U-Pb age and geochemical characteristics of quartz diorite in Early Carboniferous from Langshan area of Inner Mongolia, and its implication for subduction of Paleo-Asian Ocean
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摘要:
内蒙古狼山山脉西侧分布大面积的晚古生代岩浆岩，时代集中在早石炭世—晚二叠世，早石炭世石英闪长岩体出露于潮格温都尔镇西侧。该岩体岩性为石英闪长岩，LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄显示，石英闪长岩的206Pb/238U年龄加权平均值为337.4±6.6 Ma。岩石暗色矿物以角闪石为主，黑云母次之，富铁，富钠，高钠钾比值，为钙碱性系列；富集大离子亲石元素Rb、K、Pb，不同程度的亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti的特点，稀土元素配分型式为轻稀土元素富集，重稀土元素亏损，弱的负Eu异常，总体反映岩浆弧的地球化学特征。构造环境判别图显示样品点落在大陆边缘弧范围，岩石地球化学特征表明狼山地区早石炭世处于大陆边缘弧构造背景，古亚洲洋石炭纪存在向南俯冲。对比北部造山带西乌旗地区的早石炭世石英闪长岩，两者地球化学特征基本相同。因此，早石炭世古亚洲洋发生了双向俯冲，形成了以石英闪长岩为主的岩石类型。
Abstract:The Late Paleozoic magmatites are distributed in the west of Inner Mongolian Langshan Mountain, with the formation concentrated in Early Carboniferous and Late Permian.The quartz diorite body of Early Carboniferous strata are outcropped in the west of Chaogewenduer Town.LA-ICP-MS zircon U-Pb age shows that the 206Pb/238U weighted average age of quartz diorite is 337.4±6.6 Ma.The characteristics of quartz diorite exhibit that the amphibole is the main dark mineral, characterized by enrichment in TFeO(TFeO=4.18%~6.95%) and Na2O (Na2O=3.11%~4.07%), high Na2O/K2O (Na2O/K2O 1.27~2.50), being calc alkaline series, enrichment in LILE (K, Rb, Ba), depletion in Nb, Ta, P and Ti, enrichment in LREE, and depletion in HREE as well as negligible Eu anomalies, which reflects the geochemical characteristics of magmatic arc.Th/Yb-Ta/Yb discriminant diagram shows the samples plot in the area of the continental margin arc.The geochemical characteristics of quartz diorite shows that the tectonic setting of Langshan area belonged to the continental margin arc in Early Carboniferous, the existence of the southward subduction of the paleo-Asian Ocean, and that, compared with the Early Carboniferous quartz diorite in Xiwuqi area of the northern orogenic belt, their geochemical characteristics are basically the same.Therefore, the paleo-Asian Ocean underwent bidirectional subduction in Early Carboniferous and formed the rock type dominated by quartz diorite.
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Keywords:
- Inner Mongolia /
- Langshan area /
- Early Carboniferous /
- quartz diorite /
- continental margin arc
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受太阳辐射变化等影响，全新世气候变化存在周期性波动[1-3]。作为与人类活动联系最密切的时期，全新世高分辨率的古气候环境及其变化机制研究，有助于了解未来全球变化趋势，现已成为当前研究的热点。中低纬度地区的厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和亚洲季风（AM）在亚非地区的降水乃至全球气候变化中扮演了重要角色[4-6]。研究表明，中全新世ENSO活动性很弱，到晚期ENSO活动性逐渐增强[7-10]。亚洲季风主要包括东亚季风和印度季风2个单元，对于不同尺度两者的变化关系仍存在争议。
