The discovery of Late Silurian quartz diorite in Langshan area of Inner Mongolia and its geological implications
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摘要:
内蒙古狼山山脉西侧分布零星的早古生代岩浆岩，晚志留世石英闪长岩主要出露于哈日音熬瑞一带。该岩体岩性为石英闪长岩，块状构造，LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄显示，其206Pb/238U年龄加权平均值为419.0±4.0~413.3±1.8Ma。岩石暗色矿物为黑云母，富铁（4.27%~4.65%）、富钠（4.17%~4.45%），富集大离子亲石元素Sr、K、Pb，不同程度亏损高场强元素P、Ti、Nb，轻稀土元素富集，重稀土元素亏损，弱负Eu异常，这些特征与弧岩浆岩的地球化学特征相似；La/Ba-La/Nb图解显示俯冲交代地幔的源区特点；岩石负的εHf（t）值（-12.1~-8.8）及较大的TDM2值（1981~2362Ma）反映了古元古代古老地壳熔融的特点。花岗岩类构造判别图解及区域地质资料显示岩体形成于弧陆拼贴的构造背景。对比白乃庙地区新发现的晚志留世弧陆拼贴的石英闪长岩，两者的岩石地球化学特征及同位素特征基本一致，因此，华北地块北缘晚志留世弧陆拼贴作用向西延伸至狼山地区。
Abstract:The Early Paleozoic magmatites are sporadically distributed in the west of Langshan Mountain of Inner Mongolia, whereas the Late Silurian quartz diorite is mainly exposed in the zone of Hariyinaorui. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating shows that the weighted average 206Pb/238U age of quartz diorite is 419.0±4.0~413.3±1.8Ma. The characteristics of quartz diorite mainly exhibit that the biotite is the main dark mineral, which is characterized by enrichment of TFeO (4.27%~4.65%) and Na2O (4.17%~4.45%), enrichment of LILE (Sr, K, Pb), depletion of P, Ti and Nb, enrichment of LREE, and depletion of HREE with weak negative Eu anomaly, similar to the characteristics of arc magmatite. La/Ba-La/Nb determinant diagram shows the characteristics of metasomatic mantle, and isotopic characteristics reflect the characteristics of melting of ancient continental crust which has an obvious negative εHf(t) value (-12.1~-8.8) and older TDM2 value (1981~2362Ma). Tectonic discrimination diagrams and regional geological data show the pluton probably formed the tectonic setting of arc-continent collision. A comparative study of recently published relevant data of Late Silurian quartz diorite in the Bainaimiao area shows that the geochemical characteristics are basically the same, and, therefore, arc-continent collision of Late Silurian extended westward to Langshan area on the northern margin of North China Craton.
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Keywords:
- Inner Mongolia /
- Langshan area /
- Late Silurian /
- quartz diorite /
- arc-continent collision
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目前，在美国、新西兰、冰岛、意大利、法国、日本、罗马尼亚、丹麦、菲律宾、萨尔瓦多等国家，回灌已经成为地热田生产运行中的一项日常工作。高温地热回灌最有代表性的实例是美国盖塞尔斯(Geysers)地热田。法国是低温地热回灌最突出的代表。早在1969年，巴黎附近的Melunl’ Almont就建立了世界上第一个“对井”系统，1995年开始尝试“二采一灌”系统，目前已有一套完整的开采-回灌系统工艺。冰岛开展回灌工作较早，也是目前在改进和完善回灌新技术方法运用方面投入工作较多的国家之一，取得了很多宝贵经验[1-2]。
中国在20世纪60年代初开始回灌技术的开发和研究，最早的回灌试验研究在上海、北京等地进行。上海市为控制因浅层地下流体过量开采而造成的地面沉降，于1965年进行了一系列人工回灌试验；北京市地下流体人工回灌研究始于1965年，1981年开始生产性深井人工回灌。其他城市，如杭州、西安、德州、福州、南昌等，在推广上海市、北京市人工回灌技术的基础上，也陆续开展了相关技术的开发和回灌试验研究[3]。
天津市基岩裂隙热储层的回灌研究始于20世纪80年代。1997年天津市在王兰庄地热田内利用非采暖期进行了专门的科研性回灌试验，1998年开始，天津市的回灌研究主要结合供暖期生产性回灌运行展开。2005年以来，天津地区地热回灌工作进入了规范性生产运行阶段，回灌系统不断增加，整体回灌率逐年提高，相关的回灌技术开发(包括回灌系统的安装要求、监测设施、地面系统标准等)日趋科学合理。在地热管理规划工作方面也开始采用先进的信息化管理手段和方法，出台了一系列法规、标准和条例，使地热回灌工作逐渐进入快速发展阶段[4-6]。
以往的地热回灌保护研究中仅使用供暖期利用换热后的地热尾水作为回灌水源，进行地热回灌减缓热储压力[7-8]。而中国尚未有在非供暖期采用其他水源对热储层进行回灌补给的工程先例。本项目选取地表水源丰富的东丽湖温泉度假区，开凿1眼回灌井，对地表水进行处理，满足回灌水质要求后，开展回灌试验，确定回灌井的最大回灌量。采用模拟软件，对回灌后的压力场和温度场进行模拟，为天津市开展回灌保护研究提供了基础数据，也将填补中国相关回灌研究方面的空白。
本次工作选取天津市滨海新区东丽湖旅游度假区为研究区，面积67.84km2(图 1)。研究区地热资源丰富，为本地区的支柱能源，开发利用程度高，且地表水资源丰富，丰水期补给量大，水质较好，在该区开展地表水集中回灌试验具有天然的优势条件。
1. 地热地质条件
1.1 构造特征
研究区位于山岭子地热田的东北部，构造位置位于Ⅲ级构造单元沧县隆起之Ⅳ级构造单元潘庄凸起的西缘。潘庄凸起在平面上为呈NE向展布的狭长区域，西北、东南分别以天津断裂和沧东断裂与武清凹陷和北塘凹陷相邻，至南端以海河断裂为界与双窑凸起相接。潘庄凸起内基岩面为南高北低、局部突起形态，缺失新近系馆陶组、古近系和中生界，新生界下伏中生界—中新元古界，基岩顶板埋深1200~1900m (图 2)。
