Geochronology and Geochemistry of Early Paleozoic Igneous Rocks in Zhurihe Area, Inner Mongolia and Their Tectonic Significance
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摘要: 中亚造山带早古生代的构造演化一直存在不同的认识，特别是其俯冲转为碰撞的时限.内蒙古朱日和南部的额尔登陶勒盖地区出露的早古生代岩浆岩，对于限定白乃庙岛弧的延伸方向、岛弧演化和拼贴时间具有重要意义.对额尔登地区出露的火山岩和侵入岩进行了精确的锆石SHRIMP和LA-ICP-MS U-Pb定年、锆石Lu-Hf同位素和地球化学分析以确定其时代和成因.研究获得4个岩浆岩年龄，1件英安岩年龄为434.0±4.4 Ma，2件花岗岩年龄分别为432.8±2.6 Ma和428.1±1.8 Ma，此3件样品形成于早中志留世；另有1件流纹岩年龄为411.8±1.0 Ma，形成于早泥盆世.早中志留世侵入岩为低钾、过铝质钙碱性中酸性岩石，富集Rb、Th，弱富集Zr、Hf，明显亏损Nb、Ta、P、Ti.在稀土配分曲线上，侵入岩均不存在Eu的负异常.其中2件花岗岩样品的锆石基本为正εHf（t）值（-1.19~11.51，3.32~10.28），TDM2为684~1 493 Ma及759~1 202 Ma，主要来自新生地壳；早中志留世火山岩具有中-低钾、偏铝质-过铝质、钙碱性酸性岩石特征，富集Rb、Th，弱富集Zr、Hf，明显亏损Nb、Ta、P、Ti.在稀土配分曲线上，多数火山岩不存在Eu负异常.英安岩中的锆石具有正εHf（t）值（3.70~7.94），TDM2为912~1 183 Ma，主要来自新生地壳；而早泥盆世流纹岩（411 Ma）存在明显的Eu负异常，其锆石具有负εHf（t）值（-14.95~-7.07），TDM2为1.8~2.3 Ga，应为古老地壳再循环的产物，与早中志留世岩浆岩源区明显不同，可能代表构造环境的转变.综合区域地质和前人研究资料表明，早志留世英安岩和花岗岩形成于俯冲岛弧环境，白乃庙岛弧向东可延伸至本区，而早泥盆世流纹岩可能形成于后碰撞环境.Abstract: There are some existing debates about the tectonic history of the Central Asian Orogenic Belt, including the time of collision.New zircon SHRIMP and LA-ICP-MS U-Pb isotopic data, zircon Lu-Hf isotopic data and geochemical data of the volcanic rocks and plutons from the Eerdengtaolegai area are presented to study their formation ages and petrogenesis.Zircon U-Pb ages of 432.8±2.6 Ma, 428.1±1.8 Ma of Silurian granites, 434.0±4.4 Ma of Silurian dacite, 411.8±1.0 Ma of the Devonian rhyolite were obtained.The Silurian plutons are mostly intermediate-acid rocks, and are geochemically low in K contents, peraluminous, and calc-alkaline with enrichment in Rb and Th and depletion in Nb, Ta, P and Ti.They do not have negative Eu anomalies. Two granites from these plutonic rocks have positive εHf(t) values (-1.19 to 11.51 and 3.32 to 10.28) with TMD2 of 684-1 493 Ma and 759-1 202 Ma, suggesting that the granites may come from a juvenile continental crust.Geochemically, the Silurian volcanic rocks, all acid rocks, are low to moderate in K content, metaluminous-peraluminous and calc-alkaline with enrichment in Rb, Th and depletion in Nb, Ta, P and Ti.In addition, they do net have negative Eu anomalies. One Silurian dacite has positive εHf(t) value (3.70-7.94) with TMD2 of 912-1 183 Ma, suggesting that the rocks may come from the juvenile continental crust.The Devonian rhyolite have clear negative Eu anomalies, exhibiting negative εHf(t) values (-14.95 to -7.07) with Hf model ages (TMD2) of 1.8-2.3 Ga, indicating considerable contribution of reworked materials from the ancient crust of the North China Craton.Based on our new data and previous studies, the Silurian granites and dacite were likely formed in an arc environment and the Devonian rhyolite developed in a post-collisional environment.
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Key words:
- Inner Mongolia /
- Eerdengtaolegai /
- Bainaimiao /
- geochronology /
- geochemistry /
- Hf isotope
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0. 引言
中亚造山带位于西伯利亚克拉通以南和华北、塔里木克拉通以北，是世界上显生宙以来地壳生长最显著、规模最大的增生型造山带(Jahn et al., 2004, 2009; Kröner et al., 2007; Rojas-Agramonte et al., 2011; 王树庆等, 2016; Yang et al., 2017; Zhang et al., 2017).中亚造山带内含有蛇绿岩带、岩浆弧、洋岛、海山、大洋高原和前寒武纪微陆块，各微陆块之间经历了复杂的复合对接、叠加的“软碰撞”、“弱造山”的演化，最终形成多块体拼贴增生的复杂构造格局(Xiao et al., 2003, 2009; 李文博, 2007, 2008; 刘金龙等, 2016).
在中亚造山带东南部地区，索伦缝合带标志华北板块和南蒙古复合地体之间的古亚洲洋最后闭合的位置(Xiao et al., 2003).在空间上以索伦缝合带为界，可分为两条近东西向的南造山带(SOB)和北造山带(NOB)(图 1)，代表古亚洲洋双向俯冲增生(Xiao et al., 2003; Jian et al., 2008, 2016; Xu et al., 2013; Zhang et al., 2013).南造山带是中亚造山带与华北克拉通的对接区，关于其俯冲极性、延伸方向和俯冲拼贴过程，前人做了大量研究，但也存在很多争议.1984年，河北地质学院在南造山带典型地区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(Xiao et al., 2003; Jian et al., 2008; Xu et al., 2013; Zhang et al., 2014), 并认为古亚洲洋在该处由北向南俯冲，得到了后续很多研究的支持(刘敦一等, 2003; Xiao et al., 2003; Jian et al., 2008; 李建锋等, 2010; Xu et al., 2013; Zhang et al., 2013).而有些学者根据华北北缘的被动陆缘沉积，提出俯冲极性是向北的(Zhang et al., 2014).关于白乃庙岛弧的延伸方向，很多学者将图古日格、达茂旗北部巴特敖包、白乃庙、图林凯、正镶白旗、敖汉旗、吉中、延吉连为一线，认为白乃庙岛弧是一条约1 800 km的长链岛弧，但是一些地区缺乏相关岛弧岩体的报道，因此其延伸证据略显不足.特别是在白乃庙以东地区早古生代侵入岩研究较少，也缺乏同时代火山岩的研究，需要精确厘定白乃庙以东的岩浆岩延伸范围.关于白乃庙岛弧与华北克拉通的拼贴时限，之前一些学者认为碰撞发生在440 Ma左右(李建锋等, 2010; Xu et al., 2013)，现在很多研究表明碰撞发生在411 Ma左右(Jian et al., 2008; Zhang et al., 2013)，并发现白乃庙岛弧可能存在前寒武纪基底.因此，南造山带与俯冲相关的早古生代岩浆岩的分布范围、岩石类型、成岩机制及构造背景还需要进一步的研究.
图 1 中亚造山带中国北部-内蒙部分的构造格架(a)和中国北部-蒙古地区构造示意(b)图a据Jahn(2004)，Zhang et al.(2015)，Chen et al.(2016a)；图b据Chen et al.(2016a, 2016b).EGFZ.东戈壁断裂带；UCM.乌里雅斯太大陆边缘带；HOB.二连-贺根山蛇绿岩带；NOB.北造山带；SZ.索伦带缝合带，HB.浑善达克地块；SOB.南造山带；NCC.华北克拉通Fig. 1. Tectonic framework of the North China-Mongolian segment of the Central Asian Orogenic Belt (a) and geologic sketch of the North China-Mongolia area (b)在内蒙古朱日和南部的额尔登陶勒盖地区，由于缺乏古生物和同位素年龄的证据，很多地层单元时代并没有很好地厘定，岩浆岩时限判别也存在一定误差，影响了对该区的区域地质演化的认识.例如，先前一些被认为是上石炭统阿木山组的地层和华力西期的岩浆岩(内蒙古自治区区域地质测量队, 1975, 白乃庙幅1:20万区域地质调查报告)，可能形成于早古生代(据本文研究).近年来，由于修建道路开挖了采石场，形成了很多新的露头，使得笔者有机会对一些地质问题展开深入研究.额尔登地区原石炭系阿木山组(C3a)地层处新揭露出了一套火山岩-火山碎屑岩，而谷讨勒铜矿(别鲁乌图西矿)附近原华力西晚期石英闪长岩实为一套酸性侵入岩.本文对该套火山岩和侵入岩进行系统采样，在野外工作和岩相学分析的基础上，对火山岩、侵入岩进行全岩主量元素及微量元素分析，并挑选部分样品进行精确锆石SHRIMP U-Pb和LA-ICP-MS U-Pb定年以及锆石Hf同位素分析，系统研究该地区这套火山岩和侵入岩的成因及构造环境.本研究提供了内蒙古中部朱日和地区古亚洲洋壳早古生代俯冲碰撞事件的地质年代学、岩石成因方面的制约，进一步扩大了白乃庙岛弧的延伸范围，为寻找白乃庙型铜金矿床提供了理论基础.
1. 区域地质背景
研究区额尔登地区位于白乃庙铜矿北东部，朱日和镇南侧.该区位于中亚造山带东段南缘、白乃庙岩浆弧带东部.自北向南岩石单元为早古生代温都尔庙俯冲增生杂岩、早古生代图林凯蛇绿岩带、早古生代白乃庙火山岩和侵入岩、中志留统徐尼乌苏组、上志留统西别河组、中晚二叠世侵入岩(图 2).
图 2 额尔登及邻区地质简图(a)、额尔登详细采样点位置(b)以及额尔登地区剖面图(c)图a据Luo et al.(2016)修改.图a中的数字“1, 2, …10, 11”为年龄数据位置.1.玄武岩474±7 Ma，英安岩453±7 Ma，英安岩436±9 Ma，SHRIMP(据Zhang et al., 2013).变质火山岩449±3 Ma，LA-ICP-MS(据柳长峰等, 2014)；2.变质安山岩450±4 Ma，LA-ICP-MS(据谷丛楠等, 2012)；3.石英闪长岩430±3 Ma，LA-ICP-MS(据Zhang et al., 2014)；4.英云闪长岩421±2 Ma，英云闪长岩439±5 Ma，LA-ICP-MS(据Zhang et al., 2014)；闪长岩419±10 Ma，SHRIMP(据Zhang et al., 2013)；5.片麻状石英闪长岩454±14 Ma，片麻状石英闪长岩459±3 Ma，SHRIMP(据童英等, 2010)；6.英云闪长岩439±3 Ma，英云闪长岩432±5 Ma，LA-ICP-MS(据Zhang et al., 2014)；7.英云闪长岩442±2 Ma，SHRIMP(据白新会等, 2015)；8.石英闪长岩432±2 Ma，SHRIMP(据白新会等, 2015)；9.花岗斑岩271.8±3.3 Ma，LA-ICP-MS(据鲁颖淮等, 2009)；10.花岗闪长岩445.6±2.7 Ma，LA-ICP-MS(据Hao and Hou, 2012)；11.英安岩458±3 Ma，SHRIMP(据Jian et al.2008)Fig. 2. Geological sketch of the Eerdeng and adjacent areas (a), detailed locations of the Eerdeng area (b) and geological section of the Eerdeng area (c)早古生代白乃庙火山岩包括拉斑玄武岩、碱性玄武岩、英安岩、流纹岩，火山岩的组合(玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩)与岩浆弧相符(Xiao et al., 2003).早古生代白乃庙侵入岩主要岩石类型有闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩、角闪石辉长岩及花岗闪长岩(Xiao et al., 2003; 张维和简平, 2008; 谷丛楠, 2012).研究区火山岩及侵入岩广泛发育并可分为两期：早古生代火山岩锆石U-Pb年龄为436~474 Ma(聂凤军等, 1995; 谷丛楠, 2012; Zhang et al., 2013; 柳长峰等, 2014; Li et al., 2015)，早古生代侵入岩锆石U-Pb年龄为421~454 Ma(童英等，2010; Hao and Hou, 2012; Zhang et al., 2014; 白新会等，2015)，指示早古生代岩浆活动主要集中在奥陶纪到志留纪；晚古生代花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为265.1±1.5 Ma(蒋孝君等，2013)及271±3 Ma(鲁颖淮等，2009)，指示晚古生代岩浆活动主要集中在早、中二叠世.
早古生代温都尔庙俯冲增生杂岩出露于研究区北部，从岩性组合上可分为两组，下部桑达来呼都格组以变质玄武岩为主，变质程度为绿片岩相；上部为哈尔哈达组，由绿泥绢云石英片岩、细晶石英岩、含铁石英岩组成，温都尔庙铁矿产于哈尔哈达组.温都尔庙群为包含大洋洋壳、洋内弧的增生杂岩，形成于寒武纪-中志留世(刘敦一等，2003; Jian et al., 2008; 李承东等，2012).白乃庙群被认为是中元古或奥陶纪-志留纪的产物，主要为绿片岩相变质火山-沉积岩序列，从底部到顶部大致可分为3个岩性段.下段以碎屑岩、粉砂岩、砂岩为主；中段以中基性火山碎屑岩为主，中下部夹变质砂岩、石英片岩.上段以火山岩为主，夹灰岩和变质砂岩，灰岩呈透镜状出现，变质岩为绢云母泥质粉砂千枚岩、绿片岩等，该段是含铜矿化段.中志留统徐尼乌苏组出露于研究区中部和西部，与下伏白乃庙群为不整合接触，岩性为结晶灰岩、长石石英砂岩、变凝灰岩、变安山岩、千枚岩，顶板结晶灰岩中发育床板珊瑚，具有发育的韵律结构和复理石建造的特征(柳长峰等，2014).晚志留统末期-早泥盆统早期西别河组出露于研究区西部，是一套粗砂砾岩、杂砂岩夹泥灰岩，富含珊瑚、双壳、苔藓虫、有孔虫等志留纪化石的磨拉石沉积.西别河组不整合覆盖在早古生火山岩、侵入岩和徐尼乌苏组之上(张允平等，2010).
