文章快速检索  
  高级检索
大兴安岭北段索图罕地区碱长花岗岩成因及形成构造背景
杨小鹏1,2, 王长兵3, 李文庆1,4     
1. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061;
2. 中国地质调查局油气资源调查中心, 北京 100083;
3. 云南省核工业二○九地质大队, 昆明 650031;
4. 自然资源部东北亚矿产资源评价重点实验室, 长春 130061
摘要: 本文对大兴安岭北段索图罕地区碱长花岗岩进行了系统的全岩地球化学、锆石U-Pb同位素年代学的研究,并探讨了其成因和构造意义。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,花岗岩形成于早白垩世,年龄为(139.50±0.56)Ma。岩石地球化学结果显示,索图罕林场碱长花岗岩属于高钾钙碱性的A型花岗岩,岩石具有富硅和碱、贫CaO和MgO的特征,岩石稀土元素质量分数较高,相对富集轻稀土元素,具有明显的负Eu异常,富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素,亏损Nb、P、Ti等高场强元素,稀土元素配分图解具有右斜"V"字形的特征。索图罕林场碱长花岗岩为弱过铝质A型花岗岩,来源于地壳物质的部分熔融。样品微量元素构造判别图解落入后碰撞区域,代表伸展环境。结合区域地质特征,认为该碱长花岗岩的形成与蒙古-鄂霍茨克洋闭合后的岩石圈伸展相关。
关键词: 索图罕地区    碱长花岗岩    锆石U-Pb定年    早白垩世    伸展环境    大兴安岭北段    
Petrogenesis and Tectonic Setting of Moyite in Suotuhan Area, Northern Great Xing'an Range
Yang Xiaopeng1,2, Wang Changbing3, Li Wenqing1,4     
1. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China;
2. Oil and Gas Survey, China Geological Survey, Beijing 100083, China;
3. No. 209 Geological Party, Geological Bureau of Yunnan Nuclear Industry, Kuming 650031, China;
4. Key Laboratory of Mineral Resources Evaluation in Northeast Asia, Ministry of Natural Resources, Changchun 130061, China
Supported by National Natural Science Foundation of China (41872234)
Abstract: In this research, the whole-rock geochemistry and zircon U-Pb isotope chronology of moyite from Suotuhan area in the northern Great Xing'an Range are studied and their petrogenesis and tectonic significance are discussed. The LA-ICP-MS zircon U-Pb dating shows that the moyite formed in the Early Cretaceous with the ages of (139.50±0.56) Ma. The geochemical characteristics suggest that the Suotuhan moyite belongs to high K calcalkaline A type granite, and it is featured by high content of SiO2 and alkaline, and low content of CaO and MgO. The moyite has high rare earth elements (REE), and is relatively rich in LREEs with distinct negative Eu anomalies in chondrite-normalized REE diagram, which is characterized by right oblique and 'V'-shape. The Suotuhan alkali feldspar granite is a weakly peraluminous A-type granite derived from partial melting of crustal material. The regional geological characteristics indicate that the formation of the moyite was related to lithospheric extension caused by closure of the Mongol-Okhotsk Ocean.
Key words: Suotuhan area    moyite    zircon U-Pb age    Early Cretaceous    extension environment    Northern Great Xing'an Range    

0 引言

大兴安岭地区因其复杂的构造演化,以及显生宙以来强烈的构造-岩浆活动和丰富的矿产资源成为国内外学者的重点研究对象;尤其是中生代时期,该区火山活动强烈,形成了广泛分布的火山岩和花岗岩[1-6],这些岩石为研究大兴安岭地区的构造演化提供了重要的研究对象。近年来,对大兴安岭中生代火山岩和花岗岩的精细同位素定年取得了较大的进展[7-9],积累了大量高精度锆石U-Pb同位素年龄,对不同期次火山岩年代学格架的划分也取得了一定的认识[10-13]。这些研究对于构建该区的构造演化提供了科学依据。然而,笔者发现对于同时代花岗岩的研究,学者们大多集中在大兴安岭中段,且对花岗岩的形成构造背景存在不同观点,而对于大兴安岭北段中生代花岗岩的形成构造背景及其与不同构造体系关系的研究相对较为薄弱。该区中生代花岗岩的形成是受环太平洋构造体系还是蒙古—鄂霍茨克构造体系的影响,或是二者双重影响,仍存在争议。鉴于此,笔者对大兴安岭北段索图罕林场地区碱长花岗岩进行了系统的岩石学、地球化学和年代学研究,对其岩石成因及形成构造背景进行了讨论,以期为进一步完善大兴安岭地区构造演化史提供依据。

1 区域地质背景和岩石学特征

大兴安岭地区自北向南划分为额尔古纳地块、兴安地块、松嫩—张广才岭地块。研究区位于兴安地块北端,夹于塔源—喜桂图断裂和贺根山—黑河断裂之间(图 1),是古生代古亚洲构造域与中—新生代环太平洋构造域和蒙古—鄂霍茨克构造域的叠加、复合部位,构造演化复杂。研究区断裂构造以NE、NW向为主。中生代火山岩由5个喷发旋回形成5个火山岩地层,自下而上分别为中侏罗世塔木兰沟组(J2t)中基性火山岩、晚侏罗世满克头鄂博组(J3mk)酸性火山岩、晚侏罗世玛尼吐组(J3mn)中酸性火山岩、早白垩世白音高老组(K1b)酸性火山岩以及早白垩世梅勒图组(K1m)中基性火山岩[14-15]

