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    内蒙古博克图晶洞花岗岩形成时代、特征及其地质意义

    秦锦华 刘翠 石玉若 罗照华 邓晋福 李玥霄

    秦锦华, 刘翠, 石玉若, 罗照华, 邓晋福, 李玥霄, 2019. 内蒙古博克图晶洞花岗岩形成时代、特征及其地质意义. 地球科学, 44(4): 1295-1310. doi: 10.3799/dqkx.2018.585
    引用本文: 秦锦华, 刘翠, 石玉若, 罗照华, 邓晋福, 李玥霄, 2019. 内蒙古博克图晶洞花岗岩形成时代、特征及其地质意义. 地球科学, 44(4): 1295-1310. doi: 10.3799/dqkx.2018.585
    Qin Jinhua, Liu Cui, Shi Yuruo, Luo Zhaohua, Deng Jinfu, Li Yuexiao, 2019. Formation Age, Characteristics and Geological Significance of Boketu Miarolitic Granite in Inner Mongolia. Earth Science, 44(4): 1295-1310. doi: 10.3799/dqkx.2018.585
    Citation: Qin Jinhua, Liu Cui, Shi Yuruo, Luo Zhaohua, Deng Jinfu, Li Yuexiao, 2019. Formation Age, Characteristics and Geological Significance of Boketu Miarolitic Granite in Inner Mongolia. Earth Science, 44(4): 1295-1310. doi: 10.3799/dqkx.2018.585

    内蒙古博克图晶洞花岗岩形成时代、特征及其地质意义

    doi: 10.3799/dqkx.2018.585
    基金项目: 

    中国地质调查局项目 DD20160056

    中国地质调查局项目 1212011121075

    中国地质调查局项目 12120114020901

    中国地质调查局项目 12120115069701

    详细信息
      作者简介:

      秦锦华(1992-), 男, 博士研究生, 矿物学、岩石学、矿床学专业

      通讯作者: 刘翠
    • 中图分类号: P581

    Formation Age, Characteristics and Geological Significance of Boketu Miarolitic Granite in Inner Mongolia

    • 摘要: 晶洞花岗岩成因类型和大地构造背景等方面的研究,目前颇具争议.先前的研究认为晶洞碱长、正长花岗岩属于A型花岗岩,形成于伸展环境,近年来的研究发现其成因类型具多样性.报道了博克图晶洞花岗岩的岩石学、岩石地球化学、年代学等方面的特征.SHRIMP锆石U-Pb定年结果为140.8±2.2 Ma,指示其属于早白垩世的产物.且其具有高SiO2,高ALK(Na2O+K2O)(7.99%~8.43%),K2O/Na2O=1.0~1.1,以及低的FeOT(1.15%~1.30%).微量元素富Th、U、Cs、Rb,贫Ba、Sr、P、Ti,10 000*Ga/Al、总稀土含量以及Zr+Nb+Y+Ce值均低于A型花岗岩最低平均值,由此指示其应属于Ⅰ型花岗岩,Hf同位素特征显示其成分为新生地壳来源.动力学机制上,博克图晶洞花岗岩主要受制于早白垩世时期蒙古-鄂霍次克洋闭合作用.在东北地区岩石圈由增厚到减薄转换事件中,早期的新生地壳在地幔物质的底侵作用下发生低程度的部分熔融作用.
    • 图 1  东北地区构造简图

      Figure 1.  Tectonic map of NE China

      ①蒙古-鄂霍次克缝合带;②德尔布干断裂;③贺根山断裂;④西拉沐沦断裂;⑤嫩江-八里罕断裂;⑥牡丹江断裂;⑦佳木斯-伊通断裂;⑧敦化-密山断裂;⑨锡霍特-阿林中央带断裂;红色五角星为博克图晶洞花岗岩岩体位置.据张兴洲等(2006)修改

      图 2  博克图地区地质简图

      Figure 2.  Geological map of Boketu area

      据内蒙古区域地质调查院(2007, 内蒙古自治区1:25万扎兰屯幅地质图)改

      图 3  博克图晶洞花岗岩野外露头照片

      Figure 3.  The field occurrence photos of Boketu miarolitic granite

      a.野外露头照片;b.晶洞照片

      图 4  博克图晶洞花岗岩的岩相学照片

      Figure 4.  Petrographic photos of Boketu miarolitic granite

      Q.石英;Kf.钾长石;Pl.斜长石;Bi.黑云母;Ms.白云母,Chl.绿泥石

      图 5  锆石颗粒的阴极发光图像

      Figure 5.  Cathodoluminescence images of zircon grains

      图 6  博克图花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄谐和图

      Figure 6.  SHRIMP U-Pb concordia diagram of zircon from Boketu miarolitic granite

      图 7  博克图花岗岩的K2O-SiO2图(a)和SiO2-(Na2O+K2O-CaO)图(b)

      Figure 7.  K2O vs. SiO2 diagram (a) and SiO2 vs. (Na2O+K2O-CaO) diagram (b) of Boketu miarolitic granite

      A.碱性系列,AC.碱钙性系列,CA.钙碱性系列,A.钙质系列

      图 8  博克图花岗岩的微量元素蛛网图(a)和稀土元素配分图(b)

      Figure 8.  Primitive mantle-normalized spider diagram(a) and chondrite-normalized REE pattern(b) of Boketu miarolitic granite

      标准化值据Sun and McDonough(1989)

      图 9  10 000×Ga/Al-(Zr+Nb+Y+Ce)图解

      Figure 9.  10 000×Ga/Al-(Zr+Nb+Y+Ce) diagram of Boketu miarolitic granite

      Eby(1990)

      图 10  高分异的Ⅰ型花岗岩、A型花岗岩判别图解

      Figure 10.  High differentiation (high fractional) Ⅰ-type granite and A-type granite discrimination diagrams

      底图据Collins et al.(1982)

      图 11  岩体SiO2-P2O5图解(a)和Y-Rb图解(b)

      Figure 11.  SiO2-P2O5 diagram (a) and Y-Rb diagram (b) of Boketu miarolitic granite

      Chappell and White(2001)

      图 12  博克图晶洞花岗岩的锆石εHf(t)-t图解

      Figure 12.  The zircon εHf(t)-t diagram of Boketu miarolitic granite

      图 13  岩石样品Nb-Y判别图解(a)、Rb-(Yb+Ta)判别图解(b)、Ta-Yb判别图解(c)和A/CNK-A/NK图解(d)

      Figure 13.  Nb-Y diagram (a), Rb-(Yb+Ta) diagram (b), Ta-Yb diagram (c) and A/CNK-A/NK diagram(d) of granite samples

      图a、b、c据Pearce et al.(1984);图d据Maniar and Piccoli(1989).WPG.班内花岗岩,VAG.火山弧花岗岩,ORG.洋中脊花岗岩,syn-COLG.同碰撞花岗岩,IAGIAG.岛弧花岗岩类;CAG.大陆弧花岗岩类;CCG.大陆碰撞花岗岩类;POG.后造山花岗岩类;RRG.与裂谷有关的花岗岩类;OP.大洋斜长花岗岩;CEUG.与大陆的造陆抬升有关的花岗岩类

      表 1  博克图晶洞花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄

      Table 1.  The SHRIMP zircon U-Pb ages of Boketu miarolitic granite

      点号 含量(10-6) Th/U 同位素比值 年龄(Ma)
      U Th 206Pb 206Pb/238U ±% 207Pb*/235U ±% 207Pb/206Pb ±% 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb
      BKT3-1 263 138 5.23 0.54 0.022 60 2.7 0.161 0 6.0 0.051 6 5.4 144.1±3.9 147.4±3.9 -947±950
      BKT3-2 250 144 4.77 0.60 0.022 21 2.5 0.137 3 6.5 0.046 6 5.7 141.6±3.5 141.3±3.9 28±140
      BKT3-3 148 96 2.67 0.67 0.020 32 4.1 0.119 0 10 0.055 8 7.0 129.7±5.3 131.4±5.6 -1 020±1 900
      BKT3-4 699 446 12.9 0.66 0.021 40 2.2 0.152 3 4.6 0.051 5 4.1 136.5±3.0 137.4±3.3 -5±210
      BKT3-5 590 404 11.5 0.71 0.022 77 2.3 0.152 6 4.9 0.053 7 3.9 145.1±3.4 144.3±3.8 359±88
      BKT3-6 620 386 11.5 0.64 0.021 27 2.4 0.199 6 3.5 0.052 5 3.6 135.7±3.2 140.3±3.5 -462±680
      BKT3-7 115 79 2.20 0.71 0.021 30 3.7 0.149 0 12 0.065 4 8.1 135.9±5.0 139.6±5.4 -1 450±1 800
      BKT3-8 545 323 10.3 0.61 0.021 91 2.1 0.145 8 4.7 0.050 4 4.0 139.7±2.9 139.4±3.3 212±93
      BKT3-9 646 655 12.1 1.05 0.021 78 2.0 0.145 3 4.3 0.050 6 3.6 138.9±2.8 138.5±3.4 225±83
      BKT3-10 422 330 8.57 0.81 0.023 66 2.2 0.195 3 4.5 0.053 9 4.3 150.8±3.3 151.8±3.8 368±97
      BKT3-11 554 337 10.60 0.63 0.021 97 2.4 0.174 2 4.4 0.054 3 3.9 140.1±3.3 142.6±3.7 -234±240
      BKT3-12 345 168 6.62 0.50 0.022 33 2.3 0.146 4 6.0 0.054 5 4.8 142.3±3.3 141.2±3.6 390±110
      BKT3-13 804 475 15.70 0.61 0.022 61 2.2 0.162 9 3.8 0.050 4 3.3 144.1±3.1 145.4±3.4 -52±190
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      表 2  Hf同位素分析结果

