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    内蒙古温都尔庙地区早二叠世岛弧型花岗闪长岩的发现:对古亚洲洋闭合的时限约束

    高征西 王继春 周路路 赵鑫 秦江东 王沛东 吴艳君 汪岩 宝音乌力吉

    引用本文:
    Citation:

    内蒙古温都尔庙地区早二叠世岛弧型花岗闪长岩的发现:对古亚洲洋闭合的时限约束

      作者简介: 高征西(1971—), 在读博士, 高级工程师, 矿产普查与勘探专业.
      通讯作者: 王继春, 50027033@qq.com
    • 基金项目:

      幅区域地质调查项目 DD20190039-05

      内蒙古自然科学基金项目 2019BS04002

      中国地质调查局项目 12120115030401

      兴隆地 K50E001024

      内蒙古地质勘查基金项目 2018-01-YS01

      北岗台 K50E002024

      内蒙古1:5万白音敖包 L50E024024

    • 中图分类号: P581

    Discovery of Early Permian Island-Arc Type Granodiorites in Wenduermiao Area, Inner Mongolia: Constraints on Timing of Closure of PaleoAsian Ocean

      Corresponding author: Wang Jichun, 50027033@qq.com ;
    • CLC number: P581

    • 摘要: 研究区位于西伯利亚板块与华北板块之间的关键部位,可能代表了古亚洲洋最终闭合的位置.在嘎顺地区首次识别出花岗闪长岩,通过对岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析,获得LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为294.8±2.7 Ma,形成于早二叠世.SiO2含量介于64.69%~67.64%;Al2O3含量介于15.00%~15.52%;MgO含量介于1.14%~1.77%;Na2O含量介于1.41%~3.61%;K2O含量介于3.25%~3.98%.∑REE值介于157.89×10-6~174.43×10-6;LREE值介于147.86×10-6~149.55×10-6;HREE值介于9.34×10-6~11.8×10-6;右倾稀土配分曲线,呈轻度负Eu异常,轻重稀土元素分馏程度大,轻稀土相对于重稀土明显富集.明显富集Rb、K,亏损Ba、Sr大离子亲石元素(LILE);富集Th,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE).锆石176Hf/177Hf值介于0.282 673~0.282 791;εHft)值介于2.7~7.0,其二阶段模式年龄TDM2介于861~1 129 Ma,176Lu/177Hf值介于0.000 486~0.000 734,结合岩石地球化学特征,认为该套岩石形成于岛弧岩浆作用,证实了早二叠世古亚洲洋仍未闭合.
    • 图 1  研究区地质图

      Figure 1.  Geological map of study area

      图 2  花岗闪长岩标本及镜下显微照片

      Figure 2.  Specimens and microphotograph of medium-fine grained biotite granodiorite

      图 3  花岗闪长岩岩石类型判别图解

      Figure 3.  Granodiorite type discrimination diagrams

      图 4  花岗闪长岩稀土配分曲线(a)和微量元素蛛图解(b)

      Figure 4.  REE distribution curves(a) and trace element spidergrams(b) of granodiorite

      图 5  花岗闪长岩锆石阴极发光图像及其分析位置及年龄值

      Figure 5.  CL images of zircon crystals of granodiorite

      图 6  花岗闪长岩锆石U-Pb年龄谐和图

      Figure 6.  Zircon U-Pb age concordia diagram of granodiorite

      图 7  构造环境判别图解

      Figure 7.  Discrimination diagrams of tectonic environment

      图 8  花岗闪长岩Hf-Rb-Ta图解

      Figure 8.  Hf-Rb-Ta diagram of granodiorite

      图 9  埃达克岩与经典岛弧岩石判别图解

      Figure 9.  Discrimination diagrams of adakite and representative island-arc magmatic rocks

      图 10  花岗闪长岩Lu-Hf同位素演化

      Figure 10.  The Lu-Hf isotope evolution of granodiorite

      表 1  花岗闪长岩全岩主量(%)、微量元素(10-6)分析结果

      Table 1.  Whole rock major and trace element analysis results of granodiorites

      样品号 D9038-1 D9038-2 D9038-3 D9038-4 D9038-5
      SiO2 64.69 67.16 66.83 67.64 66.58
      TiO2 0.47 0.49 0.55 0.52 0.51
      Al2O3 15.25 15.00 15.12 15.52 15.22
      Fe2O3 2.47 2.85 2.59 2.83 2.69
      FeO 0.29 0.16 0.34 0.18 0.24
      TFeO 2.79 3.03 2.96 3.03 2.95
      MnO 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
      MgO 1.77 1.35 1.29 1.14 1.39
      CaO 2.98 1.97 2.23 1.61 2.20
      Na2O 2.32 1.41 3.61 2.95 2.57
      K2O 3.41 3.98 3.65 3.25 3.57
      P2O5 0.13 0.13 0.14 0.13 0.13
      96.49 97.44 99.22 98.71 97.96
      LOI 3.50 2.50 0.70 1.20 1.98
      Mg# 0.53 0.44 0.44 0.40 0.45
      A/CNK 1.18 1.47 1.08 1.37 1.28
      A/NK 2.03 2.26 1.53 1.85 1.92
      DI 69.59 74.35 82.82 80.60 76.84
      SI 17.50 14.11 11.38 11.20 13.55
      AR 1.68 1.93 2.43 2.05 2.02
      Hy 5.98 5.13 4.47 4.40 5.00
      La 37.60 40.00 36.80 36.80 37.80
      Ce 72.20 68.90 71.30 74.20 71.65
      Pr 7.76 8.00 7.83 7.52 7.78
      Nd 27.40 27.30 26.50 25.00 26.55
      Sm 4.50 4.49 4.52 4.29 4.45
      Eu 1.01 0.86 0.91 0.74 0.88
      Gd 4.30 4.20 3.65 3.44 3.90
      Tb 0.59 0.57 0.46 0.42 0.51
      Dy 2.93 2.70 2.49 2.18 2.58
      Ho 0.56 0.53 0.47 0.44 0.50
      Er 1.72 1.35 1.29 1.20 1.39
      Tm 0.21 0.24 0.19 0.18 0.21
      Yb 1.62 1.55 1.41 1.28 1.47
      Lu 0.26 0.24 0.21 0.20 0.23
      Y 14.70 13.50 13.00 11.80 13.25
      ∑REE 177.40 174.43 158.03 157.89 166.94
      LREE 150.50 149.55 147.86 148.55 149.12
      HREE 12.19 11.38 10.17 9.34 10.77
      LR/HR 12.34 13.14 14.54 15.90 13.98
      δEu 0.69 0.60 0.66 0.57 0.63
      δCe 0.97 0.88 0.96 1.02 0.96
      LaN 121.30 129.03 118.71 118.71 121.94
      YbN 7.75 7.42 6.75 6.12 7.01
      La/Yb 23.21 25.81 26.10 28.75 25.97
      (La/Yb)N 15.65 17.39 17.59 19.40 17.51
      Cd 0.081 0.064 0.044 0.014 0.050
      Li 2.60 3.72 23.40 9.40 9.78
      Rb 136.00 169.00 166.00 140.00 152.75
      Cs 6.75 14.90 9.17 10.40 10.31
      Sr 84.50 74.60 264.00 92.40 128.88
      Ba 401 312 573 366 413
      Sc 6.95 7.55 11.70 6.96 8.29
      Nb 9.85 9.41 9.77 9.29 9.58
      Ta 1.02 0.78 0.71 0.68 0.80
      Zr 227 225 230 226 227
      Hf 7.24 7.12 6.97 6.82 7.04
      Be 2.22 2.30 2.96 2.40 2.47
      Ga 17.90 17.20 17.30 17.80 17.55
      In 0.028 0.035 0.040 0.025 0.030
      Tl 0.90 1.00 1.02 0.86 0.95
      U 4.65 3.25 2.15 2.80 3.21
      Th 31.00 32.40 24.00 25.60 28.25
      K 28 307 33 039 30 299 26 979 29 656
      P 567.4 567.4 611.0 567.4 578.3
      Ti 2 818.0 2 938.0 3 297.0 3 117.0 3042.5
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      表 2  花岗闪长岩锆石U-Pb同位素数据