图 1 研究区大地构造位置(a)及索图罕地区地质简图(b) Fig. 1 Tectonic structures location plan of the study area (a) and simplified geological map (b) of Suotuhan area

研究区出露的侵入岩主要沿着EW、NW向分布,大体与构造线方向一致。侵入岩岩性以花岗斑岩、花岗闪长岩、石英闪长岩和碱长花岗岩为主。其中:花岗斑岩被中生代满克头鄂博组流纹质火山碎屑岩所覆盖;花岗闪长岩侵入到早石炭世莫尔根河组中,被中生代满克头鄂博组覆盖;石英闪长岩侵入到满克头鄂博组中,被第四系所覆盖;碱长花岗岩侵入到满克头鄂博组中,被玛尼吐组所覆盖(图 1)。区内侵入岩的研究资料相对较少。

索图罕岩体位于索图罕林场南部,岩性以碱长花岗岩为主,岩体侵入到中生代满克头鄂博组火山岩中,被梅勒图组中基性火山岩和第四系沉积物所覆盖。

碱长花岗岩(P3b3-4):风化面土黄色,新鲜面浅肉红色,具中细粒花岗结构,块状构造。主要矿物为条纹长石(65%)+石英(30%)+黑云母(5%)。其中:碱长石几乎全为条纹长石,具条纹结构,有高岭土化,大于2 mm;石英,表面干净,大于1 mm;黑云母,小于1 mm(图 2)。

a.碱长花岗岩,手标本,P3b3-4;b.碱长花岗岩,正交偏光镜下,P3b3-4。Qtz.石英;Kfs.碱长石;Bt.黑云母。 图 2 索图罕岩体碱长花岗岩宏观和显微特征 Fig. 2 Macroscopic and microscopic characteristics of moyite from Suotuhan plutons
2 分析方法

本文样品的锆石分选工作在河北省廊坊市区域地质调查研究所完成。首先用常规方法将样品粉碎,淘洗后用电磁方法进行分离;再在双目镜下挑选晶型较为完好无明显裂痕和包裹体的锆石;然后在北京燕都中实测试技术有限公司完成锆石的制靶,以及反射光、透射光和阴极发光图像的采集。在中国地质科学院矿产资源研究所采用LA-ICP-MS进行锆石U-Pb同位素测年,测定过程中用高纯度氦气作为载气,激光烧蚀的斑束直径为35 μm。用NIST610和国际标准锆石91500进行仪器最佳化和作为外标标准物质。运用Anderson方法[16]进行同位素比值校正,以扣除普通Pb的影响。使用ICPMS DataCal程序处理锆石测年中U-Pb年龄、Pb同位素比值和微量元素质量分数,采用Isoplot3.0[17]绘制谐和图。测试数据、年龄加权平均值的误差均为1σ。由于锆石年龄都较为年轻(<1.0 Ga),因此选用206Pb/238U年龄值[18]

文中样品的主量、微量和稀土元素的化学分析由澳实分析检测(广州)有限公司完成。主量元素采用X射线荧光光谱(XRF)分析:采用XRF方法,取0.9 g样品,煅烧后加入9.0 g的Li2B4O7-LiBO2助熔物(固体),充分混和后放置在自动熔炼仪中,使之在1 050~1 100 ℃熔融,熔融物倒出后形成扁平玻璃片;再用XRF荧光光谱仪进行分析,分析精度优于5%。稀土和微量元素采用ICP-MS方法分析:取0.2 g样品,加入到0.90 g的LiBO2熔剂中,混合均匀,在1 000 ℃的熔炉中熔化;熔液冷却后,溶解于100 mL 4%的硝酸中,然后用等离子质谱仪(ICP-MS)分析,测试精度为5%~10%。测试过程中选用不同质量分数和不同基体的国家一级地球化学标准物质完成测定,检测下限为0.01%[19]

3 分析结果 3.1 主量元素

索图罕林场地区碱长花岗岩的主量元素和微量元素分析结果见表 1。由分析结果可知:索图罕岩体以富硅、碱,贫钙、镁为特征;SiO2质量分数介于72.54%~76.95%之间;Al2O3质量分数介于11.18%~13.76%之间;全碱(K2O+Na2O)质量分数较高,介于8.21%~9.40%之间;CaO质量分数介于0.02%~0.14%之间;MgO质量分数介于0.06%~0.25%之间。在硅碱图解(图 3a)中,样品全部落入高钾钙碱性系列中。碱长花岗岩样品的A/CNK值介于1.00~1.04之间,为弱过铝质岩石(图 3b)。

