地质通报  2019, Vol. 38 Issue (5): 845-857  
0

引用本文 [复制中英文]

杨海星, 高利东, 高玉石, 隋海涛, 赵志飞, 吕晶, 张维宇, 赵胜金, 柳志辉, 周颖帅. 大兴安岭中南段梅勒图组层型剖面锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义[J]. 地质通报, 2019, 38(5): 845-857.
[复制中文]
Yang H X, Gao L D, Gao Y S, Sui H T, Zhao Z F, LÜ J, Zhang W Y, Zhao S J, Liu Z H, Zhou Y S. Zircon U-Pb age and geochemistry of the stratotype section of the Meiletu Formation in middle southern Da Hinggan Mountains and its geological significance[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(5): 845-857.
[复制英文]

基金项目

中国地质调查局项目《内蒙古1:5万包尔呼吉尔塔拉等八幅区域地质调查》(编号:DD20160048-11)、《内蒙古1:5万吐卜钦等五幅区域地质调查》(编号:DD20160048-15)和《大兴安岭成矿带突泉—翁牛特地区地质矿产调查》(编号:DD20160048)

作者简介

杨海星(1990-), 男, 本科, 从事区域地质矿产调查工作。E-mail:986746511@qq.com

文章历史

收稿日期: 2018-05-11
修订日期: 2018-06-15
大兴安岭中南段梅勒图组层型剖面锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义
杨海星1 , 高利东1 , 高玉石1 , 隋海涛1 , 赵志飞1 , 吕晶1 , 张维宇1 , 赵胜金1,2 , 柳志辉1 , 周颖帅1     
1. 内蒙古第十地质矿产勘查开发有限责任公司, 内蒙古 赤峰 024005;
2. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083
摘要: 梅勒图组为大兴安岭中南段中生代层位最高的火山岩地层,其层型剖面的研究对于大兴安岭中南段梅勒图组的时代划分及区域对比具有重要意义。对梅勒图组层型剖面火山岩进行了年代学及地球化学研究,测试了4件安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄,结果介于127.7±1.4~133.4±1.5Ma之间,时代归属早白垩世。梅勒图组火山岩与中国同类火山岩相比,SiO2(57.95%~64.25%)、TiO2(0.69%~1.25%)及K2O(0.55%~4.97%)含量偏高;Fe2O3(2.03%~4.32%)、FeO(1.05%~3.77%)、MgO(0.52%~2.44%)及CaO(2.22%~6.07%)含量略偏低,MnO(0.05%~1.00%),Al2O3(14.97%~17.61%),Na2O(2.61%~4.16%)含量相当;为一套准铝质-过铝质高钾钙碱性系列岩石。稀土元素总量较低,介于133.43×10-6~181.7×10-6之间,轻、重稀土元素分异明显(LREE/HREE=7.51~8.14,(La/Yb)N=7.75~8.78);轻稀土元素分馏较强,重稀土元素分馏较弱,具较弱负Eu异常(δEu=0.78~0.95)。微量元素富集大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Pb、Sr)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti、P)和重稀土元素。岩浆来源于过渡型地幔,形成环境为大陆边缘弧,可能与太平洋板块俯冲后的陆内伸展作用有关。
关键词: 梅勒图组    火山岩    锆石U-Pb年龄    岩石地球化学    层型剖面    
Zircon U-Pb age and geochemistry of the stratotype section of the Meiletu Formation in middle southern Da Hinggan Mountains and its geological significance
YANG Haixing1, GAO Lidong1, GAO Yushi1, SUI Haitao1, ZHAO Zhifei1, LÜ Jing1, ZHANG Weiyu1, ZHAO Shengjin1,2, LIU Zhihui1, ZHOU Yingshuai1     
1. Inner Mongolia tenth geological mineral exploration and development Co., Ltd., Chifeng 024005, Innner Mongolia, China;
2. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
Abstract: The Meiletu Formation is the highest strata volcanic rocks in Mesozoic in the southern central part of the Da Hinggan Mountains. The study of the layer section is of great significance for the division and regional correlation. In this paper, the authors carried out the study of the chronology and geochemistry of the Meiletu Formation layer section volcanic rocks, analyzed zircon UPb isotope dating for 4 pieces of andesite samples by using LA-ICP-MS technique, and yielded the ages of 127.7 ±1.4~133.4 ±1.5Ma, suggesting Early Cretaceous. A comparison with the similar volcanic rocks in China shows that the Meiletu Formation volcanic rocks have high content of SiO2(57.95%~64.25%), TiO2(0.69%~1.25%) and K2O(0.55%~4.97%), low content of Fe2O3 (2.03%~4.32%), FeO(1.05%~3.77%), MgO(0.52%~2.44%) and CaO(2.22%~6.07%), and consistent MnO(0.05%~1.00%), Al2O3 (14.97%~17.61%)and Na2O(2.61%~4.16%)content, suggesting aluminous-over-aluminous rock of high potassium Ca-alkali series. Lower rare earth (ΣREE) values are between 133.43×10-6 and 181.7×10-6, and there exists obvious regional difference in light and heavy rare earth elements(LREE/HREE=7.51~8.14, (La/Yb)N=7.75~8.78), showing strong fractionation between the light rare earth and the heavy rare earth, with negative EU anomaly(δEu=0.78~0.95). The rocks are enriched in large ion lithophile elements (Rb, Ba, K, Pb, Sr) and LREE and depleted in high field-strength elements (Nb. Ta, Ti and P) and HREE. Magma came for the transitional mantle. The rocks were formed in a continental edge arc environment, and were related to the continental extension after the Pacific Plate subduction.
Key words: Meiletu Formation    volcanic rocks    zircon U-Pb age    petrogeochemistry    stratotype section    

