Age and geochemical characteristics of Late Cretaceous leucogranites pluton and dykes in Xieqiong area, Tibet: constraints on the post-collisional setting of Bangong Co-Nujiang belt
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摘要:
藏东左贡地块的晚白垩世侵入岩鲜有报道。对谢穷地区侵入于新元古界酉西岩群中的花岗岩体和岩脉进行了岩石学、地球化学及锆石U-Pb测年研究,揭示其岩石成因及形成环境。岩体岩石类型为含电气石白云母二长花岗岩,岩脉岩石类型为细粒花岗质岩脉,二者的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为88.5±0.7Ma和85.8±2.3Ma,均侵位于晚白垩世。岩体与岩脉含白云母,无角闪石,均具有高硅(SiO2=74.17%~78.88%)、富碱(K2O+Na2O=5.92%~9.00%)和富铝(Al2O3=12.61%~15.13%)的特点,铝饱和指数(A/CNK=1.11~1.40)和里特曼指数(δ＜3.3),指示二者均属于过铝质钙碱性系列; 均富集Rb、U、K、P和Pb,亏损Nb、Ti和Ba,具强烈的负Eu异常(δEu=0.18~0.56),表明为一套强过铝质亚碱性S型花岗岩,具有电气石型淡色花岗岩的特征。其可能为地壳缩短增厚挤压环境向地壳伸展环境转换过程中,构造减压导致的上地壳变质泥岩中含水矿物(白云母)脱水部分熔融的产物,为班公湖-怒江缝合带在东部的后碰撞演化过程提供了新的制约。
Abstract:The Late Cretaceous intrusive rocks in the Zuogong Block,eastern Tibet are rarely reported. This article reports on the granitic pluton and dykes invaded in the Neoproterozoic Youxi Group in the Xieqiong area,through petrology,geochemistry and zircon U-Pb chronology,to reveal its petrogenesis and formation environment. The granitic pluton type is tourmaline-bearing muscovite monzonitic granite,and the dike rock type is fine-grained granitic dike. The LA-ICP-MS zircon U-Pb ages of the two are 88.5±0.7 Ma and 85.8±2.3 Ma,respectively,both invaded in the Late Cretaceous. They contains minor muscovite,no hornblende.The granitic pluton and dike are characterized by high SiO2(SiO2=74.17%~78.88%),rich alkali(K2O+Na2O=5.92%~9.00%)and rich Al(Al2O3=12.61%~15.13%),A/CNK =1.11~1.40,Ritman index δ < 3.3,indicating that they belongs to the peraluminous calc-alkaline series; all are enriched in Rb,U,K,P and Pb elements and depleted in Nb,Ti and Ba elements; and strong negative Eu anomalies(δEu=0.18~0.56),which are indicative of peraluminous sub-alkaline S-type granite,and characteristics of a tourmaline-type leucogranite. It may be the product of dehydration and partial melting of water-bearing minerals(muscovite)in the upper crustal metamorphic mudstone caused by the transition from shortening and thickening extrusion environment to crustal extension environment. This result provides new constraints for the post-collision evolution process of the Bangong Co -Nujiang suture zone in the east.
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Keywords:
- Tibet /
- Late Cretaceous /
- Bangong Co-Nujiang /
- leucogranite /
- geological survey engineering /
- geochemistry
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阿拉善北部雅干地区位于中亚造山带中段南缘北山弧盆系北部，该构造带由一系列微地块、洋壳残片、增生楔、岩浆弧等拼贴而成，是研究古亚洲洋构造演化的重要窗口(Windley et al., 2007;Kröner et al., 2008;Xiao et al., 2011;2013;Zheng et al., 2014;潘桂棠等, 2016)。阿拉善北部额济纳地区广泛分布的古生代岩浆岩作为区内古生代岩浆作用的产物，对研究北山弧盆系俯冲增生作用及古亚洲洋构造体系的演化过程具有重要的启示意义(Xiao et al., 2011)。但该地区包括这些岩浆岩在内的很多地质体的形成时代和构造背景仍不明确或存在很大争议，因而造成对区域构造格局认识不清，制约了对中亚造山带演化的认识(左国朝等, 2011;党犇等, 2011;Xiao et al., 2013;Zheng et al., 2014)。