內(nèi)蒙古阿巴嘎旗北部早古生代中奧陶世侵入巖巖石地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義

田麒

摘要：阿巴嘎旗北部北東向浩布爾音塔拉——烏德華——賽音霍博爾斷陷盆地北西側(cè)的查干德勒——查干楚魯廷阿查巖漿帶，在原1：20萬(wàn)區(qū)調(diào)時(shí)劃分為晚古生代巖漿巖帶，通過(guò)本次阿巴嘎旗一帶的1：5萬(wàn)區(qū)調(diào)工作，將其劃分為早古生代3個(gè)構(gòu)造巖漿巖階段，共6個(gè)填圖單元，其中中奧陶世構(gòu)造巖漿巖階段共有3個(gè)填圖單元。巖石組合及巖石地球化學(xué)特征的研究表明，中奧陶世的閃長(zhǎng)玢巖-石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖系列巖漿主要來(lái)源于上地幔或下地殼，是俯沖作用和殼幔相互作用的產(chǎn)物，中奧陶世巖漿巖的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了在阿巴嘎旗北部早古生代時(shí)期的巖漿巖的空白。

關(guān)鍵詞：晚古生代；地球化學(xué)特征；巖漿-構(gòu)造演化

前言

阿巴嘎旗北部干德勒——查干楚魯廷阿查地區(qū)，出露有大量的北東向展布的侵入巖，前人工作程度很低。我們?cè)陂_(kāi)展內(nèi)蒙古1：5萬(wàn)吉爾嘎朗圖等6幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作中，發(fā)現(xiàn)了大量的中奧陶世侵入巖，它們規(guī)模大，發(fā)育完整，通過(guò)細(xì)致的野外觀測(cè)和系統(tǒng)的樣品分析，巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)特征的研究，探討了中奧陶世侵入巖的演化特征、成因機(jī)制和構(gòu)造意義。

1.區(qū)域地質(zhì)概況

工作區(qū)內(nèi)前中生代處于西伯利亞板塊（Ⅰ）西伯利亞板塊東南陸緣增生帶（Ⅱ）東烏旗——扎蘭屯火山型被動(dòng)陸緣（Ⅲ），中新生代屬濱太平洋構(gòu)造域。早古生代花崗巖出露于浩布爾音塔拉——烏德華——賽音霍博爾斷陷盆地北西部，構(gòu)成北東向展布的早古生代構(gòu)造巖漿巖帶，與其伴生的地質(zhì)體有中下奧陶統(tǒng)多寶山組，形成于深水、半深水環(huán)境（圖1）。

2.侵入巖巖石特征

中奧陶世巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，廣泛分布于伊和杭格樂(lè)勒、其根查干敖包一哈達(dá)廷呼都格、查干楚魯特等地，呈北東向帶狀展布，劃分出3個(gè)填圖單元。由閃長(zhǎng)玢巖、石英

二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖組成。

2.1閃長(zhǎng)玢巖

主要分布在伊和杭格樂(lè)勒和烏布爾貝特敖包之間的低洼地帶，出露面積1km²。風(fēng)化面灰色，新鮮面灰綠色、淺綠色。巖石由斑晶、基質(zhì)組成。斑晶由斜長(zhǎng)石構(gòu)成，大小一般0.5mm～4.0mm，雜亂狀分布，基質(zhì)為微晶的斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、角閃石等。粒徑一般<0.2mm，粒間鑲嵌狀，顯定向分布。斜長(zhǎng)石呈半自形板狀-它形粒狀，不均勻絹云母化、黝簾石化、葡萄石化等。石英它形粒狀。黑云母綠泥石化，角閃石黃綠色，呈半自形-它形柱、粒狀。

2.2中細(xì)粒石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖

主要出露于巴嘎杭格勒——烏布爾貝特敖包——大坂根敖包一帶。出露面積約44.6km²，呈北東向條帶狀展布，長(zhǎng)13km，寬0.9km～4.7km。侵入閃長(zhǎng)玢巖，被晚奧陶世的斑狀中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖侵入。風(fēng)化灰紅色，新鮮面淺肉紅色，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母，角閃石，局部含少量長(zhǎng)石斑晶，粒徑以2mm～5mm為主。

