內(nèi)蒙古正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年代學(xué)、Hf同位素特征及其地質(zhì)意義

李亞東 ， 江小均 *， 柳永清 ， 李 超 ， 孫會(huì)一 ， 蘆 磊

1)昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系， 云南昆明 650093； 2)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所， 北京 100037；

3)中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心， 北京 100037； 4)北京離子探針中心， 北京 100037；

5)云南錫業(yè)集團(tuán)， 云南個(gè)舊 661000

中亞造山帶(CAOB)位于華北板塊與西伯利亞板塊之間， 形成于古亞洲洋的消減閉合， 是全球最大的顯生宙增生造山帶， 帶內(nèi)分布大量的古生代蛇綠巖、俯沖-增生雜巖、島弧、微陸塊及巖漿巖， 吸引了地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注(Xiao et al.， 2003， 2009，2013； Windley et al.， 2007； 張拴宏等， 2010； Wilhem et al.， 2012)。中亞造山帶東段(下文稱其為興蒙造山帶)， 早古生代以來經(jīng)歷多期大洋俯沖、碰撞拼合等構(gòu)造事件， 是記錄古亞洲洋構(gòu)造演化過程的重要載體。然而， 關(guān)于古亞洲洋東南段最終閉合的位置、時(shí)間以及演化過程一直是爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。盡管大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為古亞洲洋最終沿索倫—西拉木倫一線閉合(Xiao et al.， 2003； 孫德有等， 2004； 張艷斌等，2004； 尚慶華， 2004； Li， 2006； 李錦軼等， 2007； Jian et al.， 2010； Li et al.， 2016； 卜建軍等， 2019)， 但是對(duì)于其最終閉合的時(shí)限以及構(gòu)造演化一直存在分歧。目前的爭(zhēng)論點(diǎn)主要集中在兩種模式： 第一種觀點(diǎn)認(rèn)為古亞洲洋在中—晚泥盆世之前閉合， 古亞洲洋洋殼分別向南北兩側(cè)俯沖， 形成南、北兩條造山帶， 在石炭紀(jì)—二疊紀(jì)進(jìn)入大陸裂谷演化階段， 形成了晚古生代雙峰式火成巖和堿性巖(Xu et al.，2013， 2019； 徐備等， 2014， 2018； Zhang et al.， 2015；龐崇進(jìn)等， 2018； 張晉瑞等， 2018)； 另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為古亞洲洋東南緣在整個(gè)古生代處于南北兩側(cè)雙向俯沖增生， 一直持續(xù)到晚古生代， 直至晚二疊世—早中三疊世， 古亞洲洋沿索倫—西拉木倫—長(zhǎng)春—延吉一線閉合(Chen et al.， 2000， 2009； Xiao et al.，2003， 2009； Song et al.， 2015； Liu et al.， 2017； 王銘乾等， 2020)。

