內(nèi)蒙古中部察哈爾右翼后旗大紅山組火山巖年代學研究

陳巖濱，夏立元，王 耀

內(nèi)蒙古中部察哈爾右翼后旗大紅山組火山巖年代學研究

陳巖濱，夏立元，王 耀

（安徽省地質(zhì)調(diào)查院（安徽省地質(zhì)科學研究所），合肥 230001）

對察哈爾右翼后旗南部出露的一套英安質(zhì)-流紋質(zhì)火山巖進行了LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測年和地球化學特征研究。結(jié)果顯示，該套火山巖年齡為284.4 ± 3.1 Ma，屬早二疊世巖漿噴發(fā)事件產(chǎn)物。經(jīng)區(qū)域巖性和時代對比，將其歸為下二疊統(tǒng)大紅山組。該套火山巖表現(xiàn)為A型花崗巖特征，與大石寨組、蘇吉組和區(qū)域廣泛侵位的A型花崗巖為同一構(gòu)造-巖漿體系產(chǎn)物，代表了后碰撞伸展環(huán)境下新增生下地殼的部分熔融產(chǎn)物，說明古亞洲洋在早二疊世之前已完成俯沖閉合。

流紋巖；鋯石U-Pb測年；早二疊世；大紅山組；內(nèi)蒙古中部

內(nèi)蒙古中東部地區(qū)廣泛分布一套上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)火山巖。根據(jù)分布區(qū)域和產(chǎn)出構(gòu)造背景，可分為大石寨組、蘇吉組和大紅山組（內(nèi)蒙古地礦局，1991；Shen et al.,2006）。以大石寨組分布最為廣泛，研究也最為成熟，主要分布在華北板塊北緣增生帶賀根山縫合帶和索倫山縫合帶之間（Yu et al.,2017；王月古，2018），巖性為玄武巖-流紋巖等中基性—酸性火山巖，局部呈雙峰式特征。不同地區(qū)火山巖年齡存在較大差異，但多集中在早二疊世（晨辰等，2012；陶繼雄等，2003；張曉飛等，2018；Ji et al,2018;李紅英等，2016）,關(guān)于其形成環(huán)境，主要有活動陸緣弧或后碰撞陸內(nèi)伸展環(huán)境兩種認識；蘇吉組分布在華北板塊邊緣造山帶與南部造山帶之間，受赤峰-白云鄂博斷層控制，巖性為玄武安山巖-流紋巖，年齡介于261～280Ma（王月古，2018；Zhang et al., 2016），為活動陸緣弧產(chǎn)物；大紅山組安山質(zhì)-流紋質(zhì)中酸性火山巖零星分布在華北板塊邊緣造山帶南部，年齡為267～277Ma（王月古，2018；Li et al.,2018），形成于活動陸緣弧環(huán)境。

圖1 （a）調(diào)查區(qū)大地構(gòu)造位置圖；（b）調(diào)查區(qū)地質(zhì)簡圖；（c）大紅山組剖面（P1）平面位置圖

1.新元古界東五分子組; 2.震旦系什那干組；3.下二疊統(tǒng)大紅山組；4.中新統(tǒng)通古爾組；5.中新統(tǒng)漢諾壩組；6.第四系地層；7.中二疊世石英二長巖；8.晚三疊世黑云二長巖；9.晚三疊世二長花崗巖；10.早白堊世花崗斑巖；11.剖面位置及編號；12.采樣位置；13.調(diào)查區(qū)大地構(gòu)造位置

在察哈爾右翼后旗開展區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查過程中，于調(diào)查區(qū)南部聚寶山-四王柱村一帶發(fā)現(xiàn)有一套英安質(zhì)-流紋質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r夾石泡流紋巖。在系統(tǒng)測制地層剖面的基礎(chǔ)上，對這套酸性火山巖系進行了地球化學和LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年研究，總結(jié)了其火山噴發(fā)旋回特征，并進一步探討了其所代表的大地構(gòu)造環(huán)境意義。

1 地質(zhì)背景

圖2 察右后旗四王柱村大紅山組實測剖面圖(P1)

1.英安質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r;2.流紋質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r;3.石泡流紋巖；4.玄武巖；5.逆沖斷層；6.分層號；7.采樣位置及編號

2 剖面描述

受造山帶差異性隆升和剝露作用影響，該套酸性火山巖主要零星分布在察右后旗南部四王柱-閻家村一帶，面積約0.5km2。上部多為中新統(tǒng)漢諾壩組玄武巖和第四系地層掩蓋，底部未揭露。本次工作近南北向橫穿火山機構(gòu)測制剖面（圖1c、圖2），具體剖面分層巖性描述如下：

圖3 (a)英安質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r; (b—c) 流紋質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r鏡下特征; (d)石泡流紋巖

