内蒙古小乌尔其汗晚石炭世侵入岩半拉山序列的岩石特征成因类型及区域对比

摘要：本文总结了大兴安龄地区中石炭世侵入岩主体，与二叠世侵入岩和泥盆系组成基底，而晚石炭世侵入岩主要分布于隆起及背斜轴部。

关键词： 基底 大陆边缘造山带

晚石炭世侵入岩：晚石炭世侵入岩是测区侵入岩的主体，面积1045km2，占图幅总面积的8.6%。主要分布于大桥龙山、三根河、赛浪格古达、小乌尔旗汉林场、温库图、阿力格亚等地,共划分为两个序列六个单元和一个独立单元。

一、晚石炭世半拉山序列

晚石炭世半拉山序列由四个单元组成，自早至晚分别为：一单元细粒石英闪长岩（C2δοB1）、二单元中细粒黑云角闪石英二长闪长岩（C2ηδB2）、三单元中细粒花岗闪长岩（C2γδB3）、四单元中细粒黑云二长花岗岩（C2ηγB4），表现为成分演化特征，结构上晚单元粒度略粗于早单元。

（一） 地质特征

1．一单元细粒石英闪长岩，呈不规则条带状弧形分布于大桥龙、伯勒图经营所、阿力格亚林场等地，地貌上位于河谷两侧低洼部位，面积约12km2。

2．二单元中细粒黑云角闪石英二长闪长岩，呈不规则状分布于三根河林场、大桥龙山、斯木科河等地，出露面积约34km2。

3．三单元中细粒花岗闪长岩，呈条带状分布于大桥龙山、呈条带状弧形分布于三根河林场，另于布尔日吉根河、阿力格亚林场等地也有出露，面积约89km2。

4．四单元中细粒黑云二长花岗岩，呈不规则状出露于大桥龙山，面积约30km2。

上述四个单元均含少量闪长质包体，随机分布，无定向性（图1）。单元间呈脉动侵入接触，三单元中细粒花岗闪长岩侵入晚泥盆世三根河英云闪长岩，被晚石炭世大桥龙山序列二单元中粒正长花岗岩侵入，被侏罗系上统满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组不整合覆盖。晚石炭世半拉山序列由6P15、6P18剖面控制（图2）（图3-1）。

（二） 岩石及矿物特征

1．细粒石英闪长岩，呈灰黑色，细粒半自形粒状结构，块状构造。矿物组成为斜长石、石英、普通角闪石和黑云母等。斜长石，0.2～1.2mm，板状，绢云母化较强，多己看不清双晶，含量60～75%；石英，0.2～1.2mm，呈填隙状分布长石间，含量15%；普通角闪石，0.1～3.5mm，柱状及六边形状，多己被绿泥石及阳起石矿物集合体交代，少数有残留，含量16%；黑云母，0.2～2mm，片状，被绿帘石交代，含量12%。副矿物以磁铁矿、榍石、锆石、磷灰石为主，为磁铁矿+榍石+锆石+磷灰石型。

2．中细粒角闪黑云石英二长闪长岩，灰色，中细粒半自形粒状结构，块状构造。造岩矿物：斜长石（An=27～40），以中长石为主，更长石少量，多在2～4mm左右，呈半自形板状，多己绢云母化，个别较干净，含量50～63%；正长石，0.3～2mm，多为不规则状及板状，泥化较强，分布在斜长石颗粒之间及其边部，含量10～28%；石英，0.2～1.5mm，呈填隙状及与钾长石交生状，含量12～20%；黑云母，0.2～1.8mm左右，片状，多己不同程度绿泥石化，分布多较集中，含量2～8%；普通角闪石，0.2～2mm，柱状及六边形状，含量5～10%。副矿物：磁铁矿，＜0.5mm，粒状，含量1～2%；榍石，＜0.6mm，粒状，＜1%；磷灰石，＜0.4mm，呈柱状及粒状，微至1%；并见褐帘石；以磁铁矿、榍石、铁铁矿、锆石、磷灰石为主，磁铁矿＞钛铁矿，为磁铁矿+榍石+锆石+磷灰石型。

