內(nèi)蒙古阿拉善北部阿拉克克爾特晚二疊世火山巖鋯石U-Pb年齡及其地球化學(xué)特征

徐　琳　肖　進(jìn)

1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院　成都市　610059 2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川西北地質(zhì)隊　綿陽市　621000

內(nèi)蒙古阿拉善北部阿拉克克爾特晚二疊世火山巖鋯石U-Pb年齡及其地球化學(xué)特征

徐琳1，2肖進(jìn)2

1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院成都市610059 2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川西北地質(zhì)隊綿陽市621000

早期資料顯示，位于內(nèi)蒙古阿拉善北部阿拉克克爾特地區(qū)火山巖沒有確切的年代依據(jù)，本次從流紋巖中獲得的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為265±2.1Ma，相當(dāng)于晚二疊世。地球化學(xué)特征表明火山巖屬于堿性系列巖石，輕重稀土分餾明顯，具較強(qiáng)的銪負(fù)異常，稀土配分曲線右傾，為輕稀土富集型，微量元素富集K、La、Ce、Zr、Sm，虧損Nb、Sr、P、Ti，里特曼-戈蒂里圖解反映火山巖屬于造山帶火山巖。

火山巖鋯石U-Pb年齡晚二疊世地球化學(xué)阿拉善

長期以來，阿拉善地區(qū)巖漿巖的研究主要以侵入巖為主，對于噴出火山巖的研究甚少，極大地制約了阿拉善地區(qū)巖漿活動特征及構(gòu)造背景的研究。本文選取內(nèi)蒙古阿拉善北部阿拉克克爾特地區(qū)火山巖作為研究對象，通過鋯石U-Pb年代學(xué)、巖石地球化學(xué)研究，初步探討該地區(qū)火山的特征、成因及構(gòu)造背景，為深入了解古生代構(gòu)造巖漿演化提供依據(jù)。

1.地質(zhì)背景

阿拉善克克爾特位于內(nèi)蒙古阿拉善北部地區(qū)，處于華北板塊與塔里木板塊縫合帶南側(cè)的華北板塊一側(cè)。早期研究認(rèn)為阿拉善地塊不是獨(dú)立的地塊，應(yīng)屬于華北板塊的一部分，其西緣為塔里木板塊，北緣為中亞造山帶，有學(xué)者認(rèn)為阿拉善地塊在晚古生代——中生代與華北板塊連為一個整體。

前人研究表明，阿拉善地塊北部存在3條重要的斷裂，分別為巴丹吉林?jǐn)嗔褞А⒍鞲駹枮跆K斷裂帶，雅干斷裂帶。根據(jù)這3條斷裂帶可劃分為北山北——雅干構(gòu)造帶、北山南——杭烏拉構(gòu)造帶、宗乃山——沙拉扎山構(gòu)造帶、諾爾公——狼山構(gòu)造帶。工作區(qū)位于諾爾公——狼山構(gòu)造帶中部，構(gòu)造帶中大面積出露前寒武紀(jì)基底巖系和華力西期、印支期侵入巖，以及二疊紀(jì)中酸性火山巖，白堊紀(jì)和古近紀(jì)砂巖、礫巖也出露較廣。

阿拉善北部阿拉克克爾特地區(qū)主要出露火山巖巖性有淺灰白色、深灰——綠灰色流紋巖、含火山角礫流紋巖、流紋質(zhì)火山角礫熔巖、含火山角礫流紋質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r、英安巖、含火山角礫英安質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)火山角礫巖、安山巖、含火山角礫安山巖、安山質(zhì)火山角礫熔巖、安山質(zhì)角礫狀凝灰?guī)r等。主要以流紋質(zhì)角礫熔巖為主，角礫巖性主要為流紋質(zhì)、英安質(zhì)角礫，呈棱角狀，分選性差，大小不一，礫徑一般5mm～15mm，個別可達(dá)80mm。地層總體呈北北東向展布，局部巖石具流動構(gòu)造，流面產(chǎn)狀變化較大，總體走向以北東20°為主，傾向西，傾角一般40°～65°。測區(qū)因巖漿活動發(fā)育，火山巖地層受巖體侵入作用影響殘缺不全，頂部為早三疊世正長花崗巖侵蝕或被白堊系地層掩蓋，底部被第四系掩蓋。

