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1 第 51 卷第 5 期 2015 年 10 月兰州大学学报 ( 自然科学版 ) Journal of Lanzhou University (Natural Sciences) Vol. 51 No. 5 Oct 文章编号 : (2015) 内蒙古大苏吉地区埃达克质花岗岩地球化学特征及其地质意义王文佳 1,2, 何雨栗 1, 杨国林 1, 董俊玲 1, 刘军 1, 闫德飞 1, 孙柏年 1,2 1. 兰州大学地质科学与矿产资源学院, 兰州中国科学院南京地质古生物研究所, 资源地层学与古地理学重点实验室, 南京摘要 : 大苏吉花岗岩体位于内蒙古中部东西向白云鄂博赤峰花岗岩带上, 主量元素分析显示 : 富硅, 铝碱质量分数偏高, 相对富钠贫钾, 贫钙镁, 岩浆分异演化程度高, 属过铝质钙碱系列岩石. 稀土和微量元素分析显示 : 稀土元素富集程度低, 轻稀土相对富集, 重稀土相对亏损, δ(eu)= , 呈 w(eu) 正异常. w(sr) 高, w(y) w(yb) 低, w(sr)/w(y) 高, 大离子亲石元素 K Th Rb Ba Sr 等富集, 高场强元素 Ta Nb Y Yb 等相对亏损, 与典型的埃达克岩微量元素地球化学特征相似. 综合分析表明, 大苏吉地区埃达克质花岗岩可能是由俯冲的玄武质洋壳板片部分熔融形成的, 埃达克质花岗岩的确定为探讨板块俯冲构造演化提供了新的证据, 对深化该区成矿规律和找矿具有借鉴和指导意义. 关键词 : 埃达克质花岗岩 ; 地球化学特征 ; 板片俯冲 ; 大苏吉 ; 内蒙古中图分类号 : P588; P595 文献标识码 : A DOI: /j.issn Geochemical characteristics and geological significance of adakitic granite in Dasuji, Inner Mongolia Wang Wen-jia 1,2, He Yu-li 1, Yang Guo-lin 1, Dong Jun-ling 1, Liu Jun 1, Yan De-fei 1, Sun Bai-nian 1,2 1. School of Geological Sciences and Mineral Resources, Lanzhou University, Lanzhou , China 2. Key Laboratory of Economic Stratigraphy and Palaeogeography, Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing , China Abstract: The Dasuji granite rock bodies are located in the Baiyunebo-Chifeng granite belt in the east-west axis of the middle Inner Mongolia. The major element of rock samples showed that the rock bodies are characterized by rich silicon, high level aluminum and alkali, relatively rich sodium, poor potassium, calcium, magnesium and high degree of magmatic differentiation evolution, and they belong to peraluminous calcium alkali series. Based on the rare earth and trace elements analysis, the results exhibited a low-degree enrichment in rare earth elements, LREE concentration, HREE deficit, δ(eu)= with a positive w(eu) anomaly. The content of w(sr) is high and w(yb), w(y) is low; w(sr)/w(y) is high and large ion lithophile elements K, Th, Rb, Ba, Sr are of a high level; highfield strength elements Ta, Nb, Y, Yb are relatively deficient, all of which features are similar to the trace element geochemical characteristics of typical adakite. An integrated analysis suggested that the adakite granite might have originated from the partial meting of the subducted basaltic oceanic crust plate. The confirmation of adakite can provide new evidence for discussing about the plate tectonic evolution and a very useful reference or guide to studying the metallogenic regularity and prospecting. 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 (973 计划 ) 项目 (2012CB822003); 国家自然科学基金项目 ( ); 中国科学院资源地层学与古地理学重点实验室 ( 南京地质古生物研究所 ) 开放课题 (Y ) 作者简介 : 孙柏年 (1955 ), 男, 山东沂水人, 教授, 博士研究生导师, bnsun@lzu.edu.cn, 研究方向为区域地质学与地层学, 通信联系人.

