陳彥 甘立勝 吳泰然 王興安 張文

中亞造山帶位于亞洲大陸中北部，夾持在西伯利亞克拉通、華北克拉通和塔里木克拉通之間(圖1a)，其增生造山過程控制著中國北方大陸的形成與成礦作用(eng?retal., 1993; Jahn, 2004; Windleyetal., 2007; Zhangetal., 2014; Xiaoetal., 2015, 2020; Liuetal., 2017c; Wangetal., 2017; Huangetal., 2018)。中亞造山帶具有復雜的構(gòu)造格局，由一系列島弧、微陸塊、增生楔和蛇綠巖殘片等組成(Xiaoetal., 2015; Zhouetal., 2018)。中亞造山帶的形成與古亞洲洋的閉合密切相關(guān)，其在中國北方演化過程概述為：早古生代初期，古亞洲洋開始俯沖，經(jīng)過多階段島弧增生和地體拼貼；在晚古生代或早中生代完成拼合并進入陸內(nèi)伸展階段(Xiaoetal., 2003; Lietal., 2013; Xuetal., 2013; Songetal., 2015; Chenetal., 2016; Zhangetal., 2018)。另外，許多大型礦床的形成與中亞造山帶的構(gòu)造演化密切相關(guān)(陳衍景等，2009; 趙元藝等，2011)。因此，由于其巨大的理論價值和實際意義，中亞造山帶受到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。

然而，以往研究主要關(guān)注中亞造山帶西南段的天山造山帶和東南段的興蒙造山帶，而對其中南段的阿拉善北緣造山帶關(guān)注較少。阿拉善北緣造山帶是連接中亞造山帶南緣東、西兩段的關(guān)鍵構(gòu)造區(qū)，對于認識中亞造山帶構(gòu)造演化具有重要作用(王廷印等, 1993; 吳泰然和何國琦, 1993)。與東、西兩段相比，該區(qū)野外地質(zhì)條件惡劣、研究程度相對薄弱。一些學者堅持對該區(qū)進行研究，并在構(gòu)造單元劃分、蛇綠巖與島弧識別和油氣勘探等方面取得了大量進展(吳泰然和何國琦, 1993; 王濤等, 2001; 張文, 2013; 鄭榮國等, 2013, 2016; Shietal., 2014; Zhengetal., 2014; 盧進才等, 2017, 2018)。然而，關(guān)于該區(qū)晚古生代構(gòu)造演化尚未達成一致認識，特別是關(guān)于二疊紀的構(gòu)造環(huán)境，仍存在較大爭議。歸納起來，主要有以下三種觀點：(1)俯沖相關(guān)，古亞洲洋尚未閉合，仍處于俯沖階段(Fengetal., 2013; 謝力等, 2014; Songetal., 2018, 2021)；(2)俯沖轉(zhuǎn)碰撞，古亞洲洋在此期間閉合，但其具體閉合或轉(zhuǎn)換時間尚未確定(Shietal., 2014; Liuetal., 2017a, b; Tianetal., 2021; Zhangetal., 2022)；(3)伸展相關(guān)，暗示古亞洲洋早已閉合，該區(qū)進入碰撞后伸展或裂谷發(fā)育階段(黨犇等, 2011；姜亭等, 2011；Danetal., 2014, 2015; Shietal., 2016, 2018;杜一濱等，2020)。

針對以上科學問題，本文選取阿拉善北緣造山帶關(guān)鍵位置宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)的二疊紀花崗巖類進行地質(zhì)年代學、巖石地球化學和同位素研究，以期限定該區(qū)巖漿巖的年齡格架，確定其巖石成因，恢復其形成的構(gòu)造環(huán)境。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

阿拉善地區(qū)包括阿拉善地塊和阿拉善北緣造山帶(中亞造山帶中南段)(圖1)。該區(qū)存在三條重要的地質(zhì)界線，即恩格爾烏蘇斷裂、巴丹吉林斷裂和雅干斷裂(圖1b)。巴丹吉林斷裂以南歸屬阿拉善地塊，以北歸屬中亞造山帶(Zhangetal., 2015)。恩格爾烏蘇斷裂將阿拉善北緣造山帶分為南、北兩部分，南部與華北克拉通聯(lián)系緊密，北部與塔里木克拉通聯(lián)系緊密(王廷印等, 1993; 吳泰然和何國琦, 1993)。在恩格爾烏蘇地區(qū)有蛇綠混雜巖出露，代表古亞洲洋的主洋盆所在，是阿拉善北緣造山帶南、北部的拼合位置(吳泰然和何國琦，1993)。

