LA-ICP-MS zircon U-Pb geochronology and geochemistry of the porphyroclastic lava and rhyolite in west Taipusi Banner area of Inner Mongolia
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摘要:
内蒙古西太仆寺破火山内碎斑熔岩与流纹岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果分别为140.1±0.6Ma和138.3±0.9Ma,为早白垩世初期岩浆活动的产物。2类岩石具有一致的地球化学特征,都表现出高硅,富碱,贫钙、镁、钛、磷的特征,属于高钾钙碱性系列;铝饱和指数A/CNK=0.99~1.13,主要为过铝质岩石。岩石富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,强烈亏损Ti、Nb、Ta等高场强元素,强烈负Eu异常(δEu=0.06~0.24),稀土元素配分图呈右倾的海鸥型。Ba、Sr也表现出强烈亏损的特征。此外,岩石还具有高的TFeO/MgO(5.64~43.29)和104×Ga/Al(2.96~4.41)值。地球化学特征表明,碎斑熔岩和流纹岩具有铝质A型花岗岩的特征,可能是在区域岩石圈伸展环境下,深部软流圈的上涌和幔源镁铁质岩浆的底侵作用,对上覆地壳直接的加热作用促使其部分熔融形成的。
Abstract:LA-ICP-MS zircon U-Pb dating was carried out for two samples of porphyroclastic lava and rhyolite from the west Taipusi Banner, Inner Mongolia. As a result, their ages were obtained, which are 140.1±0.6Ma and 138.3±0.9Ma, respectively. The results show that all the rocks were produced by magmatic activities in Early Cretaceous. Porphyroclastic lava and rhyolite have the same geochemical features, characterized by high content of SiO2, Na2O+K2O and low CaO, MgO, TiO2 and P2O5, and belonging to the high-K calc-alkaline series. A/CNK values of the rocks are from 0.99 to 1.13, suggesting that they are peraluminous. The rocks are characterized by LILE enrichment (Rb, Th, U) and HFSE (Ti, Nb, Ta) strong depletion. They are characterized by enriched LREE patterns with strong negative Eu anomalies (δEu=0.06~0.24), with high TFeO/MgO(5.64~43.29) and 104×Ga/Al(2.96~4.41) ratios, and strong depletion of Ba and Sr. All these geochemical data indicate that they are mainly aluminous A-type granite. Under the regional lithospheric extension, the asthenosphere upwelling and mafic magma underplating provided enhanced heat flux and triggered the partial melting of the overlying crust and then produced the porphyroclastic lava and rhyolite.
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“碎斑熔岩”具有熔岩和碎屑岩的双重结构,以碎斑结构、珠边结构为其标型结构;在宏观和微观上都显示出水平方向和垂直方向的分带性,从边部到中心由玻质碎斑熔岩-霏细碎斑熔岩-粒状碎斑熔岩构成“三相一体”的特征;它们往往侵出于火山构造的中心,代表火山活动旋回晚期的产物[1]。碎斑熔岩的独特性,对确定火山构造、火山演化历史及相关矿床预测具有重要的地质意义。
自20世纪70年代以来,碎斑熔岩的研究主要集中在中国东南沿海,不同学者在该地区共发现29个碎斑熔岩体,其中研究较深入的有江西的相山、玉华山,浙江桐庐,福建石牛山等地[1-2]。随后在中国北方冀北丰宁[3],蒙古正镶白旗[4]、根河[5]、柴河[6]、毛登[7]等地也陆续发现碎斑熔岩的存在。随着近两年地质调查工作的展开,中国北方的华北北缘火山岩带和大兴安岭火山岩带内碎斑熔岩出露广泛,已发现的有内蒙古正蓝旗、克什克腾旗、太仆寺旗、巴林左旗、巴林右旗、锡林浩特等地。正确识别这些碎斑熔岩,对该区火山活动中心的确定和火山机构的重塑具有重要意义。本次研究是在对西太仆寺旗破火山开展1:50000岩性组合-岩相试验填图、重塑该区火山机构和火山活动演化历史的基础上,对其中具重要地位的碎斑熔岩进行系统的岩相学、岩石地球化学和同位素地质年代学研究,同时研究破火山发育早期的流纹岩,探讨其成因机制及其形成环境。
1. 地质背景
西太仆寺破火山位于华北板块北缘,紧邻中亚-兴蒙造山带,该造山带从南到北主要由南部造山带(也称白乃庙岛弧带)、索伦缝合带、北部造山带(图 1-a)组成[8-9]。一般认为,古生代古亚洲洋板块向华北板块俯冲及微陆块之间的碰撞,在华北北缘与兴蒙-吉黑南部逐渐形成近东西向展布的巨大陆缘俯冲-碰撞造山带,发育加里东期与华力西期岛弧火山岩带和多期强烈的中酸性侵入岩系。至早中生代,兴蒙地块褶皱成陆并与华北板块完全拼合[10]。研究区出露的地层比较简单,主要包括太古宙乌拉山岩群,中、新元古界白云鄂博群等变质基底及新生界盖层。其中太古宙乌拉山岩群主要为黑云斜长变粒岩、斜长片麻岩夹条带状和透镜状斜长角闪岩、变粒岩;白云鄂博群只出露上部地层,主要为一套浅变质的沉积碎屑岩、火山岩和炭质页岩;另外,破火山周边广泛发育的晚古生代花岗岩类侵入体也是区内晚中生代火山活动的直接基底之一。新生界盖层包括新近系和第四系,主要为红色粘土、泥质砂砾岩、冲洪积砂砾石、风积沙土。
对于研究区及其附近的华北北缘和大兴安岭西南缘的中生界火山岩系,前人划分为满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组和梅勒图组①。其中,满克头鄂博组主要由流纹岩和流纹质角砾凝灰岩、流纹质熔结凝灰岩等火山碎屑岩组成;白音高老组主要为流纹质熔结凝灰岩、含角砾熔结凝灰岩、凝灰岩,局部有流纹岩、黑曜岩、粗安岩等;玛尼吐组主要由粗面岩、流纹岩和安粗岩组成;梅勒图组主要为橄榄安粗岩和辉石安粗岩。
2. 西太仆寺破火山岩相学及样品特征
西太仆寺破火山位于太仆寺旗西北侧,呈南北向展布的近椭圆形,面积约130km2(图 1-b)。该破火山由1个主火山和3个侧火山构成,其中主火山以侵出相的碎斑熔岩为中心,侧火山则以发育岩浆-蒸汽爆发相的黑曜质角砾岩、黑曜质凝灰岩为特征。碎斑熔岩体周边出露火山碎屑流相的熔结凝灰岩、含角砾熔结凝灰岩等,再向外为爆发相的火山角砾岩和溢流相的英安岩-流纹岩,碎斑熔岩体内部有后期的花岗斑岩侵入,在碎斑熔岩体的某些部位(一般为两山顶的山凹处)保留有溢流相的流纹岩残留顶盖。剖面上,西太仆寺破火山从边缘向中心依次可以划分为溢流相、火山爆发相、火山碎屑流相、碎斑熔岩侵出相,还有较晚期侧火山口发育的岩浆-蒸汽爆发相及潜火山岩相。
(1)溢流相
主要分布于破火山的周边,尤其是西缘和西北缘。下部为安山岩,上部主体为流纹岩,含少量的英安岩,其中安山岩仅在破火山西南缘有零星出露,主要出露流纹岩。安山岩呈灰黑色,杏仁状构造发育,斑晶主要为白色自形-半自形的斜长石。英安岩呈紫红色和土黄色,块状构造,斑状结构,斑晶主要为钾长石和少量石英。流纹岩为青灰色和紫红色,流纹构造发育,斑状结构,斑晶主要为少量的钾长石和石英,斑晶含量小于5%。
(2)火山爆发相
主要为灰白色的火山角砾岩、凝灰角砾岩和角砾凝灰岩,其中角砾多呈棱角状,成分主要为英安岩、流纹岩,粒径主要为2mm~40cm。
(3)火山碎屑流相
