Ages, origin and geological implications of Early Cretaceous granite porphyry in Hegen Mountain, Inner Mongolia
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摘要:
贺根山花岗斑岩位于华北板块和西伯利亚板块结合部位，锆石206Pb/238U年龄加权平均值为137.6±1.6Ma，为早白垩世岩浆活动的产物。地球化学特征表现为主量元素总体富硅，且有较高的分异指数（DI）及碱/铝（NK/A）、Fe2O/FeO值，较低的TFe、Ti、Mg、Ca和P含量；微量元素蛛网图则表现为富集大离子亲石元素Rb、Th、U，弱富集轻稀土元素La，Ce，明显亏损高场强元素Nb、Ba和Sr、Ti。稀土元素配分图表现为相对富集轻稀土元素、亏损重稀土元素，轻、重稀土元素分异较大、重稀土元素曲线较平坦的右倾型特征。综合分析认为，贺根山花岗斑岩属于高分异弱过铝质高钾钙碱性系列的Ⅰ型花岗岩，其源区物质可能为来自高钾、正常水含量的长英质陆壳岩石物质。花岗斑岩成因可能是晚古生代末-中生代初古亚洲洋闭合引起的一系列板块碰撞作用（包括蒙古-鄂霍次克洋闭合），使造山后期地壳逐渐增厚并发生重力垮塌，导致构造环境由挤压转变为伸展，同时受古太平洋板块西向俯冲影响的结果。
Abstract:Zircon U-Pb age of granite-porphyry in Hegen Mountain located in the conjunction of the North China plate and the Siberia plate is 137.6±1.6Ma, suggesting that the rockswere formed by magmatic evolution during Early Cretaceous. The geochemical data indicate that major elements are characterized by enrichment of Si, higher DI and NK/A as well as Fe2O/FeO ratios. The trace element spider diagram indicates that graniteporphyry is relatively rich in Rb, Th, U, slightly enriched in light rare earth elements La, Ce, and depleted in high field strength elements such as Nb, Ba, Sr and Ti, while the distribution model of REE is right oblique, exhibiting relative LREE-enrichment and HREE-depletion, and the HREE curve is flat. These results suggest that the granite porphyry is attributed to high differentiated metaluminous-weakly peraluminous high calc-alkaline series, being typical Ⅰ-type granite. The source materials might have come from crustal felsic rocks with high K and normal water content. The formation of the granite porphyry may be related to the process from the extrusion to extension resulting from the lithosphere thinning after plates collision (including Mongolia-Okhotsk Ocean) with the closure of Paleo-Asian Ocean during the Late Paleozoic to the Early Mesozoic. It was also affected by the westward subduetion of the Paleo-Pacific Ocean.
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贺根山地区位于东珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗和锡林浩特结合部位。该地区发育一套晚古生代蛇绿岩，已成为研究的热点地区[1-6]。前人研究多针对蛇绿岩套，近年来才开始加大对该地区中生代岩浆岩的岩石地球化学及年代学研究工作[7-8]，对古亚洲洋缝合时限[9]、西伯利亚板块与华北板块碰撞拼合、太平洋构造域演化过程、蒙古-鄂霍茨克洋闭合等问题进行了探索。该地区燕山期岩浆岩是早中生代东北高原向晚中生代盆岭体系转换的结果[10]，对探讨区域中生代构造演化具有重要指示意义[11]。研究区与兴蒙造山带北段相比，在花岗岩源区及构造环境的认识上存在分歧[12]，同时在华北东部中生代构造体制转折时限问题上未达成共识[13]。为了精确探讨贺根山地区花岗岩的形成及构造环境，本文对研究区花岗斑岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和岩相学、地球化学研究，探讨其时代、成因和构造背景，为贺根山地区乃至兴蒙造山带晚中生代的构造演化提供新的依据。
