贺根山缝合带南侧西乌旗哈尔敖包早石炭世二长花岗岩的发现及其构造意义

内蒙古西乌旗地区新发现的哈尔敖包二长花岗岩体出露于贺根山缝合带南侧,厘定该岩体的形成时代、岩石成因和构造环境对探讨古亚洲洋贺根山洋盆的构造演化具有重要意义。哈尔敖包二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为327.7±2.6 Ma,形成于早石炭世,并非前人推测的中二叠世;岩石富硅(SiO_(2)平均值为76.04%)、碱(K_(2)O+Na_(2)O平均值为8.82%)、铝(Al_(2)O_(3)平均值为13.44%)及Rb、Pb、Th、U、Ta、LREE,低镁、铁、锰、钙、钛、磷(P_(2)O_(5)平均值为0.03%)及Sr、Eu、Nb、Ti、HREE,铕负异常较明显(δEu平均值为0.30)。岩石地球化学研究表明,哈尔敖包二长花岗岩显示Ⅰ型花岗岩特征,形成于同碰撞向后造山转换阶段的初始伸展构造环境,Zr/Hf、Nb/Ta比值及岩石分异指数(DI=94.93~96.81)显示岩浆在侵位过程中经历了较强的分异演化。结合区域研究成果,哈尔敖包早石炭世二长花岗岩体的识别与确定,表明西伯利亚板块南缘与锡林浩特微陆块可能在早石炭世早期发生了短暂碰撞造山作用,标示着古亚洲洋贺根山洋盆在早石炭世早期短暂性闭合后,于早石炭世晚期又快速打开并进入俯冲消减阶段,呈现出多旋回演化的特征。

内蒙古阿如罕敖包花岗闪长岩年代学和地球化学及其对古亚洲洋演化的启示

内蒙古西乌旗阿如罕敖包花岗闪长岩体出露于贺根山缝合带中东段南侧。阿如罕敖包花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为332±3~327±1 Ma,显示其形成于早石炭世;岩石具有高硅(SiO2含量为65.20%~68.27%)、富钠(Na_(2)O/K_(2)O值为2.56~4.35)、高铝(Al_(2)O_(3)含量为15.61%~17.35%,A/CNK值为1.02~1.17)、低镁(MgO含量为1.16%~1.61%,Mg^(#)值为29.54~41.75)等特征;稀土元素总量较低(ΣREE=44.73×10^(-6)~88.11×10^(-6))、轻重稀土元素分馏明显[LREE/HREE=6.75~10.18,(La/Yb)N=6.65~13.85]、铕无明显异常(δEu=0.79~1.07);高Sr(Sr含量为472×10^(-6)~552×10^(-6))、低Yb(Yb含量为0.86×10^(-6)~1.13×10^(-6))、低Y(Y含量为7.29×10^(-6)~11.42×10^(-6))、高Sr/Y值(Sr/Y=43.45~75.68)。岩石地球化学特征显示阿如罕敖包花岗闪长岩具有典型高Si岛弧型埃达克岩(O型)的特征,形成于活动大陆边缘弧环境,其源岩可能是俯冲洋壳+大洋沉积物的部分熔融与上覆地幔橄榄岩发生反应的产物,在形成过程中发生了结晶分异和壳源物质的混染。本次发现可能佐证了古亚洲洋贺根山洋盆中东段在早石炭世尚未闭合。结合区域研究成果,本文初步认为古亚洲洋贺根山洋盆在早石炭世可能存在双向俯冲消减,这与前人认为古亚洲洋贺根山洋盆向北单向俯冲消减的观点不同。

