中亚造山带(CAOB)作为古亚洲洋俯冲、增生、闭合的最终地质记录，不仅为人类提供了宝贵的资源财富(蕴含有众多大型、超大型金属矿床和油气田)，而且为理解地球壳幔演化、大陆增生、碰撞造山及其与成矿作用和油气成藏的关系提供了绝佳的“天然实验室”，其独特的造山与成矿作用向来是地球科学的前沿课题(Şengör et al., 1993; Windley et al., 2007; 李锦轶等, 2009; Xu et al., 2013; Xiao et al., 2015, 2018)。北山南部为中亚造山带最南缘的重要组成部分，该区红柳园发育晚古生代蛇绿混杂岩，组成蛇绿岩的岩块包括巨厚的枕状玄武岩、辉长岩、辉绿岩、以及超基性岩，依据其岩石组合及地球化学特征，该蛇绿混杂岩带被认为产于前弧位置，其中的辉长岩岩块年龄为286±2Ma(Mao et al., 2012a)，由此推测北山南部早二叠世的洋壳俯冲依然没有结束，古亚洲洋中段可能于晚二叠世或更晚通过俯冲在北山南部最终闭合(Xiao et al., 2010)。但也有学者认为该区洋盆闭合于志留纪末-泥盆纪初(左国朝等, 2003; 何世平等, 2005; 徐学义等, 2008; 卢进才等, 2012)；同时对该区蛇绿混杂岩提出了质疑，原定蛇绿混杂岩中的枕状玄武岩夹有熔积岩层，表明其并非形成于深海盆地(Chen et al., 2016)，该套玄武岩也被认为形成于裂谷环境(赵泽辉等, 2006; Xia et al., 2008; Zhang et al., 2011)。因此，北山南部早二叠世究竟为俯冲相关的沟-弧-盆体系？还是洋盆闭合后与伸展减薄相关的裂谷盆地？依然有待进一步深入研究。

岩石圈俯冲与拉张减薄是两个截然不同的地质过程，所产生的岩浆系列也存在较大差别，从而成为大地构造背景鉴别的有效依据。A型酸性岩浆系列由于其特殊的成因机制，多产于特定的大地构造背景，且能够揭示重要的深部地球动力学环境，而被广泛关注。该岩系最初是指贫水、富碱、且通常产于非造山环境下的酸性火成岩类(Loiselle and Wones, 1979)。现今认为A型岩浆岩系不仅包括了碱性岩类, 还扩大到碱钙性、弱碱-准铝、弱过铝甚至强过铝质岩石；岩石类型上囊括了碱性花岗岩、碱长花岗岩、钾长花岗岩、石英正长岩、紫苏花岗岩等，以及化学成分与之相对应的喷出岩(Eby, 1990; Nardi and Bonin, 1991; Duchesne and Wilmart, 1997; 贾小辉等, 2009)。化学成分上，A型岩浆岩富集主量元素Si、K、Na、Fe；贫Ca、Mg、Al；微量元素富Rb、Ga、Nb、Ta、Th、Zr、Hf、Y等高场强元素，贫Sr、Ba、V、Co、Cr、Ni等，REE曲线多呈海鸥式的配分模式，具有显著的负Eu异常；通常以高的(K₂O+Na₂O)/Al₂O₃、FeO^T/MgO、Ga/Al与Zr+Nb+Sr+Y值作为其判别标志(Collins et al., 1982; Whalen et al., 1987)。目前的研究普遍认为：该类岩石的大规模分布与岩石圈伸展减薄环境下的构造背景相匹配(Clemens et al., 1986; Patiño Duce, 1997; 吴福元等, 2007a; 张旗等, 2012)，因此，A型岩浆活动的确立及其地球化学属性，对大地构造背景鉴别与演化研究具有重要意义。

北山南部下二叠统普遍发育一套酸性火山岩组合，现今对该套火山岩系缺乏系统的岩石类型、岩石共生组合、相互关系等调查研究，亦未开展详细的年代学与岩石地球化学工作，制约了对该套岩石成因与形成构造背景的认识。本文对该套酸性火山岩进行了详细的野外地质调查研究并针对典型岩石进行了锆石U-Pb同位素测年，开展了元素地球化学和同位素地球化学研究，依据主微量元素地球化学特征明确了其A型流纹岩的属性，结合全岩Sr-Nd与锆石Hf同位素数据，以期分析其岩浆系列，探讨其形成构造背景，进而分析北山南部的构造演化过程。

北山南部位于中亚造山带中段南缘(图 1a)，泛指红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂岩带以南至敦煌地块北缘的造山区，为敦煌地体、花牛山地体以及古亚洲洋南部复杂增生体俯冲碰撞拼贴的产物(图 1b)(左国朝等, 2003; Xiao et al., 2010)。该区晚石炭世-早中二叠世的地层由西往东沿独山-红柳园-后红泉-野马井一线广泛分布，研究区东部北侧的古硐井地区也有大面积二叠系地层出露；地层由老至新可划分为干泉组、双堡塘组、菊石滩组、金塔组(甘肃省地质矿产局, 1997)。干泉组下部为砾岩、砂岩和泥岩，局部出现生物碎屑灰岩，上部由玄武岩、英安岩和流纹岩组成，同位素年代学证据表明干泉组时代可能延续至早二叠世早期(卢进才等, 2013)。下-中二叠统由粗碎屑岩为主的双堡塘组、细碎屑岩为主的菊石滩组和火山岩为主的金塔组构成，三者之间整合接触，均为海相沉积。本研究在对上述地层的代表性剖面进行详细地质测量基础上，系统采样了各剖面中的酸性火山岩样品，现由西往东对各剖面地质概况及火山岩岩石学特征分述如下：

图 1

Fig. 1

图 1 北山地区南部地质概况及采样剖面图 (a)中亚造山带构造纲要及研究区位置图(据Zhou et al., 2017)；(b)北山地区南部地质概况及研究剖面位置图(据王洪亮等, 2007) Fig. 1 Simplified geological map of the investigation area and the locations of the measured geological sections (a) tectonic sketch map of Central Asia and location of the study area (modified after Zhou et al., 2017); (b) regional geological map of the southern part of Beishan and locations of the sections (modified after Wang et al., 2007)

独山剖面(图 2a)：该剖面位于本研究区的最西端，其下部整合于双堡塘组之上，顶部与花岗岩呈断层接触；主要为一套海相酸性火山岩夹中基性火山岩、火山碎屑岩以及岩屑砂岩，岩屑砂岩中见腕足化石碎片；化石及岩性组合表明其在区域上可与金塔组对比。本研究对该剖面流纹岩采集同位素样品1件(16DS-Tw5)，地球化学样品4件(16DS-H6~7, 10~11)，并采集了相应的薄片样品(16DS-B10、16DS-B18)。流纹岩样品手标本均呈暗红色，块状构造；具斑状结构，由隐晶质、玻璃质和少量斑晶组成，斑晶主要为斜长石(10%~15%)和少量铁磁性矿物(< 5%)，斜长石呈板状或熔蚀状，大小在0.1~0.2mm，磁铁矿呈粒状，大小为0.05~0.15mm；基质由隐晶质和玻璃质构成，构成放射球粒集合体，呈放射球粒结构(图 3a)，为典型的球粒流纹岩。

图 2

Fig. 2

图 2 研究剖面地质概况及采样位置图 Fig. 2 Measured geological sections and locations of the samples

图 3

Fig. 3

图 3 北山南部流纹岩样品的显微特征 Q-石英；Pl-斜长石；Ser-绢云母；Spherules-球粒结构 Fig. 3 Photomicrographs of the rhyolite samples in southern Beishan region Q-quartz; Pl-plagioclase; Ser-sericite; Spherules-spherules structure

干泉剖面(图 2b)：该剖面为干泉组建组剖面，底部与中泥盆统角度不整合接触，顶部被第四系覆盖。下段为一套碎屑岩、灰岩组合，灰岩中产海相动物化石；上段为红褐色厚层的酸性火山岩夹火山碎屑岩组合，碎屑岩夹层中见海百合茎与植物碎片化石。同位素样品(13GQ-Tw1)和地球化学样品(13GQ-H1~5)采自于干泉组上段的流纹岩中，对应的薄片样品为13GQ-B1。从岩石学特征来看，样品呈红褐色，以火山玻璃为主，偶见斜长石与石英斑晶，斜长石呈自形板状，大小约为0.2mm×0.4mm，石英呈他形粒状，大小为0.2~0.4mm，熔岩流绕过斑晶分布，呈流动构造(图 3b)，为典型流纹岩或流纹英安岩。

珊瑚井剖面(图 2c)：剖面位于研究区中部，由于区内侵入岩与断层发育，地层出露不全，主要为一套中酸性火山碎屑岩组合，未见化石。本研究在该剖面上共采集含晶屑流纹岩同位素样品1件(14SHJ-Tw2)和地球化学样品3件(14SHJ-H1~3)，并采集了对应的薄片样品(14SHJ-B3, 4)。从岩石学特征来看，含晶屑流纹岩均呈灰绿色，块状构造。样品具晶屑熔岩结构(图 3c)，见少量石英、碱性长石、斜长石晶屑，大小为0.2~0.3mm，石英多呈次棱角状，斜长石与碱性长石呈板柱状或棱角状，晶屑被流纹质熔岩胶结。熔岩具有斑状结构，斑晶大小为0.15~0.2mm，主要为石英(10%~15%)和钾长石(5%~10%)，少量斜长石；石英呈粒状，钾长石呈自形板柱状，斜长石呈长条状，基质为隐晶质结构，主要由细小长石与石英晶体组成，岩石发育流动构造，为含晶屑流纹岩。样品14SHJ-H3, B4较14SHJ-H1~2, B3相比，含有较多的石英斑晶，但较少的钾长石斑晶。

