內蒙古伊拉木圖花崗巖地球化學、同位素年代學特征及其地質意義

董立帥，趙澤南，侯飛飛

（1.河北省地礦局第九地質大隊，河北 邢臺 054000；2.河北省區域地質調查院，河北 廊坊 065000）

伊拉木圖地區位于松遼盆地南部邊界，赤峰—開原大斷裂穿過研究區。區內發育有大面積花崗巖類，前人研究工作程度較低，1∶20萬區調報告（內蒙古自治區地質局第二區域地質測量隊，1967）認為其形成于晚石炭世—晚二疊世。區內鐵、銅、鉛鋅、金等礦產資源較為豐富，與區內花崗巖關系較為密切。本文以伊拉木圖等四幅1∶5萬礦調項目（河北省地礦局第十一地質大隊，2016）為依托，對區內花崗巖類進行巖石學、地球化學、同位素年代學系統研究。

1 地質背景

研究區出露地層有中太古界烏拉山巖群，古生界上石炭統石咀子組，中生界下白堊統義縣組、九佛堂組，上更新統烏爾吉組，全新統。烏拉山巖群，巖性為二長片麻巖、角閃二長片麻巖、角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖夾磁鐵石英巖、斜長角閃巖等。石咀子組巖性為砂巖、石灰巖夾泥巖，采集有珊瑚、海百合莖化石。義縣組巖性為安山巖、安山質凝灰角礫巖、底礫巖。九佛堂組巖性為礫巖、砂礫巖、粘土質粉砂巖。烏爾吉組由亞砂土、亞粘土組成。全新統由沖洪積物、沖積物組成。

巖漿巖廣發發育，出露侵入巖有中?；◢弾r、中細粒花崗巖、中粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖、中細粒閃長巖、細粒閃長巖。

區內經歷了呂梁、華力西、燕山及喜山多期變動，形成以北東向(包括北東東向)為主的構造格局。尤以華力西晚期的構造變動最為強烈，構造線的方向為北東東向。燕山期以斷裂活動和火山噴發為特征，構造線為北東—北北東向。呂梁、華力西、燕山三期構造變動分別形成了近東西向、北東向及北北東向三個構造體系，構成了本區的基本構造格架。

2 樣品采集和實驗方法

系統地質調查的基礎上，選取代表性樣品進行巖石地球化學、同位素年代學分析，中細?；◢弾r同位素樣品（TW1269）采樣位置同GS1269，中粒二長花崗巖同位素樣品（TW3067）采樣位置同GS3067-1，細粒二長花崗巖同位素樣品（TW0158）采樣位置同P20-GS1。

中細?；◢弾r：中細粒結構，塊狀構造。礦物成分：鉀長石多呈半自形板狀，雜亂分布，多為條紋長石，一般含量50%～65%；斜長石多呈自形—半自形板狀，聚片雙晶發育，斜長石牌號An在15左右，多屬更長石，含量15%～20%；石英呈他形粒狀，分布于長石粒間，一般含量20%～35%；黑云母呈片狀，多被綠泥石、絹云母交代，含量不穩定，一般2%～3%；含少量磁鐵礦。

中粒二長花崗巖：中粒結構，塊狀構造。礦物成分:鉀長石多呈半自形板狀，少量呈他形粒狀，部分卡式雙晶發育，多為條紋長石或正長石，部分與石英接觸邊緣有時形成交融結構，一般含量30%～45%；斜長石多呈自形—半自形板狀，聚片雙晶發育，斜長石牌號An 在15 左右，多屬更長石，含量25%～40%；石英呈他形粒狀，表面純凈，分布于長石粒間，一般含量20%～40%；黑云母呈片狀，含量不穩定，一般2%～3%。

細粒二長花崗巖：細粒結構，塊狀構造。礦物成分:鉀長石多呈半自形板狀，少量呈他形粒狀，部分格子雙晶發育，多為條紋長石或正長石，一般含量30%～45%；斜長石多呈自形—半自形板狀，聚片雙晶發育，負低突起，斜長石牌號An在15左右，多屬更長石，含量30%～40%；石英呈他形粒狀，表面純凈，分布于長石粒間，一般含量20%～25%；黑云母呈片狀，多被綠泥石、絹云母交代，含量不穩定，一般2%～5%。

樣品主量元素、稀土元素、微量元素分析在河北省第九地質大隊實驗室完成。主量元素測試儀器為AxiosmaxX射線熒光光譜儀；灼失量、H2O-、H2O+分析儀器為P245電子分析天平；FeO采用50mL滴定管滴定；稀土元素及微量元素分析測試儀器為X Serise2等離子體質譜儀。測試溫度為26℃，濕度為40%，測試精度優于5%。