中国南方热带全新世研究在海南双池玛珥湖[11-15]、湛江湖光岩玛珥湖[16-26]、沿岸珊瑚礁[27-28]，以及南海[29-30]等地区做了大量的工作，在气候环境演变、海平面变化、海水温度重建等方面取得了诸多研究成果，但全新世以来的环境演化过程及其机制还存在不同的认识。受东亚季风和印度季风的共同影响，雷州半岛全新世以来湖相沉积发育，但其南部全新世缺乏高分辨率的研究资料。湖泊沉积具有连续性好、储存信息量大、沉积速度快、时间分辨率高等优点，在古气候研究中具有重要地位[31]。本文以雷州半岛南部湖相沉积物为载体，通过粒度、磁化率、色度、总有机碳、总氮含量等指标探讨该地区早中全新世以来的气候环境演变，为中国热带地区全新世气候研究提供资料。
1. 研究区概况与分析方法
1.1 研究区概况
研究区位于雷州半岛南部徐闻县境内（图 1-a、b），属热带-亚热带季风气候区，年平均气温约23℃，年平均降水约1400mm, 集中于5~10月（图 2），多雷阵雨和暴雨。主要植被类型为热带季雨林[33]。
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图 1 研究区位置(a)、剖面位置（b, 据参考文献[26]修改）和剖面照片（c）Figure 1. Location of the study area (a), location of JM section (b) and photo of JM section (c)![]()
图 2 徐闻月平均气温与降水图（1981—2010年）[32]Figure 2. Mean monthly temperature and precipitation in Xuwen County during AD1981-2010剖面地点位于九亩村东侧约200m（北纬20°22′8.54″、东经110°01′58.90″），海拔高度约5m, 表层覆有约5cm的耕植土。研究区基岩主要为玄武质火山岩[34]。全新世以来海平面在该地区的最高变幅为2~3m[27-28]，因此认为剖面未受到海平面变化的影响。
1.2 分析方法
去除表层耕作层后，人工挖掘深1.54m的湖相沉积剖面（JM剖面）（图 1-c），从顶部开始以2cm间隔连续采样77个，同时用边长为2cm的标准古地磁塑料方盒采集古地磁样品。室内对样品的粒度、色度、总有机碳（TOC）、总氮（TN）指标进行分析测试。
粒度分析按照常规方法进行[35]，去除有机质和碳酸盐，加入分散剂震荡后，采用英国Malvern公司的Mastersizer 2000型激光粒度仪测试，测试范围为0.02~2000μm。磁化率测试使用英国Bartington公司生产的MS2型高低频磁化率测量仪测量样品的低频磁化率，通过计算得到其质量磁化率。样品干燥研磨后，采用柯尼卡美能达公司CM-700D分光测色计测试色度指标。研磨样品加酸后冲洗至中性，冷冻干燥后称量15~20mg样品于锡杯中，采用意大利Costech公司生产的元素分析仪（Costech4024）进行总有机碳和总氮含量测试。
2. 分析结果
2.1 地层与年代
JM剖面自上而下可分为8层（图 3）：0~10cm, 灰白色粉砂，与上覆耕作层界线清楚，无层理，顶部含有现代植物根系和细粒炭屑；10~48cm, 青灰色含粘土粉砂，水平层理发育；48~56cm, 浅棕色粘土质粉砂，略具水平层理；56~90cm, 杂色含粘土粉砂，层理略显水平；90~114cm, 杂色含粘土粉砂，无层理；114~148cm, 浅红棕色粘土质粉砂；148~152cm, 青灰色砂质粘土质粉砂；152~154cm, 灰褐色砂质粘土质粉砂（未见底）。
选取剖面中4个样品送至美国Beta实验室进行14C年代测定，应用OxCal4.2软件采用IntCal13校准曲线[36]对测年结果进行校正，测年及校正结果见表 1。应用基于R语言的Bacon包[37]构建JM剖面的年龄-深度模型（图 3），采用的计算方法为区间线性差值。根据14C测年结果，JM剖面校正后年龄范围为10.5~6.5cal ka BP，JM剖面0~32cm沉积速率为0.12cm/a, 33~98cm为0.04cm/a, 98~154cm为0.03cm/a。剖面平均沉积速率为0.04cm/a。
表 1 JM剖面沉积物14C测年结果Table 1. AMS radiocarbon dates for JM section样品编号 实验室编号 深度/cm 测年材料 14C年龄/a BP 校正年龄/cal a BP 13jm-3 Beta-416459 5~6 沉积物 5730±30 6445~6633 13jm-27 Beta-434636 53~54 沉积物 5940±30 6673~6851 13jm-50 Beta-434638 99~100 沉积物 7540±40 8325~8408 13jm-66 Beta-416461 131~132 沉积物 8610±30 9526~9655 2.2 粒度组分及参数
参照Udden-Wentworth[38]粒度分级标准，将沉积物粒度分为中粗砂（D>250μm）、细砂（125~250μm）、极细砂（62.5~125μm）、粗粉砂（31.2~62.5μm）、中粉砂（15.6~31.2μm）、细粉砂（7.8~15.6μm）、极细粉砂（3.9~7.8μm）和粘土（D＜3.9μm）8级。用矩阵法定量计算[39]出平均粒径（Md）、标准偏差（σ）、偏度（SK）、尖度（K）等主要粒度参数。平均粒径与平均运输动力的强度有关；标准偏差用来表示沉积物的分选程度，即颗粒大小的均匀性；偏度用来度量频率曲线的不对称程度；尖度（峰度）主要用来表示频率分布曲线与正态分布曲线相比峰的宽窄尖锐程度[40]。
JM剖面粒径以粉砂为主，最低含量为44.62%，最高含量为91.87%，平均含量达82.44%；粘土含量范围为7.05%~37.78%，平均含量为13.90%；砂含量变化范围为0~26.65%，平均含量为3.66%。平均粒径（Mz）变化范围为4.70~6.86Φ，变化幅度小；标准偏差（σ）变化范围为1.19~2.63，分选性差；偏度（SK）变化范围为-0.50~1.92，除底部少部分样品为负偏外，其余都是正偏，偏幅较大，沉积物粒径趋向粗粒。尖度（K）变化范围为2.06~7.34，变化范围较大，尖度很尖-极尖。
根据剖面不同深度各级粒径含量及粒径参数的变化（图 4），将剖面自下而上分为4段。
154~130cm, 粘土、极细粉砂、粗粉砂含量为剖面的最高值，细粉砂和中粉砂含量为剖面中低值且总体呈上升趋势，砂质组分含量为1.13%~30.82%，砂质组分存在较大幅度的波动，但总体向上粒级趋向细粒。中值粒径和平均粒径均呈现大幅度的波动。标准偏差为剖面高值段，平均可达1.85，偏度由负偏转向正偏，呈增大趋势，尖度为剖面低值。粒径频率分布曲线基本呈现出双峰，但变化较大。在136~132cm处极细砂和细砂组分含量的突然增加，使得其他各粒度组分含量和粒径参数突变，如粘土、细粉砂等含量突然降低，粗粉砂含量、标准偏差突然升高。
