A discussion on the geological characteristics, formation age and attribution of basic volcanic rocks in Yueyashan area, Inner Mongolia
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摘要:
内蒙古月牙山一带出露一条基性火山岩带，呈北西西向带状展布，由层状玄武岩、枕状玄武岩和蚀变玄武岩组成，前人对该套火山岩的归属意见不同。该套火山岩分布于月牙山蛇绿质构造混杂岩带中部，空间上与月牙山蛇绿岩套紧密共生，枕状构造较发育，显示海底火山喷发的特征；岩石化学、地球化学研究表明，该套火山岩具有典型的正常洋中脊玄武岩（NMORB）特征。因此，月牙山基性火山岩属于月牙山蛇绿岩套的组成部分。在侵入该套火山岩的辉长闪长岩中获得了530Ma左右的同位素年龄，在辉长岩、斜长花岗岩中获得了527~530Ma的同位素年龄，相当于早寒武世，说明该套基性火山岩的形成时代为早寒武世。
Abstract:A NWW-trending basic volcanic rock belt is exposed from east to west in the Yueyashan area. The basic volcanic rock belt is composed of layered basalt, pillow basalt and altered basalt. Previous views concerning the attribution of volcanic rocks are controversial. The volcanic rocks are distributed at the center of Yueyashan ophiolite tectonic melange belt and are spatially closely associated with the ophiolite. Volcanic pillow structure is well developed in this set of volcanic rocks, showing the characteristics of submarine volcanic eruption. Petrochemical and geochemical studies show that this set of volcanic rock has typical normal mid-ocean ridge basalt (NMORB) characteristics. Therefore, the Yueyashan basic volcanic rock belt should belong to the part of the Yueyashan ophiolite suite. The authors obtained isotopic age of about 530Ma for gabbro diorite which invaded this volcanic rock belt and also obtained isotopic ages of about 527Ma to 530Ma for gabbro and plagioclase granite. These age values are equivalent to the age of Early Cambrian, indicatiang that the age of the basic volcanic rocks is Early Cambrian.
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月牙山-洗肠井蛇绿质构造混杂岩带出露一套近北西西向展布的基性火山岩带，由于对该套基性火山岩产出的大地构造背景及形成时代缺少深入研究，因此，对其地层归属、形成时代争议较大。1:20万五道明幅区域地质调查报告①将其划为归中奥陶统横峦山群；《内蒙古自治区岩石地层》 [1]将其划归为咸水湖组，然而，依据区域大地构造划分，咸水湖组为分布于蓬勃山-红石山深断裂带以北地区的地层单位；内蒙古1:5万1524.6高地、二龙包西、高地、炮台山西幅地质矿产调查报告②将月牙山西部出露的基性火山岩划归为咸水湖组，将月牙山一带与橄榄岩、辉石岩、辉长岩、斜长花岗岩等紧密伴生的玄武岩作为非正式填图单位表示，时代归属为早寒武世。本文以最新1:5万填图资料③及分析测试资料为基础，对该套基性火山岩产出的大地构造位置、岩石地球化学特征及形成时代进行研究，初步确认该套基性火山岩形成于洋中脊环境，为月牙山蛇绿岩套的组成部分，火山岩喷发时代不晚于早寒武世。
1. 地质特征
月牙山位于内蒙古阿拉善盟额济纳旗南约130km，月牙山一带出露的基性火山岩分布于月牙山蛇绿质构造混杂岩的南部，由层状玄武岩熔岩、枕状熔岩及蚀变玄武岩组成，覆于辉长岩之上，气孔（杏仁）构造发育，部分地段发育枕状构造，显示海底火山喷发的特征。月牙山蛇绿岩出露于该套火山岩北部，呈北西西向带状展布，南北宽1.5~5.0km，东西长27km。下部为超基性杂岩，出露岩性包括橄榄岩、方辉橄榄岩、尖晶石二辉橄榄岩、橄辉岩等，普遍强纹石化，在构造混杂地带强糜棱岩化、片理化；其上主要为透闪石化、阳起石化的辉长岩、斜长花岗岩等，发育后期侵入的辉绿岩脉，呈近东西向平行展布，未见席状岩墙群，在构造混杂地带岩石糜棱岩化、片理化；最上部的放射虫硅质岩呈红色-紫红色，因构造混杂已支离破碎，主要呈大小不等的岩块分布于蛇绿质构造混杂岩带中。与蛇绿岩套相伴生的侵入岩包括斜长花岗岩、辉长岩等。蛇绿岩套以北广泛出露的中—上志留统公婆泉组安山岩、玄武安山岩及早志留世—早泥盆世石英闪长岩-英云闪长岩-花岗闪长岩，是哈萨克斯坦板块与塔里木板块之间大洋俯冲的产物，代表当时的火山弧，前人称之为斜山-东七一山火山弧[2-3]。基性火山岩南部主要出露中奥陶统罗雅楚山组碎屑沉积岩，少量出露寒武系—奥陶系西双鹰山组碎屑沉积岩夹硅质岩。混杂岩带以南广泛出露元古宙海相沉积地层，包括长城系古硐井群，蓟县系平头山组，青白口系野马街组、大豁落山组及震旦系洗肠井群（图 1）。