近几年，额济纳西部早古生代岩浆岩的研究取得了很大进展，例如李敏等(2020)研究了北山造山带公婆泉早古生代岩浆弧的分布规律，并系统划分出不同的构造演化阶段；闫涛等(2020)报道了红石山－百合山蛇绿构造混杂岩带南侧大红山地区的一套泥盆纪弧花岗岩，并论述了地质特征、岩石学、地球化学、年代学及其岩石成因和构造背景。以上成果使人们对北山弧盆系的演化有了新的认识。但是这些研究多集中在额济纳旗西部马鬃山—黑鹰山地区，关于额济纳东部雅干地区古生代构造岩浆演化的研究还很薄弱。雅干北部呼仍巴斯克地区1∶5万区域地质调查发现，由于普遍缺乏精确的火山岩同位素年龄资料，1∶20万区调划分的奥陶系中裹夹着石炭纪火山岩①，制约了该地区地层格架的建立，也阻碍了区域构造演化时间与作用过程的深入研究。前人系统研究了区内的奥陶纪火山岩，认为其形成于Zoolen洋向明水-旱山地块北缘俯冲的陆缘弧构造背景(陈智斌等, 2020)，但是对于区内晚古生代火山岩的研究仍很薄弱，导致对晚古生代构造演化过程尚不明确。因此，对雅干地区晚古生代火山岩的研究，不仅有助于厘清该地区的地层格架，对于认识北山弧盆系构造格局和演化过程也具有重要意义。
笔者对雅干地区出露的火山岩开展了详细的野外地质调查，选取白山组火山岩开展岩石学、同位素测年及岩石地球化学研究，探讨其形成时代、成因和大地构造环境，为阿拉善北部北山弧盆系构造演化研究提供新证据。
1. 地质背景
研究区位于内蒙古额济纳旗东北部中蒙边境洪果尔吉乌拉山南部，雅干断裂带北部，大地构造位置属于天山-北山造山系北山弧盆系园包山岩浆弧, 其南侧为明水-旱山地块(潘桂棠等，2016)(图 1-a)。园包山岩浆弧分布于甘肃红石山—内蒙古额济纳旗呼仍巴斯克地区, 沿中蒙边境呈近东西向展布，带内发育中奥陶统—下二叠统火山-沉积岩系(左国朝等，2003)。明水-旱山地块分布于甘肃方山口—碱泉子一线，区内发育一套以片麻岩为主的高级变质岩系，即北山岩群(左国朝等，1990；龚全胜等，2003)。在长期的地质演化历史中，经历了多期构造变形、叠加、改造和置换，形成了研究区现今复杂的地质景观。
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Figure 1. The tectonic location (a) and geological sketch(b) of the Hongol Giula Mountain area区内出露的地层主要有中—下奥陶统咸水湖组、下泥盆统清河沟组、上石炭统—下二叠统白山组。咸水湖组一段为一套中性火山岩建造，咸水湖组二段主要为碎屑岩组合；清河沟组下部为碎屑岩夹少量碳酸盐，上部为碎屑岩夹火山岩。白山组是本次从原1∶20万区调划分的中奥陶世岩组中新厘定出的地层，主体为一套安山岩-流纹岩的火山岩、火山碎屑岩组合，与围岩晚石炭世闪长岩呈断层接触。白山组一段为基性—中性火山岩、火山碎屑岩，岩性以深灰色安山岩、暗紫色蚀变玄武安山岩(含角砾)及安山质凝灰熔岩为主，包含少量灰红色—灰紫色流纹质凝灰岩、英安岩、安山质角砾凝灰岩和安山质火山角砾岩；白山组二段以浅灰色—深灰色具流纹构造的英安岩，夹灰白色—深灰色流纹岩、流纹质火山碎屑岩和火山熔岩为主，局部可见少量火山碎屑岩。
侵入岩主要有晚石炭世二长花岗岩(锆石U-Pb年龄为312.3±3.3 Ma)，分布于洪果尔吉乌拉山地区，侵入中—下奥陶统咸水湖组和下泥盆统清河沟组中；晚石炭世闪长岩(锆石U-Pb年龄308.1± 2.5 Ma)，分布于洪果尔吉乌拉山南部，侵入中—下奥陶统咸水湖组和石炭系白山组，以及研究区西南部的乔伦恩格次晚三叠世二长花岗岩(锆石U-Pb年龄为242.2±2.3 Ma)侵入体中②(图 1-b)。
2. 样品采集和分析方法
2.1 样品采集
白山组实测剖面位于洪果尔吉乌拉山南部，岩性为一套中酸性火山岩组合，一段主要为中基性—中性火山岩、火山碎屑岩，岩性以深灰色安山岩、暗紫色蚀变玄武安山岩(含角砾)安山质凝灰熔岩为主；二段以浅灰色—深灰色具流纹构造的英安岩，夹灰白色—深灰色流纹岩、火山碎屑岩火山熔岩为主(图 2)。本次锆石U-Pb测年样品TW4389采自剖面白山组二段流纹岩夹层中，取样坐标：北纬42°10′2″、东经101°58′42″(图 1-b)。流纹岩风化面呈浅灰色，新鲜面为浅灰黑色，斑状结构，流纹构造。基质主要由长英质和少量黑云母组成，长英质多呈粒径小于0.1 mm的微晶状，少数粒径达0.1~0.3 mm，分布较杂乱，部分长石呈半自形板状，具高岭土化、绢云母化等，可见聚片双晶；部分钾长石与石英呈文象状交生，构成显微文象结构；黑云母呈鳞片状，片径一般小于0.2 mm，均被绿泥石交代呈现假像，含量小于3%；可见较少的石英斑晶(图 3)。
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图 2 洪果尔吉乌拉山南白山组实测剖面C1-2b2—白山组二段；C1-2b1—白山组一段Figure 2. The measured profile from Baishan Formation in the south of Hongol Giula Mountain![]()
图 3 洪果尔吉乌拉山南白山组流纹岩野外和镜下照片Qz—石英；Kfs—钾长石Figure 3. Field and microscopic photos of rhyolite from Baishan Formation in the south of Hongol Giula Mountain2.2 分析方法
锆石U-Pb测年样品在河北省区域地质调查研究所实验室进行锆石单矿物分离，将样品破碎到60~80目，经过常规浮选和磁选方法分选后，在双目镜下挑选晶形较好的锆石颗粒，粘在双面胶上用无色透明环氧树脂固定，而后将锆石表面抛光至锆石内部暴露。阴极发光(CL)和背散射电子图像在北京锆年领航科技有限公司扫描电镜实验室完成。锆石U-Pb同位素年龄分析利用LA-ICP-MS方法在中国地质调查局天津地质调查中心实验室完成，测试仪器为UP193-FX ArF准分子激光器的激光剥蚀系统和Neptune质谱仪。利用激光器对锆石进行激光剥蚀，通过氦气将激光剥蚀物吹送到Neptune质谱仪。实验中用标样NIST610优化仪器，外标校正选用标准锆石GJ-1进行分析。采用Ludwig(2003)编写的Isoplot程序作图，单点误差为1σ，206Pb/238U年龄加权平均值的置信度为95%。
选取新鲜样品在中国地震局地壳应力研究所实验室完成主量和微量元素分析。主量元素采用碱熔法进行前处理，测试使用Panalytical Axios X荧光光谱仪完成。微量与稀土元素采用Thermo X-series Ⅱ型电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定，将200目以下的粉末样品放入高压密闭Teflon溶样罐中，经高纯硝酸和氢氟酸酸化，加盖装入溶样钢套，放入烘箱，170℃恒温条件下充分溶样后进行测定。在测试过程中，以Rh和Re为内标进行严格的质量监控和检验，保证数据的准确性。主量元素精度在1%以内，微量元素测试数据误差RSD≤5%。
