內蒙古巴潤布拉格地區早二疊世黑云母堿長花崗巖巖石地質特征及其時代成因

趙建國　李彬　郭文軍　李磊

［關鍵詞］花崗巖；巴潤布拉格；鋯石U-Pb；早二疊世

巴潤布拉格位于內蒙古自治區北東部，西與蒙古國接壤。古生代地層屬北疆—興安地層大區、興安地層區、東烏—呼瑪地層分區，中—新生界為濱太平洋地層區、大興安嶺—燕山地層分區、博克圖—二連浩特地層小區。侵入巖隸屬于西伯利亞板塊東南緣二連—東烏旗北東向巖漿巖帶。大地構造位于西伯利亞板塊東南緣晚古生代增生帶上，二連—東烏旗泥盆紀陸緣，晚石炭世—早二疊世沉積島弧系[1]。早二疊世黑云母堿長花崗巖根據粒度可解體為中細粒堿長花崗巖、中（粗）粒堿長花崗巖。其中前者分布面積不足2 km2，侵入泥鰍河組、寶力高廟組；后者主要分布于查干敖包廟薩音烏蘇一帶，面積大于18 km2。巖體侵入泥鰍河組、晚石炭世—早二疊世中粒斑狀二長花崗巖（圖1）、正長花崗巖等。巖石風化較強，具球形風化外貌，被下白堊統瑪尼吐組不整合覆蓋。

1 巖石學、地球化學特征

1.1 巖石學特征

中細粒黑云母堿長花崗巖：中細粒花崗結構，塊狀構造。巖石由正長條紋長石、斜長石、石英，少量黑云母組成。正長條紋長石呈1～3 mm，板狀，具鈉長石分解條紋，格狀雙晶發育，輕泥化，內部具細粒斜長石包體。斜長石呈1～2 mm半自形板狀，輕度絹云母化。石英1～2 mm他形粒狀，少量黑云母0.5 mm細片狀。正長條紋長石60%～65%，斜長石5%～10%，石英20%～25%，黑云母4%～6%，磁鐵礦少量。

中（粗）粒黑云母堿長花崗巖：中粒花崗結構，塊狀構造。巖石由鉀長石、斜長石、石英、少量黑云母組成，鉀長石為正長石和微斜長石，呈2～7 mm板狀，輕泥化，斜長石呈1～2 mm半自形板狀，輕度絹云母化，石英他形細粒狀，少量黑云母0.5 mm細片狀。鉀長石55%～65%，斜長石5%～15%，石英25%，黑云母5%，部分綠泥石化，磁鐵礦少量，巖石中偶見花崗質同源包體，包體呈橢圓形，長軸4 cm左右。

1.2 巖石化學特征

①中細粒黑云母堿長花崗巖

SiO₂在72.59%～77.13%之間，平均值為74.86%，Al₂O₃含量為12.22%～13.63%，平均值為12.93%。主要標準礦物組合為or+ab+an+q型，為硅過飽和巖石，部分樣品出現c，為次鋁的硅過飽和巖石。A/CNK=1.01～1.07，平均值為1.04＜1.1，為Chappell 和White分類“I”型花崗巖；在ACF 圖解及Al-Na+K+Ca 圖解（圖2）上樣品投點分散，但多數樣品投點落在“I”型花崗巖區，部分樣品投點落在“S”型花崗巖區或二者分界線附近。

里特曼指數（σ）為2.42～3.21，平均值為2.82，K₂O大于Na₂O，為鈣堿性巖系，堿度率（A.R）為2.81～3.95，平均值為3.38，NK/A=0.91～0.98，平均值0.95，為偏堿性巖系。在QAPF圖解中多數樣品投點落在正長花崗巖區，一個樣品投點落在堿長花崗巖區，與薄片鑒定結果總體有一定差別。分異指數（DI）93.8～97.52，平均值為95.66、固結指數（SI）0.62～1.16，平均值為0.89，巖漿分異程度強；長英指數（FL）93.92～95.48，平均值為94.7、鎂鐵指數（MF）92.72～94.04，平均值為93.38，巖漿分離結晶作用程度強。

②中（粗）粒黑云母堿長花崗巖

SiO₂含量在72.89%～76.16% 之間，平均值為74.50%，Al₂O₃ 含量為12.45%～13.48%，平均值為13.01%。主要標準礦物組合為or+ab+an+q+c型，為硅鋁過飽和巖石。A/CNK=1.05～1.21，平均為1.1，基本屬“S”型與“I”型花崗巖過渡類型；在ACF圖解及Al-Na+K+Ca圖解上樣品投點主要落在“I”型花崗巖區，少數落在“S”型花崗巖區，故可見該序列巖石成因類型為“I”型花崗巖；里特曼指數（σ）為1.82～2.75，平均值為2.39，K₂O總體大于Na₂O，鈣堿性巖系，堿度率（A.R）為2.57～4.75，平均值為3.76，NK/A=0.8～0.94，平均值0.89，為偏堿性巖系。在QAPF圖解中樣品投點主要落在正長花崗巖區。分異指數（DI）91.07～96.36，平均值為93.94、固結指數（SI）0.85～3.24平均值為2.22，巖漿分異程度強；長英指數（FL）88.4～97.06，平均值為93.83、鎂鐵指數（MF）83.64～94.01，平均值為87.91，揭示巖漿分離結晶作用程度強。