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图 1 北山地区构造格架简图[2]（a）和研究区地质简图（b）Ⅰ—红石山-百合山-蓬勃山带；Ⅱ—芨芨台子-小黄山带；Ⅲ—红柳河-牛圈子-洗肠井带；Ⅳ—辉铜山-帐房山带；1—新元古界；2—古元古界北山岩群；3—石炭纪花岗岩；4—志留纪花岗岩；5—寒武纪斜长花岗岩；6—寒武纪辉长闪长岩；7—寒武纪辉长岩；8—蛇绿岩；9—断层；10—推测断层；11—地质界线；N-Q—第四系-新近系；S2-3g—中上志留统公婆泉组；O3x—上奥陶统锡林克博组；O1l—下奥陶统罗雅楚山组；∈ -O1x—寒武系-下奥陶统西双鹰山组；∈1β—下寒武统玄武岩Figure 1. Tectonic framework sketch map of the Beishan area (a) and geological sketch map of the study area (b)2. 岩石学和地球化学特征
2.1 岩石学特征
枕状玄武岩：呈深灰色，枕状构造，在枕状体的边部发育环带状气孔（杏仁）构造，显示海底火山喷发的特征（图 2）。岩石由斑晶、基质两部分组成。斑晶由斜长石、辉石（5%~10%）构成，星散状分布，粒度0.7~3.0 mm。斜长石呈半自形板状，少绿泥石化等；辉石呈半自形晶，绿脱石化、绿泥石化、少碳酸盐化等，少部分呈假象。基质由斜长石（50%）、辉石（40%~45%）构成，粒度0.1~0.4 mm。斜长石呈半自形板条状，杂乱或似格架状分布，不均匀绿帘石化、绿泥石化等；辉石呈半自形晶，少量呈隐晶状，杂乱或填隙状分布于斜长石格架间，部分绿脱石化、绿帘石化等。
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图 2 枕状玄武岩宏观岩貌（a）和断面（b）Figure 2. The macroscopic appearance(a)and section(b)of pillow basalt蚀变玄武岩：呈纤维状、粒状变晶结构、变余似间粒结构，似板状构造。原岩为玄武岩，经构造混杂和动力变质作用改造，已蚀变为次闪石和帘石类，局部可见半自形板状、板条状斜长石残留和变余似间粒结构。次闪石呈纤维状，小于0.15mm，与少量绿泥石一起分布于似格架状黝帘石集合体间；帘石主要为黝帘石，少量为绿帘石，多呈他形粒状，小于0.15mm，堆状分布，集合体似格架状分布，部分集合体呈半自形板状或板条状斜长石外形；绿泥石呈微鳞片状，与次闪石混杂分布。
2.2 主量元素特征
样品在河北省区域地质矿产调查研究所实验室测试。所有地球化学分析样品均选择蚀变较弱的岩石，使用玛瑙球磨机将样品粉碎研磨至200目，保证样品无污染。
主量元素采用碱熔法制备样品，使用X射线荧光光谱仪(Axios max X)完成测试，烧失量、 H2O-、 H2O+采用电子分析天平（P1245）测试完成。微量和稀土元素分析采用酸溶法将样品制备好后，采用等离子体质谱仪（ICP-MS）（X Serise 2）完成测试，分析精度高于5%。
月牙山玄武岩主量元素测试结果见表 1。6件玄武岩样品SiO2含量为50.34%~53.39%，平均为51.97%；TiO2含量为0.65%~1.30%，平均为0.907%；除样品P2YQ20的KO2含量为1.05%外，其他5件样品的KO2平均含量为0.294%；P2O5含量明显小于0.25%。根据Ti2O、 K2O及P2O5含量判断，月牙山蛇绿岩套中的玄武岩与过渡型洋中脊玄武岩（T-MORB）相近。MgO含量为5.79%~9.57%，平均为8.07%；Mg#值为59.39~71.52。在TAS图解（图 3）中，3件样品落入（亚碱性）玄武岩区，另外3件样品落入（亚碱性）玄武安山岩区，但投点位置位于玄武岩与玄武安山岩的分界线附近；在TiO2-FeO/MgO图解（图 4）中，6件样品落入MORB（洋中脊拉斑玄武岩）区内，其余落入MORB与IAT（岛弧拉斑玄武岩）分界线附近。
表 1 月牙山玄武岩主量元素分析结果Table 1. Petrochemical analyes of Yueyashan basalt% 样品号 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 Mg# P2YQ20 50.34 0.95 15.88 5.01 6.85 0.15 9.11 7.17 3.36 1.05 0.12 70.31 P8YQ8 52.78 0.75 13.39 3.12 7.67 0.18 8.04 9.23 4.66 0.1 0.06 65.19 P8YQ9 50.45 0.89 13.81 3.34 8.43 0.19 8.15 11.1 3.44 0.15 0.06 63.31 P12YQ6 53.39 0.65 14.74 1.86 6.83 0.23 9.57 9.98 2.53 0.15 0.06 71.52 P12YQ11 53.18 0.9 16.6 3.67 6.68 0.14 7.77 7.34 3.03 0.56 0.13 67.28 YQ43 51.66 1.3 15.59 4.51 7.04 0.15 5.79 9.2 4.07 0.6 0.1 59.39 ![]()
图 3 火成岩TAS图解[4]F—副长石岩；Pc—苦橄玄武岩；B—玄武岩；O1—玄武安山岩；O2—安山岩；O3—英安岩；S1—粗面玄武岩；S2—玄武粗安岩；S3—粗安岩；T—粗面岩、粗面英安岩；R—流纹岩；U1—碧玄岩、碱玄岩；U2—响岩质碱玄岩；U3—碱玄质响岩；Ph—响岩Figure 3. TAS diagram of igneous rocks![]()
