李世超 王洪濤 李剛 王興安 楊小鵬 趙哲仁

1. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 1300612. 自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 1300613. 東北師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，長春 130024

二疊紀(jì)末-三疊紀(jì)初是全球大陸匯聚的時(shí)期，該時(shí)期潘基亞超大陸(Pangaea)面積的增大引起其山根變大、陸殼增厚，造成全球海平面下降，使得火山活動(dòng)頻繁且強(qiáng)烈爆發(fā)，并最終導(dǎo)致氣候急劇變化，由此誘發(fā)了地球歷史上最大的一次生物滅絕事件——PTB (Yin and Song, 2013)。該時(shí)期古亞洲洋在華北板塊、西伯利亞板塊及北美板塊的聯(lián)合作用下不斷收縮，古亞洲洋構(gòu)造域內(nèi)的多個(gè)微陸塊、島弧最終拼貼、碰撞、造山，形成阿穆爾(Mongolia or Amuria)板塊(eng?r and Natal’in, 1996; Fritzelletal., 2016)。在此過程中，阿穆爾板塊和東亞陸塊群匯聚后與潘基亞超大陸主體拼合(Unrug, 1992; Zhaoetal., 2018)。晚三疊世潘基亞超大陸進(jìn)入超大陸旋回的裂解階段，區(qū)域性伸展作用強(qiáng)烈，由于處于潘基亞超大陸邊部，東亞陸塊群及其周邊地塊的這種由匯聚到離散的地質(zhì)作用表現(xiàn)的尤為強(qiáng)烈。內(nèi)蒙古林西地區(qū)位于東亞陸塊群的核心部位——索倫-林西縫合帶內(nèi)(圖1a)，該縫合帶北與寶力道島弧增生雜巖帶相鄰，南與溫都爾廟俯沖增生雜巖帶相接(Xiaoetal., 2003)。近年來，越來越多的研究者達(dá)成共識(shí)，認(rèn)為該縫合帶為西伯利亞板塊與華北板塊碰撞拼合的最終縫合帶(Xiaoetal., 2003；Chenetal., 2009；李益龍等, 2009)。古亞洲洋閉合的時(shí)間和閉合后的造山帶演化一直以來都是地質(zhì)學(xué)家們的研究熱點(diǎn)。古亞洲洋閉合過程中，林西地區(qū)廣泛地接受了一套二疊-三疊系沉積，并伴隨有大量的巖漿侵入和變質(zhì)及構(gòu)造變形作用，為揭示古亞洲洋閉合前后的地質(zhì)演化提供了理想的研究對(duì)象。前人在該地區(qū)年代學(xué)及地球化學(xué)研究方面取得了豐碩的研究成果，然而對(duì)造山及俯沖的作用樣式和過程卻鮮有探究。

本文對(duì)林西地區(qū)巴彥呼碩鎮(zhèn)附近的幸福之路組火山巖進(jìn)行了系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)查和剖面測(cè)量(圖1b)，對(duì)其中的英安巖樣品進(jìn)行了鋯石U-Pb測(cè)年和鋯石原位Lu-Hf同位素測(cè)試以及全巖地球化學(xué)分析。結(jié)合區(qū)域已有研究成果對(duì)研究區(qū)中晚二疊世-晚三疊世的區(qū)域地質(zhì)演化歷史進(jìn)行了梳理，揭示古亞洲洋地表閉合后的板片俯沖作用過程和樣式，為探究東亞陸塊群匯聚到離散這一全球性地質(zhì)事件提供新的地質(zhì)素材。