俞井子剖面(图 2d)：该剖面位于研究区东南野马井地区，下部被花岗岩侵入接触，顶部被第四系覆盖，为一套海相酸性火山岩夹碎屑岩，在剖面上部碎屑岩中见珊瑚化石，对应下二叠统双堡塘组。本研究在该剖面上共采集流纹岩同位素样品1件(14YJZ-Tw2)，流纹岩地球化学样品2件(14YJZ-H1, 5)，并采集了对应的薄片样品(14YJZ-B32, 58)。流纹岩样品手标本呈浅灰色，块状构造，岩相学研究表明，样品14YJZ-Tw2, H1, B32具有斑状结构，斑晶主要由斜长石组成(5%~10%)，其次为石英(±5%)；斜长石斑晶形态多呈半自形板状，大小为0.5~5mm，常呈聚斑产出；石英斑晶大小在0.2~1.2mm之间，晶体形态多熔蚀状，也呈聚斑产出，基质为隐晶质结构，主要由细小长石与石英晶体组成，二者组成放射球粒状集合体(图 3d)，呈放射球粒结构，样品为球粒流纹岩。样品14YJZ-H2, B58在镜下亦具有斑状结构；斑晶主要为石英(5%~10%)，大小为0.2~0.8mm，晶体多呈熔蚀状；基质为霏细结构(图 3e)，由细小长石石英构成，颗粒界线不清。

沙红山南剖面(图 2e)：该剖面位于研究区最东端，对应下二叠统双堡塘组，该套火山岩西南被第四系覆盖，东北与双堡塘组组内灰岩呈小断层接触。在该剖面上共采集流纹岩同位素样品1件(14SHSS-Tw1)，流纹岩地球化学样品5件(14SHJ-H1~5)，并采集了对应薄片样品(14SHJ-B1)。从岩石学特征来看，样品呈灰绿色，片理状构造。镜下岩石具有定向构造(图 3f)，呈斑状结构，斑晶主要为石英(20%~25%)，呈粒状，粒径大小在0.5~2.8mm之间，斜长石少量(±5%)，大小为1~2mm；受到片理化影响，斑晶形态一般呈破碎浑圆状，沿长轴方向呈定向分布。基质呈霏细结构，主要由细小石英和斜长石组成，矿物粒径均小于0.01mm，基质发育绢云母化，绢云母常呈条纹状或细条带状集合体出现。

样品的常量元素和微量元素分析在国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室进行，氧化物含量利用X荧光光谱仪(Axios型)测试完成，微量元素分析使用等离子质谱仪测定(Xseries Ⅱ)。Rb-Sr和Sm-Nd同位素测定在中国科学院广州地球化学研究所同位素超净实验室完成，详细的分析方法见(韦刚健等, 2002; 梁细荣等, 2003)。样品的锆石分选在河北省区域地质矿产调查研究所进行，锆石制靶及CL图像分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。锆石U-Pb年龄与锆石原位Lu-Hf同位素测定在国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室进行，配合GeoLas Pro激光剥蚀系统，锆石U-Pb同位素利用Agilent 7700X型ICP-MS测定，Lu-Hf同位素利用Neptune型多接收等离子体质谱仪测定，详细的实验原理、流程及数据处理参见Yuan et al.(2004, 2008)。

珊瑚井与沙红山南剖面的流纹岩同位素样品(4SHJ-Tw2、14SHSS-Tw1)测年结果见表 1。珊瑚井剖面流纹岩(14SHJ-Tw2)中锆石的CL图像均明显具有振荡环带(图 4a)，以及高的Th/U比值(0.14~1.18)，表明均为典型的岩浆锆石。在年龄谐和图上(图 5a)，所有数据点均在谐和线上，其中14颗较自形锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄数据集中在301~285Ma之间，其加权平均年龄为291.1±2.6Ma(n=14，MSWD=1.08)，应为流纹岩的结晶年龄。此外，还存在年龄较老的锆石(1677~422Ma)，其大都呈浑圆状，且具有明显溶蚀边，为岩浆源区熔融或上升过程中捕获的锆石

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 珊瑚井与沙红山南剖面流纹岩锆石U-Pb测试结果 Table 1 Zircon U-Pb data of the rhyolites from southern Shahongshan and Shanhujing sections 测点号 含量(×10-6) Th/U 同位素比值 年龄(Ma) 协和度(%) 238U 232Th 1σ 1σ 1σ 1σ 1σ 1σ 14SHJ-Tw2含晶屑流纹岩 1 526.7 214.4 0.41 0.0591 0.0016 0.3819 0.0100 0.0469 0.0010 572 26 328 7 296 6 111 2 556.0 204.8 0.37 0.0561 0.0021 0.3633 0.0135 0.0470 0.0011 457 44 315 10 296 7 106 3 483.6 210.7 0.44 0.0574 0.0016 0.3771 0.0103 0.0478 0.0010 506 28 325 8 301 6 108 4 454.8 183.1 0.40 0.0534 0.0016 0.3378 0.0097 0.0459 0.0010 347 31 295 7 289 6 102 5 492.1 186.3 0.38 0.0827 0.0038 1.8611 0.0761 0.1632 0.0035 1262 92 1067 27 975 19 109 6 573.8 358.9 0.63 0.0582 0.0019 0.3789 0.0121 0.0473 0.0010 539 35 326 9 298 6 109 7 329.0 141.3 0.43 0.0605 0.0016 0.6730 0.0172 0.0808 0.0017 622 25 523 10 501 10 104 8 105.1 68.24 0.65 0.0513 0.0080 0.3225 0.0493 0.0456 0.0012 253 320 284 38 288 7 99 9 543.0 342.2 0.63 0.0566 0.0015 0.3617 0.0094 0.0464 0.0010 476 26 314 7 293 6 107 10 96.51 30.80 0.32 0.0639 0.0055 0.9181 0.0765 0.1043 0.0025 737 190 661 40 639 14 103 11 269.4 126.9 0.47 0.0545 0.0015 0.5146 0.0140 0.0686 0.0014 392 28 422 9 428 9 99 12 339.6 64.54 0.19 0.0613 0.0019 0.5708 0.0168 0.0676 0.0015 651 30 459 11 422 9 109 13 349.9 113.2 0.32 0.0698 0.0036 1.1484 0.0541 0.1194 0.0026 922 109 776 26 727 15 107 14 1069 151.2 0.14 0.0539 0.0012 0.5305 0.0116 0.0715 0.0015 368 22 432 8 445 9 97 15 474.7 201.3 0.42 0.0494 0.0013 0.3186 0.0085 0.0468 0.0010 169 29 281 7 295 6 95 16 387.3 162.7 0.42 0.0521 0.0024 0.3333 0.0153 0.0464 0.0007 289 77 292 12 293 4 100 17 363.8 160.6 0.44 0.0516 0.0026 0.3212 0.0159 0.0452 0.0007 266 85 283 12 285 4 99 18 587.3 262.4 0.45 0.0541 0.0024 0.3372 0.0148 0.0452 0.0007 377 72 295 11 285 4 104 19 378.5 447.3 1.18 0.0839 0.0017 2.4886 0.0507 0.2152 0.0027 1290 21 1269 15 1256 14 103 20 76.41 57.39 0.75 0.1045 0.0036 4.2794 0.1460 0.2972 0.0048 1705 39 1689 28 1677 24 102 21 441.3 210.8 0.48 0.0535 0.0027 0.3328 0.0164 0.0452 0.0007 349 83 292 13 285 4 102 22 462.1 126.6 0.27 0.0522 0.0023 0.3363 0.0144 0.0467 0.0007 294 71 294 11 294 4 100 23 820.3 369.9 0.45 0.0511 0.0018 0.3273 0.0112 0.0464 0.0006 247 54 287 9 293 4 98 24 162.9 77.92 0.48 0.0882 0.0024 3.0134 0.0809 0.2480 0.0034 1386 31 1411 20 1428 18 97 14SHSS-Tw1流纹岩 1 204.6 143.0 0.70 0.0542 0.0015 0.3393 0.0087 0.0454 0.0006 380 36 297 7 286 3 104 2 520.2 215.1 0.41 0.0559 0.0010 0.3605 0.0061 0.0468 0.0005 447 19 313 5 295 3 106 3 202.3 175.4 0.87 0.0536 0.0013 0.3530 0.0083 0.0478 0.0006 353 33 307 6 301 3 102 4 153.0 103.5 0.68 0.0580 0.0017 0.3760 0.0104 0.0470 0.0006 529 39 324 8 296 4 109 5 158.3 102.7 0.65 0.0534 0.0014 0.3455 0.0090 0.0469 0.0006 348 37 301 7 295 4 102 6 196.0 167.4 0.85 0.0577 0.0014 0.3632 0.0088 0.0457 0.0005 519 32 315 7 288 3 109 7 312.9 150.8 0.48 0.0575 0.0009 0.6237 0.0094 0.0788 0.0008 509 17 492 6 489 5 101 8 60.78 34.41 0.57 0.0568 0.0033 0.3489 0.0199 0.0446 0.0008 482 93 304 15 281 5 108 9 125.7 79.00 0.63 0.0551 0.0024 0.3351 0.0139 0.0441 0.0007 416 65 293 11 278 4 105 10 174.7 146.6 0.84 0.0553 0.0014 0.3564 0.0087 0.0468 0.0006 425 33 310 6 295 3 105 11 404.2 175.4 0.43 0.0548 0.0010 0.3532 0.0059 0.0468 0.0005 402 20 307 4 295 3 104 12 184.6 105.4 0.57 0.0499 0.0013 0.3230 0.0080 0.0470 0.0006 190 36 284 6 296 3 96 13 187.9 99.48 0.53 0.0536 0.0013 0.3466 0.0080 0.0470 0.0005 353 32 302 6 296 3 102 14 115.9 65.70 0.57 0.0556 0.0025 0.3649 0.0156 0.0477 0.0008 436 67 316 12 300 5 105 15 142.9 72.35 0.51 0.0570 0.0016 0.3655 0.0101 0.0466 0.0006 490 39 316 7 293 4 108 16 164.8 97.15 0.59 0.0574 0.0021 0.3596 0.0126 0.0455 0.0007 508 51 312 9 287 4 109 17 159.5 94.05 0.59 0.0518 0.0014 0.3406 0.0089 0.0478 0.0006 275 38 298 7 301 4 99 18 199.2 93.50 0.47 0.1483 0.0027 8.1750 0.1248 0.3998 0.0042 2327 32 2251 14 2168 19 107 19 153.8 81.50 0.53 0.0498 0.0014 0.3262 0.0087 0.0476 0.0006 185 40 287 7 300 3 96 20 173.1 109.4 0.63 0.0577 0.0015 0.3746 0.0092 0.0471 0.0006 518 33 323 7 297 3 109 21 141.3 145.6 1.03 0.0552 0.0016 0.3516 0.0097 0.0463 0.0006 419 40 306 7 292 4 105 22 102.7 80.03 0.78 0.0531 0.0020 0.3373 0.0122 0.0461 0.0006 332 58 295 9 291 4 101 23 161.9 89.45 0.55 0.0548 0.0014 0.3596 0.0090 0.0476 0.0006 404 35 312 7 300 4 104 24 114.9 83.60 0.73 0.0543 0.0016 0.3492 0.0102 0.0467 0.0006 384 43 304 8 294 4 103