2 592 兰州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 51 卷 Key words: adakite; geochemical feature; plate subduction; Dasuji; Inner Mongolia 埃达克岩的原始定义指的是形成于岛弧环境的高铝高锶而贫重稀土的一类中酸性岩浆岩 [1], 众多事实表明埃达克岩并非都形成在岛弧环境, 底侵玄武岩以及下地壳熔融形成埃达克质岩 [2 3]. 本研究将具有埃达克质地球化学组成特征但不是板片熔融形成的火成岩统称为埃达克质岩 [3]. Yumul 等通过对菲律宾吕宋岛弧后地区埃达克岩 [4] 的研究, 发现此处埃达克岩的形成与板块俯冲无关, 应来源于含石榴石的角闪质下地壳的部分熔 [5] 融 ; 张旗等对中国东部中生代具有埃达克岩地球化学特征的岩石进行了探讨, 提出此类岩石是加 [6] 厚地壳的下地壳部分熔融形成的 ; Sheppard 等对澳大利亚西北部早元古代花岗岩的研究认为该区的部分花岗岩来自于下地壳的部分熔融. 埃达克岩只是一般意义上的术语, 指的是具有埃达克岩地球化学特征的岩石, 产出在岛弧环境, 俯冲板片熔融产生的. 埃达克岩的地球化学特征反映的是岩浆形成的物理化学条件 [7]. 埃达克岩是一类岛弧型岩浆岩, 是具有明确岩相学岩石成因及大地构造环境的岩石. 源岩为俯冲板块和上覆地幔, 并由两者相互作用形成的杂化熔液, 经结晶分异形成不同的埃达克岩系列. 它们可以作为地壳形成过程中地壳与地幔相互作用的一种见证 [5]. 由于其特殊的成因, 对研究陆壳的起源和演化俯冲带的元素地球化学行为以及壳幔相互作用有重要意义, 对探讨一些造山带的古构造演化也很有帮助 [8]. 位于华北板块和西伯利亚板块之间的古亚洲洋, 在先期构造的基础上形成了内蒙古造山带. 自早古生代末到晚古生代末, 两板块俯冲碰撞到逐渐封闭造山, 其构造演化经历了元古代早古生代和晚古生代 3 个旋回, 洋盆的形成发展及闭合, 具有手风琴式往复运动多旋回发展 [9]. 经过早古生代加里东期造山带及晚古生代海西期造山带, 形成了中国北方十分重要的大地构造单元. 在内蒙古中部形成了 3 条规模宏大的花岗岩带, 由北向南分别是 : 西伯利亚板块南缘的白音乌拉东乌珠穆沁旗岩带苏尼特锡林郭勒岩带白云鄂博赤峰岩带 [10 11]. 内蒙古中部 3 大花岗岩带中, 有一条古生代花岗岩带, 西起德力, 经白云鄂博达尔罕茂明安联合旗以南白乃庙, 向东延至赤峰一带, 由十几个岩基及岩株组成, 呈近东西向展布. 内蒙古大苏吉地区, 发现大面积中酸性钙碱性岩石, 这些中酸性岩体均形成于中朝板块与西伯利亚板块碰撞演化阶段, 对这些中酸性岩体的成因类型研究, 可为探讨古亚洲洋构造格局演化历史提供证据. 埃达克质岩由于其特殊的成因以及形成构造环境的特殊性, 近年来得到了地质学家高度重视, 被认为在造山带古构造研究中与蛇绿岩同等重要 [12]. 由于埃达克岩已成为当前地球动力学领域的前缘课题, 对于花岗岩成因下地壳演化及成矿作用的研究具有很强的挑战性, 因此, 对埃达克岩进行深入的讨论不仅对提升中国大陆动力学研究的水平具有重要意义, 而且对开拓找矿工作的新思路具有潜在的经济价值 [13]. 本研究在艰苦地质测量工作的基础上, 于该区获得了野外第一手资料, 从岩石学元素地球化学特征研究入手, 对具有埃达克质岩特征的大苏吉岩体 ( 包括英云闪长岩碱长花岗岩花岗闪长岩 ) 进行详细的岩石学和地球化学研究, 分析该岩体形成的构造背景及可能的成因, 为进一步探讨古亚洲洋早古生代构造格局及其演化历史提供新的资料. 1 地质背景大苏吉地区位于内蒙古中部达尔罕茂明安联合旗乌克忽洞镇以西, 研究区划属华北地层大区晋冀鲁豫地层区阴山地层分区之大青山地层小区, 中新生界属滨太平洋地层区大兴安岭燕山地层分区之阴山地层小区 [14 15]. 研究区内出露地层主要有中太古界乌拉山岩群, 上太古界色尔腾山岩群, 中生界侏罗系大青山组白垩系白女羊盘组, 新生界上新统宝格达乌拉组及第四系 ( 图 1). 