矿物岩石地球化学通报 ・研究成果・ Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry Vo1.32 No.5,Sep.,2013 内蒙古红彦镇地区早二叠世A型花岗岩 锆石U—Pb年代学研究 陈 俊 。,吕新彪 ,姚书振。,陈 超 ,张 磊 ,杨恩林 ,柳 潇 ,刘 阁 1.江苏省地质调查研究所,南京210018;2.中国地质大学(武汉)资源学院,武汉430074; 3.地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉430074 摘 要:内蒙古红彦镇山神府岩体岩石成因类型、侵入时代的厘定对讨论兴安地块与松嫩地块的拼合时代有重要意义。本文 对山神府岩体进行了岩石学、岩石地球化学和锆石u—Pb年代学研究,结果表明,岩体主体为碱长花岗岩,主量元素具有富si、 略富Al、富钾和低Mg、低Ca特点;微量元素具有富集Rb、Th、U、K和亏损Ba、Sr、P、Ti的特点;稀土元素具有明显的Eu负异 常,轻稀土元素轻度富集的“海鸥”式分配特征,具有典型A型花岗岩的特征。岩体锆石LA_ICP—Ms测年结果为291.9--_3.0 4-Ma,为早二叠世。结合区域地层、构造演化和古地磁资料,认为兴安地块与松嫩地块拼合时间为早石炭世晚期,山神府碱长花 岗岩形成于兴安地块与松嫩地块碰撞挤压后的拉伸环境。 关 键 词:山神府碱长花岗岩;锆石U—Pb年龄;岩石地球化学 中图分类号:P597 文献标识码:A 文章编号:1007—2802(2013)05—0574—09 Zircon U—Pb Ages of A—Type Granites in the Hongyan Area,Early Permian CHEN Jun ,LU Xin—biao w,YAO Shu—zhen ,CHEN Chao。,ZHANG Lei。 YANG En—lin ,LIU Xiao。,LIU Ge 1.Geological Survey of Jiangsu Province,Nnnjing 210018,China; 2.Faculty of Resource Department,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China; 3.State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources,Wuhan 430074,China Abstract:The petrogenetic source and the age of the Shanshenfu granite are important to the Songnen block and the Xing’an block.This study studied petrological,geochemical characteristics and Zircon dating using LA—ICP—MS for the Shanshenfu granite.Major elements analyses show that characteristics of the granite are of high SiO2 and alkali content,slightly high A12 O3 content and lOW MgO and CaO content.Trace elements studies indicate the granite en— rich of Rb,Th,U,K and deplete of Ba,Sr,P,Ti.Data from the REE elements testing show the typical“sea— gull”lines,with obvious negative Eu。