图 4 玄武岩TiO2-FeO/MgO图解[4]MORB—洋中脊拉斑玄武岩；IAT—岛弧拉斑玄武岩；OIB—洋岛玄武岩Figure 4. TiO2-FeO/MgO diagram of basalt2.3 稀土元素特征
月牙山玄武岩稀土元素分析结果见表 2。
表 2 玄武岩稀土元素分析结果Table 2. 玄武岩稀土元素分析结果10-6 样品号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ΣREE LREE HREE LREE/HREE (La/Yb)N (La/Sm)N (Gd/Yb)N δCe δEu P2XT20 1.97 6.24 1.38 7.76 2.81 1.01 3.72 0.77 5.34 1.1 3.3 0.52 3.18 0.43 29.47 69.00 21.17 18.36 1.15 0.42 0.44 0.94 0.87 0.96 P8XT8 3.06 7.61 1.16 5.71 1.73 0.7 2.03 0.45 3.33 0.69 2.06 0.36 2.27 0.35 16.8 48.31 19.97 11.54 1.73 0.91 1.11 0.72 0.97 1.14 P8XT9 3.49 8.92 1.41 6.97 2.18 0.88 2.48 0.56 4.06 0.88 2.54 0.43 2.58 0.42 20.39 58.19 23.85 13.95 1.71 0.91 1.01 0.78 0.97 1.15 P12XT6 2.37 6.15 0.99 5.14 1.62 0.69 1.76 0.38 2.84 0.6 1.71 0.3 1.73 0.25 13.74 40.27 16.96 9.57 1.77 0.92 0.92 0.82 0.97 1.24 P12XT11 3.3 8.35 1.57 9.07 3.11 1.09 3.85 0.79 5.14 1.09 3.19 0.48 3.15 0.45 29.52 74.15 26.49 18.14 1.46 0.71 0.67 0.99 0.88 0.96 XT43 2.22 6.6 1.43 7.08 2.88 1.1 3.41 0.77 5.37 1.1 3.04 0.52 2.92 0.43 27.58 66.45 21.31 17.56 1.21 0.51 0.48 0.94 0.87 1.07 6件玄武岩样品的稀土元素总量（∑REE）变化范围为40.27×10-6~74.15×10-6，略低于基性岩类稀土元素含量平均值；LREE/HREE值为1.15~1.77，轻、重稀土元素基本未发生分馏。P2XT20、 P12XT11和XT43三件样品的(La/Yb)N为0.42~0.71，显示轻稀土元素略亏损；δEu为0.96~1.07，Eu异常不明显；稀土元素配分模式为微左倾型（图 5）。其他3件样品的(La/Yb)N为0.91~0.92，轻稀土元素基本不亏损；δEu为1.14~1.24，具有不明显的正Eu异常；稀土元素配分模式近平坦型（图 5）。（La/ Sm）N为0.44~1.11，平均为0.77，小于1.0。上述特征与正常洋中脊玄武岩（N-MORB）一致。
2.4 微量元素特征
月牙山玄武岩微量元素分析结果列于表 3。
表 3 月牙山蛇绿岩套各单元岩石微量元素分析结果Table 3. Trace element analytical results of rocks of Yueyashan ophiolite unit10-6 样号 Cs Rb Sr Ba Nb Ta Zr Hf Th V Cr Co Ni U P2WL20 0.88 10.9 93.9 90.8 0.93 0.3 45.7 1.64 0.12 223.5 430.4 40.9 116.2 0.19 P8WL8 0.12 1 81.1 17.4 2.66 0.2 59 1.68 0.35 231.6 271.5 41.2 83.7 0.20 P8WL9 0.07 1.5 138.4 27.1 2.87 0.19 51.4 1.52 0.35 271.6 262.9 42.7 87.2 0.14 P12WL6 0.23 1.7 118.9 34.1 1.17 0.09 39.6 1.5 0.24 188 423.3 38.7 126.7 0.15 P12WL11 0.55 8.9 77.1 122.9 1.82 0.83 46.8 1.83 0.15 207.4 444.5 38.5 110.7 0.22 WL43 8.73 12.3 121 110 1.71 0.15 74.9 3.63 0.13 273.9 311 31.4 69.2 0.13 6件玄武岩样品的Rb/Sr值平均为0.058，略高于原始地幔（0.037）[6]。其中3件样品（P8WL8、 P8WL9、 P12WL6）的Rb/Sr值介于0.011~0.014之间，明显低于原始地幔，接近于N-MORB的Rb/Sr平均值（0.006）[7]。Th/Ta平均值为0.76，均小于3；La/Ta值平均为8.18，均小于20，与N-MORB的Th/Ta值（0.75~2）、 La/Ta值（10~20）[8]较一致。Zr/ Nb值平均为28.44，略小于30（N-MORB的Zr/ Nb＞30)[9]；Hf/Th值平均为8.81，大于8；Th/Nb值平均为0.12，小于0.7，与N-MORB特征一致[10]。上述比值均显示N-MORB的特征。在微量元素蛛网图（图 6）中，3件样品的大离子亲石元素K、 Rb、 Ba明显富集，非活动性元素Ta富集，Nb亏损，放射性生热元素Th亏损，其他元素分馏特征不明显；另外3件样品微量元素富集、亏损特征不明显，曲线总体较平缓，显示元素基本未发生分馏（图 6）。在Ti/100-Zr-3Y图解（图 7）中，所有样品点均落入岛弧拉斑玄武岩区；在Nb×2-Zr/4-Y图解（图 8）中，所有样品点均落入N-MORB区域。
