內蒙古東烏旗北部梅勒圖組火山巖地球化學特征及其構造環境

［摘要］內蒙古東烏旗北部地區梅勒圖組玄武巖及安山巖K-Ar年齡分別為99.7 Ma和98.3 Ma，考慮到研究區內K-Ar年齡偏年輕約24 Ma左右，推測消除誤差后其年齡分別約為123.7 Ma、122.3 Ma，屬早白堊世；巖石地球化學數據指示該套火山巖屬鈣堿性系列，具有偏鋁質特征；巖石總體富集Rb、Ba、K、La、Ce等大離子親石元素，Th、U弱虧損，高場強元素Nb、Ta、Zr、Hf富集。輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，δEu為0.41～0.72，Eu負異常不明顯。綜合研究表明，區內早白堊世梅勒圖組火山巖均為島弧鈣堿性玄武巖向板內玄武巖轉換環境，應該是太平洋板塊西北向俯沖后地殼伸展的產物。

［關鍵詞］梅勒圖組；K-Ar年齡；地球化學特征；構造環境；早白堊世；東烏旗

大興安嶺地區位于中亞造山帶東段，古生代以來，該區經歷了古亞洲洋閉合、蒙古—鄂霍茨克洋閉合及古太平洋板塊俯沖等演化階段[1，2]。該地區晚古生代中生代巖漿活動強烈，形成了廣泛分布的花崗巖及火山巖。總體上，花崗巖的侵入時代相對較早，但大規模侵入則在中生代，尤其是，確認出存在早石炭世、早二疊世、中三疊世、晚三疊世、早侏羅世、中侏羅世、晚侏羅世和早白堊世[3，4]七期大的A型花崗巖事件。其中早二疊世A型花崗巖應該與古亞洲洋閉合后伸展環境有關，晚三疊世和早侏羅世A型花崗巖可能是陸內伸展環境，而從中侏羅世開始，受太平洋板塊俯沖的影響，板塊體制轉換為濱太平洋體系，這些伸展環境的花崗巖與該區燕山期大規模成礦密切相關。

相對而言，大興安嶺地區火山活動主要發生于中侏羅世至早白堊世期間，從中侏羅世開始，大興安嶺地區構造體系即由近東西向逐漸轉變為北東向，并在北東向斷陷盆地中形成了大量火山巖[5]，以中侏羅世的土城子組火山活動為起點[6]，該區晚侏羅世先后形成了滿克頭鄂博組及瑪尼吐組火山巖[7，8]，早白堊世先后沉積了白音高老組[9-12]和梅勒圖組火山巖[13]，梅勒圖組火山巖代表了大興安嶺地區最后一次火山活動，之后進入火山活動相對平靜期，并以大磨拐河組陸相磨拉石建造的沉積開始，逐漸在北東向的斷坳陷盆地中形成了中新生界河湖相沉積。本文在內蒙古東烏旗北部地區一帶區域地質調查成果基礎上，對區內早白堊世梅勒圖組火山巖進行了系統的巖石學、年代學及巖石地球化學研究，探討火山巖的成因和構造環境，為該地區中生代火山巖形成的構造背景提供科學依據。

1 區域地質背景

研究區處于西伯利亞板塊東南部大陸邊緣晚古生代陸緣增生帶上[14]。早古生代陸緣增生帶，本區處于剝蝕狀態；晚古生代主要出露中下泥盆統泥鰍河組淺海相沉積及上泥盆統安格爾音烏拉組海陸交互相碎屑巖建造。中生代時期，伴隨太平洋板塊北西向俯沖，隨著濱太平洋北東向大興安嶺巖漿巖帶形成，中侏羅世在研究區西北部侵入了二長花崗巖，晚侏羅世及早白堊世均在伸展環境中侵入了正長花崗巖[15]，隨之本區構造格局發生了改變，成為歐亞板塊的一部分，形成了一系列北東向斷拗陷盆地，盆地內形成白音高老組酸性火山磨拉石建造和梅勒圖組為中基性火山巖夾酸性火山磨拉石建造及下白堊統大磨拐河組為內陸湖盆相含煤碎屑巖建造；上白堊統二連組為陸相碎屑巖建造。新生代，差異性升降運動導致拗陷盆地繼承和上疊于中生代斷陷盆地之上，沉積了河湖相碎屑巖及基性火山巖的噴溢（圖1）。研究區主要出露火山巖為白音高老組及梅勒圖組，其中白音高老組火山巖主要為流紋巖及流紋質凝灰巖等，梅勒圖組主要為玄武巖及安山巖。

2 梅勒圖組火山巖特征

早白堊世梅勒圖組火山巖出露于研究區中部的道孫舒和東部包恩本呼都嘎一帶，出露面積約3 km2。

道孫舒火山巖：主要巖性為一套氣孔狀、杏仁狀玄武巖，由一個噴發旋回，一個韻律組成，主要表現為流溢相。上新統寶格達烏拉組地層不整合于其上。氣孔含量一般10 %～4 %，大小一般為1 cm，最大可達數厘米，具有拉長定向排列特征；杏仁體含量不同，少者在3 %左右，多者在20 %左右，杏仁體大小差別較大，大者在10 mm以上，小者在2 mm左右顏色多呈灰色、淺灰色、深灰色及灰黑色。

包恩本呼都嘎火山巖：該處火山巖由一個噴發旋回，一個韻律組成，由下到上由溢流相轉為火山爆發相。主體巖性為灰色安山巖、玄武安山巖夾少量灰白色流紋質凝灰巖。不整合于上泥盆統安格爾音烏拉組之上，新近系寶格達烏拉組不整合覆蓋于其上。

3 時代討論

前人根據玄武巖蓋于上新統寶格達烏拉組之上，將該套中基性火山地層形成時代歸第四系上更新統阿巴嘎組，并沒有充分的依據。本次研究在道孫舒南東發現新近系上新統寶格達烏拉組磚紅色砂質泥巖不整合覆蓋于該套火山巖之上，說明其形成時間早于寶格達烏拉組，并在道孫舒南東淺灰色含杏仁玄武巖中采獲K-Ar樣品年齡值為99.7 Ma，在包恩本呼都嘎北西黑色玻基安山巖中采獲K-Ar樣品年齡值為98.3 Ma（相比前者形成時間稍晚），巖石地球化學組合特征也顯示包恩本呼都嘎西北火山巖噴發應該稍晚于道孫舒玄武巖。

通過系統收集區域上梅勒圖組火山巖年齡資料，認為該組火山巖年齡多在114～142 Ma之間，其中，孫君一等[17]在牙克石地區梅勒圖組火山巖獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡114.25 Ma，這也是最年輕的年齡；而最老的年齡則由楊曉平等[18]在大興安嶺地區梅勒圖組獲得，其鋯石U-Pb年齡可達142 Ma；其他針對梅勒圖組火山巖的測年均介于上述測年之間，主要有王良玉等[19]在錫林浩特一帶梅勒圖組獲得鋯石U-Pb年齡118.1Ma、金玲等[20]在內蒙古科右中旗地區梅勒圖組火山巖獲得鋯石U-Pb年齡123～125 Ma、吳昊等[21]在內蒙古科右前旗地區梅勒圖組火山巖獲得鋯石U-Pb年齡120～126 Ma、楊海星等在大興安嶺中南段地區梅勒圖組火山巖獲得鋯石U-Pb年齡127.7～123.4 Ma、徐美君等[22]在內蒙古額爾古納地區梅勒圖組火山巖獲得鋯石U-Pb年齡125 Ma等，均將該區及鄰區梅勒圖組火山巖時代歸屬為早白堊世。