分布于破火山周边偏内侧,主要由熔结凝灰岩、晶屑熔结凝灰岩、含角砾熔结凝灰岩等组成。岩石主要呈青灰色、土黄色和灰白色,发育熔结条带为其显著的特征,其中角砾成分主要为流纹岩和英安岩,部分含有黑曜岩角砾,越向碎斑熔岩体中心靠近,角砾含量越少,角砾粒径越小,熔结条带越不明显。这部分可能为“粒状碎斑熔岩”与外围呈过渡关系的岩石,有的定为熔结凝灰岩,也有的定为凝灰熔岩[1],对应碎斑熔岩“三相一体”中边缘相的玻质碎斑熔岩,这里定为熔结凝灰岩。
(4)碎斑熔岩侵出相
是西太仆寺破火山活动的主要产物——碎斑熔岩。岩石主要为灰白色、土黄色,块状构造,碎斑结构,部分位置发育柱状节理,碎斑主要为钾长石、斜长石、石英,含量为30%~60%,呈碎而不散、散而不离、离而不远的碎斑结构,且发育珠边结构。基质有玻质结构、霏细结构和微晶粒状结构。整个碎斑熔岩体从边部往中心,基质越来越粗,具有由玻璃质结构、霏细结构向粒状结构变化的趋势,但粒状碎斑熔岩出露较少,主体为霏细碎斑熔岩。
(5)岩浆-蒸汽爆发相
分布于侧火山口附近,主要为黑曜质角砾岩、黑曜质凝灰岩。
(6)潜火山岩相
主要为晚期的花岗斑岩及少量的霏细斑岩,侵入到碎斑熔岩体边缘地带,构成半环状岩脉。花岗斑岩呈弱肉红色,块状构造,斑状结构,斑晶主要为粗大的钾长石、石英;基质为微晶粒状结构。霏细斑岩呈青灰色、土黄色,块状构造,几乎没有斑晶。
本次分析的样品采自碎斑熔岩体及其周边的流纹岩,其中流纹岩呈青灰色、紫红色,有的流纹构造发育(图版Ⅰ-a),有的则为块状构造,斑状结构,斑晶主要为少量的钾长石和石英(含量小于5%),基质为隐晶质结构。碎斑熔岩包含边缘相的玻质碎斑熔岩、过渡相的霏细碎斑熔岩、中心相的粒状碎斑熔岩,碎斑结构发育(图版Ⅰ-c)。玻质碎斑熔岩具有明显的流动构造(图版Ⅰ-b、d),斑状结构,斑晶主要为钾长石(25%~40%)、石英(10%~20%),少量斜长石,基质为玻璃质结构(图版Ⅰ-d),没有珠边结构。霏细碎斑熔岩为块状构造,斑状结构,斑晶主要为钾长石(20%~40%)、斜长石(10%~20%)、石英(10%~20%),基质为霏细结构(图版Ⅰ-c),珠边结构不明显。粒状碎斑熔岩为块状构造,斑晶主要为钾长石(20%~40%)、斜长石(10%~20%)、石英(10%~ 25%),基质为粒状结构(图版Ⅰ-e),珠边结构发育(图版Ⅰ-e、f)。
3. 分析方法
元素测试在核工业北京地质研究院分析测试研究中心进行。其中,主量元素采用X荧光光谱法(XRF)测定,误差小于0.5%;微量和稀土元素采用德国Finnigan-MAT公司生产的ELEMENT I(离子质谱仪)测定,误差范围为5%~10%。分析结果及相关参数见表 1。
表 1 西太仆寺旗流纹岩和碎斑熔岩主量、微量和稀土元素含量Table 1. Major, trace and rare earth element compositions of rhyolite and porphyroclastic lava from west Taipusi Banner样号 TP-12 TP-027 TP-029 TP-142B TP-143 TP-154B TP-249 TP-089 TP-138 TP-139 TP-154 TP-197 TP-246 TP-252 TP-216 TP-230 岩性 流纹岩 流纹岩 流纹岩 流纹岩 流纹岩 流纹岩 流纹岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩岩 SiO2 75.30 75.74 75.52 74.79 74.04 75.75 74.77 76.28 76.38 75.61 76.40 75.64 75.97 77.20 75.63 75.95 Al2O3 12.11 12.15 12.14 12.16 11.93 11.77 12.08 11.96 11.92 12.26 12.40 12.42 12.40 11.97 12.40 12.41 Fe2O3 2.08 0.04 1.33 1.49 2.16 1.42 2.01 0.95 0.05 0.56 0.22 0.60 0.85 0.13 0.57 1.00 FeO 0.34 1.61 0.86 1.04 0.61 0.82 0.65 0.56 1.25 0.82 0.72 0.82 0.47 0.80 0.85 0.36 MgO 0.05 0.08 0.08 0.10 0.24 0.12 0.14 0.20 0.13 0.18 0.13 0.22 0.14 0.14 0.24 0.11 CaO 0.16 0.30 0.13 0.20 0.30 0.15 0.14 0.40 0.60 0.65 0.39 0.75 0.42 0.32 0.37 0.47 Na2O 3.79 3.70 3.70 2.97 2.19 3.36 2.93 3.35 3.41 3.41 3.13 3.51 3.38 3.50 3.01 3.41 K2O 5.09 5.12 5.08 5.68 5.93 5.22 5.88 4.85 4.95 5.18 5.25 4.90 5.17 4.72 5.18 5.14 MnO 0.03 0.01 0.01 0.02 0.02 0.01 0.07 0.03 0.05 0.05 0.01 0.04 0.01 0.01 0.02 0.07 TiO2 0.19 0.20 0.18 0.21 0.21 0.20 0.21 0.14 0.15 0.18 0.20 0.19 0.20 0.14 0.18 0.20 P2O5 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.02 0.03 0.03 烧失量 0.68 0.78 0.75 1.20 2.17 0.96 0.96 1.12 0.96 0.90 1.04 0.72 0.90 0.87 1.34 0.73 总和 99.84 99.74 99.81 99.88 99.83 99.80 99.85 99.85 99.86 99.82 99.92 99.83 99.94 99.81 99.81 99.88 TFeO 2.21 1.65 2.06 2.38 2.55 2.10 2.45 1.42 1.29 1.32 0.92 1.36 1.24 0.92 1.36 1.26 A/CNK 1.01 1.00 1.03 1.07 1.13 1.03 1.06 1.04 0.99 0.99 1.07 1.00 1.04 1.05 1.10 1.03 A/NK 1.03 1.04 1.05 1.10 1.19 1.05 1.08 1.11 1.09 1.09 1.14 1.12 1.11 1.10 1.17 1.11 T/℃ 917 883 887 943 904 919 930 820 797 833 854 820 818 809 815 812 Pb 27.6 31.2 34.7 23.7 27.7 23.0 35.5 21.9 25.4 25.3 26.6 24.3 21.0 21.4 21.6 24.2 Sc 2.13 1.63 1.88 2.82 2.14 1.66 2.13 2.94 3.14 3.67 3.48 3.45 3.33 3.07 3.08 3.70 V 15.20 10.80 13.30 3.78 16.40 5.15 12.50 9.05 5.97 3.49 4.44 6.81 6.97 7.33 7.78 20.40 Cr 6.63 5.41 8.02 2.80 7.37 6.58 4.29 5.10 4.17 0.96 1.38 4.35 2.39 3.24 2.10 5.51 Co 0.36 0.13 0.36 0.41 0.37 0.27 0.32 0.65 0.30 0.45 0.40 0.54 0.51 0.19 0.47 0.70 Ni 6.07 1.25 3.60 2.13 2.93 2.74 2.36 1.22 1.95 0.14 0.19 2.96 1.70 0.82 0.95 2.46 Ga 26.1 27.3 26.5 26.4 25.7 27.5 26.6 21.6 22.9 21.6 22.9 22.4 20.3 21.8 19.4 23.0 Rb 251 278 271 271 268 250 269 263 216 198 218 253 190 203 231 209 Sr 9.0 7.9 6.6 13.0 20.2 7.6 21.8 13.3 12.5 28.5 28.4 36.2 32.8 10.4 20.9 33.5 Ba 43.7 17.3 33.6 87.2 331 24.9 45.9 48.3 46.4 118 139 145 168 34.0 121 211 Zr 605 438 443 706 467 590 642 215 179 267 297 230 214 190 194 202 Hf 15.3 10.7 12.2 16.8 12.1 14.9 15.2 6.7 5.9 7.6 7.9 7.0 6.2 6.5 6.5 6.2 Th 25.9 30.9 26.5 26.0 25.9 20.7 26.8 33.2 30.2 29.7 32.8 33.6 28.3 29.9 29.7 31.2 U 2.50 1.71 2.47 2.29 