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内蒙古扎兰屯地区印支期二长花岗岩构造演化: 来自地球化学特征和锆石U-Pb年龄的制约

刘文斌, 杨延伟, 刘翔, 班宜红

刘文斌, 杨延伟, 刘翔, 班宜红. 2021: 内蒙古扎兰屯地区印支期二长花岗岩构造演化: 来自地球化学特征和锆石U-Pb年龄的制约. 地质通报, 40(5): 698-706.
引用本文: 刘文斌, 杨延伟, 刘翔, 班宜红. 2021: 内蒙古扎兰屯地区印支期二长花岗岩构造演化: 来自地球化学特征和锆石U-Pb年龄的制约. 地质通报, 40(5): 698-706.
LIU Wenbin, YANG Yanwei, LIU Xiang, BAN Yihong. 2021: Tectonic evolution of Indosinian monzogranite in Zhalantun area, Inner Mongolia: Constraints of geochemistry and zircon U-Pb age. Geological Bulletin of China, 40(5): 698-706.
Citation: LIU Wenbin, YANG Yanwei, LIU Xiang, BAN Yihong. 2021: Tectonic evolution of Indosinian monzogranite in Zhalantun area, Inner Mongolia: Constraints of geochemistry and zircon U-Pb age. Geological Bulletin of China, 40(5): 698-706.

内蒙古扎兰屯地区印支期二长花岗岩构造演化: 来自地球化学特征和锆石U-Pb年龄的制约

基金项目: 

内蒙古自治区地质勘查基金项目《内蒙古自治区呼伦贝尔市沃力嘎沟等四幅1:5万区域矿产地质调查》 NMKD2014-22

详细信息
    作者简介:

    刘文斌(1966-), 男, 高级工程师, 从事固体矿产勘查研究工作。E-mail: lwbin6135@163.com

    通讯作者:

    杨延伟(1986-), 男, 硕士, 工程师, 从事矿床学及岩石地球化学研究。E-mail: yyw198677@126.com

  • 中图分类号: P534.51;P588.12+1;P597+.3

Tectonic evolution of Indosinian monzogranite in Zhalantun area, Inner Mongolia: Constraints of geochemistry and zircon U-Pb age

  • 摘要:

    扎兰屯地区位于贺根山-黑河构造带中段,区内发育韧性变形叠加的印支期花岗岩。对扎兰屯西北地区印支期糜棱岩化二长花岗岩进行了详细的岩石学、岩石地球化学和锆石U-Pb同位素测年,探讨其岩石成因及区域动力学背景。通过LA-ICP-MS锆石测年获得扎兰屯西北地区糜棱岩化二长花岗岩的结晶年龄为242.1±1.8 Ma,形成时代为中三叠世。地球化学研究显示高硅、高碱、低钙镁特征,属于准铝质-弱过铝质高钾钙碱性花岗岩。岩体富集大离子亲石元素(Rb、U、Th、K),亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti),具Zr、Hf正异常,总体表现为不相容元素逐渐富集,Sr、P、Ti亏损程度增加,表现出中等强度负Eu异常。结合区域资料认为,印支期二长花岗岩形成于古亚洲洋闭合碰撞造山后,构造环境由挤压向板内稳定-伸展的变迁阶段。

    Abstract:

    The Zhalantun area is located in the center of the Hegenshan-Heihe structural belt.Indosinian granites with superimposed ductile deformation are developed in the area.Based on the detailed studies on petrology, lithochemistry and zircon dating of the Indosinian mylonitized monzonitic granite in the northwestern Zhalantun area, its petrogenesis and regional dynamics background are discussed.LA-ICP-MS zircon dating yields the crystallization age of 242.1±1.8 Ma for the mylonitized monzonitic granite, indicating it was formed in the Middle Triassic.Geochemical studies show that it is of quasi-aluminum-weak peraluminous high-potassium calcium-alkaline granites with high silicon, high alkali, low calcium and magnesium.It is enriched in large ion lithophile elements(Rb, U, Th, K), depleted in high field strength elements(Nb, Ta, Ti), with positive Zr and Hf anomalies, and in general, incompatible elements are gradually enriched.The increasingly depletion of Sr, P and Ti and the moderate negative Eu anomaly were observed.Based on the regional data, it is suggested that the Indosinian monzonitic granite was formed in the compression-extension transition stage of the tectonic environment after the Paleo-Asian Ocean closed collision orogeny.