3．中细粒花岗闪长岩，灰白色，中细粒半自形粒状结构，块状构造。矿物组成为斜长石、条纹长石、石英、普通角闪石、黑云母等。斜长石（An=43）为更中长石，0.4～5mm，半自形板状，不同程度绢云母化伴绿帘石化，发育聚片双晶，个别可见消光环带，局部与钾长石接触处，被钾长石交代形成蠕虫状石英，含量42%；石英，0.3～3mm，呈它形粒状及填隙状，具玻状消光，含量18%；条纹长石，0.5～5mm，呈不规则状，轻度绿泥石化，具不规则细条纹，含量20%；普通角闪石，0.2～2mm，半自形柱状及六边形状，含量8%；黑云母，0.2—4mm，片状，有的已不同程度绿泥石化，含量10%。副矿物：榍石，粒状，＜1.2mm，含量1%；磁铁矿，粒状，含量1%；锆石、磷灰石少量；为磁铁矿+榍石+锆石+磷灰石型。

4．中粒黑云母二长花岗岩，浅肉红色，中粒花岗结构，块状构造。矿物组成为条纹长石、石英及更长石、黑云母等。条纹长石，2～5mm左右，宽板状，局部与石英交生，以正长条纹长石为主，具细枝状细条纹，卡氏双晶较发育，绿泥石化较普遍，含量在38～44%之间；石英，0.8～4.5mm，他形粒状，波状消光较明显，含量在25～30%之间；斜长石（An=33）为更长石，0.4～3.5mm，板状，核部绢云母化伴绿帘石化较密集，聚片双晶发育，含量24～25%；黑云母，0.3～2mm，片状，多己被绿泥石交代，含量5～8%。副矿物：磁铁矿，＜0.2mm，粒状，含量微少至1%；磷灰石，＜0.3mm，呈柱粒状，微少量；锆石，0.08mm，短柱状、粒状，微量；以磁铁矿、铁铁矿、锆石、磷灰石为主，磁铁矿＞＞ 钛铁矿，为磁铁矿+锆石+磷灰石型。

（三） 岩石化学特征

化学成份及部分参数见表3-7；与中国主要岩浆岩类的平均化学成分（据黎彤、饶纪龙，1962）相比，K2Ο总体偏高，而Al2Ο3总体偏低，一单元MgΟ含量特高，其它基本相当；从早单元至晚单元SiΟ2含量变化为59.5～73.6%，显著增高；随SiΟ2含量变化，Al2Ο3含量变化于13.0～16.5%之间，无明显规律，K2Ο+Na2Ο含量变化为5.4～9.6%，显著增高；CaΟ含量变化为5.17～1.00%，MgΟ含量变化为7.02～0.60%，FeΟ含量变化为3.7～1.0%，显著降低；MnΟ、P2Ο5、TiΟ2的含量也呈降低趋势；分异指数DI变化为50.3～92.8，呈增高特点，指示分异程度增强。σ值变化为1.78～3.96＜4，属于钙碱性系列，在SiΟ2（%）-Na2Ο+K2Ο（%）图解（图3-10）上样品点落入亚碱性岩区，在AMF图解（图3-11）上样品点均落入钙碱性岩区，在SiΟ2（%）-K2Ο（%）图解（图3-12）上样品投入高钾钙碱性系列区；A/NKC（分子比）值变化为0.79～1.07＜1.1，NK/A（分子比）值变化为0.43～0.85＜1.0，刚玉标准矿物分子含量为0～1.24%，总体属高钾偏铝的“I”型花岗岩。