内蒙古西乌旗早泥盆世Ⅰ型石英闪长岩的发现及其地质意义

内蒙古西乌旗地区位于贺根山古生代结合带南部,是研究古亚洲洋分支洋贺根山古洋盆演化的重要地区之一。该地区泥盆纪岩浆岩发现较少,对泥盆纪贺根山古洋盆的演化研究不够深入。本文对新发现的西乌旗乌和日楚鲁石英闪长岩进行了岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和全岩元素组成研究。结果显示,岩浆锆石^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为(395.8±7.5)Ma(MSWD=1.4,n=8),指示石英闪长岩体形成于早泥盆世。全岩元素组成具有高硅、富钠和偏铝质特征;Rb、Ba、Th、U、Pb和Sr等大离子亲石元素相对富集,Zr、Hf、Nb、Ta和Ti等高场强元素相对亏损;稀土元素总量偏低,轻重稀土元素分馏程度较高,Eu弱负异常。这些特征表明乌和日楚鲁石英闪长岩系I型花岗岩成因;结合Y-Nb和(Y+Nb)-Rb判别图解,反映其形成于与洋板片俯冲有关的火山弧环境。乌和日楚鲁石英闪长岩的发现,指示贺根山古洋盆在早泥盆世时期仍然存在,并可能发生了朝锡林浩特微陆块的南向俯冲消减作用,此认识有别于传统认为的贺根山古洋盆仅存在北向俯冲的观点。

对内蒙古贺根山蛇绿岩的新认识

本文将华北板块和中亚-蒙古陆块缝合带中前人划分的"贺根山蛇绿岩套"划分为三个不同组分、不同成因的岩系:以含金刚石和其它幔源矿物的变质橄榄岩系为主,包括堆晶杂岩在内的镁铁-超镁铁岩系;含放射虫硅质岩夹层的玄武岩系;上覆的火山-沉积岩系。根据地质学与年代学证据,可以认为蛇绿岩形成于晚泥盆-早石炭世。在此基础上,本文重点讨论了三个问题:(1)结合不同尺度的构造研究,将含金刚石等幔源矿物的超镁铁岩看作源自地幔转换带的幔源熔-流体,在软流圈底辟体上涌的背景下持续上升,在板块对接的过程中构造侵位的岩石。据此,对现有的蛇绿岩概念提出了补充;同时提出贺根山在板块汇聚过程未发生明显的俯冲和碰撞,而是通过拼贴的方式连为一体的;(2)贺根山具有OIB特征的玄武岩与朝克山MORB的对比,表明不同来源的多地块的存在及板块闭合时间的差异均反映了陆间小洋盆的特征;(3)将上覆在玄武岩系之上的火山沉积岩系看作洋盆最后充填的产物,反映了古亚洲洋闭合过程中小洋盆直接从洋壳转化为陆壳的过程,最后从时空角度进一步讨论了小洋盆闭合的特征。

内蒙古贺根山蛇绿岩中方辉橄榄岩岩石地球化学特征及构造环境分析

贺根山蛇绿岩块位于二连浩特-贺根山缝合带中段,其橄榄岩端元主体为方辉橄榄岩,少量纯橄榄岩,均发生了较强的蛇纹石化。对方辉橄榄岩进行岩石学和岩石地球化学分析研究,结果显示:方辉橄榄岩中主要造岩矿物橄榄石为镁橄榄石(Fo=90.6~90.7),斜方辉石为顽火辉石(En=88.9~90.0),单斜辉石为透辉石,以低铝(1.82%~2.13%)和高镁(Mg^#=94.2~94.7)为特征。橄榄岩主量元素表现出高Mg(MgO=34.98%~40.86%)、高Cr(Cr2O3=0.18%~0.27%)、高Ni(NiO=0.27%~0.35%)、低Si(SiO2=36.10%~41.41%)、贫Al(Al2O3=0.89%~1.58%)、低Fe(FeOT=7.58%~9.63%)特征,Mg^#=91.59~92.36,m/f=9.16~10.13,属典型镁质超基性岩。稀土元素总含量较低,ΣREE为1.42×10^-6~2.94×10^-6,球粒陨石标准化稀土元素分布模式为轻稀土富集的弱右倾型,其(La/Yb)N=2.15~10.47,Eu异常不明显,Ce显示负异常。富集Ba,U,Pb,Sr,亏损Nb,Ta,Ti。贺根山地幔橄榄岩属变质橄榄岩,为SSZ型蛇绿岩底部组成单元,形成于俯冲带环境中洋内弧后盆地环境。