2. 样品描述
在额尔登陶勒盖地区采集12件火山岩样品，在谷讨勒地区采集5件侵入岩样品，采样点GPS位置见表 1.在额尔登地区采石场出露有火山岩-火山角砾岩互层，系统采集的12件火山岩样品，9件为英安岩，2件粗面岩，1件流纹岩.英安岩(图 3c，3d)为斑状结构，基质隐晶质结构.斑晶为半自形斜长石(55%)、碱性长石(15%)和石英(30%)，基质主要为斜长石和石英，部分斜长石发生绢云母化、绿帘石化，同时存在磷灰石、磁铁矿等副矿物.流纹岩(图 3e)为斑状结构，斑晶为石英(35%)和碱性长石(65%)，存在略微定向，基质为(隐晶质)微晶质的长石石英，长石存在绢云母化.粗面岩(图 3f)为斑状结构，斑晶为碱性长石(80%)和斜长石(20%)，基质主要为长石和石英，长石存在绿帘石化，部分碱性长石表现为球粒结构.
表 1 本文采样点GPS采样点坐标Table Supplementary Table The GPS data of the samples样品号 北纬 东经 NM10-01~03 42°16′25.7″ 112°58′12.0″ NM13-18~22 42°16′24.6″ 112°58′16.9″ NM13-23~25 42°16′19.3″ 112°58′04.8″ NM13-33 42°17′33.5″ 112°59′15.9″ NM13-36 42°18′17.6″ 113°0′0.6″ NM13-37 42°18′13.6″ 113°0′5.8″ NM13-40 42°18′13.3″ 113°0′6.4″ NM13-42~43 42°17′59.2″ 113°0′15.4″ 
图 3 额尔登陶勒盖地区火山岩及谷讨勒地区侵入岩野外特征照片及镜下特征照片a.额尔登地区英安岩；b.谷讨勒地区花岗岩；c.英安岩；d.英安岩；e.流纹岩；f.粗面岩；g.花岗岩；h.花岗闪长岩.Pl.斜长石；Kfs.碱性长石；Qtz.石英Fig. 3. Field photographs and photomicromgraphs of igneous rocks at the Eerdeng and Taogule areas在谷讨勒地区出露有中酸性侵入岩，侵入原石炭系上统阿木山组(C3a)地层，系统采集5件侵入岩样品，分别为4件花岗岩和1件花岗闪长岩.花岗岩(图 3g)为等粒结构，主要由斜长石(55%)、石英(30%)、碱性长石(15%)组成，副矿物为锆石、磷灰石，晚期经历了绿片岩相变质，石英动态重结晶，导致细粒化.花岗闪长岩(图 3h)为等粒结构，主要由斜长石(45%)、碱性长石(15%)、石英(30%)、角闪石(10%)组成，部分绿泥石化、绿帘石化，绢云母化，石英重结晶导致细粒化.
3. 分析方法
3.1 锆石阴极发光图像(CL)和U-Pb同位素定年
挑选3个样品进行锆石LA-ICP-MS U-Pb定年，分别为NM13-20流纹岩，NM13-40花岗岩和NM13-42花岗岩.挑选NM10-01英安岩进行锆石SHRIMP U-Pb定年.
锆石分选在河北省廊坊诚信地质技术服务公司完成，在原岩样品破碎后，采用磁法和重液分选.测试前在北京大学电子显微镜实验室，使用FEI Quanta 200F扫描电子显微镜进行锆石阴极发光(CL)照相.
锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分析是在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室，应用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)进行U-Pb同位素测定.利用COMPExPro 102型ArF准分子激光剥蚀系统进行锆石剥蚀，以He作为载气，激光斑束直径为32 μm，激光能量密度为10 J/cm2，频率为5 Hz.年龄计算时以标准锆石Plesovice(337 Ma)为外标进行同位素比值校正，用标准锆石91500做监控盲样.同位素比值和元素含量的数据处理用Glitter 4.4.2软件，普通Pb校正使用Andersen 2002程序，加权平均年龄和协和的图绘制使用ISOPLOT程序.详细的分析步骤和数据处理方法参照文献(袁洪林等，2003).
锆石SHRIMP U-Pb年龄测定是在中国地质科学院北京离子探针中心完成.采用标准锆石SL13(591 Ma，Th/U≈0.088) 标定所测锆石U、Th和Pb含量，标准锆石TEMORA(417 Ma)进行元素间的分馏校正.数据处理、年龄计算和绘图使用ISPLOT程序.详细流程和数据处理参照文献Compston et al.(1992)、李可等(2014)、杨亚楠等(2014)和董增产等(2015).
3.2 锆石Hf同位素测定
选取NM10-01、NM13-20、NM13-40及NM13-42四件样品进行锆石原位Lu-Hf同位素测定，分析测试在天津地质矿产研究所的Neptune多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)上进行.具体测试过程和数据处理方法参照文献吴福元等(2007)和邓正宾(2015).
3.3 地球化学分析
样品主量元素、微量元素及稀土元素在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室进行分析.主量元素采用碱熔法获得均质玻璃体，使用X光荧光光谱仪(XRF)进行测定，测量精度在1%之内.微量元素和稀土元素采用高压釜酸溶法，应用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)进行测定，微量元素和稀土元素的测试精度可达到5%，Nb、Ta、Zr、Hf的精度为10%.详细的仪器配置和实验流程参照邓正宾(2015).
4. 测试结果
4.1 锆石年代学
4.1.1 NM13-40花岗岩
样品中锆石晶面清晰，晶体透明，呈等粒状及短柱状，锆石的长宽比为1:1~1:2，自形晶.锆石内部普遍发育环带结构(图 4a)，指示岩浆起源.
图 4 额尔登地区样品锆石阴极发光照片及测年点位a.花岗岩NM13-40；b.花岗岩NM13-42；c.英安岩样品NM10-01；d.流纹岩NM13-20Fig. 4. CL images and dating spots of zircons from samples in the Eerdeng area30颗锆石的LA-ICP-MS U-Pb定年结果见表 2，锆石U的含量为88×10-6~689×10-6，Th含量为49×10-6~701×10-6，Th/U为0.08~1.01，大多数数据点大于0.1，为岩浆成因锆石(Claesson et al., 2000).离群的数据点NM13-40-24(857±8 Ma)可能为捕获锆石.除去谐和度较低的数据点NM13-40-03(415±13 Ma)、数据点NM13-40-07(445±7 Ma)和数据点NM13-40-28(411±13 Ma)，剩余的26个数据点的206Pb/238U年龄为420~442 Ma，均分布在谐和线附近(图 5a)，计算获得加权平均年龄为432.8±2.6 Ma，代表花岗岩侵位结晶年龄.
表 2 额尔登地区岩浆岩(NM13-20、NM13-40、NM13-42) LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果Table Supplementary Table LA-ICP-MS U-Pb data for zircons of intrusive rocks (simple NM13-20, NM13-40, NM13-42) from the Eerdeng area测试点号 Th(10-6) U(10-6) Th/U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 年龄(Ma) 1σ(Ma) 年龄(Ma) 1σ(Ma) 年龄(Ma) 1σ(Ma) NM13-20-01 374.25 875.90 0.43 0.055 1 0.001 4 0.499 9 0.012 0 0.065 9 0.000 8 415 32 412 8 411 5 NM13-20-02 223.07 362.91 0.61 0.055 1 0.001 1 0.499 9 0.009 9 0.065 9 0.000 8 415 24 412 7 411 5 NM13-20-03 330.29 610.26 0.54 0.055 0 0.001 2 0.498 2 0.010 2 0.065 7 0.000 8 413 26 410 7 410 5 NM13-20-04 151.33 297.69 0.51 0.055 0 0.003 3 0.499 2 0.028 9 0.065 8 0.001 4 413 92 411 20 411 8 NM13-20-05 295.11 530.13 0.56 0.055 0 0.001 1 0.502 4 0.009 7 0.066 3 0.000 8 413 24 413 7 414 5 NM13-20-06 187.01 378.88 0.49 0.055 8 0.003 2 0.505 4 0.028 2 0.065 7 0.001 4 444 87 415 19 410 8 NM13-20-07 436.00 718.27 0.61 0.070 7 0.003 3 0.615 6 0.027 2 0.063 1 0.000 8 949 97 487 17 395 5 NM13-20-08 248.18 406.25 0.61 0.056 3 0.001 3 0.519 0 0.011 5 0.066 8 0.000 8 466 28 425 8 417 5 NM13-20-09 96.20 230.15 0.42 0.056 0 0.004 6 0.514 3 0.041 0 0.066 6 0.001 8 454 128 421 27 416 11 NM13-20-10 299.96 459.01 0.65 0.054 8 0.001 0 0.505 1 0.008 7 0.066 8 0.000 7 406 20 415 6 417 4 NM13-20-11 131.47 333.52 0.39 0.055 3 0.003 5 0.499 2 0.030 4 0.065 5 0.001 4 423 97 411 21 409 9 NM13-20-12 344.86 520.91 0.66 0.055 0 0.000 8 0.499 1 0.007 5 0.065 8 0.000 7 412 16 411 5 411 4 NM13-20-13 167.45 551.55 0.30 0.056 3 0.001 8 0.499 0 0.015 2 0.064 3 0.000 9 464 43 411 10 402 5 NM13-20-14 252.01 663.82 0.38 0.056 2 0.002 8 0.512 0 0.024 4 0.066 1 0.001 2 461 73 420 16 412 7 NM13-20-15 431.77 771.95 0.56 0.055 2 0.001 9 0.500 7 0.016 7 0.065 8 0.001 0 421 49 412 11 411 6 NM13-20-16 173.24 319.69 0.54 0.054 9 0.001 2 0.498 0 0.010 8 0.065 8 0.000 8 409 28 410 7 411 5 NM13-20-17 184.12 365.21 0.50 0.056 2 0.002 1 0.510 8 0.018 2 0.065 9 0.000 9 461 54 419 12 411 6 NM13-20-18 149.05 259.20 0.58 0.055 1 0.001 7 0.499 4 0.015 1 0.065 8 0.000 9 415 43 411 10 411 5 NM13-20-19 323.05 414.97 0.78 0.055 0 0.001 1 0.502 2 0.010 1 0.066 3 0.000 8 411 25 413 7 414 5 NM13-20-20 271.88 450.47 0.60 0.055 0 0.001 1 0.501 1 0.009 5 0.066 2 0.000 8 411 23 412 6 413 5 NM13-20-21 562.96 880.69 0.64 0.055 1 0.001 4 0.503 0 0.012 3 0.066 2 0.000 8 416 33 414 8 413 5 NM13-20-22 103.15 256.47 0.40 0.055 1 0.002 5 0.500 6 0.022 0 0.065 9 0.001 1 415 67 412 15 412 7 NM13-20-23 389.84 779.20 0.50 0.054 7 0.001 3 0.501 3 0.011 9 0.066 4 0.000 8 402 32 413 8 415 5 NM13-20-24 272.55 400.70 0.68 0.055 7 0.001 3 0.506 3 0.011 7 0.065 9 0.000 8 441 30 416 8 411 5 NM13-20-25 234.27 408.69 0.57 0.054 9 0.002 2 0.499 1 0.019 3 0.066 0 0.001 0 408 59 411 13 412 6 NM13-20-26 175.59 320.34 0.55 0.054 9 0.001 4 0.502 6 0.012 6 0.066 4 0.000 8 407 34 413 9 415 5 NM13-20-27 368.01 465.30 0.79 0.055 6 0.001 2 0.504 6 0.010 6 0.065 9 0.000 8 436 26 415 7 411 5 NM13-20-28 241.38 485.82 0.50 0.055 0 0.001 1 0.499 1 0.009 8 0.065 8 0.000 8 413 24 411 7 411 5 NM13-20-29 100.81 132.95 0.76 0.055 7 0.004 9 0.501 4 0.042 9 0.065 3 0.001 9 439 139 413 29 408 11 NM13-20-30 254.49 351.94 0.72 0.056 0 0.002 6 0.509 1 0.022 9 0.065 9 0.001 2 453 69 418 15 412 7 NM13-40-01 104.33 236.14 2.26 0.055 3 0.001 2 0.531 9 0.010 9 0.069 8 0.000 8 424 26 433 7 435 5 NM13-40-02 485.48 550.31 1.13 0.055 1 0.002 6 0.526 9 0.023 8 0.069 5 0.001 2 414 69 430 16 433 7 NM13-40-03 246.89 319.65 1.29 0.069 0 0.009 9 0.631 7 0.088 2 0.066 4 0.002 2 898 315 497 55 415 13 NM13-40-04 56.49 87.77 1.55 0.055 5 0.002 2 0.530 8 0.020 2 0.069 4 0.001 0 431 58 432 13 433 6 NM13-40-05 127.03 208.19 1.64 0.055 2 0.003 9 0.513 9 0.035 1 0.067 5 0.001 5 421 113 421 24 421 9 NM13-40-06 476.70 540.08 1.13 0.055 4 0.000 8 0.524 8 0.007 9 0.068 8 0.000 7 428 16 428 5 429 4 NM13-40-07 476.56 533.62 1.12 0.069 0 0.004 3 0.679 7 0.040 8 0.071 4 0.001 2 899 132 527 25 445 7 NM13-40-08 292.76 372.87 1.27 0.055 4 0.001 5 0.524 9 0.014 2 0.068 8 0.000 9 426 38 428 9 429 5 NM13-40-09 93.10 200.33 2.15 0.055 5 0.001 9 0.530 6 0.018 1 0.069 4 0.001 0 431 51 432 12 433 6 NM13-40-10 116.69 228.08 1.95 0.057 9 0.002 8 0.537 3 0.025 7 0.067 3 0.001 1 527 75 437 17 420 7 NM13-40-11 202.24 312.71 1.55 0.055 5 0.001 3 0.533 9 0.012 0 0.069 8 0.000 8 433 29 434 8 435 5 NM13-40-12 212.42 371.19 1.75 0.055 7 0.002 4 0.520 3 0.021 3 0.067 8 0.001 1 441 62 425 14 423 7 NM13-40-13 102.09 208.07 2.04 0.055 5 0.001 8 0.529 5 0.016 3 0.069 2 0.001 