2.樣品采集及測試

2.1樣品采集和描述

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古諾爾公南東約35km處，樣品采自阿拉克克爾特處流紋巖中，采樣位置為：東經(jīng)105°10′24″，北緯40°01′57″（圖1），樣品編號為D3801-1。巖石為淺灰白色，具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，基質(zhì)為微——隱晶結(jié)構(gòu)。斑晶含量約10%，主要為鉀長石和少量的斜長石及石英。斑晶大小一般0.2mm～2mm，個別較大。基質(zhì)主要為玻璃質(zhì)、隱晶質(zhì)的長英質(zhì)礦物組成。

圖1　阿拉克克爾特地區(qū)地質(zhì)簡圖與年齡樣采集位置（據(jù)①②③④有修改）

2.2樣品分析

鋯石單礦物分離是在四川省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊測試中心完成，將原巖樣品粉碎，經(jīng)常規(guī)重選和電磁選后，在雙目鏡下挑選鋯石。挑選晶型和透明度較好的鋯石顆粒制備環(huán)氧樹脂靶。對環(huán)氧樹脂靶上的鋯石先后進(jìn)行透射光、反射光、和陰極發(fā)光顯微拍照。選取內(nèi)部無包裹體、無裂痕、成分較均勻的鋯石進(jìn)行測年分析。鋯石顯微拍照和U-Th-Pb同位素分析是由中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所MC-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成。

鋯石U-Th-Pb同位素分析采用Neptune多接收電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）和213nm激光取樣系統(tǒng)（LA-MC-ICP-MS）。激光剝蝕的束斑為25μm，能量密度為2.5J/cm2，頻率為10Hz。激光剝蝕物質(zhì)以氦為載氣送入質(zhì)譜儀中。鋯石標(biāo)樣采用Plesovice標(biāo)準(zhǔn)鋯石。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDa-taCalv4.6和Isoplot3.0軟件，鋯石定年以GJ-1作為外標(biāo)，U、Th含量計算以鋯石M127進(jìn)行校正。

樣品主量元素、微量元素、稀土元素分析是在國土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。氧化物用高分辨全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）分析，燒失量根據(jù)點(diǎn)火后在1，000℃時的重量差別測定；稀土元素和微量元素用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）分析測定。

3.測試結(jié)果

3.1鋯石定年

樣品中鋯石晶體形態(tài)外觀主要為長柱狀和短柱狀，鋯石多為半透明狀，晶體形態(tài)復(fù)雜，部分晶體具熔蝕現(xiàn)象，樣品中絕大部分晶體邊部發(fā)育有連續(xù)的環(huán)帶，鋯石具有巖漿鋯石的特征（圖2）。

對該樣品共分析了20個測點(diǎn)（表1），鋯石的Th含量變化范圍為33.4×10-6～200.98×10-6，U含量變化范圍為57.23×10-6～197.82×10-6，Th/U比值為0.513～1.186，Th/U比值都大于0.4，反映為巖漿鋯石特征。樣品207Pb/235U年齡分布范圍為：257.3～286.4Ma之間；206Pb/238U年齡分布范圍為：256.4～272.7Ma之間，加權(quán)平均年齡為：265.0±2.1Ma，置信度95%，MSWD=1.02（n=20）；20個分析點(diǎn)的測試結(jié)果都落在了諧和曲線上（圖3），因此該年齡能夠代表巖石的形成年齡。

圖2　流紋巖鋯石陰極發(fā)光照片

圖3　流紋巖鋯石207Pb/235U-206Pb/238U諧和曲線和加權(quán)平均年齡

3.2地球化學(xué)特征

（1）巖石化學(xué)特征

巖石地球化學(xué)特征值（表2）：SiO2含量72.3%～77.9%，TiO2含量0.11%～0.24%；Al2O3含量11.1%～13.6%；Fe2O3含量0.71%～2.28%，F(xiàn)eO含量0.45%～1.5%；MnO含量0.03%～0.06%；MgO含量0.14%～0.39%；CaO含量0.49%～1.45%；Na2O含量1.54%～4.03%；K2O含量3.42%～6.35%；P2O5含量0.03%～0.06%。在火山巖SiO2—Na2O+K2O（TAS）圖解中（圖略）都投在了流紋巖的范疇中，在Na2O—K2O圖解中（圖略）顯示出鉀質(zhì)——高鉀的特征，在堿度圖解（圖4）中均投在了堿性巖系列中。

表1　阿拉克克爾特地區(qū)火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Th-Pb同位素測年結(jié)果

圖4　堿度率圖解

（2）元素分布特征

表2　阿拉克克爾特火山巖巖石地球化學(xué)特征值

稀土元素：火山巖巖石稀土元素總量∑REE為178.1-345.9，輕重稀土比值LREE/HREE為7.22-9.85，為輕稀土富集型，δEu為0.14-0.64，具較強(qiáng)的銪負(fù)異常，稀土元素配分曲線向右傾（圖5）。

