內(nèi)蒙古東烏旗北部梅勒圖組火山巖地球化學(xué)特征及其構(gòu)造環(huán)境

［摘要］內(nèi)蒙古東烏旗北部地區(qū)梅勒圖組玄武巖及安山巖K-Ar年齡分別為99.7 Ma和98.3 Ma，考慮到研究區(qū)內(nèi)K-Ar年齡偏年輕約24 Ma左右，推測消除誤差后其年齡分別約為123.7 Ma、122.3 Ma，屬早白堊世；巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)指示該套火山巖屬鈣堿性系列，具有偏鋁質(zhì)特征；巖石總體富集Rb、Ba、K、La、Ce等大離子親石元素，Th、U弱虧損，高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf富集。輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，δEu為0.41～0.72，Eu負(fù)異常不明顯。綜合研究表明，區(qū)內(nèi)早白堊世梅勒圖組火山巖均為島弧鈣堿性玄武巖向板內(nèi)玄武巖轉(zhuǎn)換環(huán)境，應(yīng)該是太平洋板塊西北向俯沖后地殼伸展的產(chǎn)物。

［關(guān)鍵詞］梅勒圖組；K-Ar年齡；地球化學(xué)特征；構(gòu)造環(huán)境；早白堊世；東烏旗

大興安嶺地區(qū)位于中亞造山帶東段，古生代以來，該區(qū)經(jīng)歷了古亞洲洋閉合、蒙古—鄂霍茨克洋閉合及古太平洋板塊俯沖等演化階段[1，2]。該地區(qū)晚古生代中生代巖漿活動強(qiáng)烈，形成了廣泛分布的花崗巖及火山巖。總體上，花崗巖的侵入時(shí)代相對較早，但大規(guī)模侵入則在中生代，尤其是，確認(rèn)出存在早石炭世、早二疊世、中三疊世、晚三疊世、早侏羅世、中侏羅世、晚侏羅世和早白堊世[3，4]七期大的A型花崗巖事件。其中早二疊世A型花崗巖應(yīng)該與古亞洲洋閉合后伸展環(huán)境有關(guān)，晚三疊世和早侏羅世A型花崗巖可能是陸內(nèi)伸展環(huán)境，而從中侏羅世開始，受太平洋板塊俯沖的影響，板塊體制轉(zhuǎn)換為濱太平洋體系，這些伸展環(huán)境的花崗巖與該區(qū)燕山期大規(guī)模成礦密切相關(guān)。

相對而言，大興安嶺地區(qū)火山活動主要發(fā)生于中侏羅世至早白堊世期間，從中侏羅世開始，大興安嶺地區(qū)構(gòu)造體系即由近東西向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|向，并在北東向斷陷盆地中形成了大量火山巖[5]，以中侏羅世的土城子組火山活動為起點(diǎn)[6]，該區(qū)晚侏羅世先后形成了滿克頭鄂博組及瑪尼吐組火山巖[7，8]，早白堊世先后沉積了白音高老組[9-12]和梅勒圖組火山巖[13]，梅勒圖組火山巖代表了大興安嶺地區(qū)最后一次火山活動，之后進(jìn)入火山活動相對平靜期，并以大磨拐河組陸相磨拉石建造的沉積開始，逐漸在北東向的斷坳陷盆地中形成了中新生界河湖相沉積。本文在內(nèi)蒙古東烏旗北部地區(qū)一帶區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果基礎(chǔ)上，對區(qū)內(nèi)早白堊世梅勒圖組火山巖進(jìn)行了系統(tǒng)的巖石學(xué)、年代學(xué)及巖石地球化學(xué)研究，探討火山巖的成因和構(gòu)造環(huán)境，為該地區(qū)中生代火山巖形成的構(gòu)造背景提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)處于西伯利亞板塊東南部大陸邊緣晚古生代陸緣增生帶上[14]。早古生代陸緣增生帶，本區(qū)處于剝蝕狀態(tài)；晚古生代主要出露中下泥盆統(tǒng)泥鰍河組淺海相沉積及上泥盆統(tǒng)安格爾音烏拉組海陸交互相碎屑巖建造。中生代時(shí)期，伴隨太平洋板塊北西向俯沖，隨著濱太平洋北東向大興安嶺巖漿巖帶形成，中侏羅世在研究區(qū)西北部侵入了二長花崗巖，晚侏羅世及早白堊世均在伸展環(huán)境中侵入了正長花崗巖[15]，隨之本區(qū)構(gòu)造格局發(fā)生了改變，成為歐亞板塊的一部分，形成了一系列北東向斷拗陷盆地，盆地內(nèi)形成白音高老組酸性火山磨拉石建造和梅勒圖組為中基性火山巖夾酸性火山磨拉石建造及下白堊統(tǒng)大磨拐河組為內(nèi)陸湖盆相含煤碎屑巖建造；上白堊統(tǒng)二連組為陸相碎屑巖建造。新生代，差異性升降運(yùn)動導(dǎo)致拗陷盆地繼承和上疊于中生代斷陷盆地之上，沉積了河湖相碎屑巖及基性火山巖的噴溢（圖1）。研究區(qū)主要出露火山巖為白音高老組及梅勒圖組，其中白音高老組火山巖主要為流紋巖及流紋質(zhì)凝灰?guī)r等，梅勒圖組主要為玄武巖及安山巖。

