內(nèi)蒙古伊拉木圖花崗巖地球化學(xué)、同位素年代學(xué)特征及其地質(zhì)意義

董立帥，趙澤南，侯飛飛

（1.河北省地礦局第九地質(zhì)大隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054000；2.河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，河北 廊坊 065000）

伊拉木圖地區(qū)位于松遼盆地南部邊界，赤峰—開(kāi)原大斷裂穿過(guò)研究區(qū)。區(qū)內(nèi)發(fā)育有大面積花崗巖類，前人研究工作程度較低，1∶20萬(wàn)區(qū)調(diào)報(bào)告（內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)，1967）認(rèn)為其形成于晚石炭世—晚二疊世。區(qū)內(nèi)鐵、銅、鉛鋅、金等礦產(chǎn)資源較為豐富，與區(qū)內(nèi)花崗巖關(guān)系較為密切。本文以伊拉木圖等四幅1∶5萬(wàn)礦調(diào)項(xiàng)目（河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì)，2016）為依托，對(duì)區(qū)內(nèi)花崗巖類進(jìn)行巖石學(xué)、地球化學(xué)、同位素年代學(xué)系統(tǒng)研究。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)出露地層有中太古界烏拉山巖群，古生界上石炭統(tǒng)石咀子組，中生界下白堊統(tǒng)義縣組、九佛堂組，上更新統(tǒng)烏爾吉組，全新統(tǒng)。烏拉山巖群，巖性為二長(zhǎng)片麻巖、角閃二長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖夾磁鐵石英巖、斜長(zhǎng)角閃巖等。石咀子組巖性為砂巖、石灰?guī)r夾泥巖，采集有珊瑚、海百合莖化石。義縣組巖性為安山巖、安山質(zhì)凝灰角礫巖、底礫巖。九佛堂組巖性為礫巖、砂礫巖、粘土質(zhì)粉砂巖。烏爾吉組由亞砂土、亞粘土組成。全新統(tǒng)由沖洪積物、沖積物組成。

巖漿巖廣發(fā)發(fā)育，出露侵入巖有中粒花崗巖、中細(xì)粒花崗巖、中粒二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖、中細(xì)粒閃長(zhǎng)巖、細(xì)粒閃長(zhǎng)巖。

區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了呂梁、華力西、燕山及喜山多期變動(dòng)，形成以北東向(包括北東東向)為主的構(gòu)造格局。尤以華力西晚期的構(gòu)造變動(dòng)最為強(qiáng)烈，構(gòu)造線的方向?yàn)楸睎|東向。燕山期以斷裂活動(dòng)和火山噴發(fā)為特征，構(gòu)造線為北東—北北東向。呂梁、華力西、燕山三期構(gòu)造變動(dòng)分別形成了近東西向、北東向及北北東向三個(gè)構(gòu)造體系，構(gòu)成了本區(qū)的基本構(gòu)造格架。

2 樣品采集和實(shí)驗(yàn)方法

系統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，選取代表性樣品進(jìn)行巖石地球化學(xué)、同位素年代學(xué)分析，中細(xì)?；◢弾r同位素樣品（TW1269）采樣位置同GS1269，中粒二長(zhǎng)花崗巖同位素樣品（TW3067）采樣位置同GS3067-1，細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖同位素樣品（TW0158）采樣位置同P20-GS1。

中細(xì)粒花崗巖：中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分：鉀長(zhǎng)石多呈半自形板狀，雜亂分布，多為條紋長(zhǎng)石，一般含量50%～65%；斜長(zhǎng)石多呈自形—半自形板狀，聚片雙晶發(fā)育，斜長(zhǎng)石牌號(hào)An在15左右，多屬更長(zhǎng)石，含量15%～20%；石英呈他形粒狀，分布于長(zhǎng)石粒間，一般含量20%～35%；黑云母呈片狀，多被綠泥石、絹云母交代，含量不穩(wěn)定，一般2%～3%；含少量磁鐵礦。