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图 7 武岩Ti/100-Zr-3Y图解[12]A、 B─岛弧拉斑玄武岩；B、 C─岛弧钙碱性玄武岩；D—板内玄武岩Figure 7. Ti/100-Zr-3Y diagram of basalt![]()
图 8 玄武岩Nb×2-Zr/4-Y图解[12]AⅠ—板内碱性玄武岩；AⅡ—板内碱性玄武岩、拉板玄武岩；B—富集洋中脊玄武岩；C—板内拉斑玄武岩和火山弧玄武岩；D—正常洋中脊玄武岩和火山弧玄武岩Figure 8. Nb×2-Zr/4-Y diagram of basalt3. 形成时代
为了确定月牙山一带玄武岩的形成时代，笔者分别对侵入玄武岩的辉长闪长岩、蛇绿岩套中的辉长岩及与蛇绿岩套紧密伴生的斜长花岗岩采集了锆石U-Pb同位素测年样品，采用激光烧蚀等离子体质谱法（LA-ICP-MS）进行测定。
锆石颗粒挑选由河北区域地质矿产调查研究所实验室完成，样品破碎到40~60目，然后用常规方法分选锆石，并在双目镜下人工挑纯。
天津地质矿产研究所同位素实验室利用激光烧蚀多接收器等离子质谱仪（LA -ICP-MS）进行微区原位U-Th-Pb同位素测定，激光剥蚀斑束直径为35μm（详细仪器配置和实验流程参见文献[13]），采用GJ-1作为外部锆石年龄标准，进行UPb同位素分馏校正[14]。数据处理采用中国地质大学刘勇胜博士研发的ICP-MSDataCal程序[15]和Ludwig的Isoplot程序[16]。应用208Pb校正法对普通铅进行校正[11]，利用NIST612玻璃标样作为外标计算锆石样品的Pb、 U、 Th含量。
通过测年研究，在辉长闪长岩中获得了530.2±4.8Ma的年龄值（TW37），样品分析数据见表 4，锆石阴极发光图像见图 9，LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和图见图 10；在辉长岩和斜长花岗岩中分别获得了527.4±1.3Ma（P2TW1）和530.2±1.2Ma（P1TW2）的年龄值，样品分析数据见表 4，锆石阴极发光图像见图 11，LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和图见图 12。
表 4 各样品LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果Table 4. LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic analytical results of gabbro diorite点号 Pb/10-6 U/10-6 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 年龄/Ma 1σ TW37-2 4 49 0.0845 0.001 0.646 0.037 0.0555 0.0033 523 6 TW37-4 4 49 0.086 0.001 0.658 0.047 0.0555 0.004 532 6 TW37-10 8 91 0.0862 0.0009 0.707 0.026 0.0596 0.0023 533 6 TW37-11 7 77 0.0858 0.001 0.715 0.036 0.0604 0.0031 531 6 TW37-16 13 147 0.0868 0.0009 0.691 0.017 0.0578 0.0015 537 6 TW37-18 6 70 0.0869 0.001 0.669 0.032 0.0559 0.0027 537 6 TW37-19 9 95 0.0864 0.001 0.676 0.026 0.0567 0.0022 534 6 TW37-20 6 67 0.0871 0.001 0.684 0.041 0.057 0.0035 538 6 TW37-21 6 63 0.0862 0.001 0.682 0.037 0.0574 0.0031 533 6 TW37-23 10 115 0.0875 0.001 0.692 0.022 0.0573 0.0019 541 6 TW37-24 10 110 0.0878 0.001 0.73 0.022 0.0603 0.0019 543 6 TW37-25 8 90 0.0869 0.001 0.665 0.025 0.0555 0.0022 537 6 TW37-27 8 86 0.0871 0.001 0.731 0.026 0.0609 0.0022 538 6 TW37-29 14 142 0.0879 0.001 0.721 0.018 0.0595 0.0016 543 6 P2TW1-1 24 265 0.0852 0.0004 0.682 0.009 0.0581 0.0007 527 3 P2TW1-4 29 274 0.0853 0.0006 0.682 0.008 0.058 0.0005 527 4 P2TW1-5 57 538 0.0853 0.0006 0.684 0.006 0.0582 0.0004 528 4 P2TW1-6 42 416 0.0852 0.0006 0.685 0.006 0.0583 0.0004 527 4 P2TW1-8 99 1045 0.0851 0.0006 0.68 0.005 0.0579 0.0003 527 4 P2TW1-9 25 278 0.0853 0.0006 0.686 0.009 0.0583 0.0005 528 4 P2TW1-10 102 955 0.0851 0.0005 0.682 0.005 0.0581 0.0003 527 3 P2TW1-13 23 243 0.0853 0.0005 0.684 0.006 0.0581 0.0005 