      Table 2.  Data of zircon U-Pb isotope of granodiorite

      样品号 含量(10-6) Th/U 同位素比值 年龄(Ma)
      D9038 Pb U 206Pb/238U err% 207Pb/235U err% 207Pb/206Pb err% 206Pb/238U 207Pb/235U
      D9038.1 24.24 421.37 1.05 0.05 0.54 0.38 1.06 0.06 0.89 305.34 1.08 323.98 1.63
      D9038.2 26.09 466.64 1.08 0.05 0.51 0.37 1.09 0.06 0.89 295.93 1.07 321.85 1.65
      D9038.3 16.37 286.46 1.36 0.05 0.51 0.35 1.55 0.06 1.47 291.03 1.07 306.84 1.98
      D9038.4 27.18 461.75 1.14 0.05 0.57 0.41 1.08 0.06 0.88 300.57 1.10 350.76 1.64
      D9038.5 22.28 410.48 1.10 0.05 0.46 0.33 1.06 0.05 0.92 286.81 1.04 288.32 1.63
      D9038.6 29.04 422.29 0.97 0.05 0.73 0.63 1.00 0.09 0.77 335.99 1.19 494.06 1.60
      D9038.7 25.64 447.65 1.08 0.05 0.55 0.34 1.10 0.05 0.95 300.40 1.09 297.88 1.66
      D9038.8 24.52 442.42 0.99 0.05 0.58 0.35 1.23 0.05 1.00 295.66 1.10 306.45 1.75
      D9038.9 22.53 391.54 1.21 0.05 0.65 0.36 1.81 0.06 1.59 288.09 1.14 314.02 2.19
      D9038.10 19.63 341.50 1.14 0.05 0.63 0.34 1.58 0.05 1.33 294.56 1.13 296.74 2.01
      D9038.11 21.95 389.44 1.06 0.05 0.52 0.36 1.37 0.06 1.17 290.65 1.07 315.77 1.84
      D9038.12 21.25 364.91 1.14 0.05 0.43 0.38 1.23 0.06 1.10 297.57 1.03 324.36 1.75
      D9038.13 21.54 381.38 1.16 0.05 0.52 0.34 1.26 0.05 1.12 291.48 1.07 296.85 1.77
      D9038.14 55.51 755.16 1.17 0.05 0.60 0.86 0.60 0.12 0.77 317.81 1.12 629.32 1.38
      D9038.15 23.25 418.51 1.13 0.05 0.45 0.33 1.18 0.05 1.05 291.36 1.04 289.95 1.71
      D9038.16 17.64 303.46 1.28 0.05 0.62 0.39 2.22 0.06 1.75 291.80 1.13 334.35 2.54
      D9038.17 47.73 509.60 1.54 0.05 2.07 1.29 7.15 0.15 3.93 340.68 2.28 842.16 7.26
      D9038.18 19.39 342.20 1.20 0.05 0.47 0.37 1.37 0.06 1.27 293.30 1.05 317.49 1.85
      D9038.19 16.29 286.92 1.12 0.05 0.64 0.34 1.59 0.05 1.46 302.65 1.14 294.45 2.01
      D9038.20 18.60 326.54 1.14 0.05 0.60 0.35 1.48 0.05 1.30 302.94 1.12 307.88 1.93
      D9038.21 19.58 319.74 1.22 0.05 0.64 0.37 1.45 0.05 1.30 319.08 1.14 317.33 1.91
      D9038.22 23.54 437.36 1.15 0.05 0.71 0.35 1.55 0.06 1.36 284.36 1.18 306.14 1.99
      D9038.23 65.41 322.15 1.49 0.09 2.79 4.8 5.33 0.33 3.74 527.57 2.94 1784.07 5.48
      D9038.24 19.45 335.34 1.20 0.05 0.48 0.48 2.40 0.07 2.12 291.61 1.06 400.81 2.70
      D9038.25 15.36 279.96 1.18 0.05 0.45 0.32 1.71 0.05 1.64 287.34 1.04 285.07 2.11
      D9038.26 18.96 339.77 1.22 0.05 0.60 0.33 1.60 0.05 1.42 292.33 1.12 290.25 2.03
      D9038.27 25.65 436.58 1.12 0.05 0.52 0.40 0.97 0.06 0.90 304.54 1.07 341.53 1.57
      D9038.28 25.93 445.79 1.09 0.05 0.51 0.38 1.05 0.06 0.98 305.83 1.07 330.08 1.62
      D9038.29 19.68 320.00 1.20 0.05 0.55 0.42 1.12 0.06 1.26 313.84 1.09 358.99 1.67
      D9038.30 18.80 319.68 1.44 0.05 0.45 0.35 1.51 0.05 1.34 291.27 1.04 305.48 1.95
      D9038.31 40.58 459.26 1.20 0.07 0.51 0.57 0.81 0.06 0.61 458.36 1.07 457.60 1.48
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      表 3  花岗闪长岩锆石Lu-Hf同位素数据