研究区大地构造位置位于华北陆块北缘, 总体受北东东向构造控制. 区内岩浆活动强烈, 侵入岩分布广泛, 约占图幅面积的 70% 左右. 侵入岩空间上总体呈带状展布, 时间上呈跳跃式延续, 从太古宙到三叠纪均有出露. 晚太古代花岗岩类在研究区内广泛发育. 岩性以二长花岗岩花岗闪长岩为主, 主要分布在大苏吉小白代一带, 阿拉其老图小苏吉等地, 呈岩基岩株状产出, 被中二叠世石英闪长岩侵入. 中元古代出露的主要为变质辉绿岩, 中二叠世有闪长岩英云闪长岩以及碱长花岗岩 ( 图 2). 研究区出露大量的岩脉, 并侵入在花岗岩中, 包括变质辉绿岩脉闪长岩脉闪长玢岩脉花岗斑岩脉石英脉花岗细晶岩脉.

第5期王文佳, 等: 内蒙古大苏吉地区埃达克质花岗岩地球化学特征及其地质意义 593 1 全新统洪冲积砾石砂土; 2 新近系宝格达乌拉组; 3 中二叠世碱长花岗岩; 4 中二叠世英云闪长岩; 5 中二叠世闪长岩; 6 中元古代变质辉绿岩; 7 晚太古代二长花岗岩; 8 晚太古代花岗闪长岩; 9 中太古界乌拉山岩群; 10 花岗斑岩脉; 11 细晶岩脉; 12 闪长岩脉; 13 闪长玢岩脉;

3 第5期王文佳, 等: 内蒙古大苏吉地区埃达克质花岗岩地球化学特征及其地质意义全新统洪冲积砾石砂土; 2 新近系宝格达乌拉组; 3 中二叠世碱长花岗岩; 4 中二叠世英云闪长岩; 5 中二叠世闪长岩; 6 中元古代变质辉绿岩; 7 晚太古代二长花岗岩; 8 晚太古代花岗闪长岩; 9 中太古界乌拉山岩群; 10 花岗斑岩脉; 11 细晶岩脉; 12 闪长岩脉; 13 闪长玢岩脉; 14 辉绿岩脉; 15 花岗岩脉; 16 石英脉; 17 实测整合侵入及第四系界线; 18 实测岩层产状; 19 地名; 20 采样位置图 1 大苏吉地区 1 : 地质略图及侵入岩体分布位置 Figure 1 1 : geological sketch map of the Dasuji and the distribution of intrusive bodies a 钾长花岗岩; b 英云闪长岩; c 二长花岗岩; d 花岗闪长岩 Pl 斜长石; Qtz 石英; Bt 黑云母; Kfs 钾长石; Am 角闪石图 2 大苏吉地区侵入岩体显微照片 Figure 2 Micrographs for the intrusive bodies of the Dasuji

4 594 兰州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 51 卷 2 地球化学特征样品主要采自达尔罕茂明安联合旗南部的 3 个侵入岩体, 共取硅酸盐全分析样 3 件, 微量稀土元素分析样品 3 件. 分析样品均采自基岩露头, 样品新鲜无蚀变, 采集位置避开了研究区内的接触带蚀变带断裂破碎带等. 主微量元素质量分数由承德华勘五一四地矿测试研究有限公司采用 XRF 和感耦等离子体质谱法 (ICP-MS) 测定. 检测环境 : 温度 25 C, 湿度 35%. 2.1 主量元素特征由表 1 3 可知 : w(sio 2 ) 平均为 67.97%, 属酸性岩范围 ; w(al 2 O 3 ) 较高, 平均值达到 16.02%; 全碱 w(na 2 O+K 2 O) 平均 6.70%; w(na 2 O) w(k 2 O) 平均分别为 4.38% 2.33%, w(na 2 O/K 2 O) 平均值为 2.20%, 均大于 1%, 相对富钠 ; DI 平均值为 89.72, SI 平均值为 2.46, 表明岩浆经历了较强的分异演化 ; FL 平均值为 75.12, MF 平均值达到 78.50, 表明岩浆分离结晶程度好. 花岗岩的总体特征为富硅, 铝碱质量分数偏高, 相对富钠, 贫钙镁. Mg # 的大小可以反映基性岩熔融产物是否受到地幔物质的混染, 是判断埃达克岩源区的一个重要参数. 由下地壳铁镁质岩石直接部分熔融所形成的岩浆, 其 Mg # 值一般不会大于 0.40, MORB 部分熔融产生的熔体的 Mg # 值也不会超过 0.45 [16]. 