表 1 索图罕林场地区碱长花岗岩主量元素和微量元素分析结果 Table 1 Major and trace elements compositions for the moyite in Suotuhan area
索图罕岩体样品号 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MnO K2O Na2O P2O5 烧失量 合计 Na2O+ K2O A/CNK
P3H3-2 75.73 0.27 11.92 2.23 0.03 0.06 0.07 4.67 4.17 0.03 0.31 99.49 8.84 1.00
P3H5-2 76.20 0.27 12.12 2.45 0.12 0.12 0.10 4.76 3.98 0.02 0.35 100.49 8.74 1.02
P3H6-1 74.32 0.28 12.68 2.49 0.06 0.11 0.07 4.49 4.63 0.02 0.38 99.53 9.12 1.01
P3H12-1 72.54 0.37 13.76 2.37 0.14 0.25 0.09 4.48 4.92 0.08 0.59 99.59 9.40 1.04
P3H12-2 76.95 0.20 11.18 2.46 0.02 0.07 0.19 4.46 3.75 0.01 0.41 99.70 8.21 1.01
中国东北A型花岗岩* 75.24 0.16 11.94 1.35 0.33 0.21 0.11 4.41 4.35 0.02 0.24 99.75 8.76 1.31
索图罕岩体样品号 Rb Sr Ba Th Nb Ta Zr Hf Cr La Ce Pr Nd Sm Eu
P3H3-2 120.00 27.50 188.50 16.80 18.60 1.10 570.00 13.90 40.00 17.20 96.90 4.17 14.90 2.78 0.40
P3H5-2 151.50 40.60 119.50 14.35 18.70 1.20 467.00 11.80 40.00 22.50 102.50 4.96 18.50 3.53 0.33
P3H6-1 141.50 21.00 123.00 21.40 22.60 1.40 555.00 14.60 40.00 25.30 90.70 5.21 18.50 3.44 0.42
P3H12-1 126.50 57.10 767.00 15.20 17.30 1.00 428.00 10.60 30.00 22.50 115.00 4.91 17.80 3.19 0.44
P3H12-2 109.00 12.30 117.50 16.65 14.30 1.30 794.00 18.40 30.00 22.40 71.80 5.97 20.50 3.66 0.40
中国东北A型花岗岩* 187.30 22.36 143.80 14.18 21.18 1.73 363.10 10.17 38.77 94.59 10.48 40.16 8.91 0.54
索图罕岩体样品号 Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y Cs V U Ga ΣREE LREE/HREE
P3H3-2 2.90 0.64 3.81 0.92 3.03 0.41 2.65 0.42 21.10 1.92 12.00 4.91 23.60 151.13 9.22
P3H5-2 2.55 0.55 2.18 0.51 1.80 0.33 2.26 0.41 12.90 1.90 10.00 4.43 23.40 162.91 14.38
P3H6-1 2.20 0.34 2.84 0.68 2.15 0.30 2.59 0.34 15.70 1.03 10.00 5.06 24.70 155.01 12.55
P3H12-1 2.28 0.48 2.49 0.58 1.87 0.28 2.03 0.36 13.50 1.55 16.00 4.00 23.50 174.21 15.80
P3H12-2 3.28 0.68 3.71 0.82 2.86 0.41 3.63 0.53 21.20 1.01 11.00 5.71 25.20 140.65 7.83
中国东北A型花岗岩* 8.00 1.42 8.73 1.81 5.19 0.82 5.29 0.83 57.25 2.23 3.73 26.42 225.54 6.02
注:*数据引自文献[4],为总结东北地区26个A型花岗岩样品地球化学平均值。主量元素质量分数单位为%;微量元素质量分数单位为10-6
底图据文献[18]。 图 3 索图罕碱长花岗岩硅碱图(a)和含铝指数图(b) Fig. 3 w(K2O)-w(SiO2) diagram (a) and aluminous index diagram(b) for the moyite in Suotuhan area
3.2 微量元素

表 1可知:索图罕岩体的稀土元素总量(w(ΣREE))在140.65×10-6~174.21×10-6之间,平均值为156.78×10-6;轻重稀土元素比值(LREE/HREE)介于7.83~15.80之间;轻重稀土元素分馏系数(La/Yb)N值为4.16~7.47;重稀土元素内部分馏系数(Gd/Lu)N值为0.77~0.86;δEu值为0.34~0.50,平均值为0.42。由此可见,索图罕岩体稀土元素质量分数较高,具有明显的轻重稀土元素分馏特点,相对富集轻稀土元素,重稀土元素内部分馏不明显,具有明显的负Eu异常,总体呈现右倾“V”字形特点(图 4a);在原始地幔标准化微量元素蛛网图(图 4b)上,样品表现为富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素,亏损Ba、Nb、P、Ti等高场强元素。

图 4 索图罕地区碱长花岗岩稀土元素配分模式(a)和微量元素蛛网图(b) Fig. 4 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) for the moyite in Suotuhan area

综上所述,索图罕岩体样品具有明显的富Si,贫Al2O3,贫Sr、Eu、Ba、Ti、P,REE元素分布具有明显的负Eu异常,具有典型A型花岗岩的地球化学特点[20]

3.3 锆石U-Pb定年

本次研究对索图罕岩体的1件碱长花岗岩样品(P3N3-4 50°34′20″N,122°50′30″E)进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析,分析结果见表 2。索图罕林场碱长花岗岩的锆石阴极发光图像(图 5)显示,锆石的大小为100~200 μm,大部分锆石自形程度较好,为自形-半自形,多呈长柱状或短柱状,锆石内部结构清晰,岩浆振荡生长环带发育,结合锆石具有较高的Th/U值(0.72~1.71),暗示其为岩浆成因[21-22]。锆石分析点分布较为集中,19个锆石分析点全位于U-Pb谐和线上(图 6a),19个点的206Pb/238U年龄介于133~147 Ma之间,其加权平均年龄为(139.50 ± 0.56)Ma(n=19,MSWD=3.5)。结合岩浆锆石特征,其代表岩浆结晶年龄,表明大兴安岭北段索图罕岩体形成于早白垩世,结果与岩体侵入中生代满克头鄂博组并被梅勒图组覆盖相吻合。

