內蒙古達青牧場巖體巖石地球化學特征與構造環境

吳雪梅　張汐

摘 要：研究區位于西伯利亞板塊與華北板塊大陸邊緣增生和碰撞過渡區以及古亞洲洋構造域與古太平洋構造域疊加轉換的關鍵部位，區內巖漿巖分布廣泛。文章通過對達青牧場巖體地球化學分析，結合區域地質背景，應用巖石化學方法，通過主量元素、微量元素和稀土元素的含量分析，得出一些經典圖解確定巖體構造背景。主量元素分析表明巖體基性巖漿和酸性巖漿之間有過較強的物質交換，指示巖漿混合作用的存在。巖體正長花崗巖3個樣品具高Si，富Al和Na，低Ca、Mg和Fe2O3，K2O/ Na2O值大于1，A/CNK值為1.34-1.49；輕重稀土元素分餾強烈，輕稀土富集，重稀土虧損，Eu 異常明顯，表明為偏鋁質的高鉀鈣堿性A型花崗巖。在微量元素相關判別圖中，達青牧場巖體基本落入火山弧花崗巖（VAG）和同碰撞花崗巖（Syn-Colg）范圍，總體表現為與碰撞有關的島弧花崗巖，反映出花崗巖形成于俯沖帶的構造環境。

關鍵詞：達青牧場；巖體；地球化學特征；構造環境

1 地質背景

研究區位于內蒙古西烏珠穆沁旗境內，北距西烏旗旗政府駐地巴拉嘎爾高勒鎮10公里。區域大地構造位置處于西伯利亞板塊與華北板塊大陸邊緣增生和碰撞過渡區以及古亞洲洋構造域與古太平洋構造域疊加轉換的關鍵部位（圖1）。

2 巖體地質特征

巖體主要分布在達青牧場舊場部一帶，出露面積約51km2，呈不規則狀，巖體東部被晚二疊世花崗巖侵入，北部被上侏羅統火山巖不整合覆蓋，南部侵入錫林郭勒雜巖和晚石炭世石英閃長巖[1]。巖體巖性主要為正長花崗巖、二長花崗巖、石英閃長巖花崗閃長巖。

3 巖石地球化學特征

在本次研究中，總共采集了9個巖石地球化學樣品，樣品編號為PM101-4b1、PM101-5b1、PM101-6b1、PM101-11b1、PM101-12b1、PM101-17b1、PM101-19b1、PM101-23b1和PM101-25b1，送至河北區域地質調查研究所廊坊實驗室進行測試。主量元素和微量元素分別采用XRF和ICP-MS儀器測試。主量元素精度優于1%；微量分析采用酸溶法溶樣，用0.5ml高純度的HNO3和2.5ml高純度的HF在高壓下溶樣，用HNO3提取并稀釋定容后，在雙聚焦電感耦合等離子質譜儀（ICP-MS）上進行，分析精度優于10%。巖石的分析數據見表1、表2和表3。

3.1 主量元素

主量元素分析結果及有關參數見表1，正長花崗巖（3個樣品）的SiO2介于74.20～78.52（wt%），Na2O+K2O值為7.12～8.93（wt%），K2O/Na2O為1.10～1.85，顯示了相對富鉀、低鈉的特征，屬鉀質花崗巖。Al2O3含量為11.84～13.23（wt%），鋁飽和指數A/CNK為1.34～1.48，屬過鋁質花崗巖類， Fe2O3含量在0.18～1.05%，MgO含量在0.12～0.50，變化較大。樣品在TAS侵入巖分類圖中全部落入亞堿性系列，屬花崗巖類（圖2）；在K2O-SiO2圖中，全部落入高鉀鈣堿性系列（圖3）。