1 區(qū)域地質(zhì)背景與樣品介紹

林西地區(qū)處于古亞洲洋構(gòu)造域的中-東段，因疊加了古生代的東西向構(gòu)造和中生代的北東向構(gòu)造，使區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況變得復(fù)雜(Xiaoetal., 2003; Wilde, 2015; Liuetal., 2017; 劉永江等, 2019; Wangetal., 2020)。林西地區(qū)處于索倫-林西縫合帶內(nèi)(圖1a)，在晚古生代-早中生代經(jīng)歷了俯沖和碰撞演化過程，發(fā)育了一套海相沉積地層和火山沉積地層，形成下古生界二疊系壽山溝組、大石寨組、哲斯組和林西組；早中生代該區(qū)域處于古亞洲洋構(gòu)造域、蒙古-鄂霍茨克俯沖體系(Lietal., 2015; Fritzelletal., 2016)和環(huán)太平洋俯沖體系共同作用階段，地殼以早期擠壓、晚期伸展變形為主，在區(qū)內(nèi)形成了中生界火山-沉積建造、并伴有酸性侵入巖就位。形成了以三疊系幸福之路組，侏羅系新民組、滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組為代表的火山-沉積巖組合。其中下三疊統(tǒng)幸福之路組廣泛分布于大興安嶺南部地區(qū),巖性為礫巖、雜砂巖為主，部分地區(qū)夾火山熔巖、火山碎屑巖。地層中化石具有晚二疊世-早三疊世生物相混生的特點(diǎn)。但從區(qū)域地層對(duì)比來看，該組在巖性及構(gòu)造變形方面，與晚二疊世地層存在明顯差異，其時(shí)代應(yīng)為早三疊世。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置(a, 據(jù)Xiao et al., 2003)及地質(zhì)簡圖(b，據(jù)劉建峰等,2013; 張海華等,2015; 王璐等,2016)

幸福之路組主要分布于幸福之路村和巴彥呼碩鎮(zhèn)附近(圖1b)。其中，幸福之路村附近為一套夾有紅層的雜色碎屑巖(鄭月娟等, 2014)，巴彥呼碩鎮(zhèn)附近以火山巖為主。未見兩套巖石組合間的接觸關(guān)系，根據(jù)地層產(chǎn)狀可知火山巖為上部層位，雜色碎屑巖為下部層位。在巴彥呼碩鎮(zhèn)東山的實(shí)測(cè)剖面中，幸福之路組與上二疊統(tǒng)林西組以逆斷層的形式接觸，斷層面產(chǎn)狀325°～340°∠47°～43°。該處幸福之路組厚134m，巖性以晶屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)火山角礫巖、英安巖為主，未見底(圖2)。

圖2 幸福之路組實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面

鋯石U-Pb測(cè)年、Hf同位素分析樣品(WN1402，取樣坐標(biāo)為118°37′31.5″E, 43°53′4.6″N)及地球化學(xué)樣品(WN1402-1～WN1402-5)采集自剖面的英安巖段的新鮮巖石(圖3)，具體采樣位置見圖2。英安巖的風(fēng)化面呈淺灰色，新鮮面呈灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶大小2～5mm，斑晶中斜長石占10%，自形-半自形板柱狀，多見碳酸鹽化但有殘留的聚片雙晶，有碎斑結(jié)構(gòu)；石英約占5%，半自形粒狀，表面干凈，多有熔蝕結(jié)構(gòu)；黑云母占5%；普通角閃石：柱狀，多析鐵但形態(tài)殘留清楚，其橫斷面為菱形；基質(zhì)為霏細(xì)結(jié)構(gòu)，多為細(xì)小粒狀或板條狀斜長石顯微晶體及細(xì)小柱狀普通角閃石晶體。