表 2 索图罕地区碱长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果 Table 2 LA-ICP-MS ziron U-Pb data of moyite in Suotuhan area
测点 wB/10-6 Th/U 同位素比值 年龄/Ma
Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ
1 449 443 1.02 0.052 5 0.002 9 0.165 1 0.011 1 0.022 1 0.000 3 155 10 141 2
2 4 586 2 928 1.57 0.052 8 0.001 5 0.167 2 0.004 9 0.022 9 0.000 3 157 4 146 2
3 1 718 1 441 1.19 0.052 3 0.002 3 0.167 2 0.007 2 0.0 23 0 0.000 3 157 6 147 2
4 1 481 1 293 1.15 0.046 2 0.001 8 0.142 9 0.005 4 0.022 6 0.000 3 136 5 144 2
5 149 179 0.83 0.052 9 0.003 0 0.150 0 0.008 1 0.020 9 0.000 4 142 7 133 2
6 1 679 1 386 1.21 0.052 5 0.002 1 0.154 9 0.006 0 0.021 8 0.000 3 146 5 139 2
7 701 790 0.89 0.052 8 0.0030 0.156 0 0.008 4 0.022 0 0.000 4 147 7 140 3
8 312 305 1.02 0.051 1 0.002 3 0.148 5 0.006 5 0.021 2 0.000 3 141 6 135 2
9 2 171 1 753 1.24 0.050 0 0.001 5 0.154 1 0.004 9 0.022 3 0.000 3 145 4 142 2
10 2 248 1 754 1.28 0.050 3 0.002 4 0.147 3 0.007 1 0.021 3 0.000 4 140 6 136 3
11 1 463 1 475 0.99 0.049 9 0.001 8 0.151 8 0.005 8 0.022 0 0.000 3 143 5 141 2
12 4 285 2 506 1.71 0.050 1 0.001 4 0.149 3 0.004 2 0.021 7 0.000 3 141 4 138 2
13 194 253 0.77 0.050 1 0.002 1 0.153 9 0.006 9 0.022 2 0.000 3 145 6 142 2
14 2 562 2 229 1.15 0.049 9 0.001 4 0.151 3 0.004 3 0.022 0 0.000 3 143 4 140 2
15 2 671 1 841 1.45 0.050 3 0.001 7 0.152 8 0.005 6 0.022 2 0.000 3 144 5 141 2
16 388 377 1.03 0.049 6 0.001 7 0.148 4 0.005 5 0.021 7 0.000 4 140 5 138 2
17 2 373 1 972 1.20 0.048 6 0.001 6 0.148 0 0.005 0 0.022 1 0.000 3 140 4 141 2
18 826 640 1.29 0.048 6 0.001 4 0.145 6 0.004 1 0.021 8 0.000 3 138 4 141 2
19 170 237 0.72 0.049 9 0.002 6 0.148 1 0.007 6 0.022 0 0.000 4 140 7 146 2
图 5 索图罕地区碱长花岗岩典型锆石阴极发光(CL)图像 Fig. 5 CL images of selected typical zircons from moyite in Suotuhan area
图 6 索图罕地区碱长花岗岩锆石U-Pb谐和图(a)及加权平均年龄图(b) Fig. 6 Zircon U-Pb concordia diagrams (a)and weighted average age (b) for the moyite in Suotuhan area
4 讨论 4.1 岩石成因类型及岩浆源区

索图罕岩体岩性主要为碱长花岗岩,主要矿物成分为碱长石、石英和黑云母。地球化学特征表现为富SiO2,贫Al2O3、Sr、Eu、Ba、Ti、P,具有明显的负Eu异常,A/CNK略大于1,上述岩石学、地球化学特征表明索图罕岩体花岗岩属于弱过铝质A型花岗岩[23]。此外,在Whalen提出的花岗岩成因判别图中,索图罕花岗岩样品全部落入A型花岗岩区域(图 7),结合稀土和微量元素的分布图,可以较为准确地判断,索图罕碱长花岗岩岩石类型为A型花岗岩。

FG.分异的I、S型花岗岩;OTG.未分异的I、S、M型花岗岩;A. A型花岗岩。 图 7 索图罕地区碱长花岗岩成因类型判别图 Fig. 7 Discrimination diagrams of genetic types for moyite in Suotuhan area

关于A型花岗岩的定义,最初学者将其定义为碱性(alkaline)、贫水(anhydrous)和非造山(anorogenic)的花岗岩。目前,对A型花岗岩的成因认识主要有幔源岩浆的分异或部分熔融、壳幔物质的混合熔融以及壳源物质的部分熔融等观点[24-27]。大家普遍接受的观点则是认为A型花岗岩形成于地壳减薄的环境,形成构造背景为碰撞后(造山后)和板内环境。Patino Douce[28]的实验表明,在压力<0.4 GPa,残留相为斜长石+斜方辉石时,形成的花岗岩具有典型的A型花岗岩的特征。他提出,同一组分的源岩在相对较低的压力下熔融容易生成准铝质的A型花岗岩,也就是说,A型花岗岩岩浆容易产出于地壳浅部。地壳拉伸减薄导致地幔上涌,带来的热使下地壳发生部分熔融,能满足A型花岗岩产生所需要的低压、相对贫水和高温等条件[20],也就是说A型花岗岩是减薄地壳部分熔融的产物。此外,本文样品的Rb/Sr值为2.21~8.86,全部位于壳源岩浆范围内[29]。Nb/Ta值为11.00~ 17.30,接近于地壳[30]。由此说明,索图罕岩体应该是地壳物质部分熔融的产物。纪政等[31]在邻区所测花岗岩岩体二阶段Hf模式年龄,暗示岩体源于新元古代—显生宙时期新增生的地壳物质的部分熔融,这也能为本文说明索图罕岩体碱长花岗岩源于地壳物质部分熔融提供支持。