1. 地质背景及岩石学特征
研究区位于西伯利亚板块与华北板块的转换部位二连-贺根山蛇绿岩带中部（图 1-a），该蛇绿岩带北东向分布于二连浩特—朝克山—贺根山—崇根山—乌斯尼黑一线，绵延近400km（图 1-b）。研究区蛇绿岩包括朝克山、贺根山、崇根山3个较大的蛇绿岩块及若干小块体，深海沉积岩等伴生岩石零星分布，露头较差，多被中生代及第四纪沉积物覆盖。区域上出露地层有中、上泥盆统塔尔巴格特组（D2-3t）半深海复理石建造夹中基性火山岩建造，上泥盆统安格尔音乌拉组（D3a）海陆交互相碎屑岩建造。早石炭世地层缺失，晚石炭世火山岩广泛出露，包括格根敖包组（C2g）和宝力高庙组（C2b）陆缘弧火山岩[20-22]，下二叠统寿山沟组（P1s）和大石寨组（P1d）火山-沉积岩建造[23-24]，中二叠统哲斯组（P2z）碎屑岩沉积，富含腕足类、苔鲜、珊瑚等化石（图 2）。区域侵入岩体以古生代—中生代未变质花岗岩，包括二叠纪花岗岩、闪长岩，白垩纪花岗岩等。
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图 1 贺根山地质简图N2—新近系；K—白垩系；J-K—侏罗系-白垩系；P—二叠系；C-P—石炭系-二叠系；D—泥盆系；D2-3t—中上泥盆统海相沉积；C1g—上石炭统火山碎屑沉积；J1h—下侏罗统沉积；K1d—下白垩统陆相沉积；N-Q—古近系-第四系沉积；γπK1—早白垩世花岗斑岩Figure 1. Sketch geological map of Hegen Mountain area![]()
图 2 贺根山花岗斑岩野外及显微特征Kf—钾长石；Bt—黑云母；Qz—石英Figure 2. Outcrops and photomicrographs of the porphyritic granite in Hegen Mountain研究区花岗斑岩位于贺根山南东9km处，NE向近椭圆状产出，面积约6.1km2（图 1-c）。岩体向西侵入到中、上泥盆统塔尔巴格特火山碎屑岩（D2-3t）中，向北侵入到下侏罗统红旗组（J1h）中，南部被下白垩统大漠拐河组（K1d）碎屑沉积岩覆盖，东部被新近系宝格达乌拉组（N2b）和第四系（Q）覆盖。野外露头良好，通过矿物粒径大小划分出中央相、过渡相、边缘相3个相带。
花岗斑岩为灰白色，斑状结构，块状构造，由斑晶和基质构成。斑晶：正长石，浅红色，自形短柱状，大小1~4mm，约占20%；斜长石，自形板状，聚片双晶发育，为更长石，双晶笔直细密，偶见卡纳双晶发育，晶面星散绢云母化，部分高岭土化，粒径1.0~ 1.5mm，约占5%；石英，他形且多已圆化，波状消光，干涉色一级灰白，粒径0.1~3mm，约占7%；黑云母，片状，黄褐色，多色性明显，一组解理发育，干涉色为二级红绿，个别表面有铁质，粒径0.3~0.5mm，约占3%。基质：石英，他形，微粒，含量约10%；正长石，他形微粒，含量约55%。除主要造岩矿物外，该花岗斑岩中副矿物较丰富，主要副矿物以磁铁矿为主，还包括锆石、黄铁矿、磷灰石、独居石、赤褐铁矿和钛铁矿。
2. 锆石U-Pb年龄
本次工作在花岗斑岩体中采集新鲜样品，样品编号为U-PbD2671。样品经自然资源部河北省地质矿产局廊坊实验室挑选锆石后，在武汉上谱分析科技有限公司进行锆石制靶和透射光、反射光及阴极发光（CL）图像采集。根据锆石阴极发光、反射光和透射光图像，选择无包裹体、裂纹少、表面洁净的锆石，查明锆石内部结构和锆石类型，圈定合适的测年晶域。锆石U-Pb同位素测试分析在天津地质矿产研究所利用LA-ICP-MS完成，具体仪器配置和实验流程见参考文献[25]。采用GJ-1为外部锆石年龄标准进行U-Pb分馏校正。利用NIST612玻璃标样为外标计算锆石样品的Pb, U, Th含量，使用Isoplot程序[26]对本文数据进行处理，采用208Pb校正法对普通铅进行校正[27]。分析结果见表 1。
表 1 贺根山地区花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb测年数据Table 1. LA-ICP-MS U-Th-Pb data of the zircons from granite porphyry in Hegen Mountain测试点号