      Table 3.  Data of zircon Lu-Hf isotope of granodiorite

      样品 点号 t(Ma) 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf εHf(0) εHf(t) TDM1(Ma) TDM2(Ma) fLu/Hf
      TW9038 2 296 0.019 445 0.000 622 0.282 769 -0.1 6.3 678 910 -0.98
      3 291 0.015 705 0.000 515 0.282 742 -1.1 5.2 714 972 -0.98
      8 296 0.017 810 0.000 569 0.282 740 -1.1 5.3 717 974 -0.98
      9 288 0.014 790 0.000 492 0.282 673 -3.5 2.7 809 1 129 -0.99
      11 291 0.014 145 0.000 534 0.282 715 -2.0 4.3 751 1 033 -0.98
      12 298 0.015 579 0.000 486 0.282 742 -1.1 5.4 713 968 -0.99
      13 291 0.017 519 0.000 576 0.282 791 0.7 7.0 646 861 -0.98
      15 291 0.016 620 0.000 547 0.282 734 -1.3 5.0 725 990 -0.98
      16 292 0.015 068 0.000 490 0.282 742 -1.1 5.3 713 972 -0.99
      18 293 0.022 694 0.000 732 0.282 762 -0.4 6.0 689 928 -0.98
      24 292 0.021 585 0.000 652 0.282 770 -0.1 6.2 677 910 -0.98
      26 292 0.021 694 0.000 668 0.282 750 -0.8 5.5 705 954 -0.98
      30 291 0.023 964 0.000 734 0.282 788 0.6 6.8 653 871 -0.98
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      表 4  华北板块北缘二叠纪岩浆岩年龄汇总

      Table 4.  Summary of ages of the Permian igneous rocks in the northern margin of the North China block

      序号 样品号 纬度(N) 经度(E) 采样位置 岩性 年龄(Ma) 测试方法 来源
      侵入岩
      1 D464 40°57′29″ 116°45′08″ 五道营子 闪长岩 283±2 LA-ICP-MS Zhang et al., 2009a
      2 D252 41°03.3′ 116°55.5′ 镶黄旗 辉长岩 276±2 SHRIMP Zhang et al., 2009a
      3 D490 41°03′57″ 117°20′22″ 波罗诺 角闪辉长岩 297±1 LA-ICP-MS Zhang et al., 2009b
      4 BJG1 41°35′ 111°9.6′ 四子王旗 正长花岗岩 264±3.4 LA-ICP-MS 柳长峰等,2010
      5 99-7 42.42° 113.61° 镶黄旗 黑云角闪石英闪长岩 277.2±2.9 LA-ICP-MS 童英等,2010
      火山岩
      6 07057-1 41°50.62′ 112°51.18′ 三井泉乡 流纹质凝灰岩 276±2 LA-ICP-MS Zhang et al., 2016
      7 07D024-1 42°24.40′ 119°41.58′ 赤峰 安山岩 273±6 SHRIMP Zhang et al., 2016
      8 P28N9-1 41°45′53″ 113°13′49″ 西井子 流纹岩 269.5±3.4 LA-ICP-MS 董晓杰等,2016
      9 08485 41°59′33″ 111°34′24″ 达茂旗 流纹岩 264±2 LA-ICP-MS Zhang et al., 2016
      10 PM003TW4 42°39′00″ 113°00′25″ 乌兰沟 流纹岩 282.1±1.5 LA-ICP-MS a
      11 TW9039 42°20′58″ 112°59′57″ 嘎顺 安山岩 270.2±2.7 LA-ICP-MS
      注:a为内蒙古自治区地质调查院(2018)内蒙古锡林郭勒盟朱日和等三幅1:5万地质矿产综合调查成果报告.
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    出版历程
    • 收稿日期:  2019-09-24
    • 刊出日期:  2019-10-01

    内蒙古温都尔庙地区早二叠世岛弧型花岗闪长岩的发现:对古亚洲洋闭合的时限约束

      通讯作者: 王继春, 50027033@qq.com
      作者简介: 高征西(1971—), 在读博士, 高级工程师, 矿产普查与勘探专业
    • 1. 中国地质大学资源学院, 湖北武汉 430074
    • 2. 内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室, 内蒙古呼和浩特 010020
    • 3. 内蒙古自治区地质调查院, 内蒙古呼和浩特 010020
    • 4. 安徽省天然气开发股份有限公司, 安徽合肥 230051
    • 5. 中国地质调查局沈阳地质调查中心, 辽宁沈阳 110034
    基金项目:  幅区域地质调查项目 DD20190039-05内蒙古自然科学基金项目 2019BS04002中国地质调查局项目 12120115030401兴隆地 K50E001024内蒙古地质勘查基金项目 2018-01-YS01北岗台 K50E002024内蒙古1:5万白音敖包 L50E024024

    摘要: 研究区位于西伯利亚板块与华北板块之间的关键部位,可能代表了古亚洲洋最终闭合的位置.在嘎顺地区首次识别出花岗闪长岩,通过对岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析,获得LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为294.8±2.7 Ma,形成于早二叠世.SiO2含量介于64.69%~67.64%;Al2O3含量介于15.00%~15.52%;MgO含量介于1.14%~1.77%;Na2O含量介于1.41%~3.61%;K2O含量介于3.25%~3.98%.∑REE值介于157.89×10-6~174.43×10-6;LREE值介于147.86×10-6~149.55×10-6;HREE值介于9.34×10-6~11.8×10-6;右倾稀土配分曲线,呈轻度负Eu异常,轻重稀土元素分馏程度大,轻稀土相对于重稀土明显富集.明显富集Rb、K,亏损Ba、Sr大离子亲石元素(LILE);富集Th,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE).锆石176Hf/177Hf值介于0.282 673~0.282 791;εHft)值介于2.7~7.0,其二阶段模式年龄TDM2介于861~1 129 Ma,176Lu/177Hf值介于0.000 486~0.000 734,结合岩石地球化学特征,认为该套岩石形成于岛弧岩浆作用,证实了早二叠世古亚洲洋仍未闭合.

    English Abstract

      • 研究区位于苏尼特右旗温都尔庙地区(图 1),是古生代存在于西伯利亚板块与华北板块之间的古亚洲洋闭合之后形成的索伦山-西拉木伦对接带的重要组成部分(Miao et al., 2007Jian et al., 2008潘桂棠等,2016).