內(nèi)蒙古正藍(lán)旗地區(qū)位于興蒙造山帶南緣， 白乃廟島弧帶內(nèi)(圖 1a)。帶內(nèi)廣泛發(fā)育早古生代地質(zhì)體及中生代火山-沉積地層， 為研究古亞洲洋的構(gòu)造演化提供了良好的天然平臺(tái)。前人對(duì)白乃廟島弧帶內(nèi)西段早古生代地質(zhì)體開展研究， 取得許多重要認(rèn)識(shí)(Jian et al.， 2008； 谷叢楠等， 2012； Zhang et al.，2013； 張超等， 2013； Zhang et al.， 2014； 李鳳憲等，2015； 張金鳳等， 2017)。尤其是近年來在內(nèi)蒙古南部西拉木倫河上游南岸地區(qū)發(fā)現(xiàn)大量花崗巖， 此前區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告多將其置于中—晚三疊世(中國地質(zhì)科學(xué)院 562地質(zhì)隊(duì)， 2001)。然而， 項(xiàng)目組基于1：25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查， 對(duì)該區(qū)出露的大量花崗巖體及其共生的火山-沉積巖地層進(jìn)行了綜合研究， 推測(cè)該區(qū)花崗巖有可能形成于晚古生代—早中生代，與古亞洲洋閉合后造山帶演化過程有關(guān)。本研究對(duì)興蒙造山帶南緣錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖開展SHRIMP鋯石U-Pb年代學(xué)和Hf同位素研究， 擬厘定黑云母二長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡及示蹤巖漿源區(qū)，并結(jié)合區(qū)域資料， 探討興蒙造山帶南緣早中生代巖漿巖時(shí)空分布和成因， 為理解古亞洲洋的動(dòng)力學(xué)演化提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古東南部西拉木倫河上游南側(cè)一帶， 屬于興蒙造山帶南部白乃廟島弧帶， 以赤峰—白云鄂博斷裂為界與華北板塊接壤(圖1a)(Xiao et al.， 2003， 2009； 趙越等， 2010)。興蒙造山帶是一條NEE向展布的俯沖增生造山帶， 主要由蛇綠巖、島弧、微陸塊、增生雜巖帶， 巖漿巖組成。早古生代以來該區(qū)經(jīng)歷了多期次大洋俯沖、多塊體碰撞拼合事件， 晚古生代—早中生代主要受古亞洲洋構(gòu)造域控制， 晚中生代主要受環(huán)太平洋構(gòu)造體制或者陸內(nèi)伸展體制演化的制約， 形成了由南到北分別為南部增生造山帶、索倫縫合帶、北部增生造山帶、二連浩特—賀根山蛇綠巖帶、烏里雅蘇臺(tái)大陸邊緣組成的巨型興蒙造山帶(圖 1a)(Xiao et al.， 2003，2009； Li， 2006； Jian et al.， 2010； Xu et al.， 2013，2019)。前人認(rèn)為正藍(lán)旗地區(qū)位于兩大構(gòu)造域的結(jié)合部位， 既是華北克拉通與興蒙造山帶構(gòu)造轉(zhuǎn)換區(qū)域，又是大興安嶺火山巖帶與冀北—遼西火山巖帶轉(zhuǎn)換的區(qū)域(Zhang et al.， 2014)。區(qū)內(nèi)古生代地層主要包括二疊系和零星的奧陶系與志留系， 以索倫—西拉木倫河帶為界， 二疊系地層可劃分為錫林浩特—磐石和赤峰兩大地層分區(qū)， 前者從下至上劃分為壽山溝組、大石寨組、哲斯組和林西組， 后者由老到新為三面井組、額里圖組、于家北溝組和鐵營(yíng)子組。侏羅—白堊系、古近系和新近系作為蓋層發(fā)育， 分布面積大。研究區(qū)侵入巖十分發(fā)育， 早期侵入巖主要包括奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)和二疊紀(jì)巖體， 晚期侵入體主要為三疊紀(jì)以及其他中生代巖體， 其與二疊紀(jì)火山-沉積巖系共同組成規(guī)模宏大的NNE向華北板塊北緣古生代陸殼增生區(qū)(圖 1a)。區(qū)內(nèi)侵入巖主要包括奧長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖、鉀長(zhǎng)花崗巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、黑云母二長(zhǎng)花崗巖和輝長(zhǎng)巖等。本文所研究的正藍(lán)旗錢家營(yíng)子花崗巖體以斑狀黑云二長(zhǎng)花崗巖為主， 少量中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖， 巖體出露面積較小， 多呈巖株、巖滴狀產(chǎn)出，零星出露， 侵入新太古代變質(zhì)巖和早二疊世三面井組地層， 被早白堊世張家口組火山巖不整合覆蓋(圖 1b)。

2 巖石特征

圖1 內(nèi)蒙古西拉木倫河地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a, 同位素年齡資料引自參考文獻(xiàn)李錦軼等, 2007； 李益龍等, 2008)和正藍(lán)旗錢家營(yíng)子花崗巖巖體地質(zhì)圖(b, 1:25萬地質(zhì)調(diào)查報(bào)告)Fig. 1 Geological map of Xar Moron River, Inner Mongolia (a, isotopic ages data after LI et al., 2007； LI et al., 2008)and Qianjiayingzi biotite adamellite in Zhenglan Banner (b, after 1:250000 Regional Geological Survey Report)