巖石微量元素：相對于微量元素平均值，表現(xiàn)為貧Nb、Sr、P、Ti，而K、La、Ce、Zr、Sm相對富集（圖6）。

圖5　巖石稀土元素配分曲線

圖6　巖石微量元素蛛網(wǎng)圖

燒失量Cs Rb Sr Ba Nb Ta Zr Hf Th V Cr Co Ni Sc U Ti La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ∑REE LREE HREE LR/HR δEu 1.29 9.58 190 62.1 351 13.6 1.20 191 6.68 15.6 66.9 11.7 1.29 3.28 5.66 2.51 659 29.0 62.6 7.64 27.8 5.96 0.444 4.94 0.856 4.81 0.980 2.98 0.440 3.03 0.443 26.2 178.11 133.42 18.47 7.22 0.24 0.88 5.48 111 38.7 402 12.7 0.89 269 7.59 12.4 43.5 22.8 1.33 8.40 5.72 2.50 1019 42.9 88.5 9.66 35.0 6.56 0.575 5.68 0.935 5.29 1.03 3.06 0.479 3.22 0.468 26.2 229.47 183.12 20.15 9.09 0.28 0.94 3.40 219 60.0 757 13.2 0.90 251 8.45 15.3 63.0 18.0 1.10 6.90 5.45 3.07 899 38.8 65.9 9.35 33.7 6.62 0.698 5.48 0.913 5.25 1.01 2.99 0.453 3.04 0.443 26.9 201.61 155.11 19.58 7.92 0.34 0.55 2.61 174 26.7 116 23.5 1.60 333 9.35 17.3 26.5 26.3 1.08 8.13 5.22 3.81 1019 57.5 114 12.8 46.0 8.55 0.369 7.88 1.22 6.89 1.37 4.17 0.618 4.27 0.619 34.4 300.35 238.94 27.03 8.84 0.14 1.48 3.77 146 50.5 727 21.8 1.45 368 11.2 18.0 50.5 22.8 0.93 6.25 7.35 2.75 1259 65.2 135 15.0 54.5 10.2 0.907 9.35 1.35 7.31 1.41 4.03 0.591 3.92 0.557 36.7 345.90 280.69 28.51 9.85 0.28 0.98 1.92 109 184.5 961 9.6 0.95 258 7.48 15.5 12.9 10.3 2.20 7.16 5.42 2.60 1439 37.0 74.5 8.27 28.5 5.21 0.999 4.06 0.667 3.80 0.76 2.15 0.353 2.36 0.368 21.3 190.21 154.41 14.51 10.64 0.64

圖7　里特曼-戈蒂里圖解

4.討論

近年來研究表明，阿拉善北部地區(qū)存在大量的華力西末期和印支早期的巖漿侵入事件，并且部分地區(qū)還出露有二疊紀(jì)火山巖地層，說明這一時期該地區(qū)深部巖漿活動和地表巖漿噴發(fā)作用均十分強(qiáng)烈。阿拉克克爾特地區(qū)火山巖為陸相火山巖，利用巖石化學(xué)成分投影于里特曼——戈蒂里圖解（圖7），在該圖解中，樣品全部落入造山帶火山巖區(qū)。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，該火山巖屬于華力西期巖漿活動造山產(chǎn)物。本次獲得的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為265.0±2.1Ma，從而說明在晚二疊世研究區(qū)屬于板塊碰撞造山階段，從而對于約束板塊碰撞拼合時間具有一定意義。

5.結(jié)論

（1）阿拉克克爾特處火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為265.0±2.1Ma，巖石形成時代為晚二疊世。

（2）流紋巖巖石化學(xué)特征值判斷該套火山巖為鉀質(zhì)——高鉀堿性巖系列，根據(jù)稀土元素特征值判斷該火山巖屬于輕稀土富集型，具較強(qiáng)的銪負(fù)異常，巖石微量元素表現(xiàn)為貧Nb、Sr、P、Ti，而K、La、Ce、Zr、Sm相對富集。構(gòu)造環(huán)境屬于造山期火山巖。

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XU Lin1，2XIAO Jin2
1.College ofEarth Science，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059 2.Northwestsichuan geological team，Sichuan bureau ofexploration and developmentofgeology andmineral resources，Mianyang，Sichuan，621000

中國地質(zhì)調(diào)查局項目《內(nèi)蒙古1：5萬巴音諾爾公社、二個井、都日吉、烏蘭呼都格幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查》（編號1212011220454）。

徐琳（1986年—），男，成都理工大學(xué)在讀碩士研究生，助理工程師，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作。