      Table 2.  Hf isotopic analysis results of Boketu miarolitic granite

      样品 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf εHf(0) εHf(t) f(Lu/Hf) TDM1(Ma) TDM2(Ma)
      BKT3-1 0.047 76 0.000 98 0.001 35 0.000 018 0.282 88 0.000 028 3.8 6.87 -0.96 534.09 1 013.46
      BKT3-2 0.047 73 0.000 35 0.001 39 0.000 003 0.282 85 0.000 025 2.8 5.76 -0.96 575.28 1 110.83
      BKT3-3 0.044 42 0.000 34 0.001 28 0.000 004 0.282 81 0.000 021 1.3 4.09 -0.96 632.68 1 254.96
      BKT3-4 0.055 90 0.000 07 0.001 59 0.000 006 0.282 73 0.000 028 -1.6 1.27 -0.95 755.74 1 513.20
      BKT3-5 0.071 01 0.001 78 0.001 96 0.000 042 0.282 75 0.000 031 -0.9 2.08 -0.94 734.64 1 444.60
      BKT3-6 0.062 65 0.000 59 0.001 96 0.000 008 0.282 82 0.000 022 1.7 4.51 -0.94 629.08 1 220.43
      BKT3-7 0.055 08 0.000 29 0.001 64 0.000 019 0.282 82 0.000 024 1.6 4.49 -0.95 627.18 1 223.48
      BKT3-8 0.041 42 0.000 42 0.001 25 0.000 019 0.282 83 0.000 021 2.0 4.92 -0.96 605.04 1 184.99
      BKT3-9 0.047 54 0.000 38 0.001 40 0.000 001 0.282 80 0.000 026 1.0 3.95 -0.96 645.13 1 271.74
      BKT3-10 0.055 34 0.000 71 0.001 60 0.000 015 0.282 83 0.000 024 2.0 5.15 -0.95 608.4 1 170.60
      注:TDM1为单阶段模式年龄;TDM2为两阶段模式年龄;f(Lu/Hf)为分馏因子,Hf同位素数据具体处理参考Wu et al.(2006).
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    • [1] Bonin, B., 2007.A-Type Granites and Related Rocks:Evolution of a Concept, Problems and Prospects.Lithos, 97(1-2):1-29.https://doi.org/10.1016/j.lithos.2006.12.007 doi:  10.1016/j.lithos.2006.12.007
      [2] Chappell, B.W., White, A.J.R., 1974.Two Contrasting Granite Types.Pacific Geology, 8:173-174. http://d.old.wanfangdata.com.cn/NSTLQK/NSTL_QKJJ027419645/
      [3] Chappell, B.W., White, A.J.R., 2001.Two Contrasting Granite Types:25 Years Later.Australian Journal of Earth Sciences, 48(4):489-499.https://doi.org/10.1046/j.1440-0952.2001.00882.x doi:  10.1046/j.1440-0952.2001.00882.x
      [4] Chen, A.X., Zhou, D., Zhang, Q.K., et al., 2018.Age, Geochemistry, and Tectonic Implications of Dulaerqiao Granite, Inner Mongolia.Journal of Earth Science, 29(1):78-92.https://doi.org/10.1007/s12583-017-0817-6 doi:  10.1007/s12583-017-0817-6
      [5] Chen, C.Y., Gao, Y.F., Wu, H.B., et al., 2016.Zircon U-Pb Chronology of Volcanic Rocks in the Hailaer Basin, NE China and Its Geological Implications.Earth Science, 41(8):1259-1274(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dqkx201608002
      [6] Collins, W.J., Beams, S.D., White, A.J.R., et al., 1982.Nature and Origin of A-Type Granites with Particular Reference to Southeastern Australia.Contributions to Mineralogy and Petrology, 80(2):189-200.https://doi.org/10.1007/bf00374895 doi:  10.1007/bf00374895
      [7] Davis, G.A., Zheng, Y.D., Wang, C., et al., 2001.Mesozoic Tectonic Evolution of the Yanshan Fold and Thrust Belt, with Emphasis on Hebei and Liaoning Provinces, Northern China.Memoir of the Geological Society of America, 194(194):171-197.https://doi.org/10.1130/0-8137-1194-0.171 doi:  10.1130/0-8137-1194-0.171
      [8] Deng, J.F., Luo, Z.H., Su, S.G., et al., 2004.Rock Origin, Tectonic Environment and Mineralization.Geological Publishing House, Bejing(in Chinese).
      [9] Deng, J.F., Zhao, H.L., Mo, X.X., et al., 1996.Continent Roots-Plume Tectonic of China—Key to the Continental Dynamics.Geological Publishing House, Beijng (in Chinese).
      [10] Dickinson, W.R., 1971.Plate Tectonics in Geologic History.Science, 174(4005):107-113.https://doi.org/10.1126/science.174.4005.107 doi:  10.1126/science.174.4005.107
      [11] Didier, J., Lameyre, J., 1969.Les Granites du Massif Central Français:Etude Comparée des Leucogranites et Granodiorites.Contributions to Mineralogy and Petrology, 24(3):219-238.https://doi.org/10.1007/bf00376049 doi:  10.1007/bf00376049
      [12] Dong, S.W., Li, T.D., Zhong, D.L., et al., 2009.Recent Progress and Perspective of the Research on J-K East Asian Multi-Direction Convergent Tectonics.Bulletin of National Natural Science Foundation of China, 23(5):281-286(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgkxjj200905008
      [13] Eby, G.N., 1990.The A-Type Granitoids:A Review of Their Occurrence and Chemical Characteristics and Speculations on Their Petrogenesis.Lithos, 26(1-2):115-134.https://doi.org/10.1016/0024-4937(90)90043-z doi:  10.1016/0024-4937(90)90043-z
      [14] Hong, D.W., Wang, S.G., Xie, X.L., et al., 2000.Genesis of Positive ε(Nd, t) Granitoids in the Da Hinggan Mts.-Mongolia Orogenic Belt and Growth Continental Crust.Earth Science Frontiers, 7(2):441-456(in Chinese with English abstract).
      [15] Hou, K.J., Li, Y.H., Xie, G.Q., 2007.LA-MC-ICP-MS Technique for Hf Isotope Microanalysis of Zircon.Journal of Chinese Mass Spectrometry Society, 28(Suppl.):26-28 (in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200710025
      [16] King, P.L., White, A.J.R., Chappell, B.W., et al., 1997.Characterization and Origin of Aluminous A-Type Granites from the Lachlan Fold Belt, Southeastern Australia.Journal of Petrology, 38(3):371-391.https://doi.org/10.1093/petroj/38.3.371 doi:  10.1093/petroj/38.3.371
      [17] Li, J.Y., Guo, F., Li, C.W., et al., 2014.Neodymium Isotopic Variations of Late Paleozoic to Mesozoic Ⅰ- and A-Type Granitoids in NE China:Implications for Tectonic Evolution.Acta Petrologica Sinica, 30(7):1995-2008(in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-YSXB201407013.htm
      [18] Li, J.Y., Zhang, J., Yang, T.N., et al., 2009.Crustal Tectonic Division and Evolution of the Southern Part of the North Asian Orogenic Region and Its Adjacent Areas.Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 39(4):584-605(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=cckjdxxb200904002
      [19] Li, P.Z., Yu, J.S., 1993.Nianzishan Miarolitic Alkaline Granite Stock, Heilongjiang—Its Ages and Geological Implications.Geochimica, 22(4):389-398(in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-DQHX199304008.htm
      [20] Lin, Q., Ge, W.C., Wu, F.Y., et al., 2004.Geochemistry of Mesozoic Granites in Da Hinggan Ling Ranges.Acta Petrologica Sinica, 20(3):403-412(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200403004
      [21] Liu, C., Deng, J.F., Xu, L.Q., et al., 2011.A Preliminary Frame of Magma-Tectonic-Mo Metallogenic Events of Mesozoic Era in Da Hinggan Mountains and Xiao Hinggan Mountains Areas.Earth Science Frontiers, 18(3):166-178(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dxqy201103014
      [22] Liu, C.S., Chen, X.M., Chen, P.R., et al., 2003.Subdivision, Discrimination Criteria and Genisis for A Type Rock Suites.Geological Journal of China Universities, 9(4):573-591(in Chinese with English abstract).
      [23] Loiselle, M.C., Wones, D.R., 1979, Characteristics and Origin of Anorogenic Granites.Geol.Soc.Am.Abstr.with Progr., 11, 468.
      [24] Luo, Z.H., Huang, Z.M., Ke, S., 2007.An Overview of Granitoid.Geological Review, 53(S1):180-226(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dxqy-e201803007
      [25] Ma, C.Q., 1989.Magma-Dynamical Conditions on Crystallization Differentiation.Earth Science, 14(3):245-252(in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-DQKX198903003.htm
      [26] Ma, Y.F., Liu, Y.J., Wen, Q.B., et al., 2017.Petrogenesis and Tectonic Settings of Volcanic Rocks from Late Triassic Hadataolegai Fm.at Central Part of Great Xing'an Range.Earth Science, 42(12):2146-2173(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dqkx201712004
      [27] Maniar, P.D., Piccoli, P.M., 1989.Tectonic Discrimination of Granitoids.Geological Society of America Bulletin, 101(5):635-643.https://doi.org/10.1130/0016-7606(1989)101<0635:tdog>2.3.co;2 doi:  10.1130/0016-7606(1989)101<0635:tdog>2.3.co;2
      [28] Mo, S.G., Han, M.L., Li, J.Y., 2005.Compositions and Orogenic Processes of Mongolia-Okhotsk Orogen.Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science), 24(3):50-52, 64(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=sdkjdxxb200503014
      [29] Nowell, G.M., Kempton, P.D., Noble, S.R., et al., 1998.High Precision Hf Isotope Measurements of MORB and OIB by Thermal Ionisation Mass Spectrometry:Insights into the Depleted Mantle.Chemical Geology, 149(3-4):211-233.https://doi.org/10.1016/s0009-2541(98)00036-9 doi:  10.1016/s0009-2541(98)00036-9