樣品TW3053-1采自內(nèi)蒙古東部正藍(lán)旗錢家營(yíng)子花崗巖體， 采樣位置為： N115°47.10′， E42°4.77′，巖性為黑云母二長(zhǎng)花崗巖， 呈淺肉紅色， 似斑狀結(jié)構(gòu)， 基質(zhì)中粒、中細(xì)粒結(jié)構(gòu)， 塊狀構(gòu)造。斑晶為斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石， 粒度 4～8 mm， 含量 15%～20%， 斜長(zhǎng)石具環(huán)帶構(gòu)造， 鉀長(zhǎng)石為正條紋長(zhǎng)石?；|(zhì)礦物成 分 ： 斜 長(zhǎng) 石 (25%～30%)為 更 長(zhǎng) 石 和 中 長(zhǎng) 石 ，An=27～32， 自形-半自形板柱狀， 絹云母化明顯；鉀長(zhǎng)石(30%～35%)為微斜長(zhǎng)石、條紋長(zhǎng)石， 呈半自形-它形粒狀， 高嶺石化明顯， 粒度較大者多見斜長(zhǎng)石、石英細(xì)粒包裹體。石英(20%～25%)呈集合體， 不均勻分布， 略具波狀消光。黑云母(～8%)具絹云母化、綠泥石化； 偶見角閃石等暗色礦物。巖體中含有暗色閃長(zhǎng)質(zhì)包體， 粒徑 5～15 cm， 形態(tài)多呈橢球狀、水滴狀， 在巖體中部出露較多。包體與寄生巖石之間界線清晰， 部分包體具冷凝邊， 內(nèi)部為微細(xì)粒結(jié)構(gòu)， 具典型的火成巖結(jié)構(gòu)， 應(yīng)屬巖漿包體。副礦物主要有磁鐵礦、榍石、鈦鐵礦、磷灰石和鋯石(圖2)。樣品 SiO2含量 65.3%， 全堿(Na2O+K2O)含量為7.24， A/CNK 值為 0.87， A/NK 值為 1.43， 屬高鉀鈣堿性準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖， 富集Rb、Ba、K等大離子親石元素和輕稀土元素， 虧損 Nb和 Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素，顯示為造山帶碰撞演化階段花崗巖特征。

3 分析方法

3.1 鋯石SHRIMP U-Pb分析

樣品鋯石挑選利用單礦物重選和磁選技術(shù)完成， 并在雙目鏡下將挑純的鋯石顆粒和標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM以及M257粘貼于環(huán)氧樹脂靶中， 然后進(jìn)行打磨和拋光， 使鋯石露出新鮮晶面。鋯石的透射光、反射光以及陰極發(fā)光(CL)照相在北京離子探針中心掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室完成。通過圖像對(duì)比， 分析鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 選擇生長(zhǎng)環(huán)帶發(fā)育且無裂痕的鋯石顆粒進(jìn)行SHRIMP U-Pb定年分析。詳細(xì)的定年原理及分析流程參考宋彪等(2002)和Compston et al.(1992)。每測(cè)試 5個(gè)樣品點(diǎn)后進(jìn)行一組標(biāo)準(zhǔn)鋯石 TEM 和M257分析， 其中鋯石TEM做外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正， 鋯石 M257標(biāo)定所測(cè)鋯石的 U、Th和 Pb含量。詳細(xì)的測(cè)試結(jié)果列于表 1， 數(shù)據(jù)處理采用澳大利亞國立大學(xué)PRAWN程序(Williams， 1998)進(jìn)行計(jì)算。普通鉛根據(jù)實(shí)測(cè)204Pb校正， 采用206Pb/238U(＞1200 Ma年齡采用207Pb/206Pb年齡值)年齡的加權(quán)平均年齡值， 其誤差為 2σ， 表 1中所列單次測(cè)量點(diǎn)的誤差均為 1σ， 所采用的206Pb/238U 平均年齡均具95%置信度。