enrichment of LREE and depletion of HREE.Petrological geochemistry shows that the granites are quite similar to the post—orogenic A—type granite.Combined with the data of regional stratigraphic information,evolution of tectonics and paleomagnetism,it is concluded that the granites are formed in a continental extensional tectonic environment after collision of the Xing’an block with the Songnen block.which converged during the late of the Early Carboniferous. Key words:Shanshenfu alkali—feldspar granite;zircon U—Pb age;etrological geochemistry 大兴安岭中北部位于兴蒙造山带东段,以北北 东向嫩江断裂为东界,经历了东西向古生代古亚洲 收稿日期:2012—09—03收到,O9—12改回 基金项目:中国地质调查局地质调查项目(NMKD2010—3) 构造演化与北北东向中、新生代滨西太平洋构造构 造演化叠加、复合、转换,自北西一南东划分为额尔古 第一作者简介:陈俊(1987--),男,硕士研究生,研究方向:矿物学、岩石学、矿床学专业.E—mail:675827118@qq.corn 通讯作者:吕新彪(1962一),男,教授,研究方向:矿床学、矿产普查与勘探.E—mail:luxb@eug.edu.CD. 矿物岩石地球化学通报 餐 黧 蕈 碹 世 Fig6 C .3.3微  ̄"A / NKA/ C NK p 。 。稀±元素特征 b。sh … ““g姐Ⅲ 。g姐 j 。 h。; 1l01 譬稀土元素总量(LREE)为 麓 7:。 ~  ̄ ,. ua A 10  ̄兀盖嚣 2918 X.  ̄3¨ 。- : 96为。n. . 均 稀土富集型' 矿物岩石地球化学通报 579 典型的岩浆锆石特征 ]。对样品K K7—2的锆石进 行了17个测点分析,结果显示:17个点均分布在谐 和线上(图8), Pb/ 。。U加权平均年龄为291.9± 3.0 Ma(n一17),MSWD=2.6,为花岗岩侵入年龄。 套NK/A(0.85)和ALK(8.5 )的底线值,山神府 碱长岩体具有A型花岗岩的特征;稀土元素具有轻 稀土富集,负Eu异常显著,配分曲线呈现轻稀土元 素轻度富集的“海鸥”式等特征,也显示出A型花岗 岩地球化学特征;微量元素亏损Ba、Sr、P、Ti,富集 大离子亲石元素(LILE)Rb、Th、U、K,标准化曲线 5 讨 论 5.1岩石成因类型 内蒙古红彦镇地区的早二叠世山神府碱长花 岗岩体矿物组合以钾长石和石英为主,少量斜长石 和黑云母,及少量的黑色矿物。岩石总体上高硅、 富碱、贫钙、镁,NK/A值为0.89~0.92,全部大于 0.85,全碱ALK(Na2O+K2O)为8.56 ~8.76 , 出现4个显著的低谷特征,10000Ga/Al为2.98~ 4.2O,高于A型花岗岩下限值2.6,同时(Zr+Nb+ Ce+Y)元素组合值(440.2×10 ~940.2×10 ), 高于A型花岗岩下限值350×10一。 whalen等A型花岗岩K2O+Na2O-10000Ga/ Al和wha1en等A型花岗岩Zr一10000Ga/A1(图 10)判别图解中都落在A型花岗岩区域内_】 。 全部大于8.5 ,对比Whalen等[1 ]给出的A型岩 l000Ga/A1 图1O A型花岗岩判别图解 ” Fig.10 Discrimination diagrams of A-type granites[ ] King等[1 9]认为高分的I、s型花岗岩与A型花 岗岩在矿物学和岩石地球化学方面很相似。判别 图解很多时候也会出现错误。但山神府碱长花岗 岩具有P O 含量(0.011 ~0.026 )偏低,Na O 平均0.09,Eu亏损显著,具有A 型花岗岩稀土配 分特征。同时在A型花岗岩Nb—Y一3Ga判别图中 (图11)都落在A。区域。