諾爾公-狼山構(gòu)造區(qū)具有前寒武紀變質(zhì)基底，是阿拉善地塊的重要組成部分。長久以來，阿拉善地塊一直被認作為華北克拉通的一部分，但一些研究指出阿拉善地塊具有區(qū)別于華北克拉通的新元古代早期巖漿作用，而并非歸屬華北克拉通(耿元生和周喜文, 2010)。對于古生代巖漿作用，石炭紀及之前的巖漿巖出露很少，而二疊紀巖漿巖出露廣泛，包括大量的花崗巖類和一些輝長巖(李俊建，2006；史興俊，2012; Fengetal., 2013; 張磊等，2013; Danetal., 2014, 2015, 2016; Liuetal., 2016, 2017b; Chenetal., 2021)。

圖1 中亞造山帶及鄰區(qū)構(gòu)造簡圖(a, 據(jù)Jahn, 2004修改)和阿拉善地區(qū)地質(zhì)圖(b, 據(jù)Liu et al., 2017a, b修改)Fig.1 Simplified tectonic map of the CAOB and adjacent areas (a, modified after Jahn, 2004) and geological map of the Alxa area (b, modified after Liu et al., 2017a, b)

宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)處于北側(cè)的恩格爾烏蘇斷裂和南側(cè)的巴丹吉林斷裂之間。該區(qū)以發(fā)育東西向巨型巖基為特征，西側(cè)為宗乃山巖基，東側(cè)為沙拉扎山巖基(圖1b)。該巖基主要為石炭-二疊紀侵入巖，包括以花崗巖、花崗閃長巖為主的花崗巖類和以輝長巖為主的基性巖(韓寶福等，2010；張文，2013；Shietal., 2014; 史興俊等，2014；楊奇荻等，2014；Liuetal., 2017b; 甘立勝等，2018)。該構(gòu)造區(qū)出露的石炭-二疊紀巖漿巖先前被看作阿拉善北緣的巖漿弧，但隨著研究的深入，越來越多的碰撞及伸展相關(guān)巖漿巖被發(fā)現(xiàn)(張文，2013; Shietal., 2014; Liuetal., 2017b)，因此需要進一步的研究。在宗乃山地區(qū)有大量前寒武紀變質(zhì)巖系出露，主要由片麻巖、變粒巖和斜長角閃巖等組成，代表該構(gòu)造區(qū)陸殼基底(王廷印等, 1993; 吳泰然和何國琦, 1993)。石炭-二疊系地層在該構(gòu)造區(qū)南緣、北緣和中部均有出露，呈連片或零星分布，主要由火山巖、碳酸鹽巖和碎屑巖組成(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991)。

珠斯楞-杭烏拉構(gòu)造區(qū)有大量前寒武紀變質(zhì)巖系和古生界地層出露(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991)，構(gòu)造歸屬與中亞型微陸塊更為接近，而并非自始至終與塔里木克拉通連在一起(Chenetal., 2019)。雅干構(gòu)造區(qū)有少量新元古代花崗巖和前寒武紀變質(zhì)巖系出露(Zhangetal., 2016)。

2 巖體與樣品描述

塔木素巖體和筍布爾巖體均處于宗乃山巖基的東段(圖1b、圖2a)。宗乃山巖基東段主要由石炭紀石英閃長巖和輝長巖、二疊紀花崗巖和花崗閃長巖(主體)及三疊紀花崗巖組成，發(fā)育石炭系地層，存在多條北西西向斷裂。塔木素巖體主要由二疊紀花崗巖組成，呈塊狀結(jié)構(gòu)，不等粒結(jié)構(gòu)，顏色為灰白色至淺肉紅色(圖3a)。主要礦物為斜長石(約占40%)、堿性長石(約占25%)、石英(約占30%)和黑云母(含量小于5%)，副礦物為鋯石、磷灰石、方解石和磁鐵礦等(圖3b)。采集3件樣品(ALS15-172、173和175)進行全巖地球化學測試，其中1件樣品(ALS15-175)進行鋯石U-Pb同位素測年。筍布爾巖體主要由二疊紀花崗閃長巖組成，呈塊狀構(gòu)造，不等粒狀結(jié)構(gòu)，顏色為淺灰色至灰白色(圖3c)。主要礦物為斜長石(50%～60%)、堿性長石(小于10%)、石英(20%～25%)和黑云母(5%～10%)，副礦物為方解石和磁鐵礦等(圖3d)。采集4件樣品(ALS15-180、181、182和183)進行全巖地球化學測試，其中1件樣品(ALS15-183)進行鋯石U-Pb同位素測年。