U.PB.2671含量/10-6 同位素比值 年龄/Ma Pb U 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 208Pb/232Th 1σ 232Th/238U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 1 13 532 0.0215 0.0002 0.154 0.006 0.0516 0.0019 0.0074 0.0001 0.738 0.010 137 1 145 5 269 84 2 5 232 0.0221 0.0003 0.161 0.011 0.0525 0.0037 0.0085 0.0003 0.416 0.003 141 2 151 11 307 161 3 8 331 0.0212 0.0002 0.149 0.009 0.0510 0.0029 0.0090 0.0002 0.536 0.006 135 1 141 8 241 131 4 6 246 0.0218 0.0002 0.157 0.010 0.0521 0.0033 0.0076 0.0002 0.540 0.012 139 1 148 10 291 146 5 6 275 0.0213 0.0002 0.151 0.009 0.0515 0.0029 0.0080 0.0001 0.581 0.007 136 1 143 8 264 131 6 8 305 0.0213 0.0002 0.147 0.009 0.0496 0.0029 0.0064 0.0001 1.020 0.009 136 1 139 8 178 136 7 11 527 0.0210 0.0002 0.153 0.005 0.0528 0.0018 0.0071 0.0001 0.436 0.008 134 1 144 5 319 77 8 10 442 0.0217 0.0002 0.153 0.005 0.0512 0.0015 0.0075 0.0001 0.356 0.003 138 2 145 4 251 68 9 8 349 0.0212 0.0002 0.156 0.007 0.0533 0.0022 0.0066 0.0001 0.529 0.007 135 1 147 6 341 95 10 8 367 0.0214 0.0002 0.157 0.006 0.0533 0.0019 0.0072 0.0002 0.356 0.002 136 1 148 5 342 82 11 8 349 0.0207 0.0003 0.280 0.010 0.0975 0.0032 0.0123 0.0004 0.382 0.004 132 2 251 9 1577 61 12 5 224 0.0225 0.0004 0.155 0.010 0.0501 0.0033 0.0106 0.0005 0.251 0.006 144 2 147 10 198 154 13 7 286 0.0223 0.0002 0.151 0.001 0.0492 0.0031 0.0118 0.0004 0.409 0.016 142 1 143 9 159 145 14 7 275 0.0216 0.0002 0.157 0.009 0.0526 0.0029 0.0075 0.0001 0.768 0.005 138 1 148 8 310 127 15 8 319 0.0221 0.0002 0.157 0.007 0.0514 0.0023 0.0092 0.0002 0.549 0.008 141 1 148 7 261 104 16 6 253 0.0213 0.0002 0.159 0.009 0.0541 0.0030 0.0082 0.0003 0.342 0.003 136 2 150 9 374 126 17 6 257 0.0229 0.0003 0.160 0.012 0.0503 0.0037 0.0057 0.0002 0.574 0.004 146 2 151 11 211 171 注：测试单位为天津地质矿产研究所 锆石多为无色，清晰透明，绝大多数锆石晶体显示完好的自形晶，少数为半自形晶，粒度为40μm×100μm~80μm×200μm，长宽比为3:1~4:1，U含量绝大多数在224×10-6~532×10-6之间，样品测试数据的Th/U值均介于0.25~1.02之间，平均值为0.52，且多大于0.4，具有岩浆锆石的特征。在阴极发光（CL）图像（图 3）中，锆石晶面大多简单，发育韵律环带结构，晶棱清晰尖锐，部分锆石环带宽缓，为典型的酸性岩浆成因锆石。从测年数据可以看出，在锆石U-Pb谐和图中，只有1个数据点在谐和线外，其余都投在谐和线上，说明该样品锆石的年龄比较集中，206Pb/238U年龄范围为132 ± 2~144 ± 2Ma，年龄加权平均值为137.6 ± 1.6Ma（MSWD= 6.6, n=16）（图 4），代表了花岗斑岩的结晶年龄，为早白垩世。
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图 4 贺根山花岗斑岩锆石U-Pb谐和图（a）和206Pb/238U年龄加权平均值（b）Figure 4. Zircon U-Pb concordia diagram(a) and weighted average 206Pb/238U age diagram (b)of Hegen Mountain porphyritic granite3. 岩石地球化学特征