（Kfs-鉀長石；Q-石英；Vc-玻屑）

中新統(tǒng)漢諾壩組（N1）

6 深灰色玄武巖

~~~~~~~~~~~~噴溢不整合~~~~~~~~~~~~

下二疊統(tǒng)大紅山組（P1）

5 灰黃、灰白色流紋質(zhì)熔結(jié)晶屑凝灰?guī)r11.2m

———————斷層接觸————————

4.學校應(yīng)重視校企合作培訓模式。該模式對應(yīng)型本科院校商務(wù)英語教師的專業(yè)化發(fā)展起到非常關(guān)鍵的作用。社會經(jīng)濟的發(fā)展以及對外貿(mào)易的蓬勃發(fā)展，為商務(wù)英語教學帶來機遇與挑戰(zhàn)。商務(wù)英語教師提升自身實踐能力可以通過校企合作方式。校企合作分為兩種：一種是“走出去”；另一種是 “引進來”。

4 灰黃、淺灰紅色流紋質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r9 m

~~~~~~~~~~~~~噴溢不整合~~~~~~~~~~~~

3 灰黃、淺肉紅色石泡流紋巖10m

~~~~~~~~~~~~~噴溢不整合~~~~~~~~~~~~

2 灰黃、灰白色流紋質(zhì)熔結(jié)晶屑凝灰?guī)r夾灰白、灰黃色流紋質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r12.3 m

1 暗青灰色英安質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r,未見底>5m

剖面地層出露厚度>27m，據(jù)巖性特征，進一步分為上中下三部分：下部為暗青灰色英安質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r(圖3a)，厚度＞5m，未見底。凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。角礫含量20%～30%，呈棱角-次棱角狀，粒徑0.5～1cm，大者達2cm，略顯層理，無分選，成分為硅質(zhì)巖、脈石英等；晶屑為鉀長石、石英，粒徑0.2～2mm；中部為灰黃、灰白色流紋質(zhì)熔結(jié)晶屑凝灰?guī)r夾流紋質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r，厚12ｍ。凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。角礫含量10%～20%，呈棱角狀，粒徑小于1cm，成分為硅質(zhì)巖、流紋巖。晶屑多呈不規(guī)則狀、板柱狀，具熔蝕邊，以鉀長石為主，次為石英（圖3b-c），含量分別為10%、5%，粒徑介于0.2～2mm。另見少量球狀玻屑，副礦物為磁鐵礦、榍石。上部為灰黃、淺肉紅色石泡流紋巖（圖3d），未見頂，厚度＞10m。斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為隱晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，石泡構(gòu)造；石泡含量40%～60%，總體呈稀疏非定向點狀、散射狀分布，直徑約2～4mm，呈壓扁狀、橢球狀，內(nèi)部為同心圓狀，部分具輻射紋。

圖4 石泡流紋巖（P1-3）鋯石CL圖像和年齡結(jié)果（注:鋯石以打點順序排列）

圖5 石泡流紋巖（P1-3）鋯石年齡諧和圖和分布圖

據(jù)巖性特征和火山噴發(fā)旋回，推斷該剖面中下部為火山爆發(fā)相產(chǎn)物；上部屬火山噴溢相產(chǎn)物。各段間為噴溢不整合接觸。

3 分析測試

對剖面新鮮未風化的石泡流紋巖（P1-3）進行主微量稀土元素地球化學分析和LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年。

前者在河北省地質(zhì)實驗測試中心（國土資源部保定礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心）進行。利用 AFS-3000原子熒光分光光度計和PGS-2二米光柵光譜儀(XRF)進行主量元素分析測試，測試精度為5% ；微量稀土元素利用等離子質(zhì)譜儀Agilent7500a ICP-MS進行測試，測試精度為5%～10%。

鋯石U-Pb測年樣品在合肥工業(yè)大學資源與環(huán)境工程學院潔凈室制靶，在合肥工業(yè)大學資源與環(huán)境工程學院電子探針實驗室利用XM-Z09013TPCL進行CL圖像拍攝。測年由中國科學技術(shù)大學LA-ICP-MS實驗室完成，激光剝蝕系統(tǒng)為德國Microlas公司生產(chǎn)的Geolas系統(tǒng)，測試質(zhì)普儀為Agilent7500a。具體分析流程和標樣校正參見李王曄（2008）。利用ICPMSDataCal9.6軟件進行數(shù)據(jù)處理，普通鉛矯正采用Anderson程序計算，加權(quán)平均年齡及諧和圖的繪制使用Isoplot3.0完成。

4 結(jié)果分析

4.1 鋯石U-Pb測年