1.2 温度场特征
地温场平面展布特征与岩浆活动、地质构造特点、水文地质条件等有直接关系，一般沿断裂构造带和基岩凸起区地温梯度值相对较高。地温梯度等值线圈闭的地热异常区主要受NNE向沧东断裂带控制，主体方向沿NNE向展布，以断裂带为中轴向两侧地温梯度值逐渐降低，由5.0℃/100m降低至3.0℃/100m。在研究区北部靠近造甲城一带，地温梯度值达到5.0℃/100m (图 3)。
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图 3 研究区附近盖层平均地温梯度图Figure 3. Average geothermal gradient of the capping bed near the study area1.3 化学场特征
研究区雾迷山组热储层水质类型以HCO3·Cl·SO4-Na和HCO3 · Cl-Na为主，矿化度为1600~2200mg/L，沧东断裂附近地热井的矿化度差别不大。距离沧东断裂越远，地热井的矿化度越大。地热流体pH值为7.1~8.3，属轻微-强腐蚀性地热流体。
1.4 热储层特征
研究区从上往下共分布5个热储层，分别为明化镇组、馆陶组、奥陶系、寒武系和雾迷山组热储层，热储特征见表 1。
表 1 研究区热储特征Table 1. Thermal reservoir characteristics in the study area热储层 顶板埋深
/m厚度
/m单井涌水量
/(m3· h-1)温度/℃ 矿化度
/(mg· L-1)明化镇组 280~320 950 30~100 45~75 700~2000 馆陶组 1420~1530 360~440 50~80 65~75 1600~1800 奥陶系 1674~2630 22~419 85 96~99 1600~2800 寒武系 1550~2470 80~300 80~120 75~96 1700 雾迷山组 1600~2000 500~600 80~120 96~102 1600~2200 2. 地热资源开发利用现状
研究区地热开采井分布较集中，目前共有地热井18眼，其中有11眼雾迷山组地热井，5眼开采井，6眼回灌井；2012年总开采量为140.7×104m3，总回灌量为119.9×104m3。由于蓟县系雾迷山组热储层是本地区乃至山岭子地热田的主力开采和回灌目的层，回灌井也是雾迷山组热储地热井，因此下面对其热储层开采现状进行分析。近几年，雾迷山组热储静水位埋深呈现逐年下降的趋势，根据2012年动态监测资料可知，该区雾迷山组静水位埋深110m左右，年降幅3m/a。图 4为研究区部分雾迷山组地热井历年的静水位埋深情况。由图 4可知，部分井的年降幅超过3m, 水位呈明显下降趋势，最大水位埋深达129m左右。
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图 4 研究区雾迷山组地热井历年静水位埋深变化趋势(20℃液位)Figure 4. Geothermal well static water level buried depth change trend of Wumishan Formation in the study area (20℃ fluid surface)3. 回灌井施工及试验
3.1 回灌井施工
在研究区施工1眼回灌井(H-1)，目的层为雾迷山组热储层，井深为2495m, 目的层厚度为671m。
3.2 回灌试验
回灌试验进行前，测量H-1井的静水位埋深为112.14m, 对应液面温度为25℃，进行了5个阶段的回灌试验。回灌试验记录见表 2。
表 2 回灌试验记录Table 2. Reinjection test record试验组别 稳定灌量/(m3· h-1) 回灌水温/℃ 稳定动水位/m 稳定时间/h 第一阶段 60 21.5 107.6 19 第二阶段 80 20.6 96.6 30 第三阶段 100 19.8 77.6 100 第四阶段 120 19.2 48.9 120 第五阶段 140 14 20 60 在数据资料整理过程中，为了便于计算分析，需要对回灌流体的温度进行统一校正，消除井筒效应的影响。由于温度的传导扩散特性，地热井流体内温度与深度可认为呈线形关系，校正水位可由公式(1) 计算出来。在本次数据计算中，以20℃作为统一温度对回灌试验观测数据进行校正，校正后回灌试验历时曲线见图 5。
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图 5 校正后H-1井地表水回灌试验曲线Figure 5. The correction surface water reinjection test curve in H-1 wellh=H−ρ平×[H−(h1−h0)]ρ高 (1) 式中：h为校正后水位埋深(m)；H为取水段中点的埋深(m)；h1为观测水位(m)；h0为基点高度(m)；ρ平为地热井内水柱平均密度(kg/m3)；ρ高为热储平均温度对应密度(kg/m3)。
3.3 热储参数
依据《地热单(对)井资源评价技术规程》(DB12/T664—2016) 的规定进行热储相关参数的计算。
(1) 注水渗透系数K注
K注=0.366Q注M×S升lgRrw (2) R=10S升√K (3) 式中：K注为注水渗透系数(m/d)；Q注为注水量(m3/d)；S升为水位回升值(m)。
当T=20℃时，把回灌试验基本数据带入公式(2) 和公式(3) 进行计算，并将得到的注水渗透系统进行平均，得到地表水回灌试验K注=1.47m/d。
(2) 回灌潜力计算
根据热储层吸收率P与水位上升高度ΔH呈幂函数递减关系，将数据分别带入20℃条件下回灌试验的基本公式(4)，并绘制ΔH-P关系曲线图(图 6)。
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图 6 地表水回灌试验ΔH-P关系曲线Figure 6. The ΔH-P relation curve of surface water reinjection testQ=PMΔH (4) 式中：Q为稳定回灌量(m3/d)；P为热储层吸收率(m3/d· m2)；M为热储层有效裂隙厚度(m)；ΔH为回灌时井内水位上升的稳定高度(m)(当井内水位上升至井口)。
假设目前热储层的流体场已趋于稳定，使用地表水进行回灌，当ΔH取112.94m时，根据ΔH-P关系曲线图(图 6)，吸收率为0.015m3/(d· m2)，即动水位为0m时，H-1的最大理论回灌量为152m3/h。
4. 回灌对热储的影响评价
结合研究区雾迷山组热储层岩性特征、流体特征、构造特点和地层特征，利用TOUGH2.0软件建立研究区的数值模型，分析模型的初始条件、边界条件，对雾迷山组热储层进行参数分区，识别模型。根据本次湖水回灌的监测数据，模拟湖水回灌后对热储层温度场和动力场的影响，对比模拟结果和实际监测，进而预测以一定方式回灌条件、确定的时间条件下研究区动力场和温度场的分布特征[9-10]。
4.1 数值模型
(1) TOUGH2.0简介
TOUGH2.0是多相流软件模拟中应用最广泛的软件之一，由美国加州大学伯克利分校劳伦斯实验室开发，它采用积分有限差分方法进行空间离散，能在一维、二维、三维空隙和裂隙介质中流动，在地下水流、地热、CO2地质封存、天然气水合物等模拟方面应用广泛。
从20世纪80年代开始，TOUGH2.0广泛应用于地热储藏问题的研究，包括自然状况模拟、野外实验的设计和分析等，目前TOUGH2.0在地热工程方面的应用仍然非常广泛。
(2) 数学模型(水-热耦合模型)
TOUGH2.0软件平台的基本能量-质量控制方程为公式(5)。
ddt∫VnM(κ)dVn=∫ΓnF(κ)⋅ndΓn+∫Vnq(κ)dVn (5) 将公式(5) 离散为一般的热流-水流控制方程：
∂Mκ∂t=−∇Fκ+qκ (6) 热流：
Mh=φ(SlρlUl+SgρgUg)+(1−φ)ρsUs (7) Fn=∑β=l,ghβρβuβ−λ∇T (8) 水流：
Mw=φ(SlρlXwl+SgρgXwg) (9) Fw=Xwlρlul+Xwgρgug (10) qw=qwl+qwg (11) 根据达西定律可得得渗流速度：