表 1 珊瑚井与沙红山南剖面流纹岩锆石U-Pb测试结果 Table 1 Zircon U-Pb data of the rhyolites from southern Shahongshan and Shanhujing sections

图 4

Fig. 4

图 4 北山南部流纹岩同位素样品锆石阴极发光图像 图中白色小圈为U-Pb年龄测点，大圈为Hf同位素测点，并标注了锆石U-Pb年龄及相应的εHf(t)值 Fig. 4 The zircon CL images for the rhyolites from southern Beishan Small circles show zircon U-Pb dating locations and its results; in-situ Hf isotopic compositions expressed as εHf(t) values and large circles represent the site of analysis

图 5

Fig. 5

图 5 珊瑚井和沙红山南流纹岩样品锆石U-Pb同位素年龄谐和图 Fig. 5 U-Pb conordia diagrams for rhyolites from the southern Shahongshan and Shanhujing sections

沙红山南剖面的流纹岩(14SHSS-Tw1)中锆石大多呈透明柱状，晶型较好，CL图像显示清晰的振荡环带(图 4b)，结合高的Th/U比值(0.41~1.03)，表明均为典型岩浆成因锆石。在年龄谐和图上，所有数据点均在谐和线上(图 5b)，锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄除2个测点数据为2168Ma和489Ma外，其余22个测点数据集中在301~278Ma之间，其加权平均年龄294.7±2.1Ma(n=22，MSWD=1.9)，锆石均比较自形，为流纹岩的结晶年龄。较老的两颗锆石均具有明显的溶蚀边，为岩浆源区熔融或上升过程中捕获的锆石。

样品16DS-Tw5、13GQ-Tw1、14YJZ-Tw2分别为采自独山剖面、干泉剖面、俞井子剖面的流纹岩，锆石大多呈透明柱状，晶型较好，CL图像显示清晰的振荡环带(图 4c-e)，大多为典型的岩浆锆石。获得的流纹岩结晶年龄分别为：280.6±2.9Ma(n=28，MSWD=0.39)(作者，待发表数据)；293.8±4.8Ma(n=13，MSWD=0.2)(牛亚卓等, 2018a)和272.7±2.6Ma(n=14，MSWD=0.7)(牛亚卓等, 2018b)。