鋯石多呈無色透明的自形—半自形柱狀，長軸50～150 μm，短軸40～80 μm，長寬比1∶1～3∶1，具典型巖漿鋯石震蕩環(huán)帶(圖4)。共測試分析鋯石32顆，獲得27個可用年齡數(shù)據(jù)，結(jié)果見表1、圖4。鋯石Th、U元素含量分別為48～336×10-6、76～281×10-6，Th/U比值介于0.63～1.21。鋯石年齡集中在297～270 Ma之間，其權(quán)重平均年齡為284.4 ± 3.1 Ma(圖5)。另有三顆鋯石年齡分別為493Ma、954Ma和2503Ma，屬巖漿繼承鋯石。

1.本次數(shù)據(jù)；2．引自趙芝（2008）；3．引自李紅英等（2016）

4.2 主微量稀土元素

分析結(jié)果見表2。與大石寨地區(qū)、西烏旗巴彥青敖包等地（趙芝，2008；李紅英等，2016）大石寨組流紋巖相比，察右后旗石泡流紋巖相對低硅富鋁、鈣、鈉，其A/CNK值、A/NK值分別為1.16、1.25，屬高鉀鈣堿性-過鋁質(zhì)系列。稀土微量元素方面，石泡流紋巖虧損Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti，相對富集Ga、F、Sc、Rb、Th、U、Zr、Hf、Y（圖6a）；ΣREE 含量較高，為883.126×10-6；LREE/HREE值為3.1，略富集LREE，總體呈右傾“V”型(圖6b)，具較強的負Nd和負Eu異常（δEu=0.42）。其微量稀土元素配分型式與內(nèi)蒙古中東部地區(qū)大石寨組流紋巖整體相似，但含量方面更接近于西烏旗巴彥青敖包流紋巖。

表2 察右后旗石泡流紋巖主微量稀土元素分析結(jié)果

續(xù)表2

注：P1-3 為自測；JG-61-105a 至JG-63-2 引自趙芝（2008）；PM030-19 至PM001-32 引自李紅英等（2016）

5 討論

5.1 地層劃分

察右后旗四王柱-閻家村一帶酸性火山巖巖性組合為英安質(zhì)-流紋質(zhì)熔結(jié)角礫晶屑凝灰?guī)r、熔結(jié)晶屑凝灰?guī)r和石泡流紋巖，與區(qū)域下二疊統(tǒng)大紅山組安山質(zhì)-流紋質(zhì)中酸性火山巖酸性端元類似。其中，石泡流紋巖鋯石U-Pb年齡為284.4 ± 3.1 Ma，與盤羊山、大灘等地大紅山組安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r（Li et al., 2016；王月古，2018）年齡相近。因此，根據(jù)地層巖性組合特征、鋯石U-Pb測年結(jié)果和大地構(gòu)造位置，結(jié)合區(qū)域?qū)Ρ?，本文將察右后旗四王?閻家村一帶出露的酸性火山巖歸為下二疊統(tǒng)大紅山組。

5.2成因類型

察右后旗石泡流紋巖富Ga、Th、U、Zr、Hf、Ce、Y，虧損Sr、P、Eu、Ti，其FeOT、FeOT/MgO、10000Ga/Al、FeOT/(FeOT+MgO)、（Zr+Nb+Ce+Y）值分別為1.75、6.71、2.73、0.87、481.7×10-6。在一系列判別圖解中（圖7），與西烏旗巴彥青敖包大石寨組流紋巖類似，均落在A型花崗巖范圍內(nèi)。目前多認為高溫是A型花崗巖區(qū)別于其他類型花崗巖的最主要特征（吳幅元等，2017），本文利用鋯石飽和溫度計獲得石泡流紋巖形成溫度為860℃，近似于大石寨組流紋巖（883℃）（李紅英等，2016），明顯高于A型花崗巖平均溫度，表現(xiàn)為高溫特征。根據(jù)石泡流紋巖較高的Al2O3、Na2O含量、較低的FeOT/（FeOT+MgO）和K2O/Na2O比值又可進一步將其劃為氧化型A型花崗巖，說明其源區(qū)物質(zhì)為下地殼偏氧化性的長英質(zhì)火成巖，熔體相對含水、富F，并經(jīng)歷較高程度分異。這與石泡流紋巖富F結(jié)果一致。

綜上所述，我們判斷察右后旗大紅山組酸性火山巖，與西烏旗-錫林浩特一帶大石寨組酸性火山巖類似，代表了華北板塊北緣造山帶早二疊世近同期發(fā)育的A型花崗巖噴出亞相。

5.3 構(gòu)造背景

察右后旗石泡流紋巖Th、U、Zr、Hf和LREE含量較高，與后造山流紋巖類似(王焰等，2000)。其Y/Nb、Rb/Nb、Sc/Nb、Ce/Nb比值分別為2.19、8.22、0.13和6.98，具A2型花崗巖特征。在Nb-Y-Ce和Nb-Y-3Ga圖解(圖8)中，石泡流紋巖也落在A2型花崗巖范圍內(nèi)，說明其為后碰撞伸展環(huán)境產(chǎn)物。石泡流紋巖Sr、Yb、Y含量分別為80.8×10-6、4.52×10-6、35.5×10-6，據(jù)張旗等（2006）花崗巖Sr-Yb分類方案，可歸為高Yb極低Sr型花崗巖，反映了源區(qū)深度較淺（低壓）、以含斜長石而無石榴石的角閃巖相為殘留相。從碰撞期到后碰撞階段一般會經(jīng)歷從低溫高壓的擠壓環(huán)境向高溫低壓的陸內(nèi)拉張環(huán)境轉(zhuǎn)變（Bonin，2004），而石泡流紋巖特征的主微量元素和較高的鋯石飽和溫度，恰吻合于后碰撞階段拉張屬性。

圖7 A型花崗巖判別圖解（Whalen et al.,1987）

1.石泡流紋巖；2.引自趙芝（2008）；3.引自李紅英等（2016）

