w(TiO2)為0.22%～0.28%，Mg#值為17.12～20.01，w(K2O+Na2O)為9.24%～9.70%，堿度率(AR)為4.23～4.64，里特曼指數(shù)(σ)為2.96～3.40，燒失量為0.98%～1.32%。

在TAS圖解(圖6a)中，樣品落在花崗巖區(qū)域；在w(K2O)-w(SiO2)圖解(圖6b)中，樣品落在鉀玄巖系列；鋁飽和指數(shù)為1.14～1.16，屬于過鋁質(zhì)鉀玄巖系列花崗巖(圖6c)。

3.3.2 微量元素

石英斑巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(ΣREE))為63.59×10-6～122.36×10-6，相比陸殼稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低(陸殼稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為154.70×10-6)，輕稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(LREE))為47.57×10-6～105.60×10-6，重稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(HREE))為16.02×10-6～19.49×10-6，輕重稀土比值為2.97～6.30，表現(xiàn)出輕稀土相對富集，重稀土相對虧損；δEu為0.05～0.13(平均值為0.10)，呈明顯負(fù)銪異常，說明巖石經(jīng)歷了一定程度的斜長石分離結(jié)晶作用；(La/Yb)N值為1.69～5.49，表現(xiàn)出輕重稀土分餾較明顯。花崗斑巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為235.10×10-6～369.98×10-6，相比陸殼稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高(陸殼稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為154.70×10-6)，輕稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為218.47×10-6～340.43×10-6，重稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.63×10-6～29.55×10-6，輕重稀土比值為11.41～13.14，表現(xiàn)出輕稀土相對富集，重稀土相對虧損；δEu為0.38～0.40(平均值為0.39)，呈明顯負(fù)銪異常，說明巖石經(jīng)歷了一定程度的斜長石分離結(jié)晶作用；(La/Yb)N值為10.84～20.28，表現(xiàn)出輕重稀土分餾明顯。

石英斑巖、花崗斑巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(圖7a)顯示相類似的配分型式，均表現(xiàn)為輕稀土相對富集、重稀土相對虧損的“海鷗型”右傾曲線。兩者原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7b)具有類似特征，均顯示相對富集元素Rb、Th、K、Ce、Zr、Hf，相對虧損Sr、Ba、Ti、P、Nb，這與典型的A型花崗巖具有的微量元素特點(diǎn)相類似[22]。

4 討論

4.1 成因類型

花崗巖通常被分為I型、S型、M型和A型4種。其中，A型花崗巖則是一類具有特殊地球化學(xué)特征以及特定構(gòu)造背景的花崗巖，可以分為(過)堿性A型花崗巖(AAG)和鋁質(zhì)A型花崗巖(ALAG)兩種類型[23]，其常與高分異的I、S型花崗巖難以區(qū)分。

TAS圖解：1. 堿性巖；2. 堿性輝長巖；3. 堿性二長閃長巖；4. 堿性二長正長巖；5. 堿性正長巖；6. 橄欖輝長巖；7. 二長輝長巖；8. 二長閃長巖；9. 二長巖；10. 正長巖；11. 石英二長巖；12. 亞堿性輝長巖；13. 輝長閃長巖；14. 閃長巖；15. 花崗閃長巖；16. 花崗巖；17. 硅英巖；Ir. 堿性系列和亞堿性系列分界線。a底圖據(jù)文獻(xiàn)[16]；b實(shí)線據(jù)文獻(xiàn)[17]，虛線據(jù)文獻(xiàn)[18]；c底圖據(jù)文獻(xiàn)[19]。

a. 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[20]；b. 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[21]。

一般來說，高分異的S型花崗巖往往呈現(xiàn)高P2O5(≥0.14%)和低Na2O(≤2.81%)質(zhì)量分?jǐn)?shù)特征，隨著巖石分異程度逐漸提高，P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)亦逐漸提高，表現(xiàn)出與A型花崗巖相反的趨勢，通常落在同碰撞花崗巖區(qū)域。石英斑巖、花崗斑巖P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.01%～0.02%、0.05%～0.07%，況且兩者P2O5與SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)未出現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系；石英斑巖僅有1件樣品Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.67%，其余樣品Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于2.73%～2.87%(平均值為2.82%)之間，花崗斑巖Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于3.10%～3.49%(平均值為3.33%)之間；兩者形成于板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境，明顯不同于高分異S型花崗巖。