大苏吉地区埃达克质花岗岩的 Mg # 小于 0.45( 平均为 0.36), 因此以上两种情况都有可能为埃达克岩源区. 在 R1-R2 岩石类型分类图 [17] ( 图 3) 中, 所投点 1 个样品落入花岗岩区, 1 个样品落入花岗闪长岩区, 1 个样品落入英云闪长岩区. 在岩石 w(k 2 O)-w(SiO 2 ) 关系图 [18] ( 图 4) 中, 投点 1 个样品落入高钾钙碱性岩区, 2 个样品落入钙碱性岩区 ; 从铝质准铝质 A/NK-A/CNK 图解 [19] ( 图 5) 中可以看出, 样品均落入过铝质花岗岩区. 可见本区花岗岩类属过铝质钙碱性系列岩石. 2.2 稀土元素特征大苏吉埃达克质花岗岩稀土元素质量分数及表 1 大苏吉埃达克质花岗岩化学成分 Table 1 Major elements content for the adakite granite of the Dasuji % 样号 a b c d e f g h i j k l m n 合计 GS < GS < GS < a n 分别为 w(sio 2 ) w(al 2 O 3 ) w(cao) w(mgo) w(fe 2 O 3 ) w(feo) w(k 2 O) w(na 2 O) w(mno) w(tio 2 ) w(p 2 O 5 ) w(co 2 ) w(h 2 O + ) w(los). 表 2 大苏吉埃达克质花岗岩 CIPW 标准矿物质量分数 Table 2 CIPW norms for the adakite granite of the Dasuji % 样号 a 1 b 1 c 1 d 1 e 1 f 1 g 1 h 1 i 1 j 1 k 1 合计 GS GS GS a 1 k 1 分别为石英 (Q) 钙长石(An) 钠长石 (Ab) 正长石(Or) 碱性长石(A) 斜长石 (P) 刚玉(C) 紫苏辉(Hy) 钛铁矿 (Il) 磁铁矿 (Mt) 磷灰石(Ap). CIPW 标准矿物由 Kurt Hollocher 设计的 Excel 表格计算, 略有修改. 用 LeMaitreRW 方法按侵入岩调整氧化铁 ; 氧化物在去 H 2 O 等以后重换算为 100%. 表 3 大苏吉埃达克质花岗岩化学参数 Table 3 Related petrochemical parameters for the adakite granite of the Dasuji 样号 a 2 b 2 c 2 d 2 e 2 f 2 g 2 h 2 i 2 j 2 k 2 l 2 m 2 GS GS GS a 2 m 2 分别为 σ43 AR A/NK A/CNK NK N/K DI SI w(tfeo) w(c)/w(n) FL MF Mg #. σ43= w(na 2 O+K 2 O) 2 /(w(sio 2 ) 43), AR=(w(Al 2 O 3 +CaO)+w(Na 2 O+K 2 O))/(w(Al 2 O 3 +CaO) w(na 2 O+K 2 O)), A/NK= w(al 2 O 3 )/(w(na 2 O)+w(K 2 O)), A/CNK=w(Al 2 O 3 )/(w(cao)+w(na 2 O)+w(K 2 O)), NK=w(Na 2 O)+w(K 2 O), N/K= w(na 2 O)/w(K 2 O), DI=Qz+Or+Ab+Ne+Lc+Kp(CIPW 计算数据 ), SI=w(MgO) 100/(w(Fe 2 O 3 )+w(feo)+w(mgo) +w(na 2 O)+w(K 2 O)),w(TFeO)=w(FeO)+0.9w(Fe 2 O 3 ), w(c)/w(n)=w(cao)/w(nao), FL=100 (w(na 2 O)+w(K 2 O))/ (w(na 2 O)+w(K 2 O)+w(CaO)), MF=100 (w(fe 2 O 3 )+w(feo))/(w(fe 2 O 3 )+w(feo)+w(mgo)), Mg # =100 w(mgo)/ w(tfeo+mgo).