528 3 P2TW1-14 24 269 0.0856 0.0005 0.685 0.009 0.0581 0.0007 529 3 P2TW1-16 26 277 0.0856 0.0006 0.688 0.007 0.0583 0.0005 529 4 P2TW1-19 32 347 0.0852 0.0005 0.676 0.006 0.0575 0.0005 527 3 P2TW1-20 23 247 0.0852 0.0005 0.681 0.006 0.0579 0.0005 527 3 P2TW1-21 37 392 0.0852 0.0005 0.692 0.006 0.0588 0.0004 527 3 P2TW1-22 31 307 0.0853 0.0005 0.675 0.006 0.0574 0.0004 528 3 P2TW1-26 21 208 0.0852 0.0007 0.68 0.019 0.0579 0.0009 527 4 P2TW1-27 64 664 0.0852 0.0005 0.683 0.005 0.0581 0.0004 527 3 P2TW1-28 39 419 0.0852 0.0005 0.683 0.006 0.0582 0.0004 527 3 P1TW2-1 13 148 0.0856 0.0005 0.684 0.007 0.058 0.0005 529 3 P1TW2-3 11 133 0.0858 0.0005 0.693 0.009 0.0585 0.0008 531 3 P1TW2-8 12 136 0.0857 0.0006 0.691 0.009 0.0585 0.0007 530 4 P1TW2-14 8 97 0.0856 0.0006 0.686 0.012 0.0581 0.001 530 4 P1TW2-15 8 97 0.0857 0.0006 0.687 0.011 0.0581 0.001 530 4 P1TW2-16 11 131 0.0858 0.0006 0.685 0.009 0.0579 0.0007 530 4 P1TW2-17 11 127 0.0857 0.0005 0.685 0.009 0.0579 0.0007 530 3 P1TW2-18 18 202 0.0858 0.0005 0.693 0.008 0.0585 0.0006 531 3 P1TW2-19 21 235 0.0858 0.0005 0.689 0.006 0.0582 0.0004 530 3 P1TW2-23 25 262 0.0857 0.0005 0.684 0.007 0.0579 0.0005 530 3 P1TW2-24 37 395 0.0858 0.0004 0.688 0.005 0.0582 0.0004 531 3 P1TW2-25 14 162 0.0858 0.0006 0.688 0.008 0.0582 0.0006 531 4 P1TW2-26 6 72 0.0857 0.0006 0.685 0.02 0.058 0.0017 530 4 P1TW2-27 12 139 0.0857 0.0006 0.691 0.009 0.0585 0.0008 530 4 P1TW2-28 12 138 0.0857 0.0006 0.687 0.009 0.0581 0.0007 530 4 P1TW2-30 10 114 0.0858 0.0005 0.689 0.011 0.0582 0.001 531 3 ![]()
图 10 辉长闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和图Figure 10. LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagram of gabbro diorite![]()
图 11 辉长岩（a，P2TW1）和斜长花岗岩（b，P1TW2）锆石阴极发光（CL）图像Figure 11. CL images of gabbro(a, P2TW1)and plagioclase granite(b, P1TW2)![]()
图 12 辉长岩（a）和斜长花岗岩（b）锆石U-Pb谐和图Figure 12. LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagram of gabbro (a) and plagioclase granite (b)锆石阴极发光图像表明，样品锆石均发育典型岩浆成因的韵律环带结构，锆石晶形较完整，与典型的岩浆锆石特征一致。所有样品中不同锆石分析点的206Pb/238U年龄值变化范围均较小，在一致性曲线中成群分布，年龄加权平均值的误差与单个分析误差基本一致，代表了各自的形成年龄。
由于辉石闪长岩侵入月牙山玄武岩，因此，530.2±4.8Ma的年龄值表明，月牙山基性火山岩的形成时代不晚于早寒武世，明显早于中奥陶世咸水湖组玄武岩。
辉长岩为月牙山蛇绿岩套的组成部分。岩石地球化学研究表明[17]，斜长花岗岩为幔源型斜长花岗岩，其与月牙山蛇绿岩套紧密伴生，是蛇绿岩套的组成部分。对于斜长花岗岩而言，锆石U-Pb同位素体系具有较高的封闭温度，不易受后期构造-热事件扰动，其测试年龄可代表岩石的结晶年龄[18-19]。
简平等[20]认为，蛇绿岩中出现的幔源型斜长花岗岩是基性岩浆最终分异的产物，其形成年龄与蛇绿岩中的辉长岩等组分相当，代表了蛇绿岩形成年龄的精准上限。从本次获得的年龄数据看，月牙山蛇绿岩套中辉长岩的形成年龄（527.4 Ma）与斜长花岗岩形成年龄（530Ma）基本一致，因此，斜长花岗岩中获取的530.2±1.2Ma年龄为月牙山蛇绿岩套形成的精准上限年龄，亦即月牙山基性火山岩的形成年龄。