2.33 2.33 2.73 3.79 4.34 3.95 2.47 4.21 2.47 3.09 1.73 2.30 Y 40.5 45.5 32.8 19.5 27.9 39.1 50.5 24.1 23.5 22.5 24.0 31.1 13.0 22.5 13.4 23.9 Nb 32.5 35.6 37.8 35.0 34.2 38.5 34.4 24.1 21.6 21.3 24.1 27.9 20.5 23.1 23.7 23.0 Ta 2.40 1.86 2.02 2.53 2.17 1.34 2.57 0.79 1.47 1.56 1.93 1.38 1.57 1.76 1.54 1.64 La 87.9 117 65.1 58.7 112 68.4 78.6 72.0 106 111 122 99.1 56.5 118 47.3 120 Ce 153 175 120 77.2 132 115 172 122 173 180 208 166 139 159 110 195 Pr 18.2 23.5 13.8 14.0 22.1 15.2 17.0 15.1 20.2 20.9 25.6 19.6 11.1 22.5 9.15 24.5 Nd 65.2 84.0 47.4 48.0 82.2 53.2 60.4 51.6 67.5 70.7 87.6 67.5 36.6 75.8 30.2 83.1 Sm 10.7 13.5 7.7 7.6 13.2 8.8 10.6 8.5 9.9 10.0 12.4 10.7 5.3 10.8 4.6 11.5 Eu 0.24 0.28 0.18 0.23 0.37 0.18 0.22 0.14 0.28 0.37 0.45 0.39 0.37 0.19 0.21 0.47 Gd 8.62 11.10 6.04 5.14 9.43 6.63 9.41 6.56 6.89 6.57 8.88 7.80 3.70 7.95 3.40 7.89 Tb 1.47 1.81 1.15 0.82 1.38 1.20 1.67 0.99 0.97 0.93 1.23 1.24 0.55 1.12 0.54 1.07 Dy 7.74 8.66 6.20 4.11 6.07 6.85 9.35 4.85 4.62 4.55 5.15 5.87 2.72 4.80 2.75 5.08 Ho 1.38 1.51 1.16 0.75 1.02 1.46 1.72 0.85 0.79 0.75 0.88 1.03 0.48 0.83 0.49 0.84 Er 3.97 3.71 3.73 2.27 3.09 4.48 5.29 2.36 2.33 2.11 2.39 2.81 1.37 2.36 1.51 2.31 Tm 0.64 0.56 0.72 0.38 0.50 0.77 0.84 0.43 0.34 0.36 0.32 0.46 0.23 0.36 0.29 0.35 Yb 3.83 3.50 4.33 2.96 3.87 4.89 5.34 2.51 2.04 2.04 2.00 2.74 1.49 1.99 1.77 1.99 Lu 0.63 0.48 0.57 0.42 0.52 0.66 0.79 0.33 0.31 0.31 0.32 0.35 0.25 0.30 0.28 0.30 δEu 0.07 0.07 0.08 0.10 0.10 0.07 0.07 0.06 0.08 0.13 0.12 0.12 0.24 0.06 0.16 0.14 104×Ga/Al 4.07 4.24 4.12 4.10 4.07 4.41 4.16 3.41 3.63 3.33 3.49 3.41 3.09 3.44 2.96 3.50 TFeO/MgO 43.29 20.82 25.13 23.30 10.46 16.90 17.78 7.27 9.85 7.55 6.89 6.32 8.84 6.69 5.64 11.92 ΣREE 363.5 444.6 278.1 222.5 387.8 287.7 373.2 288.2 395.1 410.6 477.2 385.6 259.7 406.0 212.5 454.4 LREE 335.2 413.3 254.2 205.7 361.9 260.8 338.8 269.3 376.8 393.0 456.1 363.3 248.9 386.3 201.5 434.6 HREE 28.3 31.3 23.9 16.9 25.9 26.9 34.4 18.9 18.3 17.6 21.2 22.3 10.8 19.7 11.0 19.8 LREE/ HREE 11.86 13.19 10.64 12.21 13.98 9.68 9.85 14.27 20.61 22.31 21.55 16.29 23.08 19.60 18.27 21.91 (La/Yb)N 16.46 23.98 10.78 14.22 20.76 10.03 10.56 20.58 37.27 39.03 43.76 25.94 27.20 42.53 19.17 43.25 注:A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O),A/NK= Al2O3/(Na2O+K2O)摩尔数之比;T(℃)为据Watson等[16]的锆石饱和温度;主量元素含量单位为%,微量和稀土元素含量为10-6 LA-ICP-MS锆石微区U-Pb年龄测定在北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室进行,将德国Lambda Physik公司的ComPex 102 ArF准分子激光器(工作物质ArF,波长193nm)与Agilent 7500ce型ICP-MS及MicroLas公司的GeoLas 200M光学系统连接,采用了屏蔽矩(Shield Touch)和cs透镜。剥蚀物质的载气为氦气。用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST610[11]进行仪器最优化,用与未知样品交替测得的标准锆石Plesovice[12]的测值校正未知锆石样品的Pb/U分馏。采用的激光束斑直径为32μm,激光剥蚀深度为30~40μm,频率为5Hz,能量密度为5J/cm2。信号采集前先用激光剥蚀3s以除去样品表面可能存在的污染,再进行20s的气体空白信号采集后,开始触发激光采集60s的样品信号。原始数据用Glitter程序处理[13],以便得到同位素比值和年龄值,普通铅校正采用Anderson的方法[14],U-Pb谐和图的绘制和年龄加权平均计算由3.23版本Isoplot程序[15]完成。分析结果见表 2。
表 2 西太仆寺旗流纹岩和碎斑熔岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析结果Table 2. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotope dating for the rhyolite and porphyroclastic lava from west Taibus Banner点号分析 含量/10-6 Th/U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U Th U Pb 测值 1σ 测值 1σ 测值 1σ 年龄/Ma 1σ 年龄/Ma 1σ 年龄/Ma 1σ HB-274玻质碎斑熔岩 01 189 361 9.70 0.52 0.0504 0.0020 0.1512 0.0057 0.0218 0.0003 213 65 143 5 139 2 02 155 197 5.66 0.78 0.0517 0.0031 0.1577 0.0092 0.0221 0.0003 274 107 149 8 141 2 03 280 561 15.4 0.50 0.0500 0.0015 0.1538 0.0043 0.0223 0.0002 193 45 145 4 142 2 04 391 852 22.5 0.46 0.0481 0.0012 0.1445 0.0035 0.0218 0.0002 106 39 137 3 139 1 05 60.1 196 5.19 0.31 0.0506 0.0027 0.1573 0.0081 0.0226 0.0003 221 93 148 7 144 2 06 324 635 17.1 0.51 0.0498 0.0015 0.1493 0.0042 0.0218 0.0002 184 46 141 4 139 1 07 138 386 10.3 0.36 0.0511 0.0017 0.1576 0.0052 0.0224 0.0003 244 55 149 5 143 2 08 156 295 8.09 0.53 0.0503 0.0023 0.1518 0.0067 0.0219 0.0003 211 79 