3.2 鋯石Hf同位素分析

鋯石 Hf同位素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成。鋯石采用激光剝蝕-多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS)測(cè)試， 儀器運(yùn)行條件及詳細(xì)測(cè)試流程參考Zhou et al.(2018)。實(shí)驗(yàn)過程中采用 He作為剝蝕物質(zhì)載氣， 根據(jù)鋯石大小， 剝蝕大小為 20 μm×40 μm， 激光剝蝕點(diǎn)靠近U-Pb年齡測(cè)定點(diǎn)， 測(cè)試時(shí)使用鋯石國際標(biāo)樣GJ1作為參考物質(zhì)， 其176Hf/177Hf測(cè)試加權(quán)平均值為0.282 471±0.000 006(2σ，n=13)， 與文獻(xiàn)報(bào)道值(Elhlou et al.， 2006)在誤差范圍內(nèi)完全一致。εHf(t)計(jì)算采用衰變常數(shù)λ=1.865x10-11a-1(Scherer et al.，2000)， (176Hf/177Hf)CHUR=0.032， (176Hf/177Hf)CHUR，0=0.282 772(Blichert-Toft et al.， 1997)， 虧 損 地 幔模 式年齡 (TDM1)計(jì) 算 采用 (176Lu/177Hf)DM=0.038 4，(176Hf/177Hf)DM=0.283 25， 二階段 Hf模式年齡(TDM2)計(jì)算時(shí)， 平均地殼的176Lu/177Hf比值為0.015(Griffin et al.， 2002)。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石SHRIMP U-Pb定年

圖2 黑云母二長(zhǎng)花崗巖(TW3053-1)顯微照片(a-單偏光； b-正交偏光)Fig. 2 The microphotographs of the biotite adamellite (TW3053-1)(a-enlarging 50 times under plainlight； b-enlarging 50 times undercrossed nicols)

圖3 內(nèi)蒙古東部正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖鋯石CL圖像Fig. 3 CL images of zircons form the Qianjiayingzi biotite adamellite in Zhenglan Banner, eastern Inner Mongolia

用于鋯石SHRIMP U-Pb定年的黑云母二長(zhǎng)花崗巖樣品(TW3053-1)采自內(nèi)蒙古東部正藍(lán)旗錢家營(yíng)子， 樣品鋯石多為淺灰色， 少數(shù)呈深灰色， 顆粒以長(zhǎng)柱狀為主， 少量短柱狀或等粒狀。鋯石粒徑120～300 μm， 長(zhǎng)寬比 2：1～4：1。鋯石呈長(zhǎng)柱狀晶形，內(nèi)部可見結(jié)構(gòu)清晰的生長(zhǎng)震蕩環(huán)帶(圖 3)， 顯示為典型的巖漿鋯石。巖漿鋯石通常情況下含有較高的Th和U含量， 其Th/U值一般大于0.4(Hoskin and Schaltegger， 2003)， 樣品 15 顆鋯石 Th 含量為(108～335)×10-6， 平均為 156×10-6， U 含量為(117～391)×10-6， 平均為 181×10-6， Th/U 值為0.79～1.08， 平均為 0.89(表 1)。15 顆鋯石分析點(diǎn)獲得的206Pb/238U年齡集中在 241.5～256.9 Ma之間，所有數(shù)據(jù)點(diǎn)都集中分布于一致曲線上或其附近(圖4)。它們的206P b/238U 加權(quán)平均年齡為(247.2±4.7) Ma(n=15， MSWD=1.2)， 代表了錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡。

圖4 內(nèi)蒙古正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡諧和圖Fig. 4 Zircon SHRIMP U-Pb concordia diagram of the Qianjiayingzi biotite adamellite in Zhenglan-Banner,Inner Mongolia

表1 內(nèi)蒙古正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖(樣品TW3053-1)鋯石SHRIMP U-Pb數(shù)據(jù)Table 1 Zircon SHRIMP U-Pb data of the Qianjiayingzi biotite adamellite (sample TW3053-1) in Zhenglan-Banner,Inner Mongolia