130~107cm, 粘土、极细粉砂含量为剖面中的相对高值且向上呈下降趋势，细粉砂在130~116cm呈稳定高值，之后迅速下降，中粉砂和粗粉砂含量较低且向上呈增加趋势，无砂质组分的存在。平均粒径和中值粒径向上趋向粗粒，频率曲线为单峰，正偏，尖度逐渐增加至剖面最大，最高可达7.34，标准偏差逐渐降低。
107~53cm, 以细粉砂和中粉砂含量为主，各组分含量相对稳定，无显著波动，无砂质组分段。中值和平均粒径无明显变化，频率曲线为单峰，偏度和尖度逐渐降低，标准偏差较稳定。
53~0cm, 以中粉砂为主，平均含量达34.8%，细粉砂含量有增加趋势，粗粉砂含量相应减少，出现砂质组分段，各砂质组分近同步变化，该段粘土和粉砂质组分存在较大波动。中值粒径和平均粒径呈下降趋势，偏度、标准偏差和尖度整体与107~53cm阶段变化一致，但因砂质组分的波动变化，使得频率曲线由单峰变为双峰，标准偏差突然增大，偏度突然降低。
2.3 TOC，TN，TOC/TN和磁化率、色度
JM剖面TOC和TN含量均较低。TOC含量的变化范围为0.18%~0.55%，平均值为0.29%；TN含量小于0.10%，变化范围为0.036%~0.087%，平均值为0.054%；两者在JM剖面中的变幅不大，约10cm处向上含量明显增加。TOC/TN值变化范围为3.7~7.9，平均值为5.5。
质量磁化率（10-8m3/kg）变化范围为0.91~19.43，以130cm和53cm为界，自下而上分为明显的高-低-高值3段，平均值分别为9.54、2.78和6.90。
亮度L*变化范围为71.5~84.7，95~125cm为最高值段，平均高达83.47，至上呈“阶梯式”下降；红度a*变化范围为0.08~8.45；黄度b*变化范围为10.04~22.13，两者变化相似，均呈现出先增后减少的变化趋势。130~150cm色度值存在近“V”形的大幅波动，在135cm左右L*值达到剖面最低，a*和b*值为剖面最高。
3. 讨论
3.1 各指标的环境指示意义
湖泊沉积物的粒度分布蕴含运输动力和沉积环境变化的信息，碎屑物质入湖主要来自水力和（或）风力搬运[35，41-44]。对于湖面有较大波动的湖相沉积，粗颗粒含量的增加代表低水位时的干旱气候条件，反之则代表高水位的湿润气候条件。而当湖面相对稳定时，湖相沉积物主要受控于入湖径流量及其强度，常受降雨及集水区植被状况的控制[45-47]。JM剖面粒度组分反映了湖面变化引起的水动力变化，粗粒指示了较低湖面，有效降水较少。湖泊磁性矿物来源一般认为以外源为主，其代表的环境意义需要结合其他指标综合判定[13，23，48]。JM剖面湖泊沉积物磁化率与砂质组分正相关（r=0.523，P < 0.01，n=77），与标准偏差呈现出同步变化趋势（r=0.695，P < 0.01，n=77），表明当湖泊水面较低时，湖泊水动力较强，带来大量较粗颗粒组分，沉积物分选差，磁化率高。即磁化率高值反映有效降水较少的干旱气候条件。
沉积物L*主要受碳酸盐、有机质、硅藻含量等影响[49-52]。JM剖面沉积物的碳酸盐含量极低，无法用气量法测试，可忽略其对L*的影响，剖面L*值与TOC无显著相关性，这可能与剖面碳含量过低有关。剖面含有较丰富的硅藻，镜下硅藻个体为20~40μm, L*与20~40μm粒级含量呈显著正相关（r=0.533，P < 0.01，n=77），与磁化率呈显著负相关（r=-0.617，P < 0.01，n=77），推测JM剖面L*主要受硅藻含量的影响，高值指示较好的水热条件，适宜硅藻生长；a*和b*具有显著的强正相关（r=0.924，P < 0.01，n=77），研究中常用a*指示环境变化信息，a*主要与沉积物中磁铁矿、针铁矿等主要致色矿物的含量有关，能够反映沉积时的氧化还原条件[48-52]，当水深较浅时，湖底处于相对氧化的环境，a*具有较高值。
湖泊TOC来源包括内源和外源，沉积环境对有机质的保存能力对其影响显著，JM剖面低TOC含量类似于双池玛珥湖底部12~7.2ka BP的测试结果[12]，这可能是因为湖底处于相对氧化的环境，有机质沉积后被大量分解，难以保存。JM剖面TOC和TN呈现显著正相关性（r=0.504，P < 0.01，n=77），剖面TOC/TN值变化范围为3.7~7.9，平均为5.5，一般低等植物的碳氮比小于10，硅藻为5.5~7.0[54-55]，表明沉积物中有机质主要来自水生藻类，TOC含量反映了湖泊生产力的变化。
3.2 剖面的环境记录
根据剖面的各个指标变化（图 5），自下而上可以分为3个变化阶段。
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图 5 JM剖面色度、质量磁化率、TOC、TN及粒度组分Figure 5. Color reflectance values, magnetic susceptibility, total organic carbon (TOC) total nitrogen (TN), atomic TOC/ TN(C/N) and grain size composition of JM section第一阶段，154~130cm（10426~9527cal a BP），粘土含量为相对高值且呈降低趋势，粉砂含量为相对低值，呈上升趋势，平均含量71%，砂含量波动较大且向上粒径减小，频率曲线呈双峰且变化较大，均指示了较强的水动力环境。a*值为剖面中的最高段，代表当时为相对氧化的环境，可能是因为较浅的水体环境。磁化率值剖面最高，呈现减少的趋势，表明整体有效降水较少，但有效降水呈增加的趋势。亮度L*平均值为75，为剖面中的低值，TOC含量为相对低值段，有增加的趋势，平均值为0.25%，湖泊生产力较低，气候条件较差。综上表明，本阶段湖泊水深较浅，气候较干燥，有效降水较少，但有向湿润方向发展的趋势。该时期可对应周缘多个地区的环境记录，如湖光岩玛珥湖叶绿素a、磁化率等指标呈现季风降水增强期的低值段，相对干燥[18-19，23]，海南双池玛珥湖记录的该时期为降水相对较多的气温回升期[11-13]，雷州半岛下录地区泥炭孢粉指示早全新世以来的降水逐渐增加[56]，福建盆地钻孔孢粉揭示的9cal ka BP之前为降水增加期[57]，云南西北部的天才湖粒度等指标指示10ka BP左右气候偏干[58]。
