赤峰南部地區礦床的同位素地球化學特征分析

丁園軍，黃佳星，李建波

(1.江西有色地質勘查一隊，江西 鷹潭 335000；2.東華理工大學，江西 南昌 330000)

赤峰南部地區位于華北板塊北緣中段（圖1）。該區大地構造單元以康保-赤峰-開原斷裂帶為界，劃分為北部的興蒙造山帶和南部的華北板塊。區域演化歷史復雜，南北斷裂帶活動控制著構造的演化。

該區中元古代-古生代位于板塊的最北部邊緣，研究區內未見大的逆沖構造。晚侏羅世-早白堊世，區域伸展開始，礦石圈伸展減薄（鄧晉福等，1996；劉俊來，2003）[1]，進入盆嶺構造演化階段，發生了由南西向北東的韌性剪切。晚白堊世樓子店變質核礦物不斷隆起，伸展拆離系的上盤向東西兩側下滑，核雜礦物出露地表，原來統一的盆地分開。古新世地幔深部地質活動，研究區出現了大面積的變質礦物噴發（韓寶福等，1998）[2]。

1 區域地質概況

內蒙古赤峰地區，依照板塊構造特點，以西拉木倫河深斷裂為界，以北為西伯利亞-蒙古板塊，以南圍華北板塊。西拉木倫河深斷裂是南北兩大板塊在晚古生代二疊紀時期發生碰撞、古亞洲洋消失的部位。古生代時期，赤峰地區為華北板塊北緣活動的大陸邊緣，相當于火山島弧—海溝位置，蒙古—西伯利亞板塊在二疊紀末期發生碰撞，形成了東西向的蒙古褶皺系。

圖1 赤峰南部礦床晚中生代礦物分布情況

表1 赤峰南部地區Sr-Nd同位素組成分析結果

圖2 T/Ma-εND（t）與Ist-εND（t）

早中生代是本區構造礦床地質活動最為強烈的時期，礦物侵入非常頻繁，強度大，持續時間長。

2 同位素分析

Sr-Nd同位素分析在德國慕尼黑大學同位素實驗室完成，采用MAT261測試。

在本文樣品分析過程中，該儀器測定的NISTSRM-987標 樣 的87Sr/86Sr=0.710234±0.000006（2σ），143Nd/144Nd=0.511847±0.000008（2σ），Sr和Nd同位素比值分別采用86Sr/88Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219進行質量分餾校正。

本次共對赤峰南部礦床11件樣品進行了Sr-Nd同位素分析（見表1）。

赤峰南部礦床金屬元素εNd（t）值較低，變化與-12.81～-1.75之間，平均7左右，模式年齡較老（0.2Ga～0.25Ga）（圖2）。

平均模式年齡變化不大，表明該時期多種同位素相對富集，或者他們遭受了較強的古老地殼物質的混染。在圖中二者的投影點大部分落入晚奧陶世志留紀礦床，少部分落入早中元古代地殼。

礦物的Rb/Sr比值變化與0.3217～4.3990之間，明顯高于原始地幔值表明其應為幔源改造的產物，即很有可能為基性礦物經演化或與呈酸性礦物質混合產生的過渡礦物結晶形成。

假如礦石初始比值（Isr）變化很大，發生漂移，甚至獲得比地球鍶的初始比值（0.698～0.700）還要低的明顯不合理值，這是由于這些礦石的Sr含量低，Rb/Sr比值大而使測試誤差大一級對于計算年齡的敏感性造成的，不具實際意義。

本礦區礦物類別中 Isr較低，為0.70～0.72，比十萬大山礦帶的0.7198～0.730221（汪紹年，1991）低得多[3]。而εNd（t）為-1.75～ -12.81比后者的-10.8～-12.3（黃萱等，1989）高。

結合這些礦物明顯富集輕稀土（LREE）和大離子親石元素（LILE）而強烈虧損Nb/Ta的特點其成因應主要與EMII型富集地幔有關，可能少量混入了軟流圈物質[5]。

3 構造意義

近年來的研究可以發現，華北克拉通北緣的燕山-陰山造山帶從二疊紀末期-三疊紀早期曾有一次NS向的逆沖推覆-地殼縮短事件，形成華北北緣特大型的板內擠壓造山帶。

該NS向的地質事件可在多處發現其確鑿證據，如亞干、云蒙山、遼南、呼和浩特及醫巫閭山。在白堊紀早期，地殼發生了從構造擠壓體制向伸展

減薄的動力學機制的轉換。前人研究表明，赤峰南部地區也曾發生過類似的動力學機制轉折。

NS向的逆沖使研究區地殼縮短加厚，加厚地殼使地溫梯度增加，加之幔源礦物層底侵，使位于地殼一定深度的殼源物質發生部分熔融。本文的同位素數據介于地幔與殼源之間，從地球化學角度佐證了研究區早期確存在一次地殼加厚縮短事件。

伴隨深部多種礦物入侵與造山帶根部礦物的熔融，當造山帶底部不能承受造山帶上部地殼壓力的時候，造山帶發生垮塌。構造體制由早期的擠壓推覆轉變成晚期的垮塌伸展。

4 結論

同位素研究表明：花崗巖的Rb/Sr比值變化明顯高于原始地幔值表明其應為幔源巖漿經改造的產物，即很有可能為基性巖漿經演化或與酸性巖漿混合產生的過渡巖漿結晶形成。