中粒二長(zhǎng)花崗巖：中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分:鉀長(zhǎng)石多呈半自形板狀，少量呈他形粒狀，部分卡式雙晶發(fā)育，多為條紋長(zhǎng)石或正長(zhǎng)石，部分與石英接觸邊緣有時(shí)形成交融結(jié)構(gòu)，一般含量30%～45%；斜長(zhǎng)石多呈自形—半自形板狀，聚片雙晶發(fā)育，斜長(zhǎng)石牌號(hào)An 在15 左右，多屬更長(zhǎng)石，含量25%～40%；石英呈他形粒狀，表面純凈，分布于長(zhǎng)石粒間，一般含量20%～40%；黑云母呈片狀，含量不穩(wěn)定，一般2%～3%。

細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖：細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分:鉀長(zhǎng)石多呈半自形板狀，少量呈他形粒狀，部分格子雙晶發(fā)育，多為條紋長(zhǎng)石或正長(zhǎng)石，一般含量30%～45%；斜長(zhǎng)石多呈自形—半自形板狀，聚片雙晶發(fā)育，負(fù)低突起，斜長(zhǎng)石牌號(hào)An在15左右，多屬更長(zhǎng)石，含量30%～40%；石英呈他形粒狀，表面純凈，分布于長(zhǎng)石粒間，一般含量20%～25%；黑云母呈片狀，多被綠泥石、絹云母交代，含量不穩(wěn)定，一般2%～5%。

樣品主量元素、稀土元素、微量元素分析在河北省第九地質(zhì)大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素測(cè)試儀器為AxiosmaxX射線熒光光譜儀；灼失量、H2O-、H2O+分析儀器為P245電子分析天平；FeO采用50mL滴定管滴定；稀土元素及微量元素分析測(cè)試儀器為X Serise2等離子體質(zhì)譜儀。測(cè)試溫度為26℃，濕度為40%，測(cè)試精度優(yōu)于5%。

分析儀器為Finnigan Neptune 型MC-ICP MS 及配套的New Wave UP213激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕束斑直徑為25μm，剝蝕深度為20～40μm，頻率為10Hz，能量密度為2.5J/cm2，以He為載氣。信號(hào)較小的207Pb、206Pb、204Pb（+204Hg）、202Hg 用離子計(jì)數(shù)器（multi-ioncounters）接收，208Pb、232Th、238U 信號(hào)用法拉第杯接收，實(shí)現(xiàn)了所有目標(biāo)同位素信號(hào)的同時(shí)接受。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 主量元素

中細(xì)?；◢弾r（GS1269、P21-GS1）燒失量（0.20%～1.02%）較低，總量為99.60%～99.73%，受后期流體及變質(zhì)作用影響較小，巖石地球化學(xué)特征能夠有效反映巖石特征。樣品SiO2含量為72.81%～74.21%，為酸性巖；TiO2含量0.31%～0.38%；Al2O3含量14.00%～14.06%；Fe2O3含量為0.91%～0.95%；MgO含量為0.08%～.0.46%；K2O 含量為4.16%～5.19%；Na2O 含量3.75%～3.94%；Na2O+K2O 含量為8.10%～8.94%。TAS 圖解中，樣品投點(diǎn)于花崗巖區(qū)域，屬于亞堿性系列（圖1）。K2O-SiO2圖解（圖2）中樣品投點(diǎn)于高鉀鈣堿性系列區(qū)域。巖石分異指數(shù)DI為89.52～94.34，分異程度較高，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.06～1.11，為弱過(guò)鋁質(zhì)巖石。

圖1 TAS圖解

圖2 K2O-SiO2圖解

中粒二長(zhǎng)花崗巖（GS3067-1、P9-GS1、P16-GS1、P16-GS2）燒失量（0.32%～1.00%）較低，總量為98.79%～99.41%，受后期流體及變質(zhì)作用影響較小，巖石地球化學(xué)特征能夠有效反映巖石特征。樣品SiO2含量為71.60%～76.39%，為酸性巖；TiO2含量0.08%～0.34%；Al2O3含量12.14%～15.11%；Fe2O3含量為0.74%～1.74%；MgO 含量為0.08%～.0.15%；K2O 含量為4.68%～5.69%；Na2O 含量2.95%～3.52%；Na2O+K2O 含量為7.80%～8.64%。TAS 圖解中，樣品投點(diǎn)于花崗巖區(qū)域，屬于亞堿性系列（圖1）。K2O-SiO2圖解（圖2）中樣品投點(diǎn)于高鉀鈣堿性、鉀玄巖系列區(qū)域。巖石分異指數(shù)DI為91.51～94.10，分異程度較高，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.08～1.30，為弱—強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)巖石。