高分異的I型花崗巖通常具有低TFeO(<1%)、Ga(<20×10-6)、Rb(<100×10-6)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和低鋯石封閉溫度(約764 ℃)[24-25]。石英斑巖、花崗斑巖TFeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.22%～1.43%、2.27%～2.63%；石英斑巖僅有1件樣品Ga質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.70×10-6，其余樣品Ga質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于20.90×10-6～21.50×10-6之間，花崗斑巖Ga質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于20.40×10-6～23.90×10-6之間；石英斑巖、花崗斑巖Rb質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為516.00×10-6～674.00×10-6、270.00×10-6～324.00×10-6；兩者鋯石飽和溫度介于771.16～964.99 ℃(平均值為870.82 ℃)之間，明顯不同于高分異I型花崗巖。

A型花崗巖判別指標(biāo)主要有3個方面：1)礦物學(xué)標(biāo)志，如堿性A型花崗巖通常情況有堿性暗色礦物，如鈉閃石-鈉鐵閃石、霓石-霓輝石和鐵橄欖石等；鋁質(zhì)A型花崗巖通常不含有以上礦物，以含堿性長石和斜長石兩類長石礦物為主，可見少量裂隙分布的黑云母等[26-27]。2)巖石類型標(biāo)志，A型花崗巖幾乎囊括了除典型S、I型花崗巖以外的其他花崗巖類[26-27]。3)地球化學(xué)標(biāo)志，A型花崗巖全鐵(TFeO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，一般大于1%[28]；一般情況，A型花崗巖K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于4%～6%之間，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.8%[24]；A型花崗巖TFeO/MgO值大，一般大于2.6[29]；在稀土元素配分圖中，A型花崗巖具有負(fù)銪異常和“海鷗型”配分曲線[29]；A型花崗巖具有高10000Ga/Al值，一般大于2.6[29]；在微量元素蛛網(wǎng)圖中，A型花崗巖相對虧損Sr、Ba、Ti和P[19]。

石英斑巖富硅(w(SiO2)為76.06%～77.20%)、富鉀(w(K2O)為4.66%～6.48%)、高TFeO/MgO值(10.42～12.55)、較高10000Ga/Al值(2.71～3.27)、低w(CaO)(0.58%～0.70%)、w(Al2O3)為11.63%～12.67%、w(TFeO)為1.22%～1.43%，顯示出典型A型花崗巖的特征；在稀土元素配分圖中，具有明顯負(fù)銪異常(δEu=0.05～0.13)和“海鷗型”稀土配分曲線，符合A型花崗巖特征；在微量元素蛛網(wǎng)圖中，相對虧損Sr、Ba、Ti和P,也顯示出典型A型花崗巖特征。花崗斑巖富硅(w(SiO2)為70.67%～71.88%)，富鉀(w(K2O)為5.83%～6.45%)、高TFeO/MgO值(10.91～12.10)、較高10000Ga/Al值(2.64～3.03)、低w(CaO)(0.33%～0.44%)、w(Al2O3)為14.47%～15.14%、w(TFeO)為2.27%～2.63%，顯示出典型A型花崗巖的特征；在稀土元素配分圖中，具有明顯負(fù)銪異常(δEu=0.38～0.40)和“海鷗型”稀土配分曲線，符合A型花崗巖特征；在微量元素蛛網(wǎng)圖中，相對虧損Sr、Ba、Ti和P,也顯示出典型A型花崗巖特征。在Whalen 等[29]和Collins 等[30]提出的A型花崗巖判別圖解(圖8)中，兩者均落在A型花崗巖區(qū)域內(nèi)，野外及顯微鏡下兩者均未見堿性暗色礦物，但可見石英、斜長石、鉀長石和過鋁質(zhì)特征(A/CNK值均大于1.0)，表明石英斑巖、花崗斑巖為鋁質(zhì)A型花崗巖。

4.2 巖漿源區(qū)