0 432 44 431 11 432 6 NM13-40-14 91.54 147.19 1.61 0.055 2 0.001 4 0.517 3 0.013 2 0.068 0 0.000 8 422 35 423 9 424 5 NM13-40-15 334.81 372.52 1.11 0.055 7 0.001 1 0.540 6 0.010 4 0.070 4 0.000 8 441 23 439 7 439 5 NM13-40-16 202.06 338.18 1.67 0.055 8 0.003 5 0.536 5 0.032 6 0.069 8 0.001 5 443 98 436 22 435 9 NM13-40-17 169.36 344.15 2.03 0.055 6 0.001 2 0.540 2 0.011 2 0.070 5 0.000 8 438 26 439 7 439 5 NM13-40-18 177.39 290.60 1.64 0.055 8 0.001 4 0.540 8 0.013 2 0.070 4 0.000 8 444 33 439 9 438 5 NM13-40-19 357.77 490.17 1.37 0.055 8 0.001 1 0.545 0 0.010 8 0.070 8 0.000 8 446 24 442 7 441 5 NM13-40-20 89.58 206.89 2.31 0.055 6 0.001 5 0.538 4 0.014 1 0.070 2 0.000 9 438 36 437 9 437 5 NM13-40-21 163.76 309.68 1.89 0.055 8 0.001 3 0.544 6 0.012 4 0.070 8 0.000 9 444 30 441 8 441 5 NM13-40-22 144.50 251.59 1.74 0.055 8 0.001 7 0.546 5 0.016 2 0.071 1 0.000 9 444 43 443 11 443 5 NM13-40-23 176.65 273.63 1.55 0.057 1 0.001 8 0.538 5 0.017 1 0.068 5 0.000 9 494 47 437 11 427 5 NM13-40-24 48.70 590.46 12.12 0.071 8 0.001 3 1.407 6 0.021 8 0.142 2 0.001 5 980 39 892 9 857 8 NM13-40-25 222.67 364.94 1.64 0.055 3 0.001 2 0.516 8 0.011 0 0.067 8 0.0008 424 27 423 7 423 5 NM13-40-26 204.20 367.67 1.80 0.055 7 0.001 8 0.525 0 0.016 3 0.068 4 0.001 0 440 44 428 11 427 6 NM13-40-27 193.49 242.02 1.25 0.055 6 0.001 5 0.537 3 0.014 3 0.070 1 0.000 9 438 37 437 9 437 5 NM13-40-28 700.63 688.99 0.98 0.067 4 0.010 4 0.611 9 0.092 0 0.065 9 0.002 1 849 341 485 58 411 13 NM13-40-29 163.09 289.63 1.78 0.055 4 0.001 2 0.525 7 0.011 3 0.068 8 0.000 8 430 27 429 8 429 5 NM13-40-30 223.09 355.68 1.59 0.057 8 0.006 5 0.547 8 0.059 4 0.068 7 0.002 5 523 175 444 39 429 15 NM13-42-01 183.83 314.63 1.71 0.055 5 0.001 1 0.523 5 0.010 4 0.068 5 0.000 8 431 24 427 7 427 5 NM13-42-02 394.82 508.09 1.29 0.058 1 0.001 9 0.558 4 0.017 3 0.069 7 0.001 0 534 43 450 11 435 6 NM13-42-03 415.81 604.26 1.45 0.055 4 0.000 8 0.524 7 0.007 5 0.068 7 0.000 7 428 15 428 5 428 4 NM13-42-04 186.49 331.71 1.78 0.055 6 0.001 0 0.523 6 0.008 8 0.068 4 0.000 8 435 19 428 6 426 5 NM13-42-05 221.63 398.58 1.80 0.055 7 0.000 9 0.539 1 0.008 5 0.070 2 0.000 8 440 17 438 6 438 5 NM13-42-06 205.17 463.21 2.26 0.055 5 0.002 1 0.531 8 0.020 0 0.069 6 0.001 1 431 57 433 13 434 6 NM13-42-07 444.58 540.31 1.22 0.055 4 0.001 2 0.522 0 0.010 9 0.068 3 0.000 8 430 26 426 7 426 5 NM13-42-08 332.65 705.00 2.12 0.059 8 0.002 7 0.559 1 0.024 0 0.067 9 0.001 2 596 63 451 16 423 7 NM13-42-09 383.59 559.31 1.46 0.055 6 0.001 6 0.522 3 0.015 0 0.068 2 0.000 9 435 40 427 10 425 6 NM13-42-10 288.06 541.6 1.88 0.055 5 0.001 1 0.529 4 0.010 0 0.069 2 0.000 8 433 23 431 7 431 5 NM13-42-11 257.85 373.56 1.45 0.064 7 0.004 7 0.627 4 0.043 6 0.070 4 0.001 9 763 102 494 27 439 11 NM13-42-12 326.16 480.13 1.47 0.055 5 0.001 7 0.527 3 0.015 5 0.069 0 0.000 9 430 41 430 10 430 6 NM13-42-13 104.28 227.66 2.18 0.055 6 0.001 2 0.535 9 0.010 9 0.069 9 0.000 8 438 25 436 7 436 5 NM13-42-14 200.01 322.69 1.61 0.055 4 0.003 1 0.526 1 0.028 4 0.069 0 0.001 3 427 86 429 19 430 8 NM13-42-15 401.75 744.01 1.85 0.054 6 0.000 8 0.513 9 0.007 7 0.068 3 0.000 7 395 16 421 5 426 4 NM13-42-16 442.36 597.69 1.35 0.055 2 0.000 8 0.514 1 0.007 4 0.067 6 0.000 7 420 15 421 5 422 4 NM13-42-17 158.08 344.65 2.18 0.055 3 0.001 1 0.515 9 0.010 1 0.067 7 0.000 8 424 24 422 7 422 5 NM13-42-18 249.40 402.20 1.61 0.055 5 0.001 0 0.531 9 0.009 0 0.069 5 0.000 8 434 19 433 6 433 5 NM13-42-19 242.38 434.88 1.79 0.055 3 0.001 0 0.517 5 0.009 3 0.067 9 0.000 8 423 21 423 6 424 5 NM13-42-20 551.54 667.74 1.21 0.055 0 0.002 1 0.509 5 0.019 1 0.067 2 0.001 0 414 56 418 13 419 6 NM13-42-21 174.08 342.34 1.97 0.055 9 0.001 1 0.523 9 0.010 0 0.068 0 0.000 8 447 23 428 7 424 5 NM13-42-22 491.13 725.89 1.48 0.055 1 0.000 8 0.529 3 0.007 9 0.069 8 0.000 8 414 16 431 5 435 5 NM13-42-23 546.01 603.17 1.10 0.055 4 0.000 9 0.516 4 0.008 3 0.067 7 0.000 7 428 18 423 6 422 4 NM13-42-24 137.42 294.14 2.14 0.055 5 0.001 6 0.520 9 0.014 4 0.068 1 0.000 9 434 38 426 10 424 5 NM13-42-25 325.36 484.36 1.49 0.055 5 0.001 0 0.536 6 0.009 3 0.070 1 0.000 8 434 20 436 6 437 5 NM13-42-26 309.96 496.88 1.60 0.055 4 0.000 9 0.526 2 0.008 0 0.069 0 0.000 7 427 16 429 5 430 4 NM13-42-27 298.97 469.82 1.57 0.055 1 0.001 1 0.521 5 0.010 0 0.068 7 0.000 8 416 23 426 7 428 5 NM13-42-28 227.26 313.07 1.38 0.055 5 0.001 0 0.522 4 0.009 3 0.068 4 0.000 8 430 21 427 6 426 5 NM13-42-29 348.11 572.45 1.64 0.055 4 0.000 8 0.521 2 0.007 8 0.068 3 0.000 7 427 16 426 5 426 4 NM13-42-30 185.23 339.65 1.83 0.055 6 0.001 0 0.538 1 0.009 7 0.070 2 0.000 8 437 21 437 6 437 5 
图 5 锆石U-Pb年龄谐和图a.花岗岩NM13-40；b.花岗岩NM13-42；c.英安岩样品NM10-01；d.流纹岩NM13-20Fig. 5. Zircons U-Pb concordia diagram from samples in the Eerdeng area4.1.2 NM13-42花岗岩
样品中锆石呈短柱状及长柱状，锆石长宽比为1:1~1:3，自形程度较好.大多数锆石内部发育韵律环带，部分锆石有较“宽”的韵律环带(图 4b)，可能因为岩浆结晶速度快.
30颗锆石的LA-ICP-MS U-Pb的定年结果见表 2，锆石U的含量为227×10-6~744×10-6，Th含量为104×10-6~551×10-6，Th/U为0.44~0.90，均大于0.1，为岩浆成因锆石(Claesson et al., 2000).除去两个偏离谐和线的数据点NM13-42-11(439±11 Ma)和NM13-42-08(423±7 Ma)，剩余28颗锆石206Pb/238U年龄分布为419~438 Ma，这些数据点集中分布在谐和线上(图 5b)，计算获得加权平均年龄为428.1±1.8 Ma，代表花岗岩侵位结晶年龄.
4.1.3 NM10-01英安岩
样品中锆石有完好的晶型结构，呈短柱状及长柱状，锆石的长宽比为1:1.5~1:3，自形晶.在CL图上有同心圆的韵律环带结构(图 4c)，表明为岩浆起源.少部分锆石有较“宽”的韵律环带，有可能是因为岩浆结晶速度快，锆石生长比较快.
11颗锆石的离子探针测试结果见表 3，锆石U的含量为374×10-6~752×10-6、Th含量为155×10-6~582×10-6，Th/U为0.43~0.91，都大于0.1，为岩浆成因锆石(Claesson et al., 2000).11颗锆石的206Pb/238U年龄为419.4~443.5 Ma，年龄测定值很稳定，集中分布在谐和线上(图 5c)，加权平均年龄为434.0±4.4 Ma.
表 3 额尔登地区英安岩(NM10-01) SHRIMP锆石U-Pb同位素分析结果Table Supplementary Table SHRIMP U-Pb data for zircons of the dacite (simple NM10-01) from the Eerdeng area分析点号 206Pbc
(%)U
(10-6)Th
(10-6)232Th/
238U206Pb*
(10-6)207Pb/
206Pb误差
(±%)206Pb/
238U误差
(±%)207Pb/
235U误差
(±%)206Pb/
238U(Ma)误差
(1σ)207Pb/
206Pb(Ma)误差
(1σ)NM10-01-1.1 0.40 391 244 0.64 23.8 0.052 5 3.7 0.070 5 1.4 0.51 4.0 439.3 5.9 309 84 NM10-01-2.1 0.07 537 343 0.66 31.9 0.054 8 2.7 0.069 2 1.4 0.52 3.1 431.1 5.7 403 61 NM10-01-3.1 0.19 572 347 0.63 34.8 0.055 4 2.9 0.070 8 1.3 0.54 3.1 440.7 5.7 429 64 NM10-01-4.1 0.21 477 400 0.87 28.8 0.056 1 2.8 0.070 2 1.4 0.54 3.1 437.6 5.7 456 62 NM10-01-5.1 0.49 374 155 0.43 23.0 0.054 1 4.0 0.071 2 1.4 0.53 4.2 443.5 6.0 373 90 NM10-01-6.1 0.09 643 445 0.71 38.6 0.054 4 2.0 0.069 8 1.4 0.52 2.5 435.1 6.1 388 46 NM10-01-7.1 0.13 662 582 0.91 39.1 0.056 3 2.1 0.068 7 1.3 0.53 2.5 428.1 5.4 463 47 NM10-01-8.1 0.19 752 518 0.71 44.8 0.055 3 2.2 0.069 2 1.3 0.53 2.6 431.6 5.5 425 49 NM10-01-9.1 0.13 620 517 0.86 35.9 0.055 0 2.3 0.067 2 1.5 0.51 2.7 419.4 6.0 414 50 NM10-01-10.1 0.29 666 522 0.81 40.0 0.055 8 3.4 0.069 8 1.5 0.54 3.8 434.7 6.2 446 77 NM10-01-11.1 0.21 623 536 0.89 37.3 0.054 4 2.4 0.069 6 1.3 0.52 2.7 433.7 5.5 387 53 注：误差为1σ；Pbc和Pb*分别代表普通铅和放射成因铅；假设206Pb/238U-208Pb/232Th年龄结合校正普通铅. 4.1.4 NM13-20流纹岩
样品中锆石组成均匀，晶棱、晶面清晰，呈椭圆粒状或者短柱状，锆石的长宽比为1:1.5~1:2，自形晶.在CL图上有清晰的同心圆韵律环带结构(图 4d)，表明为岩浆成因.
30颗锆石的LA-ICP-MS U-Pb定年结果见表 2，锆石U的含量为132×10-6~880×10-6，Th含量为96×10-6~562×10-6，Th/U为0.30~0.79，都大于0.1，也表明为岩浆成因锆石.除数据分析点NM13-20-07(395±5 Ma)远离谐和线外，剩余29个数据点的206Pb/238U年龄为402~417 Ma，集中分布在谐和线上(图 5d)，加权平均年龄为411.8±1.0 Ma.
4.2 锆石Hf同位素
选取NM13-40花岗岩、NM13-42花岗岩、NM10-01英安岩及NM13-20流纹岩4件样品进行LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素分析，数据结果见表 4.花岗岩NM13-40的176Hf/177Hf比值为0.282 478~0.282 858，εHf(t)为-1.19到11.51，TDM1为602~1 098 Ma，TDM2为684~1 493 Ma；除去异常测试值，花岗岩NM13-42的176Hf/177Hf比值为0.282621~0.282822，εHf(t)为3.32~10.28，TDM1为648~935 Ma，TDM2为759~1 202 Ma.英安岩NM10-01的176Hf/177Hf比值为0.282 628~0.282 748，εHf(t)为3.70~7.94，TDM1为748~924 Ma，TDM2为912~1 183 Ma；流纹岩NM13-20的176Hf/177Hf比值为0.282 106~0.282 325，εHf(t)为-14.95~-7.07，TDM1为1 315~1 641 Ma，TDM2为1 848~2 344 Ma.