分析儀器為Finnigan Neptune 型MC-ICP MS 及配套的New Wave UP213激光剝蝕系統。激光剝蝕束斑直徑為25μm，剝蝕深度為20～40μm，頻率為10Hz，能量密度為2.5J/cm2，以He為載氣。信號較小的207Pb、206Pb、204Pb（+204Hg）、202Hg 用離子計數器（multi-ioncounters）接收，208Pb、232Th、238U 信號用法拉第杯接收，實現了所有目標同位素信號的同時接受。

3 測試結果

3.1 主量元素

中細粒花崗巖（GS1269、P21-GS1）燒失量（0.20%～1.02%）較低，總量為99.60%～99.73%，受后期流體及變質作用影響較小，巖石地球化學特征能夠有效反映巖石特征。樣品SiO2含量為72.81%～74.21%，為酸性巖；TiO2含量0.31%～0.38%；Al2O3含量14.00%～14.06%；Fe2O3含量為0.91%～0.95%；MgO含量為0.08%～.0.46%；K2O 含量為4.16%～5.19%；Na2O 含量3.75%～3.94%；Na2O+K2O 含量為8.10%～8.94%。TAS 圖解中，樣品投點于花崗巖區域，屬于亞堿性系列（圖1）。K2O-SiO2圖解（圖2）中樣品投點于高鉀鈣堿性系列區域。巖石分異指數DI為89.52～94.34，分異程度較高，鋁飽和指數A/CNK為1.06～1.11，為弱過鋁質巖石。

圖1 TAS圖解

圖2 K2O-SiO2圖解

中粒二長花崗巖（GS3067-1、P9-GS1、P16-GS1、P16-GS2）燒失量（0.32%～1.00%）較低，總量為98.79%～99.41%，受后期流體及變質作用影響較小，巖石地球化學特征能夠有效反映巖石特征。樣品SiO2含量為71.60%～76.39%，為酸性巖；TiO2含量0.08%～0.34%；Al2O3含量12.14%～15.11%；Fe2O3含量為0.74%～1.74%；MgO 含量為0.08%～.0.15%；K2O 含量為4.68%～5.69%；Na2O 含量2.95%～3.52%；Na2O+K2O 含量為7.80%～8.64%。TAS 圖解中，樣品投點于花崗巖區域，屬于亞堿性系列（圖1）。K2O-SiO2圖解（圖2）中樣品投點于高鉀鈣堿性、鉀玄巖系列區域。巖石分異指數DI為91.51～94.10，分異程度較高，鋁飽和指數A/CNK為1.08～1.30，為弱—強過鋁質巖石。

細粒二長花崗巖（P18-GS1、P20-GS1）燒失量（0.48%～0.74%）較低，總量為99.35%～99.45%，受后期流體及變質作用影響較小，巖石地球化學特征能夠有效反映巖石特征。樣品SiO2含量為74.84%～76.74%，為酸性巖；TiO2含量0.16%～0.24%；Al2O3含量12.43%～13.92%；Fe2O3含量為0.86%；MgO含量為0.10%～.0.12%；K2O 含量為4.98%～5.42%；Na2O 含量2.29%～2.62%；Na2O+K2O 含量為7.27%～8.04%。TAS 圖解中，樣品投點于花崗巖區域，屬于亞堿性系列（圖1）。K2O-SiO2圖解（圖2）中樣品投點于高鉀鈣堿性系列區域。巖石分異指數DI為92.93～92.99，分異程度較高，鋁飽和指數A/CNK為1.24～1.29，為強過鋁質巖石。

3.2 稀土元素

中細粒花崗巖稀土含量較低，ΣREE 為（156.97～195.52）×10-6，輕稀土LREE 含量為（145.58～184.21）×10-6，重稀土HREE含量為（11.31～11.39）×10-6。輕/重稀土比值為12.78～16.29，（La/Yb）N為13.34～18.15，輕重稀土分異程度較高；輕稀土分異程度較高；重稀土分異程度較低；δEu 為0.69～0.79，具中等負異常；δCe為1.27～1.34，具弱正異常。稀土配分曲線具右傾特征，輕稀土相對富集、重稀土相對虧損。

中粒二長花崗巖稀土含量較低，ΣREE 為（234.27～385.75）×10-6，輕稀土LREE含量為（218.30～367.07）×10-6，重稀土HREE含量為（12.76～18.68）×10-6。輕/重稀土比值為13.67～19.65，（La/Yb）N為17.26～39.37，輕重稀土分異程度較高；輕稀土分異程度較高；重稀土分異程度較低；δEu 為0.29～0.74，具強—中等負異常；δCe 為0.97～1.06，具弱異常。稀土配分曲線具右傾特征，輕稀土相對富集、重稀土相對虧損。