圖3 幸福之路組英安巖野外照片和顯微鏡下照片

2 分析方法

2.1 鋯石 LA-ICP-MS U-Pb 定年

鋯石分選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成，流程如下：將樣品均勻粉碎至80～100目，淘洗后用電磁法使重礦物分離，將分離出來的鋯石置于雙目鏡下挑選，挑選過程中挑選晶形完好且無包裹體或裂痕的鋯石。鋯石制靶和反射光、透射光以及陰極發(fā)光圖像的采集均在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成，流程如下：將鋯石嵌于樹脂表面，待干燥定型打磨拋光后，拍攝透射光、反射光和陰極發(fā)光圖像。鋯石U-Pb測(cè)年和鋯石原位Lu-Hf同位素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所完成。U-Pb同位素測(cè)年采用LA-ICP-MS原位分析方法，所用儀器為Neptune型MC-ICP-MS和Newwave UP 213激光剝蝕系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)中采用He氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，激光頻率為6Hz，激光強(qiáng)度為50mJ，激光斑束為30μm，使用人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST 610進(jìn)行儀器狀態(tài)調(diào)整參考，使用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為同位素組成的外標(biāo)，具體測(cè)試過程參見侯可軍等(2009)。獲得的分析數(shù)據(jù)使用ICPMSDataCal (Liuetal., 2010)處理，之后用Andersen (2002)的方法對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行普通鉛同位素比值校正，最后使用Isoplot (Ludwig, 2008)計(jì)算和繪制鋯石U-Pb諧和圖，年齡誤差為1σ, 鋯石年齡較為年輕(<1000Ma)因此采用206Pb/238U年齡值。

2.2 鋯石Hf同位素分析

Lu-Hf同位素分析同樣在Neptune型多接收等離子質(zhì)譜儀和Newwave UP213紫外激光剝蝕系統(tǒng)(LA-MC-ICP-MS)上進(jìn)行，所選Hf測(cè)試點(diǎn)編號(hào)與U-Pb測(cè)年點(diǎn)序號(hào)相對(duì)應(yīng)，實(shí)驗(yàn)過程中采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣，根據(jù)鋯石的大小選擇剝蝕直徑為40μm，測(cè)定時(shí)使用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1作為外標(biāo)，分析過程中鋯石標(biāo)準(zhǔn)GJ1的176Hf/177Hf 測(cè)試加權(quán)平均值為0.281993±0.000026 (2σ, n=28)，與文獻(xiàn)報(bào)道值(侯可軍等，2007; Moreletal., 2008)在誤差范圍內(nèi)完全一致。εHf(t)計(jì)算采用的176Lu衰變常數(shù)為1.865×10-11y-1(Schereretal., 2001)，球粒隕石現(xiàn)今的176Hf/177Hf=0.282772,176Lu/177Hf=0.0332。虧損地幔Hf模式年齡(tDM1)計(jì)算采用的現(xiàn)今虧損地幔176Hf/177Hf=0.28325和176Lu/177Hf=0.0384進(jìn)行計(jì)算；二階段Hf模式年齡(tDM2)采用平均大陸殼176Lu/177Hf=0.015進(jìn)行計(jì)算(Griffinetal., 2000)。更進(jìn)一步詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程參見侯可軍等(2007)。

2.3 主量和微量元素分析

本文選取代表性樣品進(jìn)行主量元素、微量元素分析。分析測(cè)試由澳實(shí)分析檢測(cè)(廣州)有限公司完成，主量元素分析采用X射線熒光法(XRF)，精度優(yōu)于1%；微量元素分析采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS), 精度優(yōu)于5%，含量極少(<10-8)的元素精度優(yōu)于10%。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

樣品WN1402的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果見表1。樣品中的鋯石多數(shù)呈長柱狀，其次為短柱狀，還有少量不規(guī)則形狀，自形程度較高，鋯石長度80～150μm不等，長短軸比集中在2:1左右，最大可達(dá)3:1。CL圖(圖4a)顯示鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰，多具震蕩環(huán)帶，表明其為巖漿鋯石。Th/U比值較為集中，從0.25到0.42不等，均值為0.33 (表1)，同樣指示鋯石為巖漿成因。27個(gè)測(cè)試點(diǎn)中有23個(gè)落在了諧和線上，另外4個(gè)測(cè)試點(diǎn)偏離諧和線(已剔除)。諧和圖中23顆鋯石的206Pb /238U年齡為243～250Ma之間，加權(quán)平均年齡為247.3±0.55Ma (MSWD=5.7) (圖4b)，表明巖漿活動(dòng)于早三疊世。