表 4 额尔登地区岩浆岩锆石LA-MC-ICP-MS Lu-Hf同位素分析结果Table Supplementary Table Hf isotope analyses of zircons of the intrusive rocks from the Eerdeng area测试点号 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf ±2σ 年龄(Ma) εHf(t) ±2σ TDM1(Ma) fLu/Hf TDM2(Ma) ±2σ(Ma) NM13-20-1 0.046 120 0.001 198 0.282 179 0.000 024 412 -12.25 0.86 1 520 -0.96 2 174 34 NM13-20-2 0.045 219 0.001 150 0.282 281 0.000 021 412 -8.62 0.76 1 375 -0.97 1 946 30 NM13-20-3 0.040 348 0.001 127 0.282 323 0.000 022 412 -7.11 0.78 1 315 -0.97 1 851 31 NM13-20-4 0.051 570 0.001 247 0.282 278 0.000 023 412 -8.74 0.80 1 383 -0.96 1 953 32 NM13-20-5 0.034 622 0.000 985 0.282 297 0.000 024 412 -8.01 0.86 1 347 -0.97 1 907 34 NM13-20-6 0.049 243 0.001 193 0.282 298 0.000 024 412 -8.03 0.86 1 353 -0.96 1 908 34 NM13-20-8 0.051 458 0.001 286 0.282 273 0.000 025 412 -8.95 0.89 1 392 -0.96 1 967 36 NM13-20-9 0.044 562 0.001 126 0.282 311 0.000 021 412 -7.57 0.73 1 333 -0.97 1 879 29 NM13-20-10 0.051 653 0.001 254 0.282 325 0.000 024 412 -7.07 0.84 1 317 -0.96 1 848 33 NM13-20-12 0.039 556 0.000 976 0.282 242 0.000 027 412 -9.94 0.97 1 423 -0.97 2 029 38 NM13-20-15 0.074 272 0.001 634 0.282 106 0.000 028 412 -14.95 1.01 1 641 -0.95 2 344 40 NM13-40-1 0.048 354 0.001 504 0.282 739 0.000 026 433 7.95 0.91 736 -0.95 911 37 NM13-40-2 0.104 064 0.003 081 0.282 613 0.000 030 433 3.01 1.06 958 -0.91 1 225 44 NM13-40-5 0.036 095 0.001 098 0.282 478 0.000 038 433 -1.19 1.33 1 098 -0.97 1 493 53 NM13-40-6 0.147 171 0.003 712 0.282 858 0.000 027 433 11.51 0.97 602 -0.89 684 42 NM13-40-8 0.117 037 0.003 180 0.282 720 0.000 029 433 6.79 1.02 800 -0.90 985 43 NM13-40-9 0.078 945 0.002 255 0.282 623 0.000 030 433 3.61 1.06 921 -0.93 1 187 44 NM13-40-11 0.048 703 0.001 378 0.282 500 0.000 018 433 -0.48 0.65 1 074 -0.96 1 447 26 NM13-40-12 0.062 187 0.002 188 0.282 600 0.000 027 433 2.81 0.97 953 -0.93 1 238 40 NM13-40-14 0.033 628 0.000 907 0.282 515 0.000 022 433 0.17 0.77 1 040 -0.97 1 406 30 NM13-40-16 0.078 007 0.002 146 0.282 766 0.000 033 433 8.71 1.16 710 -0.94 863 48 NM13-40-20 0.052 305 0.001 478 0.282 552 0.000 024 433 1.31 0.86 1 004 -0.96 1 334 35 NM13-42-1 0.114 623 0.003 021 0.282 703 0.000 030 428 6.14 1.06 821 -0.91 1 022 44 NM13-42-3 0.099 984 0.002 647 0.282 621 0.000 029 428 3.32 1.02 935 -0.92 1 202 43 NM13-42-4 0.125 737 0.003 285 0.282 822 0.000 028 428 10.28 1.00 648 -0.90 759 43 NM13-42-5 0.076 673 0.002 088 0.282 650 0.000 024 428 4.50 0.86 879 -0.94 1 127 35 NM13-42-6 0.070 829 0.002 195 0.244 579 0.000 453 428 -1 343.15 16.03 38 920 -0.93 59 984 325 NM13-42-7 0.039 025 0.001 352 0.204 745 0.000 445 428 -2 752.92 15.76 60 928 -0.96 96 214 207 NM13-42-8 0.058 263 0.001 858 0.217 355 0.000 901 428 -2 306.69 31.90 55 211 -0.94 85 978 473 NM13-42-10 0.086 614 0.002 639 0.231 306 0.000 738 428 -1 813.09 26.11 48 052 -0.92 73 208 452 NM13-42-12 0.038 016 0.001 237 0.195 317 0.000 454 428 -3 086.60 16.07 65 012 -0.96 102 997 195 NM13-42-13 0.049 136 0.001 789 0.193 685 0.002 265 428 -3 144.55 80.18 66 273 -0.95 103 449 970 NM10-01-1 0.065 956 0.002 549 0.282 686 0.000 024 434 5.78 0.85 836 -0.92 1 050 35 NM10-01-2 0.064 652 0.002 613 0.282 628 0.000 025 434 3.70 0.88 924 -0.92 1 183 37 NM10-01-3 0.058 649 0.002 250 0.282 667 0.000 023 434 5.18 0.80 857 -0.93 1 088 33 NM10-01-4 0.064 350 0.002 496 0.282 667 0.000 025 434 5.14 0.87 862 -0.92 1 091 36 NM10-01-5 0.035 775 0.001 408 0.282 677 0.000 023 434 5.79 0.82 823 -0.96 1 050 33 NM10-01-6 0.036 703 0.001 584 0.282 720 0.000 021 434 7.25 0.74 766 -0.95 957 30 NM10-01-7 0.075 430 0.002 922 0.282 705 0.000 019 434 6.36 0.67 816 -0.91 1 013 28 NM10-01-8 0.074 038 0.002 932 0.282 658 0.000 024 434 4.68 0.84 887 -0.91 1 120 35 NM10-01-9 0.055 554 0.002 163 0.282 707 0.000 022 434 6.63 0.78 797 -0.93 996 32 NM10-01-10 0.069 626 0.002 706 0.282 748 0.000 022 434 7.94 0.79 748 -0.92 912 33 NM10-01-11 0.080 379 0.003 161 0.282 713 0.000 023 434 6.55 0.82 810 -0.90 1 001 35 4.3 岩石地球化学结果
早古生代火山岩样品及侵入岩样品的全岩地球化学分析结果见表 5.据年龄分析结果，可将早古生代岩浆岩分为早中志留世侵入岩、火山岩，早泥盆世火山岩.
表 5 岩石主量元素(%)、微量元素(10-6)和稀土元素(10-6)分析结果Table Supplementary Table Major (%), trace and rare elements (10-6) for the volcanic rocks and intrusive rocks样品 NM10-01 NM10-02 NM10-03 NM13-18 NM13-19 NM13-20 NM13-21 NM13-22 火山岩 综合定名 英安岩 粗面岩 英安岩 英安岩 英安岩 流纹岩 英安岩 英安岩 SiO2 63.46 67.10 63.37 68.64 69.92 75.14 64.22 72.15 TiO2 0.38 0.31 0.41 0.41 0.39 0.12 0.46 0.35 Al2O3 19.75 16.39 20.26 15.05 13.43 16.38 17.38 14.44 Fe2O3 2.53 2.33 2.50 4.56 3.56 1.53 4.27 2.74 MnO 0.05 0.06 0.06 0.11 0.10 0.02 0.10 0.08 MgO 2.33 1.41 1.97 1.52 1.18 0.81 1.83 1.39 CaO 0.71 1.54 1.67 0.91 2.45 0.04 1.77 1.50 Na2O 3.31 6.88 1.60 5.48 4.43 1.94 3.08 5.30 K2O 5.09 2.42 5.40 1.10 1.58 2.07 3.16 0.70 P2O5 0.13 0.11 0.13 0.11 0.12 0.02 0.12 0.10 LOI 2.16 1.38 2.48 2.01 2.69 1.85 3.48 1.16 Total 99.90 99.92 99.86 99.91 99.85 99.92 99.86 99.93 Mg# 64.64 54.57 61.00 39.82 39.68 51.24 45.9 50.17 里特曼指数σ 3.44 3.58 2.40 1.68 1.34 0.50 1.83 1.23 A/CNK 1.61 0.97 1.75 1.26 0.99 2.97 1.48 1.18 Li 26.30 9.85 20.90 11.10 11.80 5.06 33.30 15.50 Be 1.26 1.05 1.24 1.19 1.25 2.01 1.45 1.13 P 508 407 521 553 531 166 570 450 Sc 9.10 7.47 9.63 9.67 9.35 1.92 9.76 5.58 Ti 2 607 2 112 2 786 2 649 2 470 817 2 922 2 296 V 38.2 23.8 35.1 49.4 50.9 14.0 35.6 27.5 Mn 550 576 618 849 834 134 724 637 Co 3.43 5.67 3.26 5.05 4.46 1.32 3.35 2.30 Cu 1.67 6.88 2.15 0 80.21 4.31 0 0 Ga 17.9 12.2 17.3 12.2 12.1 16.3 16.7 11.2 Rb 161.0 70.7 173.0 78.8 101.0 156.0 213.0 55.8 Sr 153.0 318.0 233.0 198.0 254.0 93.1 191.0 385.0 Y 24.5 18.8 26.4 15.8 17.7 27.8 24.6 16.5 Zr 173 130 182 127 115 172 159 142 Nb 10.28 7.69 10.12 8.39 5.43 11.50 9.94 7.81 Cs 5.43 4.47 4.73 5.48 11.04 3.21 13.40 4.38 Ba 908 640 956 492 874 549 988 374 Hf 5.04 3.83 5.36 3.78 3.23 6.68 4.55 4.06 Ta 0.95 0.68 0.80 0.86 0.39 1.65 1.27 0.69 Pb 7.81 10.27 13.40 0 3.88 13.30 0.94 12.40 Th 11.50 9.37 12.50 7.88 7.26 42.30 10.64 8.13 U 3.27 2.78 3.53 1.54 1.97 3.41 2.43 2.57 La 28.9 25.0 34.6 18.5 23.4 31.4 27.2 19.1 Ce 54.8 46.6 65.8 37.4 42.5 61.8 55.7 44.8 Pr 6.36 5.50 7.40 4.14 4.80 6.55 6.47 4.08 Nd 23.9 20.7 27.8 16.6 18.7 23.8 25.8 15.9 Sm 4.61 3.84 5.21 3.02 3.37 4.41 4.54 2.78 Eu 1.18 1.09 1.52 0.86 1.18 0.58 1.29 0.83 Gd 4.68 3.83 5.23 3.04 3.41 4.54 4.39 2.82 Tb 0.72 0.57 0.79 0.48 0.52 0.73 0.68 0.44 Dy 4.17 3.30 4.54 2.81 3.02 4.35 3.99 2.61 Ho 0.92 0.73 1.00 0.61 0.65 0.96 0.87 0.59 Er 2.72 2.15 2.93 1.82 1.86 2.93 2.63 1.79 Tm 0.47 0.38 0.51 0.32 0.31 0.53 0.46 0.32 Yb 3.09 2.48 3.29 2.15 2.07 3.57 3.11 2.17 Lu 0.52 0.42 0.55 0.35 0.34 0.59 0.51 0.36 REE 137.00 116.50 161.17 92.10 106.13 146.74 137.64 98.59 LREE/HREE 6.92 7.41 7.55 6.95 7.71 7.06 7.27 7.88 δEu 0.76 0.85 0.88 0.85 1.05 0.39 0.87 0.89 样品 NM13-23 NM13-24 NM13-25 NM13-36 NM13-37 NM13-40 NM13-42 NM13-43 火山岩 侵入岩 综合定名 英安岩 英安岩 英安岩 花岗岩 花岗闪长岩 花岗岩 花岗岩 花岗岩 SiO2 68.57 68.13 74.17 75.95 71.31 73.44 77.64 76.00 TiO2 0.39 0.62 0.33 0.24 0.33 0.20 0.19 0.20 Al2O3 15.69 15.65 14.39 15.08 15.55 15.35 13.06 14.48 Fe2O3 3.23 5.46 2.06 1.95 3.00 1.53 1.40 1.50 MnO 0.08 0.11 0.06 0.02 0.06 0.04 0.01 0.02 MgO 1.46 1.59 0.86 1.01 1.25 0.88 0.51 0.65 CaO 1.56 0.64 0.75 0.22 2.26 1.64 0.24 0.20 Na2O 7.17 0.63 3.32 2.35 3.26 2.09 4.72 4.85 K2O 0.38 3.09 2.10 1.16 0.93 1.93 0.96 0.85 P2O5 0.100 0.133 0.069 0.069 0.088 0.032 0.037 0.027 LOI 1.32 3.75 1.78 1.87 1.88 2.77 1.14 1.12 Total 99.94 99.80 99.89 99.91 99.91 99.90 99.91 99.90 Mg# 47.29 36.63 45.32 50.69 45.27 53.31 41.96 46.24 里特曼指数σ 2.22 0.55 0.94 0.37 0.62 0.53 0.93 0.98 A/CNK 1.04 2.82 1.58 2.73 1.48 1.80 1.41 1.56 Li 10.19 14.70 18.10 6.21 6.20 6.50 5.44 10.27 Be 1.06 1.46 1.27 1.18 1.26 1.20 1.52 1.45 P 530 584 326 331 479 217 169 173 Sc 8.86 15.20 4.27 4.76 7.41 3.26 2.98 3.37 Ti 2 528 3 898 2 011 1 594 2 260 1 407 1 274 1 322 V 39.9 167.0 22.3 78.1 38.9 20.0 10.8 11.5 Mn 591.0 847.0 483.0 258.0 403.0 242.0 49.9 63.6 Co 5.03 14.20 5.31 16.80 3.71 2.00 1.78 1.63 Cu 2.03 24.80 14.63 63.10 0 4.99 2.39 3.50 Ga 10.7 24.0 14.3 13.4 12.4 11.3 10.7 10.5 Rb 30.4 149.0 116.0 79.4 61.3 128.0 44.1 48.3 Sr 346 46 159 164 320 154 214 237 Y 17.6 21.9 15.3 11.8 13.5 16.1 14.9 15.4 Zr 122.0 165.0 165.0 95.7 139.0 124.0 131.0 131.0 Nb 5.98 16.60 9.96 8.30 7.49 9.18 7.95 7.97 Cs 1.53 5.55 2.72 1.18 1.56 2.20 0.57 0.85 Ba 141 1 447 833 755 570 874 644 833 Hf 3.44 5.10 4.53 2.79 3.97 3.77 3.89 3.83 Ta 0.44 1.48 0.69 0.52 0.61 0.80 0.75 0.67 Pb 0.54 1.34 0 0 7.48 8.82 1.94 0.18 Th 7.74 19.00 9.59 6.74 7.92 12.40 12.70 13.20 U 2.14 2.27 2.45 1.67 1.46 1.78 1.46 1.35 La 25.1 34.3 26.6 15.5 20.7 26.6 25.5 27.2 Ce 44.1 73.2 49.9 29.4 40.5 47.8 45.1 49.4 Pr 4.52 7.70 5.19 3.11 4.35 4.98 4.78 5.25 Nd 16.9 29.4 18.8 11.2 16.8 17.9 17.5 19.0 Sm 3.03 4.98 3.05 1.89 2.83 2.93 2.88 3.19 Eu 0.92 1.21 0.93 0.60 0.83 0.79 0.78 0.85 Gd 3.18 4.66 2.93 1.91 2.76 2.93 2.83 3.04 Tb 0.50 0.72 0.44 0.31 0.42 0.44 0.44 0.46 Dy 2.96 4.15 2.51 1.86 2.41 2.55 2.53 2.60 Ho 0.64 0.87 0.55 0.42 0.52 0.57 0.55 0.57 Er 1.90 2.48 1.69 1.30 1.57 1.72 1.66 1.70 Tm 0.32 0.42 0.30 0.22 0.29 0.31 0.30 0.30 Yb 2.12 2.73 2.06 1.50 2.01 2.11 2.10 2.08 Lu 0.34 0.44 0.35 0.25 0.34 0.35 0.34 0.34 REE 106.53 167.26 115.30 69.47 96.33 111.98 107.29 115.98 LREE/HREE 7.90 9.15 9.64 7.94 8.33 9.19 8.98 9.45 δEu 0.89 0.75 0.93 0.95 0.89 0.81 0.82 0.82 早中志留世侵入岩的SiO2变化较小(71.31%~77.64%)，均为酸性侵入岩.K2O含量较低(0.85%~1.93%)，Na2O含量中等(2.09%~4.85%)，CaO含量为0.20%~2.26%，Fe2O3T含量为1.4%~3.0%，MgO含量较低(0.51%~1.25%)，TiO2含量为0.19%~0.33%，Sr含量低，Yb含量高.在TAS图解中(图 6a)，4件样品投在花岗岩区，1件样品投在花岗闪长岩区，均为亚碱性，定为早中志留世花岗岩类.里特曼指数σ为0.37~0.98，均为钙性(图 6c).在K2O-SiO2图解(图 6b)中，主要为低K钙碱系列.A/CNK为1.41~2.73，为强过铝质(图 6d).在REE元素标准化模式图上(图 7a)，显示较弱的Eu负异常，δEu为0.82~0.96.表现出LREE富集，为右倾斜曲线(LaN/YbN=7.39~9.38)，且轻稀土分馏程度高于重稀土(LaN/SmN=4.72~5.86，GdN/YbN=1.05~1.21).在原始地幔标准化微量元素模式图上(图 7b)，有一致的演化趋势，富集Rb、Th，弱富集Zr、Hf，明显亏损Nb、Ta、P、Ti，轻微亏损Sr、K.