第二阶段，130~53cm（9527~7250cal a BP），各指标总体较为稳定。粘土平均含量12.47%，为相对低值，粉砂含量87.63%，为剖面的高值段，无砂质粗粒组分，频率曲线单峰且稳定，反映较弱的水动力和稳定的沉积环境。磁化率值为剖面低值段，有效降水较多。L*值为剖面的高值段，平均达81.74，TOC平均含量为0.29%，为相对高值段，该阶段硅藻较丰富，指示湖泊水热条件较好，生产力较高。推测该时期湖泊水位较高，环境稳定，气候较湿润，有效降水较多。这种相对湿润的气候环境在中国南方有多处记录，福州盆地钻孔孢粉数据指示在9~7.5calka BP为暖湿的气候条件[57]，与湖光岩地区[18-19]和亚洲季风区的石笋[3，59-60]揭示的强降水记录一致，天才湖在8.7~7.2cal ka BP指示气候最湿润[58]。
第三阶段，53~1cm（7250~6495cal a BP），粘土含量平均值为13.98%，有增加趋势，粉砂平均含量79.53%，较上一段略有降低，砂含量呈波动变化，粒径参数延续上阶段变化，含砂质组分频率曲线都呈现出较一致的双峰类型，总体反映较强的水动力条件，沉积环境相对稳定。磁化率值较第二阶段增加，为相对高值，表明有效降水相对上阶段减少。a*值为剖面最低，且有降低的趋势，表明氧化条件不断减弱。L*值相对上阶段较低，TOC含量在20cm之前是下降趋势，20cm到顶部呈快速上升的趋势，顶部的高值可能受到耕植的影响，不能准确反映环境变化信息，总体上该段湖泊水热条件较上阶段差，生产力低，推测本阶段湖泊水深相对上一阶段变浅，有效降水相对降低。该阶段的气候环境变化可能代表了中国南方全新世中期以来的气候干燥期，如天才湖粒度指示7.2~2.7ka BP降水偏少，气候干旱[58]，湖光岩玛珥湖孢粉研究表明在7.8~4.2ka BP温度湿度呈现降低趋势[16]，基于南方石笋氧同位素重建的湿润指数也呈现下降的趋势[61]。
总之，JM剖面磁化率、粒度等指标指示10.5~6.5ka BP雷州半岛南部干-湿-干的变化格局，与中国南方地区的环境记录一致，但在起止转换时间上存在一定的差异。干湿变化主要受温度和降水的控制，进而反映季风的变化趋势。剖面L*整体上以109cm（8740cal a BP）为界呈现出先增后减的变化趋势，而以107cm（8665cal a BP）为界，粒度组分、粒径参数及磁化率发生了较明显的转折变化，向上标准偏差逐渐增加，粉砂含量逐渐降低，磁化率则缓慢增加，反映有效降水在8.7cal ka BP开始可能呈现缓慢降低趋势（图 6-a、b）。湖光岩玛珥湖磁化率，叶绿素a等反映季风强弱变化的指标也表现出相似的变化[19]（图 6-c、d），表明整个雷州半岛地区全新世早中期的气候整体呈同步变化。最近研究表明，中国南方地区石笋δ18O变化可能并不能反映东亚季风演变，而是受西南季风降雨的影响[62-63]，通过对研究剖面和湖光岩玛珥湖的气候指标与董歌洞[59]和阿曼石笋[59]的δ18O记录对比，可以看出其变化趋势近乎一致（图 6-a~f），因此雷州半岛全新世早中期的气候变化可能主要受印度季风的影响。另外，贵州茂兰石笋[64]、古里雅冰心[65]记录的约8.27ka BP的降温事件（Bond事件5），以及6.7~7.2cal ka BP之间雷州半岛珊瑚所揭示的高频率、短尺度的“雷州事件”[66]，在JM剖面指标上并没有明显的表现，其中L*和TOC在8.2cal ka BP左右的低值期，可能与“8.2ka事件”相对应。
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3.3 气候变化的驱动
剖面磁化率指标揭示的有效降水变化与北纬20°夏季平均太阳辐射变化整体一致，即在全新世早期呈增加趋势，9ka BP左右达到最大值，之后逐渐减小[67-68]（图 6-b、h）。北半球夏季太阳辐射的增加会使热带辐合带（ITCZ）位置向北移动，而一般ITCZ北移会导致北半球热带地区季风降雨增加[17-18，69]。研究区气候环境在全新世早中期的变化趋势同Cariaco盆地中Ti含量所指示的ITCZ移动相一致，即全新世早期ITCZ向北移动，雷州半岛地区降水呈现增加的趋势，在8~9ka BP之后ITCZ呈现向南移动的趋势，雷州半岛地区的降水也随之减少（图 6-a~d、h）。用redfit方法[70]对剖面指标的时间序列进行红色噪声谱分析（图 7），其中L*存在3个明显的周期：2597a, 862a, 112a（95%置信度），在其他指标分析中还发现了1298a, 259a, 105a周期。这些千年—百年的周期变化虽然与石笋[3]、泥炭[71]、湖泊[21]、海洋[72]中记录的1450a, 1150a, 250a, 206a, 102/84a等周期存在差异，但总体上反映太阳活动变化。
4. 结论
雷州半岛东南部徐闻九亩村东1.54m深的湖相沉积剖面能够反映该地区10.5~6.5ka BP的气候环境变化。通过对粒度、磁化率、色度和有机碳氮指标分析，得出以下结论。
（1）剖面粒度和磁化率指示沉积动力变化，进而代表了有效降水的变化，结合色度和有机碳氮指标，表明在9.5cal ka BP之前，湖泊水体较浅，气候较干燥；9.5~7.2cal ka BP，水体环境稳定，气候较湿润；7.2cal ka BP之后，水面下降，气候变干。
（2）剖面磁化率等指标反映研究区降水先增加后缓慢降低的变化趋势。综合湖光岩等地区的研究资料，雷州半岛在全新世早—中期的气候变化主要受印度季风的影响。研究剖面对快速气候变化事件表现不明显。
（3）雷州半岛气候与北半球夏季太阳辐射及其影响下的ITCZ位置移动同步变化，对剖面各指标时间序列的周期分析表明存在2597a, 862a, 1298a, 259a, 112a, 105a周期，总体反映研究区气候环境变化受太阳活动的影响。
致谢: 写作过程中得到中国地质调查局天津地质调查中心赵凤清研究员、辛后田教授级高级工程师的建议，审稿专家对本文进行了审阅，在此一并表示衷心的感谢。 -
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图 2 石英闪长岩野外露头照片及岩相学特征
a—青灰色细粒石英闪长岩中的混成包体；b—青灰色细粒石英闪长岩组构；c—青灰色细粒石英闪长岩矿物特征(+)；d—青灰色细粒石英闪长岩中角闪石绿泥石化、斜长石绢云母化蚀变(+)。Am—角闪石；Chl—绿泥石；Ser—绢云母；Pl—斜长石；Kf—钾长石；Q—石英
Figure 2. Outcrop photos and photomicrographs of quartz diorite, showing the typical textures
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图 3 青灰色细粒石英闪长岩锆石阴极发光(CL)图像及年龄值(Ma)(a)和锆石U-Pb谐和图(b)