圖2 塔木素和筍布爾地區(qū)(a, 據(jù)寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊，1981(1)寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊. 1981. 1:20萬沙拉套爾汗幅地質(zhì)圖)以及沙拉扎山地區(qū)(b, 據(jù)寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊，1979(2)寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊. 1979. 1:20萬烏力吉幅地質(zhì)圖)地質(zhì)圖Fig.2 Geological maps of the Tamusu and Sunbuer areas (a) and the Shalazhashan area (b)

圖3 塔木素巖體(a、b)、筍布爾巖體(c、d)和呼仁陶勒蓋巖體(e、f)野外照片與顯微照片F(xiàn)ig.3 Field photographs and photomicrographs for the Tamusu pluton (a, b), the Sunbuer pluton (c, d) and the Hurentaolegai pluton (e, f)

呼仁陶勒蓋巖體位于沙拉扎山巖基的西段(圖1b、圖2b)。沙拉扎山巖基西段主要由石炭紀花崗閃長巖、石英閃長巖和輝長巖、二疊紀花崗巖和花崗閃長巖(主體)、三疊紀花崗巖組成，發(fā)育石炭系地層，存在多條北東向和北西向斷裂。呼仁陶勒蓋巖體主要由二疊紀花崗巖組成，呈塊狀構(gòu)造，不等粒結(jié)構(gòu)，顏色為灰白色(圖3e)。主要礦物為斜長石(40%～50%)、堿性長石(10%～15%)、石英(20%～25%)和黑云母(5%～10%)，副礦物為磁鐵礦等(圖3f)。采集2件樣品(ALS15-133、136)進行全巖地球化學測試，其中1件樣品(ALS15-136)進行鋯石U-Pb同位素測年。

3 測試方法

3.1 鋯石U-Pb測年和Hf同位素測試

鋯石U-Pb高精度測年采用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)，相關(guān)測試在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成。按照其標準操作規(guī)程，采取的激光束斑大小為32μm。完成測試后，采用GLITTER 4.4.2軟件進行原始數(shù)據(jù)處理，采用Isoplot 3.0插件(Ludwig, 2003)進行年齡計算與投圖。鋯石Hf同位素測試采用激光剝蝕多接收電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS)，束斑大小為50μm。相關(guān)測試在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實驗室完成，測試流程可參見耿建珍等(2011)。

3.2 全巖地球化學分析

全巖地球化學測試在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成。對于主量元素，先通過堿熔法對巖石粉末進行前處理，并獲得均質(zhì)玻璃片，然后用X射線熒光光譜(XRF)進行測試得到主要氧化物含量。對于稀土元素和微量元素，先用高壓釜酸溶法對巖石粉末進行前處理，并得到溶樣，然后用ELEMENT-I型等離子質(zhì)譜儀進行測試得到稀土元素和微量元素含量。

3.3 全巖Sr、Nd同位素測試

全巖Sr、Nd同位素測試采用Triton Plus型質(zhì)譜儀，相關(guān)測試在中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所的固體同位素實驗室進行，具體測試方法參見甘立勝等(2018)。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年齡與Hf同位素數(shù)據(jù)

對宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類進行了鋯石U-Pb年齡測試(表1)及鋯石Hf同位素測試(表2)。

表1 宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 The zircon U-Pb isotopic data for the Permian granitoids in the Zongnaishan-Shalazhashan regions

續(xù)表1Continued Table 1

續(xù)表1Continued Table 1

表2 筍布爾巖體樣品ALS15-183鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果Table 2 The zircon Lu-Hf isotopic data for Sample ALS15-183 from the Sunbuer pluton

圖4 塔木素巖體(a)、筍布爾巖體(b)和呼仁陶勒蓋巖體(c)鋯石U-Pb諧和圖與加權(quán)平均年齡Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams and weighted mean ages for the Tamusu pluton (a), the Sunbuer pluton (b) and the Hurentaolegai pluton (c)

ALS15-175(塔木素巖體)：選取32顆鋯石進行U-Pb高精度測年，其中 25 個測試點為諧和年齡。24個年齡較集中的測試點給出206Pb/238U加權(quán)平均年齡為259.8±1.7Ma(MSWD=0.32)，可代表該巖體的結(jié)晶年齡(圖4a)。另有1顆較老鋯石年齡為370±4Ma，應為攜帶鋯石，指示更早的巖漿事件。

ALS15-183(筍布爾巖體)：選取32顆鋯石進行U-Pb高精度測年，全部具備諧和年齡，并給出206Pb/238U加權(quán)平均年齡為260.0±1.2Ma(MSWD=0.39)，可代表該巖體的結(jié)晶年齡(圖4b)。選取10 顆鋯石進行了Hf 同位素測試，其εHf(t)值為-0.24～+3.70，tDM2為965～1215Ma。