刘昌实等 ]按岩石学和地 球化学特征将A 亚型岩套分为两组:1铝质A型 花岗岩(ALAG);2碱性(过碱)A型花岗岩(AAG); 山神府岩体的SiO。含量为75.15 ~7 6.3 9 ,碱 含量(3.67 ~4.03%)偏高,构造环境R 一R。图中 落于造山期后,全铁含量(1.32 ~1.56 ),全部 大于1 ,Rb含量小于270 g/g,Ba、Sr、Zr+Nb+ 度率A.R为5.0 9~5.4 7,属于A型岩套碱度率 Ce+Y等值相对高等特征,高分异的s型花岗岩: 较高的P O 含量(均值为0.14 ),较低的Na O 含量(均值为0.28 ),构造环境落在同碰撞花岗岩 区域);同时也区别于而高分异I型花岗岩:全铁含 量一般小于1 ,Rb含量大于270 g/g,Ba、Sr、Zr +Nb+Ce+Y等值相对低。 综上所述,我们初步认为早二叠世山神府碱长 花岗岩为A型花岗岩。 Eby[1 0]选取两组A型花岗岩样品进行研究分 析,将A型花岗岩又分成A 、A 两个亚类。A 型 一Y 般轻重稀土分馏不明显,Eu亏损显著。本次研究 图11 A型花岗岩Nb—Y一3Ga三角判别图 。 Fig.1 1 Discrimination diagram for genetic type of A-type granites[。] 的山神府碱长花岗岩La /Yb 为2.11~7.14,平 均4.68,轻重稀土分馏不明显;8Eu为0.07~O.12, 580 陈 俊等/内蒙古红彦镇地区早二叠世A型花岗岩锆石U—Pb年代学研究 (A.R)一SiO2碱质岩区,全碱ALK(Na O+K2O)为 8.56 ~8.76 ,NK/A值为0.89~0.92,综合对 比刘昌实等 给出的标准,初步认为山神府碱长花 岗岩属于碱性(过碱)A型花岗岩(AAG)。 综合岩石学和岩石地球化学特征,可认为山神 府碱长花岗岩属于A 型花岗岩中的AAG。 5.2构造环境 Loiselle和Wones_2 最早将A型花岗岩定义 为碱性(alkaline)、贫水(anhydrous)和非造山(ano— rogenic)的花岗岩。按照化学成分,EbyE加 将A型 花岗岩分为两个亚类:A (非造山环境)型及A。(后 造山环境)型。A 亚型主要与大陆边缘地壳伸展作 用或陆内剪切作用产生的拉张环境有关,造山带岩 图12花岗岩构造环境R 一R 判别图 (据文献Ezo]修改) Fig.1 2 R1一R 2 tectonic environments discrimimiation 浆活动时间序列中早于A 亚型。山神府碱长花岗 岩在Nb—Y-3Ga三角判别图(图11)都落在A 区 域,在Batchelor R -R 花岗岩构造环境判别图(图 12)中,落在造山期后A型花岗岩区域内。 与Maniar等 总结的不同构造环境中花岗岩 类的化学特征的对比发现,山神府碱长花岗岩A型 花岗岩的构造环境与大陆碰撞花岗岩(CCG)和后造 diagram(modified after ref.[2O]) 山花岗岩(POG)相近,更接近后造山花岗岩。 研究区及附近地层厘定见表3。分析对比可 见,早石炭世晚期、晚石炭世早期区域上有一次海 陆转变,海相地层[莫尔根河组(C m)]消失,大量 陆相地层[宝力高庙组(C P b1)]出现,地壳隆起接 表3 地层柱状图 Table 3 Stratigraphic column 矿物岩石地球化学通报 581 受剥蚀,处于碰撞挤压环境;早二叠世再次发生海 (表4),我们分析认为:①晚志留世(420 Ma)~早石 陆转变,出现了浅海相地层[哲斯组(P )],晚二叠 炭世晚期(326 Ma),西伯利亚板块呈明显的北向漂 世出现了湖相、渴湖相地层,处于挤压后的松弛环 移,而华北板块在420 Ma~370 Ma呈平稳的南向 境;三叠世地层缺失;白垩世开始进入陆相环境。 漂移,370 Ma开始呈快速的南向漂移一直到326 区域构造演化,研究区位于大兴安岭东北部, Ma南向漂移到达高峰期,两个板块处于相对拉张 属于兴蒙造山带,中亚造山带东端。山神府碱长花 环境。②早石炭世晚期(326 Ma)~晚石炭(305 岗岩处于兴安地块与松嫩地块贺根山构造带上。 Ma),西伯利亚板块呈稳定状态,而华北板块开始快 刘永江等 认为晚古生代早期佳一蒙地块(北 速的向南漂移,两个板块处于呈现相对挤压的环 至鄂霍茨克缝合带,南至西拉木伦河缝合带,东至 境。