表1 幸福之路組英安巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)

圖4 幸福之路組英安巖(樣品WN1402)部分鋯石陰極發(fā)光圖及協(xié)和圖

圖5 幸福之組英安巖巖石類型與系列劃分圖解

圖6 幸福之路組英安巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖解(a, 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton, 1984)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b, 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)

3.2 主量和微量元素

幸福之路組英安巖的主量、微量元素分析結(jié)果見表2，其SiO2含量為64.10%～68.90%，MgO含量為0.51%～1.42%，TiO2含量為0.40%～0.45%，Al2O3含量為13.47%～17.50%，F(xiàn)eOT含量為2.80%～3.21%，CaO含量為1.92%～4.23%，K2O含量為1.63%～2.09%，Na2O+K2O為5.81%～6.89%、Na2O/K2O為1.78～3.61，Mg#為24～44，A/CNK為0.84～1.18，里特曼指數(shù)δ為1.44～2.88，巖石屬于偏鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石(圖5)。

幸福之組英安巖稀土元素總量(∑REE)為61.87×10-6～80.06×10-6，平均值72.67×10-6，(La/Yb)N= 13.30～19.75，為輕稀土富集型；δEu值為1.00～1.18，平均1.08，無明顯異常。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖中(圖6a)，曲線向右緩傾，輕稀土富集，重稀土虧損，在Eu處無明顯異常，大部分相互平行或重合疊加。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖6b)，樣品表現(xiàn)出強(qiáng)烈虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb(Ta)，輕微虧損P和Ti，部分樣品輕微虧損Th，而明顯富集大離子親石元素K、Sr。

表2 幸福之路組英安巖主量元素(wt%)、稀土及微量元素(×10-6)分析結(jié)果

表3 幸福之路組英安巖鋯石Lu-Hf同位素?cái)?shù)據(jù)

3.3 鋯石Hf同位素分析結(jié)果

在樣品WN1402的定年鋯石中挑選協(xié)和度好、且足夠大的鋯石進(jìn)行Hf同位素測(cè)試，取得了18個(gè)有效的Hf同位素?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)(表3)。鋯石測(cè)點(diǎn)的176Lu/177Hf值為0.000807～0.001841，比值均小于0.002，表明鋯石形成后，放射成因Hf的積累非常少，所測(cè)定的176Hf/177Hf值為巖石形成時(shí)體系的Hf同位素組成，可以有效地被用來進(jìn)行示蹤(吳福元等, 2007)。初始176Hf/177Hf值為0.282932～0.283066，平均為0.283017，εHf(t)為+10.8～+15.6，平均為+13.9。樣品虧損地幔模式年齡tDM1為263.7～461.6Ma,平均為335.3Ma。鋯石Hf模式年齡略大于結(jié)晶年齡(247.3±0.55Ma)，表明巖漿源區(qū)源于虧損地幔。t-εHf(t)圖解(圖7)顯示所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)都落在球粒隕石與虧損地幔之間。