uβ=−κκrβμβ(∇Pκ)β=l,g (12) 其中：Vn为控制单元的体积；Гn为单元表面积；Mκ为控制单元里每单位体积的质量的累积量；Fκ为质量通量；qκ为控制单元里每单位体积的质量源和热量源；n为内部的单位法向向量；T为温度；U为内能；u为达西速度；X为质量分数；Ф为孔隙率；ρ为密度；μ为粘度；λ为热导率；k为渗透率；kr为相对渗透率；g为重力加速度；P为压强；q为源/汇；S为饱和度。
下角标意义：g为气相；h为热；l为液相；r为反应；κ为控制方程指数；β为相指数；s为固相；w为水。
模型各个层允许考虑下面2种边界条件：其方程的流量边界条件可以采用Dirichlet边界条件和Neumann边界条件，但流量边界常用Neumann边界条件，温度边界条件采用Dirichlet边界条件。
Dirichlet边界条件是把边界上的地下水位、侧压水头或势函数描述为时间的函数。Neumann边界条件是给定边界上的流量，任何已知边界流量可通过定义零流量边界上节点源汇(回灌或抽水)的方式来处理。
{1μ[kxkrx∂Pl∂x+kykry∂Pl∂y+kzkrz(∂Pl∂z+ρlg)]|Γ=ql(x,y,z,t)(x,y,z)∈Γ(Dirichlet−水流)T(x,y,z,t)=ϕ1(x,y,z,t)(x,y)∈D(Neumann−热流) 4.2 地热地质模型
本次以雾迷山组热储层为主要开采、回灌目的层，为了更好地模拟该热储层地热流体的运移和开采动态，将数值模型范围以地热田的地质断裂为边界，形成较完整的区块。具体为北部至汉沽断裂，南部为自然流量边界，西部以天津断裂为界，东部边界为沧东断裂，区域面积约347km2(图 7)。根据研究区的地热地质条件，地热地质模型可概化为热源(生热层)、热储层、盖层、热传递方向、控热、储热构造(图 8)。
4.3 回灌对压力场的影响
根据以上数学模型，对研究区地热资源回灌条件动力场进行模拟预测，湖水回灌前动力场见图 9。
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图 9 湖水回灌前研究区动力场Figure 9. Dynamic field before lake water reinjection in the study area本次湖水回灌试验自2013年9月27日开始，至10月31日共持续35d, 累计回灌地表水6.6×104m3。按照回灌量60m3/h、80m3/h、100m3/h、120m3/h和140m3/h进行了5组回灌试验，其中最大灌量140m3/h时动水位稳定在20m左右，水位回升值约为93.6m, 回灌试验情况如表 3所示。
表 3 湖水回灌试验情况Table 3. Reinjection test of lake water落程 水量/(m3· h-1) 动水位/m 持续时间/h 水温/℃ 静水位/m 第一落程 60 107.6 21 21.5 113.58
（20℃液面）第二落程 80 96.6 49 20.6 第三落程 100 77.6 142 19.8 第四落程 120 48.9 229 19.2 第五落程 140 20 81 14 压力测试数据和模拟结果显示，回灌一个月后，热储压力有略微增大的表现，集中回灌能有效缓解热储压力下降，保证了地热资源的可持续开发利用，特别是在集中开采区，地表水较丰富的地区，可以采用地表水集中回灌方式维持热储压力。
用该数值模型模拟将来湖水回灌对热储动力场影响。回灌方式分为供暖季和非供暖季，供暖季回灌量为30×104m3/a, 平均到供暖季120d, 回灌水温20℃，自然回灌方式；非供暖季采用湖水回灌，回灌量为40×104m3/a, 平均到丰水期120d, 回灌水温20℃，自然回灌方式。其他地热井保存当初的开采和回灌条件，预测在无湖水回灌条件下，以及有湖水回灌的条件下，1a和5a后研究区的动力场特征(图 10、图 11)。
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图 10 地热流体回灌后1a (a)、5a (b)后研究区动力场图Figure 10. Dynamic field of the study area one year (a) and five year (b) after geothermal fluid reinjection![]()
图 11 湖水和地热流体回灌后1a (a)、5a (b)后研究区动力场Figure 11. Dynamic field of the study area one year (a) and five year (b)after reinjection of lake water and geothermal fluid由图 10、图 11对比可知，当增加湖水回灌后，相对于单纯的地热流体回灌，5a后H-1井雾迷山组热储层的压力由20.65MPa增加至20.70MPa, 相当于每年减缓下降0.01MPa, 说明了回灌能缓解热储压力下降的趋势，如果长期开展此项回灌工作，对于地热资源的可持续开发具有推动作用。
4.4 回灌对温度场的影响
湖水回灌前，研究区温度场分布见图 12和图 13，湖水回灌后研究区温度场见图 14和图 15。根据模拟结果，湖水回灌后，基岩段温度有下降趋势，下降了0~0.58℃，主要因为刚回灌后就进行温度测试，未给回灌流体充分的热交换时间，可能经过一段时间之后，在基岩的回灌流体温度将达到与热储平衡状态，温度恢复到回灌前状态，因此需要对回灌流体进入热储层后的温度变化情况进行模拟预测。
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图 13 湖水回灌前研究区温度场Figure 13. Ttemperature field before lake water reinjection in the study area![]()
图 14 湖水和地热流体回灌1a后研究区温度场Figure 14. Temperature field in the study area after lake water and geothermal fluid reinjection for 1 year![]()
图 15 湖水和地热流体回灌5a后研究区温度场Figure 15. Temperature field in the study area after lake water and geothermal fluid reinjection for 5 years用该数值模型模拟将来湖水回灌对温度的场影响。回灌方式分为供暖季和非供暖季，供暖季回灌总量为30×104m3，回灌流体温度20℃，自然回灌方式；非供暖季采用湖水回灌，回灌总量为40×104m3，回灌水温20℃，自然回灌方式。其他地热井保存当初的开采和回灌条件，预测在此回灌条件下，1a和5a后研究区的温度场特征(图 13、图 14)。根据单井的数据分析，1a后H-1井的温度降低0.01℃，5a后约降低0.05℃。
因此，根据以上模拟预测，在丰水期采用地表水对本地区雾迷山组热储层进行回灌补给，可以有效缓解区域大规模开发地热资源所造成的热储层压力值逐年快速下降的趋势，同时，大量回灌入热储层的低温流体并未对热储层温度场产生明显影响，因此，地表水回灌不会对本地区的地热资源开发利用造成不利影响。
5. 结论
(1) 根据研究区地热地质条件开凿1眼雾迷山组地热回灌井(H-1)，对该地热井开展回灌试验，确定该地热井的最大回灌量为152m3/h。
(2) 在科学建立地质模型的基础上，采用TOUGH2.0模拟软件对回灌条件下热储层压力场和温度场进行预测。预测结果表明，5a内地表水回灌可减缓热储层压力下降速率1m/a；同时对温度场不会产生明显影响，1a后H-1井的温度降低0.01℃，5a后约降低0.05℃。
致谢: 写作过程中，与中国地质调查局天津地质调查中心赵风清研究员、辛后田教授级高级工程师的讨论使笔者受益匪浅，审稿专家提出了宝贵意见及建议，在此一并致谢。 -
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图 1 研究区大地构造位置（a）和地质简图（b）（据参考文献[16]修改）
Figure 1. The tectonic location(a)and simplified geological map(b)of the study area