3. 分析结果
3.1 锆石U-Pb年龄
选取样品TW4389中21颗晶形较好的锆石进行U-Pb同位素分析。锆石CL图像多呈无色透明，自形程度较好，短柱状—长柱状，粒径在50~110 μm之间，大部分具有清楚的韵律环带，总体上无退晶质化现象(图 4)。Th、U含量较高，呈现出较好的正相关性，Th/U值介于0.33~0.71之间(表 1)。以上特征表明，测年锆石具有岩浆锆石的特征(龚全胜等, 2003;Ludwig, 2003)。在U-Pb谐和图中，测试点均位于谐和线上或其附近，分布较集中。206Pb/238U年龄加权平均值为298.4±1.5 Ma(MSWD= 0.53)(图 5)，表明其结晶年龄为早二叠世初期。
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图 4 白山组流纹岩样品锆石阴极发光(CL)图像和年龄值(Ma)Figure 4. CL images and ages of the zircons from rhyolite samples from Baishan Formation表 1 白山组流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素测试数据Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic analysis data of rhyolite from Baishan Formation测点 含量/10-6 同位素比值 年龄/Ma 谐和度/% Pb Th U 206Pb/
238U1σ 207Pb/
235U1σ 207Pb/
206Pb1σ 206Pb/
238U1σ 207Pb/
235U1σ 207Pb/
206Pb1σ 1 20 271 391 0.0475 0.0005 0.3482 0.0064 0.0531 0.0009 299.4 3.4 303 6 334 37 101 2 16 139 329 0.0477 0.0005 0.3531 0.0068 0.0537 0.0009 300.2 3.4 307 6 359 40 102 3 15 134 322 0.0466 0.0005 0.3507 0.0090 0.0546 0.0012 293.8 3.4 305 8 394 50 104 4 14 168 274 0.0467 0.0006 0.3447 0.0089 0.0535 0.0012 294.4 3.9 301 8 350 52 102 5 12 113 245 0.0475 0.0006 0.3487 0.0090 0.0532 0.0012 299.4 3.8 304 8 337 49 101 6 10 128 191 0.0475 0.0006 0.3548 0.0101 0.0541 0.0014 299.4 3.6 308 9 377 59 103 7 9 100 185 0.0472 0.0005 0.3538 0.0089 0.0543 0.0013 297.6 3.4 308 8 384 53 103 8 11 108 226 0.0482 0.0006 0.3517 0.0092 0.0529 0.0013 303.4 3.6 306 8 326 56 101 9 4 34 84 0.0480 0.0007 0.3493 0.0211 0.0528 0.0031 302.0 4.3 304 18 321 133 101 10 10 81 208 0.0474 0.0006 0.3541 0.0091 0.0542 0.0013 298.4 3.6 308 8 380 54 103 11 21 282 395 0.0471 0.0005 0.3469 0.0064 0.0534 0.0009 296.8 3.4 302 6 346 37 102 12 26 214 547 0.0466 0.0005 0.3385 0.0060 0.0527 0.0008 293.7 3.2 296 5 315 36 101 13 8 76 156 0.0476 0.0005 0.3421 0.0110 0.0521 0.0016 299.8 3.5 299 10 290 70 100 14 17 154 318 0.0477 0.0006 0.3512 0.0076 0.0534 0.0010 300.2 3.7 306 7 347 43 102 15 14 129 272 0.0472 0.0006 0.3477 0.0076 0.0535 0.0010 297.1 3.6 303 7 349 44 102 16 11 109 215 0.0479 0.0006 0.3435 0.0110 0.0520 0.0015 301.8 3.6 300 10 284 65 99 17 15 187 283 0.0474 0.0005 0.3455 0.0082 0.0528 0.0011 298.8 3.4 301 7 321 48 101 18 12 113 248 0.0472 0.0005 0.3445 0.0082 0.0530 0.0012 297.1 3.4 301 7 328 51 101 19 17 207 325 0.0472 0.0005 0.3519 0.0070 0.0541 0.0010 297.3 3.4 306 6 374 40 103 20 13 107 255 0.0477 0.0006 0.3450 0.0089 0.0525 0.0012 300.2 3.9 301 8 307 53 100 21 11 74 224 0.0475 0.0006 0.3447 0.0101 0.0526 0.0015 299.3 3.6 301 9 312 64 100 ![]()
图 5 白山组流纹岩样品锆石U-Pb年龄谐和图Figure 5. The zircon U-Pb concordia diagram for the rhyolite samples from Baishan Formation3.2 地球化学特征
3.2.1 主量元素