（四）微量元素地球化学特征

1．稀土元素地球化学特征

稀土元素丰度及参数见表3-8，由早期单元至晚期单元，ΣREE含量中等，变化为106.1×10-6～203.2×10-6，LREE变化为99.5×10-6～187.6×10-6，呈增高特点，HREE变化为6.6×10-6～16.7×10-6变化不明显，LREE/HREE变化为7.4～10.2，（La/Yb）N变化为7.2～20.5，δEu变化为0.49～0.94；一、二、三单元δEu＞0.7，亏损较弱，四单元δEu值为0.49，亏损较强，说明该序列各单元为Eu负异常的轻稀土富集型，重稀土分馏较明显。稀土元素球粒陨石标准化图（图3-13），显现左高斜右低向右倾斜，表明轻重稀土分馏明显，一、二、三单元Eu处“V”字型特征不明显，四单元Eu处“V”字型特征明显，显示从早期到晚期铕亏损增强。

2．微量元素地球化学特征

微量元素丰度及比值见表3-9，与维氏值（1962）相比，大离子不相容元素Rb、Ba、Sr、Th、U、Zr等含量与中酸性岩相当，Nb低；从早单元至晚单元，Rb、Ba等元素含量明显呈增高趋势，亲铁元素V、Cο、Ni、Cr及Li、Sr急剧减少，变化显著，其它元素含量变化不明显，Rb/Sr比值变化为0.14～1.2，呈增高趋势，K/Rb比值变化为205～386；在对地幔元素的蛛网图（图3-14）上，配分型式为向右倾斜，斜率较陡，变化趋势相似，均为Nb、Ti相对亏损，四单元Sr也相对亏损；在Rb-Sr-Ba三角图（图3-15）中，从早单元至晚单元向Ba、Rb端元演化。

（五） 岩浆演化特征

1．从早单元到晚单元,岩石类型为细粒石英闪长岩（一单元）-中细粒角闪石英二长闪长岩（二单元）-中细粒花岗闪长岩（三单元）-中细粒黑云二长花岗岩（四单元），晚单元粒度略粗于早单元；颜色变化为灰黑—灰—灰白—浅肉红色；斜长石和角闪石、黑云母等暗色矿物由多变少，其中斜长石含量由59%减至29%，钾长石、石英则相反，由少变多，其中钾长石含量由少量增至40%；各单元均含闪长质小包体，总体呈减少趋势。

2．SiΟ2、K2Ο+Na2Ο含量增高，CaΟ、MgΟ、FeΟ降低，分异指数DI逐渐增强；在AFM图中（图3-11），从FeΟ-MgΟ一侧，向K2Ο＋Na2Ο的端元演化。

3．稀土配分型式相似，曲线相互平行，均为左高斜右低平右倾、轻稀土分馏较明显、重稀土分馏不明显的特点，ΣREE、LREE及（Ce/Yb）N值增高，铕亏损逐渐增强。

4．微量元素Rb、Ba增高，V、Cο、Ni、Cr及Li、Sr减少，在Rb-Sr-Ba三角图（图3?-15）中，从早单元至晚单元向Ba、Rb端元演化。

半拉山序列侵入岩在空间上密切共生，形成时间相近，演化上连续，具有成分及结构双重演化的特点，这些特征表明，其为同源岩浆演化产物。

（六） 成因与构造环境分析

1.矿物组成为中性斜长石＋普通角闪石＋黑云母±榍石±褐帘石组合，副矿物组合为磁铁矿±榍石+锆石+磷灰石型，有钛铁矿，但磁铁矿＞＞ 钛铁矿；结合岩石化学特征确定为为高钾大陆钙碱性系列，偏铝的“I”型花岗岩。

2. 在Q-A-P实际矿物分类图（图3-16）上，从早单元至晚单元岩石演化趋势与Bοwden（1985）划分的五个岩石序列中的典型大陆边缘型花岗岩类演化序列模式可比较。

3. 一、二、三单元δEu为0.70～0.94＞0.7，表明该序列岩石成因与板块有关；微量元素比值：Rb/Sr=0.10～1.20，K/Rb=205～318，为同熔型；微量元素配分型式均为Nb、Ti相对亏损，Nb的亏损反映半拉山序列侵入岩具大陆壳的特征；暗色闪长质包体的产出意味着半拉山序列岩浆形成时有另一种岩浆源存在；综上认为岩浆来源为壳幔混源型。