4.2 鋯石Hf同位素

本研究對(duì)已定年的鋯石顆粒， 進(jìn)行了 Hf同位素測(cè)試， 詳細(xì)分析結(jié)果見表 2。鋯石的176Lu/177Hf值在 0.000 37～0.000 54之間， 所有比值均小于0.002，顯示鋯石形成后具有較低的放射性成因Hf的累積，所測(cè)176Lu/177Hf值可代表巖石形成時(shí)體系的Hf同位素組成(吳福元等， 2007)。15個(gè)測(cè)試點(diǎn)的176Hf/177Hf值范圍為0.282 30～0.282 37， 根據(jù)相同鋯石獲得的原位年齡校正計(jì)算， 獲得鋯石εHf(t)值均為負(fù)值， 為-8.69 ～ -11.4。fLu-Hf的值為-0.99 ～ -0.98， 明顯小于鎂鐵質(zhì)地殼的fLu-Hf(-0.34， Amelin et al.， 1999)和硅鋁質(zhì)地殼fLu-Hf(-0.72， Vervoort et al.， 1996)， 由于鋯石的fLu-Hf值顯著小于大陸地殼fLu-Hf(-0.55， Griffin et al.， 2002)， 因此二階段模式年齡能更真實(shí)地反映其物源區(qū)物質(zhì)從虧損地幔抽取的時(shí)間， 所獲對(duì)應(yīng)的二階段模式年齡為1600～1743 Ma。

5 討論

5.1 巖體時(shí)代

對(duì)于錢家營(yíng)子花崗質(zhì)巖體的形成時(shí)代鮮有研究， 僅在1：5萬正藍(lán)旗幅區(qū)調(diào)報(bào)告中報(bào)道(應(yīng)用K-Ar和鋯石Pb-Pb等時(shí)線方法獲得錢家營(yíng)子巖體年齡為213.6 Ma和230 Ma屬于晚三疊世和中三疊世； 中國地質(zhì)科學(xué)院562地質(zhì)隊(duì)， 2001)。野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)錢家營(yíng)子巖體侵入新太古代變質(zhì)巖和早二疊世三面井組地層， 被早白堊世張家口組火山巖不整合覆蓋， 限定了錢家營(yíng)子巖體的侵位時(shí)間應(yīng)在早二疊世—早白堊世之間。本次獲得的巖體鋯石 CL圖像顯示鋯石呈長(zhǎng)柱狀， 生長(zhǎng)環(huán)帶發(fā)育， Th/U 值為0.79～1.08， 為巖漿結(jié)晶作用的產(chǎn)物， 所測(cè)定的 U-Pb年齡可以代表巖體的形成時(shí)代。樣品(TW3503-1)的SHRIMP 鋯石 U-Pb 測(cè)年結(jié)果為(247.2±4.7) Ma， 表明錢家營(yíng)子巖體的形成時(shí)代為早三疊世， 這也與野外的接觸關(guān)系一致。

基于古亞洲洋閉合及其興蒙造山帶的構(gòu)造演化，一直以來， 大部分學(xué)者認(rèn)為在華北陸塊北緣發(fā)育強(qiáng)烈的晚二疊世—早三疊世巖漿活動(dòng)(張拴宏等， 2010；曹花花， 2013； 陳井勝， 2018)。依據(jù)興蒙造山帶東南部古生代—中生代巖體年齡數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖 6)，認(rèn)為興蒙造山帶東南部發(fā)育泥盆紀(jì)少量的侵入體，自石炭紀(jì)開始， 巖漿活動(dòng)便呈上升演化趨勢(shì)， 尤其是晚二疊世—早三疊世(220～259 Ma)達(dá)到了頂峰(表 3)， 暗示該區(qū)強(qiáng)烈的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)(毛德寶等，2003； 孫德有等， 2004； Zhang et al.， 2009； 邵濟(jì)安等，2012； 曹花花， 2013； 劉玨等， 2015； 陳井勝， 2018；廖祥東， 2019)。并且華北陸塊北緣晚二疊世—早三疊世不僅出露酸性巖漿巖， 還存在少量后造山(碰撞)作用相關(guān)的“雙峰式火山巖”基性巖漿活動(dòng)(馮光英等， 2010； Liu et al.， 2010； 曹花花， 2013； 陳井勝， 2018)， 暗示該區(qū)晚二疊世—三疊紀(jì)巖漿事件的存在。