2.3花崗閃長(zhǎng)巖

主要分布在北部查干楚魯廷戈壁一帶，出露面積25.86km²。地勢(shì)相對(duì)較高，球形風(fēng)化明顯，次生節(jié)理發(fā)育，含暗色微粒包體，直徑2cm～30cm。該單元主要呈殘留體分布于志留紀(jì)巖體內(nèi)。風(fēng)化面為灰色、灰白色，新鮮面灰色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，具明顯的球形風(fēng)化，含暗色閃長(zhǎng)質(zhì)包體。斜長(zhǎng)石它形粒狀，呈褐黃色或灰白色。鉀長(zhǎng)石，半自形板狀，雜亂或填隙狀分布，輕高嶺土化。石英，無(wú)色透明，多為粒狀，具明顯的油脂光澤，黑云母，黑褐色或墨綠色，細(xì)小片狀，角閃石，黑褐色，短柱狀。

3.巖石化學(xué)及地球化學(xué)特征

3.1巖石化學(xué)特征

各巖體化學(xué)成分及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

3.1.1閃長(zhǎng)玢巖

SiO₂含量53.92、含量較低，屬中性巖范疇，Al₂O₃含量17.02%，K₂O為1.50%，Na₂O為3.41%，CaO為7.38%，鋁指數(shù)（A/CNK）=0.82，屬于偏鋁質(zhì)巖系。里特曼指數(shù)σ在2.21，屬鈣堿性系列。在花崗巖ACF判別圖解上位于Ⅰ型花崗巖處（圖2）。分異指數(shù)DI）50.14，固結(jié)指數(shù)（SI）28.97，總體反映巖漿分異程度偏低；長(zhǎng)英指數(shù)（FL）52.26，鐵鎂指數(shù)（MF）59.79，表明巖漿分離結(jié)晶作用程度弱。

3.1.2石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖

SiO₂含量在64.44%～65.08%之間（表1）；1其Al₂O₃含量在14.94%～15.23%之間，K₂O為2.75%-3.18%，Na₂O為3.45%～4.11%，CaO為2.40%～3.24%，A/NK為1.49～1.73，鋁指數(shù)（A/CNK）=1.02-1.04，屬于弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖。巖石的里特曼指數(shù)σ在1.74～2.48，屬鈣堿性系列（圖2）。分異指數(shù)（DI）70.82～75.83，固結(jié)指數(shù)（SI）12.34～14.82，總體反映巖漿分異程度較高；長(zhǎng)英指數(shù)（FL）67.99～75.28，鐵鎂指數(shù)（MF）72.02～74.16，揭示巖漿分離結(jié)晶作用程度中等。

3.1.3花崗閃長(zhǎng)巖

SiO₂含量在66.44%～70.92%之間（表1）；其Al₂2O₃含量在13.66%～15.79%之間，K₂O為3.67%～4.33%，Na₂O為3.52%～4.45%，CaO為1.94%～2.36%，A/NK為1.30～1.38，A/CNK為0.97～1.00，屬偏鋁質(zhì)花崗巖。巖石的里特曼指數(shù)σ在2.20～2.92，屬鈣堿性系列（圖2）。分異指數(shù)（DI）79.91～84.84，固結(jié)指數(shù)（SI）6.98～8.89，總體反映巖漿分異程度較高；長(zhǎng)英指數(shù)（FL）77.80～80.18，鐵鎂指數(shù)（MF）74.52～77.40，揭示巖漿分離結(jié)晶作用程度中等。

3.2稀土元素地球化學(xué)特征

各巖體稀土元素含量及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2.

3.2.1閃長(zhǎng)玢巖

巖體的稀土含量相對(duì)較低（表2），稀土總量∑REE=143.03×10^-6；輕重稀土元素比值（LREE/HREE）平均4.55，δEu為0.89，其巖漿來(lái)源可能是上地幔；（La/Yb）_N為4.03，（La/Sm）_N為2.16，（Gd/Yb）_N為1.21。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分曲線（圖3a）表現(xiàn)為右傾，輕稀土富集，重稀土相對(duì)虧損，輕、重稀土元素間分餾大，略具Eu負(fù)異常。