      [30] Pearce, J.A., Harris, N.B.W., Tindle, A.G., 1984.Trace Element Discrimination Diagrams for the Tectonic Interpretation of Granitic Rocks.Journal of Petrology, 25(4):956-983.https://doi.org/10.1093/petrology/25.4.956 doi:  10.1093/petrology/25.4.956
      [31] Qiu, J.S., Xiao, E., Hu, J., et al., 2008.Petrogenesis of Highly Fractionated Ⅰ-Type Granites in the Coastal Area of Northeastern Fujian Province:Constraints from Zircon U-Pb Geochronology, Geochemistry and Nd-Hf Isotopes.Acta Petrologica Sinica, 24(11):2468-2484(in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-YSXB200811003.htm
      [32] Shao, J.A., 1991.Crust Evolution in the Middle Part of the Northern Margin of Sino-Korean Plate.Peking University Press, Beijing(in Chinese).
      [33] Shao, J.A., Zhang, L.Q., Mu, B.L., et al.2007.Upwelling of Da Hinggan Mountains and Its Geodynamic Background.Geological Publishing House, Beijing, 1-6 (in Chinese).
      [34] She, H.Q., Li, J.W., Xiang, A.P., et al., 2012.U-Pb Ages of the Zircons from Primary Rocks in Middle-Northern Daxinganling and Its Implications to Geotectonic Evolution.Acta Petrologica Sinica, 28(2):571-594(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98201202018
      [35] Shi, G.H., Miao, L.C., Zhang, F.Q., et al.2004.Timing and Tectonic Significance of A Type Granite from Xilin Hot, Inner Mongolia.Chinese Science Bulletin, 49(4):384-389 (in Chinese).
      [36] Song, B., Zhang, Y.H., Wan, Y.S., et al., 2002.Mount Making and Procedure of the SHRIMP Dating.Geological Review, 48(S1):26-30(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/OA000005931
      [37] Sun, S.S., McDonough, W.F., 1989.Chemical and Isotopic Systematics of Oceanic Basalts:Implications for Mantle Composition and Processes.Geological Society, London, Special Publications, 42(1):313-345.https://doi.org/10.1144/gsl.sp.1989.042.01.19 doi:  10.1144/gsl.sp.1989.042.01.19
      [38] Tong, Y., Hong, D.W., Wang, T., et al., 2010.Spatial and Temporal Distribution of Granitoids in the Middle Segment of the Sino-Mongolian Border and Its Tectonic and Metallogenic Implications.Acta Geoscientica Sinica, 31(3):395-412(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dqxb201003013
      [39] Watson, E.B., Harrison, T.M., 1983.Zircon Saturation Revisited:Temperature and Composition Effects in a Variety of Crustal Magma Types.Earth and Planetary Science Letters, 64(2):295-304.https://doi.org/10.1016/0012-821x(83)90211-x doi:  10.1016/0012-821x(83)90211-x
      [40] Whalen, J.B., Currie, K.L., Chappell, B.W., 1987.A-Type Granites:Geochemical Characteristics, Discrimination and Petrogenesis.Contributions to Mineralogy and Petrology, 95(4):407-419.https://doi.org/10.1007/bf00402202 doi:  10.1007/bf00402202
      [41] Winther, K.T., 1996.An Experimentally Based Model for the Origin of Tonalitic and Trondhjemitic Melts.Chemical Geology, 127(1-3):43-59.https://doi.10.1016/0009-2541(95)00087-9 doi:  10.1016/0009-2541(95)00087-9
      [42] Wu, F.Y., Jahn, B.M., Wilde, S.A., et al.2003.Highly Fractionated Ⅰ-Type Granites in NE China (Ⅰ):Geochronology and Petrogenesis.Lithos, 66(3-4):241-273.https://doi.org/10.1016/S0024-4937(02)00222-0 doi:  10.1016/S0024-4937(02)00222-0
      [43] Wu, F.Y., Li, X.H., Yang, J.H., et al., 2007a.Discussions on the Petrogenesis of Granites.Acta Petrologica Sinica, 23(6):1217-1238(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200706001
      [44] Wu, F.Y., Li, X.H., Zheng, Y.F., et al., 2007b.Lu-Hf Isotopic Systematics and Their Applications in Petrology.Acta Petrologica Sinica, 23(2):185-220(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200702001
      [45] Wu, F.Y., Sun, D.Y., Ge, W.C., et al., 2011.Geochronology of the Phanerozoic Granitoids in Northeastern China.Journal of Asian Earth Sciences, 41(1):1-30.https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2010.11.014 doi:  10.1016/j.jseaes.2010.11.014
      [46] Wu, F.Y., Sun, D.Y., Li, H.M., et al., 2002.A-Type Granites in Northeastern China:Age and Geochemical Constraints on Their Petrogenesis.Chemical Geology, 187(1-2):143-173.https://doi.org/10.1016/s0009-2541(02)00018-9 doi:  10.1016/s0009-2541(02)00018-9
      [47] Wu, F.Y., Sun, D.Y., Lin, Q., 1999.Petrogenesis of the Phanerozoic Granites and Crustal Growth in Northeast China.Acta Petrologica Sinica, 15(2):181-189(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98199902003
      [48] Wu, F.Y., Yang, Y.H., Xie, L.W., et al., 2006.Hf Isotopic Compositions of the Standard Zircons and Baddeleyites Used in U-Pb Geochronology.Chemical Geology, 234(1-2):105-126.https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2006.05.003 doi:  10.1016/j.chemgeo.2006.05.003
      [49] Wu, G., Chen, Y.J., Zhao, Z.H., et al., 2009.Geochemistry, Zircon SHRIMP U-Pb Age and Petrogenesis of the East Luoguhe Granites at the Northern End of the Great Hinggan Range.Acta Petrologica Sinica, 25(2):233-247(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200902001
      [50] Xu, M.J., Xu, W.L., Wang, F., et al., 2013.Geochronology and Geochemistry of the Early Jurassic Granitoids in the Central Lesser Xing'an Range, NE China and Its Tectonic Implications.Acta Petrologica Sinica, 29(2):354-368(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98201302002
      [51] Xu, W.L., Wang, F., Pei, F.P., et al., 2013.Mesozoic Tectonic Regimes and Regional Ore-Forming Background in NE China:Constraints from Spatial and Temporal Variations of Mesozoic Volcanic Rock Associations.Acta Petrologica Sinica, 29(2):339-353(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98201302001
      [52] Zhang, J.H., 2009.Geochronology and Geochemistry of the Mesozoic Volcanic Rocks in the Great Xing'an Range, Northeastern China (Dissertation).China University of Geosciences, Wuhan (in Chinese with English abstract).
      [53] Zhang, K.F., Deng, B., Zhang, F.Q., et al., 2016.Determination of Early Stage of Early Cretaceous Compressive Event in Hailar Basin, NE China, and Its Tectonic Significance.Earth Science, 41(7):1141-1155(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dqkx201607006
      [54] Zhang, K.X., Pan, G.T., He, W.H., et al., 2015.New Division of Tectonic-Strata Superregion in China.Earth Science, 40(2):206-233(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqkx201502004
      [55] Zhang, Q., 2012.Could Granitic Magmas Experience Fractionation and Evolution? Acta Petrologica et Mineralogica, 31(2):252-260(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yskwxzz201202013
      [56] Zhang, Q., 2013.Is the Mesozoic Magmatism in Eastern China Related to the Westward Subduction of the Pacific Plate? Acta Petrologica et Mineralogica, 32(1):113-128(in Chinese with English abstract).
      [57] Zhang, Q., Wang, Y., Li, C.D., et al., 2006.Granite Classification on the Basis of Sr and Yb Contents and Its Implications.Acta Petrologica Sinica, 22(9):2249-2269(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200609001
      [58] Zhang, X.Z., Yang, B.J., Wu, F.Y., et al., 2006.The Lithosphere Structure in the Hingmong-Jihei (Hinggan-Mongolia-Jilin-Heilongjiang) Region, Northeastern China.Geology in China, 33(4):816-823(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgdizhi200604011
      [59] Zhang, Z.M., Kang, D.Y., Ding, H.X., et al., 2018.Partial Melting of Himalayan Orogen and Formation Mechanism of Leucogranites.Earth Science, 43(1):82-98(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqkx201801005
      [60] Zhao, S., Xu, W.L., Tang, J., et al., 2016.Neoproterozoic Magmatic Events and Tectonic Attribution of the Erguna Massif:Constraints from Geochronological, Geochemical and Hf Isotopic Data of Intrusive Rocks.Earth Science, 41(11):1803-1829(in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-DQKX201611001.htm
      [61] Zhao, X.C., Zhou, W.X., Fu, D., et al., 2018.Isotope Chronology and Geochemistry of the Lower Carboniferous Granite in Xilinhot, Inner Mongolia, China.Journal of Earth Science, 29(2):280-294.https://doi.org/10.1007/s12583-017-0942-2 doi:  10.1007/s12583-017-0942-2