大石寨組、大紅山組等下二疊統(tǒng)酸性火山巖所體現(xiàn)的A型花崗巖特征在區(qū)域上普遍存在（Yu et al.,2017；陶繼雄等，2003；張曉飛等，2018；Ji et al,2018；李紅英等，2016；那福超等，2021；趙芝，2008）。對應(yīng)于區(qū)內(nèi)廣泛分布的早二疊世A型花崗巖，如四子王旗烏爾塔高勒廟角閃正長巖（柳長峰等，2011）、烏拉特中旗烏梁斯太黑云二長花崗巖（羅紅玲等，2009）、錫林浩特晶洞花崗巖（施廣海等，2004）等。內(nèi)蒙古中東部地區(qū)下二疊統(tǒng)酸性火山巖與早二疊世A型花崗巖之間的地球化學相似性，及與同期噴發(fā)侵位的玄武巖-玄武安山和輝長巖、閃長巖等中基性侵入巖的地球化學相關(guān)性，說明它們?yōu)橥粯?gòu)造-巖漿體系產(chǎn)物（林強等，2004；史少飛等，2021）。作為帶有特定過程印記的標志性巖漿事件，A型花崗質(zhì)巖漿在區(qū)內(nèi)的廣泛噴發(fā)侵位，標志著華北板塊北緣造山帶至早二疊世時已處于后碰撞伸展拉張環(huán)境，也預(yù)示著古亞洲洋的閉合發(fā)生在早二疊世之前。區(qū)內(nèi)大紅山組酸性火山巖的形成，則可能與伸展背景下，軟流圈幔源物質(zhì)上涌底侵，導致新增生下地殼發(fā)生部分熔融，并在侵位過程中發(fā)生結(jié)晶分異、古老基底熔融混染和富F流體相交代等作用。

圖8 察右后旗石泡流紋巖Nb-Y-Ce和Nb-Y-3Ga圖解(Eby,1992) (圖例同上)

6 結(jié)論

（1）察右后旗四王柱村-閻家村一帶產(chǎn)出的英安質(zhì)-流紋質(zhì)火山巖，時代為284.4 ± 3.1 Ma，屬早二疊世，經(jīng)區(qū)域巖性和時代對比，歸為下二疊統(tǒng)大紅山組；

（2）察右后旗大紅山組流紋巖具A2型花崗巖特征，為后碰撞伸展環(huán)境產(chǎn)物，說明至早二疊世時古亞洲洋已發(fā)生閉合。

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Geochronology of Volcanic Rocks of the Dahongshan Formation in Qahar Right Wing Rear Banner, Inner Mongolia

CHEN Yan-bin XIA Li-yuan WANG Yao

(Anhui Institute of Geological Survey (Anhui Institute of Geosciences), Heifei 230001)

Dacitic-rhyolitic volcanic rocks of the Dahongshan Formation are exposed in the south of Chahar Right Rear Banner. This paper deals with zircon U-Pb dating and geochemistry of the volcanic rocks. The zircon U-Pb ages are 284.4 ± 3.1 Ma which implies that the volcanic rock sequence erupted in the Early Permian. Based on regional stratigraphic correlation, the volcanic rocks belong to the Lower Permian Dahongshan Formation. The volcanic rocks were derived from partial melting of the lower-middle crust in post-collisional extensional environment, showing A-type granite features in geochemistry.

rhyolite; zircon U-Pb dating; Early Permian; Dahongshan Formation; Qahar Right Wing Rear Banner, Inner Mongolia

P597+.3

A

1006-0995（2022）02-0207-08

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.02.006

2022-02-21

內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)勘查基金管理中心，內(nèi)蒙古自治區(qū)1∶5萬察哈爾右翼后旗幅、高玉梁幅、十八頃幅區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查（NMKD2013-19）

陳巖濱（1987—），男，山東濱州人，工程師，主要從事礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作