3.2.2石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖

巖體的稀土總量變化不大（表2），∑REE為121.22×10^-6～155.22×10^-6；輕重稀土元素比值（LREE/HREE）為5.16～5.80，均值5.40，δEu為0.60～0.69，巖漿來(lái)源可能由于上地幔不同程度的部分熔融而成；（La/Yb）_N為4.16～5.25，均值4.60；（La/Sm）_N為2.33～2.73，均值2.51；（Gd/Yb）_N為1.17-1.25，均值1.20。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分曲線（圖3b）表現(xiàn)為右傾，具有弱負(fù)Eu異常；稀土配分曲線表現(xiàn)為輕稀土富集，重稀土相對(duì)虧損。

3.2.3花崗閃長(zhǎng)巖

巖體的稀土總量變化不大，ZREE為121.47×10^-6～167.46×10^-6；輕重稀土元素比值（LREE/HREE）為5.07～5.55，均值5.33，稀土分餾程度高，輕稀土相對(duì)富集，曲線斜率較大，δEu為0.48～0.91，具明顯銪負(fù)異常。

不同巖石類(lèi)型稀土配分曲線特征的相似性，反映其具有相同或相似的巖漿來(lái)源和演化歷史。稀土分餾程度高，輕稀土相對(duì)富集，重稀土相對(duì)虧損，具明顯銪負(fù)異常，均呈左高右低，向右傾斜，銪處呈“V”字型深谷，具火山弧侵入巖的普遍特征。

3.3微量元素地球化學(xué)特征

各巖體微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表3.

3.3.1閃長(zhǎng)玢巖

對(duì)比大陸地殼微量元素（表3），K、Sr、Ba均虧損，富集zr、V、Ti。大洋中脊拉班玄武巖標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)圖上（圖4a），顯示巖體富集Rb、Th、Ta、Ce等元素，而B(niǎo)a、Nb、Sm具明顯的負(fù)異常。其K/Rb均值215.01，Rb/Sr均0.19（<0.24，地殼Rb/Sr比值）。大離子親石元素LILE中富集Rb，虧損Ba；高場(chǎng)強(qiáng)元素HFSE中Hf、Nb虧損、Zr、Ta富集。

3.3.2石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖

對(duì)比大陸地殼微量元素（表3），K、Rb、Sr、Ba均虧損，富集Zr、V、Ti。大洋中脊拉班玄武巖標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)圖（圖4b）上，顯示巖體富集K、Rb、Th、Ta、Ce等元素，而B(niǎo)a、Nb、Sm具明顯的負(fù)異常。其K/Rb均值207.84，Rb/Sr均值0.57。大離子親石元素LILE中富集K、Rb等，虧損Ba；高場(chǎng)強(qiáng)元素HFSE中Hf、Nb虧損、Zr、Ta富集。

3.3.3花崗閃長(zhǎng)巖

對(duì)比地殼元素豐度，中奧陶世花崗閃長(zhǎng)巖富集K、Ti、Rb、Ba、Zr、Hf、Ta、Th，過(guò)渡金屬V、Cr、Co、Ni及Nb、P虧損。其K/Rb均值158.15，Rb/Sr均值1.36。在大洋中脊拉班玄武巖標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)圖（圖4c）上，富集K、Rb、Th、Ta、Ce、Zr，Sm，虧損Ba、Nb、Hf。

4.成因及構(gòu)造環(huán)境分析

上述特征表明，該階段閃長(zhǎng)玢巖-石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖系列巖漿形成演化較為復(fù)雜，巖漿來(lái)源深，巖漿主體由上地幔一下地殼硅鎂質(zhì)巖石通過(guò)部分熔融作用形成，并與地殼物質(zhì)發(fā)生混合，是多階段演化的產(chǎn)物，最終形成具有島弧鈣堿性系列的火山巖；巖石地球化學(xué)特征顯示形成于島弧一活動(dòng)陸緣環(huán)境，這與工作區(qū)中下奧陶統(tǒng)多寶山組變安山巖的存在相吻合。

5.巖漿-構(gòu)造演化

中奧陶世巖石為中鉀鈣堿性巖系、“Ⅰ”型花崗巖，具火山弧花崗巖屬性。中奧陶世巖漿活動(dòng)伴隨板塊俯沖、消減過(guò)程，為洋殼俯沖、消減后熔融巖漿在北東向斷裂構(gòu)造控制下被動(dòng)侵位，形成分布廣泛但規(guī)模較小的俯沖中奧陶世期侵入巖組合，是板塊俯沖消減的地質(zhì)記錄。說(shuō)明本區(qū)新元古代可能存在俯沖作用。