样品全岩地球化学分析结果及相关参数见表 2。所有剖面样品分析结果误差小于±1%，满足精度要求；烧失量均较低(介于0.69%~2.38%之间)。在TAS图解中，除干泉剖面的2个样品(13GQ-H3, 4)落入英安岩区域外，其他大部分样品均投入流纹岩区域中(图 6a)，与野外及镜下观察结果基本一致。所有测试样品K₂O含量为2.10%~6.21%，Na₂O含量为1.31%~5.81%，CaO为0.30%~1.73%，铁含量较高(FeO^T=1.32%~6.00%)，镁含量则较低(MgO=0.14%~1.23%)；在K₂O-SiO₂图解中(图 6b)，除了2个样品(16DS-H6、14SHJ-H3)为钙碱系列外，主体属于高钾钙碱性系列，个别样品属钾玄岩系列(14YJZ-H1、14SHJ-H2)；除16DS-H11为碱性流纹岩外，大多样品则属于碱钙性-钙碱性(图 6c)；A/NK值介于1.02~1.61，A/CNK值为0.89~1.27，样品属于准铝质-过铝质岩石(图 6d)，俞井子剖面的1个样品(14YJZ-H1)与珊瑚井剖面的所有样品甚至呈强过铝质(A/CNK>1.1)；除个别样品外(16DS-H6、14YJZ-H5)，大多样品属铁质系列(图 6e)。珊瑚井与沙红山南剖面样品的异指数(DI)较高(89.28~94.11)，其可能为分异的钙碱性岩浆岩(图 6f)。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 北山南部流纹岩主量(wt%)及微量(×10-6)元素结果 Table 2 Major (wt%) and trace (×10-6) element data of the rhyolites in southern Beishan 剖面 独山 干泉 样品号 16DS-H6 16DS-H7 16DS-H10 16DS-H11 13GQ-H1 13GQ-H2 13GQ-H3 13GQ-H4 13GQ-H5 经纬度 40.55°N 40.55°N 40.54°N 40.54°N 40.73°N 40.73°N 40.73°N 40.74°N 40.75°N 94.01°E 94.01°E 94.01°E 94.01°E 94.33° E 94.33° E 94.34° E 94.35° E 94.36° E SiO2 70.97 70.89 71.78 70.27 71.86 70.60 67.06 68.21 71.02 Al2O3 13.35 13.24 13.23 14.05 12.53 12.54 13.48 13.16 12.82 Fe2O3 2.31 2.67 2.74 2.97 2.98 3.90 4.64 5.00 1.66 FeO 1.45 1.10 0.46 0.25 1.27 1.24 1.82 1.18 2.55 CaO 1.11 0.83 0.77 0.88 1.29 1.39 1.73 1.51 1.51 MgO 1.02 0.72 0.54 0.42 0.56 0.75 0.96 0.88 0.70 K2O 2.10 3.27 3.71 4.04 4.40 3.76 3.37 3.77 4.54 Na2O 5.81 5.31 5.16 5.73 3.37 3.63 4.15 3.74 3.17 TiO2 0.47 0.47 0.44 0.45 0.40 0.54 0.79 0.71 0.45 P2O5 0.08 0.07 0.09 0.08 0.09 0.16 0.25 0.22 0.11 MnO 0.05 0.05 0.04 0.07 0.09 0.08 0.10 0.10 0.09 LOI 1.20 1.28 0.97 0.69 1.14 1.40 1.59 1.51 1.35 Total 99.91 99.91 99.92 99.91 99.98 99.99 99.94 99.99 99.97 FeOT 3.53 3.50 2.93 2.92 3.95 4.75 6.00 5.68 4.04 FeOT/MgO 3.46 4.86 5.42 6.96 7.06 6.33 6.24 6.45 5.78 A/NK 1.13 1.08 1.06 1.02 1.21 1.25 1.29 1.28 1.26 A/CNK 0.94 0.94 0.93 0.89 0.97 0.98 0.97 0.99 0.98 σ 2.24 2.64 2.73 3.50 2.09 1.98 2.35 2.24 2.12 DI 87.92 90.22 92.03 92.85 87.00 84.90 81.09 82.48 84.66 SI 8.06 5.53 4.32 3.16 4.48 5.70 6.49 6.12 5.55 AR 3.42 4.13 4.46 4.79 3.57 3.26 2.96 3.10 3.33 Cu 7.96 3.84 7.26 7.87 10.7 13.6 16.7 14.6 15.8 Pb 3.87 2.97 35.6 13.7 20.8 18.2 21.4 22.0 18.2 Zn 30.3 51.9 94.5 55.8 76.9 119 118 120 90.9 Cr 4.59 1.66 2.11 2.18 - - - - - Ni 4.50 1.25 1.72 1.75 6.48 11.0 6.24 6.34 79.4 Co 4.83 3.80 4.41 5.76 3.81 4.94 7.48 5.97 5.52 Li 3.84 8.34 9.02 7.66 14.9 19.4 22.2 29.2 14.9 Rb 49.8 74.7 70.6 102 102 101 74.8 108 71.2 Cs 0.92 0.83 1.39 1.58 - - - - - Mo 0.98 1.22 0.83 1.22 2.14 1.38 1.54 1.55 3.11 Sr 87.4 74.5 128 146. 85.5 91.4 117 134 96 Ba 217 282 232 294 512 470 435 541 497 V 9.80 5.91 23.0 21.8 23.6 34.2 43.3 39.7 30.5 Sc 9.87 9.45 10.0 11.2 7.73 8.83 13.8 16.5 8.6 Nb 15.0 15.7 11.8 15.1 16.0 15.4 16.2 16.5 16.2 Ta 1.16 1.33 0.95 1.22 1.14 1.10 1.16 1.18 1.16 Zr 512 526 406 473 593 602 778 758 592 Hf 12.8 13.4 10.3 12.2 13.9 13.9 15.9 15.4 13.3 Ga 19.3 19.5 15.7 18.6 16.2 19.1 21.1 20.8 16.0 Sn 4.96 4.58 3.44 3.54 4.14 4.72 4.18 3.78 3.63 U 3.21 3.46 2.30 2.49 3.20 3.68 3.35 3.97 2.98 Th 11.6 12.4 8.21 9.71 11.1 9.70 8.44 12.8 10.2 La 28.8 24.4 34.6 29.2 18.2 22.6 23.4 28.4 16.0 Ce 67.4 59.6 76.0 71.6 43.6 51.9 56.7 63.9 39.5 Pr 9.06 8.16 9.98 8.78 6.37 7.14 7.68 9.10 5.70 Nd 36.6 33.9 40.8 34.9 28.3 31.2 34.2 41.0 25.7 Sm 9.03 8.40 9.14 8.21 6.96 7.73 8.60 9.83 6.49 Eu 1.59 1.51 1.50 1.56 1.40 1.56 2.08 2.27 1.31 Gd 8.66 8.59 9.10 8.12 7.72 8.42 9.62 10.6 7.18 Tb 1.52 1.51 1.54 1.36 1.36 1.46 1.65 1.84 1.27 Dy 9.60 10.1 9.68 9.06 9.08 9.53 10.8 11.6 8.41 Ho 1.99 2.10 2.03 1.88 1.94 2.02 2.24 2.43 1.77 Er 5.66 6.03 5.90 5.38 5.35 5.59 6.14 6.64 5.07 Tm 0.88 0.97 0.88 0.85 0.81 0.85 0.92 0.98 0.80 Yb 6.02 6.71 6.20 6.02 5.28 5.41 5.81 6.40 5.13 Lu 0.87 0.98 0.90 0.89 0.74 0.75 0.82 0.85 0.72 Y 52.5 53.9 64.4 53.5 41.2 40.1 46.8 58.7 39.4 δEu 0.55 0.54 0.50 0.58 0.58 0.59 0.70 0.68 0.59 ∑REE 240.2 226.9 272.7 241.3 178.3 196.3 217.5 254.5 164.7 LREE 152.5 136.0 172.0 154.3 104.8 122.1 132.7 154.5 94.9 HREE 34.3 36.0 35.3 32.7 31.5 33.3 37.2 40.5 29.6 LREE/HREE 4.4 3.8 4.9 4.7 3.3 3.7 3.6 3.8 3.2 (La/Yb)N 3.4 2.6 4.0 3.5 2.5 3.0 2.9 3.2 2.3 10000×Ga/Al 2.7 2.8 2.2 2.5 2.4 2.9 3.0 3.0 2.4 剖面 珊瑚井 俞井子 沙红山南 样品号 14SHJ-H1 14SHJ-H2 14SHJ-H3 14YJZ-H1 14YJZ-H5 14SHSS-H1 14SHSS-H2 14SHSS-H3 14SHSS-H4 14SHSS-H5 经纬度 41.04°N 41.05°N 41.05°N 40.55°N 40.53°N 40.81°N 40.81°N 40.81°N 40.81°N 40.81°N 97.40°E 97.40°E 97.41°E 98.65°E 98.64°E 99.74°E 99.74°E 99.74°E 99.74°E 99.74°E SiO2 75.12 74.07 79.00 69.70 73.36 75.11 75.63 75.59 74.72 74.86 Al2O3 11.78 12.93 11.60 13.02 12.28 12.49 12.34 11.97 12.46 12.21 Fe2O3 1.34 1.30 0.69 2.00 0.67 1.11 1.85 0.88 1.42 0.85 FeO 1.26 0.85 0.77 2.83 2.49 0.66 0.14 0.53 0.60 0.66 CaO 0.91 0.58 0.30 1.70 1.10 0.79 0.46 1.25 0.91 1.22 MgO 0.42 0.42 0.26 0.54 1.23 0.25 0.14 0.22 0.19 0.19 K2O 4.98 6.21 2.43 5.73 3.48 4.60 5.03 4.53 4.85 5.02 Na2O 1.88 1.31 3.63 1.99 2.35 3.38 3.18 3.30 3.12 3.18 TiO2 0.30 0.24 0.14 0.52 0.43 0.17 0.16 0.15 0.18 0.16 P2O5 0.05 0.05 0.02 0.07 0.09 0.02 0.02 0.03 0.02 0.02 MnO 0.06 0.03 0.04 0.11 0.07 0.03 0.06 0.03 0.04 0.03 LOI 1.79 1.76 1.09 1.65 2.38 1.34 0.96 1.59 1.44 1.57 Total 99.89 99.75 99.97 99.86 99.93 99.95 99.97 100.07 99.95 99.97 FeOT 2.47 2.02 1.39 4.63 3.09 1.66 1.80 1.32 1.88 1.42 FeOT/MgO 5.87 4.81 5.35 8.57 2.51 6.64 12.89 6.01 9.88 7.50 A/NK 1.39 1.45 1.35 1.37 1.61 1.18 1.15 1.16 1.20 1.14 A/CNK 1.14 1.27 1.24 1.01 1.25 1.02 1.05 0.93 1.01 0.93 σ 1.47 1.82 1.02 2.23 1.12 1.98 2.07 1.88 2.00 2.11 DI 89.28 90.27 93.37 82.57 83.27 92.69 94.11 92.40 92.02 92.54 SI 4.25 4.17 3.34 4.13 12.04 2.50 1.36 2.33 1.87 1.92 AR 3.35 3.51 3.08 3.21 2.54 4.01 4.58 3.91 3.95 4.14 Cu - - - - - 4.96 5.81 5.90 6.23 6.50 Pb 47.0 50.3 4.61 27.9 26.5 25.4 35.8 34.2 21.6 33.7 Zn 53.4 68.0 43.6 94.8 65.6 104 97.8 118 81.0 61.4 Cr - - - - - - - - - - Ni 2.44 1.55 1.92 12.3 21.1 2.75 2.24 1.93 2.39 2.76 Co 3.24 2.39 1.16 4.40 6.04 1.20 0.86 0.77 1.14 1.16 Li 5.97 7.62 3.46 12.7 21.1 10.1 8.14 7.21 6.01 7.95 Rb 212 282 148 191 128 168 184 148 180 168 Cs - - - - - - - - - - Mo 1.78 1.20 0.16 3.35 0.68 1.05 2.07 2.02 1.41 1.93 Sr 65.4 53.4 59.1 81.6 112 23.8 22.8 29.0 24.1 32.8 Ba 240 268 110 1430 325 128 149 157 146. 161 V 30.4 22.8 10.6 27.6 49.3 7.25 3.75 4.19 5.74 5.28 Sc 6.10 4.04 6.87 18.6 9.08 6.60 5.56 3.71 7.11 6.06 Nb 24 29 19.9 21.7 13.8 23.9 25.1 22.6 25.2 24.5 Ta 1.92 2.32 1.54 1.65 1.10 1.65 1.75 1.80 1.91 1.76 Zr 224 254 207 764 250 308 313 265 330 280 Hf 8.84 10.3 8.41 17.3 7.48 10.5 10.7 9.40 11 9.86 Ga 18.6 25.5 16.3 21.2 18.0 24.7 22.9 21.3 23.8 22.1 Sn - - - - - 6.56 6.73 4.95 6.40 5.74 U 6.46 6.74 2.86 4.70 3.65 4.02 10.9 8.32 3.39 3.74 Th 25.9 30.7 19.7 16.3 12.6 23.0 22.5 21.2 22.8 22.0 La 77.3 85.2 37.5 47.2 37.1 70.3 98.5 66.7 76.0 70.7 Ce 145 156 76.8 105 80.7 152 206 143 160 150 Pr 20.1 23.2 9.86 13.1 10.0 18.0 24.7 16.9 18.3 17.4 Nd 71.1 81.0 36.6 49.2 37.2 64.6 90.2 61.4 67.2 64.1 Sm 14.6 17.0 7.88 11.0 7.72 13.2 18.1 12.1 13.8 13.0 Eu 0.46 0.43 0.13 3.11 1.04 0.35 0.42 0.31 0.35 0.32 Gd 14.2 16.0 8.84 11.5 7.90 14.5 18.6 12.5 13.8 13.8 Tb 2.16 2.36 1.41 1.92 1.28 2.08 2.82 1.88 2.16 2.08 Dy 12.4 13.9 8.78 10.7 7.7 12.5 15.2 11.2 12.6 11.7 Ho 2.46 2.77 1.89 2.26 1.64 2.51 2.89 2.26 2.44 2.34 Er 7.05 7.72 5.46 6.41 4.64 7.02 7.33 6.06 6.82 6.61 Tm 1.04 1.14 0.80 0.98 0.71 1.03 1.09 0.90 0.99 0.98 Yb 6.66 7.47 5.18 6.24 4.54 6.46 6.69 5.74 6.31 6.19 Lu 1.00 1.09 0.76 0.96 0.68 1.00 1.02 0.88 0.95 0.95 Y 61.8 65.0 50.8 57.1 42.1 62.0 65.2 53.7 59.6 58.9 δEu 0.10 0.08 0.05 0.85 0.41 0.08 0.07 0.08 0.08 0.07 ∑REE 437.3 480.3 252.7 326.7 245.0 427.6 558.8 395.5 441.3 419.1 LREE 328.6 362.8 168.8 228.6 173.8 318.5 437.9 300.4 335.7 315.5 HREE 46.0 51.4 32.4 40.0 28.4 46.1 54.6 40.5 45.1 43.7 LREE/HREE 7.2 7.1 5.2 5.7 6.1 6.9 8.0 7.4 7.4 7.22 (La/Yb)N 8.3 8.2 5.2 5.4 5.9 7.8 10.6 8.3 8.6 8.19 10000×Ga/Al 3.0 3.7 2.7 3.1 2.8 3.7 3.5 3.4 3.6 3.4 注: LOI-烧失量; FeOT=FeO+0.8998Fe2O3; σ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43); AR=(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)/(Al2O3+CaO-Na2O-K2O); A/NK(摩尔比)=Al2O3/(Na2O+K2O); A/CNK(摩尔比)= Al2O3/(Na2O+K2O+CaO); δEu=EuN/[(SmN×GdN)1/2]; ΣREE=LREE+HREE+Y; (La/Yb)N: N表示标准化, 标准化数据参考Sun and McDonough (1989)