本次于洪果尔吉乌拉山南采集白山组二段火山岩地球化学样品6件，主量元素含量见表 2。样品SiO2含量介于67.74%~79.89%之间，平均为73.3%，属于酸性岩类；Al2O3含量为10.32%~14.35%；全碱(Na2O+K2O)含量为6.74%~8.48%，其中Na2O含量介于2.44%~5.47%之间，K2O含量介于1.36%~4.74%之间；MgO(0.12%~1.23%)、CaO(0.33%~2.23%)、TiO2(0.10%~0.40%)含量均较低；A/CNK指数在0.816~1.087之间，A/NK指数在1.105~1.569之间。里特曼指数σ(1.23~2.16)指示样品属于钙碱性系列。洪果尔吉乌拉山南白山组酸性火山岩在全岩TAS图解上绝大多数落入流纹岩区域，邻近本区南侧的雅干霍布哈尔地区白山组中酸性火山岩也多为流纹岩(图 6-a)；在SiO2-K2O图解中，本区和霍布哈尔地区流纹岩(崔骁等，2019)投影点大多数落在钙碱性-高钾钙碱性系列(图 6-b)。
表 2 白山组火山岩主量、微量和稀土元素含量Table 2. Contents of major, trace element and REE of volcanic rocks from Baishan Formation编号 GS118 GS120 GS124 GS135-1 GS136-2 GS142 编号 GS118 GS120 GS124 GS135-1 GS136-2 GS142 SiO2 73.67 67.74 70.68 71.56 79.89 76.24 Pb 3 6.99 7.67 11.14 6.28 7.1 TiO2 0.37 0.31 0.4 0.3 0.29 0.1 Th 10.65 11.18 8.28 16.51 8.76 17.64 Al2O3 13 14.35 12.57 13.75 10.32 12.66 U 3.75 3.43 2.51 5.29 2.63 4.79 Fe2O3 2.88 4.42 2.7 2.3 1.15 1.29 La 37.9 18.82 18.67 24.14 23.98 47.04 MnO 0.09 0.11 0.07 0.07 0.05 0.02 Ce 96.34 42.34 42.16 52.04 54.74 93.72 MgO 0.32 0.65 0.92 1.23 0.28 0.12 Pr 12.02 5.08 5.19 5.96 7.19 12.16 CaO 1.04 2.23 3.05 2.27 0.61 0.33 Nd 50.5 21.06 22.54 23.24 31.14 49.54 Na2O 4.72 2.44 4.39 5.47 3.36 4.05 Sm 10.46 4.74 5.25 4.43 7.19 9.8 K2O 2.66 4.74 2.44 1.36 3.38 4.43 Eu 1.74 0.91 1.25 0.84 1.35 0.74 P2O5 0.07 0.07 0.08 0.09 0.05 0.02 Gd 10.43 5.28 5.86 4.72 8.04 10.21 烧失量 1.02 2.78 2.58 1.47 0.51 0.61 Tb 1.33 0.73 0.85 0.68 1.16 1.47 Na2O/K2O 1.77 0.51 1.8 4.02 0.99 0.91 Dy 8.93 5.11 5.89 4.12 8.34 8.64 σ 1.77 2.04 1.66 1.62 1.23 2.16 Ho 1.87 1.07 1.22 0.82 1.75 1.67 AR 3.22 1.83 2.55 2.49 4.19 4.31 Er 6.08 3.35 3.79 2.63 5.51 5.42 A/NK 1.221 1.569 1.274 1.313 1.123 1.105 Tm 0.94 0.49 0.55 0.39 0.81 0.77 A/CNK 1.037 1.087 0.816 0.942 1.002 1.05 Yb 6.82 3.52 3.87 2.68 5.55 5.29 Rb 57.9 139.06 56.22 28.32 91.46 88.72 Lu 0.99 0.5 0.56 0.41 0.77 0.79 Sr 146.68 145.64 160.32 356 83.68 69.36 Y 48.88 28.18 32.22 22.06 48.64 43.98 Zr 484.2 175.9 203.6 156.68 233.4 301 ΣREE 246.38 113 117.66 127.1 157.52 247.26 Nb 11.47 5.46 6.02 6.05 6.74 8.82 LREE 208.97 92.95 95.07 110.65 125.6 213 Cd 0.77 0.33 0.37 0.27 0.35 0.52 HREE 37.41 20.05 22.58 16.45 31.92 34.26 Cs 1.21 2.23 0.81 1.44 2.65 3.7 LREE/
HREE5.59 4.64 4.21 6.73 3.93 6.22 Ba 670.8 727.8 594 371.6 699.2 618.4 Hf 12.74 5.24 5.88 4.96 6.6 9.73 LaN/YbN 3.98 3.84 3.46 6.47 3.1 6.38 Ta 0.79 0.45 0.46 0.55 0.48 0.66 δEu 0.5 0.55 0.69 0.56 0.54 0.22 W 1.11 1.47 1.13 0.57 0.54 0.57 δCe 1.1 1.04 1.03 1.03 1.01 0.94 注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6 ![]()
图 6 白山组火山岩TAS图解(a, 底图据Le Bas et al., 2004)和SiO2-K2O图解(b, 底图据Peccerillo, 1976)Figure 6. TAS(a) and SiO2-K2O (b) diagrams of the volcanic rocks from Baishan Formation3.2.2 微量和稀土元素
火山岩微量和稀土元素含量见表 2。从原始地幔标准化微量元素蛛网图解(图 7-a)可见，白山组流纹岩相对富集Rb、Pb、K等大离子亲石元素，明显亏损Ta、Nb、P、Ti等高场强元素，显示弧火山岩的特点，微量元素配分型式也与弧火山岩相似。样品稀土元素总量(∑REE)介于113.00×10-6~247.26×10-6之间，平均值为168.15×10-6；LREE/HREE值为3.93~6.73，平均值为5.22；(La/Yb)N值为3.10~6.47，平均值为4.54；δEu值为0.22~0.69，平均值为0.51。球粒陨石标准化稀土元素配分图解(图 7-b)显示，各样品配分曲线大致平行，具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的的右倾特征，且均显示负Eu异常。
