内蒙古阿巴嘎旗北部早古生代中奥陶世侵入岩岩石地球化学特征及构造意义

田麒

摘要：阿巴嘎旗北部北东向浩布尔音塔拉——乌德华——赛音霍博尔断陷盆地北西侧的查干德勒——查干楚鲁廷阿查岩浆带，在原1：20万区调时划分为晚古生代岩浆岩带，通过本次阿巴嘎旗一带的1：5万区调工作，将其划分为早古生代3个构造岩浆岩阶段，共6个填图单元，其中中奥陶世构造岩浆岩阶段共有3个填图单元。岩石组合及岩石地球化学特征的研究表明，中奥陶世的闪长玢岩-石英二长闪长岩-花岗闪长岩系列岩浆主要来源于上地幔或下地壳，是俯冲作用和壳幔相互作用的产物，中奥陶世岩浆岩的发现填补了在阿巴嘎旗北部早古生代时期的岩浆岩的空白。

关键词：晚古生代；地球化学特征；岩浆-构造演化

前言

阿巴嘎旗北部干德勒——查干楚鲁廷阿查地区，出露有大量的北东向展布的侵入岩，前人工作程度很低。我们在开展内蒙古1：5万吉尔嘎朗图等6幅区域地质调查工作中，发现了大量的中奥陶世侵入岩，它们规模大，发育完整，通过细致的野外观测和系统的样品分析，岩石学、岩石地球化学特征的研究，探讨了中奥陶世侵入岩的演化特征、成因机制和构造意义。

1.区域地质概况

工作区内前中生代处于西伯利亚板块（Ⅰ）西伯利亚板块东南陆缘增生带（Ⅱ）东乌旗——扎兰屯火山型被动陆缘（Ⅲ），中新生代属滨太平洋构造域。早古生代花岗岩出露于浩布尔音塔拉——乌德华——赛音霍博尔断陷盆地北西部，构成北东向展布的早古生代构造岩浆岩带，与其伴生的地质体有中下奥陶统多宝山组，形成于深水、半深水环境（图1）。

2.侵入岩岩石特征

中奥陶世岩浆活动强烈，广泛分布于伊和杭格乐勒、其根查干敖包一哈达廷呼都格、查干楚鲁特等地，呈北东向带状展布，划分出3个填图单元。由闪长玢岩、石英

二长闪长岩、花岗闪长岩组成。

2.1闪长玢岩

主要分布在伊和杭格乐勒和乌布尔贝特敖包之间的低洼地带，出露面积1km²。风化面灰色，新鲜面灰绿色、浅绿色。岩石由斑晶、基质组成。斑晶由斜长石构成，大小一般0.5mm～4.0mm，杂乱状分布，基质为微晶的斜长石、石英、黑云母、角闪石等。粒径一般<0.2mm，粒间镶嵌状，显定向分布。斜长石呈半自形板状-它形粒状，不均匀绢云母化、黝帘石化、葡萄石化等。石英它形粒状。黑云母绿泥石化，角闪石黄绿色，呈半自形-它形柱、粒状。

2.2中细粒石英二长闪长岩

主要出露于巴嘎杭格勒——乌布尔贝特敖包——大坂根敖包一带。出露面积约44.6km²，呈北东向条带状展布，长13km，宽0.9km～4.7km。侵入闪长玢岩，被晚奥陶世的斑状中细粒二长花岗岩侵入。风化灰红色，新鲜面浅肉红色，中细粒花岗结构，块状构造。主要矿物成分为斜长石、钾长石、石英、黑云母，角闪石，局部含少量长石斑晶，粒径以2mm～5mm为主。

2.3花岗闪长岩

主要分布在北部查干楚鲁廷戈壁一带，出露面积25.86km²。地势相对较高，球形风化明显，次生节理发育，含暗色微粒包体，直径2cm～30cm。该单元主要呈残留体分布于志留纪岩体内。风化面为灰色、灰白色，新鲜面灰色，中粒结构，块状构造，具明显的球形风化，含暗色闪长质包体。斜长石它形粒状，呈褐黄色或灰白色。钾长石，半自形板状，杂乱或填隙状分布，轻高岭土化。石英，无色透明，多为粒状，具明显的油脂光泽，黑云母，黑褐色或墨绿色，细小片状，角闪石，黑褐色，短柱状。

3.岩石化学及地球化学特征

3.1岩石化学特征

各岩体化学成分及相关参数见表1。

3.1.1闪长玢岩

SiO₂含量53.92、含量较低，属中性岩范畴，Al₂O₃含量17.02%，K₂O为1.50%，Na₂O为3.41%，CaO为7.38%，铝指数（A/CNK）=0.82，属于偏铝质岩系。里特曼指数σ在2.21，属钙碱性系列。在花岗岩ACF判别图解上位于Ⅰ型花岗岩处（图2）。分异指数DI）50.14，固结指数（SI）28.97，总体反映岩浆分异程度偏低；长英指数（FL）52.26，铁镁指数（MF）59.79，表明岩浆分离结晶作用程度弱。

3.1.2石英二长闪长岩

SiO₂含量在64.44%～65.08%之间（表1）；1其Al₂O₃含量在14.94%～15.23%之间，K₂O为2.75%-3.18%，Na₂O为3.45%～4.11%，CaO为2.40%～3.24%，A/NK为1.49～1.73，铝指数（A/CNK）=1.02-1.04，属于弱过铝质花岗岩。岩石的里特曼指数σ在1.74～2.48，属钙碱性系列（图2）。分异指数（DI）70.82～75.83，固结指数（SI）12.34～14.82，总体反映岩浆分异程度较高；长英指数（FL）67.99～75.28，铁镁指数（MF）72.02～74.16，揭示岩浆分离结晶作用程度中等。