Figure 3. CL imags of zircons from quartz biorite (a) and concordia plots of zircons from quartz biorite (b)
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图 5 石英闪长岩微量元素蛛网图(a)和稀土元素配分曲线(b)(标准化数据据参考文献[40])
Figure 5. Primitive mantle-normalized trace element spidergrams (a)and chondrite-normalized REE patterns (b) of quartz biorite
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图 6 石英闪长岩La/Nb-La/Ba图解[41]
HIMU—高U/Pb值地幔；MORB—大洋中脊玄武岩；OIB—洋岛玄武岩
Figure 6. La/Nb-La/Ba diagram of quartz biorite
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图 8 华北地块北缘地质简图(据参考文献[45]修改)
Figure 8. Geological map of northern margin of North China block
表 1 石英闪长岩锆石U-Th-Pb定年数据
Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb data for quartz biorite
分析号 Pb U 232Th/238U 207Pb/206Pb比值 1σ 207Pb/235U比值 1σ 206Pb/238U比值 1σ 206Pb/238U年龄/Ma 1σ 含量/10-6 p17.22.2.1 143 2113 0.3843 0.0951 0.0018 0.8119 0.0192 0.0619 0.0007 387 4 p17.22.2.2 81 1307 0.7755 0.0570 0.0007 0.4532 0.0065 0.0577 0.0006 362 4 p17.22.2.3 61 863 0.4421 0.1082 0.0014 0.9201 0.0125 0.0617 0.0007 386 4 p17.22.2.4 97 1088 0.5966 0.2065 0.0046 1.8161 0.0498 0.0638 0.0007 399 5 p17.22.2.5 107 1494 0.4979 0.1304 0.0020 1.0525 0.0214 0.0585 0.0006 367 4 p17.22.2.6 43 730 0.2528 0.0542 0.0007 0.4512 0.0064 0.0604 0.0006 378 4 p17.22.2.7 111 1140 0.7122 0.1756 0.0026 1.6888 0.0259 0.0698 0.0007 435 4 p17.22.2.8 19 348 0.2359 0.0657 0.0013 0.4991 0.0098 0.0551 0.0006 346 4 p17.22.2.9 352 6519 0.1317 0.1152 0.0015 0.7746 0.0113 0.0488 0.0005 307 3 p17.22.2.10 23 436 0.1736 0.0664 0.0012 0.4958 0.0090 0.0541 0.0005 340 3 p17.22.2.11 60 994 0.5383 0.0654 0.0009 0.5067 0.0083 0.0562 0.0006 352 4 p17.22.2.12 40 765 0.1878 0.0558 0.0007 0.4111 0.0060 0.0535 0.0005 336 3 p17.22.2.13 483 3235 0.5315 0.3513 0.0042 3.7886 0.0527 0.0782 0.0008 486 5 p17.22.2.14 42 681 0.2982 0.0855 0.0015 0.6624 0.0111 0.0562 0.0006 353 4 p17.22.2.15 42 782 0.2557 0.0681 0.0009 0.4910 0.0071 0.0523 0.0005 329 3 p17.22.2.16 61 934 0.5025 0.1010 0.0017 0.7602 0.0162 0.0546 0.0006 343 4 p17.22.2.17 41 661 0.4798 0.0943 0.0026 0.6890 0.0181 0.0530 0.0005 333 3 p17.22.2.18 63 1056 0.3903 0.0649 0.0009 0.5160 0.0092 0.0576 0.0006 361 4 p17.22.2.19 190 944 0.5889 0.4358 0.0056 5.3796 0.0960 0.0895 0.0011 553 7 p17.22.2.20 60 740 0.7560 0.1314 0.0019 1.1110 0.0206 0.0613 0.0007 384 4 p17.22.2.21 168 2714 0.0784 0.0940 0.0012 0.7544 0.0113 0.0582 0.0006 365 4 p17.22.2.22 37 568 0.5283 0.0925 0.0014 0.7154 0.0132 0.0561 0.0006 352 4 p17.22.2.23 47 1141 0.8544 0.0731 0.0015 0.3502 0.0071 0.0348 0.0003 220 2 p17.22.2.24 77 1330 0.2758 0.0704 0.0009 0.5421 0.0076 0.0558 0.0005 350 3 
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表 2 石英闪长岩主量、微量和稀土元素分析结果
Table 2 Result of whole-rock major, trace elements and REE of quartz biorite