内蒙古贺根山蛇绿岩中玄武岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

贺根山蛇绿岩(套)中发育有气孔杏仁状玄武岩,为蛇绿岩套的组成部分。通过对其锆石U-Pb测年,其加权平均年龄为395.9Ma±3.0Ma,结合区域地质背景,认为贺根山蛇绿岩(套)形成时代为中泥盆世—早石炭世。玄武岩为亚碱性系列,具有LREE亏损、类似N-MORB的稀土配分模式,同时具备大洋玄武岩和岛弧玄武岩特征,认为贺根山蛇绿岩(套)应形成于弧后盆地;通过与现代典型Mariana洋内弧后盆地和Okinawa陆缘弧后盆地的玄武岩以及同属中亚造山带的新疆库尔提洋内弧后盆地蛇绿岩对比,发现贺根山玄武岩同Mariana玄武岩和库尔提蛇绿岩更加类似,由此认为贺根山蛇绿岩(套)很可能形成于洋内弧后盆地环境,而非大陆边缘弧后盆地环境。

内蒙古贺根山蛇绿岩中铬铁矿特征及大地构造环境

为探讨内蒙古贺根山蛇绿岩形成的物化条件和大地构造环境,选取贺根山未蚀变豆荚状铬铁矿进行矿物学和矿物地球化学分析。结果表明,铬铁矿成分均一,不发育环带结构;铬铁矿中的Cr2O3含量为36.12%~43.77%,Al2O3为22.81%~30.14%,TFeO为12.63%~17.56%,Cr^#为46~56,Mg^#为68~78,Yfe为4~7,Fe^2＋#为22~36,为富铝型铬铁矿,其寄主岩石属于蛇绿岩。铬铁矿结晶温度均为1395℃,结晶压力平均为3.3 GPa,推断其形成深度约为103 km;相对于FMQ缓冲剂的地幔氧逸度为FMQ＋1.03~FMQ＋1.83 lg单位,均值为FMQ＋1.59 lg单位;地幔熔融程度F为20.63%~21.50%,均值为20.93%。推测贺根山铬铁矿原岩橄榄岩单元源区为石榴石二辉橄榄岩,形成于亏损地幔,可能产自俯冲带环境中的洋内弧后盆地环境。

内蒙古崇根山蛇绿岩中铬铁矿特征及其构造意义

为探讨内蒙古贺根山蛇绿岩形成时的物化条件和大地构造环境,选取崇根山蛇绿岩块中未蚀变副矿物铬铁矿进行矿物学和矿物地球化学分析。结果表明:铬铁矿成分均一,不发育环带结构;铬铁矿中的Cr2O3质量分数为38.86%~39.12%,Al2O3质量分数为26.56%~26.92%,TFeO质量分数为17.37%~17.50%,Cr#为49.34~49.58,Mg#为68.82~69.73,Yfe为6.62~6.97,Fe2+#为30.27~31.18,为富镁铝铬铁矿,其寄主岩石为蛇绿岩;铬铁矿结晶平均温度为1 396.88℃,平均压力为3.35 GPa,推断其形成深度约为103.72 km;相对于FMQ(fayalite magnetite quartz)缓冲剂的地幔氧逸度为FMQ+1.41~FMQ+1.45 lg单位(平均值为FMQ+1.43 lg单位);地幔熔融程度为20.93%~20.95%(平均值为20.94%)。推测崇根山铬铁矿原岩橄榄岩单元源区为石榴石二辉橄榄岩,形成于亏损地幔。崇根山蛇绿岩为消减带型蛇绿岩,可能产自俯冲带环境中的洋内弧后盆地环境。