圖7 幸福之路組英安巖鋯石t-εHf(t)圖解

4 討論

4.1 巖石成因類型

林西地區(qū)與本文報(bào)道的巴彥呼碩鎮(zhèn)附近的幸福之路組火山巖外，緊鄰的東梁巖體(王璐等, 2016)和建設(shè)巖體(劉建峰等, 2013)與幸福之路組火山巖的年齡在誤差內(nèi)一致,地球化學(xué)成分相似，他們應(yīng)為同源巖漿活動(dòng)。幸福之路組英安巖的SiO2的含量介于64.10%～68.90%，平均為66.6%, Al2O3含量介于13.47%～17.50%之間，平均為 15.4%, 而MgO含量介于0.51%～1.42%,平均為0.98%，Sr含量較高(介于384×10-6～956×10-6之間，平均616×10-6)、而Y和Yb含量則較低(分別介于5.66×10-6～ 7.63×10-6之間，平均6.51×10-6和介于0.54×10-6～ 0.73×10-6之間，平均0.62×10-6)。這些地球化學(xué)特征與典型的埃達(dá)克巖特征一致。與此同時(shí)，除了主量元素、微量元素具有埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征外，樣品具有較高的Sr/Y比(53.3～162.3，均值96.2)和La/Yb比(19.7～29.3，均值24.7)，在典型的埃達(dá)克巖判別圖解Sr/Y-Y圖(圖8a)和(La/Yb)N-YbN圖(圖8b)上，樣品均落入埃達(dá)克巖區(qū)域。再者，幸福之路組英安巖的TAS圖解(圖5a)、SiO2-K2O圖解(圖5b)、球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖解(圖6a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6b)也基本與來自GEOROC數(shù)據(jù)庫中典型的211個(gè)O型埃達(dá)克巖數(shù)據(jù)吻合(Zhangetal., 2019)。因此，我們認(rèn)為幸福之路組英安巖應(yīng)為埃達(dá)克巖。

圖8 幸福之路組英安巖的埃達(dá)克巖Sr/Y-Y (a)和(La/Yb)N-YbN (b)判別圖解(底圖據(jù)Defant and Drummond, 1990; Martin, 1999)

埃達(dá)克巖(Kayetal., 1978; Defant and Drummond, 1990)擁有高的Sr/Y和La/Yb，被認(rèn)為是俯沖環(huán)境中板片熔融的產(chǎn)物，作為具有特殊大陸動(dòng)力學(xué)意義的一種巖石類型，建立了巖性對(duì)應(yīng)構(gòu)造環(huán)境的橋梁，這就增加了我們對(duì)匯聚板塊邊緣地殼物質(zhì)循環(huán)和巖漿作用過程的理解。目前，常見的埃達(dá)克巖分類有以下幾種方案：(1)張旗等(2001)依據(jù)巖石的形成背景將埃達(dá)克巖分為Ocean型(O型)和Continental型(C型)兩類，O型埃達(dá)克巖與板塊的俯沖作用或玄武巖底侵作用有關(guān)，它的形成需要較高的壓力，其成分富Na；C型埃達(dá)克巖則是加厚的地殼底部中-基性巖部分熔融的產(chǎn)物，其成分富K。與此相似的分類方法是由王強(qiáng)等(2001)提出的I類和II類埃達(dá)克巖。(2)Martinetal.(2005)依據(jù)地球化學(xué)特征將埃達(dá)克巖分為高硅埃達(dá)克巖(High-SiO2Adakites, 縮寫HSA)和低硅埃達(dá)克巖(Low-SiO2Adakites，縮寫LSA)兩種主要類型。HSA的主要來源是洋殼俯沖，但所產(chǎn)生的熔體在上升期間也與地幔楔橄欖巖相互作用。LSA的來源是地幔橄欖巖，其經(jīng)過與俯沖洋殼埃達(dá)克質(zhì)熔體反應(yīng)，通常具有相對(duì)高的MgO含量。(3)除此之外，受地幔污染而使Mg#提高的一類埃達(dá)克巖被單獨(dú)列為高鎂埃達(dá)克巖(HMA) (Martinetal., 2005; Liuetal., 2012),其地球化學(xué)性質(zhì)與LSA近似;張旗等(2009)又根據(jù)Na2O和K2O含量及其比值的不同，將埃達(dá)克巖分為低鉀、中鉀、高鉀和超鉀質(zhì)型四類。

以上幾種分類方案可以看出，HSA (Martinetal., 2005)與O-type (張旗等, 2001)、I型(王強(qiáng)等, 2001)基本內(nèi)容一致，均為鈉質(zhì)的洋殼重熔成因的埃達(dá)克巖，也與埃達(dá)克巖原始定義相一致，我們可以稱之為“典型埃達(dá)克巖”。