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图 3 石英闪长岩野外（a）和显微（b）照片
Bi—黑云母；Pl—斜长石；Kf—钾长石；Q—石英
Figure 3. Outcrop photo(a)and micrograph(b)of quartz diorite
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图 4 石英闪长岩锆石阴极发光（CL）图像（a）、锆石U-Pb谐和图及206Pb/238U年龄加权平均值图（b、c）
Figure 4. CL images (a), U-Pb concordia diagrams and average 206Pb/238U age (b, c) of zircons from quartz biorite
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图 6 微量元素蛛网图（a）和稀土元素配分曲线（b）[43]
Figure 6. Primitive mantle-normalized trace element spidergrams(a)and chondrite-normalized REE patterns(b)
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表 1 石英闪长岩主量、微量和稀土元素分析数据
Table 1 Whole-rock major, trace and rare earth elements of quartz diorite
样品号 P7-83-1 P10-142-1 P10-144-1 P10-146-1 SiO2 64.06 62.13 61.94 62.96 TiO2 0.45 0.47 0.49 0.46 Al2O3 16.26 16.56 16 16.24 Fe2O3 0.07 2.16 2.46 0.28 FeO 4.49 2.71 2.38 4.02 MnO 0.13 0.09 0.11 0.078 MgO 2.21 2 3.32 2.46 CaO 4.38 4.05 3.24 2.91 Na2O 4.17 4.23 4.33 4.45 K2O 1.13 1.47 1.06 1.17 P2O5 0.16 0.16 0.17 0.15 H2O+ 1.98 3.67 4.23 4.39 CO2 2.19 1.88 1.61 2.37 烧失量 0.66 17.17 23.77 19.48 总和 99.49 99.70 99.73 99.57 TFeO 4.55 4.65 4.59 4.27 TFe2O3 4.11 4.60 4.60 3.90 Cs 4.5 0.96 0.87 0.58 Rb 104 28.3 39.3 26.8 Sr 336 461 354 284 Ba 471 462 800 398 Ga 19.6 14.7 15.3 14.4 Nb 11.6 6.5 5.92 5.92 Ta 1.03 0.55 0.45 0.48 Zr 161 95.6 91.3 89.3 Hf 5.03 2.89 2.77 2.81 Th 13.4 7.05 6.13 6.57 V 88.7 98.3 106 123 Cr 16.6 8.6 9.69 9.12 Co 10.1 10.1 9.47 10.3 N1 5.23 4.31 4.73 4.64 Li 18.4 6.25 7.27 7.72 Sc 14.6 12.4 12.9 13.8 U 1.6 1.61 0.9 0.94 Pb 17.1 7.24 8.03 4.81 Zn 88.6 68.7 54.4 57.6 Cu 6.12 16.80 5.06 13.60 La 28.8 24.8 21.3 19.6 Ce 45.5 34.5 31.8 28.6 Pr 6.74 5.17 4.72 4.53 Nd 24.8 18.9 17.6 17.3 Sm 4.6 3.3 3.12 3.06 Eu 1.19 0.98 1 0.94 Gd 4 2.8 2.61 2.52 Tb 0.66 0.46 0.41 0.4 Dy 3.64 2.54 2.35 2.29 Ho 0.67 0.51 0.46 0.46 Er 1.94 1.54 1.42 1.37 Tm 0.28 0.25 0.22 0.22 Yb 1.84 1.67 1.56 1.54 Lu 0.27 0.28 0.26 0.25 Y 17.8 13.6 12.1 12.1 ΣREE 142.73 111.30 100.93 95.18 LREE 111.63 87.65 79.54 74.03 HREE 31.10 23.65 21.39 21.15 LREE/HREE 3.59 3.71 3.72 3.50 注: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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表 2 石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb定年数据
Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb data for quartz diorites
样品号 含量/10-6 232Th/238U 同位素比值 年龄/Ma Pb U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ TW5025-1 1 89 1201 0.277 0.001 0.0730 0.0008 0.844 0.0121 454 5 621 9 2 65 919 0.141 0.001 0.0729 0.0008 0.680 0.0095 454 5 527 7 3 145 1955 0.217 0.003 0.0734 0.0008 0.772 0.0111 457 5 581 8 4 92 1112 0.305 0.002 0.0742 0.0008 1.23 0.0283 461 5 815 19 5 100 1293 0.474 0.005 0.0727 0.0008 0.689 0.0102 453 5 532 8 6 73 867 0.408 0.006 0.0732 0.0007 1.065 0.0232 456 5 736 16 7 66 933 0.192 0.001 0.0732 0.0008 0.569 0.0083 456 5 458 7 8 40 536 0.343 0.006 0.0728 0.0008 0.597 0.0088 453 5 476 7 9 44 538 0.307 0.001 0.0730 0.0009 0.926 0.0199 454 6 666 14 10 24 306 0.490 0.002 0.0728 0.0008 0.587 0.0125 453 5 469 10 11 45 440 0.244 0.003 0.0870 0.0012 1.47 0.0368 538 7 920 23 12 57 847 0.063 0.001 0.0723 0.0007 0.560 0.0082 450 5 451 7 13 129 1271 0.338 0.001 0.0737 0.0009 1.97 0.0284 459 5 1106 16 14 198 1976 0.392 0.004 0.0747 0.0008 1.89 0.0259 464 5 1078 15 15 198 1965 0.331 0.002 0.0744 0.0008 1.90 0.0278 462 5 1080 16 16 28 371 0.384 0.001 0.0728 0.0007 0.615 0.0104 453 5 486 8 17 43 533 0.561 0.002 0.0637 0.0007 1.33 0.0248 398 5 860 16 18 37 528 0.378 0.007 0.0684 0.0007 0.556 0.0085 427 4 449 7 19 