內(nèi)蒙古烏爾圖高勒廟埃達(dá)克質(zhì)花崗巖地質(zhì)特征及構(gòu)造意義

廉凱龍，李好斌，劉東娜，豆貫銘

（太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，太原 030024）

埃達(dá)克巖（Adakite）是Defant和Drummond在1990年提出的一個新的巖石類型，它不是某一種具體的巖石，而是一套具有特定地球化學(xué)性質(zhì)的中酸性火成巖[1]。其標(biāo)志性地球化學(xué)特征（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：高硅w（SiO2）≥56%，高鋁w（Al2O3）≥15%（很少＜15%），低鎂w（MgO）＜3%（很少＞6%），貧Y和Yb（Y≤18μg／g，Yb≤1.9μg／g），高Sr（Sr＞400 μg／g），LREE富集，無Eu異?；蜉p微的負(fù)Eu異常。張旗等[9-10]在研究中國東部中生代火成巖的基礎(chǔ)上，提出“C”型埃達(dá)克巖，并認(rèn)為“C”型埃達(dá)克巖富鉀，多數(shù)為高鉀鈣堿性系列巖石[11]。

烏爾圖高勒廟巖體在區(qū)域上位于華北陸塊北緣近東西向的埃達(dá)克質(zhì)巖漿巖帶上，該巖體是否屬埃達(dá)克質(zhì)花崗巖體，巖漿來源于何處，形成于什么構(gòu)造背景？尚不清楚。筆者在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對該巖體進行了巖石學(xué)、主微量、稀土元素特征分析研究，以期探討該巖體的巖石類型、巖漿源區(qū)及其構(gòu)造意義。

1 巖體地質(zhì)特征

烏爾圖高勒廟巖體位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市四子王旗東北100km處。巖體呈近東西向展布，出露面積約497.6km2，侵入于中元古溫都爾廟群哈爾哈達(dá)組和上石炭統(tǒng)本巴圖組地層之中（見圖1所示）。巖體中花崗斑巖、花崗細(xì)晶巖、細(xì)粒閃長巖以及石英脈發(fā)育，巖脈走向以NW 300°—340°及NE 20°—50°為主。巖脈因耐風(fēng)化地貌上呈凸起狀，外觀上為棋盤格子狀。

巖體可明顯分為三個相帶，中心相巖石為似斑狀結(jié)構(gòu)，巖性為斑狀黑云母二長花崗巖；過渡相巖石為中粒、中粗粒結(jié)構(gòu)，巖性為黑云母二長花崗巖；邊緣相巖石為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，巖性為細(xì)粒黑云母二長花崗巖，在巖體東南部呈北東向帶狀展布。過渡相和邊緣相中均可見哈兒哈達(dá)組磁鐵石英巖捕擄體，相對而言，邊緣相中捕擄體規(guī)模較大、數(shù)量較多，且原生流動構(gòu)造較發(fā)育。從巖體的中心相到邊緣相不同點表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)不同，但礦物組合基本一致，巖石主要礦物成分（體積分?jǐn)?shù)）為：斜長石30%～35%，正長石25%～30%，石英25%～30%；次為黑云母，約5%～10%；極少量副礦物磷灰石、鋯石、榍石和磁鐵礦等。

