赤峰南部地區(qū)礦床的同位素地球化學(xué)特征分析

丁園軍，黃佳星，李建波

(1.江西有色地質(zhì)勘查一隊(duì)，江西 鷹潭 335000；2.東華理工大學(xué)，江西 南昌 330000)

赤峰南部地區(qū)位于華北板塊北緣中段（圖1）。該區(qū)大地構(gòu)造單元以康保-赤峰-開(kāi)原斷裂帶為界，劃分為北部的興蒙造山帶和南部的華北板塊。區(qū)域演化歷史復(fù)雜，南北斷裂帶活動(dòng)控制著構(gòu)造的演化。

該區(qū)中元古代-古生代位于板塊的最北部邊緣，研究區(qū)內(nèi)未見(jiàn)大的逆沖構(gòu)造。晚侏羅世-早白堊世，區(qū)域伸展開(kāi)始，礦石圈伸展減?。ㄠ嚂x福等，1996；劉俊來(lái)，2003）[1]，進(jìn)入盆嶺構(gòu)造演化階段，發(fā)生了由南西向北東的韌性剪切。晚白堊世樓子店變質(zhì)核礦物不斷隆起，伸展拆離系的上盤(pán)向東西兩側(cè)下滑，核雜礦物出露地表，原來(lái)統(tǒng)一的盆地分開(kāi)。古新世地幔深部地質(zhì)活動(dòng)，研究區(qū)出現(xiàn)了大面積的變質(zhì)礦物噴發(fā)（韓寶福等，1998）[2]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)，依照板塊構(gòu)造特點(diǎn)，以西拉木倫河深斷裂為界，以北為西伯利亞-蒙古板塊，以南圍華北板塊。西拉木倫河深斷裂是南北兩大板塊在晚古生代二疊紀(jì)時(shí)期發(fā)生碰撞、古亞洲洋消失的部位。古生代時(shí)期，赤峰地區(qū)為華北板塊北緣活動(dòng)的大陸邊緣，相當(dāng)于火山島弧—海溝位置，蒙古—西伯利亞板塊在二疊紀(jì)末期發(fā)生碰撞，形成了東西向的蒙古褶皺系。

圖1 赤峰南部礦床晚中生代礦物分布情況

表1 赤峰南部地區(qū)Sr-Nd同位素組成分析結(jié)果

圖2 T/Ma-εND（t）與Ist-εND（t）

早中生代是本區(qū)構(gòu)造礦床地質(zhì)活動(dòng)最為強(qiáng)烈的時(shí)期，礦物侵入非常頻繁，強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

2 同位素分析

Sr-Nd同位素分析在德國(guó)慕尼黑大學(xué)同位素實(shí)驗(yàn)室完成，采用MAT261測(cè)試。

在本文樣品分析過(guò)程中，該儀器測(cè)定的NISTSRM-987標(biāo) 樣 的87Sr/86Sr=0.710234±0.000006（2σ），143Nd/144Nd=0.511847±0.000008（2σ），Sr和Nd同位素比值分別采用86Sr/88Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219進(jìn)行質(zhì)量分餾校正。

本次共對(duì)赤峰南部礦床11件樣品進(jìn)行了Sr-Nd同位素分析（見(jiàn)表1）。

赤峰南部礦床金屬元素εNd（t）值較低，變化與-12.81～-1.75之間，平均7左右，模式年齡較老（0.2Ga～0.25Ga）（圖2）。

平均模式年齡變化不大，表明該時(shí)期多種同位素相對(duì)富集，或者他們?cè)馐芰溯^強(qiáng)的古老地殼物質(zhì)的混染。在圖中二者的投影點(diǎn)大部分落入晚奧陶世志留紀(jì)礦床，少部分落入早中元古代地殼。

礦物的Rb/Sr比值變化與0.3217～4.3990之間，明顯高于原始地幔值表明其應(yīng)為幔源改造的產(chǎn)物，即很有可能為基性礦物經(jīng)演化或與呈酸性礦物質(zhì)混合產(chǎn)生的過(guò)渡礦物結(jié)晶形成。

假如礦石初始比值（Isr）變化很大，發(fā)生漂移，甚至獲得比地球鍶的初始比值（0.698～0.700）還要低的明顯不合理值，這是由于這些礦石的Sr含量低，Rb/Sr比值大而使測(cè)試誤差大一級(jí)對(duì)于計(jì)算年齡的敏感性造成的，不具實(shí)際意義。

本礦區(qū)礦物類(lèi)別中 Isr較低，為0.70～0.72，比十萬(wàn)大山礦帶的0.7198～0.730221（汪紹年，1991）低得多[3]。而εNd（t）為-1.75～ -12.81比后者的-10.8～-12.3（黃萱等，1989）高。

結(jié)合這些礦物明顯富集輕稀土（LREE）和大離子親石元素（LILE）而強(qiáng)烈虧損Nb/Ta的特點(diǎn)其成因應(yīng)主要與EMII型富集地幔有關(guān)，可能少量混入了軟流圈物質(zhì)[5]。

3 構(gòu)造意義

近年來(lái)的研究可以發(fā)現(xiàn)，華北克拉通北緣的燕山-陰山造山帶從二疊紀(jì)末期-三疊紀(jì)早期曾有一次NS向的逆沖推覆-地殼縮短事件，形成華北北緣特大型的板內(nèi)擠壓造山帶。

該NS向的地質(zhì)事件可在多處發(fā)現(xiàn)其確鑿證據(jù)，如亞干、云蒙山、遼南、呼和浩特及醫(yī)巫閭山。在白堊紀(jì)早期，地殼發(fā)生了從構(gòu)造擠壓體制向伸展

減薄的動(dòng)力學(xué)機(jī)制的轉(zhuǎn)換。前人研究表明，赤峰南部地區(qū)也曾發(fā)生過(guò)類(lèi)似的動(dòng)力學(xué)機(jī)制轉(zhuǎn)折。

NS向的逆沖使研究區(qū)地殼縮短加厚，加厚地殼使地溫梯度增加，加之幔源礦物層底侵，使位于地殼一定深度的殼源物質(zhì)發(fā)生部分熔融。本文的同位素?cái)?shù)據(jù)介于地幔與殼源之間，從地球化學(xué)角度佐證了研究區(qū)早期確存在一次地殼加厚縮短事件。

伴隨深部多種礦物入侵與造山帶根部礦物的熔融，當(dāng)造山帶底部不能承受造山帶上部地殼壓力的時(shí)候，造山帶發(fā)生垮塌。構(gòu)造體制由早期的擠壓推覆轉(zhuǎn)變成晚期的垮塌伸展。

4 結(jié)論

同位素研究表明：花崗巖的Rb/Sr比值變化明顯高于原始地幔值表明其應(yīng)為幔源巖漿經(jīng)改造的產(chǎn)物，即很有可能為基性巖漿經(jīng)演化或與酸性巖漿混合產(chǎn)生的過(guò)渡巖漿結(jié)晶形成。