ALS15-136(呼仁陶勒蓋巖體)：選取27顆鋯石進行U-Pb高精度測年，其中 18 個測試點具備諧和年齡，并給出206Pb/238U加權(quán)平均年齡為250.8±2.2Ma(MSWD=0.23)，可代表該巖體的結(jié)晶年齡(圖4c)。

4.2 全巖地球化學數(shù)據(jù)

對宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類進行了全巖地球化學分析(表3)。

塔木素巖體3件樣品的SiO2含量為72.70%～75.03%，Al2O3含量為12.79%～15.71%，MgO含量為0.41%～0.73%。TAS圖解顯示其為花崗巖(圖5a)。Na2O/K2O比值為0.87～1.09，屬于鈣質(zhì)系列(圖5b)和高鉀系列(圖5c)。A/CNK比值為0.99～1.30，多為過鋁質(zhì)(圖5d)。稀土元素總量為84.31×10-6～116.1×10-6，(La/Yb)N值為13.98～17.18，(La/Sm)N值為4.92～5.30，LREE/HREE比值為18.34～21.54，輕重稀土元素呈明顯的分異特征(圖6a)。δEu 為0.67～0.83，Eu呈明顯的負異常特征(圖6a)。原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖中，Ba、P、Nb、Ta、Ti虧損；Rb、Th、K、Zr、Hf富集(圖6b)。在Zr-10000Ga/Al圖解中，塔木素巖體投點于I、S和A型花崗巖之間的界限附近(圖7a)。

筍布爾巖體4件樣品的SiO2含量為65.13%～66.98%，Al2O3含量為17.02%～17.37%，MgO含量為1.39%～1.53%。TAS圖解顯示其為花崗閃長巖和石英二長巖(圖5a)。Na2O/K2O比值>3，富鈉，屬于鈣堿性系列(圖5b)和中鉀系列(圖5c)。A/CNK比值為0.92～1.05，為準鋁質(zhì)至過鋁質(zhì)(圖5d)。稀土元素總量為117.9×10-6～145.5×10-6，(La/Yb)N值為4.55～7.12，(La/Sm)N值為1.82～2.67，LREE/HREE比值為6.63～8.28，輕重稀土元素的分異特征不明顯(圖6a)。δEu 為0.30～0.38，Eu呈明顯的負異常特征(圖6a)。原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖中，Ba、P、Nb、Ta、Ti虧損；Rb、Th、K、Zr、Hf富集(圖6b)。在Zr-10000Ga/Al圖解中，筍布爾巖體投點于A型花崗巖區(qū)域(圖7a)；在Nb-Y-Ce圖解中，筍布爾巖體投點于A2型區(qū)域(圖7b)。

呼仁陶勒蓋巖體2件樣品的SiO2含量為72.11%～72.69%，Al2O3含量為14.54%～15.04%，MgO含量為0.54%～0.62%。TAS圖解顯示其為花崗巖(圖5a)。Na2O/K2O比值為0.97～1.04，屬于鈣堿性系列(圖5b)和高鉀系列(圖5c)。A/CNK比值為1.05～1.09，為弱過鋁質(zhì)(圖5d)。稀土元素總量為66.59×10-6～76.83×10-6，(La/Yb)N值為15.45～16.35，(La/Sm)N值為4.07～4.49，LREE/HREE比值為19.36～19.54，輕重稀土元素呈明顯的分異特征(圖6a)。δEu 為0.89～0.98，Eu呈輕微的負異常特征(圖6a)。原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖中，Ba、P、Nb、Ta、Ti虧損；Rb、Th、K、Zr、Hf富集(圖6b)。在Zr-10000Ga/Al圖解中，呼仁陶勒蓋投點于I、S型花崗巖區(qū)域，并接近A型花崗巖界限(圖7a)。

4.3 全巖Sr、Nd同位素數(shù)據(jù)

對宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類進行了全巖Sr、Nd同位素測試(表4)。

ALS15-173(塔木素巖體)的ISr為0.704773，εNd(t)值為-1.47，tDM1為1.03Ga，tDM2為1.15Ga (表4)。ALS15-181(筍布爾巖體)的ISr為0.705959，εNd(t)值為-0.25，tDM1為1.40Ga，tDM2為1.05Ga。ALS15-182(筍布爾巖體)的ISr為0.705963，εNd(t)值為-0.30，tDM1為1.58Ga，tDM2為1.05Ga (表4;因該巖體這兩個樣品的fSm/Nd值-0.25和-0.20，與太古宙后大陸地殼對應值-0.4相差較大，考慮其二階段模式年齡)。ALS15-133(呼仁陶勒蓋巖體)的ISr為0.705144，εNd(t)值為-0.82，tDM1為1.05Ga，tDM2為1.09Ga (表4)。

