內蒙古大青山武川南石英閃長巖地質特征及構造環境

李鵬 張玉清 許永旺 張子珍 趙莎

摘要：內蒙古大青山武川地區晚古生代的黑云母石英閃長巖1∶20萬區域地質調查時將其置于華力西中期第二次侵入體（δο4 2 （2））。現經巖石學、地球化學、同位素年代學研究，認為該石英閃長巖為早二疊世陸內巖漿活動的產物，形成時代為282 Ma左右（單顆粒鋯石206Pb/238U權重平均值）。巖石具高鋁、高鉀、高鈣的特點，A/CNK＜1.1， σ在2.05-2.83之間，為板內高鉀鈣堿性巖,屬碰撞后隆起的I型花崗巖類。巖石稀土總量偏低，LREE富集，δEu=0.8-1.0，稀土配分曲線呈右傾平滑型，其物質來源是源于軟流圈的玄武質巖漿與元古宙地殼物質混合作用的結果。

關鍵詞：石英閃長巖 早二疊世 碰撞后隆起 I型 石蘭哈達

一、地質特征

武川南地區晚古生代石英閃長巖巖體位于大青山中段北坡，位居華北地塊北部邊緣。在地貌上呈中低山丘陵。侵入到古太古界興和巖群[2]、新太古界色爾騰山巖群、中元古界渣爾泰山群、新太古代片麻雜巖、新太古代石英閃長巖~斜長花崗巖系之中。被三疊紀花崗巖侵入。呈大小不等、形態各異的巖株、巖枝狀產出，北東向斷續狀展布。巖體內部透鏡狀暗色包裹體呈定向狀排列，構成葉理（尤其以邊緣發育），包裹體走向與巖體的邊界基本平行，以北東向為主，傾向指向圍巖，傾角＞60°，為灰黑色微晶閃長質同源包體，呈渾圓狀、鐵餅狀，大小一般為10×4cm2左右，與寄主巖石之間的界線較為清晰；侵入體內部異源包體少見。

二、巖石學特征

黑云母石英閃長巖呈灰色、淺灰色，具細中粒半自形晶結構，片麻狀、塊狀構造。礦物組成：斜長石（50~70%），呈半自形粒狀，發育環帶狀構造、聚片雙晶、卡鈉復合雙晶，An=36~40，為中長石，粒徑0.5~3.0mm，鉀長石（＜5%）它形粒狀；石英（5~10%），它形粒狀，呈不規則狀充填于長石粒間空隙中；角閃石（5~25%），粒徑0.3~2.5mm，柱狀，具多色性，Np-淺黃綠色、Nm-黃綠色、Ng-綠色，Ng∧c=18°，為普通角閃石；黑云母（10~15%），鱗片狀，局部定向分布；巖石具輕微次生蝕變，以綠簾石化為主。副礦物為磁鐵礦（364~2026g/t）、鋯石（43~400g/t）、磷灰石（31~2368g/t）、榍石（68~798g/t）。為磁鐵礦~鋯石~磷灰石型副礦物組合。其中鋯石為0.05~0.4mm柱狀、粒狀，呈淡黃色，透明狀，具金剛光澤，長寬比為1~4∶1，以2~3∶1者為主。

三、巖體年代學

前人曾因銀號巖體（黑云石英閃長巖）獲得過312~315Ma的年齡數據 而將其歸為華力西中期（石炭紀）巖漿作用的產物。本次研究采用單顆粒鋯石U~Pb同位素稀釋法測定[3]，石英閃長巖形成于早二疊世。

（一） 樣品采集、處理

采集樣品選自遠離裂隙、變形相對較弱的地段（樣重20kg，編號P16Y3-3）。全巖大樣經內蒙古地質礦產勘查院巖礦鑒定室粉碎，選取無磁性或電磁性極弱的鋯石單顆粒在雙筒顯微鏡下提純，送國土資源部天津地質礦產研究所實驗測試室，挑選顏色、粒度、長寬比、自形程度等形態不同，純凈透明、沒有裂紋和包體、未退晶質化的鋯石晶體作為測年對象。

鋯石的溶解和U、Pb的分離在超凈化學實驗室中進行，采用的稀釋劑為205Pb/235U混合稀釋劑。鋯石樣品經高溫高壓溶解、蒸干后，用硅膠~磷酸溶液與樣品的U、Pb混合后加在同一單錸帶上，在VG354型熱離質譜儀上用高靈敏度Daly檢測器進行鈾~鉛同位素測定。所有鈾~鉛同位素數據均進行了質量歧視效應和系統誤差校正，誤差以2σ表示。實驗室全流程Pb空白為0.05 ng，U空白為0.002 ng。實驗數據用PBDAT和ISOPLOT程序計算處理。

（二） 測試結果

下濕壕地區石英閃長巖P16Y3-3中3粒不同晶形鋯石U~Pb同位素測試結果表明，三粒鋯石基本均落在諧和線上，樣品中放射成因鉛基本沒有擴散、丟失[4、5]。它們的206Pb/238U年齡值與207Pb/235U的年齡值近乎一致， 1、2、3三個數據點的206Pb/238U表面年齡統計權重平均值為282.2±4.6Ma。結合區域地質資料看，巖石形成后沒有受到明顯后期熱事件影響，其年齡值是可信的[6]，可作為該巖體的鋯石結晶年齡，由于鋯石結晶溫度約700℃左右，高于全巖的固結溫度[7]。所以可將上述年齡作為石英閃長巖的結晶年齡，屬早二疊世的產物，與內蒙古自治區地質調查院（2001）獲得的年齡（慶和昌石英閃長巖單點鋯石U-Pb表面年齡299±4Ma，灣兔河花崗閃長巖單點鋯石U-Pb表面年齡276±10Ma ）基本一致。