月牙山一带出露的基性火山岩为海底喷发的玄武岩。岩石地球化学特征显示其形成于正常洋中脊环境；野外调查证实，该套基性火山岩与月牙山蛇绿岩套紧密共生。上述特征表明，月牙山一带出露的基性火山岩为月牙山蛇绿岩套的组成部分。因此，530.2±1.2Ma的年龄说明，月牙山基性火山岩的形成时代为早寒武世。
4. 结论
①月牙山一带出露的基性火山岩为海底喷发的玄武岩，地球化学特征显示其形成于正常洋中脊环境。
②该套基性火山岩位于塔里木板块与哈萨克斯坦板块结合部位，产于月牙山-洗肠井蛇绿岩带，与月牙山蛇绿岩套中的其他蛇绿岩单元紧密共生，部分呈构造岩块或岩片出露于蛇绿质构造混杂岩带中，为月牙山蛇绿岩套的组成部分。
③月牙山一带出露的基性火山岩的形成时代不晚于530.2±1.2Ma，相当于早寒武世，不能归属于前人划分的中奥陶世咸水湖组。
致谢: 天津地质矿产研究所李惠民研究员对同位素测试数据、结果等进行了认真审阅，提出了宝贵的修改意见；内蒙古1:5万1524.6高地、二龙包西、高地、炮台山西幅区域地质矿产调查项目组为本文提供了丰富详实的野外资料，在此一并致谢。 -
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图 1 北山地区构造格架简图[2]（a）和研究区地质简图（b）
Ⅰ—红石山-百合山-蓬勃山带；Ⅱ—芨芨台子-小黄山带；Ⅲ—红柳河-牛圈子-洗肠井带；Ⅳ—辉铜山-帐房山带；1—新元古界；2—古元古界北山岩群；3—石炭纪花岗岩；4—志留纪花岗岩；5—寒武纪斜长花岗岩；6—寒武纪辉长闪长岩；7—寒武纪辉长岩；8—蛇绿岩；9—断层；10—推测断层；11—地质界线；N-Q—第四系-新近系；S2-3g—中上志留统公婆泉组；O3x—上奥陶统锡林克博组；O1l—下奥陶统罗雅楚山组；∈ -O1x—寒武系-下奥陶统西双鹰山组；∈1β—下寒武统玄武岩
Figure 1. Tectonic framework sketch map of the Beishan area (a) and geological sketch map of the study area (b)
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图 2 枕状玄武岩宏观岩貌（a）和断面（b）
Figure 2. The macroscopic appearance(a)and section(b)of pillow basalt
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图 3 火成岩TAS图解[4]
F—副长石岩；Pc—苦橄玄武岩；B—玄武岩；O1—玄武安山岩；O2—安山岩；O3—英安岩；S1—粗面玄武岩；S2—玄武粗安岩；S3—粗安岩；T—粗面岩、粗面英安岩；R—流纹岩；U1—碧玄岩、碱玄岩；U2—响岩质碱玄岩；U3—碱玄质响岩；Ph—响岩
Figure 3. TAS diagram of igneous rocks
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图 4 玄武岩TiO2-FeO/MgO图解[4]
MORB—洋中脊拉斑玄武岩；IAT—岛弧拉斑玄武岩；OIB—洋岛玄武岩
Figure 4. TiO2-FeO/MgO diagram of basalt
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图 7 武岩Ti/100-Zr-3Y图解[12]
A、 B─岛弧拉斑玄武岩；B、 C─岛弧钙碱性玄武岩；D—板内玄武岩
Figure 7. Ti/100-Zr-3Y diagram of basalt
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图 8 玄武岩Nb×2-Zr/4-Y图解[12]
AⅠ—板内碱性玄武岩；AⅡ—板内碱性玄武岩、拉板玄武岩；B—富集洋中脊玄武岩；C—板内拉斑玄武岩和火山弧玄武岩；D—正常洋中脊玄武岩和火山弧玄武岩
Figure 8. Nb×2-Zr/4-Y diagram of basalt
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图 10 辉长闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和图
Figure 10. LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagram of gabbro diorite
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图 11 辉长岩（a，P2TW1）和斜长花岗岩（b，P1TW2）锆石阴极发光（CL）图像
Figure 11. CL images of gabbro(a, P2TW1)and plagioclase granite(b, P1TW2)
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图 12 辉长岩（a）和斜长花岗岩（b）锆石U-Pb谐和图
Figure 12. LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagram of gabbro (a) and plagioclase granite (b)
表 1 月牙山玄武岩主量元素分析结果
Table 1 Petrochemical analyes of Yueyashan basalt