5 討論

5.1 宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)巖漿作用時代

宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)位于阿拉善地塊北緣，厘清其巖漿作用的活動時代，對于認識該區(qū)經(jīng)歷的古亞洲洋俯沖增生與消失過程具有重要意義。通過精細的鋯石U-Pb年代學研究，本文獲得塔木素巖體花崗巖年齡為259.8±1.7Ma，筍布爾巖體花崗巖閃長巖年齡為260.0±1.2Ma，沙拉扎山巖體花崗巖年齡為250.8±2.2Ma。以上數(shù)據(jù)指示宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)至少存在～260Ma和～251Ma的巖漿作用。對于該區(qū)石炭-二疊紀的巖漿作用，前人已有一些研究和初步總結(jié)。Shietal.(2014)通過統(tǒng)計鋯石U-Pb測年結(jié)果，將該區(qū)侵入巖體分為三期：晚石炭世花崗閃長巖，中二疊世花崗巖和輝長巖，晚二疊世花崗閃長巖、二長花崗巖和石英二長花崗巖。甘立勝等(2018)報道尚丹巖體花崗閃長巖為331.7±0.9Ma，將該區(qū)石炭-二疊紀的巖漿活動提早至～332Ma。為了更確切地認識宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)的巖漿活動歷史，本文對已報到的大量年齡數(shù)據(jù)進行了收集統(tǒng)計。

圖5 宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類主量元素特征(a)TAS圖解(據(jù)Middlemost, 1994)；(b)(Na2O+K2O-CaO)-SiO2圖解(據(jù)Frost et al., 2001);(c)K2O-SiO2圖解(據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976)；(d)A/NK-A/CNK圖解(據(jù)Maniar and Piccoli, 1989)Fig.5 The major element characteristics for the Permian granitoids in the Zongnaishan-Shalazhashan regions(a) TAS diagram (after Middlemost, 1994); (b) Na2O+K2O-CaO vs. SiO2 diagram (after Frost et al., 2001); (c) K2O vs. SiO2 diagram (after Peccerillo and Taylor, 1976); (d) A/NK vs. A/CNK diagram (after Maniar and Piccoli, 1989)

圖6 宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類C1球粒隕石標準化REE配分模式圖(a)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.6 The C1 Chondrite-normalized REE patterns (a) and the primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) for the Permian granitoids in the Zongnaishan-Shalazhashan regions (normalization values from Sun and McDonough, 1989)

表3 宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類全巖地球化學分析結(jié)果(主量元素:wt%；稀土和微量元素:×10-6)Table 3 The whole-rock geochemical data for the Permian granitoids in the Zongnaishan-Shalazhashan regions(major elements: wt%; trace elements: ×10-6)

表4 宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類全巖Rb-Sr和Sm-Nd同位素組成Table 4 The whole-rock Rb-Sr andSm-Nd isotopic data for the Permian granitoids in the Zongnaishan-Shalazhashan regions

圖7 宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類Zr-10000 Ga/Al圖解(a, 據(jù)Whalen et al., 1987)和筍布爾巖體Nb-Y-Ce圖解(b,據(jù)Eby，1992)Fig.7 Diagrams of Zr vs. 10000 Ga/Al for the Permian granitoids in the Zongnaishan-Shalazhashan regions (a, after Whalen et al., 1987) and Nb-Y-Ce for the Sunbuer pluton (b, after Eby, 1992)

圖8 宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)巖漿巖年齡分布圖數(shù)據(jù)引自Shi et al., 2014, 2016, 2018；Zheng et al., 2014；Liu et al., 2017b；韓寶福等，2010；仵康林，2011；張文，2013；周印章等，2013；史興俊等，2014，2016；宋偉，2014；徐東卓等，2014；楊奇荻等，2014；甘立勝等，2018；張善明等，2021和本文Fig.8 The age spectra for the magmatic rocks in the Zongnaishan-Shalazhashan tectonic zoneData from Han et al., 2010; Wu et al., 2011; Zhang, 2013; Zhou et al., 2013; Shi et al., 2014, 2016, 2018; Song, 2014; Xu et al., 2014; Yang et al., 2014; Zheng et al., 2014; Liu et al., 2017b; Gan et al., 2018; Zhang et al., 2021; and this study