图 6 额尔登陶勒盖和谷讨勒地区岩浆岩的TAS图解(a)，K2O-SiO2图解(b)，Na2O+K2O-CaO-SiO2图解(c)和A/NK-A/CNK图解(d)图a据MacDonald and Katsura(1964)和Le Maitre(2002)；图b据Peccerillo and Taylor(1976)；图c据Frost(2001)；图d据Maniar and Piccoli(1989)Fig. 6. TAS diagram (a), K2O-SiO2 diagram (b), Na2O+K2O-CaO-SiO2 diagram (c) and A/NK-A/CNK diagram (d) of igneous rocks in the Eerdengtaolegai and Gutaole areas
图 7 额尔登陶勒盖和谷讨勒地区岩浆岩的稀土元素配分图(a)和微量元素蛛网图(b)球粒陨石REE数据、原始地幔数据据Sun and McDougn(1989)，图例同图 6Fig. 7. Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized spidergrams (b) of igneous rocks in the Eerdengtaolegai and Gutaole areas早中志留世火山岩的SiO2含量变化较大，为63.37%~74.17%，均属于酸性火山岩.除了两件样品(5.09%~5.40%)外，剩余火山岩K2O含量集中于(0.38%~3.16%).Na2O含量变化较大(0.63%~7.17%)，CaO含量为0.31%~1.77%，Fe2O3T含量为2.06%~5.46%，MgO含量为0.86%~2.33%，TiO2含量为0.31%~0.62%，Sr含量低，Yb含量高.根据TAS图解(图 6a)，结合野外及镜下观察，1件样品定为粗面岩，剩余9件样品定为英安岩，多数为亚碱性，定为早中志留世英安岩.其里特曼指数σ为0.9~3.5，主要为钙碱性(图 6c).在K2O-SiO2图解(图 6b)中，主要为中-低K钙碱系列，1件粗面岩和1件英安岩样品落入钾玄岩系列范围.A/CNK为0.97~2.82，为偏铝质到过铝质(图 6d).在REE元素标准化配分图上(图 7a)，数据略有离散, 总体显示较弱的Eu负异常，δEu为0.76~1.05，LREE富集，为右倾斜曲线(LaN/YbN=6.03~9.26)，轻稀土分馏程度高于重稀土(LaN/SmN=3.87~5.63，GdN/YbN=1.08~1.41).在原始地幔标准化微量元素蛛网图上(图 7b)，有一致的演化趋势，富集Rb、Th，弱富集Zr、Hf，明显亏损Nb、Ta、P、Ti，轻微亏损K.
早泥盆世火山岩的SiO2含量为75.14%，K2O含量为2.07%，Na2O含量为1.94%，CaO含量为0.04%，Fe2O3T含量为1.53%，MgO含量为0.81%，TiO2含量为0.12%，Sr含量低，Yb含量高.根据TAS图解中(图 6a)，结合野外及镜下观察，仅有NM13-20定为流纹岩.里特曼指数σ为0.5，为钙性(图 6c).在K2O-SiO2图解(图 6b)中，为中K系列.A/CNK为2.98，为强过铝质(图 6d).在REE元素标准化配分图上(图 7a)，流纹岩(NM13-20) 显示出明显的Eu负异常，δEu为0.39.显示出LREE富集，为右倾斜曲线(LaN/YbN=6.31)，轻稀土分馏程度高于重稀土(LaN/SmN=4.60，GdN/YbN=1.05).在原始地幔标准化微量元素蛛网图上(图 7b)，与早中志留世火山岩有一致的演化趋势，更加富集Th.
5. 讨论
5.1 年龄框架
内蒙古自治区地质区域地质测量队根据野外相互关系特征，将朱日和南部额尔登地区地质体划分为石炭系上统阿木山组(C3a)变质长石石英砂岩夹硬砂岩地层，谷讨勒地区出露华力西晚期(δμ43(4))的石英闪长岩，华力西晚期的侵入岩侵入石炭系阿木山组地层(内蒙古自治区地质区域地质测量队, 1975, 白乃庙幅1:20万区域地质调查报告).本文通过野外调查和锆石U-Pb测年确定侵入岩为早古生代侵入岩，并非前人认为的华力西晚期的侵入岩，那么相应地层的沉积年龄也需要精确厘定，本课题组也做了初步的野外研究，根据未发表的碎屑岩中最年轻的锆石年龄，认为这套地层应该属于早古生界白乃庙群.本文获得NM13-40花岗岩432.8±2.6 Ma，NM10-42花岗岩428.2±1.8 Ma，NM10-01英安岩434.0±4.4 Ma，NM13-20流纹岩411.8±1.0 Ma的锆石结晶年龄，均为早志留到早泥盆纪岩浆活动的产物.
前人在研究区西部白乃庙地区和研究区东部地区获得多期早古生代岩浆岩的年龄.巴特敖包地区、图林凯地区和白乃庙北部地区出露一套晚寒武纪-中奥陶世岩浆岩，侵入岩岩性为辉长岩-石英闪长岩-花岗岩，火山岩有玄武岩-流纹岩，年龄分布于500~467 Ma(刘敦一等，2003; Jian et al., 2008; Zhang et al., 2013; 王兴安，2014).前人在巴特敖包地区、图林凯以北、白乃庙地区、太古生庙地区获得大量晚奥陶世-中志留世岩浆岩(459~422 Ma)，既有火山岩(安山岩-英安岩)又有侵入岩(闪长岩-英云闪长岩-石英闪长岩-二长花岗岩-奥长花岗岩)(刘敦一等，2003; Jian et al., 2008; Zhang et al., 2013, 2014; 柳长峰等，2014; 白新会等，2015).Zhang et al.(2013)在白乃庙地区，测得弱变形的闪长-花岗闪长岩侵入体年龄为419 Ma，指示区域碰撞事件，测得未变形伟晶岩岩墙年龄(411 Ma)，指示了碰撞事件的结束.
本次研究中测得的年龄均可与这些年龄配套，可能指示了早古生代的一期构造热事件.根据本文最新的研究数据，结合前人研究，白乃庙地区早古生代岩浆作用时间为474~411 Ma，持续63 Ma，其中450~430 Ma为岩浆作用的峰期(Zhang et al., 2014).
5.2 岩石成因
薄片研究表明，大部分岩石样品新鲜，蚀变程度比较低(LOI＜3.7%，主要集中在1.12~2.77)，火山岩及侵入岩的地球化学分析可用于指示原始岩浆特征.研究区中，早中志留世花岗岩类及英安岩在REE配分曲线及蛛网图中基本平行，暗示可能具有相似的岩浆源；早泥盆世流纹岩在REE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在Dy处略有下降，HREE平坦，说明存在角闪石的分离结晶.结合低Sr高Yb的特点，有弱的负Eu异常，贫Sr富Yb最可能的解释是源区缺少石榴子石，富斜长石，残留相组合为角闪石+斜长石，同时在相图中处于低压位置(张旗等，2008).
在(La/Yb)N-δEu变异图解(李兆鼐等，2003)中(图 8a)，早中志留世花岗岩类和英安岩落在壳幔型酸性岩或者壳幔型酸性岩分界线附近，为壳幔型成因；早泥盆世流纹岩落于壳型酸性岩中，为地壳重熔型成因.早中志留世花岗岩类和英安岩的Mg#为0.36~0.64，明显大于在同等硅含量的条件下玄武岩熔融实验熔体的Mg#(小于0.4)(图 8b)，说明早中志留世花岗岩类和英安岩不是完全的壳源熔体，较高的Mg#指示为壳幔岩浆混合模式.
图 8 额尔登地区岩浆岩(La/Yb)N-δEu图解(a)和Mg#-SiO2图解(b)Fig. 8. (La/Yb)N-δEu (a) and Mg#-SiO2 (b) diagrams of igneous rocks fromthe Eerdeng area早中志留世花岗岩类和英安岩样品的(Nb/U)N比值为0.04~0.07，小于1，而Th/Nb的比值(0.76~1.47) 和Th/Ta的比值(8.38~34.16) 较高，指示岩浆来自于受俯冲流体影响的地幔源区(Pearceand Peate，1995; Elliott et al., 1997).早中志留世花岗岩类和英安岩样品SiO2含量较高，直接由幔源岩浆分离结晶形成的可能较小(张旗等，2008).本研究测得的早中志留世花岗岩类和英安岩的La/Nb为2.7~3.41，明显高于原始地幔La/Nb值(0.96)(Sun and McDonough, 1989)，同时早中志留世花岗岩类及英安岩具有明显的Nb、Ta的负异常，反映其形成过程中地壳物质的贡献较大.
锆石Lu-Hf同位素结果显示，早中志留世花岗岩的εHf(t)为-1.19~11.51及3.32~10.28，对应二阶模式年龄为684~1 493 Ma及759~1 202 Ma，早中志留世英安岩的εHf(t)为3.70~7.94，对应二阶模式年龄为912~1 183 Ma，显示出弱富集至弱亏损的特征(图 9)，与兴蒙造山带东段花岗岩类具有的εHf(t)值相近(Yang et al., 2006).指示早中志留世花岗岩和英安岩起源于新生地壳的部分熔融，反映此时有幔源物质进入地壳，指示了地壳增生事件的发生.锆石Hf两阶段模式年龄TDM2集中在684~1 493 Ma，以及弱的富集特征表明有下地壳物质的混入，推断岩浆弧下可能存在元古宙陆块基底, 笔者称之为白乃庙基底.早泥盆世流纹岩的εHf(t)为-14.95~-7.07，对应二阶模式年龄为1.8~2.3 Ga，显示出较强的富集特征，指示主要为古老地壳来源.结合锆石Hf两阶段模式年龄与华北克拉通基底的年龄范围相近，可能源于华北克拉通基底岩石的部分熔融.Hf同位素的改变代表岩浆源区发生改变，与前文地球化学元素成分的变化一致.综上所述，早中志留世花岗岩类和英安岩样品为壳幔混合成因，可能的形成过程是受俯冲流体影响的亏损地幔发生熔融，在幔源岩浆上升过程中在下地壳发生底侵，白乃庙基底发生部分熔融，经历AFC过程，侵位形成花岗岩类或者喷出形成英安岩.早泥盆世流纹岩样品为壳源成因，可能形成于华北克拉通基底岩石的部分熔融.
图 9 额尔登地区岩浆岩中锆石的εHf(t)-t图解中亚造山带东部和华北克拉通数据据Yang et al.(2006)Fig. 9. Diagram of zircon εHf(t) values vs. U-Pb ages for the Early Paleozoic igneous rocks from the Eerdeng area5.3 构造意义
对于南造山带岩浆活动研究发现，该地区主要存在早古生代及少量晚古生代早期钙碱性系列岩浆活动(张拴宏等，2010).前人在白乃庙已经做了大量早古生代岩浆岩的地球化学分析和地质年代学的研究，在白乃庙向东延伸地区早古生代侵入岩研究较少，也缺乏同时代火山岩的研究.
本文在白乃庙北东部的额尔登地区的早古生代火山岩及侵入岩研究表明, 早中志留世花岗岩及英安岩LREE相对于HREE富集，蛛网图中富集Rb、Th、Zr、Hf，亏损Nb、Ta、Ti、P、Sr，为典型岩浆弧特征(Kelemen et al., 1993).据Nb-Y, Rb-Y+Nb，Rb/Zr-Nb图解(图 10)，早中志留世花岗岩及英安岩为岛弧构造背景，为正常弧阶段.本文测得花岗岩及英安岩εHf(t)分别为-1.19~11.51，3.32~10.28.谷丛楠(2012)获得的晚奥陶世白乃庙安山岩锆石εHf(t)为-1.5~8.4，模式年龄为633~1 119 Ma；柳长峰等(2014)测得晚奥陶世白乃庙中基性火成岩锆石εHf(t)为-0.71~5.6，模式年龄为1 073~1 470 Ma；Hao and Hou(2012)测得晚奥陶世毕力赫花岗闪长岩锆石εHf(t)为5.1~7.1，模式年龄为921~1 089 Ma.张华锋等(2009)对白乃庙地区徐尼乌苏地层中的岩脉进行U-Pb定年，获得大量元古代捕获锆石年龄，集中在1.26~1.70 Ga.Zhang et al.(2014)获得白乃庙地区0.60~1.25 Ga碎屑锆石年龄.结合前人研究表明白乃庙岛弧下面可能存在白乃庙元古代基底.在古亚洲洋早古生代俯冲阶段，岛弧火成岩的锆石εHf(t)主要为正值，表明壳幔混合成因，以新生地壳为主，可能存在少量元古代基底和幔源岩浆的贡献.