        图  1  研究区地质图

        Figure 1.  Geological map of study area

        关于古亚洲洋最终闭合的位置一直存在着争议,Xiao et al.(2015)Jian et al.(2012)等认为索伦山和西拉木伦河蛇绿岩带相连,是华北板块和西伯利亚板块的缝合带;而Chen et al.(2000)Nozaka and Liu(2002)等认为自索伦山延伸到二连-贺根山一线为两大板块的最终闭合位置;Xiao et al.(2015)Miao et al.(2007)则认为两大板块的缝合带经过林西北部地区;唐克东(1992)等更倾向于两大板块最后于中蒙边境地区消亡.另外,关于古亚洲洋的闭合时间也一直存在许多争议,一种观点认为西伯利亚和华北板块在晚志留世-晚泥盆世已经闭合(徐备等,2001);另一种观点认为华北板块的碰撞始于二叠纪末期(250 Ma)(李朋武等,2009).更多的证据支持两大板块最终闭合于晚二叠世-早三叠世(Xiao et al., 2009, 2015; 刘敏等,2017),还有学者认为最终闭合时间持续到中-晚三叠世才结束(Shao et al., 2015Zhang et al., 2015, 许文良等,2019).研究区所处的大地构造位置一直是了解该区域演化历史的重要窗口,该区发育大面积的火成岩,是古亚洲洋闭合时限及最终位置的天然记录,并常被用来恢复该地区的古大地构造环境(Zhang et al., 2011).本文是内蒙古自治区地质调查院(2018)内蒙古锡林郭勒盟朱日和等三幅1:5万地质矿产综合调查成果报告的基础上,在温都尔庙南部嘎顺地区首次识别出早二叠世花岗闪长岩(图 1c),对该岩体进一步开展了岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析,结合野外地质调查及室内岩相学的研究,对岩体的岩石成因、形成年代及构造背景等问题进行了探讨,不仅为以上争议的问题提供直接证据,也对研究古亚洲洋的演化具有重要的意义.

      • 研究区地质构造演化历史复杂,在不同构造演化阶段所处的构造环境不同,内蒙古自治区地质矿产局(1991)自南向北可再分为中新元古代边缘裂陷槽、温都尔庙加里东褶皱带和苏尼特右旗晚华力西褶皱带.胡骁等(1990)自南向北将本区划分为华北陆核、早元古代地块、晚元古代褶皱、晚加里东褶皱带和华力西褶皱带,认为哈尔哈达-白乃庙-温都尔庙-林西一线为加里东褶皱带与华力西褶皱带分界线.陈琦等(1993)自南向北划分为白云鄂博大陆裂谷-被动陆缘、晚元古代-加里东期白乃庙-白音都西地体岩浆带和温都尔庙大洋岩石圈残片.Xiao et al(2003)自南向北划分为白乃庙岛弧、温都尔庙俯冲增生杂岩、二道井增生杂岩.Jian et al(2008)将该区划分为索伦缝合带、南部造山带和北部造山带,其中南部造山带划分为白乃庙岛弧和温都尔庙俯冲增生杂岩两个构造单元.区域主要发育新元古代艾力格庙群、寒武世-奥陶世温都尔庙群哈尔哈达组、早-中奥陶世白乃庙组、晚志留世-早泥盆世西别河组、泥盆纪色日巴彦敖包组、石炭纪本巴图组和阿木山组、二叠纪哲斯组和大石寨组以及锡林郭勒杂岩.中生代火山-沉积地层多不整合覆盖在古生代及以前地质体之上.侵入岩包括宝力道古生代岛弧花岗岩类、三叠纪花岗岩,古生代斜长角闪岩和斜长花岗岩等(Jian et al., 2008) (图 1b).

        作者通过对研究区开展的1:5万区调工作,解体出多套不同时期、不同环境的构造地质体,可以较完整地恢复该区从洋壳的形成-俯冲到洋内弧-陆缘弧的形成、转换,最终转换成陆壳的构造演化历史(内蒙古自治区地质调查院, 2018, 内蒙古锡林郭勒盟朱日和等三幅1:5万地质矿产综合调查成果报告).可以说,研究区经历了多期构造变形事件,其地质构造演化十分复杂.研究区以索伦山-温都尔庙-西拉木伦为一级构造单元界线,断裂北侧为古生代对接带-索伦山-西拉木伦结合带-温都尔庙俯冲增生杂岩-晚古生代蛇绿混杂岩带,南侧为华北板块-包尔汉图-白乃庙弧盆系-白乃庙岛弧岩浆岩带,嘎顺岩体则位于白乃庙岛弧岩浆岩带内,以花岗闪长岩为主,并伴有额里图组火山岩.除了强烈岩浆活动之外,在活动性大陆边缘发育了不同类型晚古生代沉积建造,主要有三面井浅海相碎屑岩夹碳酸盐岩建造和额里图组岛弧火山岩建造(图 1c).

      • 花岗闪长岩位于苏尼特右旗温都尔庙东南侧约10 km处,分布于嘎顺地区,出露总面积约0.45 km2.呈近东西向不规则状岩株产出,与下二叠统额里图组呈断层接触.岩石呈浅肉黄色,中细粒花岗结构,块状构造.斜长石呈半自形板状,发育聚片双晶,局部发育绢云母化;钾长石半自形粒状-半自形板状;石英呈他形粒状;黑云母呈片状,几乎全部白云母化暗化析出铁质(次生);角闪石呈柱粒状,淡黄色-深褐色.斜长石(绢云母化)约含50%,石英约含25%,钾长石约含20%,黑云母约含5%,角闪石少量.粒径约1~3 mm(图 2).

        图  2  花岗闪长岩标本及镜下显微照片

        Figure 2.  Specimens and microphotograph of medium-fine grained biotite granodiorite

      • 对嘎顺花岗闪长岩采集了具有代表性的样品5个(D9038-1、D9038-2、D9038-3、D9038-4、D9038-5),进行了LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄及Lu-Hf同位素测试分析,同时进行主微量元素测试分析.

        对花岗闪长岩(样品D9038-1)进行了锆石U-Pb同位素测年,样品粉碎至80目,经过分选之后在显微镜下挑选裂纹少、透明度较好、干净的锆石制靶,拍摄锆石透反射光照片、阴极发光(CL)图像,以便做锆石成因分析.锆石U-Pb分析在内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室完成,采用激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪进行微区原位U-Pb同位素测定,光束为32 μm.仪器配置和实验流程见有关文献(李怀坤等,2009).采用GJ-1作为外部锆石年龄标准进行U-Pb同位素分馏校正(Jackson et al., 2004),采用中国地质大学刘勇胜研发的ICPMSDataCal程序(Liu et al., 2009)和Ludwid的Isoplot程序(Ludwig,2003)进行数据处理,应用208Pb校正法对普通铅进行校正(Andersen et al.,2002),利用NIST610玻璃标样作为外标计算锆石样品的Pb、U、Th含量,锆石标样采用Plesovice.