5.2 巖漿來源

錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖具有富硅、略富鋁等特征， K2O+Na2O 值為 7.24%， K2O/Na2O＞1， 鐵、鎂含量較低， 屬于高鉀鈣堿性系列巖石。微量、稀土元素特征顯示富集大離子親石元素、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素及重稀土元素。樣品 Rb/Sr值為 0.134， Th/La值為 0.311， Th/Nb值為 1.57， 均遠(yuǎn)高于地幔平均值(Rb/Sr=0.034， Th/La=0.125， Taylor， 1985； Weaver et al.， 1991)， 以上樣品主量、微量和稀土元素特征也顯示了錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖具有殼源成因。同時(shí)樣品的 Sr(781×10-6)和 Yb(13.8×10-6)含量符合埃達(dá)克型巖石特征(Sr＞300×10-6， Yb＜2.5×10-6， 殘留相為石榴石， 張旗等， 2010)， 表明該期花崗質(zhì)巖石形成于加厚下地殼的部分熔融。

表2 內(nèi)蒙古正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖(樣品TW3053-1)鋯石Lu-Hf同位素?cái)?shù)據(jù)Table 2 Zircon Lu-Hf data of the Qianjiayingzi biotite adamellite (sample TW3053-1) in Zhenglan-Banner, Inner Mongolia

表3 西拉木倫縫合帶周邊晚二疊世—三疊紀(jì)侵入巖同位素年齡統(tǒng)計(jì)Table 3 Geochronologic data of late Permian-Triassic intrusive rocks around Xar Moron suture

由于鋯石 Hf同位素具有很高的封閉溫度(＞750℃)， 而且形成后幾乎沒有明顯的放射性成因Hf的累積， 因此常作為約束巖漿物質(zhì)來源、探討母巖漿形成與演化的有效示蹤計(jì)(Griffin et al.， 2002)。前人研究表明， 以西拉木倫河為界， 華北陸塊與興蒙造山帶顯生宙時(shí)期的巖漿巖顯示了截然不同的Hf同位素特征， 興蒙造山帶的巖漿巖多具有正的εHf(t)值以及年輕的模式年齡， 顯示虧損地幔或新生地殼來源特征； 而華北陸塊北緣顯生宙巖漿巖多具負(fù)的εHf(t)值以及古老的模式年齡， 顯示富集巖石圈地?；蚬爬系貧の镔|(zhì)熔融的特征(Yang et al.， 2006)。內(nèi)蒙古正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖巖體鋯石176Hf/177Hf值為 0.282 298～0.282 371， 對(duì)應(yīng)的εHf(t)值范圍變化在-8.69 ～ -11.4之間， 在εHf(t)-t和176Hf/177Hf-t圖解上(圖 5)， 數(shù)據(jù)點(diǎn)均集中落在球粒隕石演化線之下， 華北板塊古元古代基底演化線附近， 樣品鋯石顯示古老的Hf二階段模式年齡， 主要介于1.60～1.74 Ga之間(表2)。根據(jù)已有的華北陸塊北緣侵入巖鋯石 Hf同位素資料顯示， 內(nèi)蒙古赤峰南部四十家子正長(zhǎng)花崗巖、四十家子花崗巖、似斑狀花崗巖(廖祥東， 2019)， 赤峰樓子店扎蘭營(yíng)子片麻狀花崗巖(王彥斌等， 2010)， 赤城白花溝晚二疊紀(jì)石英閃長(zhǎng)巖(王芳等， 2009)等巖體具有相似的負(fù)的εHf(t)值和古老的二階段模式年齡(圖 5)， 表明錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖與華北陸塊北緣廣泛發(fā)育的晚二疊世—早三疊世侵入巖具有類似的源區(qū)， 即古元古代古老下地殼的部分熔融。綜上所述， 本研究認(rèn)為錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖的巖漿起源于古元古代華北板塊加厚下地殼的部分熔融。

圖5 錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖鋯石Hf同位素組成特征Fig. 5 Hf isotopic composition of zircon from biotite monzonite granite in Qianjiayingzi