5 第 5 期王文佳, 等 : 内蒙古大苏吉地区埃达克质花岗岩地球化学特征及其地质意义 595 特征值 ( 表 4 5) 显示 : 稀土元素总量较高 ( REE= , 平均为 ), LREE/HREE= , 平均为 17.83, 轻稀土富集, 重稀土亏损, δ(eu)= , 呈 Eu 正异常. 从大苏吉花岗岩体 REE 球粒陨石标准化配分型式图 [20] ( 图 6) 中可以看出 : 其曲线总体表现为较平缓的右倾型花岗岩型特征 ; 左翼略倾斜, 右翼较为平缓, 说明 LREE 分馏程度稍高于 HREE. 重稀土部分存在明显上翘现象, 可能与副矿物影响有关, 锆石的效应和石榴石相似, 它的分离将造成熔体 HREE 亏损 [21]. R1=4w(Si) 11w(Na+K) 2w(Fe+Ti) R2=6w(Ca)+2w(Mg)+w(Al) 图 3 大苏吉埃达克质花岗岩 R1-R2 岩石类型分类图 Figure 3 R1-R2 diagram for the adakite granite of the Dasuji 图 5 大苏吉埃达克质花岗岩铝质准铝质 A/NK- A/CNK 图解 Figure 5 A/NK-A/CNK diagram for the adakite granite of the Dasuji 2.3 微量元素特征图 4 大苏吉埃达克质花岗岩 w(sio 2)-w(K 2O) 关系图 Figure 4 w(sio 2)-w(K 2O) diagram for the adakite granite of the Dasuji 从表 6 7 可见, 大苏吉埃达克质花岗岩各微量元素质量分数变化较小, w(rb) w(sr) w(ba) w(y) w(yb) w(nb) w(ta) w(sr)/w(y) 平均值分别为在微量元素原始地幔标准化蛛网图 [20] ( 图 7) 表 4 大苏吉埃达克质花岗岩稀土元素质量分数 Table 4 Quality fraction of REE for the adakite granite of the Dasuji 10 6 样号 a 3 b 3 c 3 d 3 e 3 f 3 g 3 h 3 i 3 j 3 k 3 l 3 m 3 n 3 o 3 GS GS GS a 3 o 3 分别为 w(la) w(ce) w(pr) w(nd) w(sm) w(eu) w(gd) w(tb) w(dy) w(ho) w(er) w(tm) w(yb) w(lu) w(y). 表 5 大苏吉埃达克质花岗岩稀土元素特征参数 Table 5 Characteristic parameters of REE for the adakite granite of the Dasuji 样号 a 4 b 4 c 4 d 4 e 4 f 4 g 4 h 4 i 4 j 4 k 4 l 4 GS GS GS a 4 l 4 分别为 ΣREE LREE HREE LREE/HREE (w(la)/w(yb)) N w(la)/w(sm) (w(la)/w(sm)) N w(gd)/w(yb) (w(gd)/w(yb)) N w(sm)/w(nd) δ(eu) δ(ce).