林西地區(qū)幸福之路組英安巖的SiO2平均含量為67%、MgO平均含量為0.98%,、CaO+Na2O平均含量為6.79% 和Sr平均含量為616×10-6，Na2O/K2O介于1.78～3.61之間，均值為2.78，這些特征也都表明其歸類應(yīng)為典型埃達(dá)克巖。篩選自GEOROC數(shù)據(jù)庫中的979個(gè)埃達(dá)克巖樣本的驗(yàn)證顯示，基于硅鎂的分類圖解的重疊區(qū)較大、區(qū)分度低(Zhangetal., 2019)，因此本文使用K-Rb (圖9a)、Sr-(CaO+Na2O) (圖9b)、K/Rb-SiO2/MgO (圖9c)和Cr/Ni-TiO2(圖9d)經(jīng)驗(yàn)圖解來進(jìn)行HSA、LSA分類。分類結(jié)果顯示巴彥呼碩鎮(zhèn)附近的幸福之路組火山巖、東梁巖體和建設(shè)巖體均為HSA，也就是典型埃達(dá)克巖。

圖9 林西地區(qū)幸福之路組英安巖的埃達(dá)克巖分類圖解

4.2 構(gòu)造環(huán)境

林西地區(qū)處于中亞造山帶的中段，晚古生代-早中生代時(shí)期該區(qū)發(fā)生了古亞洲洋閉合、洋殼消亡、造山事件。近年來，隨著精確測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，西拉木倫河以北的林西至東烏旗一帶識(shí)別出大量的晚二疊世-中三疊世的火成巖，其中多數(shù)為石英閃長巖、花崗閃長巖以及花崗巖，也見少量火山巖報(bào)道。通過分析我們認(rèn)為，其中很大一部分具有高SiO2、Al2O3、Sr，低MgO、NaO、Y和HREE的鈉質(zhì)典型埃達(dá)克巖特征(表4)。對(duì)于埃達(dá)克巖而言，成因即代表了構(gòu)造環(huán)境。因此，典型埃達(dá)克巖的存在為我們了解板塊匯聚過程中洋殼消亡提供了確著的證據(jù)。這為我們利用其時(shí)空分布來了解古亞洲洋俯沖的過程提供了可靠的媒介。盡管林西-東烏旗地區(qū)晚二疊世沉積地層已由海相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴?，但這些典型埃達(dá)克巖的存在表明晚二疊世-中三疊世時(shí)期匯聚活動(dòng)仍在繼續(xù)，該區(qū)陸殼之下殘余洋殼仍處于持續(xù)俯沖作用之中。這些埃達(dá)克巖的形成時(shí)間跨度大，就位空間的展布長(沿俯沖方向)(圖10)。這種時(shí)空分布特征與常見的馬里亞納型大洋陡俯沖(Uyeda and Kanamori, 1979; Uyeda, 1983) 所產(chǎn)生的狹窄的鈣堿性火山弧分布相比，有更為寬闊的面狀埃達(dá)克巖帶、更為持久的活動(dòng)時(shí)間。這些特點(diǎn)是秘魯-智利型平板俯沖產(chǎn)生的巖漿活動(dòng)特征(Uyeda, 1983)。