图 10 额尔登地区岩浆岩Nb-Y图解(a)，Rb-Y+Nb图解(b)和Rb/Zr-Nb图解(c)Fig. 10. Nb-Y (a), Rb-Y+Nb (b), Rb/Zr-Nb (c) diagrams of igneous rocks from the Eerdeng area同早志留世花岗岩及英安岩对比，早泥盆世流纹岩表现出明显的Eu负异常.据Nb-Y，Rb-Y+Nb，Rb/Zr-Nb图解(图 10)，早泥盆世流纹岩为后碰撞构造背景.本文测得早泥盆世流纹岩锆石εHf(t)为-14.9~ -7.07，模式年龄为1.8~2.3 Ga.对比聂凤军等(1995)测得晚志留世白乃庙花岗闪长斑岩，全岩εNd(t)为-3.5~-3.2；Zhang et al.(2013)测得白乃庙石英闪长岩年龄为419 Ma，全岩εNd(t)为-4.4.结合前人的研究成果，显示出晚志留世到早泥盆世的岩浆岩与前述的岛弧火成岩源区具有明显的差别，侧面反映出构造环境的改变，即从俯冲阶段发展到了碰撞后阶段.在碰撞后阶段，本区火成岩锆石εHf(t)和全岩εNd(t)均为负值，岩浆岩主要为古老地壳重熔成因，以华北克拉通的部分熔融为主.本文获得的早泥盆世碰撞相关样品的数量有限，前人研究和地质证据可支持晚志留世-早泥盆世碰撞相关事件：(1) 根据Zhang et al.(2014)，白乃庙地区发现含石榴石副矿物的S型花岗岩，与Ⅰ型花岗岩为同时期岩浆产物；(2)Zhang et al.(2013)在白乃庙地区获得弱变形的闪长岩-花岗闪长岩侵入体侵位年龄为419 Ma，与区域碰撞事件有关，测得未变形的伟晶岩岩墙侵位年龄为411±8 Ma，指示早泥盆世期间碰撞事件已经结束，对应为碰撞后阶段；(3)Chen et al.(2015)获得宝音图群石榴石角闪岩早泥盆世的变质年龄，通过变质相图分析，认为造山带经历了地壳增厚和折返，指示存在构造热事件；(4) 西别河组为晚志留世-早泥盆世的磨拉石沉积建造，不整合覆盖在这套早古生代岩浆岩之上，代表造山阶段的结束；(5) 在本研究区南80 km处，出露一套以霓辉正长岩为主的碱性花岗岩，其锆石年龄为409±2 Ma(Zhang et al., 2010)，εHf(t)为-27.8~-32.3，该泥盆纪的碱性岩石形成后碰撞岩浆带，显示为伸展构造背景特征；(6)Shi et al.(2010)在赤峰地区发现一套A型花岗岩，获得387 Ma的锆石年龄，结合具有负的εHf(t)和较老二阶模式年龄(2 667 Ma)，指示华北北缘为碰撞后伸展环境.
经过本项研究工作，证明早中志留世期间白乃庙铜矿东北部的额尔登地区为岩浆弧环境，并重新认识了额尔登地区的地质演化历史.结合Hao and Hou(2012)及白新会(2015)的研究，可把白乃庙弧区域向东延伸至毕力赫，进一步扩展了岩浆弧的分布范围.另外，白乃庙地区发育白乃庙大型铜金矿床、白乃庙金矿、谷那乌苏铜矿、别鲁乌图铜矿(李文博等, 2007, 2008).Hart et al.(2002)和Zhou(2002)认为内蒙古南部地区及华北北缘金矿多为造山型.扩大和细化白乃庙岩浆弧的范围对于找矿有重要意义.
本文认为额尔登地区早古生代岩浆岩作为白乃庙岛弧带的一部分，形成于俯冲-碰撞的构造环境.早古生代期间白乃庙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(尚恒胜等，2003; Jian et al., 2008).奥陶纪-志留世中期，古亚洲洋持续俯冲, 形成大量中低钾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; 尚恒胜等，2003; 李建锋等，2010; Hao and Hou, 2012; Zhang et al., 2014; 白新会等，2015).同时，在白乃庙岛弧弧后地区，发育中-晚志留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(Xu et al., 2013)发生于晚志留纪期间(Jian et al., 2008; Zhang et al., 2013)，导致白乃庙岛弧的弧后盆地的闭合，白乃庙岛弧发生仰冲.随后造山抬升，地壳增厚，剥蚀作用加强，形成不整合覆盖在白乃庙岛弧和徐尼乌苏组之上的西别河组磨拉石沉积.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，在华北北缘与中亚造山带南缘发育早-中泥盆世碱性岩(Zhang et al., 2009; Shi et al., 2010).综上所述，白乃庙岛弧带岩浆作用开始于494~472 Ma，420~415 Ma发生浑善达克地块与华北克拉通的碰撞，411 Ma进入后碰撞阶段，详见图 11.
图 11 早古生代白乃庙地区构造演化模式Fig. 11. A cartoon for the Early Paleozoic tectonic evolution of the Bainaimiao area6. 结论
(1) 在该区获得4个岩浆岩年龄，其中2件花岗岩年龄为432.8±2.6 Ma和428.1±1.8 Ma，1件英安岩年龄为434.0±4.4 Ma，此3件样品形成于早中志留世；另有1件流纹岩年龄为411.8±1.0 Ma，形成于早泥盆世，重新厘定了本区的岩浆活动的时限；(2) 早中志留世钙碱性岩浆岩明显亏损Nb、Ta、Ti，无Eu负异常，是一套岛弧岩浆岩, 锆石εHf(t)几乎全部为正值，显示以新生地壳部分熔融成因为主；早泥盆世流纹岩存在明显的Eu负异常，锆石εHf(t)全部为负值，应为古老地壳部分熔融再循环的产物，可能代表构造环境的转变；(3) 早志留世英安岩和花岗岩形成于俯冲岛弧环境，白乃庙岛弧可延伸至本研究区，而早泥盆世流纹岩可能形成于后碰撞环境.
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图 1 中亚造山带中国北部-内蒙部分的构造格架(a)和中国北部-蒙古地区构造示意(b)
图a据Jahn(2004)，Zhang et al.(2015)，Chen et al.(2016a)；图b据Chen et al.(2016a, 2016b).EGFZ.东戈壁断裂带；UCM.乌里雅斯太大陆边缘带；HOB.二连-贺根山蛇绿岩带；NOB.北造山带；SZ.索伦带缝合带，HB.浑善达克地块；SOB.南造山带；NCC.华北克拉通
Fig. 1. Tectonic framework of the North China-Mongolian segment of the Central Asian Orogenic Belt (a) and geologic sketch of the North China-Mongolia area (b)
图 2 额尔登及邻区地质简图(a)、额尔登详细采样点位置(b)以及额尔登地区剖面图(c)
图a据Luo et al.(2016)修改.图a中的数字“1, 2, …10, 11”为年龄数据位置.1.玄武岩474±7 Ma，英安岩453±7 Ma，英安岩436±9 Ma，SHRIMP(据Zhang et al., 2013).变质火山岩449±3 Ma，LA-ICP-MS(据柳长峰等, 2014)；2.变质安山岩450±4 Ma，LA-ICP-MS(据谷丛楠等, 2012)；3.石英闪长岩430±3 Ma，LA-ICP-MS(据Zhang et al., 2014)；4.英云闪长岩421±2 Ma，英云闪长岩439±5 Ma，LA-ICP-MS(据Zhang et al., 2014)；闪长岩419±10 Ma，SHRIMP(据Zhang et al., 2013)；5.片麻状石英闪长岩454±14 Ma，片麻状石英闪长岩459±3 Ma，SHRIMP(据童英等, 2010)；6.英云闪长岩439±3 Ma，英云闪长岩432±5 Ma，LA-ICP-MS(据Zhang et al., 2014)；7.英云闪长岩442±2 Ma，SHRIMP(据白新会等, 2015)；8.石英闪长岩432±2 Ma，SHRIMP(据白新会等, 2015)；9.花岗斑岩271.8±3.3 Ma，LA-ICP-MS(据鲁颖淮等, 2009)；10.花岗闪长岩445.6±2.7 Ma，LA-ICP-MS(据Hao and Hou, 2012)；11.英安岩458±3 Ma，SHRIMP(据Jian et al.2008)
Fig. 2. Geological sketch of the Eerdeng and adjacent areas (a), detailed locations of the Eerdeng area (b) and geological section of the Eerdeng area (c)
图 3 额尔登陶勒盖地区火山岩及谷讨勒地区侵入岩野外特征照片及镜下特征照片
a.额尔登地区英安岩；b.谷讨勒地区花岗岩；c.英安岩；d.英安岩；e.流纹岩；f.粗面岩；g.花岗岩；h.花岗闪长岩.Pl.斜长石；Kfs.碱性长石；Qtz.石英
Fig. 3. Field photographs and photomicromgraphs of igneous rocks at the Eerdeng and Taogule areas
图 4 额尔登地区样品锆石阴极发光照片及测年点位
a.花岗岩NM13-40；b.花岗岩NM13-42；c.英安岩样品NM10-01；d.流纹岩NM13-20
Fig. 4. CL images and dating spots of zircons from samples in the Eerdeng area
图 5 锆石U-Pb年龄谐和图
a.花岗岩NM13-40；b.花岗岩NM13-42；c.英安岩样品NM10-01；d.流纹岩NM13-20
Fig. 5. Zircons U-Pb concordia diagram from samples in the Eerdeng area
图 6 额尔登陶勒盖和谷讨勒地区岩浆岩的TAS图解(a)，K2O-SiO2图解(b)，Na2O+K2O-CaO-SiO2图解(c)和A/NK-A/CNK图解(d)
图a据MacDonald and Katsura(1964)和Le Maitre(2002)；图b据Peccerillo and Taylor(1976)；图c据Frost(2001)；图d据Maniar and Piccoli(1989)
Fig. 6. TAS diagram (a), K2O-SiO2 diagram (b), Na2O+K2O-CaO-SiO2 diagram (c) and A/NK-A/CNK diagram (d) of igneous rocks in the Eerdengtaolegai and Gutaole areas
图 7 额尔登陶勒盖和谷讨勒地区岩浆岩的稀土元素配分图(a)和微量元素蛛网图(b)
球粒陨石REE数据、原始地幔数据据Sun and McDougn(1989)，图例同图 6
Fig. 7. Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized spidergrams (b) of igneous rocks in the Eerdengtaolegai and Gutaole areas
图 8 额尔登地区岩浆岩(La/Yb)N-δEu图解(a)和Mg#-SiO2图解(b)
图a据李兆鼐(2003)；图b据马旭(2012)，阴影部分数据据Rapp and Watson(1995)，图例同图 6
Fig. 8. (La/Yb)N-δEu (a) and Mg#-SiO2 (b) diagrams of igneous rocks fromthe Eerdeng area
图 9 额尔登地区岩浆岩中锆石的εHf(t)-t图解
中亚造山带东部和华北克拉通数据据Yang et al.(2006)
Fig. 9. Diagram of zircon εHf(t) values vs. U-Pb ages for the Early Paleozoic igneous rocks from the Eerdeng area
图 10 额尔登地区岩浆岩Nb-Y图解(a)，Rb-Y+Nb图解(b)和Rb/Zr-Nb图解(c)
图a和图b据Pearce et al.(1984)，图c据Brown(1984)，图例同图 6
Fig. 10. Nb-Y (a), Rb-Y+Nb (b), Rb/Zr-Nb (c) diagrams of igneous rocks from the Eerdeng area
图 11 早古生代白乃庙地区构造演化模式
Fig. 11. A cartoon for the Early Paleozoic tectonic evolution of the Bainaimiao area
表 1 本文采样点GPS采样点坐标
Table 1. The GPS data of the samples
样品号 北纬 东经 NM10-01~03 42°16′25.7″ 112°58′12.0″ NM13-18~22 42°16′24.6″ 112°58′16.9″ NM13-23~25 42°16′19.3″ 112°58′04.8″ NM13-33 42°17′33.5″ 112°59′15.9″ NM13-36 42°18′17.6″ 113°0′0.6″ NM13-37 42°18′13.6″ 113°0′5.8″ NM13-40 42°18′13.3″ 113°0′6.4″ NM13-42~43 42°17′59.2″ 113°0′15.4″ 
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表 2 额尔登地区岩浆岩(NM13-20、NM13-40、NM13-42) LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果
Table 2. LA-ICP-MS U-Pb data for zircons of intrusive rocks (simple NM13-20, NM13-40, NM13-42) from the Eerdeng area
测试点号 Th(10-6) U(10-6) Th/U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 年龄(Ma) 1σ(Ma) 年龄(Ma) 1σ(Ma) 年龄(Ma) 1σ(Ma) NM13-20-01 374.25 875.90 0.43 0.055 1 0.001 4 0.499 9 0.012 0 0.065 9 0.000 8 415 32 412 8 411 5 NM13-20-02 223.07 362.91 0.61 0.055 1 0.001 1 0.499 9 0.009 9 0.065 9 0.000 8 415 24 412 7 411 5 NM13-20-03 330.29 610.26 0.54 0.055 0 0.001 2 0.498 2 0.010 2 0.065 7 0.000 8 413 26 410 7 410 5 NM13-20-04 151.33 297.69 0.51 0.055 0 0.003 3 0.499 2 0.028 9 0.065 8 0.001 4 413 92 411 20 411 8 NM13-20-05 295.11 530.13 0.56 0.055 0 0.001 1 0.502 4 0.009 7 0.066 3 0.000 8 413 24 413 7 414 5 NM13-20-06 187.01 378.88 0.49 0.055 8 0.003 2 0.505 4 0.028 2 0.065 7 0.001 4 444 87 415 19 410 8 NM13-20-07 436.00 718.27 0.61 0.070 7 0.003 3 0.615 6 0.027 2 0.063 1 0.000 8 949 97 487 17 395 5 NM13-20-08 248.18 406.25 0.61 0.056 3 0.001 3 0.519 0 0.011 5 0.066 8 0.000 8 466 28 425 8 417 5 NM13-20-09 96.20 230.15 0.42 0.056 0 0.004 6 0.514 3 0.041 0 0.066 6 0.001 8 454 128 421 27 416 11 NM13-20-10 299.96 459.01 0.65 0.054 8 0.001 0 0.505 1 0.008 7 0.066 8 0.000 7 406 20 415 6 417 4 NM13-20-11 131.47 333.52 0.39 0.055 3 0.003 5 0.499 2 0.030 4 0.065 5 0.001 4 423 97 411 21 409 9 NM13-20-12 344.86 520.91 0.66 0.055 0 0.000 8 0.499 1 0.007 5 0.065 8 0.000 7 412 16 411 5 411 4 NM13-20-13 167.45 551.55 0.30 0.056 3 0.001 8 0.499 0 0.015 2 0.064 3 0.000 9 464 43 411 10 402 5 NM13-20-14 252.01 663.82 0.38 0.056 2 0.002 8 0.512 0 0.024 4 0.066 1 0.001 2 461 73 420 16 412 7 NM13-20-15 431.77 771.95 0.56 0.055 2 0.001 9 0.500 7 0.016 7 0.065 8 0.001 0 421 49 412 11 411 6 NM13-20-16 173.24 319.69 0.54 0.054 9 0.001 2 0.498 0 0.010 8 0.065 8 0.000 8 409 28 410 7 411 5 NM13-20-17 184.12 365.21 0.50 0.056 2 0.002 1 0.510 8 0.018 2 0.065 9 0.000 9 461 54 419 12 411 6 NM13-20-18 149.05 259.20 0.58 0.055 1 0.001 7 0.499 4 0.015 1 0.065 8 0.000 9 415 43 411 10 411 5 NM13-20-19 323.05 414.97 0.78 0.055 0 0.001 1 0.502 2 0.010 1 0.066 3 0.000 8 411 25 413 7 414 5 NM13-20-20 271.88 450.47 0.60 0.055 0 0.001 1 0.501 1 0.009 5 0.066 