  • 党的十九大报告指出,“要以‘一带一路’为重点,坚持引进来和走出去并重,遵循共商共建共享原则,加强创新能力开放合作,形成陆海内外联动、东西双向互济的开放格局”。在国家实施“一带一路”建设及拉美战略的契机下,提升中国在拉丁美洲地区地学领域的话语权,提高服务水平和质量,从粗放型服务向精准型服务转变,依靠科技创新解决全球重大资源环境问题和地球系统科学问题的能力,是新形势下对境外地质工作的新需求。因此,“两种资源、两个市场”、实施“走出去”是中国长期的资源战略任务,而拉丁美洲地区是中国实施“走出去”战略最重要的优选地区之一。

    拉丁美洲是指从墨西哥起的西半球南部的整个地区,也就是地处北纬32°42′和南纬56°54′之间的大陆,东濒加勒比海和大西洋,与非洲大陆的最短距离约为2494.4km;西临太平洋;南隔德雷克海峡与南极洲相望;北界墨西哥与美国界河布拉沃河(即格兰德河),与美国为邻。拉丁美洲包括北美洲的墨西哥、中美洲和南美洲大陆,共有34个国家和地区,2008年人口约5.77亿,主要是印欧混血和黑白混血人种,其次为黑人、印第安人和白种人。由于本区都隶属拉丁语族,因此这些国家被称为拉丁美洲国家,这个地区被称为拉丁美洲。

    早在20世纪20年代,澳大利亚学者安德鲁斯E就已指出统一的环太平洋成矿带的存在。40年代原苏联学者斯米尔诺夫C C将环太平洋成矿带划分为以铜为主的内带和以锡钨为主的外带,尔后西里托(1976)、米切尔(1976)、拉德科维奇(1983)均做出了巨大贡献,包括拉丁美洲在内的环太平洋地区的构造与矿产受到普遍重视,发表了大量的论文和专著。中国学者从西太平洋和东太平洋分析对比的角度出发做了许多研究,如张炳熹、李文达、裴荣富、戚建中、陆志刚、陶奎元等。近年来,随着境外地质矿产工作的开展,年轻一代的学者又做了许多有益的工作。特别是中国地质调查局南京地质调查中心境外地质室,他们的工作成果正陆续推向社会。《拉丁美洲地区重要矿产成矿规律研究》专辑的发表正是其集中体现。

    该专辑系国内首次总结拉丁美洲地区的成矿地质条件,划分成矿区带,研究成矿系列,将对该地区进一步规划和开发起到指导作用。其主要特色在于:

    (1)全面清晰地讨论了拉丁美洲地区重要成矿带的区域地质背景和成矿地质环境,通过对代表性的成矿带、成矿作用和典型矿床的研究,以点带面地阐明了拉丁美洲地区的优势矿产资源。

    (2)利用大量的第一手资料,涉及原创、方法及技术,进行系统性、集成性、综合性分析整理,为拉丁美洲地区优势矿产资源成矿规律研究的真实性、准确性提供了依据,并能够使读者顺藤摸瓜,进一步查找所需资料。

    (3)文章涵盖面广泛,论文编写单位以中国地质调查局南京地质调查中心为主,中国地质调查局发展研究中心、中国地质科学院地质研究所、吉林大学地球科学学院、福州大学紫金学院,以及秘鲁地质矿产冶金研究院、中国中资企业等多家单位参与;从学科领域看,从典型矿床解剖、重要成矿带成矿规律到投资环境均有涉及,并进行了国际、国内的对比研究,提升了文章的学术水平。可以服务不同层面,满足不同层次的需求。

    总之,加强境外地质矿产研究工作十分重要,不仅要收集境外地质矿产资料,开展实地考察,更要加强综合研究,使境外地质矿产编图、成矿区带划分、成矿规律总结等得到深化,才能集成为有影响的大成果。《拉丁美洲地区重要矿产成矿规律研究》专辑的出版,为进一步开展境外地质成矿规律综合研究提供了有借鉴意义的工作思路、方法和实例。

    在此,我热诚祝贺这一系列研究成果的取得,并向具有创新意识和国际化视野的地学人才、为境外地质矿床研究作出贡献的专家学者们表示由衷的祝贺!