样品号 P17-25-1 P17-104-1 P17-116-1 P17-135-1 PM001-36-1 PM001-18-1 P17-22-1 P17-114-1 P17-129-1 P17-143-1 SiO2 54.13 55.76 55.54 55.49 56.49 61.58 61.97 57.98 58.69 61.11 TiO2 1.00 1.57 0.94 0.90 0.90 0.56 0.79 0.78 0.58 1.09 Al2O3 17.37 17.06 18.29 16.84 17.41 15.92 16.92 17.01 17.47 17.72 Fe2O3 1.02 0.88 0.77 0.87 0.04 0.21 0.32 0.61 1.18 0.54 FeO 4.93 6.16 4.54 5.45 5.81 3.99 4.00 4.58 3.41 3.88 MnO 0.11 0.12 0.096 0.11 0.11 0.08 0.069 0.094 0.084 0.079 MgO 6.18 4.41 5.15 6.36 5.13 3.29 3.10 3.77 4.10 2.25 CaO 8.44 6.48 7.50 6.53 7.61 4.67 4.50 6.29 6.32 4.98 Na2O 3.12 3.43 3.30 3.11 3.13 3.50 3.61 3.38 3.44 4.07 K2O 1.52 1.75 1.32 1.36 1.54 2.75 1.98 1.94 1.86 2.01 P2O5 0.13 0.28 0.16 0.18 0.13 0.16 0.15 0.12 0.10 0.26 H2O+ 1.31 1.25 1.46 1.88 0.95 1.28 1.69 1.90 1.70 1.36 CO2 0.09 0.02 0.32 0.14 0.04 1.57 0.31 0.92 0.52 0.10 烧失量 1.51 1.42 1.90 2.18 1.07 2.86 2.13 2.94 2.38 1.59 总和 99.46 99.32 99.51 99.38 99.37 99.57 99.54 99.49 99.61 99.58 TFeO 5.85 6.95 5.23 6.23 5.85 4.18 4.29 5.13 4.47 4.37 Fe2O3 5.46 6.42 4.86 5.77 5.27 3.80 3.92 4.73 4.25 4.03 Cs 3.34 2.24 2.95 2.82 3.77 3.38 2.98 2.82 3.71 2.33 Rb 59.30 70.90 47.40 54.50 43.00 94.00 84.90 70.70 77.30 76.60 Sr 332.00 558.00 629.00 540.00 560.00 479.00 406.00 523.00 475.00 484.00 Ba 291.00 457.00 533.00 510.00 254.00 550.00 392.00 561.00 519.00 547.00 Ga 17.00 17.20 16.70 18.20 18.70 19.90 17.80 17.50 17.20 19.70 Nb 5.51 9.71 6.39 5.44 3.89 5.95 5.86 6.26 5.64 9.18 Ta 0.50 0.76 0.45 0.43 0.36 0.70 0.25 0.59 0.50 0.73 Zr 102.00 80.60 98.30 128.00 51.00 49.10 161.00 92.20 95.40 80.60 Hf 3.18 2.52 3.06 3.70 1.68 1.96 4.33 2.90 2.92 2.55 Th 5.10 3.84 3.34 5.25 3.69 4.21 8.04 6.22 6.03 5.15 V 150.00 126.00 166.00 194.00 168.00 72.70 89.50 107.00 96.80 60.40 Cr 203.00 66.00 105.00 126.00 80.20 87.60 89.60 43.70 57.50 20.90 Co 24.70 23.90 18.40 23.60 23.30 13.30 14.40 16.00 14.90 11.40 Ni 23.00 34.70 11.60 29.80 20.80 31.70 19.70 20.10 15.20 9.99 Li 14.40 20.30 24.30 31.80 24.90 25.20 20.70 28.20 28.00 26.60 Sc 26.20 21.70 23.90 26.80 21.80 13.20 15.10 19.90 18.60 13.10 U 1.52 1.10 1.11 1.39 0.73 1.80 1.61 1.16 1.00 1.28 Pb 9.59 9.24 8.05 8.70 10.70 17.20 11.9 14.2 10.8 12.3 Zn 58.20 54.80 44.00 65.80 62.30 56.70 56.70 43.60 52.30 53.40 Cu 18.80 25.10 16.50 46.40 21.90 19.70 15.70 16.30 12.80 12.60 La 18.00 18.60 16.20 19.30 15.60 14.20 19.00 18.70 19.00 21.70 Ce 49.40 56.80 44.30 49.00 30.80 25.30 40.30 45.40 42.70 50.20 Pr 4.59 6.63 4.37 5.12 3.87 3.22 3.75 4.18 3.98 5.12 Nd 17.70 31.10 18.00 21.50 14.90 12.30 13.00 15.80 15.00 20.90 Sm 4.00 7.26 3.93 4.78 2.97 2.70 2.64 3.22 3.00 4.37 Eu 1.20 1.91 1.39 1.44 1.29 1.06 0.99 1.10 1.19 1.34 Gd 3.92 7.98 3.78 4.52 2.91 2.68 2.63 3.03 2.79 4.01 Tb 0.66 1.20 0.61 0.74 0.49 0.45 0.42 0.49 0.44 0.62 Dy 4.04 6.92 3.67 4.44 2.80 2.72 2.30 2.91 2.60 3.65 Ho 0.82 1.38 0.72 0.90 0.58 0.52 0.46 0.59 0.52 0.71 Er 2.22 3.62 1.96 2.38 1.51 1.42 1.29 1.57 1.43 1.86 