，

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽(yáng) 471000)

內(nèi)蒙古阿巴嘎旗西北部地區(qū)廣泛出露花崗巖體，巖性分為2大類(lèi)，即哈日化巖體文象二長(zhǎng)花崗巖和白音寶力格巖體正長(zhǎng)花崗巖。筆者著重對(duì)哈日化地區(qū)的文象二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行學(xué)術(shù)性研究及探討。前人在本區(qū)所做的1∶20萬(wàn)和1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作中，工作程度較低，區(qū)內(nèi)侵入巖普遍缺少年齡依據(jù)，最早侵入巖時(shí)代為石炭世；在1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，2007)中顯示，由于當(dāng)時(shí)樣品測(cè)試時(shí)采用了混合鋯石U-Pb法，測(cè)試方法及精度上存在較大差異，所獲年齡值與地質(zhì)事件不符，故采用西鄰福同一序列紅格爾巖體中的同位素年齡樣品TW8003，年齡值為282.6～353.4Ma，最終采用353.4Ma這一年齡值(李玉璽等，2007)。

由于之前對(duì)區(qū)內(nèi)巖漿巖鋯石測(cè)年及巖石化學(xué)方面的研究相對(duì)薄弱，進(jìn)而影響了對(duì)該區(qū)花崗巖成因、形成構(gòu)造環(huán)境的認(rèn)識(shí)。近年來(lái)，筆者在參加內(nèi)蒙古蘇尼特左旗、阿巴嘎旗地區(qū)開(kāi)展的1∶5萬(wàn)浩濱塔拉等六幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，收集了本區(qū)1∶20萬(wàn)、1∶25萬(wàn)專(zhuān)題調(diào)查研究和科研等方面的巖石學(xué)、巖石化學(xué)、地球化學(xué)及同位素年齡等數(shù)據(jù)及資料。以哈日化地區(qū)作為研究區(qū)，在詳細(xì)野外觀(guān)察的基礎(chǔ)上，選取部分侵入巖開(kāi)展地球化學(xué)及鋯石微結(jié)構(gòu)、U-Pb年代學(xué)研究，并結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)資料(包括年代學(xué))探討其地質(zhì)意義。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古中北部中蒙邊境阿巴嘎旗西北角，大地構(gòu)造位于二連-賀根山蛇綠巖帶北側(cè)(圖1)，處于錫林浩特微板塊與中蒙邊境一帶南戈壁微板塊之間的晚古生代弧-弧碰撞造山帶，總體上屬于西伯利亞板塊東南緣古生代陸殼增生區(qū)。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，許多學(xué)者對(duì)本區(qū)進(jìn)行了研究。 目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為內(nèi)蒙古北部二連—賀根山一帶為西伯利亞板塊南緣與華北板塊北緣的最終縫合帶。 但最終碰撞縫合的時(shí)間卻一直存在爭(zhēng)議。 主要有2種認(rèn)識(shí)：一種認(rèn)為縫合時(shí)間可能在晚泥盆世(紹濟(jì)安等，1991)，主要證據(jù)是區(qū)域地質(zhì)對(duì)比、古生物地層學(xué)以及少量同位素年齡；另一種認(rèn)為縫合時(shí)間為晚二疊世(徐備等，1997)，主要證據(jù)為地層、古生物群及古地磁等方面都存在明顯的差異。

1.全新統(tǒng)洪沖積物；2. 更新統(tǒng)殘坡積物；3. 更新統(tǒng)阿巴嘎組玄武巖泥鰍河組期次火山巖；4.早白堊統(tǒng)大磨拐河組；5.上石炭統(tǒng)寶力高廟組三段；6. 上石炭統(tǒng)寶力高廟組二段；7. 中—下泥盆統(tǒng)泥鰍河組；8.晚泥盆世中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖；9.石英脈；10. 逆斷層；11. 正斷層；12. 地層及巖體侵入界線(xiàn)；13. 角度不整合界線(xiàn)；14.產(chǎn)狀；15. 采樣位置及編號(hào)；16. 斷層編號(hào)17. 剖面位置及編號(hào)圖1 阿巴嘎旗西北部哈日化一帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 A simplified geological map of Harihua in north-west of Abagaqi