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图 7 白山组火山岩微量元素原始地幔标准化蛛网图(a)和稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(b) (标准化数据据Le Bas et al., 2004)Figure 7. Primitive mantle-normalized trace element patterns (a) and chondrite-normalized distribution patterns (b) of volcanic rocks from Baishan Formation4. 讨论
4.1 成岩时代
本次在雅干地区洪果尔吉乌拉山南白山组二段上部流纹岩中获得锆石U-Pb年龄298.4±1.5 Ma(MSWD=0.53)，表明该地区白山组火山岩成岩时代为晚石炭世—早二叠世。1∶20万区调将这套火山岩划归到中奥陶世岩组，本次依据年龄证据和区域地层对比，将其划归到上石炭统—下二叠统白山组。
区域上，《内蒙古自治区岩石地层》(1996)显示，白山组是与早石炭世绿条山组复理石建造密切伴生的一套形成于岛弧环境的火山岩。前人对白山组火山岩的同位素年代学研究主要集中于巴丹吉林沙漠以西的北山地区：卢进才等(2013)获得北山红石山地区晚古生代长英质火山岩的锆石U-Pb年龄分别为296.8±3.5 Ma、314.9±3.3 Ma和299.4±5.9 Ma；牛亚卓等(2013)测得北山黑鹰山地区白山组火山岩的年龄分别为308.6±1.0 Ma和299.1±2.4 Ma；贾元琴等(2016)获得风雷山白山组流纹岩的锆石U-Pb年龄为318.5±1.2 Ma，时代为晚石炭世；任云伟等(2019)于内蒙古哈珠地区白山组安山岩、英安岩、流纹岩中分别获得325.6±1.4 Ma、313.5±3.4 Ma和314.7±1.7 Ma的锆石U-Pb年龄。以上研究表明，白山组火山岩成岩年龄主要为晚石炭世—早二叠世。而在巴丹吉林沙漠以东阿拉善北部的雅干构造带内未见白山组火山岩的同位素年龄。本次在雅干地区洪果尔吉乌拉山南白山组二段上部流纹岩获得298.4±1.5 Ma的锆石U-Pb年龄，与北山地区白山组的年龄基本一致，属于同一时代岩浆活动的产物，成岩时代均为晚石炭世—早二叠世，表明该地区晚石炭世—早二叠世火山活动强烈。该研究为北山弧盆系构造演化提供了年代学依据。
4.2 岩石成因与构造环境
白山组火山岩主要分布在北山地区额济纳旗西部的哈珠、黑鹰山、交叉沟等地，向东延伸到雅干地区，整体呈北西—近东西向带状展布，构成所谓的白山岩浆弧(也称明水岩浆弧)(潘桂棠等, 2009；辛后田等, 2020)。本次研究认为，雅干地区洪果尔吉乌拉山南白山组以中基性—中酸性火山岩为主，主要由安山岩、英安岩、流纹岩和同成分的火山碎屑岩组成。白山组流纹岩样品具有富SiO2、高K2O、低TiO2的特征，属于钙碱性系列；相对富集Rb、Pb、K等大离子亲石元素，明显亏损Ta、Nb、P、Ti等高场强元素，具有钙碱性弧火山岩的特征，而钙碱性系列岩石被认为是洋壳俯冲消减作用的产物(Wyllie, 1981)。有学者认为，白山组火山岩是形成于裂谷环境的双峰式火山岩(牛亚卓等, 2013)，但随着近几年北山地区1∶5万区调工作的陆续开展，有研究成果显示，白山组火山岩以安山岩和流纹岩为主，玄武岩仅有极少量存在，不具有双峰式火山岩的特征，总体上为一套钙碱性弧火山岩组合(贾元琴等, 2016;任云伟等, 2019)。
在火山岩Rb-(Y+Nb)图解和La/Nb-Ba/Nb图解(图 8)中，洪果尔吉乌拉山南白山组流纹岩样品投点均落于弧火山岩区域，其岩石组合、地球化学特征显示，研究区火山岩应为活动陆缘弧岩浆活动的产物。区域上，最新研究成果显示，白山组火山岩具有陆缘弧岩浆岩的特征，例如风雷山地区白山组流纹岩(贾元琴等, 2016)、哈珠地区白山组火山岩(任云伟等, 2019)、霍布哈尔地区白山组流纹岩(崔骁等, 2019)，其地球化学特征与本次获得的流纹岩地球化学特征类似；与白山组同期的侵入岩，例如北山地区交叉沟晚石炭世石英闪长岩、独龙包晚石炭世花岗闪长岩、哈珠地区晚石炭世—早二叠世花岗闪长岩和二长花岗岩，也具有陆缘弧岩浆岩的特征，被认为是洋壳向明水-旱山地块北缘俯冲形成的(龚全胜等, 2003;赵志雄等, 2015；2018;辛后田等, 2020；李敏等, 2020)。
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图 8 白山组火山岩构造环境判别图解a—(Y+Nb)-Rb图解(底图据Pearce et al., 1984)；b—La/Nb-Ba/Nb图解(底图据Pearce, 1982)Figure 8. Tectonic discriminant diagrams for the volcanic rocks of Baishan Formation在呼任巴斯克1∶5万区域地质调查工作及后续研究中，陈智斌等(2020)获得研究区咸水湖组流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为462±3 Ma，地球化学特征显示为一套具有陆缘弧特征的钙碱性系列火山岩，揭示了呼任巴斯克北侧蒙古境内的古亚洲洋(Zoolen洋)在中—晚奥陶世向南侧的明水-旱山地块北缘俯冲。呼仍巴斯克地区的陆缘岩浆弧环境显示其具有较厚的陆壳基底，最新的区调工作和研究在紧邻呼任巴斯克南部的雅干地区厘定出北山岩群③，获得了该地区存在微陆块的确切证据，认为其应为明水-旱山地块的东延部分，证实该区存在较厚的陆壳基底。
研究区白山组火山岩锆石U-Pb年龄为298.4±1.5 Ma，为一套早二叠世陆缘弧火山岩，表明古亚洲洋向明水-旱山地块下俯冲不晚于中奥陶世晚期，在晚石炭世—早二叠世仍在俯冲。
5. 结论
(1) 内蒙古阿拉善北部雅干地区洪果尔吉乌拉山南部原划奥陶系流纹岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄为298.4±1.5 Ma(MSWD=0.53)，时代为早二叠世初期，结合岩石组合特征和区域对比，将其重新厘定为上石炭统—下二叠统白山组。
(2) 白山组流纹岩富SiO2、高K2O、低TiO2，属于钙碱性系列；相对富集Rb、Pb、K等大离子亲石元素，显著亏损P和Ta、Nb、Ti等高场强元素，样品显示负Eu异常，具轻稀土元素相对富集、重稀土元素亏损的右倾特征，显示陆缘弧火山岩的地球化学特征。
(3) 雅干地区洪果尔吉乌拉山南部白山组形成于晚石炭世—早二叠世古亚洲洋向明水-旱山地块下俯冲的陆缘弧环境。
注释
① 甘肃省地质局地质力学区域测试队.1∶20万黑鹰山幅区域地质图及调查报告[R].1981.