% 样品号 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 Mg# P2YQ20 50.34 0.95 15.88 5.01 6.85 0.15 9.11 7.17 3.36 1.05 0.12 70.31 P8YQ8 52.78 0.75 13.39 3.12 7.67 0.18 8.04 9.23 4.66 0.1 0.06 65.19 P8YQ9 50.45 0.89 13.81 3.34 8.43 0.19 8.15 11.1 3.44 0.15 0.06 63.31 P12YQ6 53.39 0.65 14.74 1.86 6.83 0.23 9.57 9.98 2.53 0.15 0.06 71.52 P12YQ11 53.18 0.9 16.6 3.67 6.68 0.14 7.77 7.34 3.03 0.56 0.13 67.28 YQ43 51.66 1.3 15.59 4.51 7.04 0.15 5.79 9.2 4.07 0.6 0.1 59.39 
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表 2 玄武岩稀土元素分析结果
Table 2 玄武岩稀土元素分析结果
10-6 样品号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ΣREE LREE HREE LREE/HREE (La/Yb)N (La/Sm)N (Gd/Yb)N δCe δEu P2XT20 1.97 6.24 1.38 7.76 2.81 1.01 3.72 0.77 5.34 1.1 3.3 0.52 3.18 0.43 29.47 69.00 21.17 18.36 1.15 0.42 0.44 0.94 0.87 0.96 P8XT8 3.06 7.61 1.16 5.71 1.73 0.7 2.03 0.45 3.33 0.69 2.06 0.36 2.27 0.35 16.8 48.31 19.97 11.54 1.73 0.91 1.11 0.72 0.97 1.14 P8XT9 3.49 8.92 1.41 6.97 2.18 0.88 2.48 0.56 4.06 0.88 2.54 0.43 2.58 0.42 20.39 58.19 23.85 13.95 1.71 0.91 1.01 0.78 0.97 1.15 P12XT6 2.37 6.15 0.99 5.14 1.62 0.69 1.76 0.38 2.84 0.6 1.71 0.3 1.73 0.25 13.74 40.27 16.96 9.57 1.77 0.92 0.92 0.82 0.97 1.24 P12XT11 3.3 8.35 1.57 9.07 3.11 1.09 3.85 0.79 5.14 1.09 3.19 0.48 3.15 0.45 29.52 74.15 26.49 18.14 1.46 0.71 0.67 0.99 0.88 0.96 XT43 2.22 6.6 1.43 7.08 2.88 1.1 3.41 0.77 5.37 1.1 3.04 0.52 2.92 0.43 27.58 66.45 21.31 17.56 1.21 0.51 0.48 0.94 0.87 1.07
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表 3 月牙山蛇绿岩套各单元岩石微量元素分析结果
Table 3 Trace element analytical results of rocks of Yueyashan ophiolite unit
10-6 样号 Cs Rb Sr Ba Nb Ta Zr Hf Th V Cr Co Ni U P2WL20 0.88 10.9 93.9 90.8 0.93 0.3 45.7 1.64 0.12 223.5 430.4 40.9 116.2 0.19 P8WL8 0.12 1 81.1 17.4 2.66 0.2 59 1.68 0.35 231.6 271.5 41.2 83.7 0.20 P8WL9 0.07 1.5 138.4 27.1 2.87 0.19 51.4 1.52 0.35 271.6 262.9 42.7 87.2 0.14 P12WL6 0.23 1.7 118.9 34.1 1.17 0.09 39.6 1.5 0.24 188 423.3 38.7 126.7 0.15 P12WL11 0.55 8.9 77.1 122.9 1.82 0.83 46.8 1.83 0.15 207.4 444.5 38.5 110.7 0.22 WL43 8.73 12.3 121 110 1.71 0.15 74.9 3.63 0.13 273.9 311 31.4 69.2 0.13
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表 4 各样品LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果
Table 4 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic analytical results of gabbro diorite
点号 Pb/10-6 U/10-6 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 年龄/Ma 1σ TW37-2 4 49 0.0845 0.001 0.646 0.037 0.0555 0.0033 523 6 TW37-4 4 49 0.086 0.001 0.658 0.047 0.0555 0.004 532 6 TW37-10 8 91 0.0862 0.0009 0.707 0.026 0.0596 0.0023 533 6 TW37-11 7 77 0.0858 0.001 0.715 0.036 0.0604 0.0031 531 6 TW37-16 13 147 0.0868 0.0009 0.691 0.017 0.0578 0.0015 537 6 TW37-18 6 70 0.0869 0.001 0.669 0.032 