      [62] Zheng, Y.D., Davis, G.A., Wang, C., et al., 2000.Major Mesozoic Tectonic Events in the Yanshan Belt and the Plate Tectonic Setting.Acta Geologica Sinica, 74(4):289-302(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dizhixb200004001
      [63] Zonenshain, L.P., Muznin, M.I., Natapov, L.M., 1990.Mongol-Okhotsk Fold Belt.In: Page, B.M., ed., Geology of the USSR: A Plate Tectonic Synthesis.Geophysical Union Gedynamic Series, 21: 97-120.
      [64] Zorin, Y.A., 1999.Geodynamics of the Western Part of the Mongolia-Okhotsk Collisional Belt, Trans-Baikal Region (Russia) and Mongolia.Tectonophysics, 306(1):33-56.https://doi.org/10.1016/s0040-1951(99)00042-6 doi:  10.1016/s0040-1951(99)00042-6
      [65] 陈崇阳, 高有峰, 吴海波, 等, 2016.海拉尔盆地火山岩的锆石U-Pb年龄及其地质意义.地球科学, 41(8):1259-1274. http://earth-science.net/WebPage/Article.aspx?id=3336
      [66] 邓晋福, 罗照华, 苏尚国, 等, 2004.岩石成因、构造环境与成矿作用.北京:地质出版社.
      [67] 邓晋福, 赵海玲, 莫宣学, 等, 1996.中国大陆根柱构造大陆动力学的钥匙.北京:地质出版社.
      [68] 董树文, 李廷栋, 钟大赉, 等, 2009.侏罗纪/白垩纪之交东亚板块汇聚的研究进展和展望.中国科学基金, 23(5):281-286. doi:  10.3969/j.issn.1000-8217.2009.05.008
      [69] 洪大卫, 王式洸, 谢锡林, 等, 2000.兴蒙造山带正ε(Nd, t)值花岗岩的成因和大陆地壳生长.地学前缘, 7(2):441-456. doi:  10.3321/j.issn:1005-2321.2000.02.012
      [70] 侯可军, 李延河, 谢桂青, 2007.锆石Hf同位素的LA-MC-ICP-MS分析方法.质谱学报, 28(增刊):26-28. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Conference/6529982
      [71] 李锦轶, 张进, 杨天南, 等, 2009.北亚造山区南部及其毗邻地区地壳构造分区与构造演化.吉林大学学报(地球科学版), 39(4):584-605. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/cckjdxxb200904002
      [72] 李竞妍, 郭锋, 李超文, 等, 2014.东北地区晚古生代-中生代Ⅰ型和A型花岗岩Nd同位素变化趋势及其构造意义.岩石学报, 30(7):1995-2008. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98201407013
      [73] 李培忠, 于津生, 1993.黑龙江碾子山晶洞碱性花岗岩岩体年龄及其意义.地球化学, 22(4):389-398. doi:  10.3321/j.issn:0379-1726.1993.04.009
      [74] 林强, 葛文春, 吴福元, 等, 2004.大兴安岭中生代花岗岩类的地球化学.岩石学报, 20(3):403-412. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200403004
      [75] 刘昌实, 陈小明, 陈培荣, 等, 2003.A型岩套的分类、判别标志和成因.高校地质学报, 9(4):573-591. doi:  10.3969/j.issn.1006-7493.2003.04.011
      [76] 刘翠, 邓晋福, 许立权, 等, 2011.大兴安岭-小兴安岭地区中生代岩浆-构造-钼成矿地质事件序列的初步框架.地学前缘, 18(3):166-178. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dxqy201103014
      [77] 罗照华, 黄忠敏, 柯珊, 2007.花岗质岩石的基本问题.地质论评, 53(S1):180-226. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Conference/7128036
      [78] 马昌前, 1989.结晶分异作用的岩浆动力学条件.地球科学, 14(3):245-252. doi:  10.3321/j.issn:1000-2383.1989.03.001
      [79] 马永非, 刘永江, 温泉波, 等, 2017.大兴安岭中段晚三叠世哈达陶勒盖组火山岩成因及构造背景.地球科学, 42(12):2146-2173. http://earth-science.net/WebPage/Article.aspx?id=3707
      [80] 莫申国, 韩美莲, 李锦轶, 2005.蒙古-鄂霍茨克造山带的组成及造山过程.山东科技大学学报(自然科学版), 24(3):50-52, 64. doi:  10.3969/j.issn.1672-3767.2005.03.014
      [81] 邱检生, 肖娥, 胡建, 等, 2008.福建北东沿海高分异Ⅰ型花岗岩的成因:锆石U-Pb年代学、地球化学和Nd-Hf同位素制约.岩石学报, 24(11):2468-2484. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200811002
      [82] 邵济安, 1991.中朝板块北缘中段地壳演化.北京:北京大学出版社.
      [83] 邵济安, 张履桥, 牟保磊, 等, 2007.大兴安岭的隆起与地球动力学背景.北京:地质出版社, 1-6.
      [84] 佘宏全, 李进文, 向安平, 等, 2012.大兴安岭中北段原岩锆石U-Pb测年及其与区域构造演化关系.岩石学报, 28(2):571-594. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98201202018
      [85] 施光海, 苗来成, 张福勤, 等, 2004.内蒙古锡林浩特A型花岗岩的时代及区域构造意义.科学通报, 49(4):384-389. doi:  10.3321/j.issn:0023-074X.2004.04.015
      [86] 宋彪, 张玉海, 万渝生, 等, 2002.锆石SHRIMP样品靶制作、年龄测定及有关现象讨论.地质论评, 48(S1):26-30. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/OA000005931
      [87] 童英, 洪大卫, 王涛, 等, 2010.中蒙边境中段花岗岩时空分布特征及构造和找矿意义.地球学报, 31(3):395-412. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqxb201003013
      [88] 吴福元, 李献华, 杨进辉, 等, 2007a.花岗岩成因研究的若干问题.岩石学报, 23(6):1217-1238. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200706001
      [89] 吴福元, 李献华, 郑永飞, 等, 2007b.Lu-Hf同位素体系及其岩石学应用.岩石学报, 23(2):185-220. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200702001
      [90] 吴福元, 孙德有, 林强, 1999.东北地区显生宙花岗岩的成因与地壳增生.岩石学报, 15(2):181-189. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98199902003
      [91] 武广, 陈衍景, 赵振华, 等, 2009.大兴安岭北端洛古河东花岗岩的地球化学、SHRIMP锆石U-Pb年龄和岩石成因.岩石学报, 25(2):233-247. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200902001
      [92] 徐美君, 许文良, 王枫, 等, 2013.小兴安岭中部早侏罗世花岗质岩石的年代学与地球化学及其构造意义.岩石学报, 29(2):354-368. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98201302002
      [93] 许文良, 王枫, 裴福萍, 等, 2013.中国东北中生代构造体制与区域成矿背景:来自中生代火山岩组合时空变化的制约.岩石学报, 29(2):339-353. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98201302001
      [94] 张吉衡, 2009.大兴安岭中生代火山岩年代学及其地球化学研究(博士学位论文).武汉: 中国地质大学. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10491-2009153771.htm
      [95] 张科峰, 邓彬, 章凤奇, 等, 2016.海拉尔盆地早白垩世早期挤压变形事件的厘定及其构造意义.地球科学, 41(7):1141-1155. http://earth-science.net/WebPage/Article.aspx?id=3324
      [96] 张克信, 潘桂棠, 何卫红, 等, 2015.中国构造-地层大区划分新方案.地球科学, 40(2):206-233. http://earth-science.net/WebPage/Article.aspx?id=3179
      [97] 张旗, 2012.花岗质岩浆能够结晶分离和演化吗?岩石矿物学杂志, 31(2):252-260. doi:  10.3969/j.issn.1000-6524.2012.02.013
      [98] 张旗, 2013.中国东部中生代岩浆活动与太平洋板块向西俯冲有关吗?岩石矿物学杂志, 32(1):113-128. doi:  10.3969/j.issn.1000-6524.2013.01.010
      [99] 张旗, 王焰, 李承东, 等, 2006.花岗岩的Sr-Yb分类及其地质意义.岩石学报, 22(9):2249-2269. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200609001
      [100] 张兴洲, 杨宝俊, 吴福元, 等, 2006.中国兴蒙—吉黑地区岩石圈结构基本特征.中国地质, 33(4):816-823. doi:  10.3969/j.issn.1000-3657.2006.04.011
      [101] 张泽明, 康东艳, 丁慧霞, 等, 2018.喜马拉雅造山带的部分熔融与淡色花岗岩成因机制.地球科学, 43(1):82-98. http://earth-science.net/WebPage/Article.aspx?id=3726
      [102] 赵硕, 许文良, 唐杰, 等, 2016.额尔古纳地块新元古代岩浆作用与微陆块构造属性:来自侵入岩锆石U-Pb年代学、地球化学和Hf同位素的制约.地球科学, 41(11):1803-1829. http://earth-science.net/WebPage/Article.aspx?id=3381
      [103] 郑亚东, Davis, G.A., 王琮, 等, 2000.燕山带中生代主要构造事件与板块构造背景问题.地质学报, 74(4):289-302. doi:  10.3321/j.issn:0001-5717.2000.04.001
    • [1] 苟正彬, 刘函, 段瑶瑶, 李俊, 张士贞.  亚东地区高喜马拉雅结晶岩系部分熔融的时限:来自乃堆拉混合岩锆石U-Pb年代学的约束 . 地球科学, 2020, 45(8): 2894-2904. doi: 10.3799/dqkx.2020.110
      [2] 王艳, 马昌前, 王连训, 刘园园.  赣西北小九宫-沙店白垩纪花岗岩的岩石成因及构造意义 . 地球科学, 2020, 45(4): 1115-1135. doi: 10.3799/dqkx.2019.116
      [3] 张家辉, 田辉, 王惠初, 施建荣, 任云伟, 初航, 常青松, 钟焱, 张阔, 相振群.  华北克拉通怀安杂岩中早前寒武纪两期变质表壳岩的重新厘定:岩石学及锆石U-Pb年代学证据 . 地球科学, 2019, 44(1): 1-22. doi: 10.3799/dqkx.2018.259
      [4] 张朋, 赵岩, 寇林林, 沙德铭, 毕中伟, 杨凤超.  辽东半岛丹东地区中生代花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义 . 地球科学, 2019, 44(10): 3297-3313. doi: 10.3799/dqkx.2019.129
      [5] 李开文, 方怀宾, 郭君功, 刘坤, 赵焕, 王小娟.  东秦岭南召县五朵山岩体二云母花岗岩地球化学、锆石U-Pb年代学及地质意义 . 地球科学, 2019, 44(1): 123-134. doi: 10.3799/dqkx.2018.306
      [6] 夏琼霞.  高压-超高压变质岩石中不同成因的石榴石 . 地球科学, 2019, 44(12): 4042-4049. doi: 10.3799/dqkx.2019.235
      [7] 刘贻灿, 杨阳, 姜为佳, 李远.  大别造山带在大陆裂解、地壳的俯冲-折返及山根垮塌期间的多期部分熔融作用 . 地球科学, 2019, 44(12): 4195-4202. doi: 10.3799/dqkx.2019.237
      [8] 高栋, 吴才来, 郜源红, 张昕, 陈红杰, 郭文峰, 吴迪, 郑坤.  南阿尔金玉苏普阿勒克塔格花岗岩体锆石U-Pb年代学、地球化学特征及地质意义 . 地球科学, 2019, 44(11): 3812-3828. doi: 10.3799/dqkx.2018.279
      [9] 陶再礼, 尹继元, 陈文, 李大鹏, 徐志华, 杜秋怡.  南天山早二叠世Ⅰ型花岗岩Sr-Nd-Hf同位素特征:岩石成因和大陆地壳增长的意义 . 地球科学, 2019, 44(10): 3565-3582. doi: 10.3799/dqkx.2019.079
      [10] 王楠, 吴才来, 雷敏, 陈红杰, 李名则.  北祁连青山花岗岩体矿物学特征及其对岩石成因的约束 . 地球科学, 2018, 43(4): 1253-1265. doi: 10.3799/dqkx.2018.718
      [11] 高一杰, 刘景波.  高级变质岩中熔体包裹体研究进展 . 地球科学, 2018, 43(1): 236-246. doi: 10.3799/dqkx.2018.014
      [12] 王艺龙, 李艳军, 魏俊浩, 李欢, 韩玉, 周红智, 黄啸坤, 柯坤家.  东昆仑五龙沟地区晚志留世A型花岗岩成因:U-Pb年代学、地球化学、Nd及Hf同位素制约 . 地球科学, 2018, 43(4): 1219-1236. doi: 10.3799/dqkx.2018.717
      [13] 张泽明, 康东艳, 丁慧霞, 田作林, 董昕, 秦圣凯, 穆虹辰, 李梦梅.  喜马拉雅造山带的部分熔融与淡色花岗岩成因机制 . 地球科学, 2018, 43(1): 82-98. doi: 10.3799/dqkx.2018.005
      [14] 施彬, 朱云海, 钟增球, 菅坤坤.  东昆仑黑海地区加里东期过铝质花岗岩岩石学、地球化学特征及地质意义 . 地球科学, 2016, 41(1): 35-54. doi: 10.3799/dqkx.2016.003
      [15] 张炜, 周汉文, 朱云海, 毛武林, 佟鑫, 马占青, 曹永亮.  东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩演化:基于莫河下拉岩体岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的证据 . 地球科学, 2016, 41(8): 1334-1348. doi: 10.3799/dqkx.2016.520
      [16] 周汉文, 李少林, 丁振举, 李建威, 姚书振, .  豫西小秦岭地区晚古元古代地壳深熔作用及 构造意义:岩石学和锆石U-Pb年代学证据 . 地球科学, 2015, 24(5): 824-839. doi: 10.3799/dqkx.2015.067
      [17] 李伍平.  辽西北票晚侏罗世蓝旗组火山岩的岩浆演化及其岩石成因 . 地球科学, 2012, 21(1): 47-56. doi: 10.3799/dqkx.2012.005
      [18] 高睿, 肖龙, 何琦, 袁静, 倪平泽, 杜景霞.  滇西维西-德钦一带花岗岩年代学-地球化学和岩石成因(附表1) . 地球科学, 2010, 19(2): -.
      [19] 高睿, 肖龙, 何琦, 袁静, 倪平泽, 杜景霞.  滇西维西-德钦一带花岗岩年代学-地球化学和岩石成因 . 地球科学, 2010, 19(2): -. doi: 10.3799/dqkx.2010.019
      [20] 薛怀民, 刘福来, 孟繁聪.  苏鲁造山带五莲新元古代花岗岩类成因的Sr-Nd同位素证据 . 地球科学, 2006, 15(4): -.
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    出版历程
    • 收稿日期:  2018-05-21
    • 刊出日期:  2019-04-01