細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖（P18-GS1、P20-GS1）燒失量（0.48%～0.74%）較低，總量為99.35%～99.45%，受后期流體及變質(zhì)作用影響較小，巖石地球化學(xué)特征能夠有效反映巖石特征。樣品SiO2含量為74.84%～76.74%，為酸性巖；TiO2含量0.16%～0.24%；Al2O3含量12.43%～13.92%；Fe2O3含量為0.86%；MgO含量為0.10%～.0.12%；K2O 含量為4.98%～5.42%；Na2O 含量2.29%～2.62%；Na2O+K2O 含量為7.27%～8.04%。TAS 圖解中，樣品投點(diǎn)于花崗巖區(qū)域，屬于亞堿性系列（圖1）。K2O-SiO2圖解（圖2）中樣品投點(diǎn)于高鉀鈣堿性系列區(qū)域。巖石分異指數(shù)DI為92.93～92.99，分異程度較高，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.24～1.29，為強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)巖石。

3.2 稀土元素

中細(xì)?；◢弾r稀土含量較低，ΣREE 為（156.97～195.52）×10-6，輕稀土LREE 含量為（145.58～184.21）×10-6，重稀土HREE含量為（11.31～11.39）×10-6。輕/重稀土比值為12.78～16.29，（La/Yb）N為13.34～18.15，輕重稀土分異程度較高；輕稀土分異程度較高；重稀土分異程度較低；δEu 為0.69～0.79，具中等負(fù)異常；δCe為1.27～1.34，具弱正異常。稀土配分曲線具右傾特征，輕稀土相對(duì)富集、重稀土相對(duì)虧損。

中粒二長(zhǎng)花崗巖稀土含量較低，ΣREE 為（234.27～385.75）×10-6，輕稀土LREE含量為（218.30～367.07）×10-6，重稀土HREE含量為（12.76～18.68）×10-6。輕/重稀土比值為13.67～19.65，（La/Yb）N為17.26～39.37，輕重稀土分異程度較高；輕稀土分異程度較高；重稀土分異程度較低；δEu 為0.29～0.74，具強(qiáng)—中等負(fù)異常；δCe 為0.97～1.06，具弱異常。稀土配分曲線具右傾特征，輕稀土相對(duì)富集、重稀土相對(duì)虧損。

細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖稀土含量較低，ΣREE 為（113.16～122.79）×10-6，輕稀土LREE 含量為（99.16～112.33）×10-6，重稀土HREE含量為（10.46～14.00）×10-6。輕/重 稀 土 比 值 為7.08～10.74，（La/Yb）N為6.09～13.92，輕重稀土分異程相對(duì)度較高；輕稀土分異程度較高；重稀土分異程度較低；δEu 為0.30～0.58，具強(qiáng)—中等負(fù)異常；δCe 為1.02，具弱正異常。稀土配分曲線具右傾特征，輕稀土相對(duì)富集、重稀土相對(duì)虧損。

3.3 微量元素

微量元素蛛網(wǎng)圖（圖3）顯示，中細(xì)粒花崗巖、中粒二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖三者配分曲線高度一致，均具有右傾特征，Rb、K、Ba、Tu、U 等大離子親石元素富集，具Sr、P、Ti負(fù)異常。

圖3 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)Sun and McDonough,1989)