3.1.3花岗闪长岩

SiO₂含量在66.44%～70.92%之间（表1）；其Al₂2O₃含量在13.66%～15.79%之间，K₂O为3.67%～4.33%，Na₂O为3.52%～4.45%，CaO为1.94%～2.36%，A/NK为1.30～1.38，A/CNK为0.97～1.00，属偏铝质花岗岩。岩石的里特曼指数σ在2.20～2.92，属钙碱性系列（图2）。分异指数（DI）79.91～84.84，固结指数（SI）6.98～8.89，总体反映岩浆分异程度较高；长英指数（FL）77.80～80.18，铁镁指数（MF）74.52～77.40，揭示岩浆分离结晶作用程度中等。

3.2稀土元素地球化学特征

各岩体稀土元素含量及相关参数见表2.

3.2.1闪长玢岩

岩体的稀土含量相对较低（表2），稀土总量∑REE=143.03×10^-6；轻重稀土元素比值（LREE/HREE）平均4.55，δEu为0.89，其岩浆来源可能是上地幔；（La/Yb）_N为4.03，（La/Sm）_N为2.16，（Gd/Yb）_N为1.21。球粒陨石标准化稀土配分曲线（图3a）表现为右倾，轻稀土富集，重稀土相对亏损，轻、重稀土元素间分馏大，略具Eu负异常。

3.2.2石英二长闪长岩

岩体的稀土总量变化不大（表2），∑REE为121.22×10^-6～155.22×10^-6；轻重稀土元素比值（LREE/HREE）为5.16～5.80，均值5.40，δEu为0.60～0.69，岩浆来源可能由于上地幔不同程度的部分熔融而成；（La/Yb）_N为4.16～5.25，均值4.60；（La/Sm）_N为2.33～2.73，均值2.51；（Gd/Yb）_N为1.17-1.25，均值1.20。球粒陨石标准化稀土配分曲线（图3b）表现为右倾，具有弱负Eu异常；稀土配分曲线表现为轻稀土富集，重稀土相对亏损。

3.2.3花岗闪长岩

岩体的稀土总量变化不大，ZREE为121.47×10^-6～167.46×10^-6；轻重稀土元素比值（LREE/HREE）为5.07～5.55，均值5.33，稀土分馏程度高，轻稀土相对富集，曲线斜率较大，δEu为0.48～0.91，具明显铕负异常。

不同岩石类型稀土配分曲线特征的相似性，反映其具有相同或相似的岩浆来源和演化历史。稀土分馏程度高，轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，具明显铕负异常，均呈左高右低，向右倾斜，铕处呈“V”字型深谷，具火山弧侵入岩的普遍特征。

3.3微量元素地球化学特征

各岩体微量元素分析结果见表3.

3.3.1闪长玢岩

对比大陆地壳微量元素（表3），K、Sr、Ba均亏损，富集zr、V、Ti。大洋中脊拉班玄武岩标准化的蛛网图上（图4a），显示岩体富集Rb、Th、Ta、Ce等元素，而Ba、Nb、Sm具明显的负异常。其K/Rb均值215.01，Rb/Sr均0.19（<0.24，地壳Rb/Sr比值）。大离子亲石元素LILE中富集Rb，亏损Ba；高场强元素HFSE中Hf、Nb亏损、Zr、Ta富集。

3.3.2石英二长闪长岩

对比大陆地壳微量元素（表3），K、Rb、Sr、Ba均亏损，富集Zr、V、Ti。大洋中脊拉班玄武岩标准化的蛛网图（图4b）上，显示岩体富集K、Rb、Th、Ta、Ce等元素，而Ba、Nb、Sm具明显的负异常。其K/Rb均值207.84，Rb/Sr均值0.57。大离子亲石元素LILE中富集K、Rb等，亏损Ba；高场强元素HFSE中Hf、Nb亏损、Zr、Ta富集。

3.3.3花岗闪长岩

对比地壳元素丰度，中奥陶世花岗闪长岩富集K、Ti、Rb、Ba、Zr、Hf、Ta、Th，过渡金属V、Cr、Co、Ni及Nb、P亏损。其K/Rb均值158.15，Rb/Sr均值1.36。在大洋中脊拉班玄武岩标准化的蛛网图（图4c）上，富集K、Rb、Th、Ta、Ce、Zr，Sm，亏损Ba、Nb、Hf。

4.成因及构造环境分析

上述特征表明，该阶段闪长玢岩-石英闪长岩-花岗闪长岩系列岩浆形成演化较为复杂，岩浆来源深，岩浆主体由上地幔一下地壳硅镁质岩石通过部分熔融作用形成，并与地壳物质发生混合，是多阶段演化的产物，最终形成具有岛弧钙碱性系列的火山岩；岩石地球化学特征显示形成于岛弧一活动陆缘环境，这与工作区中下奥陶统多宝山组变安山岩的存在相吻合。

5.岩浆-构造演化

中奥陶世岩石为中钾钙碱性岩系、“Ⅰ”型花岗岩，具火山弧花岗岩属性。中奥陶世岩浆活动伴随板块俯冲、消减过程，为洋壳俯冲、消减后熔融岩浆在北东向断裂构造控制下被动侵位，形成分布广泛但规模较小的俯冲中奥陶世期侵入岩组合，是板块俯冲消减的地质记录。说明本区新元古代可能存在俯冲作用。