    内蒙古博克图晶洞花岗岩形成时代、特征及其地质意义

      通讯作者: 刘翠, liucui@cugb.edu.cn
      作者简介: 秦锦华(1992-), 男, 博士研究生, 矿物学、岩石学、矿床学专业
    • 1. 中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037
    • 2. 中国地质大学地球科学与资源学院, 北京 100083
    • 3. 中国地质科学院地质研究所, 北京 100037
    基金项目:  中国地质调查局项目 DD20160056中国地质调查局项目 1212011121075中国地质调查局项目 12120114020901中国地质调查局项目 12120115069701

    摘要: 晶洞花岗岩成因类型和大地构造背景等方面的研究,目前颇具争议.先前的研究认为晶洞碱长、正长花岗岩属于A型花岗岩,形成于伸展环境,近年来的研究发现其成因类型具多样性.报道了博克图晶洞花岗岩的岩石学、岩石地球化学、年代学等方面的特征.SHRIMP锆石U-Pb定年结果为140.8±2.2 Ma,指示其属于早白垩世的产物.且其具有高SiO2,高ALK(Na2O+K2O)(7.99%~8.43%),K2O/Na2O=1.0~1.1,以及低的FeOT(1.15%~1.30%).微量元素富Th、U、Cs、Rb,贫Ba、Sr、P、Ti,10 000*Ga/Al、总稀土含量以及Zr+Nb+Y+Ce值均低于A型花岗岩最低平均值,由此指示其应属于Ⅰ型花岗岩,Hf同位素特征显示其成分为新生地壳来源.动力学机制上,博克图晶洞花岗岩主要受制于早白垩世时期蒙古-鄂霍次克洋闭合作用.在东北地区岩石圈由增厚到减薄转换事件中,早期的新生地壳在地幔物质的底侵作用下发生低程度的部分熔融作用.

    English Abstract

    • 东北地区花岗岩的分布面积达数十万平方千米,且绝大部分形成于中生代(吴福元等,2007a).我国东北地区中生代如此大规模的花岗岩带的形成原因和大地构造背景一直是各研究者关注的焦点(吴福元等,1999邵济安等,2007Wu et al., 2011佘宏全等,2012张旗,2013).对于富含晶洞的花岗岩类,对其成因类型划分争议较大,核心问题集中在到底是A型还是Ⅰ型(李培忠和于津生,1993施光海等,2004邱检生等,2008; Chen et al., 2018; 张泽明等, 2018Zhao et al., 2018).A型花岗岩最早由Loiselle and Wones(1979)提出,为“适度碱性”、“贫水”、“非造山”的一类花岗岩,它往往含水量、氧逸度较低,形成温度较高,在化学成分上,A型花岗岩富碱(Na2O+K2O)(7%~11%)、富硅、低钙、镁,铁镁值较高(FeO*/MgO=8~80), 富集REE、Zr、Nb、Ta等高场强元素,贫Co、Ni、Ba、Sr、Eu等元素,10 000*Ga/Al比值和Zr+Nb+Ce+Y较高(Loiselle and Wones, 1979Whalen et al., 1987Eby,1990King et al., 1997Bonin,2007).Ⅰ型花岗岩主要化学特征为相对富Na2O,A/CNK < 1.1, 标准矿物分子出现透辉石和少量刚玉,刚玉分子含量往往小于1%(Chappell and White, 1974).尽管部分A型花岗岩和Ⅰ型花岗岩在岩石学、地球化学特征上具有一定的相似性(吴福元等,1999),但其指示的成因和构造含义却有较大差异,A型花岗岩往往指示的是板内伸展的环境,而Ⅰ型花岗岩则是下地壳硅镁层(火成岩)物质的重熔和简单成岩过程中形成的花岗岩类,形成于大陆边缘弧环境,其成因类型和形成时代的准确厘定对揭示其形成的大地构造环境具有重要意义.此外,对中生代时期大兴安岭地区的构造动力学机制也争议不断,吴福元等(2007a)认为是古太平洋的作用.但是,随着近年来研究的深入,越来越多的学者开始考虑到西北部的蒙古-鄂霍次克洋对该区的影响.甚至有些学者(张旗,2013)认为整个中国东部中生代时期的岩浆活动与太平洋的西向俯冲并无关系.

      本文通过野外地质调查、岩石学、岩石地球化学及同位素年代学等方面的研究,揭示博克图晶洞花岗岩岩体的特征,进而探讨岩体的成因及其构造背景.

      • 研究区位于内蒙古自治区东部牙克石市境内,距离博克图镇约40 km左右,大地构造位置位于中亚造山带东段、大兴安岭东坡、兴蒙造山带与松辽盆地的相交处.研究区所处的兴安地块北部与额尔古纳地块相邻,南部为松嫩地块(图 1).该区域古生代至中生代早期以多个微陆块的拼贴为特征,并受制于古亚洲洋的演化影响,中生代时期该区域进入蒙古-鄂霍茨克构造体系,受制于蒙古-鄂霍茨克洋的演化和改造(Wu et al., 2011许文良等,2013张克信等,2015张科峰等,2016),中新生代属滨太平洋地区大兴安岭-燕山分区中生代火山-侵入岩带,是中国东部大陆环太平洋火山活动带的重要组成部分,构造线方向主要为NE、NNE向.

        图  1  东北地区构造简图

        Figure 1.  Tectonic map of NE China

        岩体西北侧和南侧出露晚侏罗世玛尼吐组(J3mn)的中基性火山角砾岩、安山岩,中酸性凝灰岩和粗面岩.岩体东部与满克头鄂博组(J3mk)的流纹岩、流纹质火山碎屑岩层呈断层接触,断层的方向为NW向(图 2).白音高老组(K1b)的流纹岩、流纹质凝灰岩、集块岩出露于岩体的东侧.岩体的北侧和东侧地区还零星分布着奥陶世哈拉哈河组浊积岩复理石建造.并沿雅鲁河分布着第四系的河流相沉积物,主要为以砂砾岩为主的河漫滩沉积物.研究区内发育的断裂主要为NNE向的嫩江-黑河断裂、NW向的雅鲁河次级张扭性断裂.区内出露的主要岩浆岩为晚石炭世中粗粒斑状黑云母二长花岗岩、晚侏罗世中粗粒黑云母二长花岗岩、早白垩世早期石英二长斑岩以及石英正长岩和晶洞文象花岗岩、晚期的花岗斑岩、以及呈脉状产出的正长斑岩.

        图  2  博克图地区地质简图

        Figure 2.  Geological map of Boketu area

      • 该区晶洞花岗岩出露面积约为20 km2,岩体表面呈灰白色,风化较为严重,节理发育明显(图 3a),晶洞集中分布于岩体的边部(图 3b).其西北侧发育有二长花岗岩岩体,东南部发育石英二长斑岩岩脉,与岩体距离较远,无穿切关系.博克图晶洞花岗岩的岩性为正长花岗岩和碱长花岗岩,岩石呈中-粗粒结构,发育典型晶洞构造,且晶洞较为密集,直径在0.5~5.0 cm不等,主要集中在1~2 cm之间.晶洞主要发育于岩体的上部,岩体下部晶洞稀疏,且直径均较小.