都比地區(qū)石英斑巖、花崗斑巖顯示A型花崗巖特征，但是對于A型花崗巖的形成機(jī)制長期存在不同的觀點(diǎn)，具有代表性的成因模式有：1)地幔堿性玄武質(zhì)巖漿的結(jié)晶分異[23]；2)幔源拉斑質(zhì)巖漿高度結(jié)晶分異或者玄武巖部分熔融[31]；3)下地殼花崗質(zhì)熔體經(jīng)過抽提形成的下地殼麻粒巖殘留體，具有明顯富F和Cl等揮發(fā)分，在高壓環(huán)境下低程度部分熔融產(chǎn)生[28]；4)地殼火成巖直接熔融，如花崗閃長巖、英云閃長巖[32]；5)地幔巖漿底侵加熱下地殼巖石熔融[31-32]；6)受地幔揮發(fā)分稀釋作用的下地殼巖石熔融[28]；7)殼幔物質(zhì)的混合熔融。

鋯石相對其他礦物具有較好的穩(wěn)定性，其Lu-Hf同位素具有較高的封閉體系溫度，從而能為分析巖漿源區(qū)及性質(zhì)提供重要的信息[33-34]。石英斑巖、花崗斑巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果顯示(表2)，兩者176Yb/177Hf值分別為0.013 789～0.038 057、0.012 900～0.077 012，176Lu/177Hf值分別為0.000 392～0.001 146、0.000 385～0.001 917，其中176Lu/177Hf值均小于0.002，顯示出這些鋯石僅具有較少量的放射性成因Hf的積累，所測樣品的176Lu/177Hf值可以代表其形成時體系的Hf同位素組成。一般而言，巖石中正εHf(t)值表明巖漿來源于虧損地?；驈奶潛p地幔中新增生的年輕地殼物質(zhì)部分熔融，負(fù)εHf(t)值則代表巖漿來源于古老地殼重熔。

石英斑巖鋯石εHf(t)值為-1.56～1.85，平均值為-0.24，單階段模式年齡(TDM1)為839～719 Ma，二階段模式年齡(TDM2)為1 281～1 067 Ma；在εHf(t)-t圖解(圖9)上，樣品測點(diǎn)大部分落在1.2～1.0 Ga地殼演化線的區(qū)域內(nèi)。花崗斑巖鋯石εHf(t)值為-0.87～2.14，平均值為0.81，單階段模式年齡(TDM1)為818～703 Ma，二階段模式年齡(TDM2)為1 240～1 046 Ma；在εHf(t)-t圖解(圖9)上，樣品測點(diǎn)大部分落在1.2～1.0 Ga地殼演化線的區(qū)域內(nèi)。上述分析表明石英斑巖、花崗斑巖為殼幔物質(zhì)混合熔融的產(chǎn)物。

4.3 構(gòu)造環(huán)境

A型花崗巖因其特殊的形成背景而受到廣泛關(guān)注，通常形成于地殼減薄的環(huán)境，推測地殼的厚度一般不超過30 km。Eby[35-36]根據(jù)構(gòu)造環(huán)境的不同將A型花崗巖分成A1型和A2型兩個亞類，認(rèn)為A1型侵位于大陸裂谷或者板內(nèi)的非造山環(huán)境，A2型則主要形成于碰撞后的拉張環(huán)境。在巖漿演化過程中，A1型花崗巖相對富集高場強(qiáng)元素Nb，A2型花崗巖相對富集高場強(qiáng)元素Y，因此常用來區(qū)分A1型和A2型。一般來說，Y/Nb<1.2時為A1型，Y/Nb>1.2時為A2型。石英斑巖Y/Nb值為0.84～1.32(平均值為1.05)，花崗斑巖Y/Nb值為0.65～1.06(平均值為0.89)，顯示A1型花崗巖特征。在Nb-Y-Ce和Nb-Y-3Ga圖解(圖10)中，巖石樣品大部分落在A1型花崗巖區(qū)；在w(Ta)-w(Yb)和w(Nb)-w(Y)圖解(圖11)中，巖石樣品大部分落在板內(nèi)花崗巖區(qū)域。

