華北板塊北緣中段晚古生代巖石特征及其地質(zhì)意義

顧琳凱+何潤東+李潘

摘 要 選擇華北板塊北緣中段為研究區(qū)域，以鳥拉特中旗、白云鄂博和固陽地區(qū)晚古生代花崗巖類和內(nèi)蒙古鳥拉特中旗、達(dá)茂旗以及白云鄂博地區(qū)呈北東東向出露一條鎂鐵一超鎂鐵巖帶為研究對象，結(jié)合前人的相關(guān)研究資料，在詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，樣品的系統(tǒng)采集和分析基礎(chǔ)上，利用巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)和同位素年代學(xué)等多種手段，探討了華北板塊北緣中段晚古生代巖石的地球化學(xué)特征和形成構(gòu)造背景。通過區(qū)域上不同時代、不同巖體綜合對比研究，總結(jié)了華北板塊北緣中段晚古生代構(gòu)造演化特征。

關(guān)鍵詞 華北板塊北緣中段 鎂鐵一超鎂鐵巖 花崗巖類 地球化學(xué) 構(gòu)造環(huán)境

中圖分類號：P588.121；P597.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

華北地臺北緣的大地構(gòu)造演化可以燕山運(yùn)動為標(biāo)志劃分為兩大階段：前燕山期古亞洲構(gòu)造域演化階段和中新生代頻太平洋構(gòu)造域演化階段。古亞洲構(gòu)造域最重要的地質(zhì)事件是太古代大規(guī)模的火山噴溢以及夾裹于其間的慢源侵入體構(gòu)成的東西向島鏈狀古陸的形成。早元古代之后，除在尚義一隆化深斷裂之南沉積了中晚元古界一套碎屑巖一碳酸鹽巖一泥質(zhì)巖系外，尚義一隆化深斷裂之北至康保一圍場斷裂之南結(jié)晶基底裸露，處于長期剝蝕狀態(tài)。以古亞洲洋為背景而形成的中亞造山帶，夾持于華北板塊和西伯利亞板塊之間是全球顯生宙陸殼增生和改造最顯著的大陸造山帶之一，記錄了古亞洲洋的消亡及華北板塊與西伯利亞板塊的對接過程。位于中亞造山帶上的華北板塊北緣增生帶無疑成為研究該造山帶演化的理想地區(qū)之一，而該區(qū)廣泛發(fā)育的花崗巖類提供了很有意義的研究對象。巖漿活動是巖石圈最活躍的地質(zhì)事件。巖漿的種類和成因是多種多樣的，受各種因素控制，其中最重要的是構(gòu)造環(huán)境對巖漿性質(zhì)的制約巖漿活動，尤其是鎂鐵一超鎂鐵質(zhì)巖漿活動，能夠反映地慢中發(fā)生的地質(zhì)過程，是地球內(nèi)部各圈層相互作用的產(chǎn)物，蘊(yùn)涵著豐富的地球深部作用信息。

1花崗巖類

泥盆紀(jì)花崗巖類在研究區(qū)內(nèi)出露較少，分布較零散。白云鄂博北部、達(dá)茂旗和固陽地區(qū)花崗巖類的侵位時代主要為早泥盆世，而晚泥盆世花崗巖類主要分布在白云鄂博東部地區(qū)。前人對這些侵入體進(jìn)行了不同程度的研究。

露在白云鄂博北部呼邵圖南側(cè)的早泥盆世花崗巖類從巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)角度的研究，獲得錯石ao}Pb/ZO6Pb表面年齡為3 97Ma。該巖體侵入于古元古界寶音圖巖群和中一晚奧陶世英云閃長巖中，巖性主要為灰黃色弱片麻狀中粒堿長花崗巖，巖體的原生構(gòu)造由于受到后期多期次的擠壓和左旋剪切作用的改造，僅在局部地區(qū)發(fā)育原生葉理，一般呈北東走向。巖石主量元素地球化學(xué)特征顯示為高硅、準(zhǔn)鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性巖石，微量和稀土元素特征表現(xiàn)出與改造型花崗巖的相似性。最后通過構(gòu)造環(huán)境分析得出，該巖體主要形成于后碰撞環(huán)境。