② 原中国人民武装警察部队黄金第二支队.内蒙古自治区额济纳旗呼仍巴斯克、查布汗其啥尔乌拉、敦德乌苏、勃温陶来幅1∶5万区域地质矿产调查报告[R].2019.
③ 原中国人民武装警察部队黄金第二支队.内蒙古自治区额济纳旗生格嘎顺、霍布哈尔幅1∶5万区域地质矿产调查报告[R].2019.
致谢: 野外工作得到中国地质调查局成都地质调查中心张士贞、李俊、苟正彬工程师的帮助，在此一并致以衷心的感谢，并感谢审稿专家的意见和建议。 -
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图 1 研究区大地构造位置(a，据王保弟等，2011修改) 及地质简图(b)
Figure 1. Tectonic position(a) and sketch geological map(b)of the study area
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图版Ⅰ
a.岩脉野外照片；b.岩体手标本照片；c.岩脉手标本和其中的电气石；d.岩体正交偏光显微镜下照片；e.岩脉正交偏光显微镜下照片；f.单偏光显微镜下岩体中的电气石。Pl—斜长石；Q—石英；Tou—电气石；K—钾长石；Mu—白云母
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图 2 含电气石白云母二长花岗岩体(a)和细粒花岗质岩脉(b)锆石阴极发光(CL)图像
Figure 2. CL images of zircons from tourmaline-bearing muscovite monzogranite pluton (a) and fine-grained granitic dike (b)
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图 3 含电气石白云母二长花岗岩(a、b)和细粒花岗质岩脉(c、d)U-Pb年龄谐和图与频谱图
Figure 3. The zircon U-Pb concordia and age frequency diagrams of the pluton(a, b) and dike(c, d)
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图 4 岩体和脉体TAS图解(a，据Middlemost et al., 1972)和A/CNK-A/NK图解(b, 据Shand et al., 1927)
Figure 4. TAS(a) and A/CNK-A/NK(b) diagrams of pluton and dike
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图 5 含电气石白云母二长花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分图(a)和原始地幔标准化蛛网图(b, 标准化值据Sun et al.，1989)
Figure 5. Chondrite-normalized REE patterns(a) and primitive mantle-normalized trace element patterns(b) of the tourmaline-bearing muscovite monzogranite pluton
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图 6 岩脉球粒陨石标准化稀土元素配分图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)
Figure 6. Chondrite-normalized REE patterns(a) and primitive mantle-normalized trace element patterns(b)of dike
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图 8 岩体和脉体Zr-TiO2(a)图解和ACF图解(b, 底图据Fan et al., 2015a)
Figure 8. Plots of the pluton and dike Zr-TiO2(a) and ACF(b)
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图 9 花岗岩Yb-Sr (a，据张旗等，2006修改)和Al2O3/TiO2-CaO/Na2O(b)图解
Ⅰ—高Sr低Yb型；Ⅱ—低Sr高Yb型；Ⅲ—高Sr低Yb型；Ⅳ—低Sr高Yb型；Ⅴ—非常低Sr高Yb型
Figure 9. The relationship between granite types and pressures(a) and Al2O3/TiO2-CaO/Na2O (b)diagram
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图 10 岩体与脉体Rb/Sr-Rb/Ba(a)图解和Ba-Rb/Sr关系图(b, 据王中刚，1989修改)
A—水致白云母部分熔融；B—白云母脱水部分熔融
Figure 10. Rb/Sr vs.Rb/Ba(a) and Ba vs.Rb/Sr(b)diagrams of the pluton and dike
表 1 谢穷岩体和岩脉LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb分析结果
Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb analysis data for pluton and dyke from Xieqiong
测点号 含量/10-6 Th/U 同位素比值 年龄/Ma Pb Th U 207Pb/206Pb ±1σ 207Pb/235U ±1σ 206Pb/238U ±1σ 207Pb/235U ±1σ 206Pb/238U ±1σ D0462-N2-01 100.66 101.2 7273 0.01 0.0492 0.0027 0.0952 0.0053 0.0138 0.0003 92.3 4.9 88.1 1.7 D0462-N2-02 79.69 42.3 5354 0.01 0.0508 0.0030 0.0997 0.0054 0.0142 0.0003 96.5 5.0 90.6 1.8 D0462-N2-03 90.22 53.3 6335 0.01 0.0471 0.0025 0.0930 0.0047 0.0141 0.0002 90.3 4.4 90.0 1.6 D0462-N2-04 79.34 42.8 5654 0.01 0.0478 0.0025 0.0925 0.0046 0.0138 0.0002 89.8 4.2 88.6 1.5 D0462-N2-05 63.79 26.7 4546 0.01 0.0472 0.0026 0.0907 0.0046 0.0138 0.0002 88.2 4.2 88.5 1.6 D0462-N2-06 52.61 28.8 3718 0.01 0.0449 0.0028 0.0892 0.0056 0.0139 0.0002 86.7 5.2 89.2 1.3 D0462-N2-07 94.48 55.4 6530 0.01 0.0455 0.0023 0.0895 0.0044 0.0139 0.0003 87.1 4.1 89.2 1.6 D0462-N2-08 80.99 40.2 5660 0.01 0.0460 0.0024 0.0887 0.0045 0.0137 0.0002 