通過以上數據分析表明，早二疊世黑云母堿長花崗巖總體為一套鈣堿性系列偏堿性巖系的侵入巖，化學成分上屬次鋁的硅過飽和巖石。在ACF 圖解[2]及Al-Na+K+Ca/2圖解上樣品投點主要落在“I”型花崗巖區，少數落在“S”型花崗巖區，總體成因類型為“I”型花崗巖。分異指數、固結指數顯示巖漿分異程度強；長英指數指示巖漿分離結晶作用程度強。

1.3 稀土元素特征

稀土總量（ΣREE）為39.95×10^-6～240.55×10^-6，平均值為138.95×10^-6，輕重稀土比值（ΣCe/ΣY）為2.97～22.4，平均值為5.82，（La/Yb）N為1.14～32.85，平均值為5.89 大于1，（Ce/Yb）N 為1.64～32.63，平均值為5.47，揭示輕稀土富集，分餾較明顯；（Sm/Eu）N 為1.69～7.22，平均值為3.95，重稀土分餾程度弱。δEu為0.15～0.68，平均值為0.37，Eu 虧損強烈。稀土配分曲線（圖3），輕稀土段右傾，重稀土段相對平緩，Eu處出現強的“V”型谷，揭示輕重稀土分餾程度強[4]，輕稀土富集，Eu虧損強。

1.4 微量元素特征

通過兩個填圖單元巖石微量元素分析結果分析，與地殼豐度值[1] [2] [3] 相比，大離子親石元素及活動性元素Rb、Ba、K高于地殼豐度，Sr低于地殼豐度；非活動性元素Nb、Hf高于地殼豐度，P、Zr低。

特征參數：Sr*=0.03～0.56，平均值為0.15＜1、P*=0.07～0.7，平均值為0.19＜1、Ti*=0.02～0.2，平均值為0.10＜1；揭示Sr、P、Ti等虧損，Nb*=1.55～1.91，平均值為1.76＞1，Zr* =1.3～3.87，平均值為2.52＞1，巖石Nb、Zr相對富集。

巖石微量元素蛛網圖（圖4），兩個樣品曲線型式一致：Rb、Th、Nb、K、Nd、Zr、Sm、Y、Yb、Tb等呈峰，富集，Ba、Nb、Sr、P、Ti等呈谷，虧損。

1.5 巖漿結晶的PT條件

據Nathan等提出的陽離子分數溫度計算方法，求出石英、斜長石結晶溫度，堿長花崗巖石英結晶溫度為944～1043℃，平均992.45℃；斜長石結晶溫度為1036～1066℃，平均值為1054.73℃，可見巖漿結晶結束時的溫度為1000℃左右。

在Q-Ab-Or-H₂O系圖上（圖5），樣品投點分散，但大多數樣品投在0.2～0.4 GPa壓力區域，表明巖漿冷凝礦物共結晶時的深度在6.6～13.2 km（1GPa≈33 km）范圍內，平均值小于10 km。

2 形成的構造環境

堿長花崗巖在R1-R2圖解（圖6）上樣品投點落于5區，即非造山的花崗巖區；在Rb-Yb+Nb及Nb-Y構造判別圖解（圖7）上樣品投點主要落于火山弧花崗巖區，少數落于板內花崗巖區。可見巴潤布拉格地區早二疊世黑云母堿長花崗巖屬非造山期的花崗巖。

3 形成時代

該序列填圖單元侵入地層有泥鰍河組、寶力高廟組，侵入巖有正長花崗巖、二長花崗巖等，被下白堊統瑪尼吐組不整合覆蓋。TW2390號樣品獲得鋯石UPb（LA-MC-ICP-MS 法測年）同位年齡為279±1Ma（表1、圖8），時代可歸屬早二疊世[5，6]。

4 結語

綜上所述，該地區堿長花崗巖巖石結構總體由細到粗演化。總體為硅鋁過飽和巖石，屬Chappell 和White分類的“I”型花崗巖系列，（偏堿）鈣堿性巖系；巖石化學指數揭示巖漿分異程度好，分離結晶作用強；稀土總量偏高，輕稀土富集，Eu虧損，輕重稀土分餾程度強；微量元素顯示Rb、Ba、K等相對富集，其他虧損；巖漿成因信息為地殼巖石；巖漿結晶結束時的溫度為1000℃左右，深度小于10 km；綜合區域構造背景分析該地區堿長花崗巖是后造山地殼局部伸展環境下的產物；侵入寶力高廟組，被下白堊統火山巖不整合覆蓋，鋯石U-Pb同位素年齡為279±1 Ma，時代可置于早二疊世。