分析4件全岩样品的主量、微量和稀土元素，岩性均为花岗斑岩。样品分析工作由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所完成。首先选择野外采集的有代表性的新鲜样品，无污染粉碎至200目用于测试。主量元素使用XRF法测试（二价和三价铁由化学法测定），所用仪器为飞利浦PW2404X射线荧光光谱仪，测试误差优于5%；微量元素采用酸溶法，将制备好的样品溶液在ICP-MS上测试，所用仪器为德国Finnigan-MAT公司制造的HR-ICP-MS（Element I），工作温度、相对湿度分别为20℃和30%，微量元素含量大于10×10-6时的相对误差小于5%，小于10×10-6时的相对误差小于10%。
3.1 主量元素
由表 2可知，样品SiO2含量为73.71%~74.66%, Al2O3含量为13.38% ~13.95%, Fe2O3含量为0.45% ~ 1.11%，FeO含量为0.70% ~1.00%，MnO含量为0.040%~0.05%，具富硅、贫铁镁的特点, 为钙碱性系列（图 5-a、b）。K2O＞Na2O，K/N值为1.05~1.23；A/CNK值介于1.07~1.13之间，为过铝质高钾钙碱性系列（图 5-c、d）。
表 2 贺根山花岗斑岩元素分析结果Table 2. Element analysis results of Hegen Mountain granite porphyry元素 样品号 P1-13 P1-16 P1-2 P1-4 SiO2 74.39 73.71 74.66 73.99 TiO2 0.13 0.17 0.18 0.14 Al2O3 13.86 13.95 13.38 13.95 Fe2O3 0.61 0.68 0.45 1.11 FeO 0.77 1 0.7 0.8 MnO 0.04 0.04 0.05 0.05 MgO 0.16 0.24 0.24 0.19 CaO 0.77 0.92 0.48 0.76 Na2O 3.83 3.82 3.82 3.93 K2O 4.43 4.69 4.53 4.13 P2O5 0.06 0.05 0.05 0.08 H2O+ 0.72 0.53 1.18 0.69 H2O- 0.68 0.55 0.91 0.86 CO2 0.06 0.06 0.13 0.06 烧失量 0.71 0.47 1.24 0.57 总计 101.22 100.88 102 101.31 Mg# 20.28 23.8 31.3 18.14 La 21.96 23.47 22.52 17.12 Ce 39.76 44.7 46.03 33.59 Pr 5.1 5.33 5.06 4.24 Nd 18.75 19.22 18.44 15.55 Sm 4.48 4.11 4.17 3.9 Eu 0.46 0.59 0.55 0.44 Gd 4.39 3.74 3.82 3.76 Tb 0.91 0.72 0.68 0.79 Dy 5.22 3.93 3.68 4.7 Ho 0.99 0.74 0.68 0.91 Er 2.9 2.06 1.96 2.64 Tm 0.45 0.32 0.31 0.41 Yb 3.09 2.09 2 2.86 Lu 0.43 0.29 0.29 0.4 Y 30.26 23.87 19.96 26.98 Rb 297.35 231.9 223.25 262.87 Sr 45.9 68.6 61.5 41.1 Ba 147.7 291.4 386.4 162.3 Nb 15.07 11.89 11.92 15.86 Ta 2.12 1.51 1.5 2.09 Zr 143.7 155.4 149.4 152 Hf 6.88 6.81 6.7 7.48 Th 14.95 12.91 11.65 13.55 V 6.2 9.6 7.6 5.9 Cr 7.6 7.6 7.2 8.2 Co 1.8 1.9 1.5 1.2 Ni 3.1 2.1 3.7 2.1 Sc 2.75 2.03 1.99 1.9 U 2.38 2.58 2.77 2.24 LREE 90.51 97.42 96.77 74.84 HREE 18.38 13.89 13.42 16.47 ∑REE 108.89 111.31 110.19 91.31 LREE/HREE 4.92 7.01 7.21 4.54 Eu* 0.32 0.46 0.42 0.35 Ce* 0.92 0.98 1.06 0.97 (La/Yb)N 5.1 8.06 8.08 4.29 (Ce/Yb)N 3.57 5.94 6.39 3.26 注：主量元素含量单位为%, 稀土和微量元素含量单位为10-6 3.2 稀土元素
稀土元素分析结果（表 2）表明，样品稀土元素总量∑ REE为91.31 ×10-6~111.31 ×10-6，LREE/ HREE值为4.54~7.21，（Ce/Yb）N值为3.26~6.39，（La/Yb）N值为4.29~8.08，在稀土元素配分模式图中，呈典型的右倾模式，轻重稀土元素分馏明显, 轻稀土元素较为富集，重稀土元素相对亏损；δEu为0.32~0.46，具较强的负Eu异常（图 6-a）。
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图 6 贺根山花岗斑岩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）[27]Figure 6. Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized trace element spider(b) diagrams for Hegen Mountain granite porphyry3.3 微量元素