表 2 北山南部流纹岩主量(wt%)及微量(×10-6)元素结果 Table 2 Major (wt%) and trace (×10-6) element data of the rhyolites in southern Beishan

图 6

Fig. 6

图 6 北山南部早二叠世流纹岩样品主量元素特征图 (a)火山岩TAS分类图解投图(Le Maitre, 1989)；(b) K2O-SiO2图解(Peccerillo and Taylor, 1976)；(c) (Na2O+K2O-CaO)-SiO2图解(Frost et al., 2001)；(d) A/NK-A/CNK图解(Maniar and Piccoli, 1989)；(e) FeOT/(FeOT+MgO)-SiO2图解(Frost et al., 2001)；(f) (Al2O3+CaO)/(FeOT+Na2O+K2O)-100(MgO+FeOT+Ti2O)/SiO2图解(Sylvester, 1989) Fig. 6 Major element diagrams for the Early Permian rhyolites from southern Beishan

稀土元素分析结果显示所有流纹岩配分型式具有较好的一致性(图 7)，在球粒陨石标准化稀土元素配分图解上呈现右倾的海鸥型，具有明显的负Eu异常。独山剖面样品的稀土总量较低(226.9×10^-6~272.7×10^-6)，轻重稀土分馏较小且富集轻稀土((La/Yb)_N=2.6~4.0)，且具有明显的负Eu异常(δEu为0.50~0.58)(图 7a)；干泉剖面样品的稀土总量较低(164.7×10^-6~254.5×10^-6)，轻重稀土分馏小且富集轻稀土((La/Yb)_N=2.3~3.2)，具有明显的负Eu异常(δEu为0.58~0.70)(图 7c)；珊瑚井剖面样品的稀土总量为252.7×10^-6~480.3×10^-6，轻重稀土分馏明显且富集轻稀土((La/Yb)_N=5.2~8.3)，且具有强烈的负Eu异常(δEu为0.05~0.10)(图 7e)；俞井子剖面样品的稀土总量为245.0×10^-6~326.7×10^-6，轻重稀土分馏明显且富集轻稀土((La/Yb)_N=5.4~5.9)，样品14YJZ-H1存在较小的负Eu异常(δEu=0.85)，但样品14YJZ-H5的负Eu异常明显(δEu=0.41)(图 7g)。沙红山南剖面样品的稀土总量为395.5×10^-6~558.8×10^-6，轻重稀土分馏明显且富集轻稀土((La/Yb)_N=7.8~10.6)，且具有强烈的负Eu异常(δEu为0.07~0.08)(图 7i)。在微量元素原始地幔标准化配分图解中(图 7b, d, f, h, j)，所有样品均富集Th、U、Zr等元素，亏损Nb、Ta、Ba、Sr、Ti等元素，不同剖面岩石的富集与亏损程度略有差异。

图 7

Fig. 7

图 7 北山南部地区各剖面早二叠世流纹岩样品球粒陨石标准化稀土元素配分图(a、c、e、g、i)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b、d、f、h、i)(标准化值据Sun and McDonough, 1989) Fig. 7 Chondrite-normalized REE patterns (a, c, e, g, i) and primitive mantle-normalized spider diagram (b, d, f, h, i) for the Early-Permian rhyolites from each section in southern Beishan (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

本文对珊瑚井、俞井子、沙红山南剖面的代表性样品进行了全岩Sr、Nd同位素分析，分析结果见表 3。数据表明，所有样品均为负的ε_Nd(t)值(介于-4.24~-1.81)，其亏损地幔模式年龄(t_DM)为1386~1207Ma。Sr同位素的初始比值差异较大，珊瑚井剖面样品的Sr同位素的初始比值较高[(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.7068~0.7130]，对应的ε_Sr(t)值为34.2~122.2；沙红山剖面样品的Sr同位素的初始比值最低[(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.7022~0.7077]，对应的ε_Sr(t)值为-30.0~47.9；俞井子剖面样品的Sr同位素的初始比值最高[(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.7223]，对应的ε_Sr(t)值为254.8。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 珊瑚井、俞井子、沙红山南流纹岩Sr-Nd同位素分析结果 Table 3 Sr-Nd isotopic compositions of the rhyolites from Shanhujing, Yujingzi and southern Shahongshan sections 剖面 样品号 εNd(t) tDM (Ma) 珊瑚井 14SHJ-H1 9.416 0.749786±12 0.7108 91.4 0.124 0.512350±6 -2.92 1294 14SHJ-H2 15.371 0.770426±11 0.7068 34.2 0.127 0.512379±7 -2.46 1256 14SHJ-H3 7.269 0.743065±12 0.7130 122.2 0.130 0.512317±10 -3.79 1365 俞井子 14YJZ-H1 6.7985 0.748692±10 0.7223 254.8 0.135 0.512311±6 -4.24 1386 沙红山南 14SHSS-H2 23.559 0.801029±14 0.7022 -30.0 0.121 0.512390±8 -2.00 1222 14SHSS-H4 20.111 - - 0.124 0.512405±6 -1.81 1207 14SHSS-H5 14.908 0.77023±14 0.7077 47.9 0.123 0.512402±8 -1.81 1207 注:计算参数为(87Sr/86Sr)i=(87Sr/86Sr)S-(87Rb/86Sr)S×(eλt-1); λ=1.42×10-11/y; εSr=[(143Nd/144Nd)S/(143Nd/144Nd)CHUR-1]×10000; εNd=[(143Nd/144Nd)S/(143Nd/144Nd)CHUR-1]×10000; t代表样品形成时间; (147Sm/144Nd)CHUR=0.1967; (143Nd/144Nd)CHUR=0.512638

表 3 珊瑚井、俞井子、沙红山南流纹岩Sr-Nd同位素分析结果 Table 3 Sr-Nd isotopic compositions of the rhyolites from Shanhujing, Yujingzi and southern Shahongshan sections

在U-Pb年龄测定的基础上，对所有剖面同位素样品(16DS-Tw5、13GQ-Tw1、14SHJ-Tw2、14YJZ-Tw2、14SHSS-Tw1)中的锆石进行了原位Hf同位素测定，锆石Hf的打点位置及对应ε_Hf(t)值见图 4a-e，Hf同位素组成、相关参数、计算公式及计算结果列于表 4。数据表明，除有4粒锆石¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf值稍高于0.002(0.0020~0.0023)外，其他锆石¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf值均远小于0.002，可以忽略锆石形成后由¹⁷⁶Lu衰变形成的放射成因¹⁷⁶Hf，所测¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf值代表锆石形成时岩浆体系的Hf同位素组成。

表 4

Table 4

表 4(Table 4)