花崗閃長巖（2個樣品）的SiO2介于70.16～73.06（wt%），Na2O+K2O值為6.57～7.25（wt%），K2O/Na2O為0.04～0.60，顯示了相對富鈉、低鉀的特征。Al2O3含量為14.12～14.45（wt%），鋁飽和指數A/CNK為1.58～1.70，屬過鋁質花崗巖類，Fe2O3含量在1.25～1.53%，MgO含量在0.45～1.12，變化較大。樣品在TAS侵入巖分類圖中全部落入亞堿性系列，屬花崗巖類和花崗閃長巖類（圖2）；在K2O-SiO2圖中，落入鈣堿性系列和低鉀（拉斑）系列（圖3）。

閃長巖和石英閃長巖（共3個樣品）的SiO2介于55.02～61.00（wt%），Na2O+K2O值為2.00～3.78（wt%），K2O/Na2O為0.25～0.38，顯示了相對富鈉、低鉀的特征。Al2O3含量為7.91～15.37（wt%），鋁飽和指數A/CNK為0.67～1.37， Fe2O3含量在2.02～2.65%，變化不大，MgO含量在4.24～12.50，變化較大。樣品在TAS侵入巖分類圖中全部落入亞堿性系列，屬閃長巖和輝長閃長巖類（圖2）；在K2O-SiO2圖中，落入鈣堿性系列和低鉀（拉斑）系列（圖3）。

石英閃長巖（1個樣品）的SiO2含量為46.54（wt%），Na2O+K2O值為3.31（wt%），K2O/Na2O為0.62，顯示了相對富鈉、低鉀的特征。Al2O3含量為16.73（wt%），鋁飽和指數A/CNK為1.23， Fe2O3含量為3.77，MgO含量為8.62。樣品在TAS侵入巖分類圖中介于堿性和亞堿性系列之間（圖2）；在K2O-SiO2圖中，落入高鉀鈣堿性系列（圖3）。

3.2 稀土元素

稀土元素分析結果見表2，球粒隕石標準化圖中除PM101-12YQ1（淺肉紅色粗中粒正長花崗巖）與其他幾組數據差距較大之外，標準化曲線總體呈平行分布，形態特征比較相似（圖4）表明數據一致性較好。

從9個樣品的數據來看，巖體稀土元素總量介于14.82～130.67μg/g之間。輕稀土介于13.17～114.28μg/g之間，LREE/HREE比值變化范圍4.70～7.96之間，反映出輕稀土富集的特征。稀土元素分餾明顯，（LaN/YbN）介于3.56～8.49之間。稀土元素球粒隕石標準化配分圖呈明顯的右傾型，輕稀土傾斜度較大，而重稀土較平緩，說明輕稀土元素分餾程度明顯高于重稀土元素。除PM101-12YQ1（淺肉紅色粗中粒正長花崗巖）之外，銪異常值（δEu）變化于0.24～1.02之間，反映出Eu具有負異常的特征，而PM101-12YQ1（淺肉紅色粗中粒正長花崗巖）的銪異常值（δEu）為3.75，反應出嚴重的Eu正異常的特征。

3.3 微量元素

微量元素分析結果見表3，由微量元素比值蛛網圖（圖5）可以看出，樣品不相容元素富集，特別是強不容元素 Rb、Th 等富集程度較高，虧損高場強元素Nb、Sr、Hf等。正長花崗巖虧損Ba、Nb、和Sr等，富集Rb、Th、Zr等?；◢忛W長巖和閃長巖則都表現Ba、Nb、和Hf不同程度的虧損，La、Zr、Sm等不同程度的富集。相比之下，正長花崗巖表現出更強的Ba、Nb、和Sr的虧損。

4 構造環境討論

由于中亞造山帶具有多階段增生、縫合的特點[2]，前人依據不同的構造演化模型有不同的認識。有的學者認為，古亞洲洋在中古生代就已經閉合，石炭-二疊紀區域上發育廣泛裂谷活動[3]，西烏旗地區該時代花崗巖侵入到變形的錫林郭勒雜巖中，形成于華北板塊與西伯利亞板塊碰撞后的大陸裂谷環境[4][5]。