原始地幔标准化微量元素蛛网图（图 6-b）显示，富集大离子亲石元素Rb、Th、U，弱富集轻稀土元素La，Ce，明显亏损高场强元素Nb、Ta、Ba、P和Sr、Ti。
4. 讨论
4.1 成岩年代
贺根山地区处于大兴安岭南段，是重要的成岩成矿地带[28-29]。大兴安岭中南段晚中生代火山-深成岩的活动高峰期为150~120Ma[30]，成岩作用分为260~220Ma、180~150Ma和140~120Ma三期[31]，成岩主体时代进一步限定在144~130Ma[12]。由此可见，对该地区主要成岩作用发生在早白垩世的认识基本已成为共识。前人对区域花岗岩的形成年代做了大量研究：乌花敖包石英斑岩锆石年龄为139.2± 3.4Ma，细粒花岗岩为133.6±3.3Ma[14]；查干沐沦花岗岩锆石年龄为137.1±1.2 Ma和136.1±2.3Ma[15]；克什克腾旗地区官地嘎查石板沟中粗粒黑云母正长花岗岩岩体年龄为138.4±3.2Ma[16]，克什克腾旗北花岗斑岩岩体年龄为136.8±0.57Ma[17]；锡林浩特东部地区正长花岗岩年龄为139.1 ± 1.7Ma，花岗岩为134.7±1.7Ma[18]。锡林浩特东部地区中酸性火山岩测试年龄分别为137.10±1.2Ma和144.20±1.4Ma[12]。本次锆石U-Pb测年获得贺根山地区花岗斑岩体的形成时代为137.6±1.6Ma。根据国际地层委员会（ICS）关于侏罗纪与白垩纪的年龄界线为145Ma的规定，参考上述区域年龄数据和花岗岩分布规律，确定该花岗斑岩成岩时期为早白垩世早期。表明贺根山地区晚中生代早白垩世早期存在一期岩浆侵位活动。
4.2 岩体成因类型及演化
中酸性岩浆岩的成因主要与地壳物质的部分熔融、地幔岩浆分离结晶作用或者与地壳物质的混合、混染作用等有关[32-33]。有学者对中国华北克拉通北缘、东北及大兴安岭地区中生代花岗岩进行了研究，确定了Ⅰ型花岗岩的存在[34]。
岩体的4个测试样品中，除P1-16的A/CNK值为1.07外，其余3个样品A/CNK值大于1.1，为强过铝质（图 5-d）。但岩石矿物组合中未见明显的白云母、堇青石、石榴子石等铝过饱和特征矿物，故将花岗斑岩为S型花岗岩的可能性排除。A/CNK值偏高可能是花岗斑岩中长石高岭土化的结果。贺根山花岗斑岩主要矿物成分以长石和石英为主, 暗色矿物主要为黑云母; 具有高硅高碱, 低CaO、Fe2O3、TiO2、MnO、MgO和P2O5的特征（表 2）, 具A型或Ⅰ型花岗岩的特征[35]。A型花岗岩由于富碱，往往具有较高的Nb、Ce和Y含量，故以Zr>250×10-6，（Zr+ Nb+Ce+Y）>350×10-6为判别标准。而贺根山花岗斑岩Zr=143.7×10-6~155.4×10-6，平均值为150.13× 10-6，Zr+Nb+Ce+Y=227.31×10-6~235.86×10-6，平均值为230.10×10-6，故可以将A型花岗岩排除。
贺根山花岗斑岩地球化学特征显示，岩体岩性为过铝质高钾钙碱性系列，岩石中K2O略高于Na2O，Na2O含量大于3.2%，K2O/Na2O值大于1，钙的含量比较高。表明贺根山花岗斑岩岩体具有典型的Ⅰ型花岗岩特征。在SiO2-P2O5图解（图 7-a）、SiO2-Ce图解（图 7-b）及（Zr+Nb+Ce+Y）-（K2O+ Na2O）/CaO（图 7-c）图解中，样品点均落入Ⅰ型花岗岩区域，因此研究区花岗岩应属于Ⅰ型花岗岩。（MgO + FeO + TiO2）/SiO2-（Al2O3 + CaO）/（FeO + K2O+Na2O）图解显示（图 7-d），贺根山花岗斑岩为高分异钙碱性花岗岩。
4.3 花岗岩岩浆来源
对于Ⅰ型花岗岩的岩浆来源，仍存在较大争议[36]。近年来，张旗等[36]认为花岗岩不可能是幔源的，都是壳源成因，且大致分为洋壳、陆壳及两者之间过渡3种源区[36]。林强等[37]通过系统整理大兴安岭中生代花岗岩的同位素资料，发现其表现出低（87Sr/86Sr）i、高εNd（t）的特征，认为其起源于地幔的年轻地壳（陆壳）物质。
根据张旗等[32]按Sr、Yb含量（Sr=400×10-6，Yb= 2×10-6）将花岗岩分成低Sr低Yb型、低Sr高Yb型、高Sr高Yb型和高Sr低Yb型4种类型的划分方案，贺根山花岗斑岩属于低Sr高Yb型（Sr=41.1×10-6~ 68.6×10-6，Yb=2×10-6~3.09×10-6）（表 2）。一般来讲，花岗岩亏损Ba, Sr与源区残留斜长石或与独居石在岩浆中饱和而发生分离结晶有关，且贺根山花岗斑岩表现出强烈的负Eu异常，表明源区没有斜长石残留。花岗岩Ti、Nb亏损指示富钛矿物相（金红石、钛铁矿）的分离，P的强烈亏损指示了磷灰石的分离结晶[38]。石榴子石不仅是导致花岗岩轻、重稀土元素强烈分离最重要的矿物相[39]，而且还是花岗岩中最常见的容纳Yb的矿物相之一[36]。贺根山花岗斑岩体具低Sr、高Yb的特征，表明源区有石榴子石的残留。