  • 图  1   研究区大地构造位置图(a) (据参考文献[5]修改) 及中生代花岗岩分布地质简图(b) (据参考文献修改)

    1—第四系;2—上侏罗统火山岩;3—下奥陶统铜山组;4—早白垩世花岗斑岩;5—早白垩世二长花岗岩;6—早白垩世石英正长岩;7—早白垩世石英二长斑岩;8—中侏罗世二长花岗岩;9—中三叠世二长花岗;10—同位素采样位置

    Figure  1.   The location map of the tectonic structure(a) and the sketch map showing distribution of Mesozoic granites(b)

    图  2   研究区二长花岗岩手标本(a)和显微照片(b、c)

    a—糜棱岩化二长花岗岩; b—花岗质糜棱岩; c—糜棱岩化二长花岗岩;Pl—斜长石;Kfs—钾长石;Qtz—石英;Bt—黑云母

    Figure  2.   Specimen photo(a) and micrographs(b, c) of monzogranite in the study area

    图  3   二长花岗岩代表性单颗粒锆石阴极发光(CL)图像(a)和U-Pb年龄谐和图(b)

    Figure  3.   CL images of selected zircons(a) and U-Pb concordia diagrams of zircons(b) from monzogranite

    图  4   二长花岗岩TAS(a)[20]、SiO2-K2O(b)[21-22]及A/CNK-A/NK(c)图解

    Figure  4.   TAS(a), SiO2-K2O(b) and A/CNK-A/NK(c) diagrams of monzogranite

    图  5   二长花岗岩稀土元素模式(a)及微量元素蛛网图(b) (球粒陨石和原始地幔标准化数据据参考文献[23])

    Figure  5.   Rare earth element model(a) and trace element cobweb diagram(b) of monzogranite

    图  6   二长花岗岩体10000Ga/Al-(K2O+Na2O)图解(a)、R1-R2构造环境判别图(b)[26]、(Y+Nb)-Rb图解(c)和(Yb+Ta)-Rb图解(d)[27]

    syn-COLG—同碰撞花岗岩;VAG—火山弧花岗岩;WPG—板内花岗岩;ORG—洋中脊花岗岩

    Figure  6.   Diagrams of 10000Ga/Al-(K2O+Na2O)(a), R1-R2 structural environment discrimination(b), (Y+Nb)-Rb(c) and (Yb+Ta)-Rb(d) of monzogranite

    表  1   二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析结果

    Table  1   LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotope analysis data of monzogranite