結(jié)合本研究數(shù)據(jù)，得出宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)巖漿巖年齡分布圖(圖8)。宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)石炭-二疊紀巖漿作用的持續(xù)時間在332～250Ma之間，主要集中在石炭-二疊紀之交、早二疊世末期和中-晚二疊世。巖漿作用的最大峰期在中-晚二疊世，且以中酸性巖漿巖為主；石炭紀至早二疊世的巖漿作用相對微弱，且可能存在石炭紀中期和二疊紀早期兩個巖漿活動停歇期。

關(guān)于該區(qū)早中古生代的巖漿作用，確切的年齡報道較少。鄭榮國等(2016)獲得恩格爾烏蘇地區(qū)黑云母花崗巖年齡為423±4.5Ma和434±1Ma，周印章等(2013)獲得英格特-巴格毛德地區(qū)花崗質(zhì)片麻巖年齡為417.2±3.5Ma。該區(qū)早中古生代的巖漿事件可能與古亞洲洋早期的俯沖消減有關(guān)。關(guān)于該區(qū)前寒武紀的巖漿作用，宋偉(2014)和史興俊等(2016)在宗乃山地區(qū)獲得多種片麻巖的年齡為約1.4～1.5Ga，指示該區(qū)存在中元古代的變質(zhì)基底。周印章等(2013)在英格特-巴格毛德地區(qū)獲得淡色花崗巖年齡為905.2±6.1Ma，指示該區(qū)可能存在新元古代基底。

以上研究指示宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)經(jīng)歷了中元古代早期、新元古代早期、志留紀、泥盆紀、石炭紀、二疊紀的巖漿作用，并以中-晚二疊世巖漿作用為峰期。

圖9 宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)石炭紀-二疊紀-三疊紀巖漿巖鋯石εHf(t)值分布圖數(shù)據(jù)來源：Shi et al., 2014; 史興俊等，2014；甘立勝等，2018和本文Fig.9 The distribution of zircon εHf(t) values for the Carboniferous, to Permian and Triassic magmatic rocks in the Zongnaishan-Shalazhashan tectonic zoneData sources: Shi et al., 2014; Shi et al., 2014; Gan et al., 2018 and this study

5.2 巖石成因

塔木素巖體主要為花崗巖，具有鈣堿性、高鉀和過鋁質(zhì)特征(圖5)，指示其為地殼重熔的產(chǎn)物。塔木素巖體具有較明顯的Eu負異常，Sr呈虧損特征，指示其源區(qū)存在斜長石殘留，巖漿可能形成于中上地殼。塔木素巖體的εNd(t)為-1.47，指示巖漿源區(qū)有古老地殼物質(zhì)的加入；結(jié)合其模式年齡，指示其可能來自于中元古代晚期陸殼基底的重熔。

筍布爾巖體主要為花崗閃長巖和石英閃長巖，屬于中鉀鈣堿性系列，為準過鋁質(zhì)至弱過鋁質(zhì)(圖5)。雖然其全堿含量不是很高，但投點于A型花崗巖區(qū)域(圖7a)。因此，筍布爾巖體應屬于鋁質(zhì)A型花崗巖(Kingetal., 1997; 李小偉等，2010)。筍布爾巖體具有明顯的Eu負異常，其源區(qū)存在斜長石殘留，指示其巖漿很可能形成于中上地殼。筍布爾巖體的εNd(t)為-0.25和-0.30，指示巖漿源區(qū)有古老地殼物質(zhì)的加入；結(jié)合其模式年齡，指示其可能來自于中元古代晚期陸殼基底的重熔。筍布爾巖體的鋯石εHf(t)值為-0.24～+3.70(圖9)，范圍相對較寬，可能指示了一定程度的巖漿混合。而關(guān)于該區(qū)已報道的二疊紀巖漿巖鋯石的εHf(t)值絕大多數(shù)在-1～+11之間(圖9)，指示宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)二疊紀巖漿源區(qū)有更多新生地殼物質(zhì)的加入。只是與本文報道數(shù)據(jù)相比，不同期次不同位置的巖漿源區(qū)有不同程度的新生地殼物質(zhì)加入。

呼仁陶勒蓋巖體所采集樣品為花崗巖，它們具有鈣堿性、高鉀和過鋁質(zhì)特征(圖5)，指示它們?yōu)榈貧ぶ厝鄣漠a(chǎn)物。呼仁陶勒蓋巖體花崗巖具有Eu弱負異常，Sr幾乎無虧損，說明斜長石發(fā)生分離結(jié)晶的程度不強。呼仁陶勒蓋巖體的εNd(t)為-0.82，指示地殼物質(zhì)參與了巖漿的形成；結(jié)合其模式年齡，指示其可能來自于中元古代晚期陸殼基底的重熔。