前已述及，在筆者參加的內(nèi)蒙古蘇尼特左旗開(kāi)展的部分區(qū)域性(1∶5萬(wàn)區(qū)調(diào))的研究工作，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)分布大量近東西向的晚古生代花崗巖，其中時(shí)代較早的為一套泥盆紀(jì)花崗巖，侵入到中下泥盆統(tǒng)泥鰍河組中，后被上石炭統(tǒng)寶力高廟組火山巖不整合覆蓋。 筆者以該套文象二長(zhǎng)花崗巖為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)和同位素定年研究，分析其形成的大地構(gòu)造環(huán)境及時(shí)代。研究區(qū)晚泥盆世侵入巖主要出露于阿巴嘎旗哈日化—查干敖包一帶，其南部浩雅日敖包圖一帶也有零星出露，面積約11km2，總體呈北東向帶狀分布，北部與寶力高廟組火山巖呈斷層接觸，東西兩端均侵入于泥鰍河組，南部與上覆寶力高廟組火山巖及更新統(tǒng)阿巴嘎組玄武巖呈噴發(fā)不整合接觸，局部被第四系更新統(tǒng)洪坡積物覆蓋。在哈日化巖體內(nèi)發(fā)育大量北東向石英脈，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，僅在西部發(fā)育一條北東向左行張扭性斷層；巖體相帶不發(fā)育，巖性主要為中細(xì)粒二長(zhǎng)文象花崗巖、中細(xì)粒文象花崗巖。

2 巖石學(xué)特征

中細(xì)粒文象花崗巖：灰紅色，文象結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要成分為鉀長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石，次要成分為黑云母；副礦物為磁鐵礦。鉀長(zhǎng)石呈他形粒狀，主要為條紋長(zhǎng)石，粒徑為1～3mm，與石英呈文象結(jié)構(gòu)，含量約40%～45%。斜長(zhǎng)石為半自形柱狀，聚片雙晶，粒徑為1～2mm,含量約15%～20%。石英呈他形粒狀，粒徑為1～2mm，常與鉀長(zhǎng)石呈文象結(jié)構(gòu)，含量約30%～35%。黑云母為自形片狀，輕微綠泥石化，析出鐵質(zhì)，粒徑為1～2mm，含量約4%～5%；副礦物磁鐵礦少量(圖2)。

圖2 中細(xì)粒文象花崗巖野外露頭照片及鏡下礦物特征圖Fig. 2 The fine grain image in the field of granite and the mineral characteristics of the mirror

中細(xì)粒文象二長(zhǎng)花崗巖：文象結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要成分為鉀長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石，次要成分為黑云母；副礦物為磁鐵礦。鉀長(zhǎng)石為他形粒狀，主要為條紋長(zhǎng)石，粒徑為1～3mm,與石英呈文象結(jié)構(gòu)，含量約30%～35%。斜長(zhǎng)石呈半自形柱狀，聚片雙晶，An25,粒徑為1～2mm,含量約25%～30%。石英呈他形粒狀，粒徑為1～2mm,常與鉀長(zhǎng)石呈文象結(jié)構(gòu)，含量約30%～35%。黑云母呈自形、片狀，輕微綠泥石化，析出鐵質(zhì)，粒徑為1～2mm,含量約4%～5%。副礦物磁鐵礦少量(圖3)。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

本次在哈日化花崗巖體采集了4件文象二長(zhǎng)花崗巖主量、微量和稀土元素樣品，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

圖3 中細(xì)粒文象二長(zhǎng)花崗巖野外露頭照片及鏡下礦物特征圖Fig.3 The fine grain images of the two long granite outcrop images and the mineral characteristics of the mirror

表1 哈日化巖體文象二長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)分析結(jié)果表Tab.1 the results of the geochemical analysis of the two long granite samples of the hajinized rock body

注：主量元素含量為%，稀土和微量元素含量為×10-6。

從表1可知，晚泥盆世侵入巖體的SiO2含量較高，為76.84%～77.75%，K2O為4.21%～4.62%，Na2O含量為3.58%～3.79%，TFeO含量在1.42%～2.05%，ALK為7.8%～8.24%。巖石鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.97～1.03，在A/CNK-A/NK圖解上位于過(guò)鋁質(zhì)-準(zhǔn)鋁質(zhì)-過(guò)堿質(zhì)三者過(guò)渡區(qū)域(圖4)。對(duì)巖石主量元素分析結(jié)果進(jìn)行CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算，石英含量約為38.28%～39.92%，計(jì)算結(jié)果中幾乎不含剛玉標(biāo)準(zhǔn)分子，而且鈣長(zhǎng)石含量小于1.3%。在AFM三角圖解中(圖5)，落入鈣堿性系列，σ值為1.80～1.95，總體屬鈣堿性系列。在SiO2-(K2O+ Na2O)TAS圖解中(圖6)，4個(gè)樣品全部投影到亞堿性花崗巖區(qū)域內(nèi)。而在亞堿性系列巖石進(jìn)一步分類(lèi)的SiO2-K2O圖解中，則屬于高鉀鈣堿性系列(圖7)。