4.2 构造背景

正如前文区域构造背景所说,大兴安岭地区在中生代时期受古太平洋构造域和蒙古—鄂霍茨克构造域的叠加改造,构造演化复杂。对于古太平洋板块的演化,目前大部分学者认为古太平洋板块的俯冲作用开始于早侏罗世,在吉黑东部—朝鲜半岛发育的早侏罗世火成岩属于钙碱性系列,花岗质岩石属于Ⅰ型花岗岩,具有活动大陆边缘的特点。此外,早侏罗世基性岩受俯冲流体交代作用,暗示其形成过程受俯冲板片的影响[32],这些火山岩的分布与东北亚东部大陆边缘平行,说明该区火成岩的形成背景为古太平洋板块向欧亚大陆俯冲形成的活动大陆边缘,这也印证了古太平洋板块的俯冲时间为早侏罗世。中侏罗世—早白垩世为太平洋板块俯冲的间歇期,这一时期的火山岩主要分布在松辽盆地以西,在吉黑东部尚未发现这一时期的火山岩,说明这一时期形成的火山岩与古太平洋板块俯冲无关[33]。早白垩世晚期,古太平洋板块再次向欧亚大陆俯冲,这一时期在大兴安岭地区分布的双峰式火山岩组合[5, 11, 34-37]以及相应的碱性花岗岩[4]伴随自陆缘向陆内碱性组分增高的现象,说明这一时期存在来自东部板块的俯冲作用。

对于蒙古—鄂霍茨克洋的研究,目前学者普遍接受的观点是蒙古-鄂霍茨克洋自西向东呈剪刀式闭合,西部于晚三叠世开始闭合,向东于晚侏罗世-早白垩世完成最终闭合[38-39]。额尔古纳地块发现的形成于晚三叠世的太平川斑岩型铜钼矿,形成背景为蒙古—鄂霍茨克洋板块俯冲于额尔古纳地块之下的活动陆缘环境[40],说明早中生代蒙古—鄂霍茨克洋板块就已经向额尔古纳地块之下俯冲。在黑河—孙吴地区发现的形成时代为(168 ± 2)Ma的S型花岗岩,形成背景为陆壳加厚环境[33];在冀北—辽西地区存在的区域性不整合现象,即在海房沟组之下存在着自北向南的逆冲构造,说明陆壳加厚的存在[41-43];这些证据均表明蒙古—鄂霍茨克洋的闭合与陆壳加厚在大兴安岭西部于中侏罗世就已完成。到了早白垩世,大兴安岭地区广泛分布的双峰式火山岩组合[44-46]说明这一时期处于区域性伸展的构造环境,该背景形成于陆壳加厚之后的拆沉或坍塌。

本文研究的索图罕林场碱长花岗岩(139.50 ± 0.56)Ma离古太平洋构造域较远,受古太平洋板块俯冲的影响较弱,其形成应受蒙古—鄂霍茨克洋闭合的影响。在构造判别图上,索图罕林场碱长花岗岩样品全部落入后碰撞区域(图 8),这正好印证了在早白垩世时期大兴安岭地区处于区域性伸展的构造背景。综上所述,索图罕林场碱长花岗岩的形成构造背景为蒙古—鄂霍茨克洋闭合与陆壳加厚之后岩石圈伸展导致的加厚地壳的拆沉减薄。

图 8 索图罕地区碱长花岗岩构造环境判别图 Fig. 8 Discrimination diagram for tectonic setting of moyite in Suotuhan area
5 结论

本文通过对大兴安岭北段索图罕林场碱长花岗岩的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学进行研究,得出以下结论:

1) 索图罕林场碱长花岗岩的锆石U-Pb定年结果为(139.50 ± 0.56)Ma,表明岩体形成于早白垩世。

2) 索图罕林场碱长花岗岩属于高钾钙碱性的弱过铝质A型花岗岩,岩石Rb/Sr值、Nb/Ta值均接近壳源岩浆范围,说明索图罕岩体应该是地壳物质部分熔融的产物。

3) 索图罕林场碱长花岗岩构造判别图解落入后碰撞区域,结合区域特征,其形成与蒙古-鄂霍茨克洋碰撞后的岩石圈伸展相关。

参考文献
[1]
王兴安, 徐仲元, 刘正宏, 等. 大兴安岭中部柴河地区碱长花岗岩的成因及构造背景:岩石地球化学、锆石U-Pb同位素年代学的制约[J]. 岩石学报, 2012, 28(8): 2647-2655.
Wang Xing'an, Xu Zhongyuan, Liu Zhenghong, et al. Petrogenesis and Tectonic Setting of the K-Feldspar Granites in Chaihe Area, Central Greater Xing'an Range:Constraints from Petro-Geochemistry and Zircon U-Pb Isotope Chronology[J]. Acta Petrologica Sinica, 2012, 28(8): 2647-2655.
[2]
李世超, 徐仲元, 刘正宏, 等. 大兴安岭中段玛尼吐组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地球化学特征[J]. 地质通报, 2013, 32(2/3): 399-407.
Li Shichao, Xu Zhongyuan, Liu Zhenghong, et al. Zircon U-Pb Dating and Geochemical Study of Volcanic Rocks in Manitu Formation of Central Da Hinggan Mountains[J]. Geological Bulletin of China, 2013, 32(2/3): 399-407.
[3]
Wu F Y, Sun D Y, Ge W C, et al. Geochronology of the Phanerozoic Granitoids in Northeastern China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2011, 41(1): 1-30. DOI:10.1016/j.jseaes.2010.11.014
[4]
Wu F Y, Sun D Y, Li H, et al. A-Type Granites in Northeastern China:Age and Geochemical Constraints on Their Petrogenesis[J]. Chemical Geology, 2002, 187(1/2): 143-173.
[5]
Zhang J H, Gao S, Ge W C, et al. Geochronology of the Mesozoic Volcanic Rocks in the Great Xing' an Range, Northeastern China:Implications for Subduction-Induced Delamination[J]. Chemical Geology, 2010, 276(3): 144-165.
[6]
葛文春, 吴福元, 周长勇, 等. 兴蒙造山带东段斑岩型Cu, Mo矿床成矿时代及其地球动力学意义[J]. 科学通报, 2007, 52(20): 2407-2417.
Ge Wenchun, Wu Fuyuan, Zhou Changyong, et al. Porphyry Cu-Mo Deposits in the Eastern Xing' an-Mongolian Orogenic Belt:Mineralization Ages and Their Geodynamic Implications[J]. Chinese Science Bulletin, 2007, 52(20): 2407-2417. DOI:10.3321/j.issn:0023-074x.2007.20.012
[7]
Zhang J H, Ge W C, Wu F Y, et al. Mesozoic Bimodal Volcanic Suite in Zhalantun of the Da Hinggan Range and Its Geological Significance:Zircon U-Pb Age and Hf Isotopic Constraints[J]. Acta Geologic Sinica, 2006, 80: 801-812.
[8]
尹志刚, 赵海滨, 赵寒冬, 等. 大兴安岭北端塔木兰沟组玄武质岩石的地球化学特征及构造背景[J]. 地质通报, 2005, 24(9): 848-853.
Yin Zhigang, Zhao Haibin, Zhao Handong, et al. Geochemical Characteristics and Geotectonic Background of Basaltic Rocks in Tamulangou Formation from the Northern Da Hinggan Moutain[J]. Geological Bulletin of China, 2005, 24(9): 848-853. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2005.09.011
[9]
张玉涛, 张连昌, 周新华, 等. 大兴安岭北段牙克石地区玄武质火山岩的元素、同位素地球化学特征及其地质意义[J]. 地质通报, 2008, 27(1): 112-120.
Zhang Yutao, Zhang Lianchang, Zhou Xinhua, et al. Geochemical of Basaltic Rocks from Yakeshi, Northern Da Hinggan Moutain and Its Tectonic Implications[J]. Geological Bulletin of China, 2008, 27(1): 112-120. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2008.01.010
[10]
周新华, 英基丰, 张连昌, 等. 大兴安岭晚中生代火山岩成因与古老地块物质贡献:锆石U-Pb年龄及多元同位素制约[J]. 地球科学:中国地质大学学报, 2009, 34(1): 1-10.
Zhou Xinhua, Ying Jifeng, Zhang Lianchang, et al. The Petrogenesis of Late Mesozoic Volcanic Rock and the Contributions from Ancient Micro-Continents:Constraints from the Zircon U-Pb Dating and Sr-Nd-Pb-Hf Isotopic Systematics[J]. Earth Science:Journal of China University of Geosciences, 2009, 34(1): 1-10.
[11]
孟恩, 许文良, 杨德彬, 等. 满洲里地区灵泉盆地中生代火山岩的锆石U-Pb年代学、地球化学及其地质意义[J]. 岩石学报, 2011, 27(4): 1209-1226.
Meng En, Xu Wenliang, Yang Debin, et al. Zircon U-Pb Chronology, Geochemistry of Mesozoic Volcanic Rocks from the Lingquan Basin in Manzhouli Area, and Its Tectonic Implications[J]. Acta Petrologica Sinica, 2011, 27(4): 1209-1226.
[12]
苟军, 孙德有, 赵忠华, 等. 满洲里南部白音高老组流纹岩锆石U-Pb定年及岩石成因[J]. 岩石学报, 2010, 26(1): 333-344.
Gou Jun, Sun Deyou, Zhao Zhonghua, et al. Zircon LA-ICP MS U-Pb Dating and Petrogenesis of Rhyolites in Baiyingaolao Formation from the Southern Manzhouli, Inner Mongolia[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010, 26(1): 333-344.
[13]
孙德有, 苟军, 任云生, 等. 满洲里南部玛尼吐组火山岩锆石U-Pb年龄与地球化学研究[J]. 岩石学报, 2011, 27(10): 3084-3094.
Sun Deyou, Gou Jun, Ren Yunsheng, et al. Zircon U-Pb Dating and Study on Geochemistry of Volcanic Rocks in Manitu Formation from Southern Manchuria, Inner Mongolia[J]. Acta Petrologica Sinica, 2011, 27(10): 3084-3094.
[14]