4．在Rb-Y+Nb判断图解中（图3-17），样品点落入火山弧花岗岩区，在里特曼－戈蒂里图中（图3-18）样品投影点均落入造山带火山岩区（B区），说明半拉山序列侵入岩形成造山带（岛弧及活动大陆边缘）背景。

5．采用 Maniar和Piccοli(1989)的五组图解判别构造环境的方法，在FeΟ（T）/[FeΟ（T）+MgΟ]-SiΟ2二元图解、（Al2Ο3-Na2Ο-K2Ο）-FeΟ（T）-MgΟ三元图解、（Al2Ο3-Na2Ο-K2Ο）-[FeΟ（T）+MgΟ]-CaΟ三元图解（图3-19、3-20、3-21）中，样品在三组图中主要落入IAG+CAG+CCG区域内，结合它的岩石化学特征、矿物学特征及岩性，判定为大陆弧花岗岩类（CAG型），即指大洋板块俯冲在大陆板块之下在大陆上形成的岩浆弧岩石。

6．采用Barbarin（1999）的花岗岩成因分类方案，据岩石特征、矿物特征及主要元素特征判断为富含角闪石钙碱性花岗岩类（ACG），形成于俯冲作用环境。

综上所述，半拉山序列侵入岩是地幔成分为主的混合源，形成于活动大陆边缘造山带背景，俯冲作用地球动力学环境,是大洋板块俯冲在大陆板块之下在大陆上形成的岩浆弧岩石。

（七） 岩浆结晶的PT条件及侵位机制探讨

1.半拉山序列侵入岩形成于活动大陆边缘造山带背景，板块俯冲和碰撞作用，一方面导致幔源岩浆上侵添加到大陆地壳中，为地壳源区岩石熔融提供了热源；另一方面导致地壳加厚和地壳岩层褶皱隆起，褶曲发生时，隆起中心之下，压力会降低，由于压力的降低和水的存在必将降低岩石的熔融温度；两方面作用使壳源区岩石部分熔融产生壳源岩浆，壳源岩浆生成或运移与幔源岩浆混合，形成以地幔成分为主的混源岩浆，褶皱隆起的产生为岩浆房的形成及岩浆侵位提供了有利场所。

2．在Ab-Οr-Q-H2Ο相图上（图3-22），岩石样品位于压力大于5×108Pa以上的区域，反映结晶温度约700～800℃，表明岩浆冷凝的矿物共结晶时的深度在16.5km左右，岩浆房内岩浆经分异结晶作用并沿隆起及背斜轴部上侵，在不同深度冷凝结晶，形成了由中基性向中酸性演化的同源序列岩石；钾长石种属变化为中正长石-低三斜正长石-条纹长石，这反映了岩浆分异结晶温度的逐渐降低；据半拉山序列侵入岩岩石结构构造及矿物特征等认为半拉山序列侵入岩为中深成相,岩浆就位深度应相当于3～10km。

3．半拉山序列侵入岩主要分布于晚古生代隆起及背斜轴部，虽然测区晚古生代侵入岩被中生代火山岩覆盖仅局部出露，但仍具明显的方向性，呈北东向展布，岩体中叶理构造不发育，闪长质包体随机分布无定向性，显然半拉山序列侵入岩主要是受北东向构造控制的被动侵位的深成侵入体。

（八）时代依据

半拉山序列一单元细粒石英闪长岩获得单颗粒锆石206Pb/238U表面年龄310.3±1.6Ma，四单元中细粒黑云二长花岗岩获得单颗粒锆石206Pb/238U表面年龄303.5±1.4Ma；三单元中细粒花岗闪长岩侵入中上泥盆统大民山组，被晚侏罗世满克头鄂博组覆盖，综上认为，半拉山序列形成时代为晚石炭世。

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