內(nèi)蒙古阿巴嘎旗南部早石炭世侵入巖U-Pb年齡、巖石學(xué)及巖石化學(xué)特征

楊波　付啟龍

［關(guān)鍵詞］早石炭世侵入巖；巖石化學(xué)；巖石學(xué)；鋯石U-Pb年齡；阿巴嘎旗

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟阿巴嘎旗別力古臺鎮(zhèn)南約20 km處。大地構(gòu)造位置屬天山—興蒙造山系—大興安嶺弧盆系—錫林浩特巖漿?。?］，研究區(qū)內(nèi)侵入巖位于錫林浩特晚古生代巖漿弧的西段，本文在研究區(qū)開展1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，通過對阿巴嘎旗南部早石炭世侵入巖的同位素年代學(xué)、巖石學(xué)及地球化學(xué)等特征的研究分析，探討其成因、構(gòu)造環(huán)境及地質(zhì)意義，為區(qū)域構(gòu)造演化提供了新的巖石學(xué)證據(jù)。

1. 區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)內(nèi)地層分布廣泛，主要分為志留系中統(tǒng)徐尼烏蘇組、泥盆系上統(tǒng)色日巴彥敖包組、新近系上新統(tǒng)寶格達烏拉組、第四系更新統(tǒng)阿巴嘎組及全新統(tǒng)砂土及砂礫石；根據(jù)侵入巖的空間分布、侵入體間相互關(guān)系、巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征，并結(jié)合所獲得的鋯石U-Pb同位素年齡，研究區(qū)分別劃歸為中元古代和早石炭世兩個構(gòu)造巖漿活動時代［2-3］，早石炭世侵入巖主要分布于研究區(qū)東北部，多呈小巖基或巖珠狀，該巖體侵入中元古代巖體及泥盆系上統(tǒng)色日巴彥敖包組碎屑巖之中（圖1）。

2. 巖石學(xué)特征

研究區(qū)內(nèi)石炭世侵入巖劃分為灰白色中粒二長花崗巖和淺肉紅色中細粒正長花崗巖，巖性界線較為清晰，根據(jù)兩種巖性接觸關(guān)系和巖漿演化順序，二長花崗巖形成較早，正長花崗巖形成較晚。

灰白色中粒二長花崗巖，巖石風化較強，基巖出露較差，通過重磁特征推斷結(jié)合鉆探驗證，在覆蓋層之下二長花崗巖面積可達24 km²以上。巖石具花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；斜長石粒度多呈0.5～1.5 mm，個別呈9 mm半自形板狀，發(fā)育聚片雙晶；鉀長石粒度多呈0.6～2 mm，少數(shù)粒度多呈2～2.5 mm半自形板狀，多數(shù)為微斜長石；石英粒度多呈0.2～2 mm他形粒狀，顆粒之間齒狀鑲嵌，具波狀消光；石榴石粒度多呈0.1～0.3 mm粒狀，均質(zhì)礦物；黑云母粒度多呈0.1～1.5 mm片狀，呈黃色—深棕色。鉀長石含量40%，斜長石含量30%，石英含量27%，黑云母含量2%，石榴石含量1%（圖2）。

淺肉紅色中細粒正長花崗巖，地表基巖出露相對較好，出露面積約18 km²，通過重磁特征推斷結(jié)合鉆探驗證，在覆蓋層之下正長花崗巖面積可達49 km2以上。巖石具中細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，鉀長石半自形板狀，泥化，粒度呈1～2 mm；斜長石半自形板狀，弱絹云母化，粒度呈0.5～1 mm；石英半自形粒狀，粒度呈0.5～1 mm；黑云母片狀，褐鐵礦化，粒度呈0.5 mm。鉀長石含量65%，斜長石含量15%，石英含量20%，黑云母少量（圖3）。

3. 巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征

巖石主要元素含量（表1）可見，巖石SiO₂含量在67.54%～76.52%，平均為73.89%。Al₂O₃含量在11.54%～15.18%，平均值為13.22%。主要標準礦物為Or+Ab+An+C+il+Hy+Mt+Q，為硅過飽和巖石。鋁飽和指數(shù)A/CNK在1.039～1.253，平均值為1.15，大于1，屬鋁過飽和巖石。巖石總體具有高硅鋁、貧鉀、鎂、鈣等特點。分異指數(shù)（DI）為81.03～95.7，平均值為89.76；固結(jié)指數(shù)（SI）為1.45～9.35，平均值為4.02，反應(yīng)巖漿分異程度較強。在ACF圖解（圖4）多數(shù)點投于“S”型花崗巖區(qū)，綜合判定該巖體屬鋁過飽和的“S”型花崗巖［4］。