86.3 4.2 87.4 1.5 D0462-N2-09 52.79 46.9 3777 0.01 0.0512 0.0033 0.0958 0.0057 0.0133 0.0002 92.9 5.3 85.5 1.5 D0462-N2-10 111.57 36.3 7941 0.00 0.0463 0.0025 0.0884 0.0042 0.0136 0.0003 86.0 3.9 87.1 1.6 D0462-N2-11 73.95 34.0 5224 0.01 0.0421 0.0026 0.0804 0.0044 0.0136 0.0003 78.5 4.2 87.0 1.6 D0462-N2-12 85.80 49.6 5805 0.01 0.0430 0.0028 0.0854 0.0052 0.0140 0.0003 83.2 4.9 89.8 1.7 D0462-N2-13 59.19 36.7 3980 0.01 0.0441 0.0029 0.0852 0.0050 0.0138 0.0003 83.0 4.7 88.1 1.7 D0462-N2-14 67.64 30.5 4574 0.01 0.0456 0.0030 0.0870 0.0049 0.0137 0.0002 84.7 4.6 87.9 1.5 D0462-N2-15 53.63 37.3 3592 0.01 0.0422 0.0030 0.0824 0.0058 0.0138 0.0003 80.4 5.4 88.4 1.8 D0462-N2-16 83.70 39.2 5466 0.01 0.0457 0.0026 0.0902 0.0050 0.0141 0.0003 87.7 4.6 90.1 1.8 D0462-N2-17 63.08 27.9 3801 0.01 0.0477 0.0030 0.0925 0.0054 0.0139 0.0002 89.8 5.0 88.9 1.6 D0462-N2-18 71.89 33.3 4795 0.01 0.0447 0.0025 0.0862 0.0045 0.0138 0.0003 83.9 4.2 88.5 1.8 D0462-N2-19 109.26 37.0 7164 0.01 0.0464 0.0024 0.0900 0.0046 0.0138 0.0002 87.5 4.3 88.4 1.4 D0462-N2-20 39.72 17.4 2609 0.01 0.0453 0.0030 0.0876 0.0058 0.0137 0.0003 85.3 5.4 87.9 2.1 D0462-N2-21 58.51 30.4 3761 0.01 0.0463 0.0031 0.0877 0.0057 0.0136 0.0002 85.3 5.3 87.2 1.5 D0462-N2-22 86.61 37.6 5477 0.01 0.0459 0.0026 0.0881 0.0045 0.0139 0.0003 85.7 4.2 89.2 1.7 D0462-N2-23 80.93 33.6 5062 0.01 0.0483 0.0028 0.0945 0.0052 0.0139 0.0002 91.6 4.9 89.2 1.4 D0462-N2-24 104.66 44.1 6591 0.01 0.0464 0.0026 0.0912 0.0049 0.0141 0.0003 88.6 4.5 90.5 1.9 D0458-N1-01 20.14 55.8 2013 0.03 0.0492 0.0014 0.0885 0.0025 0.0130 0.0001 86.1 2.4 83.5 0.8 D0458-N1-02 10.26 26.1 938 0.03 0.0487 0.0017 0.0935 0.0031 0.0139 0.0001 90.7 2.9 89.0 0.8 D0458-N1-03 13.82 79.1 1157 0.07 0.0485 0.0017 0.0919 0.0033 0.0137 0.0001 89.2 3.1 87.5 0.7 D0458-N1-04 220 1801 915 1.97 0.0520 0.0010 0.2705 0.0053 0.0376 0.0003 243 4.2 238 1.6 D0458-N1-05 54.3 160 417 0.38 0.0561 0.0012 0.5211 0.0121 0.0670 0.0008 426 8.1 418 4.7 D0458-N1-06 9.74 37.7 898 0.04 0.0480 0.0018 0.0895 0.0033 0.0135 0.0001 87.0 3.1 86.2 0.8 D0458-N1-07 119 390 618 0.63 0.0576 0.0012 0.5487 0.0108 0.0689 0.0005 444 7.1 429 3.1 D0458-N1-08 20.8 124 155 0.80 0.0530 0.0024 0.2830 0.0125 0.0389 0.0004 253 9.9 246 2.7 D0458-N1-09 17.5 68.4 698 0.10 0.0561 0.0020 0.1678 0.0128 0.0207 0.0011 157 11.1 132 7.1 D0458-N1-10 252 399 1113 0.36 0.0674 0.0013 1.1893 0.0259 0.1276 0.0015 796 12.0 774 8.7 D0458-N1-11 34.8 246 696 0.35 0.0505 0.0015 0.1881 0.0058 0.0269 0.0003 175 5.0 171 1.7 D0458-N1-12 126 2165 3564 0.61 0.0475 0.0011 0.0888 0.0021 0.0135 0.0001 86.3 1.9 86.5 0.9 D0458-N1-13 123 153 309 0.50 0.0741 0.0013 1.7895 0.0317 0.1744 0.0011 1042 11.6 1036 6.2 D0458-N1-14 481 187 283 0.66 0.2254 0.0031 17.1706 0.2306 0.5494 0.0042 2944 13.0 2823 17.6 D0458-N1-15 298 198 239 0.83 0.1239 0.0019 6.3827 0.0931 0.3715 0.0025 2030 12.9 2036 11.7 D0458-N1-16 60.8 83.2 130 0.64 0.0736 0.0016 1.7506 0.0401 0.1715 0.0017 1027 14.8 1020 9.4 D0458-N1-17 214 399 9733 0.04 0.0590 0.0011 0.1184 0.0027 0.0144 0.0002 114 2.5 92.0 1.0 D0458-N1-18 527 214 287 0.75 0.2893 0.0042 21.1059 0.3219 0.5255 0.0052 3143 14.9 2723 21.8 D0458-N1-19 12.24 53.9 875 0.06 0.0466 0.0020 0.0848 0.0036 0.0132 0.0002 82.7 3.4 84.3 1.1 D0458-N1-20 28.6 166 2449 0.07 0.0475 0.0011 0.0842 0.0019 0.0128 0.0001 82.1 1.8 82.2 0.8 
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表 2 谢穷岩体和岩脉元素分析结果