内蒙古自治区地质矿产局. 内蒙古自治区区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1993: 244-249.
Geology and Mineral Bureau of Inner Mongolia. Regional Geology of Inner Mongolia[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1993: 244-249.
[15]
内蒙古自治区地质矿产局. 内蒙古自治区岩石地层[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1996: 256-264.
Geology and Mineral Bureau of Inner Mongolia. Lithostratigraphy of Inner Mongolia[M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 1996: 256-264.
[16]
Andersen T. Correction of Common Lead in U-Pb Analyses That Do Not Report 204Pb[J]. Chemical Geology, 2002, 192(1): 59-79.
[17]
Ludwing K R. Users Manual for Isoplot/EX(Rev.2.49):A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel[J]. Berkeley:Berkeley Geochronology Center Special Publication, 2001, 1-55.
[18]
李怀坤, 耿建珍, 郝爽, 等. 用激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)测定锆石U-Pb同位素年龄的研究[J]. 矿物学报, 2009(增刊1): 600-601.
Li Huaikun, Geng Jianzhen, Hao Shuang, et al. Study on the Determination of Zircon U-Pb Isotopic Age by Laser Ablation Multi Receiver Plasma Mass Spectrometer (LA-ICP-MS)[J]. Acta Mineralogica Sinica, 2009(Sup.1): 600-601.
[19]
Le Maitre R W, Bakteman P, Dudek A, et al. A Classification of Igneous Rocks and Glossary of Terms:Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks[M]. Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1989: 1-193.
[20]
张旗, 冉皞, 李承东. A型花岗岩的实质是什么?[J]. 岩石矿物学杂志, 2012, 31(4): 621-626.
Zhang Qi, Ran Hao, Li Chengdong. A-Type Granite:What is the Essence?[J]. Acta Petrologica et Mineralogica, 2012, 31(4): 621-626. DOI:10.3969/j.issn.1000-6524.2012.04.014
[21]
William I S, Buick A, Cartwright. An Extended Episode of Early Mesoproterozoic Metamophic Fluid Flow in the Reynold Region, Central Australia[J]. Journal of Metamorphic Geology, 1996, 14: 29-47.
[22]
Belousova E A, Griffin W L, O'Reilly, et al. Igneous Zircon:Trace Element Composition as an Indicator of Source Rock Type[J]. Contributions to Mineraloy and Petrology, 2002, 143: 602-622. DOI:10.1007/s00410-002-0364-7
[23]
周宇章. A型花岗岩研究进展与问题讨论[J]. 安徽地质, 2011, 21(3): 169-175.
Zhou Yuzhang. Progress Made in A-Type Granite Study and Discussion on Some Issues[J]. Geology of Anhui, 2011, 21(3): 169-175. DOI:10.3969/j.issn.1005-6157.2011.03.003
[24]
Kerr A, Fryer B J. Nd Isotope Evidence for Crust-Mantle Interaction in the Generation of A-Type Granitoid Suites in Labrador, Canada[J]. Chemical Geology, 1993, 104(1/2/3/4): 39-60.
[25]
Goodenough K M, Upton B G J, Ellam R M. Geochemical Evolution of the Ivigtut Granite, South Greenland:A Fluorine-Rich "A-type" Intrusion[J]. Lithos, 2000, 51(3): 205-221. DOI:10.1016/S0024-4937(99)00064-X
[26]
许保良, 黄福生. A型花岗岩的类型、特征及其地质意义[J]. 地球探索, 1990(3): 113-120.
Xu Baoliang, Huang Fusheng. The Type, and Geological Implication of A-Type Granites[J]. Earth Exploration, 1990(3): 113-120.
[27]
许保良, 阎国翰, 张臣, 等. A型花岗岩的岩石学亚类及其物质来源[J]. 地学前缘, 1998, 5(3): 113-124.
Xu Baoliang, Yan Guohan, Zhang Chen, et al. Petrological Subdivision and Source Material of A-Type Granites[J]. Earth Science Fronties, 1998, 5(3): 113-124. DOI:10.3321/j.issn:1005-2321.1998.03.011
[28]
Douce A E P. Vapor-Absent Melting of Tonalite at 15-32 Kbar[J]. Journal of Petrology, 2005, 46(2): 275-290.
[29]
Tischendorf G, Paelchen W. On the Classification of Granitoids[J]. Zeitschrift Fuer Geologische Wissenschaften, 1985, 13(5): 615-627.
[30]
Taylor S R, McLennan S M. The Continental Crust:Its Composition and Evolution[M]. Blackwell: Oxford Press, 1985: 312.
[31]
纪政, 葛文春, 杨浩, 等. 大兴安岭中段塔尔气地区早白垩世花岗岩成因及形成构造环境[J]. 世界地质, 2016, 35(2): 283-296.
Ji Zheng, Ge Wenchun, Yang Hao, et al. Petrogenesis of Early Cretaceous Granites in Taerqi Area of Central Great Xing'an Range and Its Tectonic Setting[J]. Global Geology, 2016, 35(2): 283-296. DOI:10.3969/j.issn.1004-5589.2016.02.001
[32]
Guo F, Li H X, Fan W M, et al. Early Jurassic Subduction of the Paleo-Pacific Ocean in NE China:Petrologic and Geochemical Evidence Grom the Tumen Mafic Intrusive Complex[J]. Lithos, 2015, 224/225: 46-60. DOI:10.1016/j.lithos.2015.02.014
[33]
许文良, 王枫, 裴福萍, 等. 中国东北中生代构造体制与区域成矿背景:来自中生代火山岩组合时空变化的制约[J]. 岩石学报, 2013, 29(2): 339-353.
Xu Wenliang, Wang Feng, Pei Fuping, et al. Mesozoic Tectonic Regimes and Regional Ore-Forming Background in NE China:Constraints from Spatial and Temporal Variations of Mesozoic Volcanic Rock Associations[J]. Acta Petrologica Sinica, 2013, 29(2): 339-353.