143 6 140 2 09 132 270 7.25 0.49 0.0470 0.0024 0.1434 0.0070 0.0221 0.0003 49 81 136 6 141 2 10 249 403 11.1 0.62 0.0492 0.0020 0.1471 0.0059 0.0217 0.0003 156 70 139 5 138 2 11 191 388 10.4 0.49 0.0457 0.0019 0.1386 0.0057 0.0220 0.0003 -20 62 132 5 140 2 12 177 221 6.34 0.80 0.0463 0.0027 0.1379 0.0078 0.0216 0.0003 12 96 131 7 138 2 13 370 773 21.0 0.48 0.0494 0.0014 0.1499 0.0039 0.0220 0.0002 165 42 142 3 141 1 14 236 467 12.8 0.51 0.0509 0.0017 0.1544 0.0050 0.0220 0.0003 237 54 146 4 140 2 15 300 718 19.2 0.42 0.0513 0.0014 0.1564 0.0039 0.0221 0.0002 254 38 148 3 141 1 16 185 441 11.7 0.42 0.0496 0.0017 0.1498 0.0051 0.0219 0.0003 178 57 142 4 140 2 17 324 651 17.3 0.50 0.0489 0.0015 0.1470 0.0043 0.0218 0.0002 144 47 139 4 139 2 18 195 382 10.3 0.51 0.0491 0.0020 0.1484 0.0059 0.0219 0.0003 155 70 140 5 140 2 19 249 458 12.7 0.54 0.0512 0.0018 0.1550 0.0053 0.0220 0.0003 249 57 146 5 140 2 20 314 479 13.9 0.66 0.0518 0.0018 0.1593 0.0053 0.0223 0.0003 107 134 6 141 2 21 168 323 8.92 0.52 0.0475 0.0020 0.1449 0.0060 0.0222 0.0003 73 69 137 5 141 2 22 167 237 6.58 0.70 0.0510 0.0027 0.1532 0.0078 0.0218 0.0003 243 91 145 7 139 2 23 247 526 14.2 0.47 0.0470 0.0016 0.1433 0.0045 0.0221 0.0003 47 49 136 4 141 2 24 207 418 11.3 0.49 0.0506 0.0019 0.1520 0.0056 0.0218 0.0003 223 62 144 5 139 2 25 286 685 18.1 0.42 0.0492 0.0014 0.1485 0.0041 0.0219 0.0002 157 44 141 4 140 1 26 219 452 12.2 0.48 0.0481 0.0017 0.1454 0.0049 0.0219 0.0003 106 57 138 4 140 2 27 367 825 21.8 0.44 0.0485 0.0013 0.1459 0.0037 0.0218 0.0002 124 40 138 3 139 1 28 193 373 10.2 0.52 0.0493 0.0019 0.1485 0.0055 0.0219 0.0003 160 64 141 5 140 2 29 150 310 8.24 0.48 0.0501 0.0022 0.1501 0.0064 0.0218 0.0003 198 76 142 6 139 2 30 152 283 7.94 0.54 0.0526 0.0023 0.1614 0.0068 0.0223 0.0003 309 72 152 6 142 2 TP-29流纹岩 01 86.1 166 5.20 0.52 0.0489 0.0033 0.1439 0.0094 0.0214 0.0003 143 119 136 8 136 2 02 115 193 6.54 0.60 0.0528 0.0031 0.1614 0.0091 0.0222 0.0003 319 103 152 8 141 2 03 84.5 155 6.11 0.55 0.0852 0.0041 0.2678 0.0126 0.0228 0.0003 102 131 6 138 2 04 72.3 146 4.57 0.50 0.0555 0.0039 0.1621 0.0113 0.0212 0.0003 430 128 153 10 135 2 05 83.3 147 5.98 0.56 0.0894 0.0042 0.2889 0.0132 0.0234 0.0004 28 244 135 15 141 2 06 123 187 6.28 0.66 0.0424 0.0031 0.1262 0.0091 0.0216 0.0003 -153 131 121 8 138 2 07 126 219 7.15 0.58 0.0521 0.0027 0.1572 0.0079 0.0219 0.0003 290 90 148 7 140 2 08 125 200 6.42 0.62 0.0464 0.0030 0.1376 0.0086 0.0215 0.0003 18 109 131 8 137 2 09 81.6 156 4.97 0.52 0.0471 0.0034 0.1397 0.0100 0.0215 0.0003 52 128 133 9 137 2 10 558 732 23.5 0.76 0.0465 0.0013 0.1381 0.0037 0.0215 0.0002 25 38 131 3 137 1 11 388 623 19.5 0.62 0.0509 0.0015 0.1530 0.0043 0.0218 0.0002 234 44 145 4 139 2 12 151 232 7.60 0.65 0.0494 0.0026 0.1440 0.0074 0.0212 0.0003 166 94 137 7 135 2 13 158 248 8.19 0.64 0.0506 0.0026 0.1508 0.0077 0.0217 0.0003 220 93 143 7 138 2 14 216 278 9.21 0.78 0.0513 0.0024 0.1498 0.0067 0.0212 0.0003 253 80 142 6 135 2 15 189 349 10.9 0.54 0.0488 0.0019 0.1494 0.0058 0.0222 0.0003 137 67 141 5 142 2 16 171 248 8.80 0.69 0.0625 0.0027 0.1908 0.0079 0.0222 0.0003 189 131 10 138 2 17 141 207 6.89 0.68 0.0452 0.0028 0.1379 0.0084 0.0221 0.0003 -9 104 131 8 141 2 18 101 176 5.73 0.57 0.0488 0.0032 0.1482 0.0094 0.0220 0.0003 140 116 140 8 140 2 19 107 189 6.05 0.56 0.0453 0.0029 0.1351 0.0086 0.0217 0.0003 -5 110 129 8 138 2 20 175 194 7.11 0.91 0.0461 0.0029 0.1394 0.0086 0.0219 0.0003 5 105 133 8 140 2 21 87.7 164 6.04 0.53 0.0832 0.0040 0.2562 0.0118 0.0224 0.0003 285 281 145 17 137 2 22 232 429 13.7 0.54 0.0635 0.0020 0.1908 0.0057 0.0218 0.0003 135 177 137 10 137 2 23 75.0 142 5.39 0.53 0.0837 0.0044 0.2633 0.0134 0.0229 0.0004 246 284 146 18 140 2 24 107 188 6.24 0.57 0.0472 0.0030 0.1455 0.0090 0.0224 0.0003 61 109 138 8 142 2 25 110 169 5.73 0.65 0.0505 0.0033 0.1512 0.0098 0.0217 0.0003 218 119 143 9 139 2 4. 分析结果
4.1 锆石U-Pb年龄