6 596 兰州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 51 卷表 6 大苏吉埃达克质花岗岩微量元素质量分数 Table 6 Quality fraction of trace element for the adakite granite of the Dasuji 10 6 样品 a 5 b 5 c 5 d 5 e 5 f 5 g 5 h 5 i 5 j 5 k 5 GS GS GS 样品 l 5 m 5 n 5 o 5 p 5 q 5 r 5 s 5 t 5 u 5 v 5 GS GS GS a 5 v 5 分别为 w(rb) w(cs) w(sr) w(ba) w(sc) w(th) w(u) w(pb) w(ge) w(ga) w(zr) w(hf) w(nb) w(ta) w(v) w(cr) w(co) w(ni) w(cu) w(zn) w(li) w(be). Table 7 表 7 大苏吉埃达克质花岗岩微量元素特征参数 Characteristic parameters of trace element for the adakite granite of the Dasuji 样品 a 6 b 6 c 6 d 6 e 6 f 6 g 6 h 6 i 6 j 6 k 6 l 6 m 6 n 6 GS GS GS a 7 n 7 分别为 w(rb)/w(sr) w(rb)/w(ba) w(th)/w(u) w(nb)/w(ta) w(zr)/w(hf) w(sr)/w(y) w(ba)/ w(la) w(y)/w(nb) w(yb)/w(ta) w(ce)/w(nb) w(al) w(ga) 10 4 w(ga)/w(al) w(zr+nb+ce+y). 图 6 大苏吉埃达克质花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分型式图 Figure 6 Chondrite-normalized REE patterns for the adakite granite of the Dasuji 中, 3 个侵入岩体总体表现出向右倾斜的趋势, 出现弱的 Ta P Ti 3 个低谷, P 相对亏损暗示了岩浆源区来自地壳岩石的部分熔融 [22]. Ti 亏损表现出造山带花岗岩特征, 说明有大量地壳物质参与岩浆形成过程 [23 24]. 大离子亲石元素 K Th Rb Ba Sr 等相对富集, 高场强元素 Ta Nb Y Yb 等相对亏损. 微量元素分析表明 : 大苏吉埃达克质花岗岩微量元素 w(sr) 高, w(y) w(yb) 低, REE 分馏较明显, w(sr)/w(y) 高. 微量元素质量分数具俯冲带岩石特征, 具有较强的 Eu 正异常, 与典型的埃达克岩微量元素地球化学特征相似 [1,5,13,26 27]. 图 7 大苏吉埃达克质花岗岩微量元素原始地幔标准化蛛网图 Figure 7 Primitive mantle-nomalized trace element spider diagram for the adakite granite of the Dasuji 通过 w(sr)/w(y)-w(y) 和 w(la)/w(yb)-w(yb) 图解 [1] ( 图 8), 所有样品点落入埃达克岩区域, 并靠近经典岛弧岩石区域, 与地球化学特征是一致的, 属于埃达克岩. 从岩石地球化学特征可以看出, 大苏吉的花岗岩类基本符合典型埃达克质岩的地球化学特征, 同时也具有典型岛弧花岗岩类的地球化学特征, 即具有高场强元素 Nb 的亏损和大离子亲石元素的富集 ; Y 的亏损以及高的 w(sr)/w(y) 可能说明大苏吉 3 类侵入岩体的源区的部分熔融残留物应为榴辉岩 [25].