4 討論

4.1 年代學(xué)意義

前人對(duì)伊拉木圖地區(qū)花崗巖年齡研究較少，僅依據(jù)地質(zhì)體間的接觸關(guān)系將其歸屬于晚石炭世和晚二疊世。本次研究在系統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上選擇代表性樣品進(jìn)行年齡測(cè)試。鋯石U-Pb測(cè)年是目前最為成熟有效的同位素測(cè)年手段。鋯石U-Pb 測(cè)年具有鋯石易選、穩(wěn)定性強(qiáng)、封閉體系溫度高的特點(diǎn)。本次年齡測(cè)試方法為鋯石LA-ICP-MS。用于測(cè)試的鋯石具有自形程度較好、發(fā)育震蕩環(huán)帶和Th/U 比值高等特點(diǎn)，具明顯巖漿成因成因，中細(xì)?；◢弾r、中粒二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb 年齡分別為248.0Ma±1.3Ma、247.4Ma±2.8Ma、247.4Ma±1.2Ma，表明其形成于早三疊世，與前人觀點(diǎn)存在較大差異。

4.2 巖石成因

中細(xì)?；◢弾r、中粒二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖手標(biāo)本及鏡下未見(jiàn)堿性角閃石等特征堿性暗色礦物，稀土配分曲線呈右傾，Zr含量分別為（184～234）×10-6、（86～244）×10-6和（105～109）×10-6，與A型花崗巖特征差異較大?；◢弾r手標(biāo)本及鏡下鑒定未見(jiàn)角閃石，標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算（CIPW）未見(jiàn)透輝石（Di），見(jiàn)有大量標(biāo)準(zhǔn)礦物剛玉分子（C）（分別為0.75～1.42、0.92～3.54、2.40～3.17），巖石具過(guò)鋁質(zhì)（A/CNK 分別為1.06～1.11、1.08～1.30 和1.24～1.29），表明巖體與I 型花崗巖特征差異較大，具有S 型花崗巖特征。在部分熔融的過(guò)程中，同源巖漿Nb/Ta比值相同。中細(xì)?；◢弾r、中粒二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖Nb/Ta 比值分別為8.88～9.48、8.90～10.68 和6.21～7.07，接近或略小于地殼平均值（10），遠(yuǎn)小于地幔平均值（60），表明其巖漿源區(qū)為殼源物質(zhì)，巖漿源區(qū)成分較為均一。綜合分析認(rèn)為中細(xì)?；◢弾r等均為S型花崗巖。

4.3 構(gòu)造環(huán)境及地質(zhì)意義背景探討

研究表明，高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE），穩(wěn)定性較好，能夠有效判別巖石構(gòu)造環(huán)境。Rb、Y（Yb）、Nb（Ta）是被選擇區(qū)分大洋脊花崗巖（ORG）、火山弧花崗巖（VAG）、板內(nèi)花崗巖（WPG）和碰撞帶花崗巖（Syn-COLG）等大多數(shù)類型最為有效的判據(jù)。樣品Nb-Y構(gòu)造判別圖解中，樣品投點(diǎn)于火山弧—同碰撞造山環(huán)境；R2-R1圖解中樣品主要投點(diǎn)于同碰撞及與后碰撞邊界附近；Rb-Y+Ta圖解中，樣品投點(diǎn)于火山弧與同碰撞邊界處。

古亞洲洋于晚二疊世于索倫山—西拉木倫河縫合帶閉合。伊拉木圖地區(qū)位于索倫山—西拉木倫縫合帶南側(cè)，中細(xì)粒花崗巖、中粒二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖形成于早三疊世，形成時(shí)限晚于主碰撞期，結(jié)合構(gòu)造判別圖解，巖體形成于后碰撞構(gòu)造環(huán)境。

5 結(jié)論

（1）中細(xì)粒花崗巖、中粒二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖亞堿性系列巖石，分異程度較高，ΣREE較低，稀土配分曲線具右傾特征，微量元素蛛網(wǎng)圖配分曲線高度一致，均具有右傾特征，為S型花崗巖。

（2）中細(xì)?；◢弾r、中粒二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb 年齡分別為248.0Ma±1.3Ma、247.4Ma±2.8Ma、247.4Ma±1.2Ma，均為早三疊世巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物

（3）花崗巖形成于后碰撞構(gòu)造環(huán)境。