        本文对花岗闪长岩(样品D9038-1)的13颗锆石进行了Lu-Hf测试.挑选锆石与制靶同锆石U-Pb同位素测年一致,在锆石同位素测年的基础上,选择具有代表性、完整的锆石,完成Lu-Hf同位素示踪测试,由内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室完成.采用Neptune Plus多接收电感耦合等离子体质谱仪测定锆石的Hf同位素比值,激光束斑直径为32 μm,仪器状态监控和样品外部校正采用国际标准锆石NIST610和Plesovice(176Hf/177Hf=0.282 478±0.000 020),详细的测试步骤及仪器参数等参考相关文献(Wu et al., 2006).主微量元素分析,首先对新鲜样品去除风化壳,然后用破碎机粉碎,之后用球磨仪研磨至粉末状(> 200目),以用于主量元素和微量元素分析.实验测试在天津地质矿产研究所完成,主量元素用X射线荧光光谱法(XRF)测试,FeO采用氢氟酸、硫酸溶样、重铬酸钾滴定容量法,分析精度优于2%,微量元素使用ICP-MS测试,分析精度优于5%.

      • 花岗闪长岩的SiO2含量变化较小,介于64.69%~67.64%,平均为66.58%(表 1);Na2O含量介于1.41%~3.61%,平均为2.57%;K2O含量介于3.25%~3.98%,平均为3.57%;碱度率AR值为1.93~2.43,平均为2.02,为亚碱性系列.在岩石类型判别图解中(图 3a),样品均投在花岗闪长岩区,均为亚碱性;Al2O3含量介于15%~15.52%,平均为15.22%;A/CNK值为1.08~1.47,平均为1.28,显示铝饱和特征.在A/NK-A/CNK图解中(图 3b),属于过铝质花岗闪长岩范围;MgO含量介于1.14%~1.35%,平均为1.38%;Mg#值为0.40~0.44,平均为0.45;镁铁指数MF值为69.04~72.53;分异指数DI值为74.35~82.82、固结指数SI值为11.2~14.11,平均为13.55;长英指数FL值为73.23~79.36.表明岩浆分异程度大、分离结晶作用强.

        样品号 D9038-1 D9038-2 D9038-3 D9038-4 D9038-5
        SiO2 64.69 67.16 66.83 67.64 66.58
        TiO2 0.47 0.49 0.55 0.52 0.51
        Al2O3 15.25 15.00 15.12 15.52 15.22
        Fe2O3 2.47 2.85 2.59 2.83 2.69
        FeO 0.29 0.16 0.34 0.18 0.24
        TFeO 2.79 3.03 2.96 3.03 2.95
        MnO 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
        MgO 1.77 1.35 1.29 1.14 1.39
        CaO 2.98 1.97 2.23 1.61 2.20
        Na2O 2.32 1.41 3.61 2.95 2.57
        K2O 3.41 3.98 3.65 3.25 3.57
        P2O5 0.13 0.13 0.14 0.13 0.13
        96.49 97.44 99.22 98.71 97.96
        LOI 3.50 2.50 0.70 1.20 1.98
        Mg# 0.53 0.44 0.44 0.40 0.45
        A/CNK 1.18 1.47 1.08 1.37 1.28
        A/NK 2.03 2.26 1.53 1.85 1.92
        DI 69.59 74.35 82.82 80.60 76.84
        SI 17.50 14.11 11.38 11.20 13.55
        AR 1.68 1.93 2.43 2.05 2.02
        Hy 5.98 5.13 4.47 4.40 5.00
        La 37.60 40.00 36.80 36.80 37.80
        Ce 72.20 68.90 71.30 74.20 71.65
        Pr 7.76 8.00 7.83 7.52 7.78
        Nd 27.40 27.30 26.50 25.00 26.55
        Sm 4.50 4.49 4.52 4.29 4.45
        Eu 1.01 0.86 0.91 0.74 0.88
        Gd 4.30 4.20 3.65 3.44 3.90
        Tb 0.59 0.57 0.46 0.42 0.51
        Dy 2.93 2.70 2.49 2.18 2.58
        Ho 0.56 0.53 0.47 0.44 0.50
        Er 1.72 1.35 1.29 1.20 1.39
        Tm 0.21 0.24 0.19 0.18 0.21
        Yb 1.62 1.55 1.41 1.28 1.47
        Lu 0.26 0.24 0.21 0.20 0.23
        Y 14.70 13.50 13.00 11.80 13.25
        ∑REE 177.40 174.43 158.03 157.89 166.94
        LREE 150.50 149.55 147.86 148.55 149.12
        HREE 12.19 11.38 10.17 9.34 10.77
        LR/HR 12.34 13.14 14.54 15.90 13.98
        δEu 0.69 0.60 0.66 0.57 0.63
        δCe 0.97 0.88 0.96 1.02 0.96
        LaN 121.30 129.03 118.71 118.71 121.94
        YbN 7.75 7.42 6.75 6.12 7.01
        La/Yb 23.21 25.81 26.10 28.75 25.97
        (La/Yb)N 15.65 17.39 17.59 19.40 17.51
        Cd 0.081 0.064 0.044 0.014 0.050
        Li 2.60 3.72 23.40 9.40 9.78
        Rb 136.00 169.00 166.00 140.00 152.75
        Cs 6.75 14.90 9.17 10.40 10.31
        Sr 84.50 74.60 264.00 92.40 128.88
        Ba 401 312 573 366 413
        Sc 6.95 7.55 11.70 6.96 8.29
        Nb 9.85 9.41 9.77 9.29 9.58
        Ta 1.02 0.78 0.71 0.68 0.80
        Zr 227 225 230 226 227
        Hf 7.24 7.12 6.97 6.82 7.04
        Be 2.22 2.30 2.96 2.40 2.47
        Ga 17.90 17.20 17.30 17.80 17.55
        In 0.028 0.035 0.040 0.025 0.030
        Tl 0.90 1.00 1.02 0.86 0.95
        U 4.65 3.25 2.15 2.80 3.21
        Th 31.00 32.40 24.00 25.60 28.25
        K 28 307 33 039 30 299 26 979 29 656
        P 567.4 567.4 611.0 567.4 578.3
        Ti 2 818.0 2 938.0 3 297.0 3 117.0 3042.5

        表 1  花岗闪长岩全岩主量(%)、微量元素(10-6)分析结果

        Table 1.  Whole rock major and trace element analysis results of granodiorites

        图  3  花岗闪长岩岩石类型判别图解

        Figure 3.  Granodiorite type discrimination diagrams

        花岗闪长岩稀土配分曲线明显右倾(图 4a),呈轻度负Eu异常,轻重稀土元素分馏程度大,轻稀土(LREE)相对于重稀土(HREE)明显富集.∑REE值介于157.89×10-6~174.43×10-6;LREE值介于147.86×10-6~149.55×10-6;HREE值介于9.34×10-6~11.8×10-6;LREE/HREE值介于13.14~15.9;δEu值介于0.57~0.66;La/Yb值介于25.81~28.75;(La/Yb)N值介于17.39~19.4(表 1).