華北板塊北緣中生代以來巖漿活動廣泛發(fā)育，形成了大面積分布的花崗巖，其中大部分是A型花崗巖，部分是I型花崗巖，成巖過程與區(qū)域構(gòu)造背景關(guān)系密切。華北板塊北緣在古生代至早侏羅世時期處于中亞造山帶東段，而中侏羅世—早白堊世時期處于陸內(nèi)伸展構(gòu)造體制，期間華北板塊發(fā)生了重大的構(gòu)造轉(zhuǎn)折，構(gòu)造線方向由EW向轉(zhuǎn)變?yōu)镹E—NNE向，伴隨著一系列的火山噴發(fā)作用和巖漿侵入作用。Rosenbaum等[38]認(rèn)為晚中生代時期華北克拉通主要處于地殼的伸展、拆離和減薄環(huán)境；馬寅生等[39]認(rèn)為在中侏羅世時期華北克拉通北緣伸展作用已經(jīng)很明顯；李毅等[40]研究表明內(nèi)蒙古四子王旗鉀玄巖是華北板塊北緣早白堊世(128～108 Ma)巖石圈減薄的直接反映；李春麟等[41]研究表明勃隆克花崗巖是華北板塊北緣早白堊世(134 Ma)巖石圈減薄的產(chǎn)物；解洪晶等[42]研究表明道郎呼都格鉀長花崗巖體(139 Ma)顯示A型花崗巖特征，形成于板內(nèi)伸展環(huán)境；林智煒等[43]研究表明華北板塊北緣中段姚五溝花崗斑巖屬于A型花崗巖(141.6 Ma)，形成于板內(nèi)伸展環(huán)境。同時，在晚侏羅世—早白堊世期間，華北板塊北緣產(chǎn)出一系列伸展構(gòu)造，如變質(zhì)核雜巖[8, 44-48]、伸展盆地[38-39, 42, 47, 49-50]等，進(jìn)一步印證了伸展構(gòu)造背景。因此，推斷石英斑巖、花崗斑巖形成板內(nèi)伸展環(huán)境，由伸展作用導(dǎo)致巖石圈減薄，上覆壓力降低，引起軟流圈上涌，造成局部地殼發(fā)生部分熔融產(chǎn)生巖漿作用。

底圖據(jù)文獻(xiàn)[29-30]。

綜上所述，石英斑巖、花崗斑巖形成于板內(nèi)伸展環(huán)境，是華北板塊北緣早白堊世巖石圈減薄的產(chǎn)物。

圖9 都比地區(qū)石英斑巖和花崗斑巖鋯石εHf (t)-t圖解

a. Nb-Y-Ce三角圖解；b. Nb-Y-3Ga三角圖解。底圖據(jù)文獻(xiàn)[36]。

a. w(Ta)-w(Yb)判別圖解；b. w(Nb)-w(Y) 判別圖解。底圖據(jù)文獻(xiàn)[37]。

5 結(jié)論

1)石英斑巖成巖年齡為(127.8±2.1) Ma(MSWD=0.05)，花崗斑巖成巖年齡為(128.8±0.7) Ma(MSWD=0.25)，均為早白堊世巖漿活動產(chǎn)物。

2)石英斑巖、花崗斑巖具有富硅、富鉀、高TFeO/MgO值、較高的10000Ga/Al值、低CaO和過鋁質(zhì)特征；稀土元素配分曲線具有明顯負(fù)銪異常和“海鷗型”右傾模式；微量元素相對富集Rb、Th、K、Zr、Hf等元素，相對虧損Sr、Ba、Ti、P等元素，顯示鋁質(zhì)A型花崗巖特征。

3)石英斑巖、花崗斑巖鋯石εHf(t)值分別為-1.56～1.85、-0.87～2.14，二階段模式年齡(TDM2)分別為1 281～ 1 067、1 240～1 046 Ma，表明兩者為殼幔物質(zhì)混合作用的產(chǎn)物。

4)石英斑巖、花崗斑巖具有A1型花崗巖特征，形成于板內(nèi)伸展環(huán)境，是華北板塊北緣早白堊世巖石圈減薄的產(chǎn)物。

致謝：野外工作得到正鑲白旗同創(chuàng)礦業(yè)公司蔡壽平總經(jīng)理、安海軍助理及中國地質(zhì)大學(xué)(北京)陳振宇同學(xué)、中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所余石勇同學(xué)的大力支持及幫助；鋯石LA-ICP-MS測試、Hf同位素測試得到中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所侯可軍副研究員及王倩助理研究員的熱情幫助及指導(dǎo)；巖石主、微量測試得到核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心劉牧老師、朱明燕老師大力支持。在此一并致以誠摯的感謝！