一般来说，Ⅰ型花岗岩源岩为岩浆成因，已经经历过一个分离结晶的演化旋回，再次产生岩浆并发生分异时，必定保持明显的规律性[40]。从某种意义来说，也可以认为Ⅰ型花岗岩虽经历重熔、结晶分异演化，仍或多或少保留有最初源岩的某些特征。贺根山花岗斑岩具有高的Si，富K、低Al的特征，也能暗示其起源地为高K、正常水含量的长英质岩石[41-42]。同时，在微量元素原始地幔标准化蛛网图（图 6-b）上，几乎所有不相容元素均有不同程度的富集，在总体富集的背景下，具有Ba, Nb, Sr, P, Ti的相对亏损，也表明其物源以壳源物质为主。
4.4 构造背景与大地构造演化
花岗岩研究离不开区域地质演化历史及背景[43]。在Y - Nb图解（图 8-a）中，贺根山花岗斑岩落入火山弧花岗岩-同碰撞花岗岩区，在（Ta+Yb）-Rb图解（图 8-b）中，落入同碰撞花岗岩区，在R1-R2图解（图 8-c）中，落入造山晚期区域，在Rb/10-Hf- 3Ta图解（图 8-d）中，落入火山弧花岗岩和同碰撞花岗岩重合区域。
研究认为，贺根山区域构造演化经历了碰撞造山后期（晚二叠世—中三叠世）、陆内伸张（中晚侏罗世）和岩石圈大规模减薄（早白垩世）3个阶段[31]；区域印支期造山在晚三叠世末期结束，于早侏罗世进入燕山造山旋回，并在早白垩世晚期进入造山后的伸展阶段[10]；区域上晚中生代花岗岩可能是由岩石圈拆沉、大规模伸展作用所引起的[47]。这表明，大部分学者对该地区晚中生代处于伸展构造阶段的观点较认同，但对控制晚中生代地壳伸展构造背景的机制还存在分歧，主要观点有：①地幔柱模式，由于大兴安岭南北部火山岩年龄差异的现象[48]用该模式难以合理有效的解释，因而未得到学者普遍认可；②古亚洲洋最后消亡的后造山环境模式，但该模式未能有力地证明后碰撞阶段持续到了晚中生代；③蒙古-鄂霍茨克洋俯冲作用影响模式，认为造山带碰撞造山作用结束于中晚侏罗世，其后的碰撞伸展可能是导致贺根山地区地壳伸展的主要原因[19]；④古太平洋板块西向俯冲模式，有学者认为[49-50]向西俯冲对中国东部中生代岩浆活动影响有限，但也有不少学者认为，古太平洋的俯冲与华北板块北缘白垩世碱性花岗岩的形成有成因联系[51]。
目前，古亚洲洋板块碰撞闭合造山发生在中古生代（志留纪—泥盆纪）还是晚古生代末—中生代初（二叠纪—三叠纪）是争论的主要焦点。其中，徐备等论证了锡林浩特—苏尼特左旗南—二道井一带的中古生代俯冲-碰撞造山带，将其演化分为俯冲时期（500~400Ma）和碰撞时期（400~320Ma），认为古亚洲洋在晚泥盆世拼合[52]。华北板块与古亚洲洋内的几个陆块最晚在晚石炭世已成为统一块体，代表古亚洲洋的闭合。晚古生代伸展实例不具普适性，也没有讨论伸展作用之后的挤压过程[53]。王荃等[54]认为，早石炭世—早二叠世，华北陆台与西伯利亚板块沿二连浩特—贺根山一线碰撞拼合为一个整体。张旗等[32]认为，索伦山-贺根山蛇绿岩为西伯利亚与华北之间的主洋盆，洋盆的最后关闭可能是晚二叠世。Xiao等[55]提出，西伯利亚、塔里木和华北克拉通于晚二叠世和三叠纪之间沿南天山-索伦缝合带碰撞拼合。潘桂棠等[56]认为，古亚洲洋最终于中二叠世末闭合，晚三叠世进入陆块汇聚碰撞。兴蒙构造岩浆亚省早—中三叠世（T1-T2）发育标志陆-陆碰撞阶段的含白云母花岗岩组合，晚三叠世（T3）则广泛发育典型的晶洞花岗岩[7]与过碱性花岗岩组合，表明此时已进入后造山阶段[57]。古生代，华北板块和西伯利亚板块经历了古亚洲洋于石炭纪—二叠纪晚期闭合，形成华北-蒙古（额尔古纳）联合板块[31]。三叠纪期间，华北-蒙古板块与西伯利亚板块南缘被蒙古-鄂霍茨克洋分割。在“东亚汇聚”作用形成的以陆内俯冲和陆内造山为特征的中—晚侏罗世东亚多向汇聚构造体系[58]影响下，区域上自晚三叠世以来，总体处于大规模伸展拉张背景。在伸展拉张作用下，岩石圈减薄、压力降低、软流圈上涌、下地壳岩石熔点降低，地壳发生重熔或部分融熔，于晚中生代侵位-喷发，整个大兴安岭地区则广布中-酸性火山岩类，包括晚侏罗纪满克头鄂博组、玛尼吐组及白垩纪白音高老组、梅勒图组火山岩[38]。
综合上述并结合相关岩石地球化学图解（图 8），推测贺根山早白垩世花岗斑岩形成于造山后岩石圈伸展作用阶段的区域拉伸构造环境。结合前人研究成果[18]推测其成因机制为：在晚古生代末—中生代初期间古亚洲洋闭合后形成蒙古-鄂霍次克洋；随后在该洋两侧板块碰撞造山后期，增厚的地壳发生重力垮塌，使区域构造环境由挤压转变为伸展，同时可能存在古太平洋板块西向俯冲的影响。
5. 结论
通过对内蒙古贺根山地区花岗斑岩体的综合野外路线调查、岩石学、岩相学研究，结合岩石地球化学、锆石U-Pb年龄测定，可以得出如下结论。
（1）内蒙古贺根山地区花岗斑岩锆石206Pb/238U年龄加权平均值为137.6±1.6Ma，成岩时代为早白垩世。
（2）主量元素表现为总体富硅，且有较高的分异指数（DI）及碱/铝（NK/A）、Fe2O/FeO值，较低的总Fe、Ti、Mg、Ca和P含量；微量元素蛛网图则表现为富集大离子亲石元素Rb、Th、U，明显亏损高场强元素Nb、Ba和Sr、Ti；而稀土元素配分图表现出相对富集轻稀土元素、亏损重稀土元素，轻、重稀土元素分异较大，重稀土元素曲线较平坦的右倾型特征；负Eu异常明显，低Sr、高Yb。属高分异弱过铝质高钾钙碱性系列的Ⅰ型花岗岩。
（3）贺根山花岗斑岩源区物质可能为来自亏损地幔物质经过改造形成的年轻的高钾、正常水含量的长英质陆壳岩石物质。
（4）贺根山早白垩世花岗斑岩成因可能是晚古生代末—中生代初期，古亚洲洋闭合引起的一系列板块碰撞作用（包括蒙古-鄂霍次克洋闭合）使造山后期地壳逐渐增厚并发生重力垮塌，导致构造环境由挤压转变为伸展，同时受古太平洋板块西向俯冲的影响。