圖4 A/CNK-A/NK圖解(據(jù)M.+P.，1984)Fig.4 ACNK-ANK diagram

圖5 AFM三角圖解(據(jù)M.+P.，1984)Fig.5 AFM triangle diagram

圖6 TAS圖解(據(jù)LES BAS，1984)Fig.6 TAS diagram

圖7 SiO2-K2O圖解(據(jù)GILL，1981)Fig.7 SiO2-K2O diagram

3.2微量元素特征

在微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖8)，晚泥盆世侵入巖富集Rb、Th、U等大離子親石元素，但高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、P、Ti則表現(xiàn)為強(qiáng)烈虧損。Sr和Eu的負(fù)異?？赡芘c巖漿過(guò)程中斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶有關(guān)。不相容元素顯著富集，相容元素含量相對(duì)較低，Ba、Th 略有富集，Nb、Ce、Sm、Zr、Y、Yb 等含量低，其性質(zhì)表現(xiàn)出一致的蛛網(wǎng)模式，反映上述花崗巖可能具有類(lèi)似的源區(qū)，并經(jīng)歷過(guò)相似的構(gòu)造演化過(guò)程，同時(shí)結(jié)晶分異也較明顯；高的Sr(28.2～44.8)及低Rb/Sr(4.57～5.67)值表明巖漿來(lái)自強(qiáng)烈富集地幔源區(qū)，巖石以高度分餾的稀土模式和虧損HREE為特征，顯示TTG巖類(lèi)特征(馮艷芳等，2013)。

圖8 晚泥盆世侵入巖微量元素蛛網(wǎng)圖及稀土配分曲線(xiàn)圖Fig.8 Traces element spider web and rare earth distribution curve of the devonian invasion

由化學(xué)分析結(jié)果(表1)和標(biāo)準(zhǔn)化之后的配分曲線(xiàn)圖(圖8)上可以看出，晚泥盆世侵入巖稀土總量含量偏低，∑REE=65.88×10-6～101.15×10-6。巖體相對(duì)富集輕稀土，虧損重稀土元素，具中等負(fù)Eu異常，(La/Yb)N=5.56～10.49，δEu=0.21～0.45，稀土配分曲線(xiàn)具右斜“V”型特征。

4 LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年分析及研究

4.1 分析方法

鋯石分選工作由河北省廊坊市宇能巖石礦物分選公司完成，樣品按照常規(guī)粉碎淘洗后，經(jīng)磁選和重液分離，然后在雙目鏡下人工挑選純度在99%以上的鋯石。鋯石的制靶和陰極發(fā)光照相在北京鋯石年齡航科技有限公司完成。測(cè)年工作在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所完成，采用LA-ICP-MS進(jìn)行鋯石U-Pb同位素定年測(cè)試，ICP-MS為Agilent 7 500 a，分析中采用的激光束斑直徑為35 um，以氦氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算處理采用ISOPLOT3.0程序(LUDWIG，2003)。

4.2 分析結(jié)果

本次文象二長(zhǎng)花崗巖樣品采自研究區(qū)地表露頭，所選巖石樣品新鮮無(wú)蝕變。對(duì)編號(hào)D3001-0-5樣品進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年分析，對(duì)該樣品的28個(gè)鋯石的28個(gè)分析點(diǎn)進(jìn)行了分析，結(jié)果見(jiàn)表2。所有分析點(diǎn)的Th/U值均大于0.1(0.36～2.31)，Th、U含量之間具有良好的正相關(guān)關(guān)系；鋯石CL圖像上鋯石具巖漿鋯石震蕩環(huán)帶，且環(huán)帶較窄，表明花崗巖可能為低溫條件下成巖，使其微量元素?cái)U(kuò)散速度緩慢所致(圖9)，以上特征均顯示巖漿型鋯石特征。