四、地球化學特征

（一） 主元素

武川南地區黑云母石英閃長巖SiO2含量絕大部分在53.26~63.67%之間，為中性巖，只有一個樣品的含量偏高，達68.48%；Al2O3在16.2~19.19%之間，含量高，在Al2O3/（Na2O＋K2O）~ Al2O3/（CaO＋Na2O＋K2O）圖解（圖解略）中除4Y3003落入過鋁區外，其它樣品均落入準鋁~偏鋁區；K2O在1.47~3.66%之間，在K2O~ SiO2圖解中除4PY13、4Y3003-1落入中鉀區外，其它樣品均投入高鉀區；Na2O在3.33~4.44%之間，Na2O/ K2O普遍＞1，CaO絕大部分在4.09~6.48%之間。反映石英閃長巖具中硅、高鋁、高鉀的特征。

σ在2.05~2.83之間，屬鈣堿性系列，與FeO~ Na2O＋K2O~MgO圖解一致，近一步投Na2O＋K2O~SiO2圖解落入亞堿性系列區。在ACF圖解上具有I型花崗巖類的特征，且A/CNK在0.82~1.04之間，均＜1.1[8]。SiO2與TiO2、Fe2O3、FeO、MgO、 CaO等呈明顯負相關，Na2O、 K2O 及Na2O＋K2O與SiO2呈正相關關系。在R1~R2多陽離子構造環境判別圖解中，1、2號樣品落入高鉀鈣堿性花崗巖（碰撞前花崗巖——加里東型深熔花崗巖），其他大部分樣品均落入碰撞后隆起的花崗巖（I型花崗巖）區，表明該石英閃長巖形成于陸內擠壓造山環境。

（二） 稀土元素和微量元素

黑云母石英閃長巖稀土總量較低，在166.089×10-6~296.838×10-6之間；反映輕重稀土元素分餾程度的（ La/Yb）N值較高，多在11.84~16.89之間，與LREE/HREE值較高（9.10~12.30）是一致的。δEu在0.8~1.0之間，表明銪異常不明顯，分異演化不強烈。Y的含量較高，在15.38×10-6~28.777×10-6之間。反映重稀土元素之間分餾程度的（Gd/Yb）N值比較接近，在2.00左右。稀土元素配分曲線呈略向右傾的平滑型。以上特征均顯示輕稀土富集，重稀土強烈分餾的特點。與二疊紀紀島弧巖漿侵入體明顯不同[9]。

黑云母石英閃長巖微量元素與維諾格拉多夫中性巖微量元素平均值相比，親石元素具富Ba、Sr，貧Rb、Nb、Zr的特點。親鐵元素Mo、Ni貧化，親硫元素Bi、Pb、Zn較富集，Cu貧化，Rb/Sr=0.08~0.10。

五、討論

上述巖石化學資料表明，武川南黑云母石英閃長巖CaO、Al2O3含量高，其源巖可能為玄武質巖漿分異的產物，稀土總量偏低，（La/Yb）N值高，物質可能來源于深源，屬高鉀閃長質巖石，δEu在0.8-1.0之間，結合本區地質情況，物質來源很可能源于軟流圈的基性巖漿與元古宙地殼物質的混合物，不可能與受到過早期俯沖作用影響的巖石圈富集地幔有關。因二疊紀的華北地臺已是一個眾所周知的穩定陸殼，沒有發現任何有關洋殼殘片的巖石記錄。經R1~R2多陽離子構造環境判別圖解判斷，該石英閃長巖形成于碰撞后隆起區，為板內碰撞后擠壓造山環境，屬I型花崗巖類。同位素年代學表明石蘭哈達地區的黑云母石英閃長巖形成時代為282Ma左右，為早二疊世的產物。

該石英閃長巖被單顆粒鋯石U~Pb表面年齡276±10Ma的花崗閃長巖（可能過渡為二長花崗巖）侵入，表明早二疊世晚期由于軟流圈上涌，導致幔源巖漿底侵于中下地殼，與中下地殼物質部分熔融形成的花崗質巖漿混合形成了該地區花崗閃長巖、二長花崗巖。同時又被晚二疊世二長花崗巖（單顆粒鋯石U~Pb表面年齡257Ma）侵入。

早二疊世武川南地區正處于碰撞抬升造山階段，沒有形成可供接受沉積的盆地，因此區內缺乏二疊紀的沉積記錄，而在研究區的東西兩側地殼則處于相對下降階段，形成大小不等的陸內山間盆地。盆地內見有大面積二疊紀的沉積巖出露，在研究區東部的金盆地區見有下二疊統大紅山組、蘇吉組及上二疊統腦包溝組、老窩鋪組陸相碎屑巖~火山巖建造；西部的石拐地區見有下二疊統雜懷溝組、石葉灣組和上二疊統腦包溝組、老窩鋪組，均為陸相山間盆地砂泥質沉積，沉積物以紫紅色為主，形成于干旱炎熱的氧化環境。蘇吉組為中酸性陸相火山噴發的產物，可能為早二疊世巖漿活動晚期的產物。

參考文獻:

[1] 內蒙古自治區地質礦產局.內蒙古自治區區域地質志[M].北京:地質出版社，1991，415~420.

[2] 張玉清，劉俊杰.內蒙古大青山北前壕石英閃長巖鋯石U-Pb年齡及地質意義[J].《華南地質與礦產》，2004，(4):22-27.

[3] 張宗清.同位素年代學方法的應用和限制[A].見:張炳熹，洪大衛，吳宣志.巖石圈研究的現代方法[C].北京：原子能出版到社，1996，186~199.

[4] 涂蔭玖，楊曉勇，鄭永飛等.皖東南黃片麻巖的鋯石U-Pb年齡[J].《巖石學報》，17(1):157－160.