致谢: 岩石地球化学数据分析和构造环境探讨得到中国地质科学院矿产资源研究所余金杰教授、刘帅杰硕士和南京大学地球科学与工程学院孙俊俊博士的大力指导和热心帮助；审稿专家提出了诸多宝贵而中肯的修改意见，在此一并谨致谢忱。 -
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图 1 贺根山地质简图
N2—新近系；K—白垩系；J-K—侏罗系-白垩系；P—二叠系；C-P—石炭系-二叠系；D—泥盆系；D2-3t—中上泥盆统海相沉积；C1g—上石炭统火山碎屑沉积；J1h—下侏罗统沉积；K1d—下白垩统陆相沉积；N-Q—古近系-第四系沉积；γπK1—早白垩世花岗斑岩
Figure 1. Sketch geological map of Hegen Mountain area
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图 2 贺根山花岗斑岩野外及显微特征
Kf—钾长石；Bt—黑云母；Qz—石英
Figure 2. Outcrops and photomicrographs of the porphyritic granite in Hegen Mountain
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图 4 贺根山花岗斑岩锆石U-Pb谐和图（a）和206Pb/238U年龄加权平均值（b）
Figure 4. Zircon U-Pb concordia diagram(a) and weighted average 206Pb/238U age diagram (b)of Hegen Mountain porphyritic granite
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图 6 贺根山花岗斑岩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）[27]
Figure 6. Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized trace element spider(b) diagrams for Hegen Mountain granite porphyry
表 1 贺根山地区花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb测年数据
Table 1 LA-ICP-MS U-Th-Pb data of the zircons from granite porphyry in Hegen Mountain
测试点号
U.PB.2671含量/10-6 同位素比值 年龄/Ma Pb U 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 208Pb/232Th 1σ 232Th/238U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 1 13 532 0.0215 0.0002 0.154 0.006 0.0516 0.0019 0.0074 0.0001 0.738 0.010 137 1 145 5 269 84 2 5 232 0.0221 0.0003 0.161 0.011 0.0525 0.0037 0.0085 0.0003 0.416 0.003 141 2 151 11 307 161 3 8 331 0.0212 0.0002 0.149 0.009 0.0510 0.0029 0.0090 0.0002 0.536 0.006 135 1 141 8 241 131 4 6 246 0.0218 0.0002 0.157 0.010 0.0521 0.0033 0.0076 0.0002 0.540 0.012 139 1 148 10 291 146 5 6 275 0.0213 0.0002 0.151 0.009 0.0515 0.0029 0.0080 0.0001 0.581 0.007 136 1 143 8 264 131 6 8 305 0.0213 0.0002 0.147 0.009 0.0496 0.0029 0.0064 0.0001 1.020 0.009 136 1 139 8 178 136 7 11 527 0.0210 0.0002 0.153 0.005 0.0528 0.0018 0.0071 0.0001 0.436 0.008 134 1 144 5 319 77 8 10 442 0.0217 0.0002 0.153 0.005 0.0512 0.0015 0.0075 0.0001 0.356 0.003 138 2 145 4 251 68 9 8 349 0.0212 0.0002 0.156 0.007 0.0533 0.0022 0.0066 0.0001 0.529 0.007 135 1 147 6 341 95 10 8 367 0.0214 0.0002 0.157 0.006 0.0533 0.0019 0.0072 0.0002 