古亚洲洋俯冲板片断离与后造山伸展:贺根山缝合带火山岩年代学和地球化学证据

本文以出露于贺根山缝合带迪彦庙蛇绿混杂岩北侧的乌兰拜其白音高老组流纹岩-粗面岩为研究对象,通过野外地质调查和岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学研究,探讨岩石成因类型、构造环境和古亚洲洋俯冲板片断离与后造山伸展过程。岩石地球化学研究表明,乌兰拜其地区白音高老组流纹岩具有较高的SiO2、Al2O3、K2O和Na2O+K2O含量,以及较高的Ga/Al比值,相对贫CaO、MgO、Sr、Ba、Eu、Ti和P,稀土元素配分曲线为右倾海鸥式分布,负铕异常显著。该区粗面岩属于钾玄岩系列,具有高碱(Na2O+K2O)、高K2O、高Al2O3、低TiO2,富集Rb、Ba、U和轻稀土元素,亏损Nb、Ta和Ti,稀土元素配分曲线为右倾式分布。岩石学和岩石地球化学特征表明,乌兰拜其地区白音高老组流纹岩为迪彦庙-白音布拉格蛇绿混杂岩带早白垩世后造山A型花岗岩浆的喷出相-A型流纹岩,其形成于后造山伸展构造环境;粗面岩为后造山型钾玄质火山岩,与洋壳俯冲作用有关,形成于俯冲板片断离-后造山伸展构造背景。流纹岩和粗面岩锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素测年,获得^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄分别为140.4±1.2Ma和134.9±1.1Ma,表明白音高老组流纹岩-粗面岩喷发于早白垩世,反映了贺根山缝合带早白垩世后造山A型花岗岩浆-钾玄质岩浆作用事件。结合贺根山缝合带的壳幔电性结构特征和晚古生代蛇绿岩-岛弧岩浆岩、中生代后造山A型岩浆岩的时空分布与演化关系,认为根山缝合带三叠纪-早白垩世后造山伸展岩浆作用与古亚洲洋俯冲板片断离作用有关,提出了该区后造山A型花岗岩浆-钾玄质岩浆作用的俯冲板片断离-后造山伸展地球动力学模式。

贺根山缝合带晚石炭世TTG岩浆事件:奥长花岗岩锆石U-Pb年龄和地球化学制约

本文以贺根山缝合带呼都格奥长花岗岩体为研究对象,通过野外地质调查和岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学研究,讨论岩石成因、构造环境、TTG岩浆事件及古亚洲洋俯冲消亡过程。岩石地球化学研究表明,呼都格岩体富硅(SiO_(2)=66.27%~71.59%)、高铝(Al_(2)O_(3)=15.23%~15.94%)、富钠(Na_(2)O=4.13%~6.59%)、低钾(K_(2)O=1.72%~2.53%),相对高锶(Sr=196.60×10^(-6)~465.40×10^(-6))、低钇(Y=5.70×10^(-6)~12.63×10^(-6)),富集Ba、Sr等大离子亲石元素和LREE,亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素和HREE,无明显Eu异常。岩石学和岩石地球化学特征表明,呼都格岩体属于以奥长花岗岩为主的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩TTG岩石组合。这套TTG组合除Sr、Mg、Ni和Cr含量相对较低之外,与高Si埃达克岩的地球化学特征相类似,形成于大洋俯冲带岛弧环境,可能为俯冲洋壳脱水熔融成因。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年获得两组年龄为306.3±1.9Ma和315.5±1.9Ma,表明该岩体侵位于晚石炭世,反映了贺根山缝合带晚石炭世大洋俯冲带TTG岩浆事件。结合其与梅劳特乌拉-高力罕蛇绿岩-TTG岩带前弧玄武岩、高镁安山岩/高镁闪长岩、埃达克岩、TTG、富铌弧玄武岩/辉长岩的岩石构造组合,认为古亚洲洋二连-贺根山洋盆在晚石炭世可能处于洋壳俯冲消减、TTG岩浆活动和新生陆壳生长洋陆转换过程中。