玻质碎斑熔岩(HB-274)中的锆石以长柱状为主,长径多为150~300μm,长宽比多大于2:1,CL(阴极发光)图像显示锆石环带发育,Th/U值在0.31~0.8之间,具有典型的岩浆结晶锆石的特征,部分锆石具有暗色的核。对该样品共获得了30个锆石颗粒的测试点数据,所有数据投影点都位于UPb谐和线及其附近(图 2-a),其206Pb/238U年龄加权平均值为140.1±0.6 Ma(MSWD=0.61),该年龄代表了玻质碎斑熔岩形成的年龄。
流纹岩(TP-29)中的锆石以短柱状为主,长径多为100~200μm,长宽比多在1:1与2:1之间,部分大于2:1,CL图像显示锆石环带非常发育,Th/U值在0.5~0.91之间,具有典型的岩浆结晶锆石的特征。本次研究共获得25个锆石颗粒测试点的数据,所有数据投影点都位于U-Pb谐和线及其附近(图 2-b),其206Pb/238U年龄加权平均值为138.3±0.9 Ma(MSWD=1.18),该年龄与碎斑熔岩的年龄在误差范围内一致,表明该破火山内岩浆活动持续的时间很短。
4.2 岩石地球化学特征
样品中SiO2含量的变化范围很窄,介于74.04%~77.20%之间,说明它们属于硅过饱和岩石。岩石中Na2O含量为2.19%~3.79%,K2O含量为4.72%~5.93%,全碱(K2O+Na2O)含量为8.12%~ 8.88%,表现出富钾和富碱的特点。另外,这些样品还表现出低钛(TiO2=0.14%~0.21%)、低镁(MgO= 0.05%~0.24%)、低铁(Fe2O3=0.04%~2.16%,FeO= 0.34%~1.61%)和低磷(P2O5=0.02%~0.03%)的特征。在TAS图解上,样品点都投在流纹岩区域(图 3-a),且落在亚碱性岩类。在SiO2-K2O图(图 3-b)上,岩石属高钾钙碱性系列。样品还具有较低的Al2O3含量(11.77%~12.42%),在A/CNK-A/NK图解(图 3-c)中,样品点主要位于过铝质岩范围内。虽然流纹岩和碎斑熔岩的地球化学特征相差无几,但后者具有相对高的SiO2、CaO含量,以及低的Fe2O3含量,说明了岩浆演化程度的差异。
流纹岩和碎斑熔岩均表现出富集轻稀土元素(LREE)而亏损重稀土元素(HREE)的特征,其中LREE为201×10-6~456×10-6,HREE为10.7×10-6~ 34.5×10-6,ΣREE为212×10-6~478×10-6,在稀土元素球粒陨石标准化图(图 4-a)中,表现为形态类似的右倾的V字形,强烈的负Eu异常,HREE相对平坦,轻稀土元素分异程度比重稀土元素分异程度高。其中δEu在0.06~0.24之间,LREE/HREE值为9.68~23.08,(La/Yb)N值为10.03~43.76。强烈的负Eu异常表明,岩浆在分离结晶过程中具有大量斜长石结晶或在部分熔融过程中有大量斜长石的残留。另外,平坦的HREE分布特征指示源区无石榴子石的残留。
图 4 西太仆寺火山岩稀土元素标准化图(a)和微量元素蛛网图(b)(球粒陨石和原始地幔值据参考文献[19])Figure 4. Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized spidergrams(b)of the volcanic rocks from the west Taipusi Banner在微量元素原始地幔标准化蛛网图(图 4-b)上,表现出富集大离子亲石元素Rb、Th和U,强烈亏损Ba、Sr和高场强元素Ti。过渡元素Co(0.13×10-6~0.70×10-6)、Ni(0.14×10-6~6.07×10-6)、Cr(0.96×10-6~8.02×10-6)的含量均很低,反映岩浆可能经历了较高程度的演化或岩浆是由源区物质较低程度的部分熔融形成的。
5. 讨论
5.1 岩石成因
西太仆寺流纹岩和碎斑熔岩属于高钾钙碱性过铝质岩石,地球化学上表现为高Si、K和Na,低Ca、Al、Mg、P,富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,强烈亏损大离子亲石元素Ba、Sr和高场强元素Ti,具强烈的负Eu异常(δEu=0.06~0.24),稀土元素配分曲线呈右倾的海鸥型,并具有高的TFeO/MgO(5.64~43.29)和104×Ga/Al(2.96~4.41)值,具有与A型花岗岩一致的地球化学特征,可能属A型花岗质岩浆溢流-侵出的产物。在Whalen等[21]提出的多种判别图解中,所有样品点都落在A型区域(图 5)。
图 5 西太仆寺旗碎斑熔岩与流纹岩104×Ga/Al与Y、Zr、Nb、Ce、Na2O+K2O、(Na2O+K2O)/CaO、K2O/MgO和TFeO/MgO关系图(I、S、M、A分别表示I型、S型、M和A型花岗岩,分界线据参考文献[21])Figure 5. Plots of 104×Ga/Al versus Y, Zr, Nb, Ce, Na2O+K2O, (Na2O+K2O)/CaO, K2O/MgO and TFeO/MgO for the rhyolites and porphyroclastic lava in Taipusi BannerA型花岗岩与高分异的I型和S型花岗岩在地球化学及矿物学特征方面十分相似,往往难以区分[19]。但高分异的S型花岗岩往往具有更高的P2O5(均值为0.14%)和更低的Na2O(均值为2.81%)含量,并且P2O5含量与岩石分异程度呈正相关关系[21-22]。太仆寺旗流纹岩与碎斑熔岩Na2O含量为2.19%~ 3.79%,平均值为3.3%,明显大于2.81%;P2O5含量(0.016%~0.033%)明显小于0.14%,并且P2O5含量与SiO2含量不存在正相关关系(图略),明显不同于S型花岗岩的化学特征。而A型花岗岩与高分异I型花岗岩的区分,目前主要从TFeO含量、形成温度及相关图解综合加以判断[20, 23-24]。A型花岗岩具有高的TFeO含量,一般大于1%,形成温度较高,通常大于800℃;而高分异I型花岗岩TFeO含量一般小于1%,形成温度较低(平均值为764℃)[21-22]。太仆寺旗流纹岩与碎斑熔岩样品TFeO含量为0.92~2.55%,平均值为1.65%;并且采用Watson等[16]的锆石饱和温度计计算的岩石形成温度在797~ 943℃,平均值为854℃(表 1),这都显示有A型花岗岩的特征。
目前对A型花岗岩的成因仍然没有统一的认识,其主要成因模式有:①幔源岩浆的结晶分异[25-28];②幔源岩浆与壳源岩浆混合[29];③地壳物质的部分熔融[20, 30-31]。幔源岩浆分异形成的A型花岗岩往往伴随有大规模同时代的基性-超基性岩产生[27]。西太仆寺旗地区仅在破火山口西南边出现少量安山质岩石,缺少同时代的基性岩-超基性岩,基本可以排除其由幔源岩浆分异成因的可能。另一方面,若是由幔源岩浆与壳源岩浆混合成因,可以设想A型花岗岩中应有大量的暗色镁铁质包体发育[29],西太仆寺流纹岩与碎斑熔岩中缺少暗色镁铁质包体,表明其也不太可能是幔源与壳源岩浆混合形成的。此外,西太仆寺流纹岩与碎斑熔岩一致的高硅、低钙镁的化学特征也可以排除岩浆混合模式,因为基性与酸性岩浆的混合会导致混合岩浆中钙镁含量和硅含量的变化。实验岩石学研究表明,长英质地壳岩石(紫苏花岗岩、淡色花岗岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、英云闪长质片麻岩)在地壳不同深度发生的脱水熔融可以形成A型花岗质岩熔体[30, 32-34]。另外,King等[21]认为,铝质A型花岗岩来源于长英质地壳部分熔融;过碱性A型花岗岩来源于镁铁质岩浆的分离结晶。因此,笔者认为,具有铝质A型花岗岩特征的西太仆寺流纹岩与碎斑熔岩很可能是长英质地壳部分熔融形成的。
区内岩石强烈亏损Sr、Eu及平坦的HREE分布特征(图 4),表明源区可能有斜长石残留且无石榴子石残留的浅部低压地区[35-36]。西太仆寺流纹岩与碎斑熔岩样品Sr含量为6.6×10-6~36.2×10-6,Yb含量为1.49×10-6~5.34×10-6,属于非常低Sr、高Yb和低Sr、低Yb花岗岩类,同样表明其形成于较低的压力环境[37]。另一方面,A型花岗岩的成因需要较高的温度,而这种高温条件可由软流圈的上涌或幔源镁铁质岩浆的底侵和侵入作用提供[31, 38]。综上,本文认为,太仆寺旗地区在早白垩世软流圈上涌或者幔源镁铁质岩浆的底侵和侵入作用下,诱发上覆长英质地壳发生大规模的熔融,熔体喷出地表形成流纹岩,侵出地表而形成碎斑熔岩。
5.2 构造背景
太仆寺旗流纹岩和碎斑熔岩属于高钾钙碱性系列岩石,地球化学上具有铝质A型花岗岩的特征,并且锆饱和温度为797~943℃(平均值为854℃),具有与A型花岗岩一致的高温特征。A型花岗岩最早由Loiselle等[25]提出,形成的构造环境最初为非造山,后来扩展到了造山后环境[20, 26, 37]。Eby[26]将A型花岗岩分为A1和A2两类,A1型属于非造山板内花岗岩,代表大陆裂谷或板内背景;A2型属于后碰撞或后造山环境,一般为大陆边缘背景。但是不管形成于非造山环境还是后造山环境,A型花岗岩产于伸展构造背景的观点得到了普遍认同。在Eby[26]提出的判别图解(图 6)中,西太仆寺流纹岩与碎斑熔岩样品几乎都落在A1型花岗岩区,指示非造山拉张环境,与邻区镶黄旗地区道郎呼格、正镶白旗地区白旗和那仁乌拉早白垩世A1型花岗岩[39-40]具有相似的地球化学特征,表明华北北缘地区在白垩世早期处于板内拉张环境的构造体制。