221 3211 0.085 0.000 0.0727 0.0007 0.586 0.0079 453 5 468 6 20 101 1433 0.116 0.002 0.0734 0.0008 0.618 0.0086 457 5 488 7 21 42 576 0.357 0.003 0.0723 0.0007 0.562 0.0085 450 4 453 7 22 19 275 0.448 0.002 0.0680 0.0007 0.544 0.0109 424 5 441 9 23 16 233 0.298 0.004 0.0667 0.0007 0.518 0.0124 416 4 424 10 24 16 237 0.402 0.001 0.0659 0.0007 0.514 0.0112 411 4 421 9 25 71 1046 0.259 0.001 0.0675 0.0007 0.616 0.0088 421 4 487 7 26 140 1393 0.328 0.005 0.0750 0.0009 2.16 0.0563 466 6 1167 30 27 18 255 0.489 0.015 0.0668 0.0007 0.544 0.0111 417 4 441 9 28 127 1688 0.218 0.001 0.0666 0.0007 1.05 0.0171 416 4 729 12 29 21 272 0.664 0.009 0.0639 0.0007 0.994 0.0171 399 4 701 12 30 38 443 0.511 0.004 0.0732 0.0007 1.13 0.0186 456 5 766 13 31 15 228 0.383 0.000 0.0667 0.0007 0.523 0.0115 416 4 427 9 32 16 218 0.593 0.001 0.0682 0.0007 0.541 0.0130 425 4 439 11 TWP7—83—1 1 22 295 0.2304 0.0009 0.0728 0.0008 0.701 0.0115 453 5 539 9 2 22 330 0.3291 0.0021 0.0661 0.0007 0.508 0.0081 412 4 417 7 3 27 407 0.3479 0.0029 0.0663 0.0008 0.500 0.0067 414 5 412 6 4 60 1105 0.2189 0.0004 0.0522 0.0006 0.560 0.0085 328 3 452 7 5 31 457 0.3598 0.0027 0.0664 0.0007 0.508 0.0089 415 4 417 7 6 23 317 0.4917 0.0007 0.0672 0.0007 0.622 0.0103 419 4 491 8 7 22 332 0.2979 0.0036 0.0661 0.0007 0.502 0.0093 412 4 413 8 8 21 322 0.3762 0.0018 0.0660 0.0007 0.504 0.0072 412 4 414 6 9 27 405 0.2973 0.0010 0.0662 0.0007 0.514 0.0080 413 4 421 7 10 22 330 0.4002 0.0043 0.0663 0.0007 0.508 0.0073 414 4 417 6 11 29 430 0.3305 0.0008 0.0665 0.0007 0.507 0.0079 415 4 416 6 12 26 387 0.2942 0.0016 0.0667 0.0007 0.501 0.0072 416 4 412 6 13 26 375 0.3984 0.0044 0.0660 0.0007 0.503 0.0081 412 4 414 7 14 26 390 0.3682 0.0030 0.0661 0.0007 0.510 0.0073 412 4 418 6 15 29 440 0.3739 0.0015 0.0661 0.0007 0.505 0.0073 413 4 415 6 16 28 413 0.4278 0.0036 0.0664 0.0007 0.503 0.0070 414 4 414 6 17 17 242 0.5087 0.0016 0.0662 0.0007 0.501 0.0086 413 4 412 7 18 18 258 0.4637 0.0020 0.0663 0.0007 0.504 0.0073 414 4 414 6 19 28 450 0.0628 0.0002 0.0661 0.0006 0.501 0.0079 412 4 412 6 20 23 346 0.4553 0.0022 0.0661 0.0007 0.501 0.0083 413 4 412 7 21 21 311 0.4855 0.0048 0.0660 0.0007 0.507 0.0179 412 4 416 15 22 16 220 0.6473 0.0014 0.0660 0.0007 0.505 0.0065 412 4 415 5 23 164 3480 0.4333 0.0010 0.0371 0.0004 0.803 0.0141 235 2 598 11 24 28 404 0.5038 0.0013 0.0666 0.0007 0.506 0.0072 415 4 416 6
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表 3 石英闪长岩锆石Hf同位素数据
Table 3 Zircon Hf isotopic composition of U-Pb data for quartz diorite of Late Silurian
样品号 年龄/Ma 176Lu/177Hf(corr) 2σ l76Hf/l77Hf(corr) 2σ εHf(0) εHf(t) 2σ TDM1/Ma 2σ fLu/Hf TDM2/Ma 1 413 0.0006 0.000003 0.3 0.00001 19.5 - 10.5 0.5 1438 36 -0.98 2063 2 413 0.0006 0.000005 0.3 0.00001 20.0 - 11.1 0.4 1460 34 -0.98 2098 3 413 0.0006 0.000002 0.3 0.00001 19.5 - 10.6 0.5 1442 35 -0.98 2068 4 413 0.0006 0.000006 0.3 0.00001 20.5 - 11.6 0.5 1482 37 -0.98 2131 5 413 0.0006 0.000004 0.3 0.00001 21.0 - 12.1 0.5 1498 41 -0.98 2158 6 413 0.0006 0.000006 0.3 0.00001 18.2 -9.2 0.4 1389 34 -0.98 1982 7 413 0.0006 0.000006 0.3 0.00001 19.6 - 10.7 0.5 1443 39 -0.98 2072 8 413 0.0006 0.000011 0.3 0.00001 20.2 - 11.3 0.5 1469 38 -0.98 2111 9 413 0.0008 0.000005 0.3 0.00001 19.8 - 11.0 0.5 1462 40 -0.98 2091 10 413 0.0006 0.000006 0.3 0.00001 20.4 - 11.5 0.5 1478 38 -0.98 2125 11 413 0.0006 0.000004 0.3 0.00002 22.8 - 13.9 0.5 1569 42 -0.98 2273 12 413 0.0005 0.000004 0.3 0.00002 20.1 - 11.2 0.6 1462 43 -0.98 2103 13 413 0.0004 0.000005 0.3 0.00002 24.3 - 15.3 0.6 1619 43 -0.99 2363 14 413 0.0008 0.000002 0.3 0.00002 18.5 -9.6 0.6 1407 44 -0.98 2004