5.3 構(gòu)造環(huán)境

內(nèi)蒙古正藍(lán)旗錢家營(yíng)子巖體位于華北板塊與西伯利亞板塊之間， 受古生代古亞洲洋構(gòu)造域及中生代蒙古鄂霍茨克洋俯沖-碰撞造山等多種構(gòu)造作用的制約。古亞洲洋演化過程中， 其閉合期的時(shí)限一直是中亞造山帶研究的熱點(diǎn)問題， 然而， 不同學(xué)者基于不同的研究對(duì)象對(duì)古亞洲洋最終關(guān)閉的時(shí)限一直存有爭(zhēng)議。前人基于區(qū)域內(nèi)晚泥盆世地層出現(xiàn)類似磨拉石沉積建造及其與下伏地質(zhì)體間存在不整合接觸關(guān)系， 認(rèn)為古亞洲洋于晚志留世—泥盆紀(jì)閉合(石玉若等， 2004； 徐備等， 2014， 2018； Xu et al.，2015)， 同時(shí)該區(qū)出現(xiàn)與弧-陸碰撞有關(guān)的志留紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖(424～423 Ma)， 佐證了這一觀點(diǎn)。而Chen et al.(2000)對(duì)英云閃長(zhǎng)巖開展定年研究， 獲得310 Ma成巖年齡， 推測(cè)板塊碰撞縫合可能發(fā)生在石炭紀(jì)(郭勝哲， 1986； 邵濟(jì)安， 1991)。另外， 部分學(xué)者根據(jù)區(qū)域內(nèi)廣泛發(fā)育的與板塊碰撞相關(guān)的富鉀花崗巖(～230 Ma， Chen et al.， 2000； 石玉若等， 2004； 李錦軼等， 2007)以及具有島弧地球化學(xué)特征的中—晚二疊世侵入巖(王荃等， 1991； 陶繼雄等， 2003； Li，2006； Li et al.， 2017)和火山巖(聶鳳軍等， 2009)等，認(rèn)為板塊在二疊紀(jì)發(fā)生碰撞拼合。綜上所述， 研究區(qū)內(nèi)晚古生代—早中生代存在具有島弧性質(zhì)的中—晚二疊世侵入巖， 以及中生代具有碰撞性質(zhì)的侵入巖， 表明興蒙造山帶南緣此時(shí)的構(gòu)造背景處于俯沖向碰撞-后碰撞轉(zhuǎn)變的構(gòu)造背景。

上述提到晚二疊世—中生代興蒙造山帶南緣存在俯沖向碰撞-后碰撞轉(zhuǎn)變的構(gòu)造背景， 那么構(gòu)造轉(zhuǎn)換的機(jī)制又是什么？造山帶內(nèi)的巖漿作用研究作為研究構(gòu)造演化的重要支撐， 可對(duì)其構(gòu)造演化提供可靠依據(jù)。華北陸塊北緣晚二疊世—早三疊世巖漿活動(dòng)廣泛發(fā)育， 其間分布的花崗質(zhì)巖石和基性巖構(gòu)成了典型的雙峰式巖石組合。華北陸塊北緣晚二疊世—早三疊世出現(xiàn)的雙峰式火山巖酸性端元主要以花崗質(zhì)巖石為主， 主要為高鉀鈣堿性I型花崗巖，同時(shí)少量含有A型花崗巖(毛德寶等， 2003； 孫德有等， 2004； Wu et al.， 2011； 邵濟(jì)安等， 2012； 曹花花，2013； 劉鈺等， 2015； 陳井勝， 2018； 廖祥東， 2019)，基性端元為輝綠-輝長(zhǎng)巖和堿性輝長(zhǎng)巖(馮光英等，2010； Liu et al.， 2010)， 顯示為造山后伸展環(huán)境的巖石組合特征(Hildreth et al.， 1991； Turner et al.， 1992；Frost et al.， 1999)。本文研究的內(nèi)蒙古東南部早三疊世正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖屬于富硅堿，高鉀鈣堿性系列巖石， 表現(xiàn)若中等負(fù)Eu異常， 富集Rb、Ba、K等大離子親石元素和輕稀土元素， 虧損Nb和Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素， 高 Ba、Sr豐度和低Rb/Sr比值， 以及高Zr、Ce、Y、Yb等元素地球化學(xué)特征，指示錢家營(yíng)子巖體具有后碰撞花崗巖的地球化學(xué)屬性， 為雙峰式火山巖的酸性端元。因此， 內(nèi)蒙古東南部錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖的年代學(xué)、Hf同位素、地球化學(xué)特征共同指示其形成于興蒙造山帶和華北板塊后造山(碰撞)的伸展背景下。