        图  4  花岗闪长岩稀土配分曲线(a)和微量元素蛛图解(b)

        Figure 4.  REE distribution curves(a) and trace element spidergrams(b) of granodiorite

        在原始地幔标准化微量元素模式图上(图 4b),有一致的演化趋势,富集Rb、K,亏损Ba、Sr大离子亲石元素(LILE);富集Th,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE),可能与金红石的分离结晶或与源区残留有关,P的强烈亏损反映岩浆可能经历了磷灰石的分离结晶.

      • 花岗闪长岩的锆石颗粒完整(图 5),无色透明,多呈棱柱状,长宽比约1.5~2.0,长轴约75~150 μm,本文共测得31个点,其中6、14、17、21、23、24、29、31等8个测点锆石的核部与边部具有明显界线轮廓,可能为捕获的变质锆石,其余23个分析点位置无论边部还是核部都具有一致的年龄,表明结晶锆石为完整颗粒,不具有继承核(Belousova et al., 2005),具有典型的岩浆锆石振荡环带和韵律结构.锆石U的含量为279×10-6~755×10-6,Pb的含量为16×10-6~65×10-6,Th/U为0.97~1.49,分析点数据点大于0.1,为岩浆成因锆石(Claesson et al., 2000).本文使用23个具有明显岩浆锆石特征的测点参与年龄谐和计算(图 6),置信度为95%,获得锆石U-Pb表面年龄加权平均值为294.8±2.7 Ma(n=23,MSWD=3.8)(表 2),代表岩石结晶年龄,形成于早二叠世构造-岩浆活动.

        图  5  花岗闪长岩锆石阴极发光图像及其分析位置及年龄值

        Figure 5.  CL images of zircon crystals of granodiorite

        图  6  花岗闪长岩锆石U-Pb年龄谐和图

        Figure 6.  Zircon U-Pb age concordia diagram of granodiorite

        样品号 含量(10-6) Th/U 同位素比值 年龄(Ma)
        D9038 Pb U 206Pb/238U err% 207Pb/235U err% 207Pb/206Pb err% 206Pb/238U 207Pb/235U
        D9038.1 24.24 421.37 1.05 0.05 0.54 0.38 1.06 0.06 0.89 305.34 1.08 323.98 1.63
        D9038.2 26.09 466.64 1.08 0.05 0.51 0.37 1.09 0.06 0.89 295.93 1.07 321.85 1.65
        D9038.3 16.37 286.46 1.36 0.05 0.51 0.35 1.55 0.06 1.47 291.03 1.07 306.84 1.98
        D9038.4 27.18 461.75 1.14 0.05 0.57 0.41 1.08 0.06 0.88 300.57 1.10 350.76 1.64
        D9038.5 22.28 410.48 1.10 0.05 0.46 0.33 1.06 0.05 0.92 286.81 1.04 288.32 1.63
        D9038.6 29.04 422.29 0.97 0.05 0.73 0.63 1.00 0.09 0.77 335.99 1.19 494.06 1.60
        D9038.7 25.64 447.65 1.08 0.05 0.55 0.34 1.10 0.05 0.95 300.40 1.09 297.88 1.66
        D9038.8 24.52 442.42 0.99 0.05 0.58 0.35 1.23 0.05 1.00 295.66 1.10 306.45 1.75
        D9038.9 22.53 391.54 1.21 0.05 0.65 0.36 1.81 0.06 1.59 288.09 1.14 314.02 2.19
        D9038.10 19.63 341.50 1.14 0.05 0.63 0.34 1.58 0.05 1.33 294.56 1.13 296.74 2.01
        D9038.11 21.95 389.44 1.06 0.05 0.52 0.36 1.37 0.06 1.17 290.65 1.07 315.77 1.84
        D9038.12 21.25 364.91 1.14 0.05 0.43 0.38 1.23 0.06 1.10 297.57 1.03 324.36 1.75
        D9038.13 21.54 381.38 1.16 0.05 0.52 0.34 1.26 0.05 1.12 291.48 1.07 296.85 1.77
        D9038.14 55.51 755.16 1.17 0.05 0.60 0.86 0.60 0.12 0.77 317.81 1.12 629.32 1.38
        D9038.15 23.25 418.51 1.13 0.05 0.45 0.33 1.18 0.05 1.05 291.36 1.04 289.95 1.71
        D9038.16 17.64 303.46 1.28 0.05 0.62 0.39 2.22 0.06 1.75 291.80 1.13 334.35 2.54
        D9038.17 47.73 509.60 1.54 0.05 2.07 1.29 7.15 0.15 3.93 340.68 2.28 842.16 7.26
        D9038.18 19.39 342.20 1.20 0.05 0.47 0.37 1.37 0.06 1.27 293.30 1.05 317.49 1.85
        D9038.19 16.29 286.92 1.12 0.05 0.64 0.34 1.59 0.05 1.46 302.65 1.14 294.45 2.01
        D9038.20 18.60 326.54 1.14 0.05 0.60 0.35 1.48 0.05 1.30 302.94 1.12 307.88 1.93
        D9038.21 19.58 319.74 1.22 0.05 0.64 0.37 1.45 0.05 1.30 319.08 1.14 317.33 1.91
        D9038.22 23.54 437.36 1.15 0.05 0.71 0.35 1.55 0.06 1.36 284.36 1.18 306.14 1.99
        D9038.23 65.41 322.15 1.49 0.09 2.79 4.8 5.33 0.33 3.74 527.57 2.94 1784.07 5.48
        D9038.24 19.45 335.34 1.20 0.05 0.48 0.48 2.40 0.07 2.12 291.61 1.06 400.81 2.70
        D9038.25 15.36 279.96 1.18 0.05 0.45 0.32 1.71 0.05 1.64 287.34 1.04 285.07 2.11
        D9038.26 18.96 339.77 1.22 0.05 0.60 0.33 1.60 0.05 1.42 292.33 1.12 290.25 2.03
        D9038.27 25.65 436.58 1.12 0.05 0.52 0.40 0.97 0.06 0.90 304.54 1.07 341.53 1.57
        D9038.28 25.93 445.79 1.09 0.05 0.51 0.38 1.05 0.06 0.98 305.83 1.07 330.08 1.62
        D9038.29 19.68 320.00 1.20 0.05 0.55 0.42 1.12 0.06 1.26 313.84 1.09 358.99 1.67
        D9038.30 18.80 319.68 1.44 0.05 0.45 0.35 1.51 0.05 1.34 291.27 1.04 305.48 1.95
        D9038.31 40.58 459.26 1.20 0.07 0.51 0.57 0.81 0.06 0.61 458.36 1.07 457.60 1.48