Table 2 Whole-rock element data of the pluton and dike from Xieqiong
样品号 D0462-
H1D0462-
H2D0462-
H3D0462-
H4D0462-
H5D0462-
H6D0458-
H1D0458-
H2样品号 D0462-
H1D0462-
H2D0462-
H3D0462-
H4D0462-
H5D0462-
H6D0458-
H1D0458-
H2岩体 岩脉 岩体 岩脉 SiO2 77.71 75.09 77.87 78.88 74.17 74.70 74.20 73.81 Y 7.69 5.96 11.7 9.55 4.03 1.92 5.44 7.03 TiO2 0.03 0.04 0.03 0.03 0.01 0.06 0.04 0.08 Zr 39.3 28.8 30.2 20.2 10.9 30.8 24.8 30.9 Al2O3 13.39 14.49 13.35 12.61 14.54 15.13 14.58 14.54 Nb 19.4 22.0 18.4 5.64 16.7 31.4 25.3 26.5 TFe2O3 0.13 0.73 0.29 0.39 0.64 0.41 0.60 0.89 Sn 4.12 11.0 8.80 11.0 9.64 22.3 17.5 23.0 TFeO 0.12 0.65 0.26 0.35 0.58 0.37 0.54 0.80 Cs 2.29 8.97 5.00 4.46 11.9 21.0 20.8 23.3 FeO 0.10 0.56 0.22 0.30 0.49 0.31 0.46 0.68 Ba 15.6 25.4 33.8 56.5 5.54 31.8 114 119 Fe2O3 0.02 0.10 0.04 0.05 0.09 0.06 0.08 0.12 La 1.41 1.74 2.70 5.25 1.08 1.21 4.73 5.07 MnO 0.01 0.03 0.03 0.01 0.02 0.02 0.02 0.05 Ce 3.75 3.55 6.28 10.8 2.09 2.32 10.2 11.2 MgO 0.16 0.15 0.19 0.28 0.15 0.19 0.16 0.18 Pr 0.50 0.36 0.82 1.08 0.19 0.22 1.12 1.22 CaO 0.54 0.69 0.57 0.92 0.47 0.53 0.55 0.50 Nd 1.88 1.26 2.96 3.57 0.58 0.75 3.94 4.49 Na2O 5.86 3.58 3.70 4.88 3.63 4.25 3.72 3.19 Sm 0.91 0.55 1.41 1.13 0.27 0.28 1.24 1.52 K2O 0.76 4.27 2.22 1.55 5.37 3.36 4.79 5.32 Eu 0.061 0.11 0.11 0.17 0.031 0.039 0.22 0.24 P2O5 0.22 0.17 0.28 0.08 0.15 0.12 0.21 0.21 Gd 1.16 0.62 1.62 1.28 0.35 0.25 1.36 1.73 烧失量 1.25 0.98 1.62 0.65 0.57 1.10 0.77 0.82 Tb 0.27 0.18 0.39 0.28 0.12 0.059 0.25 0.35 总计 100.05 100.20 100.15 100.27 99.72 99.87 99.63 99.59 Dy 1.52 1.04 2.30 1.72 0.68 0.32 1.24 1.60 A/CNK 1.17 1.23 1.40 1.11 1.15 1.31 1.19 1.22 Ho 0.22 0.16 0.35 0.28 0.10 0.050 0.17 0.22 A/NK 1.28 1.38 1.57 1.30 1.23 1.42 1.29 1.32 Er 0.53 0.43 0.83 0.67 0.29 0.15 0.37 0.47 Na2O+K2O 6.62 7.84 5.92 6.43 9.00 7.61 8.50 8.51 Tm 0.076 0.068 0.12 0.087 0.045 0.028 0.048 0.060 K2O/Na2O 0.13 1.19 0.60 0.32 1.48 0.79 1.29 1.67 Yb 0.50 0.43 0.75 0.52 0.32 0.18 0.30 0.38 δ 1.26 1.92 1.01 1.15 2.60 1.83 2.32 2.35 Lu 0.071 0.064 0.096 0.072 0.038 0.029 0.036 0.049 Mg# 73.1 32.3 60.0 62.8 35.1 51.9 38.4 31.7 Hf 1.66 1.19 1.19 0.80 0.53 1.41 0.94 1.22 TZr 648.4 665.2 642.9 650.8 667.3 681.8 662.00 677.56 Ta 1.91 1.57 1.93 0.75 2.44 2.06 6.50 3.93 Li 8.05 26.7 13.4 11.4 39.9 57.4 8.34 19.2 Tl 0.33 1.36 0.77 0.43 2.11 2.00 1.87 2.18 Be 4.78 4.68 5.78 5.92 4.14 14.2 32.1 12.7 Pb 8.23 45.2 19.8 13.3 49.3 37.2 69.1 63.9 Sc 2.82 2.43 3.49 1.49 2.21 5.45 1.67 2.33 Th 0.72 0.79 1.41 3.04 0.43 0.57 2.59 2.49 V 3.19 1.52 2.05 3.52 0.92 1.93 3.05 3.16 U 1.66 19.9 4.37 1.11 1.33 11.1 8.77 8.54 Cr 0.98 1.08 0.91 0.95 0.86 1.07 1.20 1.19 LREE 8.52 7.57 14.27 21.95 4.25 4.82 21.47 23.78 Co 0.24 0.28 0.40 0.81 0.14 0.21 0.34 0.35 HREE 4.33 3.00 6.47 4.90 1.94 1.05 3.77 4.85 Ni 1.44 1.10 1.54 1.35 1.29 1.24 1.15 1.06 ΣREE 12.85 10.56 20.74 26.85 6.19 5.87 25.23 28.63 Cu 0.88 0.35 1.16 0.57 0.28 0.90 1.38 0.79 LREE/
HREE1.96 2.53 2.21 4.48 2.19 4.58 5.70 4.90 Zn 4.48 41.9 7.96 11.1 29.8 29.1 30.4 65.0 Ga 16.9 21.2 18.7 14.2 18.7 25.9 17.4 19.4 (La/Sm)N 0.97 1.97 1.20 2.91 2.49 2.70 2.39 2.08 Rb 46.9 267 136 85.5 374 360 327 375 (La/Yb)N 1.93 2.73 2.45 6.91 2.32 4.64 10.75 9.08 Sr 64.0 25.3 45.6 87.3 8.51 11.9 25.2 30.1 δEu 0.18 0.56 0.21 0.42 0.31 0.44 0.51 0.45 注：TZr为锆石饱和温度(℃)(Watson et al., 1983)，主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6
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