        图  3  博克图晶洞花岗岩野外露头照片

        Figure 3.  The field occurrence photos of Boketu miarolitic granite

        博克图晶洞花岗岩的主要矿物有石英、条纹长石、微斜长石、斜长石.石英多呈半自形,含量25%~30%,发育有石英与钾长石交生的文象结构,正交镜下石英呈不规则状交生于钾长石中(图 4b).条纹长石表面发生轻微绢云母化、高岭土化,晶体呈柱状、板柱状,大小不一,其中条纹长石和发育文象结构的钾长石粒度较大,可达8~10 mm,大多数集中在1~5 mm,条纹长石含量约为20%,内部有由于固溶体分离而形成的文象结构、条纹结构,成分是微斜长石,发育微斜长石典型的格子双晶以及卡式双晶(图 4c),含量约为30%.斜长石发育聚片双晶,含量约为5%~10%.暗色矿物为黑云母,部分黑云母发生绿泥石化(图 4a),含量小于5%.含有少量的锆石、磷灰石和磁铁矿副矿物.

        图  4  博克图晶洞花岗岩的岩相学照片

        Figure 4.  Petrographic photos of Boketu miarolitic granite

      • 测试所选用的锆石是由河北省廊坊市地质测绘院进行挑选,锆石按常规方法分选,最后在双目镜下挑纯,粒度均在63~150 μm之间.挑选出来的纯净锆石粘在不含U、Pb、Th的环氧树脂靶上,每个靶上含有多行待测锆石和一行Temora标准锆石,靶表面进行了抛光和镀金处理以供测试,这一过程在北京离子探针中心实验室完成.年龄测试在北京离子探针中心SHRIMPⅡ上完成,一次离子电流为4.5 nA,电压为10 kV,离子束直径约25~30 μm,质量分辨率约5 400,具体测试条件及流程见宋彪等(2002).数据处理采用SQUID1.0和ISOPLOT程序,普通Pb根据实测数据由离子探针中心工作人员协助处理,模式铅成分校正:单个测试数据误差和206Pb/238U年龄的加权平均值误差均为95%置信度误差(1σ),对年轻的岩浆锆石,采用206Pb/238U年龄;对较老的继承锆石,采用207Pb/206Pb年龄.由于博克图地区晶洞花岗岩较为年轻,因而采用的是206Pb/238U年龄.

      • 锆石为无色-浅黄色,透明-半透明,呈短柱状、长柱状,长宽比约为3:1~1:1(图 5).锆石较为破碎,大小为100~250 μm,阴极发光图上可见锆石均发育明显与晶体边界生长一致的岩浆振荡环带,环带窄而密,显示其为酸性岩浆成因锆石.部分锆石内部有残留核,CL相片中亮度比较大,核部被熔蚀,可能为捕获锆石或继承锆石.

        图  5  锆石颗粒的阴极发光图像

        Figure 5.  Cathodoluminescence images of zircon grains

        SHRIMP锆石U-Pb年龄分析结果见表 1,总共分析了13颗锆石,13个点,选取的点均是有岩浆韵律,且韵律环带发育较好的区域,测试中选用的标准锆石是澳大利亚标准锆石,年龄为395~405 Ma.所有点的Th含量为79×10-6~655×10-6,U含量为115×10-6~804×10-6.Th/U值为0.54~1.05,指示其为岩浆锆石,206Pb/238U的年龄值在129.7~150.8 Ma之间,绝大部分集中于135~145 Ma范围内.206Pb/238U比值的加权平均年龄为140.8±2.2 Ma(MSWD=0.84,probablity=0.56)(图 6),该年龄代表博克图晶洞花岗岩岩体的结晶年龄.

        点号 含量(10-6) Th/U 同位素比值 年龄(Ma)
        U Th 206Pb 206Pb/238U ±% 207Pb*/235U ±% 207Pb/206Pb ±% 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb
        BKT3-1 263 138 5.23 0.54 0.022 60 2.7 0.161 0 6.0 0.051 6 5.4 144.1±3.9 147.4±3.9 -947±950
        BKT3-2 250 144 4.77 0.60 0.022 21 2.5 0.137 3 6.5 0.046 6 5.7 141.6±3.5 141.3±3.9 28±140
        BKT3-3 148 96 2.67 0.67 0.020 32 4.1 0.119 0 10 0.055 8 7.0 129.7±5.3 131.4±5.6 -1 020±1 900
        BKT3-4 699 446 12.9 0.66 0.021 40 2.2 0.152 3 4.6 0.051 5 4.1 136.5±3.0 137.4±3.3 -5±210
        BKT3-5 590 404 11.5 0.71 0.022 77 2.3 0.152 6 4.9 0.053 7 3.9 145.1±3.4 144.3±3.8 359±88
        BKT3-6 620 386 11.5 0.64 0.021 27 2.4 0.199 6 3.5 0.052 5 3.6 135.7±3.2 140.3±3.5 -462±680
        BKT3-7 115 79 2.20 0.71 0.021 30 3.7 0.149 0 12 0.065 4 8.1 135.9±5.0 139.6±5.4 -1 450±1 800
        BKT3-8 545 323 10.3 0.61 0.021 91 2.1 0.145 8 4.7 0.050 4 4.0 139.7±2.9 139.4±3.3 212±93
        BKT3-9 646 655 12.1 1.05 0.021 78 2.0 0.145 3 4.3 0.050 6 3.6 138.9±2.8 138.5±3.4 225±83
        BKT3-10 422 330 8.57 0.81 0.023 66 2.2 0.195 3 4.5 0.053 9 4.3 150.8±3.3 151.8±3.8 368±97
        BKT3-11 554 337 10.60 0.63 0.021 97 2.4 0.174 2 4.4 0.054 3 3.9 140.1±3.3 142.6±3.7 -234±240
        BKT3-12 345 168 6.62 0.50 0.022 33 2.3 0.146 4 6.0 0.054 5 4.8 142.3±3.3 141.2±3.6 390±110
        BKT3-13 804 475 15.70 0.61 0.022 61 2.2 0.162 9 3.8 0.050 4 3.3 144.1±3.1 145.4±3.4 -52±190

        表 1  博克图晶洞花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄

        Table 1.  The SHRIMP zircon U-Pb ages of Boketu miarolitic granite

        图  6  博克图花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄谐和图

        Figure 6.  SHRIMP U-Pb concordia diagram of zircon from Boketu miarolitic granite

      • 本文共分析了5个样品,编号分别为BKT3-1、BKT3-2、BKT3-3、BKT3-4、BKT3-5.主量元素和微量元素(含稀土元素)测试由河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成.主量元素采用GB/T14506.28-2010方法、X射线荧光光谱仪测定,分析精度优于2%.微量元素(含稀土元素)采用DZG20-1方法、X Serise2等离子体质谱仪测定,对绝大多数微量元素的重复性测试相对标准偏差(RSD)优于5%,分析结果见于附表1.

        锆石的Hf同位素分析在中国地质科学院矿产资源所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成,仪器为Neptune多接收器电感耦合等离子体质谱仪和Newwave紫外激光剥蚀系统(LA-MC-ICP-MS)上进行.激光束斑直径为55 μm,测定中采用He气作为剥蚀物质载气,利用标准锆石GJ-1为外标对仪器状态进行监控并对样品进行外部校正,详细测试流程以及仪器运行条件等参见侯可军等(2007).分析过程中锆石标准GJ1的166Hf/167Hf测试的加权平均值为0.282 171±8(2SD,N=24),与文献报道的的误差范围基本一致(Nowell et al., 1998).

      • 博克图晶洞花岗岩富硅(SiO2介于75.9%~76.97%),全碱含量高,Na2O+K2O=7.99%~8.43%,K2O/Na2O=1.0~1.1,体现出高钾特征,在图 7a的SiO2-K2O的图解上,所有样品均落在高钾钙碱性系列区域.里特曼指数(σ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43)(%))为1.9~2.1,属于钙碱性岩石.在碱-硅图(图 7b)上均落入CA区域;A/NK比值均大于1.1,A/CNK值主要变化于0.98~1.06之间,属于准铝质-弱过铝质花岗岩,与过铝质S型花岗岩的A/CNK>1.1有明显的区别,Al2O3=12.20%~12.73%;且随SiO2含量增加,P2O5含量降低,与Ⅰ型花岗岩演化趋势一致.全Fe含量(1.15%~1.30%)、CaO含量(0.23%~0.93%)、TiO2含量(0.13%~0.20%)、MgO含量(0.13%~0.23%)、P2O5含量(0.03%~0.04%)均较低.由CIPW标准矿物计算结果,石英的标准分子含量在34.8%~37.4%之间,平均为35.7%,碱性长石含量为57.6%~60.5%,斜长石的含量较低,在2%~8.8%之间.标准矿物出现刚玉分子,但其含量较小(< 1%),无碱性矿物霞石分子,属于碱长-正长花岗岩类.

        图  7  博克图花岗岩的K2O-SiO2图(a)和SiO2-(Na2O+K2O-CaO)图(b)

        Figure 7.  K2O vs. SiO2 diagram (a) and SiO2 vs. (Na2O+K2O-CaO) diagram (b) of Boketu miarolitic granite

      • 博克图晶洞花岗岩相对富集Th、U等元素,亏损Nb、Ta、Ba、Sr、P、Ti等.Rb/Sr比值变化于2.53~5.01,K/Rb比值介于217~315,亲铁元素(V、Co)的含量低(图 8a).10 000*Ga/Al比值变化范围很小(2.24~2.56),Zr+Nb+Y+Ce=147.1×10-6~183.8×10-6, 均低于典型的A型花岗岩平均值.Eu的异常指数为0.33~0.39,平均为0.36.总稀土含量∑REE=84.4×10-6~110.2×10-6.轻稀土较重稀土分异程度高,LREE/HREE=10.95~13.53,平均为12.35;(La/Sm)N=6.3~7.9,平均为7.6;(La/Gd)N=10.7~13.9,平均为12.5;(La/ Yb)N=7.7~13.7,平均为11.3.