2 0.000 8 411 23 412 6 413 5 NM13-20-21 562.96 880.69 0.64 0.055 1 0.001 4 0.503 0 0.012 3 0.066 2 0.000 8 416 33 414 8 413 5 NM13-20-22 103.15 256.47 0.40 0.055 1 0.002 5 0.500 6 0.022 0 0.065 9 0.001 1 415 67 412 15 412 7 NM13-20-23 389.84 779.20 0.50 0.054 7 0.001 3 0.501 3 0.011 9 0.066 4 0.000 8 402 32 413 8 415 5 NM13-20-24 272.55 400.70 0.68 0.055 7 0.001 3 0.506 3 0.011 7 0.065 9 0.000 8 441 30 416 8 411 5 NM13-20-25 234.27 408.69 0.57 0.054 9 0.002 2 0.499 1 0.019 3 0.066 0 0.001 0 408 59 411 13 412 6 NM13-20-26 175.59 320.34 0.55 0.054 9 0.001 4 0.502 6 0.012 6 0.066 4 0.000 8 407 34 413 9 415 5 NM13-20-27 368.01 465.30 0.79 0.055 6 0.001 2 0.504 6 0.010 6 0.065 9 0.000 8 436 26 415 7 411 5 NM13-20-28 241.38 485.82 0.50 0.055 0 0.001 1 0.499 1 0.009 8 0.065 8 0.000 8 413 24 411 7 411 5 NM13-20-29 100.81 132.95 0.76 0.055 7 0.004 9 0.501 4 0.042 9 0.065 3 0.001 9 439 139 413 29 408 11 NM13-20-30 254.49 351.94 0.72 0.056 0 0.002 6 0.509 1 0.022 9 0.065 9 0.001 2 453 69 418 15 412 7 NM13-40-01 104.33 236.14 2.26 0.055 3 0.001 2 0.531 9 0.010 9 0.069 8 0.000 8 424 26 433 7 435 5 NM13-40-02 485.48 550.31 1.13 0.055 1 0.002 6 0.526 9 0.023 8 0.069 5 0.001 2 414 69 430 16 433 7 NM13-40-03 246.89 319.65 1.29 0.069 0 0.009 9 0.631 7 0.088 2 0.066 4 0.002 2 898 315 497 55 415 13 NM13-40-04 56.49 87.77 1.55 0.055 5 0.002 2 0.530 8 0.020 2 0.069 4 0.001 0 431 58 432 13 433 6 NM13-40-05 127.03 208.19 1.64 0.055 2 0.003 9 0.513 9 0.035 1 0.067 5 0.001 5 421 113 421 24 421 9 NM13-40-06 476.70 540.08 1.13 0.055 4 0.000 8 0.524 8 0.007 9 0.068 8 0.000 7 428 16 428 5 429 4 NM13-40-07 476.56 533.62 1.12 0.069 0 0.004 3 0.679 7 0.040 8 0.071 4 0.001 2 899 132 527 25 445 7 NM13-40-08 292.76 372.87 1.27 0.055 4 0.001 5 0.524 9 0.014 2 0.068 8 0.000 9 426 38 428 9 429 5 NM13-40-09 93.10 200.33 2.15 0.055 5 0.001 9 0.530 6 0.018 1 0.069 4 0.001 0 431 51 432 12 433 6 NM13-40-10 116.69 228.08 1.95 0.057 9 0.002 8 0.537 3 0.025 7 0.067 3 0.001 1 527 75 437 17 420 7 NM13-40-11 202.24 312.71 1.55 0.055 5 0.001 3 0.533 9 0.012 0 0.069 8 0.000 8 433 29 434 8 435 5 NM13-40-12 212.42 371.19 1.75 0.055 7 0.002 4 0.520 3 0.021 3 0.067 8 0.001 1 441 62 425 14 423 7 NM13-40-13 102.09 208.07 2.04 0.055 5 0.001 8 0.529 5 0.016 3 0.069 2 0.001 0 432 44 431 11 432 6 NM13-40-14 91.54 147.19 1.61 0.055 2 0.001 4 0.517 3 0.013 2 0.068 0 0.000 8 422 35 423 9 424 5 NM13-40-15 334.81 372.52 1.11 0.055 7 0.001 1 0.540 6 0.010 4 0.070 4 0.000 8 441 23 439 7 439 5 NM13-40-16 202.06 338.18 1.67 0.055 8 0.003 5 0.536 5 0.032 6 0.069 8 0.001 5 443 98 436 22 435 9 NM13-40-17 169.36 344.15 2.03 0.055 6 0.001 2 0.540 2 0.011 2 0.070 5 0.000 8 438 26 439 7 439 5 NM13-40-18 177.39 290.60 1.64 0.055 8 0.001 4 0.540 8 0.013 2 0.070 4 0.000 8 444 33 439 9 438 5 NM13-40-19 357.77 490.17 1.37 0.055 8 0.001 1 0.545 0 0.010 8 0.070 8 0.000 8 446 24 442 7 441 5 NM13-40-20 89.58 206.89 2.31 0.055 6 0.001 5 0.538 4 0.014 1 0.070 2 0.000 9 438 36 437 9 437 5 NM13-40-21 163.76 309.68 1.89 0.055 8 0.001 3 0.544 6 0.012 4 0.070 8 0.000 9 444 30 441 8 441 5 NM13-40-22 144.50 251.59 1.74 0.055 8 0.001 7 0.546 5 0.016 2 0.071 1 0.000 9 444 43 443 11 443 5 NM13-40-23 176.65 273.63 1.55 0.057 1 0.001 8 0.538 5 0.017 1 0.068 5 0.000 9 494 47 437 11 427 5 NM13-40-24 48.70 590.46 12.12 0.071 8 0.001 3 1.407 6 0.021 8 0.142 2 0.001 5 980 39 892 9 857 8 NM13-40-25 222.67 364.94 1.64 0.055 3 0.001 2 0.516 8 0.011 0 0.067 8 0.0008 424 27 423 7 423 5 NM13-40-26 204.20 367.67 1.80 0.055 7 0.001 8 0.525 0 0.016 3 0.068 4 0.001 0 440 44 428 11 427 6 NM13-40-27 193.49 242.02 1.25 0.055 6 0.001 5 0.537 3 0.014 3 0.070 1 0.000 9 438 37 437 9 437 5 NM13-40-28 700.63 688.99 0.98 0.067 4 0.010 4 0.611 9 0.092 0 0.065 9 0.002 1 849 341 485 58 411 13 NM13-40-29 163.09 289.63 1.78 0.055 4 0.001 2 0.525 7 0.011 3 0.068 8 0.000 8 430 27 429 8 429 5 NM13-40-30 223.09 355.68 1.59 0.057 8 0.006 5 0.547 8 0.059 4 0.068 7 0.002 5 523 175 444 39 429 15 NM13-42-01 183.83 314.63 1.71 0.055 5 0.001 1 0.523 5 0.010 4 0.068 5 0.000 8 431 24 427 7 427 5 NM13-42-02 394.82 508.09 1.29 0.058 1 0.001 9 0.558 4 0.017 3 0.069 7 0.001 0 534 43 450 11 435 6 NM13-42-03 415.81 604.26 1.45 0.055 4 0.000 8 0.524 7 0.007 5 0.068 7 0.000 7 428 15 428 5 428 4 NM13-42-04 186.49 331.71 1.78 0.055 6 0.001 0 0.523 6 0.008 8 0.068 4 0.000 8 435 19 428 6 426 5 NM13-42-05 221.63 398.58 1.80 0.055 7 0.000 9 0.539 1 0.008 5 0.070 2 0.000 8 440 17 438 6 438 5 NM13-42-06 205.17 463.21 2.26 0.055 5 0.002 1 0.531 8 0.020 0 0.069 6 0.001 1 431 57 433 13 434 6 NM13-42-07 444.58 540.31 1.22 0.055 4 0.001 2 0.522 0 0.010 9 0.068 3 0.000 8 430 26 426 7 426 5 NM13-42-08 332.65 705.00 2.12 0.059 8 0.002 7 0.559 1 0.024 0 0.067 9 0.001 2 596 63 451 16 423 7 NM13-42-09 383.59 559.31 1.46 0.055 6 0.001 6 0.522 3 0.015 0 0.068 2 0.000 9 435 40 427 10 425 6 NM13-42-10 288.06 541.6 1.88 0.055 5 0.001 1 0.529 4 0.010 0 0.069 2 0.000 8 433 23 431 7 431 5 NM13-42-11 257.85 373.56 1.45 0.064 7 0.004 7 0.627 4 0.043 6 0.070 4 0.001 9 763 102 494 27 439 11 NM13-42-12 326.16 480.13 1.47 0.055 5 0.001 7 0.527 3 0.015 5 0.069 0 0.000 9 430 41 430 10 430 6 NM13-42-13 104.28 227.66 2.18 0.055 6 0.001 2 0.535 9 0.010 9 0.069 9 0.000 8 438 25 436 7 436 5 NM13-42-14 200.01 322.69 1.61 0.055 4 0.003 1 0.526 1 0.028 4 0.069 0 0.001 3 427 86 429 19 430 8 NM13-42-15 401.75 744.01 1.85 0.054 6 0.000 8 0.513 9 0.007 7 0.068 3 0.000 7 395 16 421 5 426 4 NM13-42-16 442.36 597.69 1.35 0.055 2 0.000 8 0.514 1 0.007 4 0.067 6 0.000 7 420 15 421 5 422 4 NM13-42-17 158.08 344.65 2.18 0.055 3 0.001 1 0.515 9 0.010 1 0.067 7 0.000 8 424 24 422 7 422 5 NM13-42-18 249.40 402.20 1.61 0.055 5 0.001 0 0.531 9 0.009 0 0.069 5 0.000 8 434 19 433 6 433 5 NM13-42-19 242.38 434.88 1.79 0.055 3 0.001 0 0.517 5 0.009 3 0.067 9 0.000 8 423 21 423 6 424 5 NM13-42-20 551.54 667.74 1.21 0.055 0 0.002 1 0.509 5 0.019 1 0.067 2 0.001 0 414 56 418 13 419 6 NM13-42-21 174.08 342.34 1.97 0.055 9 0.001 1 0.523 9 0.010 0 0.068 0 0.000 8 447 23 428 7 424 5 NM13-42-22 491.13 725.89 1.48 0.055 1 0.000 8 0.529 3 0.007 9 0.069 8 0.000 8 414 16 431 5 435 5 NM13-42-23 546.01 603.17 1.10 0.055 4 0.000 9 0.516 4 0.008 3 0.067 7 0.000 7 428 18 423 6 422 4 NM13-42-24 137.42 294.14 2.14 0.055 5 0.001 6 0.520 9 0.014 4 0.068 1 0.000 9 434 38 426 10 424 5 NM13-42-25 325.36 484.36 1.49 0.055 5 0.001 0 0.536 6 0.009 3 0.070 1 0.000 8 434 20 436 6 437 5 NM13-42-26 309.96 496.88 1.60 0.055 4 0.000 9 0.526 2 0.008 0 0.069 0 0.000 7 427 16 429 5 430 4 NM13-42-27 298.97 469.82 1.57 0.055 1 0.001 1 0.521 5 0.010 0 0.068 7 0.000 8 416 23 426 7 428 5 NM13-42-28 227.26 313.07 1.38 0.055 5 0.001 0 0.522 4 0.009 3 0.068 4 0.000 8 430 21 427 6 426 5 NM13-42-29 348.11 572.45 1.64 0.055 4 0.000 8 0.521 2 0.007 8 0.068 3 0.000 7 427 16 426 5 426 4 NM13-42-30 185.23 339.65 1.83 0.055 6 0.001 0 0.538 1 0.009 7 0.070 2 0.000 8 437 21 437 6 437 5
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表 3 额尔登地区英安岩(NM10-01) SHRIMP锆石U-Pb同位素分析结果
Table 3. SHRIMP U-Pb data for zircons of the dacite (simple NM10-01) from the Eerdeng area
分析点号 206Pbc
(%)U
(10-6)Th
(10-6)232Th/
238U206Pb*
(10-6)207Pb/
206Pb误差
(±%)206Pb/
238U误差
(±%)207Pb/
235U误差
(±%)206Pb/
238U(Ma)误差
(1σ)207Pb/
206Pb(Ma)误差
(1σ)NM10-01-1.1 0.40 391 244 0.64 23.8 0.052 5 3.7 0.070 5 1.4 0.51 4.0 439.3 5.9 309 84 NM10-01-2.1 0.07 537 343 0.66 31.9 0.054 8 2.7 0.069 2 1.4 0.52 3.1 431.1 5.7 403 61 NM10-01-3.1 0.19 572 347 0.63 34.8 0.055 4 2.9 0.070 8 1.3 0.54 3.1 440.7 5.7 429 64 NM10-01-4.1 0.21 477 400 0.87 28.8 0.056 1 2.8 0.070 2 1.4 0.54 3.1 437.6 5.7 456 62 NM10-01-5.1 0.49 374 155 0.43 23.0 0.054 1 4.0 0.071 2 1.4 0.53 4.2 443.5 6.0 373 90 NM10-01-6.1 0.09 643 445 0.71 38.6 0.054 4 2.0 0.069 8 1.4 0.52 2.5 435.1 6.1 388 46 NM10-01-7.1 0.13 662 582 0.91 39.1 0.056 3 2.1 0.068 7 1.3 0.53 2.5 428.1 5.4 463 47 NM10-01-8.1 0.19 752 518 0.71 44.8 0.055 3 2.2 0.069 2 1.3 0.53 2.6 431.6 5.5 425 49 NM10-01-9.1 0.13 620 517 0.86 35.9 0.055 0 2.3 0.067 2 1.5 0.51 2.7 419.4 6.0 414 50 NM10-01-10.1 0.29 666 522 0.81 40.0 0.055 8 3.4 0.069 8 1.5 0.54 3.8 434.7 6.2 446 77 NM10-01-11.1 0.21 623 536 0.89 37.3 0.054 4 2.4 0.069 6 1.3 0.52 2.7 433.7 5.5 387 53 注：误差为1σ；Pbc和Pb*分别代表普通铅和放射成因铅；假设206Pb/238U-208Pb/232Th年龄结合校正普通铅.