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-
Windley B F, Alexeiev D, Xiao W J, et al. Tectonics models for accretion of the Central Asian Orogenic Belt[J]. J. Geol. Soc., Lond., 2007, 164:31-47. doi: 10.1144/0016-76492006-022
Han B F, He G Q, Wang X C, et al. Late Carboniferous collision between the Tarim and Kazakhstan-Yili terranes in the western segment of the South Tian Shan Orogen, Central Asia, and implications for the Northern Xinjiang, western China[J]. Earth-Sci. Rev., 2011, 109:74-93. doi: 10.1016/j.earscirev.2011.09.001
Xu Z, Han B F, Ren R, et al. Ultramafic-mafic mélange, island arc and post-collisional intrusions in the Mayile Mountain, West Junggar China:implications for Paleozoic intraoceanic subduction-accretion process[J]. Lithos., 2012, 132/133:141-161. doi: 10.1016/j.lithos.2011.11.016
Xu B, Charvet J, Chen Y, et al. Middle Paleozoic convergent orogenic belts in western Inner Mongolia (China):framework, kinematics, geochronology and implications for tectonic evolution of the Central Asian Orogenic Belt[J]. Gondwana Res., 2013, 23:1342-1364. doi: 10.1016/j.gr.2012.05.015
Zhang X H, Gao Y L, Wang Z J, et al. Carboniferous appinitic intrusions from the northern North China craton:geochemistry, petrogenesis and tectonic implications[J]. J. Geol. Soc., Lond., 2012, 169:337-351. doi: 10.1144/0016-76492011-062
Coleman R G. Continental growth of Northwest China[J]. Tectonics, 1989, 8(3):621-635. doi: 10.1029/TC008i003p00621
Windley B F, Allen M B, Zhang C, et al. Paleozoic accretion and Cenozoic redeformation of the Chinese Tien Shan range, Central Asia[J]. Geology, 1990, 18(2):128-131. doi: 10.1130/0091-7613(1990)018<0128:PAACRO>2.3.CO;2
Allen M B, Windley B F, Zhang C. Palaeozoic collisional tectonics and magmatism of the Chinese Tien Shan, Central Asia[J]. Tectonophysics, 1992, 220(1/4):89-115. doi: 10.1016-0040-1951(93)90225-9/
Allen M B, Engor A M C, Natalin B A. Junggar, Turfan and Alakol basins as Late Permian to Early Triassic extensional structures in a sinistral shear zone in the Altaid orogenic collage, Central Asia[J]. J. Geol. Soc., Lond., 1995, 152(2):32-338. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=d93ec7e7a85de5d3e1296212feefd909
Sengor A M C, Natalin B A, Burtman V S. Evolution of the Altaid tectonic collage and Palaeozoic crustal growth in the Eurasia[J]. Nature, 1993, 364:299-304. doi: 10.1038/364299a0
Gao J, Li M S, Xiao X C, et al. Paleozoic tectonic evolution of the Tianshan orogen, northwestern China[J]. Tectonophysics, 1998, 287(1/4):213-231. doi: 10.1016-S0040-1951(98)80070-X/
Jahn B M, Griffin W L, Windley B F. Continental growth in the Phanerozoic:Evidence from Central Asia[J]. Tectonophysics, 2000, 328(1):vii-x. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Conference/9222271
Xiao W J, Zhang L C, Qin K Z, et al. Paleozoic accretionary and collisional tectonics of the eastern Tianshan (CHINA):Implications for the continental growth of Central Asia[J]. American Journal of Science, 2004, 304(4):370-395. doi: 10.2475/ajs.304.4.370
Xiao W J, Han C, Yuan C, et al. Middle Cambrian to Permian subduction-related accretionary orogenesis of northern Xinjiang, NW China:Implications for the tectonic evolution of Central Asia[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2008, 32(2/4):102-117. https://core.ac.uk/display/37905021