Tm 0.32 0.49 0.27 0.34 0.23 0.23 0.19 0.24 0.21 0.25 Yb 2.10 2.87 1.81 2.24 1.52 1.48 1.25 1.58 1.36 1.53 Lu 0.32 0.42 0.27 0.32 0.24 0.24 0.21 0.24 0.20 0.23 Y 19.90 32.60 17.40 21.20 14.00 13.20 11.60 14.50 12.70 17.10 ΣREE 129.19 179.78 118.68 138.22 93.71 81.72 100.03 113.55 107.12 133.59 LREE 94.89 122.30 88.19 101.14 69.43 58.78 79.68 88.40 84.87 103.63 HREE 34.30 57.48 30.49 37.08 24.28 22.94 20.35 25.15 22.25 29.96 LREE/HREE 2.77 2.13 2.89 2.73 2.86 2.56 3.92 3.51 3.81 3.46 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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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. https://www.researchgate.net/publication/27246576_Tectonic_models_for_accretion_of_the_Central_Asian_Orogenic_Belt
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. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=4a792742ae51038a6367bfa517217091
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.
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.
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. http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-DZDQ201301002056.htm
Coleman R G.Continental growth of Northwest China[J].Tectonics, 1989, 8(3):621-635. https://www.researchgate.net/publication/252895163_Continental_Growth_of_Northwest_China
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. http://adsabs.harvard.edu/abs/1990Geo....18..128W
肖序常, 格雷厄姆S A.中国西部元古代蓝片岩带——世界上保存最好的前寒武纪蓝片岩[J], 新疆地质, 1990, 8(1):12-21. http://qikan.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=3001378583 肖序常, 汤耀庆, 冯益民, 等.新疆北部及其邻区大地构造[M].北京:地质出版社, 1992:1-169. 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. https://www.researchgate.net/publication/221995690_Palaeozoic_Collisional_Tectonics_and_Magmatism_of_the_Chinese_Tien_Shan_Central_Asia
Allen M B, Engör 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].Journal of the Geological Society(London), 1995, 152(2):32-338. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=d93ec7e7a85de5d3e1296212feefd909
Sengör 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. https://www.nature.com/articles/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. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S004019519880070X
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. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0040195100001748
李锦轶.新疆东部新元古代晚期和古生代构造格局及其演变[J].地质论评, 2004, 50(3):304-322. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzlp200403015 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. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CPFD&filename=DZDQ200412002039
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. http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-DZDQ200901001082.htm
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.