[34]
葛文春, 林强, 孙德有, 等. 大兴安岭中生代玄武岩的地球化学特征:壳幔相互作用的证据[J]. 岩石学报, 1999, 15(3): 396-407.
Ge Wenchun, Lin Qiang, Sun Deyou, et al. Geochemical Characteristics of the Mesozoic Basalts in Da Hinggan Ling:Evidence of the Mantle-Crust Interaction[J]. Acta Petrologica Sinica, 1999, 15(3): 396-407.
[35]
裴福萍, 许文良, 杨德彬, 等. 松辽盆地南部中生代火山岩:锆石U-Pb年代学及其对基底性质的制约[J]. 地球科学:中国地质大学学报, 2008, 33(5): 603-617.
Pei Fuping, Xu Wenliang, Yang Debin, et al. Mesozoic Volcanic Rocks in the Southern Songliao Basin:Zircon U-Pb Ages and Their Constraints on the Nature of Basin Basement[J]. Earth Science:Journal of China University of Geosciences, 2008, 33(5): 603-617.
[36]
Wang F, Zhou X H, Zhang L C, et al. Late Mesozoic Volcanism in the Great Xing'an Range(NE China):Timing and Implications for the Dynamic Setting of NE Asia[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2006, 251(1/2): 179-198.
[37]
Zhang J H, Ge W C, Wu F Y, et al. Large-Scale Early Cretaceous Volcanic Events in the Northern Great Xing'an Range, Northeastern China[J]. Lithos, 2008, 102(1/2): 138-157.
[38]
Kravchinsky V A, Cogne J P, Harbert W P, et al. Evolution of the Mongol-Okhotsk Ocean as Constrained by New Palaeomagnetic Data from the Mongol-Okhotsk Suture Zone, Siberia[J]. Geophysical Journal International, 2002, 148(1): 34-57. DOI:10.1046/j.1365-246x.2002.01557.x
[39]
Tomurtogoo O, Windley B F, Kröner A, et al. Zircon Age and Occurrence of the Adaatsag Ophiolite and Muron Shear Zone, Central Mongolia:Constrains on the Evolutionof the Mongol-Okhotsk Ocean, Suture and Orogen[J]. Journal of the Geological Society, 2005, 162(1): 125-134. DOI:10.1144/0016-764903-146
[40]
陈志广, 张连昌, 卢百志, 等. 内蒙古太平川铜钼矿成矿斑岩时代、地球化学及地质意义[J]. 岩石学报, 2010, 26(5): 1437-1449.
Chen Zhiguang, Zhang Lianchang, Lu Baizhi, et al. Geochronology and Geochemistry of the Taipingchuan Copper-Molybdenem Deposite in Inner Mongolia, and Its Geological Significances[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010, 26(5): 1437-1449.
[41]
赵越, 杨振宇, 马醒华. 东亚大地构造发展的重要转折[J]. 地质科学, 1994, 29(2): 105-119.
Zhao Yue, Yang Zhenyu, Ma Xinghua. Geotectonic Transition from Paleoasian System and Paleotethyan System to Paleopacific Active Continental Margin in Eastern Asia[J]. Scientia Geologica Sinica, 1994, 29(2): 105-119.
[42]
赵越, 徐刚, 张栓宏, 等. 燕山运动与东亚构造体制的转变[J]. 地学前缘, 2004, 11(3): 319-328.
Zhao Yue, Xu Gang, Zhang Shuanhong, et al. Yanshanian Movement and Conversion of Tectonic Regimes in East Asia[J]. Earth Science Frontiers, 2004, 11(3): 319-328. DOI:10.3321/j.issn:1005-2321.2004.03.030
[43]
Zhang Y Q, Dong S W, Zhao Y, et al. Jurassic Tectonics of North China:A Synthetic View[J]. Acta Geologica Sinica, 2008, 82(3): 310-326.
[44]
林强, 葛文春, 孙德有, 等. 东北亚中生代火山岩的地球动力学意义[J]. 地球物理学报, 1999, 42(增刊1): 75-84.
Lin Qiang, Ge Wenchun, Sun Deyou, et al. Geomechanical Significance of the Mesozoic Volcanic in Northeast Asia[J]. Chinese Journal of Geophysics, 1999, 42(Sup.1): 75-84.
[45]
Ying J F, Zhou X H, Zhang L C, et al. Geochronological and Geochemical Investigation of the Late Mesozoic Volcanic Rocks from the Northern Great Xing'an Range and Their Tectonic Implications[J]. International Journal of Earth Sciences, 2010, 99(2): 357-378. DOI:10.1007/s00531-008-0395-z
[46]
徐美君, 许文良, 孟恩, 等. 内蒙古东北部额尔古纳地区上护林-向阳盆地中生代火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和地球化学特征[J]. 地质通报, 2011, 30(9): 1321-1338.
Xu Meijun, Xu Wenliang, Meng En, et al. LA-ICP-MS Zircon U-Pb Chronology and Geochemistry of Mesozoic Volcanic Rocks from the Shanghulin-Xiangyang Basin in Ergun Area, Northeastern Inner Mongolia[J]. Geological Bulletin of China, 2011, 30(9): 1321-1338. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2011.09.001
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.20190092
吉林大学主办、教育部主管的以地学为特色的综合性学术期刊
0

文章信息

杨小鹏, 王长兵, 李文庆
Yang Xiaopeng, Wang Changbing, Li Wenqing
大兴安岭北段索图罕地区碱长花岗岩成因及形成构造背景
Petrogenesis and Tectonic Setting of Moyite in Suotuhan Area, Northern Great Xing'an Range
吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(5): 1338-1349
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2019, 49(5): 1338-1349.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.20190092

文章历史

收稿日期: 2019-04-18

相关文章

工作空间