表 4 北山南部早二叠世流纹岩锆石Hf同位素分析结果 Table 4 Zircon Hf isotopic compositions of the Early Permian rhyolites in southern Beishan 样品号 测点号 年龄(Ma) ±1σ 协和度(%) ±2σ εHf(t) tDM1 (Ma) tDM2 (Ma) fLu/Hf 14SHSS-Tw1 3 301 3 102 0.054544 0.001908 0.282865 0.000025 9.5 562 707 -0.94 4 296 4 109 0.033164 0.001037 0.282844 0.000039 8.8 580 748 -0.97 5 295 4 102 0.026800 0.000792 0.282775 0.000028 6.4 673 899 -0.98 6 288 3 109 0.055013 0.001888 0.282906 0.000024 10.7 503 623 -0.94 7 489 5 101 0.019298 0.000652 0.282518 0.000027 1.6 1030 1358 -0.98 12 296 3 96 0.031857 0.000968 0.282733 0.000030 4.9 735 995 -0.97 13 296 3 102 0.029166 0.000902 0.282787 0.000021 6.8 659 875 -0.97 15 293 4 108 0.023885 0.000767 0.282732 0.000024 4.9 734 998 -0.98 16 287 4 109 0.030946 0.001101 0.282797 0.000028 7.0 648 859 -0.97 17 301 4 99 0.029325 0.000885 0.282737 0.000027 5.2 728 983 -0.97 18 2327 32 107 0.067495 0.001685 0.281508 0.000031 4.7 2486 2576 -0.95 19 300 3 96 0.022686 0.000733 0.282794 0.000027 7.2 645 853 -0.98 22 291 4 101 0.033472 0.001254 0.282795 0.000033 6.9 653 864 -0.96 24 294 4 103 0.045456 0.001284 0.282833 0.000020 8.4 599 776 -0.96 14SHJ-Tw2 1 296 6 111 0.029586 0.000995 0.282765 0.000016 6.1 690 923 -0.97 2 296 7 106 0.064691 0.001990 0.282784 0.000043 6.5 682 894 -0.94 4 289 6 102 0.025630 0.000859 0.282694 0.000021 3.4 788 1086 -0.97 7 501 10 104 0.029536 0.001240 0.282631 0.000029 5.6 885 1108 -0.96 8 288 7 99 0.044369 0.001572 0.282725 0.000050 4.4 759 1026 -0.95 9 293 6 107 0.058266 0.001869 0.282816 0.000017 7.6 633 821 -0.94 10 639 14 103 0.019380 0.000727 0.282560 0.000038 6.3 973 1174 -0.98 15 295 6 95 0.029372 0.000877 0.282631 0.000023 1.3 877 1225 -0.97 16 293 4 100 0.029564 0.000998 0.282713 0.000016 4.2 764 1043 -0.97 19 1256 14 103 0.042344 0.001518 0.282488 0.000033 16.6 1096 1006 -0.95 21 285 4 102 0.034415 0.001163 0.282639 0.000025 1.3 873 1216 -0.96 23 293 4 98 0.052643 0.001611 0.282872 0.000026 9.7 547 691 -0.95 14 1428 18 97 0.068298 0.002049 0.282410 0.000023 17.0 1224 1113 -0.94 14YJZ-Tw2 1 277 6 96 0.039635 0.001365 0.282758 0.000025 5.3 708 957 -0.96 2 277 5 99 0.036396 0.001247 0.282742 0.000015 4.8 729 991 -0.96 3 268 5 90 0.029514 0.001037 0.282721 0.000022 3.9 754 1041 -0.97 7 275 7 101 0.019238 0.000693 0.282676 0.000018 2.5 811 1134 -0.98 9 274 8 100 0.013997 0.000510 0.282657 0.000024 1.8 833 1175 -0.98 13 270 5 100 0.024658 0.000765 0.282700 0.000025 3.2 778 1084 -0.98 15 270 5 96 0.020677 0.000642 0.282687 0.000023 2.8 794 1112 -0.98 16 264 8 91 0.019395 0.000716 0.282706 0.000029 3.3 769 1073 -0.98 17 286 6 126 0.017977 0.000566 0.282639 0.000030 1.5 859 1208 -0.98 29 1479 14 98 0.031144 0.000946 0.282059 0.000023 6.7 1679 1797 -0.97 30 282 7 99 0.022074 0.000659 0.282653 0.000028 1.9 841 1180 -0.98 16DS-Tw5 7 279 6 105 0.031249 0.001046 0.282957 0.000025 12.5 419 502 -0.97 9 278 11 107 0.051798 0.001680 0.283080 0.000029 16.7 248 231 -0.95 10 274 9 107 0.036011 0.001224 0.283013 0.000020 14.3 341 380 -0.96 12 284 6 101 0.028672 0.000975 0.282962 0.000025 12.8 411 486 -0.97 19 278 13 131 0.029444 0.001054 0.282926 0.000035 11.4 464 573 -0.97 21 283 9 102 0.043656 0.001445 0.283002 0.000030 14.1 358 402 -0.96 26 284 10 108 0.028461 0.000981 0.282959 0.000020 12.7 415 493 -0.97 28 276 8 107 0.039741 0.001347 0.283028 0.000025 14.9 320 346 -0.96 31 288 12 102 0.029144 0.000990 0.283032 0.000018 15.3 312 326 -0.97 13GQ-Tw1 1 292 10 101 0.060610 0.001574 0.282758 0.000017 5.6 712 950 -0.95 2 420 8 99 0.057339 0.001344 0.282773 0.000021 8.9 686 839 -0.96 3 421 6 102 0.038672 0.000945 0.282268 0.000015 -8.8 1387 1961 -0.97 4 287 13 97 0.017501 0.000477 0.282674 0.000025 2.7 809 1129 -0.99 5 301 12 99 0.027241 0.000747 0.282711 0.000028 4.3 762 1039 -0.98 6 287 13 97 0.038311 0.000985 0.282822 0.000029 7.9 611 802 -0.97 7 291 9 99 0.067086 0.001706 0.282707 0.000028 3.8 787 1066 -0.95 9 294 11 103 0.083368 0.002073 0.282671 0.000034 2.5 847 1149 -0.94 10 290 6 97 0.097933 0.002381 0.282809 0.000032 7.2 652 845 -0.93 12 296 6 97 0.095959 0.002275 0.282730 0.000034 4.6 766 1019 -0.93 13 298 7 104 0.058705 0.001364 0.282764 0.000036 6.0 699 930 -0.96 14 298 7 96 0.059641 0.001379 0.282756 0.000035 5.7 710 947 -0.96 注：εHf(t)=(((176Hf/177Hf)S-(176Lu/177Hf)S×(eλt-1))/((176Hf/177Hf)CHUR, 0-(176Lu/177Hf)CHUR×(eλt-1))-1)×10000; tDM1=1/λ×ln(1+((176Hf/177Hf)S-(176Hf/177Hf)DM)/((176Lu/177Hf)S-(176Lu/177Hf)DM)); tDM2=tDM1-(tDM1-t)((fCC-fS)/(fCC-fDM)); fLu/Hf=(176Lu/177Hf)S/(176Hf/177Hf)CHUR-1; fDM-亏损地幔fLu/Hf值; fCC-大陆地壳fLu/Hf值; fs=fLu/Hf; t-样品形成时间; (176Lu/177Hf)S和(176Hf/177Hf)S为样品测量值; (176Lu/177Hf)CHUR=0.0332; (176Hf/177Hf)CHUR, 0=0.282772; (176Lu/177Hf)DM=0.0384; (176Hf/177Hf)DM=0.28325; λ=1.865×10-11/y

表 4 北山南部早二叠世流纹岩锆石Hf同位素分析结果 Table 4 Zircon Hf isotopic compositions of the Early Permian rhyolites in southern Beishan

独山同位素样品(16DS-Tw5)锆石显示高的Hf同位素比值：¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.282926~0.283080，对应的ε_Hf(t)=+11.4~+16.7，t_DM1=248~464Ma，t_DM2=231~573Ma。干泉同位素样品(13GQ-Tw1)锆石Hf同位素比值为：¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.282268~0.282822，对应的ε_Hf(t)=-8.8~+8.9，t_DM1=611~1387Ma，t_DM2=802~1961Ma。珊瑚井同位素样品(14SHJ-Tw2)锆石Hf同位素组成为：¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.282410~0.282872，对应的ε_Hf(t)=+1.3~+17.0，t_DM1= 633~1224Ma，t_DM2=691~1225Ma。俞井子同位素样品(14YJZ-Tw2)锆石Hf同位素组成：¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.282059~0.282758，对应的ε_Hf(t)=+1.5~+6.7，t_DM1=708~1679Ma，t_DM2=957~1797Ma。沙红山南同位素样品(14SHSS-Tw1)锆石Hf同位素组成：¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.281508~0.282906，对应的ε_Hf(t)=+1.6~+10.7，t_DM1=503~2486Ma，t_DM2=623~2576Ma。

原1: 20万敦煌幅区域地质图(甘肃省地质局第二区域地质测量队, 1974a^①)将独山剖面地层归为哲斯组上段，其砾岩的砾石中见晚石炭世化石，上部层位发育中二叠世生物分子，该剖面中流纹岩(16DS-Tw5)锆石U-Pb年龄为280.6±2.9Ma(n=28，MSWD=0.39)(作者, 待发表数据)，据此将该剖面中流纹岩喷发时代确定为早二叠世。干泉剖面为干泉组层型剖面，下段灰岩中发育晚石炭晚期的腕足类、苔藓虫和珊瑚化石(甘肃省地质局第二区域地质测量队, 1974b^②)，所获得该剖面上段流纹岩(13GQ-Tw1)锆石U-Pb年龄为293.8±4.8Ma(n=13，MSWD=0.2)(牛亚卓等, 2018a)，表明该剖面上段火山岩喷发于早二叠世。通过岩性组合及区域对比，珊瑚井剖面火山岩原被划归于下二叠统哲斯组(甘肃省地质局第二区域地质测量队, 1969^③)，但缺少古生物与同位素年龄的证据，本研究获得该剖面流纹岩(14SHJ-Tw2)的结晶年龄为291.1±2.6Ma(n=14，MSWD=1.08)。俞井子剖面中发现有大量二叠纪化石分子，原1: 20万旧寺墩幅区域地质图(甘肃省地质局第一区域地质测量队, 1969^④)将其划为下二叠统双堡塘组，研究获得该剖面球粒流纹岩(14YJZ-Tw2)锆石年龄为272.7±2.6Ma(n=14，MSWD=0.7)(牛亚卓等, 2018b)，与古生物年龄一致。沙红山南剖面缺少古生物化石约束，本研究所获得的流纹岩(14SHSS-Tw1)锆石加权平均年龄为294.7±2.1Ma(n=22，MSWD=1.9)，流纹岩的喷发时代亦为早二叠世。

①   甘肃省地质局第二区域地质测量队. 1974a. 1/20万敦煌幅区域地质图及调查报告

②   甘肃省地质局第二区域地质测量队. 1974b. 1/20万方山口幅区域地质图及调查报告

③   甘肃省地质局第二区域地质测量队. 1969. 1/20万后红泉幅区域地质图及调查报告

④   甘肃省地质局第一区域地质测量队. 1969. 1/20万旧寺墩幅区域地质图及调查报告

综上所述，本研究所涉及5条剖面的火山岩喷发时代均为早二叠世。北山南部还有同时期的超基性-基性岩浆以及酸性侵入岩产出(Ao et al., 2010; Zhang et al., 2011, 2012; Su et al., 2011, 2013; Li et al., 2013; Zheng et al., 2014; Xue et al., 2016)，表明早二叠世为研究区重要的岩浆活动期。