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].Asian Earth Sci., 2015, 97:337-351. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=8f4ae3595f23f841c3f99fbf2b41e60b
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.
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., 2009a, 121:181-200. https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/gsabulletin/article-abstract/121/1-2/181/2330/Contrasting-Late-Carboniferous-and-Late-Permian?redirectedFrom=PDF
Zhang S H, Zhao Y, Kroner 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., 2009b, 98:1441-1467.
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. http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-DZDQ201201001096.htm
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://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200906023 滕学建, 田健, 刘洋, 等.内蒙古狼山地区早志留世石英闪长岩体的厘定及其地质意义[J].地球科学, 2019, 44(4):1236-1247. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dqkx201904013 赵闯, 苏旭亮, 薛斌, 等.内蒙古西部苦楚乌拉-英巴地区花岗岩锆石U-Pb定年及地球化学特征[J].中国地质, 2020, http://141.rm.cglhub.com/kcms/detail/11.1167.P.20200210.2231.004.html." target="_blank"> http://141.rm.cglhub.com/kcms/detail/11.1167.P.20200210.2231.004.html. 王文龙, 滕学建, 刘洋, 等.内蒙古狼山乌和尔图花岗岩岩体锆石U-Pb年代学及地球化学特征[J].地质力学学报, 2019, 23(3):382-396. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzlxxb201703006 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].Asian Earth Sci., 2013, 78:114-142. https://www.researchgate.net/publication/257940259_Field_geology_geochronology_and_geochemistry_of_mafic-ultramafic_rocks_from_Alxa_China_Implications_for_Late_Permian_accretionary_tectonics_in_the_southern_Altaids?ev=prf_cit
刘建峰, 迟效国, 张兴洲, 等.内蒙古西乌旗南部石炭纪石英闪长岩地球化学特征及其构造意义[J].地质学报, 2009, 83(3):365-376. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dizhixb200903006 石玉若, 刘敦一, 张旗, 等.内蒙古苏左旗地区闪长-花岗岩类SHRIMP年代学[J].地质学报, 2004, 78(6):789-799. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dizhixb200406009 石玉若, 刘敦一, 张旗, 等.内蒙古苏左旗白音宝力道Adakite质岩类成因探讨及其SHRIMP年代学研究[J].岩石学报, 2005, 21(1):143-150. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200501014 刘烨.内蒙古东升庙地区花岗片麻岩和侵入岩的地球化学、年代学特征及构造意义[D].兰州大学硕士学位论文, 2012. 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.
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].Asian Earth Sci., 2013, 72:63-74. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=d8389815332903d0031c5655e2776f34
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.
Ludwig K R.Users manual for Isoplot 3.0:A geochronological toolkit for Microsoft Exccel[J].Berkeley:Berkeley Geochronology Center, California, 2003:1-39. https://www.researchgate.net/publication/245539605_Users_manual_for_IsoplotEx_a_geochronological_toolkit_for_Microsoft_Excel
Middlemost E A K.Naming materials in the magma/igneous rock system[J].Earth-Science Reviews, 1994, 37(3/4):215-224. https://www.researchgate.net/publication/223901164_Naming_materials_in_the_magmaigneous_rock_system
Kuno H.Differentiation of basaltic magmas[C]//Hess H H, Poldervaart A.Basalts: The Poldervaart treatise on rocks of basaltic composition, Interscience, New York, 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. https://www.researchgate.net/publication/231575101_Chemical_and_isotopic_systematics_of_oceanic_basalts_Implications_for_mantle_composition_and_processes
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 68, London, 1992: 41-60.
Wilson M.Igneous Petrogenesis[M].London:Unwin Hyman, 1989:1-466.
Defant M J, Drummond M S.Derivation of some modern arc magmas bymelting of young subducted lithosphere[J].Nature, 1990, 347:662-665. https://www.researchgate.net/publication/253404808_Derivation_of_some_modern_arc_magmas_by_melting_of_young_subducted_lithosphere
Michael P G, Eva S S.From continents to island arcs:A geochemical index of tectonic setting for arc-related and within-plate felsic to intermediate volcanic rocks[J].Canada Mineralogy, 2000, 38:1065-1073. https://www.researchgate.net/publication/250273368_From_continents_to_island_arcs_A_geochemical_index_of_tectonic_setting_for_Arc-related_and_within-plate_felsic_to_intermediate_volcanic_rocks
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. https://www.researchgate.net/publication/229097104_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
石玉若, 刘翠, 邓晋福, 等.内蒙古中部花岗质岩类年代学格架及该区构造岩浆演化探讨[J].岩石学报, 2014, 30(11):3155-3171. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98201411005 Xiao W J, Windley B F, Hao J, et al.Accretion leading to collision and the Permian Solonker suture, Inner Mongolia, China:Termination of the central Asian orogenic belt[J].Tectonics, 2003, 22(6), doi: 10.1029/2002TC001484.
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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