    测点 含量/10-6 232Th/238U 同位素比值 年龄/Ma
    *Pb Th U 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb
    1 15.37 338 344 0.98 0.0379 0.0006 0.3160 0.0159 0.0605 0.0032 240 4 279 14 620 115
    2 21.49 490 484 1.01 0.0379 0.0005 0.2642 0.0130 0.0506 0.0026 240 3 238 12 224 117
    3 15.73 311 355 0.88 0.0387 0.0009 0.3171 0.0218 0.0595 0.0040 245 5 280 19 585 144
    4 29.86 838 612 1.37 0.0393 0.0006 0.2769 0.0127 0.0510 0.0024 249 4 248 11 242 107
    5 13.09 237 312 0.76 0.0377 0.0007 0.2990 0.0179 0.0575 0.0035 239 5 266 16 509 135
    6 21.86 482 501 0.96 0.0380 0.0006 0.3026 0.0145 0.0577 0.0027 241 4 268 13 519 103
    7 27.01 654 595 1.09 0.0383 0.0006 0.2999 0.0148 0.0568 0.0028 242 4 266 13 483 109
    8 49.25 1129 1122 1.01 0.0377 0.0004 0.2643 0.0095 0.0508 0.0018 239 3 238 9 232 81
    9 19.97 433 453 0.96 0.0381 0.0009 0.2975 0.0209 0.0567 0.0039 241 6 264 19 480 153
    10 14.98 269 350 0.77 0.0383 0.0006 0.3207 0.0381 0.0607 0.0094 243 4 282 34 628 333
    11 106.88 2257 2471 0.91 0.0376 0.0009 0.2644 0.0120 0.0510 0.0027 238 6 238 11 239 121
    12 23.39 713 466 1.53 0.0382 0.0005 0.3010 0.0144 0.0572 0.0028 242 3 267 13 497 108
    13 17.38 349 389 0.89 0.0388 0.0007 0.3007 0.0170 0.0562 0.0032 245 5 267 15 461 126
    14 11.79 236 269 0.88 0.0380 0.0006 0.3268 0.0192 0.0624 0.0037 240 4 287 17 689 127
    15 15.54 256 378 0.68 0.0380 0.0008 0.2676 0.0203 0.0511 0.0039 240 5 241 18 244 175
    16 12.95 203 311 0.66 0.0385 0.0012 0.3257 0.0301 0.0614 0.0064 243 8 286 26 654 223
    17 19.94 362 474 0.77 0.0382 0.0009 0.2743 0.0218 0.0521 0.0047 241 5 246 20 291 206
    18 24.02 433 533 0.81 0.0396 0.0009 0.3132 0.0235 0.0574 0.0045 250 6 277 21 508 171
    19 13.41 229 306 0.75 0.0396 0.0006 0.3431 0.0205 0.0629 0.0037 250 4 299 18 704 124
    20 9.34 184 213 0.87 0.0384 0.0010 0.3808 0.0361 0.0718 0.0066 243 6 328 31 982 186
    21 4.71 85 107 0.79 0.0388 0.0012 0.3423 0.0462 0.0640 0.0089 245 8 299 40 741 293
    22 3.93 54 399 0.84 0.0381 0.0010 0.2749 0.0236 0.0523 0.0047 241 6 247 21 301 204
    23 17.08 334 308 0.79 0.0379 0.0014 0.3273 0.0379 0.0627 0.0076 240 9 287 33 697 260
    24 25.12 393 616 0.64 0.0377 0.0011 0.2804 0.0301 0.0539 0.0053 239 7 251 27 367 221
      注:误差均为1σ;*Pb为锆石中的全铅含量;同位素比率已采用208Pb校正法进行了普通铅校正
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    表  2   二长花岗岩主量、微量及稀土元素含量与特征参数

    Table  2   Contents and parameters of major, trace elements and REE of monzogranite