二连—贺根山缝合带晚石炭世埃达克岩的发现及古亚洲洋洋内俯冲作用

内蒙古二连—贺根山缝合带额很傲包图英云闪长岩体,出露于西乌旗梅劳特乌拉SSZ型蛇绿岩带北侧。为了确定该岩体的岩石成因类型,探讨其构造环境及古亚洲洋俯冲消亡过程,对该岩体进行了岩石学、地球化学和LAICP-MS锆石U-Pb年代学研究。额很傲包图英云闪长岩高硅富铝,富钠贫钾,高锶低钇,富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素和LREE,亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素和HREE,无明显Eu异常。岩石学和岩石地球化学特征表明,该英云闪长岩体为高Si埃达克岩(HSA),形成于岛弧环境,具有洋内俯冲洋壳+俯冲深积物部分熔融并与上覆地幔楔橄榄岩反应成因特征。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,额很傲包图英云闪长岩体的侵位年龄为(305.6±1.5)Ma,形成时代为晚石炭世。结合二连—贺根山缝合带石炭纪蛇绿岩、石炭纪—二叠纪岛弧型岩浆岩的时空分布与演化特征,认为古亚洲洋二连—贺根山洋盆在石炭纪—早二叠世处于以洋内俯冲为特征的大洋俯冲消亡过程中。

内蒙古崇根山地区超基性岩岩石地球化学特征及构造环境分析

针对出露在二连浩特-贺根山缝合带东段的崇根山超基性岩进行了野外地质调查、岩石学和岩石地球化学方面的分析研究,结果显示:崇根山超基性岩已发生了强烈蛇纹石化,基本已经蚀变成蛇纹岩;主量元素表现出高Mg(w(MgO)=36.00%~38.25%)、高Cr(w(Cr2O3)=0.17%~0.46%)、高Ni(w(NiO)=0.21%~0.24%)、低Si(w(SiO2)=39.79%~42.35%)、贫Al(w(Al2O3)=1.04%~1.96%)、低Fe(w(FeOT)=6.79%~9.47%)的特征,其Mg#值为90.05~93.04,m/f值为8.72~11.60,属典型的镁质超基性岩,原岩可能为方辉橄榄岩;稀土元素总量很低,w(∑REE)为1.28×10^-6~2.94×10^-6,稀土元素配分模式为轻稀土元素微弱富集的近平坦型,其(La/Yb)N为2.25~5.95,具一定程度的负Eu异常(δEu=0.35~1.16)和负Ce异常(δCe=0.48~0.68);微量元素富集Ba,U,Ta,亏损Nb,Ti。崇根山超基性岩属变质橄榄岩,是SSZ型蛇绿岩的底部组成单元,为原始地幔经5%~15%部分熔融形成的亏损地幔岩,形成于俯冲带环境中的洋内弧后盆地环境。

内蒙古阿巴嘎旗地区宝力高庙组火山岩特征及对古亚洲洋东段演化的制约

为了精细刻画古亚洲洋在内蒙古阿巴嘎旗地区的构造演化,选取宝力高庙组火山岩为研究对象,开展了详细的野外调查及锆石U⁃Pb年代学、岩石学、全岩地球化学研究.将宝力高庙组重新厘定为4个段,其中二段角闪安山岩、三段流纹岩和四段流纹质晶屑凝灰岩的锆石U⁃Pb年龄分别为320.1±5.7 Ma、315.1±4.1 Ma和304.8±2.3 Ma.宝力高庙组火山岩整体为亚碱性系列,属于高钾,弱过铝质岩石,是经过幔源岩浆底侵形成的加厚下地壳部分熔融的产物.研究区从宝力高庙组二段的大陆边缘弧构造环境演变为三段、四段火山岩的碰撞‒后碰撞环境.结合前人对研究区早二叠世岩浆活动研究成果(碰撞后伸展阶产物),古亚洲洋二连‒贺根山洋盆在晚石炭世经历了以洋内俯冲作用为特征的大洋俯冲消亡过程,在晚石炭世晚期本区构造演化进入到兴蒙造山带中部微陆块拼贴阶段.