總的來看，塔木素巖體、筍布爾巖體和呼仁陶勒蓋巖體主要源自中上地殼的部分熔融，有新生地殼物質(zhì)的加入，中元古代晚期古老地殼在其源區(qū)重熔過程中扮演了重要角色。

5.3 構(gòu)造意義

5.3.1 對前寒武紀基底的指示意義

關(guān)于宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)是否存在前寒武紀基底及其屬性問題，一直以來研究程度較為薄弱。以往研究主要基于區(qū)域地質(zhì)對比，認為宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)基底可能由阿拉善地塊裂解而來(王廷印等，1993；吳泰然和何國琦，1993)。近期的地質(zhì)年代學和同位素研究認為該區(qū)存在約1.4～1.5Ga的中元古代陸殼基底，而不存在像阿拉善地塊那樣的太古代及古元古代基底(史興俊等，2016)。周印章等(2013)在英巴地區(qū)獲得片麻巖年齡為905.2±6.1Ma，指示該區(qū)可能存在新元古代早期基底。關(guān)于該區(qū)前寒武紀巖系的直接年齡報道還相對較少，亟需進一步的研究。顯生宙的巖漿巖通常記錄了古老的基底信息，對于認識前寒武紀基底具有重要作用。本文獲得宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)二疊紀花崗巖類的εNd(t)值為-1.47～-0.25，Nd模式年齡為1.03～1.05Ga。這種弱的負εNd(t)值和中元古代晚期的模式年齡與中亞型微陸塊接近于0的εNd(t)值和元古代年齡特征非常相似(Hongetal., 2004)。其中筍布爾巖體的鋯石εHf(t)值為-0.24～+3.70，tDM2為965～1215Ma，與其Sr、Nd同位素的指示意義非常一致。因此，本文報道的同位素數(shù)據(jù)與前人報道的年齡數(shù)據(jù)聯(lián)合指示宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)具有中-新元古代的中亞型微陸塊基底。

5.3.2 對構(gòu)造環(huán)境的指示意義

關(guān)于宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)在二疊紀時期的構(gòu)造環(huán)境，一直存在較大的爭議。Fengetal.(2013)通過對阿拉善地塊及其北緣石炭-二疊紀基性-超基性巖的成因進行研究，認為其與古亞洲洋向南俯沖有關(guān)，宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)在二疊紀處于俯沖環(huán)境。Liuetal.(2017b)通過對阿拉善地塊與宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)花崗巖類進行研究，發(fā)現(xiàn)其同位素特征在早中二疊世(280～265Ma)發(fā)生轉(zhuǎn)折，認為該區(qū)在此期間俯沖結(jié)束并發(fā)生碰撞。Danetal.(2014, 2015)發(fā)現(xiàn)阿拉善地塊及其北緣二疊紀花崗巖類侵入峰期圍繞280Ma，大多具有殼?；旌铣梢?，將其定義為酸性火成巖省，認為其形成于伸展環(huán)境。

圖10 宗乃山-沙拉扎山二疊紀花崗巖類Rb-(Y+Nb)圖解(a, 據(jù)Pearce et al., 1984)和 R1-R2圖解(b, 據(jù)Batchelor and Bowden, 1985)Fig.10 Rb vs.Y+Nb diagram (a, after Pearce et al., 1984) and R1 vs. R2 diagram (b, after Batchelor and Bowden, 1985) for the Permian granitoids in the Zongnaishan-Shalazhashan regions