        表 2  花岗闪长岩锆石U-Pb同位素数据

        Table 2.  Data of zircon U-Pb isotope of granodiorite

      • 花岗闪长岩的锆石176Hf/177Hf值介于0.282 673 ~0.282 791(表 3),平均值为0.282 748;εHf(t)值为+2.7~+7.0,176Lu/177Hf值为0.000 486~0.000 734;176Yb/177Hf值为0.014 145~0.023 964.TDM1为646~ 809 Ma,TDM2为861~1 129 Ma,大于其形成年龄.

        样品 点号 t(Ma) 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf εHf(0) εHf(t) TDM1(Ma) TDM2(Ma) fLu/Hf
        TW9038 2 296 0.019 445 0.000 622 0.282 769 -0.1 6.3 678 910 -0.98
        3 291 0.015 705 0.000 515 0.282 742 -1.1 5.2 714 972 -0.98
        8 296 0.017 810 0.000 569 0.282 740 -1.1 5.3 717 974 -0.98
        9 288 0.014 790 0.000 492 0.282 673 -3.5 2.7 809 1 129 -0.99
        11 291 0.014 145 0.000 534 0.282 715 -2.0 4.3 751 1 033 -0.98
        12 298 0.015 579 0.000 486 0.282 742 -1.1 5.4 713 968 -0.99
        13 291 0.017 519 0.000 576 0.282 791 0.7 7.0 646 861 -0.98
        15 291 0.016 620 0.000 547 0.282 734 -1.3 5.0 725 990 -0.98
        16 292 0.015 068 0.000 490 0.282 742 -1.1 5.3 713 972 -0.99
        18 293 0.022 694 0.000 732 0.282 762 -0.4 6.0 689 928 -0.98
        24 292 0.021 585 0.000 652 0.282 770 -0.1 6.2 677 910 -0.98
        26 292 0.021 694 0.000 668 0.282 750 -0.8 5.5 705 954 -0.98
        30 291 0.023 964 0.000 734 0.282 788 0.6 6.8 653 871 -0.98

        表 3  花岗闪长岩锆石Lu-Hf同位素数据

        Table 3.  Data of zircon Lu-Hf isotope of granodiorite

      • 薄片研究表明,大部分岩石样品新鲜,蚀变程度比较低(LOI < 3.5%).岩石地球化学分析结果表明,研究区内嘎顺花岗闪长岩在REE配分曲线图解中有明显的Eu负异常,可能与斜长石的分离结晶有关.

        球粒陨石标准化图解中,所有样品均显示LREE富集,MREE和HREE平坦.结合弱的负Eu异常及贫Sr富Yb的特征,最可能的解释是源区缺少石榴子石、富斜长石(张旗等,2008).主量、微量元素具有岛弧岩浆岩特征,属于洋壳俯冲引起的岛弧岩浆作用的产物.在Nb-Y图解(图 7a)上,样品点落在火山弧花岗岩(VAG)和同碰撞花岗岩(syn-COLG)区域内;在Rb-(Yb+Ta)图解(图 7b)上,样品点落在了火山弧花岗岩区域,靠近与同碰撞花岗岩界线.样品在Hf-Rb-Ta图解(图 8)上落在火山弧花岗岩区域内.

        图  7  构造环境判别图解

        Figure 7.  Discrimination diagrams of tectonic environment

        图  8  花岗闪长岩Hf-Rb-Ta图解

        Figure 8.  Hf-Rb-Ta diagram of granodiorite

        在典型的俯冲带,俯冲的洋壳具有老而冷的特点,Benioff带因而具有较低的地热梯度(Defant and Drummond, 1990).俯冲的洋壳将首先发生脱水反应,残留的洋壳由于太“干”而不能熔融.释放出富含大离子亲石元素(LILE)的流体交代上覆的地幔发生部分熔融, 而形成典型的岛弧岩浆岩带.由于在地幔主要残留橄榄石+斜方辉石+单斜辉石,因此典型的岛弧岩浆岩具有重稀土较富的特点(La/Yb和Sr/Y值较低)(陈斌,2002),在埃达克岩判别图解中(图 9a9b),样品点均落在经典岛弧岩浆岩区域,与埃达克岩有明显差别.表明嘎顺花岗闪长岩体并非俯冲洋壳熔融的产物.

        图  9  埃达克岩与经典岛弧岩石判别图解

        Figure 9.  Discrimination diagrams of adakite and representative island-arc magmatic rocks

        嘎顺花岗闪长岩的锆石Lu-Hf同位素结果显示,εHf(t)值介于+2.7~+7.0,多个点介于5.0~6.0,平均值为5.5;对应的二阶段模式年龄TDM2介于861~1 129 Ma,平均值为959 Ma,与兴蒙造山带东段花岗岩类具有的εHf(t)值相近(Yang et al., 2006).指示花岗岩起源于地幔发生部分熔融,在Hf同位素演化图上(图 10),锆石Lu-Hf测点均落在亏损地幔(DM)演化线与球粒陨石演化线之间,且靠近球粒陨石线,分布集中.结合岩石化学特征及形成环境,认为嘎顺花岗闪长岩代表两大板块缝合之前大洋壳俯冲引起的岛弧岩浆作用的产物(Chen et al., 2000),属于华北板块-包尔汉图-白乃庙弧盆系-乌兰陶勒盖晚古生代岛弧岩浆岩带的一部分,形成于板块俯冲消减带内.其成因涉及俯冲隧道过程中的5个不同阶段:俯冲、脱水、交代、储存和熔融(Zheng et al., 2015).具体过程如下:板块俯冲到一定深度(一般为角闪岩相区域)时, 蛇纹石、角闪石、绿泥石等含水矿物发生脱水熔融, 产生的流体、熔体和超临界流体携带活动性较强的不相容元素交代上覆地幔, 被交代的地幔橄榄岩经过一段时间的储存后, 由于地幔楔热状态的改变而发生部分熔融, 产生的熔体向上运移(运移过程中可能发生岩浆混合和地壳混染), 最终侵入到弧地壳中, 形成大规模的弧岩浆岩(马超等,2019).因此,嘎顺花岗闪长岩体的发现表明, 在早二叠世时古亚洲洋还未闭合,本区仍处于板块俯冲消减过程中.