平板俯沖是大洋板塊以小于10°的低角度俯沖至大陸板塊之下的俯沖樣式。現(xiàn)今全球俯沖帶中只有約10%的俯沖為平板俯沖。相對(duì)于常見的陡俯沖, 平板俯沖對(duì)上覆板塊(尤其是板塊內(nèi)部)的作用距離更遠(yuǎn)、時(shí)間更持久(Gutscheretal., 2000; 顏智勇等, 2020)。平板俯沖發(fā)展的第一階段與陡俯沖相似，都會(huì)以高角度啟動(dòng)俯沖，在地幔楔上方形成增生雜巖及狹窄的鈣堿性巖漿??；第二階段，隨著洋殼浮力增大, 俯沖角逐漸變緩, 俯沖洋殼會(huì)沿著大陸巖石圈底部進(jìn)行近水平滑移, 來自洋殼前緣的軟流楔及大陸巖石圈底部的熱會(huì)持續(xù)不斷地為洋殼提供熱源，從而使洋殼熔融，在大陸內(nèi)部形成一個(gè)寬達(dá)數(shù)百千米的埃達(dá)克巖帶(Gutscheretal., 2000)；第三階段，隨著系統(tǒng)性熱能消耗及俯沖動(dòng)力的下降，整個(gè)俯沖系統(tǒng)的巖漿活動(dòng)趨于寧靜。在整個(gè)平板俯沖作用過程中隨著重力均衡和擠壓作用的持續(xù)，上覆大陸巖石圈會(huì)持續(xù)隆升，在第三階段后由于應(yīng)力的松弛，會(huì)使得大陸巖石圈進(jìn)入伸展階段，由此誘發(fā)A型花崗巖、基性巖和富鉀鈣堿性花崗巖(Boninetal., 1998)的侵入和區(qū)域性韌性剪切帶、變質(zhì)核雜巖的產(chǎn)生(Gutscheretal., 2000)。

林西地區(qū)在西拉木倫縫合帶附近的中-晚二疊世時(shí)期的鈣堿性巖漿巖(Chenetal., 2009; Zhangetal., 2009; 李益龍等, 2009;劉建峰等,2009)及碰撞雜巖(李錦軼等,2007)代表了平板俯沖第一階段的產(chǎn)物。及至晚二疊世-早三疊世時(shí)期，西拉木倫河兩側(cè)沉積已由中二疊世時(shí)期的哲斯組海相沉積轉(zhuǎn)變?yōu)榱治鹘M湖相沉積(和政軍等,1997; 周陽, 2019)，這代表古亞洲洋地表已閉合，但巖石圈尺度的俯沖仍在繼續(xù)(圖11a)；廣泛分布的典型埃達(dá)克巖(表4、圖10)則是平板俯沖第二階段的巖漿活動(dòng)表現(xiàn)，其時(shí)間為約236～255Ma，其空間分布范圍從林西向北西方向至少延伸至東烏旗附近，現(xiàn)今距離約為300km。表明該時(shí)期的造山作用顯著，林西地區(qū)雙井巖體(李錦軼等, 2007)、新林巖體中黑云母的地球化學(xué)特征顯示了其形成于碰撞造山的強(qiáng)烈接觸碰撞階段(王亮等, 2017)。與此同時(shí)，西拉木倫河縫合帶以南地區(qū)也發(fā)生了同步快速隆升(邵濟(jì)安等, 2000; Liuetal., 2019)。區(qū)域上三疊紀(jì)砂巖的物源分析顯示，砂巖成熟度低、含有大量代表巖漿弧物源環(huán)境的巖漿巖單晶石英和火山巖巖屑。砂巖碎屑鋯石的U-Pb同位素年齡峰值集中在247Ma, 表明巖漿侵位到剝蝕沉積的旋回周期很短,這些都反映了源區(qū)的快速隆升(申亮, 2016)。在該階段的作用過程中，中二疊世時(shí)期就位的房框子溝花崗質(zhì)片麻巖巖體中鋯石的增生變質(zhì)邊記錄了231～262Ma之間的持續(xù)擠壓變形(李益龍等, 2009)。野外的構(gòu)造變形觀測(cè)也顯示了古生代末-中三疊世該區(qū)域的NWW-SEE向擠壓作用(張欲清等,2019)。這種長時(shí)間的持續(xù)擠壓作用也是平板俯沖的一個(gè)顯著特點(diǎn)，這對(duì)應(yīng)了平板俯沖環(huán)境下洋板片沿上覆板塊底部持續(xù)俯沖的過程(圖11b)；230Ma左右開始，研究區(qū)進(jìn)入短暫的巖漿活動(dòng)寧靜期后(圖11c)，于220Ma前后開始進(jìn)入?yún)^(qū)域性伸展，火成巖類型也變的復(fù)雜，除了代表非造山環(huán)境的A型花崗巖外(石玉若等,2007;李紅英等,2015; 楊俊泉等, 2016;王興安等, 2020)外，也發(fā)育有富鉀鈣堿性花崗巖類(Liuetal., 2012; 楊俊泉等, 2012)、地幔來源的超基性巖(田偉等,2007)。研究區(qū)西側(cè)的蘇尼特左旗地區(qū)發(fā)育有晚三疊世至侏羅紀(jì)最早期的變質(zhì)核雜巖(Davisetal., 2004)，西拉木倫河縫合帶兩側(cè)還發(fā)育有近EW向、NEE展布的正斷式韌性剪切帶(李錦軼等,2007;王亮等, 2017;張曉飛等, 2019;王興安等, 2020)，這都標(biāo)志著研究區(qū)晚三疊世地殼伸展演化階段的開始。