0.0559 0.0027 537 6 TW37-19 9 95 0.0864 0.001 0.676 0.026 0.0567 0.0022 534 6 TW37-20 6 67 0.0871 0.001 0.684 0.041 0.057 0.0035 538 6 TW37-21 6 63 0.0862 0.001 0.682 0.037 0.0574 0.0031 533 6 TW37-23 10 115 0.0875 0.001 0.692 0.022 0.0573 0.0019 541 6 TW37-24 10 110 0.0878 0.001 0.73 0.022 0.0603 0.0019 543 6 TW37-25 8 90 0.0869 0.001 0.665 0.025 0.0555 0.0022 537 6 TW37-27 8 86 0.0871 0.001 0.731 0.026 0.0609 0.0022 538 6 TW37-29 14 142 0.0879 0.001 0.721 0.018 0.0595 0.0016 543 6 P2TW1-1 24 265 0.0852 0.0004 0.682 0.009 0.0581 0.0007 527 3 P2TW1-4 29 274 0.0853 0.0006 0.682 0.008 0.058 0.0005 527 4 P2TW1-5 57 538 0.0853 0.0006 0.684 0.006 0.0582 0.0004 528 4 P2TW1-6 42 416 0.0852 0.0006 0.685 0.006 0.0583 0.0004 527 4 P2TW1-8 99 1045 0.0851 0.0006 0.68 0.005 0.0579 0.0003 527 4 P2TW1-9 25 278 0.0853 0.0006 0.686 0.009 0.0583 0.0005 528 4 P2TW1-10 102 955 0.0851 0.0005 0.682 0.005 0.0581 0.0003 527 3 P2TW1-13 23 243 0.0853 0.0005 0.684 0.006 0.0581 0.0005 528 3 P2TW1-14 24 269 0.0856 0.0005 0.685 0.009 0.0581 0.0007 529 3 P2TW1-16 26 277 0.0856 0.0006 0.688 0.007 0.0583 0.0005 529 4 P2TW1-19 32 347 0.0852 0.0005 0.676 0.006 0.0575 0.0005 527 3 P2TW1-20 23 247 0.0852 0.0005 0.681 0.006 0.0579 0.0005 527 3 P2TW1-21 37 392 0.0852 0.0005 0.692 0.006 0.0588 0.0004 527 3 P2TW1-22 31 307 0.0853 0.0005 0.675 0.006 0.0574 0.0004 528 3 P2TW1-26 21 208 0.0852 0.0007 0.68 0.019 0.0579 0.0009 527 4 P2TW1-27 64 664 0.0852 0.0005 0.683 0.005 0.0581 0.0004 527 3 P2TW1-28 39 419 0.0852 0.0005 0.683 0.006 0.0582 0.0004 527 3 P1TW2-1 13 148 0.0856 0.0005 0.684 0.007 0.058 0.0005 529 3 P1TW2-3 11 133 0.0858 0.0005 0.693 0.009 0.0585 0.0008 531 3 P1TW2-8 12 136 0.0857 0.0006 0.691 0.009 0.0585 0.0007 530 4 P1TW2-14 8 97 0.0856 0.0006 0.686 0.012 0.0581 0.001 530 4 P1TW2-15 8 97 0.0857 0.0006 0.687 0.011 0.0581 0.001 530 4 P1TW2-16 11 131 0.0858 0.0006 0.685 0.009 0.0579 0.0007 530 4 P1TW2-17 11 127 0.0857 0.0005 0.685 0.009 0.0579 0.0007 530 3 P1TW2-18 18 202 0.0858 0.0005 0.693 0.008 0.0585 0.0006 531 3 P1TW2-19 21 235 0.0858 0.0005 0.689 0.006 0.0582 0.0004 530 3 P1TW2-23 25 262 0.0857 0.0005 0.684 0.007 0.0579 0.0005 530 3 P1TW2-24 37 395 0.0858 0.0004 0.688 0.005 0.0582 0.0004 531 3 P1TW2-25 14 162 0.0858 0.0006 0.688 0.008 0.0582 0.0006 531 4 P1TW2-26 6 72 0.0857 0.0006 0.685 0.02 0.058 0.0017 530 4 P1TW2-27 12 139 0.0857 0.0006 0.691 0.009 0.0585 0.0008 530 4 P1TW2-28 12 138 0.0857 0.0006 0.687 0.009 0.0581 0.0007 530 4 P1TW2-30 10 114 0.0858 0.0005 0.689 0.011 0.0582 0.001 531 3
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