7 第 5 期王文佳, 等 : 内蒙古大苏吉地区埃达克质花岗岩地球化学特征及其地质意义 597 图 8 大苏吉埃达克质花岗岩 w(sr)/w(y)-w(y) 和 w(la)/w(yb)-w(yb) 判别图 Figure 8 w(sr)/w(y)-w(y) and w(la)/w(yb)-w(yb) diagrams of the adakite granites in Dasuji 3 讨论研究区位于华北古大陆板块北缘与内蒙海西古大洋板块碰撞带附近, 众多学者对华北板块和西伯利亚板块碰撞缝合的大地构造环境位 [28] 置和时间存在较大争议. 陈军林等通过对内蒙古苏左旗北部花岗岩研究, 认为索伦缝合带在晚二叠世还未完全封闭, 西伯利亚和华北板块还未完全碰撞拼合, 晚二叠世处于由板块俯冲向碰撞 [16] 造山转换的阶段. 曾俊杰等利用锆石 U-Pb 定年, 测出固阳地区埃达克质花岗岩的同位素年龄为 281.9±3.1 Ma, 并认为此处属于华北板块北缘晚古生代的岩浆增生带, 是华北板块对古亚洲洋俯 [29] 冲作用的响应. 李锦轶等认为苏尼特左旗南北和锡林浩特一带分布着大量早中三叠世同碰撞花岗岩以及磨拉石沉积, 反映早三叠世华北和西伯利亚板块已处于同碰撞阶段. 本区历经早古生代末的构造运动与变形变质作用, 以及晚古生代的火山沉积作用与构造变动, 早二叠世古亚洲洋发生俯冲削减, 到晚二叠世末, 在研究区北部的索伦山西拉木伦缝合带最终拼贴在一起, 奠定了研究区基本的构造格局, 完成陆缘陆间类型为主的褶皱反转和隆升剥蚀的全部造山过程和构造演化阶段, 从而与华北地块拼联一体, 共同成为古亚洲或古欧亚大陆的组成部分 [16]. 3.1 构造环境大苏吉岩体的岩石和地球化学特征类似于由俯冲洋壳熔融形成的埃达克岩的 [1,5,27 28], 与俯冲有关的埃达克岩主要为钙碱性系列, w(na 2 O)/ w(k 2 O)>2 [30], 而由增厚的玄武质下地壳熔融形成的埃达克岩主要为高钾钙碱性系列, 具较低的 w(na 2 O)/w(K 2 O), 本区埃达克质花岗岩主要属于钙碱性系列, 可能为消减的 MORB 部分熔融形成的. Mg # 值也可判断本区埃达克质花岗岩是 MORB 部分熔融产生的. 通过岩石地球化学特征已得出, 埃达克岩的源区部分熔融的残留物应为榴辉岩, 熔融残留相主要由石榴石 + 辉石 + 角闪石组成. 研究区 GS12 样品 ( 花岗闪长岩 )δ(eu) 高达 6.58, 反映源区中斜长石已经不稳定, 几乎全部进入岩浆. 本研究选择了微量元素来做进一步判别. 根据构造环境判别图 [31] ( 图 9), 研究区埃达克质花岗岩可能代表了加里东期古亚洲洋向华北板块俯冲所形成火山弧的岩浆活动产物. 它是板片俯冲作用开始的一种标志, 由亏损的 MORB 地幔俯冲带熔融形成. 大苏吉地区埃达克质花岗岩类可能是由俯冲的 MORB 板片部分熔融形成的. 该地区埃达克质花岗岩的发现, 对古亚洲洋的闭合时限提供了新的线索, 为解决内蒙古及古亚洲洋研究中长期争论的地质问题提供了地球化学制约, 对研究华北板块和西伯利亚板块构造演化地球动力学特征具有十分重要的意义. 3.2 地质意义埃达克岩作为斑岩型铜矿的标志, 具有重要的地质意义. 埃达克型花岗岩与斑岩型铜矿有关. 中国 26 个大中型斑岩铜矿中, 与埃达克型花岗岩有关的占了 25 个 [32]. 与埃达克岩有关的超大型矿产出的构造环境大体有 3 类 : 岛弧环境活动陆缘环境陆内环境. 埃达克岩常与 Au Ag Cu Mo 的低温热液矿床及斑岩矿床有关 [33], 有重要的经济价值. 内蒙古地质单位在大苏吉地区后期的工作中, 通过地球化学的研究已经发现该区存在着钼异常区. 可见埃达克岩与区内的钼异常有较好的套合性, 找矿前景良好. 埃达克岩更重要的是作为找矿的前提, 而不是找矿的标志 [34]. 依据埃达克岩与成矿作用的密切关系, 对于浅成低温热液