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表 4 额尔登地区岩浆岩锆石LA-MC-ICP-MS Lu-Hf同位素分析结果
Table 4. Hf isotope analyses of zircons of the intrusive rocks from the Eerdeng area
测试点号 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf ±2σ 年龄(Ma) εHf(t) ±2σ TDM1(Ma) fLu/Hf TDM2(Ma) ±2σ(Ma) NM13-20-1 0.046 120 0.001 198 0.282 179 0.000 024 412 -12.25 0.86 1 520 -0.96 2 174 34 NM13-20-2 0.045 219 0.001 150 0.282 281 0.000 021 412 -8.62 0.76 1 375 -0.97 1 946 30 NM13-20-3 0.040 348 0.001 127 0.282 323 0.000 022 412 -7.11 0.78 1 315 -0.97 1 851 31 NM13-20-4 0.051 570 0.001 247 0.282 278 0.000 023 412 -8.74 0.80 1 383 -0.96 1 953 32 NM13-20-5 0.034 622 0.000 985 0.282 297 0.000 024 412 -8.01 0.86 1 347 -0.97 1 907 34 NM13-20-6 0.049 243 0.001 193 0.282 298 0.000 024 412 -8.03 0.86 1 353 -0.96 1 908 34 NM13-20-8 0.051 458 0.001 286 0.282 273 0.000 025 412 -8.95 0.89 1 392 -0.96 1 967 36 NM13-20-9 0.044 562 0.001 126 0.282 311 0.000 021 412 -7.57 0.73 1 333 -0.97 1 879 29 NM13-20-10 0.051 653 0.001 254 0.282 325 0.000 024 412 -7.07 0.84 1 317 -0.96 1 848 33 NM13-20-12 0.039 556 0.000 976 0.282 242 0.000 027 412 -9.94 0.97 1 423 -0.97 2 029 38 NM13-20-15 0.074 272 0.001 634 0.282 106 0.000 028 412 -14.95 1.01 1 641 -0.95 2 344 40 NM13-40-1 0.048 354 0.001 504 0.282 739 0.000 026 433 7.95 0.91 736 -0.95 911 37 NM13-40-2 0.104 064 0.003 081 0.282 613 0.000 030 433 3.01 1.06 958 -0.91 1 225 44 NM13-40-5 0.036 095 0.001 098 0.282 478 0.000 038 433 -1.19 1.33 1 098 -0.97 1 493 53 NM13-40-6 0.147 171 0.003 712 0.282 858 0.000 027 433 11.51 0.97 602 -0.89 684 42 NM13-40-8 0.117 037 0.003 180 0.282 720 0.000 029 433 6.79 1.02 800 -0.90 985 43 NM13-40-9 0.078 945 0.002 255 0.282 623 0.000 030 433 3.61 1.06 921 -0.93 1 187 44 NM13-40-11 0.048 703 0.001 378 0.282 500 0.000 018 433 -0.48 0.65 1 074 -0.96 1 447 26 NM13-40-12 0.062 187 0.002 188 0.282 600 0.000 027 433 2.81 0.97 953 -0.93 1 238 40 NM13-40-14 0.033 628 0.000 907 0.282 515 0.000 022 433 0.17 0.77 1 040 -0.97 1 406 30 NM13-40-16 0.078 007 0.002 146 0.282 766 0.000 033 433 8.71 1.16 710 -0.94 863 48 NM13-40-20 0.052 305 0.001 478 0.282 552 0.000 024 433 1.31 0.86 1 004 -0.96 1 334 35 NM13-42-1 0.114 623 0.003 021 0.282 703 0.000 030 428 6.14 1.06 821 -0.91 1 022 44 NM13-42-3 0.099 984 0.002 647 0.282 621 0.000 029 428 3.32 1.02 935 -0.92 1 202 43 NM13-42-4 0.125 737 0.003 285 0.282 822 0.000 028 428 10.28 1.00 648 -0.90 759 43 NM13-42-5 0.076 673 0.002 088 0.282 650 0.000 024 428 4.50 0.86 879 -0.94 1 127 35 NM13-42-6 0.070 829 0.002 195 0.244 579 0.000 453 428 -1 343.15 16.03 38 920 -0.93 59 984 325 NM13-42-7 0.039 025 0.001 352 0.204 745 0.000 445 428 -2 752.92 15.76 60 928 -0.96 96 214 207 NM13-42-8 0.058 263 0.001 858 0.217 355 0.000 901 428 -2 306.69 31.90 55 211 -0.94 85 978 473 NM13-42-10 0.086 614 0.002 639 0.231 306 0.000 738 428 -1 813.09 26.11 48 052 -0.92 73 208 452 NM13-42-12 0.038 016 0.001 237 0.195 317 0.000 454 428 -3 086.60 16.07 65 012 -0.96 102 997 195 NM13-42-13 0.049 136 0.001 789 0.193 685 0.002 265 428 -3 144.55 80.18 66 273 -0.95 103 449 970 NM10-01-1 0.065 956 0.002 549 0.282 686 0.000 024 434 5.78 0.85 836 -0.92 1 050 35 NM10-01-2 0.064 652 0.002 613 0.282 628 0.000 025 434 3.70 0.88 924 -0.92 1 183 37 NM10-01-3 0.058 649 0.002 250 0.282 667 0.000 023 434 5.18 0.80 857 -0.93 1 088 33 NM10-01-4 0.064 350 0.002 496 0.282 667 0.000 025 434 5.14 0.87 862 -0.92 1 091 36 NM10-01-5 0.035 775 0.001 408 0.282 677 0.000 023 434 5.79 0.82 823 -0.96 1 050 33 NM10-01-6 0.036 703 0.001 584 0.282 720 0.000 021 434 7.25 0.74 766 -0.95 957 30 NM10-01-7 0.075 430 0.002 922 0.282 705 0.000 019 434 6.36 0.67 816 -0.91 1 013 28 NM10-01-8 0.074 038 0.002 932 0.282 658 0.000 024 434 4.68 0.84 887 -0.91 1 120 35 NM10-01-9 0.055 554 0.002 163 0.282 707 0.000 022 434 6.63 0.78 797 -0.93 996 32 NM10-01-10 0.069 626 0.002 706 0.282 748 0.000 022 434 7.94 0.79 748 -0.92 912 33 NM10-01-11 0.080 379 0.003 161 0.282 713 0.000 023 434 6.55 0.82 810 -0.90 1 001 35
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表 5 岩石主量元素(%)、微量元素(10-6)和稀土元素(10-6)分析结果
Table 5. Major (%), trace and rare elements (10-6) for the volcanic rocks and intrusive rocks
样品 NM10-01 NM10-02 NM10-03 NM13-18 NM13-19 NM13-20 NM13-21 NM13-22 火山岩 综合定名 英安岩 粗面岩 英安岩 英安岩 英安岩 流纹岩 英安岩 英安岩 SiO2 63.46 67.10 63.37 68.64 69.92 75.14 64.22 72.15 TiO2 0.38 0.31 0.41 0.41 0.39 0.12 0.46 0.35 Al2O3 19.75 16.39 20.26 15.05 13.43 16.38 17.38 14.44 Fe2O3 2.53 2.33 2.50 4.56 3.56 1.53 4.27 2.74 MnO 0.05 0.06 0.06 0.11 0.10 0.02 0.10 0.08 MgO 2.33 1.41 1.97 1.52 1.18 0.81 1.83 1.39 CaO 0.71 1.54 1.67 0.91 2.45 0.04 1.77 1.50 Na2O 3.31 6.88 1.60 5.48 4.43 1.94 3.08 5.30 K2O 5.09 2.42 5.40 1.10 1.58 2.07 3.16 0.70 P2O5 0.13 0.11 0.13 0.11 0.12 0.02 0.12 0.10 LOI 2.16 1.38 2.48 2.01 2.69 1.85 3.48 1.16 Total 99.90 99.92 99.86 99.91 99.85 99.92 99.86 99.93 Mg# 64.64 54.57 61.00 39.82 39.68 51.24 45.9 50.17 里特曼指数σ 3.44 3.58 2.40 1.68 1.34 0.50 1.83 1.23 A/CNK 1.61 0.97 1.75 1.26 0.99 2.97 1.48 1.18 Li 26.30 9.85 20.90 11.10 11.80 5.06 33.30 15.50 Be 1.26 1.05 1.24 1.19 1.25 2.01 1.45 1.13 P 508 407 521 553 531 166 570 450 Sc 9.10 7.47 9.63 9.67 9.35 1.92 9.76 5.58 Ti 2 607 2 112 2 786 2 649 2 470 817 2 922 2 296 V 38.2 23.8 35.1 49.4 50.9 14.0 35.6 27.5 Mn 550 576 618 849 834 134 724 637 Co 3.43 5.67 3.26 5.05 4.46 1.32 3.35 2.30 Cu 1.67 6.88 2.15 0 80.21 4.31 0 0 Ga 17.9 12.2 17.3 12.2 12.1 16.3 16.7 11.2 Rb 161.0 70.7 173.0 78.8 101.0 156.0 213.0 55.8 Sr 153.0 318.0 233.0 198.0 254.0 93.1 191.0 385.0 Y 24.5 18.8 26.4 15.8 17.7 27.8 24.6 16.5 Zr 173 130 182 127 115 172 159 142 Nb 10.28 7.69 10.12 8.39 5.43 11.50 9.94 7.81 Cs 5.43 4.47 4.73 5.48 11.04 3.21 13.40 4.38 Ba 908 640 956 492 874 549 988 374 Hf 5.04 3.83 5.36 3.78 3.23 6.68 4.55 4.06 Ta 0.95 0.68 0.80 0.86 0.39 1.65 1.27 0.69 Pb 7.81 10.27 13.40 0 3.88 13.30 0.94 12.40 Th 11.50 9.37 12.50 7.88 7.26 42.30 10.64 8.13 U 3.27 2.78 3.53 1.54 1.97 3.41 2.43 2.57 La 28.9 25.0 34.6 18.5 23.4 31.4 27.2 19.1 Ce 54.8 46.6 65.8 37.4 42.5 61.8 55.7 44.8 Pr 6.36 5.50 7.40 4.14 4.80 6.55 6.47 4.08 Nd 23.9 20.7 27.8 16.6 18.7 23.8 25.8 15.9 Sm 4.61 3.84 5.21 3.02 3.37 4.41 4.54 2.78 Eu 1.18 1.09 1.52 0.86 1.18 0.58 1.29 0.83 Gd 4.68 3.83 5.23 3.04 3.41 4.54 4.39 2.82 Tb 0.72 0.57 0.79 0.48 0.52 0.73 0.68 0.44 Dy 4.17 3.30 4.54 2.81 3.02 4.35 3.99 2.61 Ho 0.92 0.73 1.00 0.61 0.65 0.96 0.87 0.59 Er 2.72 2.15 2.93 1.82 1.86 2.93 2.63 1.79 Tm 0.47 0.38 0.51 0.32 0.31 0.53 0.46 0.32 Yb 3.09 2.48 3.29 2.15 2.07 3.57 3.11 2.17 Lu 0.52 0.42 0.55 0.35 0.34 0.59 0.51 0.36 REE 137.00 116.50 161.17 92.10 106.13 146.74 137.64 98.59 LREE/HREE 6.92 7.41 7.55 6.95 7.71 7.06 7.27 7.88 δEu 0.76 0.85 0.88 0.85 1.05 0.39 0.87 0.89 样品 NM13-23 NM13-24 NM13-25 NM13-36 NM13-37 NM13-40 NM13-42 NM13-43 火山岩 侵入岩 综合定名 英安岩 英安岩 英安岩 花岗岩 花岗闪长岩 花岗岩 花岗岩 花岗岩 SiO2 68.57 68.13 74.17 75.95 71.31 73.44 77.64 76.00 TiO2 0.39 0.62 0.33 0.24 0.33 0.20 0.19 0.20 Al2O3 15.69 15.65 14.39 15.08 15.55 15.35 13.06 14.48 Fe2O3 3.23 5.46 2.06 1.95 3.00 1.53 1.40 1.50 MnO 0.08 0.11 0.06 0.02 0.06 0.04 0.01 0.02 MgO 1.46 1.59 0.86 1.01 1.25 0.88 0.51 0.65 CaO 1.56 0.64 0.75 0.22 2.26 1.64 0.24 0.20 Na2O 7.17 0.63 3.32 2.35 3.26 2.09 4.72 4.85 K2O 0.38 3.09 2.10 1.16 0.93 1.93 0.96 0.85 P2O5 0.100 0.133 0.069 0.069 0.088 0.032 0.037 0.027 LOI 1.32 3.75 1.78 1.87 1.88 2.77 1.14 1.12 Total 99.94 99.80 99.89 99.91 99.91 99.90 99.91 99.90 Mg# 47.29 36.63 45.32 50.69 45.27 53.31 41.96 46.24 里特曼指数σ 2.22 0.55 0.94 0.37 0.62 0.53 0.93 0.98 A/CNK 1.04 2.82 1.58 2.73 1.48 1.80 1.41 1.56 Li 10.19 14.70 18.10 6.21 6.20 6.50 5.44 10.27 Be 1.06 1.46 1.27 1.18 1.26 1.20 1.52 1.45 P 530 584 326 331 479 217 169 173 Sc 8.86 15.20 4.27 4.76 7.41 3.26 2.98 3.37 Ti 2 528 3 898 2 011 1 594 2 260 1 407 1 274 1 322 V 39.9 167.0 22.3 78.1 38.9 20.0 10.8 11.5 Mn 591.0 847.0 483.0 258.0 403.0 242.0 49.9 63.6 Co 5.03 14.20 5.31 16.80 3.71 2.00 1.78 1.63 Cu 2.03 24.80 14.63 63.10 0 4.99 2.39 3.50 Ga 10.7 24.0 14.3 13.4 12.4 11.3 10.7 10.5 Rb 30.4 149.0 116.0 79.4 61.3 128.0 44.1 48.3 Sr 346 46 159 164 320 154 214 237 Y 17.6 21.9 15.3 11.8 13.5 16.1 14.9 15.4 Zr 122.0 165.0 165.0 95.7 139.0 124.0 131.0 131.0 Nb 5.98 16.60 9.96 8.30 7.49 9.18 7.95 7.97 Cs 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