        图  8  博克图花岗岩的微量元素蛛网图(a)和稀土元素配分图(b)

        Figure 8.  Primitive mantle-normalized spider diagram(a) and chondrite-normalized REE pattern(b) of Boketu miarolitic granite

        在球粒陨石标准化的稀土元素配分图中(图 8b),所有样品的趋势近于一致,均表现为向右倾斜的轻稀土富集配分型式,重稀土配分曲线趋势较为平缓,并具有轻微的上升趋势,可能与岩浆晚期富含流体和挥发分相关.具有明显的Eu负异常,说明博克图花岗岩的岩浆中贫斜长石(Pl)组分,Eu难以类质同象进入晶格而残留在源区.

      • 对上述锆石开展了Hf同位素测试分析,结果见表 2.176Hf/177Hf的比值分布于0.282 73~0.282 88之间,f(Lu/Hf)的值介于-0.94~-0.96,εHf(0)的值为-1.6~+3.8之间,平均值为+1.4,εHf(t)的值为+2.1~+6.9,平均值为+4.3.通过计算,得到两阶段的模式年龄TDM1的值为534.1~755.7 Ma,平均为646.5 Ma;TDM2的值为1 170.6~1 559.5 Ma,平均值为1 270.6 Ma.

        样品 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf εHf(0) εHf(t) f(Lu/Hf) TDM1(Ma) TDM2(Ma)
        BKT3-1 0.047 76 0.000 98 0.001 35 0.000 018 0.282 88 0.000 028 3.8 6.87 -0.96 534.09 1 013.46
        BKT3-2 0.047 73 0.000 35 0.001 39 0.000 003 0.282 85 0.000 025 2.8 5.76 -0.96 575.28 1 110.83
        BKT3-3 0.044 42 0.000 34 0.001 28 0.000 004 0.282 81 0.000 021 1.3 4.09 -0.96 632.68 1 254.96
        BKT3-4 0.055 90 0.000 07 0.001 59 0.000 006 0.282 73 0.000 028 -1.6 1.27 -0.95 755.74 1 513.20
        BKT3-5 0.071 01 0.001 78 0.001 96 0.000 042 0.282 75 0.000 031 -0.9 2.08 -0.94 734.64 1 444.60
        BKT3-6 0.062 65 0.000 59 0.001 96 0.000 008 0.282 82 0.000 022 1.7 4.51 -0.94 629.08 1 220.43
        BKT3-7 0.055 08 0.000 29 0.001 64 0.000 019 0.282 82 0.000 024 1.6 4.49 -0.95 627.18 1 223.48
        BKT3-8 0.041 42 0.000 42 0.001 25 0.000 019 0.282 83 0.000 021 2.0 4.92 -0.96 605.04 1 184.99
        BKT3-9 0.047 54 0.000 38 0.001 40 0.000 001 0.282 80 0.000 026 1.0 3.95 -0.96 645.13 1 271.74
        BKT3-10 0.055 34 0.000 71 0.001 60 0.000 015 0.282 83 0.000 024 2.0 5.15 -0.95 608.4 1 170.60
        注:TDM1为单阶段模式年龄;TDM2为两阶段模式年龄;f(Lu/Hf)为分馏因子,Hf同位素数据具体处理参考Wu et al.(2006).

        表 2  Hf同位素分析结果

        Table 2.  Hf isotopic analysis results of Boketu miarolitic granite

      • 花岗岩成因类型包括由Chappell and White(1974)针对Lachlan褶皱带花岗岩提出的Ⅰ型和S型花岗岩,由Loiselle and Wones(1979)提出的A型,以及Didier and Lameyre(1969)提出M型花岗岩.此分类方案得到广泛认可,并沿用至今.

        博克图晶洞花岗岩矿物学上以石英和碱性长石为主,含有少量的云母,未发现A型花岗岩所特有的碱性暗色矿物,如霓辉石、钠铁闪石等.主量元素特征显示,高的SiO2含量以及全碱含量(8%~8.4%)值、低的Al2O3与CaO、TiO2、MgO值均与A型花岗岩具有很高的相似性,但全Fe的含量较低.微量元素蛛网图中与A型花岗岩有很多相似之处,但是10 000×Ga/Al的值为2.24~2.56,明显低于Whalen et al.(1987)提出的世界A型花岗岩平均值3.75.Zr+Nb+Ce+Y的值为147.1×10-6~183.8×10-6,也比Whalen et al.(1987)提出的值(350×10-6)低得多.在10 000×Ga/Al-(Zr+Nb+Ce+Y)的图解中(图 9),所有样品均落在FG区域,即“高分异”的花岗岩区域,而不是A型花岗岩区域,且在Collins et al.(1982)提出的判别图解上,所有样品落入“高分异”的Ⅰ型花岗岩区域(图 10).博克图晶洞花岗岩样品的稀土元素配分曲线呈右倾型,轻重稀土的分异明显,与A型花岗岩的明显的四组分效应不太一致.负Eu异常,但其负Eu异常的平均值为0.36,大于典型的A型花岗岩值,总稀土含量为84×10-6~110×10-6,远达不到A型花岗岩的平均值(Eby,1990).根据锆石的Zr饱和温度计算(Watson and Harrison, 1983),博克图晶洞花岗岩的形成温度在730~758 ℃之间.A型花岗岩的形成温度往往大于830 ℃(King et al., 1997),本次的样品远远低于A型花岗岩.

        图  9  10 000×Ga/Al-(Zr+Nb+Y+Ce)图解

        Figure 9.  10 000×Ga/Al-(Zr+Nb+Y+Ce) diagram of Boketu miarolitic granite

        图  10  高分异的Ⅰ型花岗岩、A型花岗岩判别图解

        Figure 10.  High differentiation (high fractional) Ⅰ-type granite and A-type granite discrimination diagrams

        博克图晶洞花岗岩的CIPW标准矿物计算中出现刚玉,且含量小于1%,分异指数为93~96,低的K/Rb比值,高的Rb/Sr比值,轻稀土较重稀土分馏明显,均与我国东北部其他地区发现的高钾钙碱性的Ⅰ型花岗岩相符(Wu et al., 2003).并且在SiO2-P2O5图解(图 11a)以及Y-Rb图解(图 11b)中,样品均显示为Ⅰ型花岗岩的趋势,在图 10的A型与Ⅰ型、图 9的A型与其他类型的花岗岩判别图上,均投入Ⅰ型花岗岩区域.通过上述矿物学和岩石地球化学的判别,笔者认为博克图晶洞花岗岩为Ⅰ型花岗岩.

        图  11  岩体SiO2-P2O5图解(a)和Y-Rb图解(b)

        Figure 11.  SiO2-P2O5 diagram (a) and Y-Rb diagram (b) of Boketu miarolitic granite

        高侵位的A型花岗岩普遍发育有晶洞构造(刘昌实等,2003),因而很容易将发育晶洞构造的碱长、正长花岗岩,直接归为A型花岗岩范畴.然而,晶洞构造往往取决于岩体演化程度、挥发分含量及其就位深度,并不能作为成因类型判别的直接依据.

      • 由于锆石具有较高的Hf含量,使得176Lu/177Hf具有非常低的比值,加之锆石稳定性很强,在其形成后基本没有很明显的放射性成因的Hf同位素积累(侯可军等,2007),因此实验所测定的176Hf/177Hf比值基本代表锆石在形成时整个体系Hf同位素的组成.分析得到的εHf(t)值均为正,介于2.1~6.9,单阶段模式年龄为530~750 Ma.吴福元等(1999)得到该岩体的Nd同位素亏损地幔模式年龄TDM为500~800 Ma,与本文的结果相符,源岩可能是中-新元古代的岩石.在εHf(t)-t图解中所有点均落在球粒陨石演化线与亏损地幔之间,显示源区有亏损地幔的特征(图 12).前人对该区域中生代花岗岩的同位素研究结果均显示我国东北地区花岗岩普遍具有正的εNd(t)、εHf(t)值,以及较低模式年龄(吴福元等,1999洪大卫等,2000李竞妍等,2014赵硕等,2016).吴福元等(2007b)提出,花岗岩的实际年龄与亏损地幔的模式年龄一般相差很大,可能指示其来自于亏损地幔或从亏损地幔中分离形成新生地壳发生部分熔融.洪大卫等(2000)研究兴蒙造山带出露的中生代花岗岩时,认为其可能产生于800~600 Ma前从亏损地幔中分离形成的地壳的部分熔融,这代表了新元古代地壳的增生.张旗等(2006)提出,在我国东北地区晚中生代时期处于构造转换阶段,并且自该时期可能存在大量的地幔柱活动,这些地幔物质的加入极有可能为新生地壳的重熔提供热源.博克图晶洞花岗岩中Sr含量较低(30×10-6~45.7×10-6),按张旗等(2006)的Sr-Yb分类方案,应属于低Sr花岗岩类;林强等(2004)认为我国东北大兴安岭地区低Sr花岗岩类成因为地壳物质部分熔融,其源岩为新元古代和显生宙期间增生的地壳物质.结合上述分析,笔者认为博克图晶洞花岗岩可能来源于新生地壳的重熔,且这些源区物质形成于530~750 Ma.

        图  12  博克图晶洞花岗岩的锆石εHf(t)-t图解

        Figure 12.  The zircon εHf(t)-t diagram of Boketu miarolitic granite

      • 邱检生等(2008)通过对我国东南沿海地区晶洞花岗岩体的研究,认为该类型的晶洞花岗岩属于“高分异”的Ⅰ型花岗岩,其成因为岩浆高度分离结晶作用.其中Sr、Ba、Eu等元素主要受控于钾长石和斜长石的分离结晶作用,而岩石中Zr、P、Ti、Nb、Ta的亏损以及轻稀土富集和重稀土亏损与独居石、磷灰石等副矿物的结晶分异相关.