        图  10  花岗闪长岩Lu-Hf同位素演化

        Figure 10.  The Lu-Hf isotope evolution of granodiorite

      • 前人对该岩浆岩带的研究结果表明,岩浆岩广泛发育并可分为两期:早古生代岩浆活动主要集中在奥陶纪到志留纪(童英等,2010);晚古生代岩浆活动主要集中在早、中二叠世(蒋孝君等,2013).在温都尔庙和白乃庙地区建立了一套由北向南的海沟-岛弧-弧后盆地体系(Jian et al., 2008),并认为古亚洲洋在该处由北向南俯冲(刘敦一等,2003).

        本次在温都尔庙地区获得花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为294.8± 2.7 Ma,形成于早二叠世岛弧岩浆活动.所获得的晚古生代岛弧岩浆岩的形成时间与前人一致.并且在研究区内新识别出晚古生代洋中脊蛇绿岩,获得多组LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄信息,主要集中在268~295 Ma;同时获得岛弧型火山岩(流纹岩、安山岩)的年龄分别为282.1±1.5 Ma、270.2±2.7 Ma(内蒙古自治区地质调查院, 2018, 内蒙古锡林郭勒盟朱日和等三幅1:5万地质矿产综合调查成果报告).李钢柱等(2017)在索伦山蛇绿岩内解体的硅质岩中识别出早二叠世放射虫化石及辉长岩,获得锆石U-Pb年龄为280 Ma,Miao et al., (2007)获得堆晶辉长岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为279±10 Ma,Jian et al.(2008)获得蛇绿岩中辉长岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为291.8~296.6 Ma.王玉净和舒良树(2001)在内蒙古西拉木伦河北部杏树洼蛇绿岩带硅质岩中发现了中二叠世中晚期的放射虫化石.

        结合前人的研究,表明在华北板块北缘存在一条由西向东的早中二叠世岛弧岩浆岩带(表 4),表现出强烈的俯冲消减作用,并存在洋脊-海沟碰撞消减的迹象(Jian et al., 2010).综上认为,古亚洲洋最终闭合位置应在索伦山-温都尔庙-西拉木伦一带,这一观点与许多学者的观点一致(Miao et al., 2007Eizenhöfer et al., 2014).

        序号 样品号 纬度(N) 经度(E) 采样位置 岩性 年龄(Ma) 测试方法 来源
        侵入岩
        1 D464 40°57′29″ 116°45′08″ 五道营子 闪长岩 283±2 LA-ICP-MS Zhang et al., 2009a
        2 D252 41°03.3′ 116°55.5′ 镶黄旗 辉长岩 276±2 SHRIMP Zhang et al., 2009a
        3 D490 41°03′57″ 117°20′22″ 波罗诺 角闪辉长岩 297±1 LA-ICP-MS Zhang et al., 2009b
        4 BJG1 41°35′ 111°9.6′ 四子王旗 正长花岗岩 264±3.4 LA-ICP-MS 柳长峰等,2010
        5 99-7 42.42° 113.61° 镶黄旗 黑云角闪石英闪长岩 277.2±2.9 LA-ICP-MS 童英等,2010
        火山岩
        6 07057-1 41°50.62′ 112°51.18′ 三井泉乡 流纹质凝灰岩 276±2 LA-ICP-MS Zhang et al., 2016
        7 07D024-1 42°24.40′ 119°41.58′ 赤峰 安山岩 273±6 SHRIMP Zhang et al., 2016
        8 P28N9-1 41°45′53″ 113°13′49″ 西井子 流纹岩 269.5±3.4 LA-ICP-MS 董晓杰等,2016
        9 08485 41°59′33″ 111°34′24″ 达茂旗 流纹岩 264±2 LA-ICP-MS Zhang et al., 2016
        10 PM003TW4 42°39′00″ 113°00′25″ 乌兰沟 流纹岩 282.1±1.5 LA-ICP-MS a
        11 TW9039 42°20′58″ 112°59′57″ 嘎顺 安山岩 270.2±2.7 LA-ICP-MS
        注:a为内蒙古自治区地质调查院(2018)内蒙古锡林郭勒盟朱日和等三幅1:5万地质矿产综合调查成果报告.

        表 4  华北板块北缘二叠纪岩浆岩年龄汇总

        Table 4.  Summary of ages of the Permian igneous rocks in the northern margin of the North China block

        作者通过对研究区开展的1:5万区调工作,结合本次研究成果,可以较完整地恢复该区从洋壳的形成-俯冲到洋内弧-陆缘弧的形成、转换,最终转换成陆壳的构造演化历史.研究区岛弧带的构造演化过程为:寒武纪末期,古亚洲洋开始向南俯冲,形成具有岛弧拉斑玄武岩特征的中基性岩浆岩,并认为与初始俯冲相关(Jian et al., 2008).奥陶纪-志留世中期,古亚洲洋持续俯冲,形成大量钙碱性特征的中酸性岩浆岩,为白乃庙岛弧岩浆作用的峰期(刘敦一等,2003).同时,在白乃庙岛弧弧后地区,发育中-晚志留纪徐尼乌苏组复理石沉积.浑善达克地块与华北克拉通的碰撞发生于晚志留纪期间(Jian et al., 2008Xu et al., 2013),导致白乃庙岛弧的弧后盆地的闭合.早泥盆期间进入后造山阶段,原岛弧地壳减薄,软流圈上涌发生减压熔融,使华北克拉通基底发生部分熔融,在华北板块北缘与中亚造山带南缘发育早-中泥盆世碱性岩(Zhang et al., 2009a).早二叠世,洋壳向南俯冲的过程中,在靠近大陆边缘一侧,形成一套陆缘弧岩浆岩,形成额里图组火山岩,兼有洋内弧与陆缘弧的特征,是洋陆转换过程中的岩浆产物,在研究区南侧形成岛弧型花岗闪长岩,标志着此时华北板块与西伯利亚两大板块还未最终闭合(王师捷等,2018).

      • (1)花岗闪长岩获得LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为294.8±2.7 Ma,形成于早二叠世构造-岩浆活动.

        (2)岩石地球化学及Lu-Hf同位素分析表明,嘎顺花岗闪长岩形成于岛弧岩浆作用.

        (3)研究区在早二叠世处于古亚洲洋向南俯冲阶段,在索伦-温都尔庙-西拉木伦断裂南侧形成一条近东西向的岛弧岩浆岩带,此时古亚洲洋未最终闭合.

    参考文献 (80)

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