圖6 華北陸塊北緣古生代—中生代巖漿活動(dòng)年齡直方圖Fig. 6 Age histogram of Paleozoic-Mesozoic magmatism on the northern margin of north China block

結(jié)合區(qū)域古生代—早中生代巖漿活動(dòng)資料(圖6)， 早—中二疊世， 華北陸塊北緣分布一條堿質(zhì)-過堿質(zhì)侵入體(276～259 Ma)， 表明在早二疊世時(shí)期古亞洲洋南下俯沖已經(jīng)結(jié)束， 中二疊世開始轉(zhuǎn)入后碰撞的環(huán)境， 該條堿性侵入巖帶位于華北陸塊北緣中西段集寧地區(qū)(施光海等， 2004； Li， 2006； Zhang et al.， 2009； 王挽瓊， 2014； 蔣孝君； 2014)， 然而在華北陸塊北緣最東段中二疊世仍處于俯沖的構(gòu)造背景(曹花花， 2013)， 這也符合前人認(rèn)為的古亞洲自西向東以剪刀式逐漸閉合的觀點(diǎn)(許文良等， 2019)， 該研究區(qū)位于華北陸塊北緣中-東段過渡位置， 那么本區(qū)中—晚二疊世—三疊紀(jì)又是處于何種環(huán)境？本文報(bào)道的內(nèi)蒙古錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖， 形成時(shí)代為早三疊世， 屬于富硅堿， 高鉀鈣堿性系列巖石，具有后碰撞花崗巖的地球化學(xué)屬性， 表明此時(shí)研究區(qū)處于興蒙造山帶和華北板塊后造山(碰撞)的伸展環(huán)境， 此時(shí)古亞洲洋已經(jīng)閉合(247.2 Ma)， 在中—晚二疊世該區(qū)應(yīng)處于興蒙造山帶與華北陸塊碰撞造山期， 這一觀點(diǎn)也可以與區(qū)域上地球物理資料互相印證， 內(nèi)蒙古赤峰市廣興源于家溝組地層確認(rèn)形成于中二疊世， 所含化石全部為華夏植物群分子， 但在晚二疊世期間， 中國北方普遍存在安加拉植物群與華夏植物群的混生現(xiàn)象， 表明晚二疊世期間古亞洲洋喪失了阻隔兩大植物群溝通的能力(翟大興等，2015； 孫躍武等， 2016)。內(nèi)蒙古東南部地區(qū)中二疊統(tǒng)哲斯組發(fā)現(xiàn)的放射蟲化石證明其形成于深海盆地(尚慶華， 2004)， 而二疊統(tǒng)林西組古生物、沉積建造等多方面的證據(jù)表明， 晚二疊世該區(qū)的沉積環(huán)境為陸相河湖沉積(李樹才等， 2019)， 該沉積環(huán)境的變化表明該區(qū)發(fā)生了區(qū)域性構(gòu)造抬升， 此次抬升很可能由碰撞造山引起。綜上所述， 內(nèi)蒙古正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖形成于興蒙造山帶和華北板塊后造山(碰撞)的伸展環(huán)境下。

6 結(jié)論

(1)SHRIMP鋯石 U-Pb定年結(jié)果顯示， 內(nèi)蒙古正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖年齡為(247.2±4.7) Ma， 指示黑云母二長(zhǎng)花崗巖形成于早三疊世末期。

(2)鋯石176Hf/177Hf值為 0.282 30～0.282 37，εHf(t)值為-8.7 ～ -11.4， 對(duì)應(yīng)的兩階段模式年齡為1.64～1.74 Ga， 暗示黑云母二長(zhǎng)花崗巖母巖漿來源于古元古代華北板塊加厚下地殼的部分熔融。

(3)內(nèi)蒙古正藍(lán)旗錢家營(yíng)子黑云母二長(zhǎng)花崗巖形成于興蒙造山帶和華北板塊后造山(碰撞)的伸展環(huán)境下。

致謝：感謝北京離子探針中心周麗芹、楊淳等在樣品制靶、CL照片圖像處理等方面給予本研究大力幫助!

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No. 1212010610421).