0.356 0.002 136 1 148 5 342 82 11 8 349 0.0207 0.0003 0.280 0.010 0.0975 0.0032 0.0123 0.0004 0.382 0.004 132 2 251 9 1577 61 12 5 224 0.0225 0.0004 0.155 0.010 0.0501 0.0033 0.0106 0.0005 0.251 0.006 144 2 147 10 198 154 13 7 286 0.0223 0.0002 0.151 0.001 0.0492 0.0031 0.0118 0.0004 0.409 0.016 142 1 143 9 159 145 14 7 275 0.0216 0.0002 0.157 0.009 0.0526 0.0029 0.0075 0.0001 0.768 0.005 138 1 148 8 310 127 15 8 319 0.0221 0.0002 0.157 0.007 0.0514 0.0023 0.0092 0.0002 0.549 0.008 141 1 148 7 261 104 16 6 253 0.0213 0.0002 0.159 0.009 0.0541 0.0030 0.0082 0.0003 0.342 0.003 136 2 150 9 374 126 17 6 257 0.0229 0.0003 0.160 0.012 0.0503 0.0037 0.0057 0.0002 0.574 0.004 146 2 151 11 211 171 注：测试单位为天津地质矿产研究所 
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表 2 贺根山花岗斑岩元素分析结果
Table 2 Element analysis results of Hegen Mountain granite porphyry
元素 样品号 P1-13 P1-16 P1-2 P1-4 SiO2 74.39 73.71 74.66 73.99 TiO2 0.13 0.17 0.18 0.14 Al2O3 13.86 13.95 13.38 13.95 Fe2O3 0.61 0.68 0.45 1.11 FeO 0.77 1 0.7 0.8 MnO 0.04 0.04 0.05 0.05 MgO 0.16 0.24 0.24 0.19 CaO 0.77 0.92 0.48 0.76 Na2O 3.83 3.82 3.82 3.93 K2O 4.43 4.69 4.53 4.13 P2O5 0.06 0.05 0.05 0.08 H2O+ 0.72 0.53 1.18 0.69 H2O- 0.68 0.55 0.91 0.86 CO2 0.06 0.06 0.13 0.06 烧失量 0.71 0.47 1.24 0.57 总计 101.22 100.88 102 101.31 Mg# 20.28 23.8 31.3 18.14 La 21.96 23.47 22.52 17.12 Ce 39.76 44.7 46.03 33.59 Pr 5.1 5.33 5.06 4.24 Nd 18.75 19.22 18.44 15.55 Sm 4.48 4.11 4.17 3.9 Eu 0.46 0.59 0.55 0.44 Gd 4.39 3.74 3.82 3.76 Tb 0.91 0.72 0.68 0.79 Dy 5.22 3.93 3.68 4.7 Ho 0.99 0.74 0.68 0.91 Er 2.9 2.06 1.96 2.64 Tm 0.45 0.32 0.31 0.41 Yb 3.09 2.09 2 2.86 Lu 0.43 0.29 0.29 0.4 Y 30.26 23.87 19.96 26.98 Rb 297.35 231.9 223.25 262.87 Sr 45.9 68.6 61.5 41.1 Ba 147.7 291.4 386.4 162.3 Nb 15.07 11.89 11.92 15.86 Ta 2.12 1.51 1.5 2.09 Zr 143.7 155.4 149.4 152 Hf 6.88 6.81 6.7 7.48 Th 14.95 12.91 11.65 13.55 V 6.2 9.6 7.6 5.9 Cr 7.6 7.6 7.2 8.2 Co 1.8 1.9 1.5 1.2 Ni 3.1 2.1 3.7 2.1 Sc 2.75 2.03 1.99 1.9 U 2.38 2.58 2.77 2.24 LREE 90.51 97.42 96.77 74.84 HREE 18.38 13.89 13.42 16.47 ∑REE 108.89 111.31 110.19 91.31 LREE/HREE 4.92 7.01 7.21 4.54 Eu* 0.32 0.46 0.42 0.35 Ce* 0.92 0.98 1.06 0.97 (La/Yb)N 5.1 8.06 8.08 4.29 (Ce/Yb)N 3.57 5.94 6.39 3.26 注：主量元素含量单位为%, 稀土和微量元素含量单位为10-6
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