2 梅勒圖組火山巖特征

早白堊世梅勒圖組火山巖出露于研究區(qū)中部的道孫舒和東部包恩本呼都嘎一帶，出露面積約3 km2。

道孫舒火山巖：主要巖性為一套氣孔狀、杏仁狀玄武巖，由一個(gè)噴發(fā)旋回，一個(gè)韻律組成，主要表現(xiàn)為流溢相。上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組地層不整合于其上。氣孔含量一般10 %～4 %，大小一般為1 cm，最大可達(dá)數(shù)厘米，具有拉長定向排列特征；杏仁體含量不同，少者在3 %左右，多者在20 %左右，杏仁體大小差別較大，大者在10 mm以上，小者在2 mm左右顏色多呈灰色、淺灰色、深灰色及灰黑色。

包恩本呼都嘎火山巖：該處火山巖由一個(gè)噴發(fā)旋回，一個(gè)韻律組成，由下到上由溢流相轉(zhuǎn)為火山爆發(fā)相。主體巖性為灰色安山巖、玄武安山巖夾少量灰白色流紋質(zhì)凝灰?guī)r。不整合于上泥盆統(tǒng)安格爾音烏拉組之上，新近系寶格達(dá)烏拉組不整合覆蓋于其上。

3 時(shí)代討論

前人根據(jù)玄武巖蓋于上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組之上，將該套中基性火山地層形成時(shí)代歸第四系上更新統(tǒng)阿巴嘎組，并沒有充分的依據(jù)。本次研究在道孫舒南東發(fā)現(xiàn)新近系上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組磚紅色砂質(zhì)泥巖不整合覆蓋于該套火山巖之上，說明其形成時(shí)間早于寶格達(dá)烏拉組，并在道孫舒南東淺灰色含杏仁玄武巖中采獲K-Ar樣品年齡值為99.7 Ma，在包恩本呼都嘎北西黑色?；采綆r中采獲K-Ar樣品年齡值為98.3 Ma（相比前者形成時(shí)間稍晚），巖石地球化學(xué)組合特征也顯示包恩本呼都嘎西北火山巖噴發(fā)應(yīng)該稍晚于道孫舒玄武巖。

通過系統(tǒng)收集區(qū)域上梅勒圖組火山巖年齡資料，認(rèn)為該組火山巖年齡多在114～142 Ma之間，其中，孫君一等[17]在牙克石地區(qū)梅勒圖組火山巖獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡114.25 Ma，這也是最年輕的年齡；而最老的年齡則由楊曉平等[18]在大興安嶺地區(qū)梅勒圖組獲得，其鋯石U-Pb年齡可達(dá)142 Ma；其他針對梅勒圖組火山巖的測年均介于上述測年之間，主要有王良玉等[19]在錫林浩特一帶梅勒圖組獲得鋯石U-Pb年齡118.1Ma、金玲等[20]在內(nèi)蒙古科右中旗地區(qū)梅勒圖組火山巖獲得鋯石U-Pb年齡123～125 Ma、吳昊等[21]在內(nèi)蒙古科右前旗地區(qū)梅勒圖組火山巖獲得鋯石U-Pb年齡120～126 Ma、楊海星等在大興安嶺中南段地區(qū)梅勒圖組火山巖獲得鋯石U-Pb年齡127.7～123.4 Ma、徐美君等[22]在內(nèi)蒙古額爾古納地區(qū)梅勒圖組火山巖獲得鋯石U-Pb年齡125 Ma等，均將該區(qū)及鄰區(qū)梅勒圖組火山巖時(shí)代歸屬為早白堊世。