北山南部的流纹岩多呈斑状结构，斑晶通常由石英、钾长石、斜长石构成，基质则为隐晶质或玻璃质，呈现流动或球粒构造；大多属高钾钙碱性系列，呈钙碱-碱钙质，为准铝-过铝质岩石。主量元素具有富Si、K、Na、Fe，贫Ca、Mg的特征，与A型酸性岩浆岩的特征较一致(图 6c, e)。相对富集Ga、Rb、Zr、Hf、Y，亏损Ba、Sr、Ti等微量元素，具有高的10000×Ga/Al值(介于2.2~3.7)，在球粒陨石标准化稀土元素配分图解呈右倾的海鸥型分布，且具有明显的负Eu异常。该区早二叠世流纹岩与近年来已报道的典型A型流纹岩具有类似的岩相学及地球化学特征(张晓晖等, 2006; El-Bialy and Hassen, 2012; Kozlovsky et al., 2017)。在Whalen et al. (1987)的判别图解中，北山南带东部剖面(珊瑚井、俞井子、沙红山南)的流纹岩样品均投入A型酸性岩浆岩区域(图 8a-d)，西部独山与干泉剖面各有2个样品(16DS-H10~11、13GQ-H1, 5)由于相对低的10000×Ga/Al值及Nb含量，在Nb-10000×Ga/Al图解中未落入A型酸性岩范围内(图 8a)，但在其它图解中均被判定为A型流纹岩(图 8b-d)。

图 8

Fig. 8

图 8 北山南部各剖面流纹岩在有关A型岩浆岩中的判别图解 (a)和(b)分别为Nb和Zr含量对10000×Ga/Al的图解；(c)和(d)分别为(K2O+Na2O)/CaO和FeOT/MgO对(Zr+Nb+Ce+Y)的图解(据Whalen et al., 1987)；I & S表示I型与S型花岗岩；FG表示分异的花岗岩；OGT表示未分异的M型、I型、以及S型花岗岩；半岛山花岗岩样品数据来自Zhang et al., 2012 Fig. 8 Early-Permian rhyolite samples plotted in discrimination diagrams for A-type granitoids (a) and (b) Nb and Zr content, respectively, vs. 10, 000×Ga/Al diagrams; (c) and (d) (K2O+Na2O)/CaO and FeOT/MgO, respectively, vs. (Zr+Nb+Ce+Y) diagrams (after Whalen et al., 1987). I & S: field for I- and S-type granites; FG: Fractionated granites; OGT: unfractionated M-, I- and S-type granites. The granites of Bandaoshan from Zhang et al., 2012

分异的A型花岗岩与高分异花岗岩有时很难区分，特别是铝质A型花岗岩(King et al., 1997; 吴福元等, 2017)，很多情况下，高分异花岗岩具有较高的10000Ga/Al比值而落入A型花岗岩区(Pérez-Soba and Villaseca, 2010; Breiter et al., 2013)，或A型花岗岩由于强烈的结晶分异作用而偏离A型酸性岩区(King et al., 2001)。本区的A酸性岩浆岩均为偏铝-过铝质岩石，珊瑚井与沙红山南剖面的流纹岩分异指数(DI)较高(89.28~94.11)，且大多投入分异钙碱性岩浆岩区域(图 6f)，因此区分A型酸性岩浆岩与高分异的S型或I型酸性岩浆岩十分关键。高分异的S型酸性岩浆岩往往具有更高的P₂O₅(均值为0.14%)(King et al., 1997)，本区的流纹岩P₂O₅含量大多低于此值；而且高分异的I型酸性岩浆岩全铁(FeO^T)含量一般小于1%(贾小辉等, 2009)，而本文中的酸性火山岩全铁(FeO^T)含量介于1.32%~6%，远高于此值。吴福元等(2017)对分异的A型花岗岩和高分异花岗岩(I型或S型)进行了总结与区分，A型花岗岩在分异过程中，10000×Ga/Al值增小，Zr含量减小，但普通花岗岩(I型或S型)随着分异作用的增强，10000×Ga/Al值增大，Zr含量减小。显然本区酸性火山岩均具有A型岩浆岩的演化分异趋势(图 8b)，样品16DS-H10, 11与13GQ-H1, 5由于受岩浆结晶分异的影响，而具有相对低的10000×Ga/Al值(2.2~2.4)，致使在图 8a中未能投入A型酸性岩区。因此，该区早二叠世酸性火山岩均为A型酸性火山岩。

北山南部早二叠世流纹岩为A型酸性岩浆岩，在Nb-Y-Ce图解(图 9a)中，所有样品均投入A2型，Eby (1992)指出该类型岩浆为地壳物质的重熔。独山剖面的样品锆石ε_Hf(t)较高(+11.4~+16.7)，落在靠近亏损地幔演化线区域(图 9b)，Hf同位素两阶段模式年龄(t_DM2)为231~573Ma。由此推断，独山剖面的流纹质岩浆可能为古生代新生地壳重熔所形成。干泉剖面样品岩浆期形成锆石呈现正的ε_Hf(t)值(+2.5~+7.9)，对应的两阶段模式年龄(t_DM2)为802~1150Ma，指示源区主体为中新元古代地壳。珊瑚井剖面的所有样品和俞井子剖面中部分样品(14YJZ-H5)呈强过铝流纹质熔岩，呈现高的ε_Sr(t)值(34.2~254.8)，暗示其源岩为地壳岩石，两剖面样品岩浆期形成的锆石Hf模式年龄(t_DM2)为691~1225Ma，Nd同位素所获得的模式年龄t_DM(1256~1386Ma)远老于岩浆形成年龄，指示其源区主要亦为中新元古代地壳，这与北山南部地区不同时期壳熔花岗岩同位素结果一致(图 9b-d)，指示了北山南部存在中新元古代的大陆基底。沙红山南剖面样品的Sr同位素的初始比值差异较大[(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.7022~0.7077]，对应的ε_Sr(t)值为-30.0~47.9，这可能与其存在绢云母化的浅变质作用有关，Rb-Sr均属于活泼元素，变质作用破坏了其同位素体系的封闭性，导致Sr同位素对其源区的指示性不强。但样品中的Nd与Hf同位素即使在高变质相下依然能够保持封闭(吴福元等, 2007b)，全岩Nd同位素获得的模式年龄(t_DM)介于1207~1222Ma，样品中岩浆期形成锆石Hf的两阶段模式年龄(t_DM2)为623~995Ma，暗示源岩主要为中新元古代地壳。

图 9

Fig. 9

图 9 北山南部早二叠世岩浆岩样品的微量元素与同位素图解 (a) Nb-Y-Ce图解(Eby, 1992)；(b)锆石εHf(t)-年龄图解, ①北山南部新元古界花岗岩, ②辉铜山花岗岩, ③北山南部二叠纪花岗岩, ④北山南部三叠纪花岗岩；(c)全岩εNd(t)-年龄图解；(d)全岩εNd(t)-(86Sr/87Sr)i图解. UM：上地幔橄榄岩；B：玄武岩；UCC：上地壳；LCC：下地壳；Hf-Sr-Nd同位素数据源自于：李舢等, 2011; Li et al., 2012, 2013; Xue et al., 2016; Zhang et al., 2012; Zheng et al., 2014; Zhu et al., 2015; Jahn et al., 2000 Fig. 9 Trace elements and isotopes diagrams for the Early Permian magmatic rocks from the southern Beishan (a) Nb-Y-Ce diagram (Eby, 1992); (b) diagram for εHf(t) vs. age, ① Proterzoic granites from southern Beishan, ② Huitongshan granites, ③ Early Permian granites from southern Beishan, ④ Triassic granites from southern Beishan; (c) diagram for εNd(t) vs. age; (d) diagram for εNd(t) vs. (86Sr/87Sr)i. UM: upper mantle peridotite; B : basalt; LCC: lower continental crust; UCC: upper continental crust. Hf-Sr-Nd isotopes data sources: Li et al., 2011, 2012, 2013; Xue et al., 2016; Zhang et al., 2012; Zheng et al., 2014; Zhu et al., 2015; Jahn et al., 2000

珊瑚井、俞井子以及沙红山南剖面的全岩样品ε_Nd(t)=-4.24~-1.81，根据地壳Hf-Nd同位素的相关性阵列(ε_Hf(t)=1.34×ε_Nd(t)+2.82)计算(Vervoort and Blichert-Toft, 1999)，对应耦合的ε_Hf(t)值为-2.9~+0.4；而样品中实测的岩浆期锆石ε_Hf(t)值(+1.3~+10.7)明显偏高。由于锆石的封闭温度高，形成于岩浆的早期演化阶段，其ε_Hf(t)值可能仅记录了岩浆早期的Hf同位素特征，而全岩ε_Nd(t)值记录了岩石最终Nd同位素特征。由此推断，岩浆在演化及上升过程中存在古老地壳物质的混入，造成了全岩ε_Nd(t)值降低。这与珊瑚井、俞井子以及沙红山南剖面的流纹岩样品中均存在古中元古代的捕获锆石结果是吻合的。

综上所述，独山剖面的流纹岩可能来源于古生代新生地壳的重熔，而干泉、珊瑚井、俞井子以及沙红山南剖面的流纹质岩浆主要为中新元古代地壳的重熔所形成，珊瑚井、俞井子以及沙红山南剖面的流纹质岩浆在上升演化过程中有较老地壳物质的混入。