細粒二長花崗巖稀土含量較低，ΣREE 為（113.16～122.79）×10-6，輕稀土LREE 含量為（99.16～112.33）×10-6，重稀土HREE含量為（10.46～14.00）×10-6。輕/重 稀 土 比 值 為7.08～10.74，（La/Yb）N為6.09～13.92，輕重稀土分異程相對度較高；輕稀土分異程度較高；重稀土分異程度較低；δEu 為0.30～0.58，具強—中等負異常；δCe 為1.02，具弱正異常。稀土配分曲線具右傾特征，輕稀土相對富集、重稀土相對虧損。

3.3 微量元素

微量元素蛛網圖（圖3）顯示，中細?；◢弾r、中粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖三者配分曲線高度一致，均具有右傾特征，Rb、K、Ba、Tu、U 等大離子親石元素富集，具Sr、P、Ti負異常。

圖3 微量元素原始地幔標準化蛛網圖(標準化數據據Sun and McDonough,1989)

4 討論

4.1 年代學意義

前人對伊拉木圖地區花崗巖年齡研究較少，僅依據地質體間的接觸關系將其歸屬于晚石炭世和晚二疊世。本次研究在系統地質調查的基礎上選擇代表性樣品進行年齡測試。鋯石U-Pb測年是目前最為成熟有效的同位素測年手段。鋯石U-Pb 測年具有鋯石易選、穩定性強、封閉體系溫度高的特點。本次年齡測試方法為鋯石LA-ICP-MS。用于測試的鋯石具有自形程度較好、發育震蕩環帶和Th/U 比值高等特點，具明顯巖漿成因成因，中細?；◢弾r、中粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖鋯石U-Pb 年齡分別為248.0Ma±1.3Ma、247.4Ma±2.8Ma、247.4Ma±1.2Ma，表明其形成于早三疊世，與前人觀點存在較大差異。

4.2 巖石成因

中細?；◢弾r、中粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖手標本及鏡下未見堿性角閃石等特征堿性暗色礦物，稀土配分曲線呈右傾，Zr含量分別為（184～234）×10-6、（86～244）×10-6和（105～109）×10-6，與A型花崗巖特征差異較大?；◢弾r手標本及鏡下鑒定未見角閃石，標準礦物計算（CIPW）未見透輝石（Di），見有大量標準礦物剛玉分子（C）（分別為0.75～1.42、0.92～3.54、2.40～3.17），巖石具過鋁質（A/CNK 分別為1.06～1.11、1.08～1.30 和1.24～1.29），表明巖體與I 型花崗巖特征差異較大，具有S 型花崗巖特征。在部分熔融的過程中，同源巖漿Nb/Ta比值相同。中細?；◢弾r、中粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖Nb/Ta 比值分別為8.88～9.48、8.90～10.68 和6.21～7.07，接近或略小于地殼平均值（10），遠小于地幔平均值（60），表明其巖漿源區為殼源物質，巖漿源區成分較為均一。綜合分析認為中細?；◢弾r等均為S型花崗巖。

4.3 構造環境及地質意義背景探討

研究表明，高場強元素（HFSE），穩定性較好，能夠有效判別巖石構造環境。Rb、Y（Yb）、Nb（Ta）是被選擇區分大洋脊花崗巖（ORG）、火山弧花崗巖（VAG）、板內花崗巖（WPG）和碰撞帶花崗巖（Syn-COLG）等大多數類型最為有效的判據。樣品Nb-Y構造判別圖解中，樣品投點于火山弧—同碰撞造山環境；R2-R1圖解中樣品主要投點于同碰撞及與后碰撞邊界附近；Rb-Y+Ta圖解中，樣品投點于火山弧與同碰撞邊界處。

古亞洲洋于晚二疊世于索倫山—西拉木倫河縫合帶閉合。伊拉木圖地區位于索倫山—西拉木倫縫合帶南側，中細?；◢弾r、中粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖形成于早三疊世，形成時限晚于主碰撞期，結合構造判別圖解，巖體形成于后碰撞構造環境。

5 結論

（1）中細粒花崗巖、中粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖亞堿性系列巖石，分異程度較高，ΣREE較低，稀土配分曲線具右傾特征，微量元素蛛網圖配分曲線高度一致，均具有右傾特征，為S型花崗巖。

（2）中細粒花崗巖、中粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖鋯石U-Pb 年齡分別為248.0Ma±1.3Ma、247.4Ma±2.8Ma、247.4Ma±1.2Ma，均為早三疊世巖漿活動的產物

（3）花崗巖形成于后碰撞構造環境。