鑒于以上爭議，本文對宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)二疊紀花崗巖的構(gòu)造環(huán)境進行了研究。在Rb-(Y+Nb)判別圖解(圖10a)中，塔木素巖體投點于后碰撞花崗巖區(qū)域；在R1-R2判別圖解(圖10b)中，塔木素巖體投點于同碰撞環(huán)境附近。在Rb-(Y+Nb)判別圖解(圖10a)中，筍布爾巖體投點于后碰撞花崗巖區(qū)域；在R1-R2判別圖解(圖10b)中，筍布爾巖體投點于碰撞后隆起環(huán)境。筍布爾巖體A型花崗巖類巖石的鋯飽和溫度為756～775℃，塔木素巖體花崗巖的鋯飽和溫度為756～779℃(均參照Watson and Harrison, 1983計算得到)，兩者較為接近，且兩者的形成時代、出露地點較為接近，指示較為一致的形成環(huán)境。筍布爾巖體屬A2型花崗巖，結(jié)合其低于典型幔源A型花崗巖的鋯飽和溫度(Turner and Rushmer, 2009; Pankhurstetal., 2011)和以上構(gòu)造判別圖解，筍布爾巖體很可能形成于碰撞后伸展環(huán)境(Eby, 1992)。結(jié)合其同位素特征，指示其形成于伸展環(huán)境下的地殼重熔，并有新生地殼物質(zhì)的加入。綜合以上證據(jù)，本文認為塔木素巖體和筍布爾巖體均形成于碰撞后伸展環(huán)境。在Rb-(Y+Nb)判別圖解(圖10a)中，呼仁陶勒蓋巖體投點于火山弧花崗巖區(qū)域；在R1-R2判別圖解(圖10b)中，呼仁陶勒蓋巖體投點于同碰撞環(huán)境附近。結(jié)合其巖石成因，呼仁陶勒蓋巖體具有中-新元古代晚期地殼重熔的巖漿源區(qū)，與塔木素巖體和筍布爾巖體非常相似。同時，呼仁陶勒蓋巖體形成時代晚于塔木素巖體和筍布爾巖體，認為呼仁陶勒蓋巖體同樣形成于碰撞后伸展環(huán)境。另外，張文等(2013)報道沙拉扎山地區(qū)烏力吉花崗巖年齡為251Ma，是具有火山弧地球化學特征的后碰撞型花崗巖。徐東卓等(2014)報道沙拉扎山地區(qū)寶格其輝長巖年齡為248Ma，與上述二疊紀末期的花崗巖可構(gòu)成雙峰式組合，并形成于伸展環(huán)境。根據(jù)以上討論可知，宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)在中-晚二疊世已處于碰撞后伸展環(huán)境。

在沉積巖方面，Yinetal.(2016)對烏力吉地區(qū)上石炭統(tǒng)至下二疊統(tǒng)阿木山組進行了地層學分析和火山巖地球化學研究，認為其形成于伸展裂隙環(huán)境。Chenetal.(2020)對該區(qū)阿木山組碎屑巖進行了鋯石U-Pb年代學分析，在多件碎屑巖樣品中未發(fā)現(xiàn)石炭紀鋯石，而所含前寒武紀和古生代鋯石遠大于沉積年齡，這樣的物源特征與伸展盆地相似(Cawoodetal., 2012)。詳細的盆地分析認為銀額盆地(含阿拉善北部地區(qū))石炭-二疊系地層殘留厚度巨大，主要形成于伸展裂陷背景下的濱淺海環(huán)境，存在多期海侵事件和火山噴發(fā)事件(李渭等, 2011；史冀忠等, 2018)，而其中的火山巖多為板內(nèi)成因(黨犇等，2011；姜亭等，2011；Yinetal., 2016)。進一步，石油地質(zhì)學者發(fā)現(xiàn)銀額盆地石炭-二疊系具有良好的油氣地質(zhì)特征，指示該區(qū)為伸展裂陷盆地(盧進才等, 2017, 2018)。

綜合本文數(shù)據(jù)和以上研究成果，認為該區(qū)至少在中-晚二疊世已經(jīng)進入伸展階段。

6 結(jié)論

通過對阿拉善地塊北緣宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)塔木素巖體、筍布爾巖體和呼仁陶勒蓋巖體的年代學、地球化學和同位素研究，結(jié)合前人研究成果，得出以下結(jié)論：

(1)塔木素巖體花崗巖、筍布爾巖體花崗閃長巖和呼仁陶勒蓋巖體花崗巖的年齡分別為259.8±1.7Ma、260.0±1.2Ma和250.8±2.2Ma。宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)經(jīng)歷了中元古代早期、新元古代早期、早古生代和晚古生代的巖漿作用，并以中-晚二疊世巖漿作用為峰期。

(2)塔木素巖體、筍布爾巖體和呼仁陶勒蓋巖體主要源自中上地殼的部分熔融，中元古代晚期古老地殼在其源區(qū)重熔過程中扮演了重要角色。本文同位素數(shù)據(jù)與前人報道的年齡數(shù)據(jù)聯(lián)合指示宗乃山-沙拉扎山構(gòu)造區(qū)具有中-新元古代的中亞型微陸塊基底。

(3)塔木素巖體、筍布爾巖體和呼仁陶勒蓋巖體主要形成于碰撞后伸展環(huán)境，該區(qū)在中-晚二疊世已處于碰撞后伸展環(huán)境。

致謝感謝北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室馬芳、古麗冰和楊斌老師在年齡測試和地球化學測試方面給予的幫助。感謝中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所周紅英老師和中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所李潮峰、李友連老師在同位素測試方面給予的幫助。感謝三位審稿專家和編輯部俞良軍對本文提出的寶貴修改意見。