從圖10可以看出，206Pb/238U-207Pb/235U投點(diǎn)均落在諧和線(xiàn)上或其附近，除位于鋯石的4個(gè)分析點(diǎn)(5、10、21、25)給出的表面年齡(355 Ma、350 Ma、349 Ma、355 Ma)相對(duì)較新，而絕大部分位于清晰震蕩環(huán)帶上的分析點(diǎn)給出的206Pb/238U年齡較集中，其中23個(gè)分析點(diǎn)均在U-Pb諧和圖上繪出(367.5±1.4)Ma的年齡，其應(yīng)該代表花崗巖的結(jié)晶年齡。分析結(jié)果表明，哈日化地區(qū)花崗巖侵位時(shí)代在367.5 Ma左右。

圖9 晚泥盆世侵入巖樣品D3001-0-5鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.9 The cathode luminescence image of the zircon of d3001-0-5

表2 阿巴嘎旗西北部哈日化花崗巖體D3001-0-5樣品LA-ICP-MS鋯石U-P分析結(jié)果表Tab.2 Analysis results of the zircon u-p of the d3001-0-5 samples of the hazhanhua granite in the northwest of ababa flag

圖10 晚泥盆世侵入巖樣品D3001-0-5鋯石U-Pb年齡諧和圖及直方分布圖Fig.10 D3001-0-5 zircon u-pb age harmonic map and histogram distribution map of late devonian intrusion rock samples

5 構(gòu)造意義

從晚泥盆世侵入巖非活性元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解來(lái)看，該類(lèi)樣品點(diǎn)主要落于火山弧花崗巖(VAG)與同碰撞花崗巖(Syn-COLG)2個(gè)區(qū)域(圖11)，即陸緣弧環(huán)境(圖11)，代表了測(cè)區(qū)晚泥盆世賀根山洋開(kāi)始向北俯沖造山過(guò)程中形成的匯聚帶陸緣弧花崗巖帶。

從另一角度來(lái)看，該套侵入巖巖石組合類(lèi)型為文象花崗巖-文象二長(zhǎng)花崗巖，綜上巖石化學(xué)及微量元素特征亦顯示為火山弧花崗巖特征，可能反映在巖漿形成之前，地幔源區(qū)發(fā)生了俯沖交代富集用；稀土元素以高度分餾的稀土模式和虧損HREE為特征，顯示TTG巖類(lèi)特征(馮艷芳等，2013)，綜合證明該套花崗巖為洋殼向陸殼俯沖形成的產(chǎn)物，與晚泥盆世侵入巖非活性元素構(gòu)造環(huán)境判別圖顯示結(jié)果相吻合，同位素測(cè)年結(jié)果為(367.5±1.4) Ma。該套花崗巖侵入于中下泥盆統(tǒng)泥鰍河組，被上石炭統(tǒng)寶力高廟組火山巖噴發(fā)不整合覆蓋，證明該類(lèi)巖石形成于泥盆紀(jì)晚期。

VAG.火山弧花崗巖；ORG.洋脊花崗巖；WPG.板內(nèi)花崗巖；Syn-COLG.同碰撞花崗巖圖11 (a)晚泥盆世侵入巖LogNb-LogY圖解和(b)LogY+Nb-LogRb圖解(據(jù)PEARCE，1984)Fig.11. (a)Lognb-logy diagram and (b)logyy + nb-logrb diagram of the devonian intrusion rock

從以上研究中可以看出，前人所報(bào)道的大量的巖漿事件的記錄主要是在石炭紀(jì)之前和二疊紀(jì)以后，而晚泥盆世的花崗巖則鮮見(jiàn)報(bào)到。關(guān)于367.5 Ma左右的陸緣弧花崗巖的存在一直未引起多數(shù)學(xué)者的重視。筆者認(rèn)為這套晚泥盆世陸緣弧花崗巖的存在，其地質(zhì)意義是重大的，它表明在加里東期賀根山洋殼向西伯利亞板塊俯沖，說(shuō)明此時(shí)西伯利亞板塊與華北板塊仍沒(méi)有對(duì)接碰撞。因此，西伯利亞板塊與華北板塊的縫合時(shí)間至少應(yīng)在晚泥盆世之后。

6 結(jié)論

(1)內(nèi)蒙古蘇尼特左旗北部哈日化文象二長(zhǎng)花崗巖U-Pb鋯石年齡測(cè)定結(jié)果為(367.5±1.4)Ma，代表了哈日化花崗巖體的結(jié)晶年齡，時(shí)代為晚泥盆世。