據(jù)1∶25萬補力太幅區(qū)調(diào)報告，該巖體的單顆粒鋯石U-Pb法定年結(jié)果表明，巖體侵位時代為265.8±3.1Ma，即中二疊世。

圖1 烏爾圖高勒廟區(qū)域地質(zhì)簡圖

2 巖體主量元素、稀土元素和微量元素地球化學(xué)特征

2.1 主量元素地球化學(xué)特征

烏尓圖高勒廟巖體的主量元素分析數(shù)據(jù)見表1所示。巖體中SiO2含量較高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于70.6%～75.18%；Al2O3含量較高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于14.01%～15.25%；MgO含量較低，介于0.18%～0.95%；w（Na2O）／w（K2O）介于0.86～1.45，且w（Na2O）-2＜w（K2O），這表明巖體中鉀含量較高；里特曼指數(shù)σ介于1.83～2.36。如圖2-a所示，所有樣品的參數(shù)點均落于高鉀鈣堿性系列區(qū)內(nèi)；在圖2-b中12個樣品參數(shù)點中有11個落入了過鋁質(zhì)區(qū)內(nèi)。巖體主量元素地球化學(xué)特征表明，烏爾圖高勒廟巖體的巖石系列為過鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性系列。

2.2 稀土元素及微量元素地球化學(xué)特征

巖體中稀土元素含量較低（33.96～101.39μg／g），w（L）／w（H）值介于9.53～20.46，wN（La）／wN（Yb）值介于11.57～20.77，wN（La）／wN（Sm）值介于3.96～13.42，wN（Gd）／wN（Yb）值介于1.66～4.53。稀土元素配分型式（圖3-a）為右傾型。以上特征表明，巖體中輕稀土元素分餾較好，重稀土元素分餾較差。其中Yb含量很低，介于0.24～1.15μg／g之間（見表2，L代表LREE，H代表 HREE）。較高的wN（Sr）／wN（Y）比值和虧損重稀土的特征指示源區(qū)殘留相中存在石榴石[12-13]，而稀土元素蛛網(wǎng)圖中HREE表現(xiàn)為較為平緩的配分模式，w（Y）／w（Yb）的值（平均為9.8）接近于10，這指示殘留相中有角閃石的存在[14]。w（Eu）／w（Sm）值介于0.23～0.48之間，δ（Eu）值介于0.86～1.51之間，稀土元素配分模式圖顯示無負(fù)Eu異常（一個樣品顯示輕微正異常），說明未發(fā)生斜長石的結(jié)晶分異。

圖2 烏爾圖高勒廟巖體地球化學(xué)參數(shù)圖解

表1 烏尓圖高勒廟巖體主量元素（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）及特征參數(shù)表 %

表2 烏尓圖高勒廟巖體稀土元素、微量元素及特征參數(shù)表 μg／g

微量元素蛛網(wǎng)圖（圖3-b）中顯示，大離子親石元素Sr、Ba、Rb、K相對富集，其中Sr含量較高（285.1～827.7μg／g），僅兩個樣品含量低于400μg／g；高場強元素 Nb、P、Ti、Ta、Y相對虧損，其中 Y含量較低（1.86～9.97μg／g）；w（Sr）／w（Y）值較高，介于35.91～263.55之間。Y的虧損和高的w（Sr）／w（Y）比值說明源區(qū)部分熔融的殘留物應(yīng)為榴輝巖[15]。

主、微量、稀土元素地球化學(xué)特征表明，烏爾圖高勒廟巖體具有高Si和高Al、低Mg、貧Y和Yb、富Sr、無Eu異常的特點，與 Defant和 Drummond[1]定義的埃達(dá)克巖相符，在判別圖（圖4）中，所有參數(shù)點均落在埃達(dá)克巖區(qū)，由此可以判定烏爾圖高勒廟巖體是埃達(dá)克質(zhì)花崗巖體。按照張旗等[9-10]關(guān)于C型埃達(dá)克巖的定義，巖體主量元素、稀土元素及微量元素特征與中國東部C型埃達(dá)克巖特征相符，因此烏爾圖高勒廟巖體是C型埃達(dá)克質(zhì)花崗巖體。

圖3 稀土元素蛛網(wǎng)圖（a）和微量元素蛛網(wǎng)圖（b）

3 巖漿源區(qū)