在主量元素哈克圖解中（圖6），所有巖石樣品的TiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、P2O5、MnO和K2O均與SiO2均表現為較好的線性關系。其中K2O呈正相關，其余均為負相關性。即在該巖體的哈克圖解中，均接近線性趨勢。這些特征說明巖體可能為巖漿混合作用的演化趨勢，因為在分離結晶作用過程中，由于受固溶體礦物晶出的影響，其演化線多為曲線而不是直線[6]。

巖體中不同巖石類型具有相似的稀土元素配分型式：較強的右傾式，輕重稀土元素分餾強烈，Eu具有負異常的特征，說明其具有同源性。而巖體中發育有暗色包體包體，這些特征指示基性巖漿和酸性巖漿之間有過較強的物質交換，指示巖漿混合作用的存在。

從整體看，巖體中不同巖石類型之間微量元素具有一定的趨同性，說明基性巖漿和酸性巖漿之間有過較強的物質平衡，是巖漿混合作用的記錄。

采用Pearce等（1984）和Harris（1986）的微量元素相關判別圖（圖7），研究區達青牧場巖體基本落入火山弧花崗巖（VAG）和同碰撞花崗巖（Syn-Colg）范圍，總體表現為與碰撞、有關的島弧花崗巖，反映出花崗巖形成于俯沖帶的構造環境。

5 結束語

通過野外地質調查和大量資料閱讀，結合研究區內的構造、巖漿巖等區域地質背景，對內蒙古西烏旗達青牧場巖體進行了分析與研究，得出以下結論：

（1）在主量元素哈克圖解中，所有巖石樣品的TiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、P2O5、MnO和K2O均與SiO2均表現為較好的線性關系。這些特征說明巖體可能為巖漿混合作用的演化趨勢。不同巖石類型具有相似的稀土元素配分型式：較強的右傾式，輕重稀土元素分餾強烈，Eu具有負異常的特征，說明其具有同源性。而巖體中發育有暗色包體，這些特征指示基性巖漿和酸性巖漿之間有過較強的物質交換，指示巖漿混合作用的存在。

（2）巖體正長花崗巖3個樣品具高Si，富Al和Na，低Ca、Mg和Fe2O3，K2O/Na2O值大于1，A/CNK值為1.34-1.49；輕重稀土元素分餾強烈，輕稀土富集，重稀土虧損，Eu異常明顯，表明為偏鋁質的高鉀鈣堿性A型花崗巖。

（3）在微量元素相關判別圖，研究區達青牧場巖體基本落入火山弧花崗巖（VAG）和同碰撞花崗巖（Syn-Colg）范圍，總體表現為與碰撞有關的島弧花崗巖，反映出花崗巖形成于俯沖帶的構造環境。

參考文獻

[1]內蒙古自治區地質局.西烏珠穆沁幅1：20萬區調幅區域地質調查報告[Z].1978.

[2]Sengor A M C，Natal'in B A，Burtman V S. Evolution of the Altaid tectonic collage and Paleozoic crustal growth in Eurasia[J].Nature，1993，364：209-307.

[3]唐克東.中朝板塊北側褶皺帶構造演化及成礦規律[M].北京大學出版社，1989.

[4]鮑慶中，張長捷，吳之理，等.內蒙古白音高勒地區石炭紀石英閃長巖SHRIMP鋯石U-Pb年代學及其意義[J].吉林大學學報（地球科學版），2007，37（1）：15-23.

[5]鮑慶中，張長捷，吳之理，等.內蒙古東南部晚古生代裂谷區花崗質巖石鋯石SHRIMP U-Pb定年及其地質意義[J].中國地質，2007，34（5）：790-798.

[6]周 若.花崗巖混合作用[J].地學前緣，1994，1（1-2）：87-97.