(2)蘇尼特左旗哈日化一帶文象二長(zhǎng)花崗巖巖石以高度分餾的稀土模式和虧損HREE為特征，顯示為T(mén)TG巖類(lèi)特征；加之所采集的4件樣品點(diǎn)主要落于火山弧花崗巖(VAG)與同碰撞花崗巖(S-COLG)2個(gè)區(qū)域，綜合證明其為洋殼向陸殼俯沖形成的產(chǎn)物。

參考文獻(xiàn)(References)：

白立兵，鄧晉福，陶繼雄，等.內(nèi)蒙古吉日嘎朗圖晚泥盆世侵入巖特征及其構(gòu)造意義[J].地質(zhì)與資源，2013,22(2):1671-1947.

BAI Libing，DENG Jinfu， TAO Jixiong, et al. Characteristics and tectonic significance of the late devonianintrusive rocks in jirigalangtu, inner mongolia[J].Geology and Resources 2013,22(2):1671-1947.

馮艷芳，鄧晉福，肖慶輝，等. TTG 巖類(lèi)的識(shí)別：討論與建議[J]. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 2011, 17(3):406-414.

FENG Yanfang, DENG Jinfu, XIAO Qinghui, et al. Recognizing the TTG Rock Types: Discussion and Suggestion [J]. Geological Journal of China University, 2011, 17(3):406-414.

陳斌，趙國(guó)春，WILDE S. 內(nèi)蒙古蘇尼特左旗南兩類(lèi)花崗巖同位素年代學(xué)及其構(gòu)造意義[J]. 地質(zhì)論評(píng), 2001,47(4): 361-366.

CHEN bin, ZHAO Guochun, WILDE S. Subduction-and Collision-related Granitoids from Southern Sonidzuoqi,Inner Mongolia: Isotopic Ages and Tectonic Implications [J]. Geological review,2001,47(4): 361-366.

李玉璽，張玉清，寶音烏力吉，等. 內(nèi)蒙古1∶25萬(wàn)白音烏拉幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].2007.

楊天南，王小平.新疆庫(kù)米什早泥盆世侵入巖時(shí)代—地球化學(xué)及大地構(gòu)造意義[J].巖石礦物學(xué)雜志,2006,25(05):401-11.

YANG Tiannan, WANG Xiaoping. Geochronology, petrochemistry and tectonic implications of Early Devonianplutons in Kumux area, Xinjiang Journal of rock mineralogy[J].Acta Petrologica et Mineralogica, 2006,25(05):401-11.

肖慶輝，王濤，鄧晉福，等. 中國(guó)典型造山帶花崗巖與大陸地殼生長(zhǎng)研究[M]. 北京：地質(zhì)出版社, 2009.

XIAO Qinghui, WANG Tao, DENG Jinfu, et al. Research on China’s typical orogenic belt granite and continental crust growth[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2009.

徐備，陳斌. 內(nèi)蒙古北部華北板塊與西伯利亞板塊之間中古生代造山帶的結(jié)構(gòu)和演化[J]. 中國(guó)科學(xué).1997,27(3): 227-232.

童英, 洪大衛(wèi),王濤，等.中蒙邊境中段花崗巖時(shí)空分布特征及構(gòu)造和找礦意義[J].地球?qū)W報(bào),2010，31(3):395-412.

TONG Ying, HONG Dawei, WANG Tao, et al. Spatial and Temporal Distribution of Granitoids in the Middle Segment of the Sino-Mongolian Border and Its Tectonic andMetallogenic Implications[J].Acta Geoscientica Sinica,2010，31(3):395-412.

薛懷民，金振民，董樹(shù)文. TTG 巖石組合及其成因的實(shí)驗(yàn)?zāi)M[J].地質(zhì)科技情報(bào), 1999,18(3): 21-24.

XUE Huaimin,JIN Zhenmin,DONG Shuwen.TTG Rocks and Exper Imental Model for the irorigin [J]. Geological Science and Technology Information, 1999,18(3): 21-24.

趙芝，遲效國(guó)，劉建峰，等.內(nèi)蒙古牙克石地區(qū)晚古生代弧巖漿巖：年代學(xué)及地球化學(xué)證據(jù)[J].巖石學(xué)報(bào)，2010，26(11):3245-58.

ZHAO Z, CHI XG, LIU JF, et al. Late Paleozoic arc-re latedmagmatism in Yakeshi region, InnerM ongolia: Chronological and geochemical evidence1[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010,26(11): 3245-3258.