    样号 GS01 GS02 GS03 GS04 GS05 GS06 GS07 GS08 GS09 GS10 GS11
    岩性 花岗质糜棱岩 糜棱岩化中细粒二长花岗岩
    SiO2 70.48 69.82 72.85 77.33 75.64 71.12 73.65 72.24 74.50 72.12 71.58
    Al2O3 15.29 14.91 14.67 11.91 12.90 13.06 13.28 14.17 13.41 14.29 14.26
    TiO2 0.49 0.38 0.69 0.24 0.16 0.17 0.77 0.32 0.23 0.31 0.21
    Fe2O3 0.79 1.07 0.76 1.04 0.56 0.96 0.25 1.16 0.92 0.93 0.38
    FeO 0.83 2.49 1.11 0.10 0.40 2.27 1.92 0.65 0.36 0.60 2.26
    CaO 1.55 0.47 0.54 0.14 0.70 0.66 0.34 0.66 0.51 0.96 0.49
    MgO 0.61 0.57 0.83 0.13 0.23 1.66 0.73 0.49 0.30 0.40 0.53
    K2O 3.89 3.90 4.37 4.96 4.74 4.48 4.63 4.52 4.46 4.70 4.23
    Na2O 4.85 4.72 3.13 3.73 4.18 4.57 4.01 4.97 4.67 5.05 4.76
    MnO 0.11 0.39 0.11 0.03 0.03 0.19 0.08 0.07 0.06 0.08 0.12
    P2O5 0.28 0.28 0.18 0.02 0.04 0.51 0.22 0.09 0.05 0.06 0.43
    烧失量 0.74 0.95 0.68 0.32 0.34 0.42 0.84 0.53 0.44 0.35 0.47
    总计 99.92 99.94 99.94 99.95 99.91 100.07 100.72 99.87 99.91 99.86 99.72
    DI 88.52 88.52 88.79 97.36 95.29 88.81 91.79 93.31 95.1 93.48 91.18
    SI 5.57 4.48 8.15 1.35 2.25 11.89 6.32 4.14 2.83 3.45 4.35
    A/NK 1.254 1.244 1.484 1.035 1.074 1.055 1.145 1.084 1.073 1.067 1.149
    A/CNK 1.018 1.162 1.349 1.013 0.971 0.963 1.086 0.993 0.999 0.944 1.073
    σ 2.77 2.76 1.88 2.19 2.44 2.91 2.43 3.07 2.64 3.25 2.82
    Ga 20.5 20.6 24.0 28.2 22.9 17.2 20.5 17.0 17.2 28.4 21.8
    Rb 139 60 238 235 104 88 149 128 109 85 97
    Sr 219.51 595.62 12.18 209.79 330.21 129.96 143.64 104.13 144.36 769.95 309.78
    Zr 299 233 313 136 378 334 276 190 283 441 380
    Nb 11.10 8.11 14.11 19.35 14.76 9.97 12.03 11.12 13.52 22.36 14.82
    Ta 0.78 2.71 0.85 1.32 2.27 0.91 0.81 1.06 1.11 1.29 1.24
    Ba 2247.30 788.40 41.45 641.88 1275.30 1674.0 679.05 396.27 590.85 949.50 1124.1
    Hf 7.39 5.69 11.48 5.27 9.44 11.06 13.14 9.16 13.42 21.69 8.87
    Th 10.95 7.74 31.45 30.50 11.33 8.20 13.88 17.37 17.11 8.35 14.5624
    U 2.78 2.08 7.47 5.74 3.76 1.57 2.64 2.34 2.57 3.74 4.14
    La 32.65 38.18 51.53 47.76 23.21 60.73 60.62 37.67 38.49 34.33 53.43
    Ce 68.26 92.20 105.56 103.06 46.56 133.17 111.94 73.18 67.54 67.96 107.79
    Pr 8.57 11.72 12.56 12.52 5.58 16.72 14.02 8.33 7.03 7.95 13.38
    Nd 32.78 46.88 48.44 44.11 19.39 65.75 53.60 28.21 23.00 27.89 51.57
    Sm 5.87 9.03 7.96 8.58 3.55 11.48 8.70 4.55 3.77 4.77 8.94
    Eu 1.51 2.22 2.52 0.59 0.53 2.91 2.76 0.87 0.60 0.85 2.41
    Gd 5.44 7.69 7.42 7.99 3.46 10.57 8.35 4.63 3.83 4.73 8.67
    Tb 0.81 1.17 1.05 1.31 0.55 1.58 1.13 0.64 0.53 0.72 1.23
    Dy 4.19 5.70 5.27 7.45 3.03 8.22 5.49 3.40 2.83 3.98 6.41
    Ho 0.79 1.03 0.98 1.44 0.56 1.53 1.01 0.66 0.54 0.78 1.23
    Er 2.26 3.16 2.77 4.21 1.68 4.29 2.82 1.93 1.58 2.28 3.48
    Tm 0.38 0.73 0.46 0.78 0.32 0.72 0.46 0.35 0.29 0.41 0.60
    Yb 2.45 5.90 2.80 5.08 2.08 4.38 2.71 2.28 1.88 2.62 3.82
    Lu 0.57 0.78 0.50 0.83 0.39 0.81 0.40 0.34 0.30 0.41 0.72
    Y 21.40 30.99 26.15 37.18 16.70 41.78 27.10 18.85 15.36 22.61 33.09
    ΣREE 166.52 226.39 249.81 245.69 110.89 322.84 274.01 167.04 152.20 159.67 263.67
    LREE/HREE 8.86 7.65 10.76 7.45 8.19 9.06 11.24 10.75 11.92 9.02 9.08
    LaN/YbN 9.58 4.64 13.22 6.74 7.99 9.95 16.03 11.88 14.66 9.41 10.03
    δEu 0.82 0.82 1.00 0.22 0.46 0.81 0.99 0.58 0.48 0.55 0.84
      注:A/NK=(Al2O3)/(Na2O+K2O)摩尔分数比;A/CNK=(Al2O3)/(CaO+Na2O+K2O)摩尔分数比;里特曼指数σ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43);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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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-19
  • 修回日期:  2020-08-18
  • 网络出版日期:  2023-08-15
  • 刊出日期:  2021-05-14

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