8 598 兰州大学学报 ( 自然科学版 ) 第 51 卷图 9 微量元素构造环境判别图 Figure 9 Tectonic discrimination diagram of trace elements for the adakite granite of the Dasuji 和斑岩型 Cu Au Mo Ag 等矿床来说, 张旗 [35] 等认为埃达克岩可以作为找矿标志来使用, 先找埃达克岩, 再找矿找与板块俯冲有关的埃达克岩. 在野外埃达克岩往往是不能用肉眼判别的. [32] 冷成彪等认为虽然埃达克质岩浆具有形成斑岩铜矿的巨大潜力, 但并非所有埃达克岩都能成矿, 不同岩体需具体分析. 斑岩型铜矿最重要的找矿标志是蚀变带, 埃达克岩可以作为找矿的辅助标志. 4 结论主量和微量元素地球化学特征显示大苏吉岩体为典型的埃达克质岩石. 低重稀土和 w(y) 高 w(sr); 大离子亲石元素 K Th Rb Ba Sr 等富集, 高场强元素 Ta Nb Y Yb 等相对亏损 ; 其具有较强的 Eu 正异常. 大苏吉埃达克质花岗岩为古亚洲洋向华北板块俯冲所形成火山弧的岩浆活动产物, 它是板片俯冲作用开始的一种标志. 大苏吉地区埃达克质花岗岩类可能是由俯冲的 MORB 板片熔融形成的. 该埃达克质岩石的厘定, 为探讨板块俯冲构造演化构造体制构造格局及演化历史提供了新的资料. 埃达克岩的发现为区内寻找斑岩型铜钼矿床提供了新的找矿思路和理论依据. 致谢参加野外地质工作的有兰州大学地质科学与矿产资源学院的高正海贾高文刘珂男万震陈军林等, 室内分析实验得到内蒙古有色地勘局金岩高工的帮助, 在此表示诚挚的谢意. 参考文献 [1] Defant M J, Drummond M S. Derivation of some modern arc magmas by melting of young subducted crust[j]. Nature, 1990, 347(18): [2] Atherton M P, Petford N. Generation of sodium-rich magmas from newly underplated basaltic crust[j]. Nature, 1993, 362(6416): [3] 许继峰, 邬建斌, 王强, 等. 埃达克岩与埃达克质岩在中国的研究进展 [J]. 矿物岩石地球化学通报, 2014, 33(1): [4] Yumul Jr G P, Dimalanta C B, Bellon H, et al. Adakitc lavas in the central Luzon back-arc region, Philippines: lower crust partial melting products[j]. The Island Arc, 2000, 9(4): [5] 张旗, 王焰, 钱青, 等. 中国东部燕山期埃达克岩的特征及其构造成矿意义 [J]. 岩石学报, 2001, 17(2): [6] Sheppard S, Griffin T J, Tyler I M, at al. High and low-k granites and adakites at a paleoproterozoic plate boundary in Northwestern Australia[J]. J Geol Soc London, 2001, 158(3): [7] 张旗, 王焰, 王元龙. 埃达克岩与构造环境 [J]. 大地构造与成矿学, 2003, 27(2): [8] 董申保, 田伟. 埃达克岩的原义特征与成因 [J]. 地学前缘, 2004, 11(4):

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2011 2 89 Table 1 1 U-Pb U-Pb isotopic determinations of zircon in quartz diorite from the Jiarongjiandegongka intrusive rocks 1 Qh al pal - Qp 3 - TB 31 3 2011 9 Sedimentary Geology and Tethyan Geology Vol. 31 No. 3 Setp. 2011 1009-3850 2011 03-0088-07 430205 - - - Rb K Ba Th Sr Nb Ta Ti P P588. 1 A 1990 1 20 1 25 40 ~ 50 2 5cm 15 30cm 10 ~ 20mm 100