達(dá)茂旗西北部白彥花一巴特敖包一帶早泥盆世一系列島弧侵入巖進(jìn)行的錯石SHRIMP U-Pb定年和地球化學(xué)研究，得出該侵入巖具有正常島弧和埃達(dá)克巖的雙重地球化學(xué)性質(zhì)，獲得巖體中閃長巖的侵位年齡分別為（452€？）Ma和（440€？）Ma，石英閃長巖和花崗閃長巖的侵位年齡分別為（446€？）Ma和（440€？）Ma，并推測該島弧可能具有一個前寒武紀(jì)的大陸基底。

固陽地區(qū)早泥盆世花崗巖類為一套具有埃達(dá)克巖性質(zhì)的中酸性侵入體，主要分布在西營子和石蘭哈達(dá)一帶。前人對這套巖石進(jìn)行了系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)和同位素年代學(xué)研究。天津所（2000）在角閃二長巖內(nèi)獲得單顆粒錯石SHRIMP U-Pb年齡為（389.8€？.7） Ma；曾俊杰（2009）在中細(xì)粒角閃二長巖和似斑狀石英二長巖中獲得錯石LA-ICP-MS年齡分別為（401.9€？.1）Ma和（398.9€？.4）Ma，同時根據(jù)巖相學(xué)和地球化學(xué)特征推斷出該巖體可能是下地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物，形成于造山期后的區(qū)域伸展而引起的軟流圈地慢上涌或玄武質(zhì)巖漿的底侵作用。

關(guān)于晚泥盆世花崗巖類的研究相對較少。白云鄂博東部地區(qū)細(xì)粒黑云石英閃長巖的錯石U-Pb同位素年齡為369.SMa，并通過巖體中不同類型巖石巖相學(xué)和地球化學(xué)特征的研究，得出其主要形成于后造山和大陸弧環(huán)境。在前人研究的基礎(chǔ)上，本文選擇研究基礎(chǔ)相對薄弱的固陽地區(qū)大廟和高家村一帶早泥盆世花崗巖類侵入體（本文稱為高家村巖體）為研究對象，通過詳細(xì)的巖相學(xué)和地球化學(xué)研究，探討了該巖體的侵位特征和產(chǎn)出構(gòu)造環(huán)境。

2鎂鐵-超鎂鐵巖

烏拉特中旗溫更輝長巖類，研究區(qū)位于鳥拉特中旗溫更蘇木的西部。區(qū)內(nèi)主要出露海西晚期黑云閃長巖與細(xì)?；◢弾r，其形成與板塊碰撞有關(guān)（內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志，1991）。渣爾泰群為本區(qū)的古老基底。巖石類型包括變質(zhì)砂巖、結(jié)晶灰?guī)r、千枚巖等。鳥拉特中旗一帶構(gòu)造活動頻繁，在研究區(qū)內(nèi)有兩條大型逆斷層發(fā)育。走向北東的北七哥陶北逆斷層在研究區(qū)內(nèi)出露長達(dá)16公里以上，并可延走向東西追溯，斷層面產(chǎn)狀為3300L400，斷層下盤有 300米寬的糜棱巖帶，地貌上表現(xiàn)為直溝。

根據(jù)元素地球化學(xué)、巖石形成溫壓條件以及輝長巖的年齡數(shù)據(jù)可知，在二疊紀(jì)早期，古亞洲洋板塊向華北板塊下俯沖，由于板塊的脫水作用，釋放出富水的流體進(jìn)入上覆地慢，促使華北板塊北緣巖石圈地慢發(fā)生部分熔融，產(chǎn)生的玄武質(zhì)巖漿底侵到陸殼底部。在較高的水壓條件下，促使高鈣成分的斜長石結(jié)晶，后期輝石在富含水的環(huán)境下形成交代成因的角閃石。與此同時，大洋板塊的俯沖作用在軟流圈內(nèi)引起對流，即熱的軟流圈物質(zhì)被帶到弧后盆地下面的巖石圈底部。軟流圈熱物質(zhì)的上涌，使巖石圈變熱流動，引起地殼拉張、斷裂，從而導(dǎo)致弧后盆地的擴(kuò)張。在弧后盆地消亡階段，弧后盆地形成的次一級的擴(kuò)張中心向島弧方向俯沖，并由弧后張性應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴盒詰?yīng)力，大洋板塊擠壓島弧推向大陸，最終形成溫更混雜堆積帶。

參考文獻(xiàn)

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