图 6 西太仆寺旗流纹岩和碎斑熔岩构造环境判别图解(底图据参考文献[20])A1—非造山环境;A2—造山后环境;OIB—洋岛玄武岩;IAB—岛弧拉斑玄武岩Figure 6. Discrimination diagrams of tectonic setting of the rhyolites and porphyroclastic lava in Taipusi Banner区域构造、地球物理、岩浆活动、成矿作用等研究表明,华北克拉通东部岩石圈自中生代以来发生了强烈的岩石圈减薄和陆内伸展作用,并且岩石圈减薄和地壳伸展作用的峰期为早白垩世[41-44]。华北克拉通北缘地区大量的早白垩世A型花岗岩,如燕山地区的山海关、响山、雾灵山、千层山、窟窿山、甲山等岩体[41, 45-47],变质核杂岩的产出[41, 48]、同期沉积盆地的形成[48-49],都指示了这种伸展环境。因此,认为西太仆寺早白垩世的碎斑熔岩和流纹岩形成于岩石圈伸展的构造背景。在此大规模的岩石圈伸展环境下,地壳的拉张减薄并伴随深部软流圈的上涌和幔源镁铁质岩浆的底侵作用,对上覆地壳直接加热,促使其部分熔融,形成该区的A型花岗质流纹岩和碎斑熔岩。
6. 结论
(1)西太仆寺碎斑熔岩和流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为140.1±0.6Ma和138.3 ± 0.9Ma,属于早白垩世。
(2)地球化学特征表明,西太仆寺碎斑熔岩和流纹岩属于高钾钙碱性系列岩石,具有铝质A型花岗岩的特征,形成于长英质地壳的部分熔融。
(3)西太仆寺碎斑熔岩和流纹岩形成于早白垩世岩石圈伸展的构造背景。
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图 4 西太仆寺火山岩稀土元素标准化图(a)和微量元素蛛网图(b)(球粒陨石和原始地幔值据参考文献[19])
Figure 4. Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized spidergrams(b)of the volcanic rocks from the west Taipusi Banner
图 5 西太仆寺旗碎斑熔岩与流纹岩104×Ga/Al与Y、Zr、Nb、Ce、Na2O+K2O、(Na2O+K2O)/CaO、K2O/MgO和TFeO/MgO关系图(I、S、M、A分别表示I型、S型、M和A型花岗岩,分界线据参考文献[21])
Figure 5. Plots of 104×Ga/Al versus Y, Zr, Nb, Ce, Na2O+K2O, (Na2O+K2O)/CaO, K2O/MgO and TFeO/MgO for the rhyolites and porphyroclastic lava in Taipusi Banner
图 6 西太仆寺旗流纹岩和碎斑熔岩构造环境判别图解(底图据参考文献[20])
A1—非造山环境;A2—造山后环境;OIB—洋岛玄武岩;IAB—岛弧拉斑玄武岩
Figure 6. Discrimination diagrams of tectonic setting of the rhyolites and porphyroclastic lava in Taipusi Banner
表 1 西太仆寺旗流纹岩和碎斑熔岩主量、微量和稀土元素含量
Table 1 Major, trace and rare earth element compositions of rhyolite and porphyroclastic lava from west Taipusi Banner
样号 TP-12 TP-027 TP-029 TP-142B TP-143 TP-154B TP-249 TP-089 TP-138 TP-139 TP-154 TP-197 TP-246 TP-252 TP-216 TP-230 岩性 流纹岩 流纹岩 流纹岩 流纹岩 流纹岩 流纹岩 流纹岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩 碎斑熔岩岩 SiO2 75.30 75.74 75.52 74.79 74.04 75.75 74.77 76.28 76.38 75.61 76.40 75.64 75.97 77.20 75.63 75.95 Al2O3 12.11 12.15 12.14 12.16 11.93 11.77 12.08 11.96 11.92 12.26 12.40 12.42 12.40 11.97 12.40 12.41 Fe2O3 2.08 0.04 1.33 1.49 2.16 1.42 2.01 0.95 0.05 0.56 0.22 0.60 0.85 0.13 0.57 1.00 FeO 0.34 1.61 0.86 1.04 0.61 0.82 0.65 0.56 1.25 0.82 0.72 0.82 0.47 0.80 0.85 0.36 MgO 0.05 0.08 0.08 0.10 0.24 0.12 0.14 0.20 0.13 0.18 0.13 0.22 0.14 0.14 0.24 0.11 CaO 0.16 0.30 0.13 0.20 0.30 0.15 0.14 0.40 0.60 0.65 0.39 0.75 0.42 0.32 0.37 0.47 Na2O 3.79 3.70 3.70 2.97 2.19 3.36 2.93 3.35 3.41 3.41 3.13 3.51 3.38 3.50 3.01 3.41 K2O 5.09 5.12 5.08 5.68 5.93 5.22 5.88 4.85 4.95 5.18 5.25 4.90 5.17 4.72 5.18 5.14 MnO 0.03 0.01 0.01 0.02 0.02 0.01 0.07 0.03 0.05 0.05 0.01 0.04 0.01 0.01 0.02 0.07 TiO2 0.19 0.20 0.18 0.21 0.21 0.20 0.21 0.14 0.15 0.18 0.20 0.19 0.20 0.14 0.18 0.20 P2O5 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.02 0.03 0.03 烧失量 0.68 0.78 0.75 1.20 2.17 0.96 0.96 1.12 0.96 0.90 1.04 0.72 0.90 0.87 1.34 0.73 总和 99.84 99.74 99.81 99.88 99.83 99.80 99.85 99.85 99.86 99.82 99.92 99.83 99.94 99.81 99.81 99.88 TFeO 2.21 1.65 2.06 2.38 2.55 2.10 2.45 1.42 1.29 1.32 0.92 1.36 1.24 0.92 1.36 1.26 A/CNK 1.01 1.00 1.03 1.07 1.13 1.03 1.06 1.04 0.99 0.99 1.07 1.00 1.04 1.05 1.10 1.03 A/NK 1.03 1.04 1.05 1.10 1.19 1.05 1.08 1.11 1.09 1.09 1.14 1.12 1.11 1.10 1.17 1.11 T/℃ 917 883 887 943 904 919 930 820 797 833 854 820 818 809 815 812 Pb 27.6 31.2 34.7 23.7 27.7 23.0 35.5 21.9 25.4 25.3 26.6 24.3 21.0 21.4 21.6 24.2 Sc 2.13 1.63 1.88 2.82 2.14 1.66 2.13 2.94 3.14 3.67 3.48 3.45 3.33 3.07 3.08 3.70 V 15.20 10.80 13.30 3.78 16.40 5.15 12.50 9.05 5.97 3.49 4.44 6.81 6.97 7.33 7.78 20.40 Cr 6.63 5.41 8.02 2.80 7.37 6.58 4.29 5.10 4.17 0.96 1.38 4.35 2.39 3.24 2.10 5.51 Co 0.36 0.13 0.36 0.41 0.37 0.27 0.32 0.65 0.30 0.45 0.40 0.54 0.51 0.19 0.47 0.70 Ni 6.07 1.25 3.60 2.13 2.93 2.74 2.36 1.22 1.95 0.14 0.19 2.96 1.70 0.82 0.95 2.46 Ga 26.1 27.3 