        然而,在分离结晶模型中,主要的控制因素包括岩浆的粘度以及结晶矿物的密度差.岩浆粘度越小,密度差越大,越容易分离结晶;粘度越大,密度差越小,要发生分离结晶所需要克服的屈服强度就越大(马昌前,1989).根据Stocks定律,V=2gr2(ρmρl)/9η(其中,V.沉降速率;ρm.颗粒密度;ρl.熔浆密度;r.粒径;g.重力加速度;η.熔浆粘度),花岗质熔浆的密度ρl=2.3 g/cm3,粘度η=106 Pa·s,博克图晶洞花岗岩整体SiO2含量为75.9%~76.97%,副矿物在岩石中粒度r很小.以锆石和磷灰石为例,锆石的粒径为100~250 μm,密度ρm为3.9~4.8 g/cm3,磷灰石的密度(ρm)就更小,约为2.6~3.2 g/cm3,由于其与岩浆密度差和粒径均较小,发生重力分异沉降的难度很大.在中-基性岩中,往往可以看到呈自形的斜长石产出(张旗,2012),然而在花岗岩特有的花岗结构中,斜长石也往往呈半自形产出,且斜长石的密度与花岗质岩浆密度差很小,很难发生分离结晶作用.

        Winther(1996)对二长片麻岩(初始成分为:Q=36%;Pl=33%;Or=9%;Cord=12%;Bi=3%;Sil=3%;金属矿物=4%)进行了深熔实验.限定其压力为0.2 Gpa,在温度为685~700 ℃时源岩开始熔融,且随着温度的升高,Ab开始出熔,Or全部进入熔体消失;当温度为720~740 ℃时,Ab消失(Ab-out),长石组分以碱性长石为主,熔浆数量已达约75%(720 ℃时约为45%).当温度超过770 ℃时,源岩的熔融程度才超过80%,较难熔的组分钙长石An进入熔浆,此时仍然残余8%的Q、8%的Cord和4%的金属矿物.在发生较低程度的部分熔融情况下,易熔组分(Ab、Or等)优先出熔,而难熔组分(An、Cord等)残留源区.

        花岗岩成分的变异往往取决于源区岩石成分、部分熔融条件和部分熔融程度等因素(罗照华等,2007).在熔融程度较低的条件下,易熔组分Q、Or、Ab首先出熔,其主要的矿物组成为Q+Or+Ab,导致了硅、碱的富集,斜长石含量很低的原因可能是其源岩贫Pl或是Pl作为难熔组分并没有大量进入熔体,Zr、P、Ti、Nb、Ta等元素的亏损则是在上述条件下,锆石、独居石、金红石等矿物在较低程度的部分熔融条件下难以出熔.球粒陨石标准化的稀土元素配分图上(图 8b),重稀土元素有上扬趋势,指示其因富含流体和挥发分,导致这些元素趋向于在岩浆演化后期富集,并且在岩体结晶过程中流体逃逸而形成晶洞构造.

        博克图晶洞花岗岩的矿物组成主要为碱性长石和石英,并具有高硅、全碱含量,镁、铁、钛含量较低,富集Th、U、Cs、Rb,贫Ba、Sr、P、Ti,Rb/Sr比值高,K/Rb比值低的特征,通过锆石饱和温度计算得到其结晶温度为734~758 ℃.完全用副矿物、长石的分离结晶来解释博克图晶洞花岗岩中Sr、Ba、K/Rb、Rb/Sr、Zr、P、Ti、Nb、Ta等参数的异常并不合理.相对于“高分异”模式来说,其更加符合低程度部分熔融模式.

      • 吴福元等(1999)得到该岩体的Rb-Sr等时线年龄为150 Ma.佘宏全等(2012)对该区研究时通过LA-ICP-MS得到该岩体的U-Pb年龄为141.28±0.5 Ma,显示形成于早白垩世.本文通过高精度的SHRIMP U-Pb年代学测试得到的年龄基本与佘宏全等(2012)得到的年龄一致.因此,博克图晶洞花岗岩形成时代应为140.8±2.2 Ma,属于早白垩世早期产物.

        刘翠等(2011)研究了大兴安岭中生代的挤压变形构造,识别出J1、J2、J3、K1四次逆冲事件.Wu et al.(2011)通过对东北中生代岩浆岩年龄进行统计,并且对岩浆活动进行了不同的期次划分,整体上我国东北地区早中生代主要岩浆活动和构造事件分为3期:(1)210~180 Ma,即晚三叠世-早侏罗世岩浆活动,处于佳木斯地块与兴蒙造山带(松嫩地块)碰撞造山过程;(2)180~130 Ma,晚侏罗世-早白垩世早期,主要分布于大兴安岭及其东侧,该时期处于岩石圈增厚向减薄过渡、区域构造由挤压向伸展转换的阶段;(3)130~115 Ma,早白垩世、晚侏罗世的大洋俯冲导致在该时期发生岩石圈的拆沉并形成弧后伸展.博克图晶洞花岗岩位于大兴安岭主脊,形成时代介于180~130 Ma,构造上属于挤压范畴.在该时期,大兴安岭地区的火成岩组合为:碱长花岗岩-花岗岩-石英二长岩-花岗闪长岩-英云闪长岩-霞霓钠辉岩-橄榄玄武粗安岩-歪长粗面岩-安粗岩-橄榄玄武岩-流纹岩组合(武广等,2009张吉衡,2009Wu et al., 2011佘宏全等,2012陈崇阳等,2016).根据岩石碱度判别,岩石均体现出AC-CA的性质,橄榄玄武岩则体现出拉斑玄武质(TH)的特征(未发表资料).根据火成岩构造组合判别,我国大兴安岭地区早白垩世早中期依旧处于活动大陆边缘弧环境(Dickinson,1971邓晋福等,1996).

        根据Pearce et al.(1984)的Nb-Y、Rb-(Yb+Ta)、Ta-Yb判别图显示,所有点均落在VAG(即火山弧花岗岩)区域(图 13a~13c),属于与俯冲有关的火山弧花岗岩类,显示为挤压环境.在Maniar and Piccoli(1989)的主量元素构造环境判别图上(图 13d),所有点均落在POG区域,属于造山晚期的花岗岩类,形成于挤压环境.形成时代、火成岩组合及其地球化学特征均指示博克图晶洞花岗岩形成于构造体制转换背景下的挤压环境中.

        图  13  岩石样品Nb-Y判别图解(a)、Rb-(Yb+Ta)判别图解(b)、Ta-Yb判别图解(c)和A/CNK-A/NK图解(d)

        Figure 13.  Nb-Y diagram (a), Rb-(Yb+Ta) diagram (b), Ta-Yb diagram (c) and A/CNK-A/NK diagram(d) of granite samples

        晚二叠世-中三叠世(272~230 Ma)古亚洲洋沿着索伦缝合带最终完成碰撞拼合(邵济安,1991童英等,2010),使得缝合带以北的各微陆块与华北板块完全拼合,古亚洲洋完全消亡进入碰撞后造山环境(Wu et al., 2011许文良等,2013).截至目前,关于晚侏罗世-早白垩世,东北地区的构造动力学机制仍然没有定论,但蒙古-鄂霍茨克洋的关闭对东北地区中生代时期的构造岩浆事件的影响近年来已被大多数研究者所接受.蒙古-鄂霍茨克洋晚古生代末便开始俯冲,其关闭是一个自西向东呈剪式渐进闭合的过程.直至晚侏罗世-早白垩世时期,西伯利亚地块与蒙古地块才最终完成缝合,逆冲推覆开始转变为低角度正断层, 挤压背景向伸展机制转换(Zorin,1999莫申国等,2005马永非等,2017).

        该碰撞造山作用对“蒙-鄂带”两侧地区产生深远影响,并且辐射至整个东北地区,对东北地区中生代构造和岩浆的演化都有至关重要的作用(Zonenshain et al., 1990Davis et al., 2001莫申国等,2005),且伴随蒙古-鄂霍次克造山带的发展,东北及邻区发育一个古高原——中国东北高原,存留于175~115 Ma,在晚侏罗世岩石圈由增厚向减薄过渡,伴随有地幔柱、地幔超柱的活动(张旗等,2006董树文等,2009).直到早白垩世晚期,古太平洋持续俯冲直至闭合,强烈的造山运动形成近于NE、NNE向的构造带.大量发育碾子山、巴尔哲等A型花岗岩(李培忠和于津生,1993Wu et al., 2002),指示该时期已经进入伸展的环境.

        时间上,博克图晶洞花岗岩体形成于140.8±2.2 Ma,为早白垩世早期.北部蒙古-鄂霍茨克海直到早白垩世南向的逆冲推覆依旧存在,并形成“蒙-鄂带”,区域构造活动强烈(李锦轶等,2009).空间上,博克图晶洞花岗岩体位于兴蒙造山带内,紧邻“蒙古-鄂霍茨克”构造带.早侏罗世到晚侏罗世,该区域被蒙古-鄂霍茨克洋和伊佐那崎洋包围(邓晋福等,2004),整个东亚区受控于“蒙-鄂带”的南北向碰撞缩短,并可能叠加有古太平洋西向或北西向的俯冲作用(郑亚东等,2000李锦轶等,2009徐美君等,2013).从时空条件下分析,博克图晶洞花岗岩的形成与蒙古-鄂霍茨克洋闭合的后造山运动密切相关.

      • (1) 根据SHRIMP法测试得到的锆石U-Pb年龄为140.8±2.2 Ma,认为是岩体形成的年龄,指示其为早白垩世岩浆作用的产物.

        (2) 博克图地区的晶洞花岗岩具有高的SiO2,高的全碱含量Na2O+K2O=7.99%~8.43%,K2O/Na2O=1.0~1.1,A/CNK值(摩尔数比)主要变化于0.98~1.06之间,低的全Fe含量(1.15%~1.30%),微量元素富Th、U、Cs、Rb, 贫Ba、Sr、P、Ti,Rb/Sr比值高,K/Rb比值低,10 000*Ga/Al比值、总稀土含量和Zr+Nb+Y+Ce值均低于A型花岗岩最低值,轻稀土相对重稀土分馏特征明显,由此指示其应属于Ⅰ型花岗岩.

        (3) 地球化学特征显示博克图晶洞花岗岩具有弧火成岩的特征,锆石的Hf同位素数据显示,εHf(t)的值均为正,且Hf的亏损地幔模式年龄与成岩年龄相差很大,指示其可能为与俯冲相关的弧的产物,也可能是元古代新生地壳的重熔产物.

        (4) 博克图晶洞花岗岩体形成于活动大陆边缘弧的挤压环境中,主要受控于晚中生代鄂霍茨克洋闭合的后造山作用.

        附表1见本刊官网(http://www.earth-science.net).

    参考文献 (103)

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