巖石稀土總量為104.53×10-6～255.39×10^-6，平均為179.16×10^-6，稀土總量較少（表2）。輕重稀土比值（LREE/HREE）為5.13～10.32，平均為7.97。LaN/YbN比值為3.84～11.14，平均為7.65，說明輕重稀土分餾較為明顯［5］，稀土配分曲線（圖5）顯示輕稀土段陡傾，Eu虧損不明顯，重稀土相對平緩，稀土曲線特征總體具有地殼重熔型稀土分布特征。石元素K豐度為3.16%，低于維氏值（維諾格拉多夫，1962）（2.5%）；Rb 豐度為145.47×10^-6，接近維氏值（150×10^-6）；Sr豐度為126.67×10^-6，低于維氏值（340×10^-6）；Ba 為408.33×10^-6，低于維氏值（650×10^-6）。放射性生熱元素U 為1.5×10-6，低于維氏值（2.5×10^-6）；Th為16.52×10^-6，大于維氏值（13×10^-6）。非活動性元素Nb含量31.47×10^-6，高于維氏值（20×10^-6）；Ta豐度為1.04×10^-6，低于維氏值（2.5×10^-6）；Zr 豐度為297.67×10^-6，低于維氏值（350.22×10^-6）；Hf 豐度為6.38×10^-6，低于維氏值（9.07×10^-6）。微量元素曲線（圖6）中Nb、Ta貧化，P強烈貧化［6］，Sr貧化，K富集，U、Th富集共同體現(xiàn)了早石炭世侵入巖巖漿來源于虧損地幔，受消減帶上升流體影響，并經(jīng)過進一步分異而形成的殘留巖漿。

4. 巖石成因及構(gòu)造環(huán)境分析

巖石樣品分析結(jié)果表明，早石炭世花崗巖為“S”型花崗巖。根據(jù)巖石Q-Ab-An圖解（圖7）顯示，早石炭世侵入巖成巖時代多在800 ℃以上，成巖壓力在500 bar以下；在侵入巖Yb+Nb-Rb構(gòu)造環(huán)境判別圖解（圖8）顯示，該期侵入巖主要落于火山弧花崗巖區(qū)，R1-R2圖解（圖9）樣點多投影于同碰撞期，表明研究區(qū)早石炭世侵入巖與碰撞造山的花崗巖有關(guān)。

5. 時代討論

在研究區(qū)內(nèi)采集的TW3458樣品，巖性為二長花崗巖，為石炭世侵入巖的主要巖石類型，樣品均采自新鮮基巖，巖石無蝕變、無脈巖穿插、無污染，遠離其他地質(zhì)體，采樣質(zhì)量可靠。樣品經(jīng)內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院巖礦室挑選鋯石，后送天津地質(zhì)調(diào)查中心同位素地球化學(xué)研究室進行制靶，最終送往內(nèi)蒙古自治區(qū)巖漿活動成礦與找礦重點實驗室，對樣品進行了LAMC-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析（圖10），進行了25個點測試分析，鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像（圖11），獲得LA-MC-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡值為338.3±3.7 Ma（表4），表明該巖體形成時代應(yīng)在早石炭世。

6. 結(jié)論

通過對內(nèi)蒙古阿巴嘎旗南部地區(qū)早石炭世侵入巖進行巖石學(xué)和巖石化學(xué)的初步研究，表明該區(qū)侵入巖屬于硅、鋁過飽和巖石，巖石微量元素顯示其巖漿來源于虧損地幔，受消減帶上升流體影響，并經(jīng)過進一步分異而形成的殘留巖漿，為晚古生代時期錫林浩特微板塊與南戈壁后碰撞階段伸展體制下的產(chǎn)物。在研究區(qū)內(nèi)采集的鋯石同位素分析顯示該巖體形成時代為早石炭世，該成果為錫林浩特阿巴嘎旗地區(qū)晚古生代巖漿活動提供了進一步的巖石學(xué)證據(jù)。