Xiao W J, Windley B F, Huang B C, et al. End-Permian to mid-Triassic termination of the accretionary processes of the southern Altaids:implications for the geodynamic evolution, Phanerozoic continental growth, and metallogeny of Central Asia[J]. International Journal of Earth Sciences, 2009, 98(6):1189-1217. doi: 10.1007/s00531-008-0407-z
Wang Z Z, Han B F, Feng L X, et al. Geochronology, geochemistry and origins of the Paleozoic-Triassic plutons in the Langshan area, western Inner Mongolia, China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2015, 97:337-351. doi: 10.1016/j.jseaes.2014.08.005
Zhang S H, Zhao Y, Song B, et al. Carboniferous granitic plutons from the northern margin of the North China block:implications for a late Paleozoic active continental margin[J]. J. Geol. Soc., Lond., 2007, 164:451-463. doi: 10.1144/0016-76492005-190
Zhang S H, ZhaoY, Song B, et al. Contrasting Late Carboniferous and Late Permian-Middle Triassic intrusive suites from the northern margin of the North China craton:geochronology, petrogenesis, and tectonic implications[J]. Geol. Soc. Am. Bull., 2009, 121:181-200.
Zhang S H, Zhao Y, Kröner A, et al. Early Permain plutons from the northern North China Block:constraints on continental arc evolution and convergent margin magmatism related to the Central Asian Orogenic Belt[J]. Int. J. Earth Sci., 2009, 98:1441-1467. doi: 10.1007/s00531-008-0368-2
Zhang X H, Wilde S, Zhang H F, et al. Early Permian high-K calc-alkaline volcanic rocks from NW Inner Mongolia, North China:geochemistry, origin and tectonic implications[J]. J. Geol. Soc., Lond., 2011, 168:525-543. doi: 10.1144/0016-76492010-094
Zhang X H, Mao Q, Zhang H F, et al. Mafic and felsic magma interaction during the construction of high-K calc-alkaline plutons within a metacratonic passive margin:the Early Permian Guyang batholith from the northern Northern China Craton[J]. Lithos, 2011, 125:569-591. doi: 10.1016/j.lithos.2011.03.008
周志广, 张华锋, 刘还林, 等, 内蒙中部四子王旗地区基性侵入岩锆石定年及其意义[J].岩石学报, 2009, 25(6):1519-1528. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200906023 罗红玲, 吴泰然, 赵磊, 华北板块北缘乌梁斯太A型花岗岩体锆石SHRIMP U-Pb定年及构造意义[J].岩石学报, 2009, (3):515-526. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200903004 吴亚飞, 曾键年, 曹建劲, 等.内蒙古东升庙海西期岩体锆石U-Pb年龄[J].地质科技情报, 2013, 32(6):23-30. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201306004 Feng J Y, Xiao W J, Windley B, et al. Field geology, geochronology and geochemistry of mafic-ultramafic rocks from Alxa, China:implications for Late Permian accretionary tectonics in the southern Altaids[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2013, 78:114-142. doi: 10.1016/j.jseaes.2013.01.020
刘敦一, 简平, 张旗, 等.内蒙古图林凯蛇绿岩中埃达克岩SHRIMP测年:早古生代洋壳消减的证据[J].地质学报, 2003, 77(3):317-327. doi: 10.3321/j.issn:0001-5717.2003.03.004 许立权, 邓晋福, 陈志勇, 等.内蒙古达茂旗北部奥陶纪埃达克岩类的识别及其意义[J].现代地质, 2003, 17(4):428-434. doi: 10.3969/j.issn.1000-8527.2003.04.011 许立权, 陶继雄.内蒙古达茂旗北部奥陶纪花岗岩类特征及其构造意义[J].华南地质与矿产, 2003, (1):17-22. doi: 10.3969/j.issn.1007-3701.2003.01.004 Jian P, Liu D, Kröner A, et al. Time scale of an early to mid-Paleozoic orogenic cycle of the long-lived Central Asian Orogenic Belt, Inner Mongolia of China:implications for continental growth[J]. Lithos, 2008, 101:233-259. doi: 10.1016/j.lithos.2007.07.005
张维, 简平.内蒙古达茂旗北部早古生代花岗岩类SHRIMP U-Pb年代学[J].地质学报, 2008, 82(6):778-787. doi: 10.3321/j.issn:0001-5717.2008.06.007 范宏瑞, 胡芳芳, 杨奎锋.内蒙古白云鄂博地区晚古生代闪长质-花岗质岩石年代学框架及其地质意义[J].岩石学报, 2009, 25(11):2933-2938. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ysxb98200911022 李建锋, 张志诚, 韩宝福.内蒙古达茂旗北部闪长岩锆石SHRIMP U-Pb、角闪石40Ar/39Ar年代学及其地质意义[J].岩石矿物学杂志, 2010, 29(6):732-740. doi: 10.3969/j.issn.1000-6524.2010.06.010 冯丽霞, 张志诚, 韩宝福, 等.内蒙古达茂旗花岗岩类LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义[J].地质通报, 2013, 32(11):1737-1748. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2013.11.006 Zhang W, Jian P, Kröner A, et al. Magmatic and metamorphic development of an early to mid-Paleozoic continental margin arc in the southernmost Central Asian Orogenic Belt, Inner Mongolia, China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2013, 72:63-74. doi: 10.1016/j.jseaes.2012.05.025