通常认为A型酸性岩浆岩形成于高温低压缺水的物理化学环境(吴福元等, 2007a; 张旗等, 2012)，这不仅有岩石学资料的依据，也得到了实验岩石学的证实。在低压脱水熔融实验体系中，残留相为钙质斜长石+辉石(斜方辉石≥单斜辉石)+副矿物(Patiño Douce, 1997; Litvinovsky et al., 2000)；熔体中的Ca含量及Ga/Al值受控于斜长石，因为源区在部分熔融时富Ca的斜长石倾向于滞留，造成熔体中低的Ca含量，同时由于Ga相对Al而言更倾向于从钙长石结构中排出，致使熔体中具有高的Ga/Al比值(Collins et al., 1982)；斜方辉石的滞留则可以造成低的MgO含量以及高的Fe/Mg比值(张旗等, 2012)。北山南部流纹岩样品低的Ca、Mg含量，高的Ga/Al及Fe/Mg比值，及Eu、Sr和Ba的负异常等地球化学特征可从低压脱水熔融实验中得到完美的解释。A型酸性岩浆源区如果存在斜长石的残留，则可推测其形成深度小于30km(Green, 1982)，通常认为其形成的物理化学环境与拉张的地球动力学背景相吻合(吴福元等, 2007a)。高场强元素受控于一些副矿物，所有样品均具有高的Zr含量，表明岩浆未经历明显富Zr矿物(锆石、褐帘石)的分离结晶，岩浆的分异程度不高；岩浆中Nb、Ta的亏损则可能继承了新生大陆地壳的特征。独山与珊瑚井流纹岩具有变化较大的Pb含量，可能与岩浆上升演化过程中有地壳S元素的加入，造成含Pb元素的迁移有关。珊瑚井和俞井子剖面样品具有强烈的负Eu异常，而独山、干泉以及俞井子剖面的样品，随着SiO₂值得增大，其相应的δEu值明显减小的特征，几乎所有样品均亏损Sr和Ba等微量元素，而且岩相学研究表明这些样品中都有自形斜长石斑晶的产出，表明流纹岩可能经历了斜长石的结晶分异作用。

综合以上分析可知，北山南部早二叠世流纹岩形成于高温低压缺水的物理化学环境，揭示了北山南部早二叠世岩石圈伸展减薄且伴随地幔物质上涌，在地壳中形成高温低压环境，造成地壳物质重熔形成A型酸性岩浆，岩浆经历斜长石结晶分异作用后喷出地表的地球动力学过程。

北山南部早二叠世酸性火山岩为A2型岩浆岩，揭示了北山南部岩石圈伸展减薄的地球动力学背景，该类型岩浆岩通常产生于后碰撞或后造山的构造环境，也产于为非造山(板内裂谷相关)的情形(Eby, 1992)。前人对柳园与半岛山地区早二叠世的花岗岩也做过详尽的地球化学研究，本文将结合这些花岗岩地球化学特征，共同分析该区早二叠世酸性岩浆产生的地球动力学背景。柳园地区花岗岩具有高钾的特征，半岛山花岗岩则具有与本区A2型流纹岩相同的地球化学特征(图 8、图 9a)，也均揭示了北山南部伸展的大地构造背景(Zhang et al., 2012; Li et al., 2013)。考虑到柳园地区花岗岩为部分高分异类型，且经历了较强烈的同化混染与结晶分异作用(AFC)(Li et al., 2013)，会影响构造判别图解的解释Pearce et al. (1984)，因此本文仅选取了柳园地区非高分异类花岗岩参与投图。在Pearce et al. (1984)和Pearce (1996)相关判别图解中(图 10a-d)，本区早二叠世流纹岩与花岗岩主要落于板内与后碰撞环境重叠的区域，而偏离同碰撞以及弧酸性岩浆岩的区域，高K的特征使其明显区别于洋脊斜长花岗岩。由此可见，该区早二叠世酸性岩浆岩并不具有洋中脊、同碰撞、岛弧或大陆弧岩浆的特征，而与板内裂谷或后造山的构造背景密切相关。

图 10

Fig. 10

图 10 微量元素构造判别图解(据Pearce et al., 1984; Pearce, 1996) 数据来源：半岛山花岗岩来自Zhang et al., 2012；五峰山与东大泉花岗岩来自Li et al., 2013 Fig. 10 Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of the A-type felsic volcanics (after Pearce et al., 1984; Pearce, 1996) Data sources: the granites of Bandaoshan from Zhang et al., 2012, the granites of Wufengshan and Dongdaquan from Li et al., 2013

要充分理解北山地区早二叠世酸性岩浆岩所产生的大地构造背景，还需理清该区古生代岩浆组合及其演化序列，并且结合地层学，沉积学等其他地质学证据。北山南部古堡泉地区的榴辉岩相变质时代被厘定为465~467Ma，其由元古界洋壳变质所形成(Liu et al., 2011; Qu et al., 2011)，退变质年龄为430Ma，记录了北山南部洋壳俯冲并折返的地质演化过程(Qu et al., 2011)；同时，该区发育弧杂岩体(435~442M)(李小菲等, 2015)、富Nb玄武岩(452Ma)与埃达克岩(424Ma)(Mao et al., 2012b)、以及岛弧玄武岩(420Ma)(李向民等, 2011; 王国强, 2015)，以上岩石组合记录了北山南带奥陶纪-晚志留世大洋俯冲相关的构造岩浆事件(图 11)。上志留统-下泥盆统三个井组下部为一套海相沉积，上部则过渡为陆相红层(可解释为磨拉石建造)，沉积序列整体为一套海退体系域，其砾岩中存在含放射虫(志留纪-奥陶纪)硅质岩砾石，可推测其源自于已就位的蛇绿岩混杂岩带(何世平等, 2005)，揭示了北山南部洋盆闭合并造山的过程。上泥盆统墩墩山组为一套陆相火山岩夹碎屑岩组合，其角度不整合于三个井组之上，该组流纹岩(367~370Ma)明显具有A型酸性岩浆岩的特征(Guo et al., 2014; 王国强, 2015)；花牛山地区也同样有大量397~415Ma的A型花岗岩或后碰撞花岗岩出露(赵泽辉等, 2007; 李舢等, 2009, 2011)。以上地质事实表明北山南部洋盆在早泥盆世已经闭合并随后进入了后碰撞造山阶段。从花岗岩砾石、碎屑锆石及岩浆岩年龄统计结果来看(Niu et al., 2018; Zheng et al., 2014; Cleven et al., 2016)，该区320~370Ma为岩浆活动寂静期，下石炭统红柳园组普遍发育滨浅海碳酸盐岩建造，未见火山沉积事件，指示了泥盆世末-早石炭世的陆内稳定阶段。该区310Ma前后岩浆活动重新频繁起来，发育310~272Ma A型花岗岩或流纹岩(Zhang et al., 2012; 本研究)，同时伴有大规模基性岩墙群或侵入岩(268~290Ma)的发育(Su et al., 2011, 2013; Zhang et al., 2016; Xue et al., 2016)，揭示了本区晚石炭世-早二叠世地壳的重新伸展，并进一步拉张裂解，至早二叠世晚期-中二叠世早期，本区已经形成初具规模的海盆或洋盆，由西向东，在红柳园、音凹峡、二断井、古硐井等地区发育大量枕状玄武岩，同时局部发育深水相的硅质岩(Mao et al., 2012a; 史冀忠等, 2018)。

图 11

Fig. 11

图 11 北山南部构造演化阶段划分图表(前人研究采样位置参见图 1) Fig. 11 Diagram for dividing the tectonic evolution stages in the southern Beishan (the locations of previous studies seen in Fig. 1)

由此可见，北山南部早二叠世并非俯冲相关的沟-弧-盆体系，而应为洋盆闭合后岩石圈重新伸展拉张所形成的陆内或陆间裂谷，但该裂谷究竟与哪种地球动力学机制(岩石圈拆成(Zhang et al., 2011)、地幔柱(Su et al., 2011)、弧后拉张等)有关依然有待深入探讨。

(1) 北山南部早二叠世流纹岩年龄介于294.7~272.7Ma之间，具有高Si、K、Na、Fe，富碱，低CaO、MgO含量，以及高FeO^T/MgO值，在球粒陨石标准化稀土元素配分图解呈右倾的海鸥型分布，具有明显的负Eu异常，微量元素相对富集Ga、Rb、Zr、Hf、Y，亏损Ba、Sr、Ti等，具有高的10000×Ga/Al值(介于2.2~3.7)，为A型流纹岩。

(2) 样品全岩Sr-Nd以及锆石Hf同位素特征表明：独山剖面的流纹岩质岩浆可能源自于古生代新生地壳的重熔，而干泉、珊瑚井、俞井子以及沙红山南剖面的酸性岩浆主要由中新元古代地壳重熔所形成，其中珊瑚井、俞井子以及沙红山南剖面的流纹质岩浆在上升演化过程中有较老地壳物质的混入。

(3) 北山南部地区早二叠世A型流纹岩产生于地壳伸展减薄的地球动力学背景，依据该区古生代岩浆组合及其演化序列，同时结合地层学，以及沉积学等其他地质学证据，明确了北山南部早二叠世为裂谷构造环境。

致谢      本文野外工作得到了西安地质调查中心王宝文、冯杨伟、张慧元、韩小锋等同事的极大帮助；衷心的感谢卢进才教授级高工对本文在撰写过程中的精心指导；同时感谢两位匿名审稿专家对本文所提出的宝贵建议。