26.5 26.4 25.7 27.5 26.6 21.6 22.9 21.6 22.9 22.4 20.3 21.8 19.4 23.0 Rb 251 278 271 271 268 250 269 263 216 198 218 253 190 203 231 209 Sr 9.0 7.9 6.6 13.0 20.2 7.6 21.8 13.3 12.5 28.5 28.4 36.2 32.8 10.4 20.9 33.5 Ba 43.7 17.3 33.6 87.2 331 24.9 45.9 48.3 46.4 118 139 145 168 34.0 121 211 Zr 605 438 443 706 467 590 642 215 179 267 297 230 214 190 194 202 Hf 15.3 10.7 12.2 16.8 12.1 14.9 15.2 6.7 5.9 7.6 7.9 7.0 6.2 6.5 6.5 6.2 Th 25.9 30.9 26.5 26.0 25.9 20.7 26.8 33.2 30.2 29.7 32.8 33.6 28.3 29.9 29.7 31.2 U 2.50 1.71 2.47 2.29 2.33 2.33 2.73 3.79 4.34 3.95 2.47 4.21 2.47 3.09 1.73 2.30 Y 40.5 45.5 32.8 19.5 27.9 39.1 50.5 24.1 23.5 22.5 24.0 31.1 13.0 22.5 13.4 23.9 Nb 32.5 35.6 37.8 35.0 34.2 38.5 34.4 24.1 21.6 21.3 24.1 27.9 20.5 23.1 23.7 23.0 Ta 2.40 1.86 2.02 2.53 2.17 1.34 2.57 0.79 1.47 1.56 1.93 1.38 1.57 1.76 1.54 1.64 La 87.9 117 65.1 58.7 112 68.4 78.6 72.0 106 111 122 99.1 56.5 118 47.3 120 Ce 153 175 120 77.2 132 115 172 122 173 180 208 166 139 159 110 195 Pr 18.2 23.5 13.8 14.0 22.1 15.2 17.0 15.1 20.2 20.9 25.6 19.6 11.1 22.5 9.15 24.5 Nd 65.2 84.0 47.4 48.0 82.2 53.2 60.4 51.6 67.5 70.7 87.6 67.5 36.6 75.8 30.2 83.1 Sm 10.7 13.5 7.7 7.6 13.2 8.8 10.6 8.5 9.9 10.0 12.4 10.7 5.3 10.8 4.6 11.5 Eu 0.24 0.28 0.18 0.23 0.37 0.18 0.22 0.14 0.28 0.37 0.45 0.39 0.37 0.19 0.21 0.47 Gd 8.62 11.10 6.04 5.14 9.43 6.63 9.41 6.56 6.89 6.57 8.88 7.80 3.70 7.95 3.40 7.89 Tb 1.47 1.81 1.15 0.82 1.38 1.20 1.67 0.99 0.97 0.93 1.23 1.24 0.55 1.12 0.54 1.07 Dy 7.74 8.66 6.20 4.11 6.07 6.85 9.35 4.85 4.62 4.55 5.15 5.87 2.72 4.80 2.75 5.08 Ho 1.38 1.51 1.16 0.75 1.02 1.46 1.72 0.85 0.79 0.75 0.88 1.03 0.48 0.83 0.49 0.84 Er 3.97 3.71 3.73 2.27 3.09 4.48 5.29 2.36 2.33 2.11 2.39 2.81 1.37 2.36 1.51 2.31 Tm 0.64 0.56 0.72 0.38 0.50 0.77 0.84 0.43 0.34 0.36 0.32 0.46 0.23 0.36 0.29 0.35 Yb 3.83 3.50 4.33 2.96 3.87 4.89 5.34 2.51 2.04 2.04 2.00 2.74 1.49 1.99 1.77 1.99 Lu 0.63 0.48 0.57 0.42 0.52 0.66 0.79 0.33 0.31 0.31 0.32 0.35 0.25 0.30 0.28 0.30 δEu 0.07 0.07 0.08 0.10 0.10 0.07 0.07 0.06 0.08 0.13 0.12 0.12 0.24 0.06 0.16 0.14 104×Ga/Al 4.07 4.24 4.12 4.10 4.07 4.41 4.16 3.41 3.63 3.33 3.49 3.41 3.09 3.44 2.96 3.50 TFeO/MgO 43.29 20.82 25.13 23.30 10.46 16.90 17.78 7.27 9.85 7.55 6.89 6.32 8.84 6.69 5.64 11.92 ΣREE 363.5 444.6 278.1 222.5 387.8 287.7 373.2 288.2 395.1 410.6 477.2 385.6 259.7 406.0 212.5 454.4 LREE 335.2 413.3 254.2 205.7 361.9 260.8 338.8 269.3 376.8 393.0 456.1 363.3 248.9 386.3 201.5 434.6 HREE 28.3 31.3 23.9 16.9 25.9 26.9 34.4 18.9 18.3 17.6 21.2 22.3 10.8 19.7 11.0 19.8 LREE/ HREE 11.86 13.19 10.64 12.21 13.98 9.68 9.85 14.27 20.61 22.31 21.55 16.29 23.08 19.60 18.27 21.91 (La/Yb)N 16.46 23.98 10.78 14.22 20.76 10.03 10.56 20.58 37.27 39.03 43.76 25.94 27.20 42.53 19.17 43.25 注:A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O),A/NK= Al2O3/(Na2O+K2O)摩尔数之比;T(℃)为据Watson等[16]的锆石饱和温度;主量元素含量单位为%,微量和稀土元素含量为10-6 表 2 西太仆寺旗流纹岩和碎斑熔岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析结果
Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotope dating for the rhyolite and porphyroclastic lava from west Taibus Banner
点号分析 含量/10-6 Th/U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U Th U Pb 测值 1σ 测值 1σ 测值 1σ 年龄/Ma 1σ 年龄/Ma 1σ 年龄/Ma 1σ HB-274玻质碎斑熔岩 01 189 361 9.70 0.52 0.0504 0.0020 0.1512 0.0057 0.0218 0.0003 213 65 143 5 139 2 02 155 197 5.66 0.78 0.0517 0.0031 0.1577 0.0092 0.0221 0.0003 274 107 149 8 141 2 03 280 561 15.4 0.50 0.0500 0.0015 0.1538 0.0043 0.0223 0.0002 193 45 145 4 142 2 04 391 852 22.5 0.46 0.0481 0.0012 0.1445 0.0035 0.0218 0.0002 106 39 137 3 139 1 05 60.1 196 5.19 0.31 0.0506 0.0027 0.1573 0.0081 0.0226 0.0003 221 93 148 7 144 2 06 324 635 17.1 0.51 0.0498 0.0015 0.1493 0.0042 0.0218 0.0002 184 46 141 4 139 1 07 138 386 10.3 0.36 0.0511 0.0017 0.1576 0.0052 0.0224 0.0003 244 55 149 5 143 2 08 156 295 8.09 0.53 0.0503 0.0023 0.1518 0.0067 0.0219 0.0003 211 79 143 6 140 2 09 132 270 7.25 0.49 