埃達(dá)克質(zhì)巖石是玄武質(zhì)的源區(qū)巖石在相當(dāng)于榴輝巖相的條件下發(fā)生部分熔融形成的，并在源區(qū)殘留石榴石、角閃石等礦物[16]。高鉀鈣堿性類的埃達(dá)克巖最早是Atherton等[2-3]報道的秘魯安第斯帶Cordillera Blanca巖基，他們認(rèn)為該巖基并非板片熔融的產(chǎn)物，而是在地殼加厚及伸展的背景下由新近底侵至下地殼底部的玄武巖在高壓下（＞1.5～2.0GPa）部分熔融形成的。

圖4 烏爾圖高勒廟巖體wN（Yb）-wN（La）／wN（Yb）圖（a）和w（Y）-w（Sr）／w（Y）圖（b）

有關(guān)研究表明，高鉀鈣堿性埃達(dá)克質(zhì)巖的巖漿來源有以下3種可能：一是巖漿來自于底侵至下地殼底部玄武質(zhì)巖漿的部分熔融[2-3]；二是加厚的下地殼底部基性巖的部分熔融[9-10]；三為拆沉的下地殼沉入地幔，受到下部軟流圈地幔的加熱，導(dǎo)致其部分熔融[4]。烏爾圖高勒廟埃達(dá)克質(zhì)花崗巖體的主、微量、稀土元素地球化學(xué)特征表現(xiàn)在：

1）烏爾圖高勒廟巖體的巖石系列為高鉀鈣堿性系列，具較高的SiO2含量和較低Mn、Cr含量，w（Na2O）／w（K2O）比值（0.86～1.45）也較低（如表1、表2），其主、微量地球化學(xué)特征類似于由增厚的玄武質(zhì)下地殼熔融形成的埃達(dá)克巖的特征。而與俯沖有關(guān)的埃達(dá)克巖主要為鈣堿性系列，w（Na2O）／w（K2O）＞2[5]。

2）多種地殼巖石脫水熔融實驗的數(shù)據(jù)[6]表明，高w（Sr）／w（Y）值的花崗質(zhì)熔體，應(yīng)在較大壓力（p≥1.0～1.2GPa）和較高溫度（t≥925～1100℃）下通過部分熔融而生成[17]。烏爾圖高勒廟巖體具較高的w（Sr）／w（Y）值（35.91～263.60），其稀土元素特征表明，巖體巖漿源區(qū)殘留相中存在石榴石。玄武質(zhì)巖石的熔融實驗表明，在大于1.0GPa的條件下熔融殘留物中將出現(xiàn)石榴石，但只有壓力在大于1.2GPa（相當(dāng)于地殼40～50km深處）的條件下熔體才能與殘留石榴石平衡，且熔體強烈虧損HREE與Yb、Y[7-8]。烏爾圖高勒廟巖體具有這一特點?；谝陨显颍覀冇欣碛烧J(rèn)為，烏爾圖高勒廟埃達(dá)克質(zhì)花崗巖體巖漿來自于增厚的玄武質(zhì)下地殼巖石部分熔融。

眾所周知，中二疊世是西伯利亞板塊與華北板塊強烈碰撞時期。筆者認(rèn)為，兩大板塊的碰撞導(dǎo)致內(nèi)蒙古四子王旗東北地區(qū)地殼加厚，在高溫高壓的條件下，促使增厚的玄武質(zhì)下地殼發(fā)生部分熔融，形成了烏爾圖高勒廟巖體的巖漿。