Wu T R, He G Q, Zhang C. On Paleozoic tectonics in the Alxa region, Inner Mongolia, China[J]. Acta Geol, Sin., 1998, 72:256-263.
李怀坤, 耿建珍, 郝爽, 等.用激光烧灼多接收器等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)测定锆石U-Pb同位素年龄的研究[J].矿物岩石地球化学通报, 2009, 28(增刊):77. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-KWXB2009S1311.htm Liu Y S, Gao S, Hu Z C. Continental and oceanic crust recycling-induced melt-peridotite interactions in the Trans-North of mantle xenoliths[J]. Journal of Petrology, 2010, 51:537-571. doi: 10.1093/petrology/egp082
Ludwig K R. Users manual for Isoplot 3.0:A geochronological toolkit for Microsoft Exccel[J]. Berkeley:Berkeley Geochronology Center, California, 2003:1-39.
Griffin W L, Wang X, Jackson S E, et al. Zircon chemistry and magma mixing, SE China:In situ analysis of Hf isotopes, Tonglu and Pingtan igneous complexes[J]. Lithos, 2002, 61:237-269. doi: 10.1016/S0024-4937(02)00082-8
Wu F Y, Yang Y H, Xie L W, et al. Hf isotopic compositions of the standard zircons and baddeleyites used in U-Pb geochronology[J]. Chem. Geol., 2006, 234:105-126. doi: 10.1016/j.chemgeo.2006.05.003
Middlemost E A K. Naming materials in the magma/igneous rock system[J]. Earth-Science Reviews. 1994, 37(3/4):215-224.
Kuno H. "Differentiation of basaltic magmas"[C]//Hess H, Poldervaart A. Basalts: The Poldervaart treatise on rocks of basaltic composition. New York: Interscience, 1968: 623-688.
Sun S S, Mcdonough W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts:Implications for mantle composition and processes[J]. Geological Society, London, Special Publications, 1989, 42(1):313-345. doi: 10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19
Yang J H, Wu F Y, Shao J A, et al. Constrains on the timing of the Yanshan fold and thrust belt, North China[J]. Earth Planet. Sci. Lett., 2006, 246:336-352. doi: 10.1016/j.epsl.2006.04.029
Wilson M. Igneous Petrogenesis[M]. London:Unwin Hyman, 1989:1-466.
Saunders A D, Storey M, Kent R W, et al. Consequences of plume-lithosphere interactions[C]//Storey B C, Alabaster T, Pankhurst R J. Magmatism and the Cause of Continental Breakup. Geological Society, Special Publications, London, 1992: 41-60.
Woodhead J D, Hergt J M, Davidson J P, et al. Hafnium isotope evidence for"conservative"element mobility during subduction zone processes[J]. Earth and Planet Science Letters, 2001, 192:331-346. doi: 10.1016/S0012-821X(01)00453-8
田健, 张永, 滕学建, 等.内蒙古狼山地区晚志留世二云母二长花岗岩体的厘定及其地质意义[J].地质学报, 2019, 93(3):661-673. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dizhixb201903012 Pearce J A, Harris N B W, Tindle A G. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rock[J]. Journal of Petrology, 1984, 25(4):956-983. doi: 10.1093/petrology/25.4.956
邓晋福, 肖庆辉, 苏尚国, 等.火成岩组合与构造环境:讨论[J].高校地质学报, 2007, 11:392-404. doi: 10.3969/j.issn.1006-7493.2007.03.009 邓晋福, 刘翠, 冯艳芳, 等.关于火成岩常用图解的正确使用:讨论与建议[J].地质论评, 2015, 61(4):718-734. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dzlp201504002 李文国, 李庆富, 姜万德, 等.内蒙古自治区岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社, 1996. 天津地质调查中心.区域地质矿产调查报告(查干呼舒庙等六幅). 2016.
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