0.0470 0.0024 0.1434 0.0070 0.0221 0.0003 49 81 136 6 141 2 10 249 403 11.1 0.62 0.0492 0.0020 0.1471 0.0059 0.0217 0.0003 156 70 139 5 138 2 11 191 388 10.4 0.49 0.0457 0.0019 0.1386 0.0057 0.0220 0.0003 -20 62 132 5 140 2 12 177 221 6.34 0.80 0.0463 0.0027 0.1379 0.0078 0.0216 0.0003 12 96 131 7 138 2 13 370 773 21.0 0.48 0.0494 0.0014 0.1499 0.0039 0.0220 0.0002 165 42 142 3 141 1 14 236 467 12.8 0.51 0.0509 0.0017 0.1544 0.0050 0.0220 0.0003 237 54 146 4 140 2 15 300 718 19.2 0.42 0.0513 0.0014 0.1564 0.0039 0.0221 0.0002 254 38 148 3 141 1 16 185 441 11.7 0.42 0.0496 0.0017 0.1498 0.0051 0.0219 0.0003 178 57 142 4 140 2 17 324 651 17.3 0.50 0.0489 0.0015 0.1470 0.0043 0.0218 0.0002 144 47 139 4 139 2 18 195 382 10.3 0.51 0.0491 0.0020 0.1484 0.0059 0.0219 0.0003 155 70 140 5 140 2 19 249 458 12.7 0.54 0.0512 0.0018 0.1550 0.0053 0.0220 0.0003 249 57 146 5 140 2 20 314 479 13.9 0.66 0.0518 0.0018 0.1593 0.0053 0.0223 0.0003 107 134 6 141 2 21 168 323 8.92 0.52 0.0475 0.0020 0.1449 0.0060 0.0222 0.0003 73 69 137 5 141 2 22 167 237 6.58 0.70 0.0510 0.0027 0.1532 0.0078 0.0218 0.0003 243 91 145 7 139 2 23 247 526 14.2 0.47 0.0470 0.0016 0.1433 0.0045 0.0221 0.0003 47 49 136 4 141 2 24 207 418 11.3 0.49 0.0506 0.0019 0.1520 0.0056 0.0218 0.0003 223 62 144 5 139 2 25 286 685 18.1 0.42 0.0492 0.0014 0.1485 0.0041 0.0219 0.0002 157 44 141 4 140 1 26 219 452 12.2 0.48 0.0481 0.0017 0.1454 0.0049 0.0219 0.0003 106 57 138 4 140 2 27 367 825 21.8 0.44 0.0485 0.0013 0.1459 0.0037 0.0218 0.0002 124 40 138 3 139 1 28 193 373 10.2 0.52 0.0493 0.0019 0.1485 0.0055 0.0219 0.0003 160 64 141 5 140 2 29 150 310 8.24 0.48 0.0501 0.0022 0.1501 0.0064 0.0218 0.0003 198 76 142 6 139 2 30 152 283 7.94 0.54 0.0526 0.0023 0.1614 0.0068 0.0223 0.0003 309 72 152 6 142 2 TP-29流纹岩 01 86.1 166 5.20 0.52 0.0489 0.0033 0.1439 0.0094 0.0214 0.0003 143 119 136 8 136 2 02 115 193 6.54 0.60 0.0528 0.0031 0.1614 0.0091 0.0222 0.0003 319 103 152 8 141 2 03 84.5 155 6.11 0.55 0.0852 0.0041 0.2678 0.0126 0.0228 0.0003 102 131 6 138 2 04 72.3 146 4.57 0.50 0.0555 0.0039 0.1621 0.0113 0.0212 0.0003 430 128 153 10 135 2 05 83.3 147 5.98 0.56 0.0894 0.0042 0.2889 0.0132 0.0234 0.0004 28 244 135 15 141 2 06 123 187 6.28 0.66 0.0424 0.0031 0.1262 0.0091 0.0216 0.0003 -153 131 121 8 138 2 07 126 219 7.15 0.58 0.0521 0.0027 0.1572 0.0079 0.0219 0.0003 290 90 148 7 140 2 08 125 200 6.42 0.62 0.0464 0.0030 0.1376 0.0086 0.0215 0.0003 18 109 131 8 137 2 09 81.6 156 4.97 0.52 0.0471 0.0034 0.1397 0.0100 0.0215 0.0003 52 128 133 9 137 2 10 558 732 23.5 0.76 0.0465 0.0013 0.1381 0.0037 0.0215 0.0002 25 38 131 3 137 1 11 388 623 19.5 0.62 0.0509 0.0015 0.1530 0.0043 0.0218 0.0002 234 44 145 4 139 2 12 151 232 7.60 0.65 0.0494 0.0026 0.1440 0.0074 0.0212 0.0003 166 94 137 7 135 2 13 158 248 8.19 0.64 0.0506 0.0026 0.1508 0.0077 0.0217 0.0003 220 93 143 7 138 2 14 216 278 9.21 0.78 0.0513 0.0024 0.1498 0.0067 0.0212 0.0003 253 80 142 6 135 2 15 189 349 10.9 0.54 0.0488 0.0019 0.1494 0.0058 0.0222 0.0003 137 67 141 5 142 2 16 171 248 8.80 0.69 0.0625 0.0027 0.1908 0.0079 0.0222 0.0003 189 131 10 138 2 17 141 207 6.89 0.68 0.0452 0.0028 0.1379 0.0084 0.0221 0.0003 -9 104 131 8 141 2 18 101 176 5.73 0.57 0.0488 0.0032 0.1482 0.0094 0.0220 0.0003 140 116 140 8 140 2 19 107 189 6.05 0.56 0.0453 0.0029 0.1351 0.0086 0.0217 0.0003 -5 110 129 8 138 2 20 175 194 7.11 0.91 0.0461 0.0029 0.1394 0.0086 0.0219 0.0003 5 105 133 8 140 2 21 87.7 164 6.04 0.53 0.0832 0.0040 0.2562 0.0118 0.0224 0.0003 285 281 145 17 137 2 22 232 429 13.7 0.54 0.0635 0.0020 0.1908 0.0057 0.0218 0.0003 135 177 137 10 137 2 23 75.0 142 5.39 0.53 0.0837 0.0044 0.2633 0.0134 0.0229 0.0004 246 284 146 18 140 2 24 107 188 6.24 0.57 0.0472 0.0030 0.1455 0.0090 0.0224 0.0003 61 109 138 8 142 2 25 110 169 5.73 0.65 0.0505 0.0033 0.1512 0.0098 0.0217 0.0003 218 119 143 9 139 2 -
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