4 構(gòu)造意義

相關(guān)資料表明，中二疊世—早三疊世時期，西伯利亞板塊與華北板塊發(fā)生強烈的陸-陸碰撞，形成了中亞造山帶，兩大板塊的強烈碰撞帶在阿爾登格勒廟—賀根山—烏蘭浩特一線，烏爾圖高勒廟巖體位于該線以南的早古生代華北板塊北緣的陸緣增生帶上。為了說明該巖體的屬性，筆者將表1、表2中的相關(guān)數(shù)據(jù)計算后分別投入到圖5、圖6中。圖5-a中參數(shù)點均上落入碰撞帶花崗巖區(qū)域內(nèi)；圖5-b中，①為地幔斜長花崗巖，②為破壞性板塊邊緣（碰撞前）花崗巖。③為板塊碰撞后隆起期花崗巖，④為晚造山期花崗巖，⑤為非造山區(qū)A型花崗巖，⑥為同碰撞花崗巖；⑦為造山期后A型花崗巖，其中參數(shù)點基本上落入同碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)。圖6-a中參數(shù)點均落入大陸碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)；圖6-b中，IAG為島弧花崗巖類，CAG為大陸弧花崗巖類，CCG為大陸碰撞巖類，POG為后造山花崗巖類，RRG為與裂谷有關(guān)的花崗巖類，CEUG為與大陸造陸抬升有關(guān)的花崗巖類注，

圖5 烏爾圖高勒廟巖體w（Y）-w（Nb）圖（a）和R1-R2 圖（b）

中參數(shù)點基本落入大陸碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)。以上投圖結(jié)果表明，烏尓圖高勒廟埃達(dá)克質(zhì)花崗巖是西伯利亞板塊和華北板塊在中二疊世發(fā)生碰撞過程中形成的同碰撞花崗巖。在中二疊世的碰撞造山環(huán)境中，增厚的玄武質(zhì)下地殼巖石部分熔融產(chǎn)生的埃達(dá)克質(zhì)巖漿，在北西及北東向斷裂構(gòu)造的控制下，大規(guī)模侵入本區(qū)，形成了烏爾圖高勒廟埃達(dá)克質(zhì)花崗巖體。

圖6 烏尓圖高勒廟巖體w（SiO2）-T圖（a）和w（SiO2）-w（Al2O3）圖（b）

在區(qū)域上，自西向東烏拉特中旗克布埃達(dá)克質(zhì)雜巖體[18]（291±4Ma）、鑲白旗那仁烏拉埃達(dá)克雜巖體[19]（263.2±2.8Ma）、以及吉林大玉山埃達(dá)克質(zhì)花崗巖體[14]（248±4Ma）都為C型埃達(dá)克質(zhì)巖體，他們巖漿均來自于增生碰撞導(dǎo)致加厚的玄武質(zhì)下地殼巖石部分熔融，在區(qū)域上可能共同組成了一條近東西向的埃達(dá)克質(zhì)巖漿帶[19]。烏爾圖高勒廟巖體位于這條埃達(dá)克質(zhì)巖漿帶的中部。該巖體與那仁烏拉巖體相距不遠(yuǎn)，在形成時間和巖性上相近，為同一期產(chǎn)物，其形成時間晚于西部的克布巖體，早于東部的大玉山巖體。在區(qū)域上，這種東部巖體形成時間晚于西部巖體的特點，與趙栓宏等[20]提出的“古亞洲洋閉合規(guī)律”相符。烏爾圖高勒廟埃達(dá)克質(zhì)花崗巖的地球化學(xué)特征及構(gòu)造屬性的研究，為古亞洲洋在晚古生代末期是自西向東呈剪刀式逐漸閉合的觀點提供了佐證。

5 結(jié)論

1）烏尓圖高勒廟埃達(dá)克質(zhì)花崗巖為過鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性系列巖石，具有高Si、Al、K、Sr、Sr／Y和低Mg、Y、Yb等特點，具C型埃達(dá)克巖的特征。

2）烏尓圖高勒廟埃達(dá)克質(zhì)花崗巖為同碰撞花崗巖，巖漿來源于增厚的玄武質(zhì)下地殼巖石部分熔融。

3）烏爾圖高勒廟埃達(dá)克質(zhì)花崗巖的地球化學(xué)特征及構(gòu)造屬性的研究，為古亞洲洋在晚古生代末期是自西向東呈剪刀式逐漸閉合的觀點提供了佐證。

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