③晚石炭(305 Ma)~晚二叠世250 Ma晚期, 中锡霍特一阿林构造带)南缘为活动陆缘,在~320 两板块都呈缓慢纬度差(25。左右)不变的北向漂移, Ma古亚洲洋洋壳向北侧俯冲,俯冲过程中古亚洲 进入挤压后的松弛环境,处于海陆交互环境[2 。 洋板块发生断离,形成火山弧,导致其北侧“贺根 郭锋等 在内蒙古大石寨镇附近的(46。20 山”弧后洋的拉开,苗来成等 对贺根山蛇绿岩 06.6 N;121。23 38.4 E)西山剖面采集了两组玄武 的研究表明,贺根山洋是晚石炭世拉开的弧后盆 岩样品,对第二组SHRIMP锆石U—Pb定年,认为 地。早二叠世山神府A型花岗岩的侵位标志着兴 玄武岩喷发时间为439±3 Ma,为古亚洲洋俯冲板 安地块与松嫩地块拼合完成,形成一个整体“地 片交代地幔楔的熔融产物。对大石寨两类玄武岩 块”,古亚洲洋洋壳持续向北俯冲作用导致弧一陆 的熔融源区进行模拟,第二组玄武岩的熔融源区有 碰撞,于~280 Ma贺根山洋已经完全闭合。 俯冲沉积物的贡献(俯冲沉积物的比例2 ~3 )。 古地磁资料,据任收麦等[2 地磁极综合数据 指示大兴安岭早古生代存在俯冲作用。 表4 西伯利亚板块和华北块体古地磁极综合数据 Table 4 Average paleopoles from NCB and Siberia plates 注: 和 分别表示古地磁极的经纬度,A。s为古地磁极95 置信圆锥半顶角,参考点为42。N,104。E。旋转量(+/)为逆/顺时针方向,漂 移量(+/一)为向北/南漂移,计算公式见文献[3o]。 大兴安岭北部地区早石炭世发育红水泉组和 Ma和353.1±2.0 Ma,结合区域地层沉积特征和岩 莫尔根河组,前者为海相沉积,后者为海相火山喷 浆岩组合演变认为火山岩可能形成于两个地块(兴 发沉积,晚石炭世发育陆相地层,并普遍缺失巴什 安地块、松嫩地块)碰撞前的俯冲环境。推测晚古 基尔阶一莫斯科阶。赵芝等 对研究区莫尔根河 生代的海一陆转变发生在早石炭世晚期至晚石炭 组采样(HH36—95,HH39—105)定年为352.5±3.0 世早期,地壳隆升剥蚀时间大约为326~31l Ma。 582 陈俊等/内蒙古红彦镇地区早二叠世A型花岗岩锆石u—Ph年代学研究 本文选择出露面积较大的山神府碱长花岗岩 进行锆石U—Pb定年,为291.9_-+-3.0 Ma,属于早二 叠世,形成于海西晚期。目前国际上对造山后A型 花岗岩与主造山事件时间间隔的研究成果显示:其 间隔时间为40 Ma或75~25 Mal_3 ],推测研究区 挤压拼贴事件大致发生在331 Ma左右;同时张彦 龙等l3 在研究区附近发现形成于320~315 Ma的 高钾钙碱性系列I型花岗岩,进一步论证了兴安地 块与松嫩地块拼合时间为早石炭世晚期。 综上所述,我们认为山神府碱长花岗岩形成于 安地块与松嫩地块碰撞挤压后的拉伸环境。 结 论 (1)山神府碱长花岗岩锆石U—Pb定年结果为 291.9±3.0Ma,属于早二叠世,形成于海西晚期。 而不是1:200000区域地质调查报告霍龙门幅中沈 阳地质矿产研究所测定的全岩K—Ar年龄白垩世 (113.3 Ma、113.9 Ma)。 (2)山神府碱长花岗岩具有富硅(SiO :75.15 ~76.39%)、富钾(K:O:4.65 ~4.945 ),贫钙 (CaO:0.01 ~0.23%)过铝质(A/CNK:1.O7~ 1.11)的特征;稀土元素具有轻稀土富集,负Eu异 常显著,配分曲线轻稀土轻度富集的“海鸥”式特 征;微量元素亏损Ba、Sr、P、Ti,富集大离子亲石元 素(LILE)Rb、Th、U、K,准化曲线出现4个显著的 低谷特征。属于典型的A。型花岗岩。 (3)兴安地块与松嫩地块拼合时间为早石炭世 晚期,山神府碱长花岗岩形成于安地块与松嫩地块 碰撞挤压后的拉伸环境。 参考文献(References): [1] 孙德有,吴福元,李惠民,林强.小兴安岭西北部造山后A型 花岗岩的时代及与索伦山一贺根山寸L赉特碰撞拼合带东延的 关系[J].科学通报,2000,45(20):2217—2222. 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