表4 林西-東烏旗地區(qū)晚二疊世-晚三疊世火成巖列表

圖10 林西-東烏旗地區(qū)典型埃達(dá)克巖分布圖(詳細(xì)信息列于表4)

圖11 林西-東烏旗地區(qū)中二疊世至晚三疊世早期構(gòu)造演化模式圖(據(jù)顏智勇等,2020修改)

5 結(jié)論

(1)林西地區(qū)巴彥呼碩鎮(zhèn)附近的幸福之路組火山巖的鋯石U-Pb年齡為247Ma,表明其形成時(shí)代為早三疊世。

(2)幸福之路組火山巖具有高的SiO2、Al2O3含量，低MgO和高Sr低Y、低Yb含量。與相鄰的建設(shè)屯、東梁巖體具有一致的地球化學(xué)特征和形成時(shí)代，為同源巖漿演化的產(chǎn)物，是大洋板片熔融產(chǎn)生的典型埃達(dá)克巖; 鋯石原位Lu-Hf同位素分析結(jié)果顯示,幸福之路組火山巖鋯石測(cè)年樣品的εHf(t)為+10.8～+15.6，平均為+13.9，源區(qū)具有虧損地幔性質(zhì)。

(3)結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料可知，研究區(qū)中晚二疊世至晚三疊世劃分為四個(gè)構(gòu)造演化階段：i)中-晚二疊世時(shí)期,特征為鈣堿性巖漿巖及碰撞雜巖的發(fā)育；ii)早-中三疊世時(shí)期，特征為廣泛分布的典型埃達(dá)克巖，是古亞洲洋地表閉合后大洋板片繼續(xù)北向平板俯沖的產(chǎn)物；iii)230Ma左右開始持續(xù)10Myr，該時(shí)期是巖漿活動(dòng)寧靜期；iv)220Ma至晚三疊世末，研究區(qū)進(jìn)入?yún)^(qū)域性伸展，A型花崗巖、富鉀鈣堿性花崗巖類和超基性巖大量侵位，變質(zhì)核雜巖及韌性剪切帶也在此時(shí)產(chǎn)生。前三個(gè)階段代表了完整的古亞洲洋大洋板塊平板俯沖過程，該階段仍然屬于古亞洲洋構(gòu)造域演化階段，而最后一個(gè)階段的區(qū)域性伸展標(biāo)志著研究區(qū)地殼進(jìn)入了新的演化階段。因此，我們認(rèn)為古亞洲洋構(gòu)造域在晚三疊世220Ma左右停止活動(dòng)。

致謝兩位匿名審稿專家對(duì)本文提出了寶貴的修改意見，在此表述衷心的感謝。

謹(jǐn)以此文祝賀楊振升先生90華誕暨從事地質(zhì)事業(yè)70周年。