大兴安岭位于中亚造山带东段(又称兴蒙造山带),地处三大板块(西伯利亚、华北和太平洋板块)和三大构造体系(古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克和太平洋构造体系)的独特地理位置,具有复杂的构造演化历史,使其研究具有重要的科学价值[1-3]。在古生代随着古亚洲洋的不断收缩,多个微地块向西伯利亚板块和华北板块靠拢并导致其先后互相碰撞拼合,最终西伯利亚板块和华北板块相互碰撞形成一个整体[4]。中生代受蒙古-鄂霍茨克洋和太平洋构造体系的叠加与改造影响,火山活动十分强烈[5-6]。大兴安岭地区是东北地区中生代火山岩最发育、火山作用最强的地区[7],也是中国东部中生代3条火山岩带之一[8],亦是东亚大陆边缘巨型火山岩带的重要组成部分[9]。近年来随着区调及相关科研工作的广泛开展,对大兴安岭中南段中生代火山岩的研究程度明显提高,但是对其构造背景的争议仍然存在,主要有地幔柱活动及板块作用成因[10-14]、蒙古-鄂霍茨克洋闭合及伸展作用成因[15-21]和太平洋俯冲作用成因[22-33],无论何种成因,对于早白垩世火山岩形成于伸展环境已达成共识。

近年来对大兴安岭中南段中生代火山岩地层的调查研究集中在早白垩世白音高老组[6, 31-32, 34-39]、晚侏罗世满克头鄂博组[40-47]和玛尼吐组[33, 48-53];而早白垩世梅勒图组的分布面积较少,仅在科右中旗地区对其有专门报道[54]。梅勒图组作为大兴安岭中南段中生代层位最高的火山岩地层,形成时代代表了大兴安岭中南段大规模火山活动终止的时间[5, 7, 9, 28, 55-56],因此对其研究具有重要地质意义。本文通过对梅勒图组正层型剖面进行锆石U-Pb测年、地球化学研究,探讨其形成时代、成因及构造背景,可以为大兴安岭中南段梅勒图组的时代划分及区域对比提供基础资料和依据。

1 地质背景及岩相学特征

研究区位于扎鲁特旗行政中心北西约120km,中生代大地构造位置位于大兴安岭岩浆弧中南段(图 1)。地层广泛发育,出露上侏罗统满克头鄂博组,下白垩统白音高老组、梅勒图组。低洼处或沿河谷分布新生界全新统松散堆积物。侵入岩仅出露晚侏罗世细微粒正长花岗岩。

图 1 中国东北地区中生代—新生代陆缘盆地大地构造图(a,据参考文献[57]修改)和梅勒图山地区地质简图(b) Fig.1 Mesozoic-Cenozoic tectonic map of continental marginal arc-basin systems of Northeast China(a) and geological sketch map of Meiletu Mountain region, showing the sampling locations(b)

研究区梅勒图山为梅勒图组正层型位置,由辽宁省区域二队于1976年创名,呈帽状以平缓产状喷发不整合覆盖在白音高老组之上,为一套陆相喷发的中基性火山熔岩[58]。根据本次重新测量及薄片鉴定结果,样品岩性主要为安山岩、辉石安山岩、粗安岩夹杏仁状粗安岩、流纹岩及薄层流纹安山质沉凝灰岩,本文主要研究安山岩及辉石安山岩的岩石地球化学特征。

安山岩:新鲜面灰绿色,斑状结构,基质似交织结构,块状构造。岩石主要由斑晶、基质组成。斑晶为斜长石(约10%)、单斜辉石(3%~5%)、黑云母(少量),大小一般为1~2.5mm,部分0.5~1mm,少数0.2~0.5mm,星散状、略显定向分布。其中斜长石为半自形板状,常见聚片双晶,可见卡钠复合双晶及环带,环带属正环带,最多5环;可见筛状熔蚀,局部被绢云母、铁质交代,斜长石牌号An=46。单斜辉石为半自形柱状,局部被绿泥石、铁质交代;单斜辉石具多色性,Ng’浅褐绿色,Np’浅绿色。黑云母片状,略显暗化;具多色性,Ng’棕红色,Np’浅棕黄色。基质由斜长石(80%~85%)、单斜辉石(1%~5%)组成。斜长石为半自形板状,大小一般为0.02~ 0.05mm,部分0.05~0.1mm,少数0.1~0.15mm,略显定向-半定向分布,构成似交织结构。较大者内可见聚片双晶,表面较干净,局部略显绢云母化,斜长石牌号An=45。单斜辉石呈半自形柱状,大小一般为0.01~0.05mm,少数0.05~0.1mm,星散状分布,被绿泥石、铁质交代;单斜辉石具多色性,Ng'浅褐绿色,Np'浅绿色。岩石轻碎裂,见少量裂隙,沿裂隙有不透明矿物充填交代(图 2-a)。

图 2 梅勒图组火山岩显微照片 Fig.2 Microphotographs from the volcanic rocks in the Meiletu Formation a—安山岩;b—辉石安山岩

辉石安山岩:新鲜面为灰黑色,斑状结构,基质似交织结构,块状构造,岩石主要由斑晶、基质组成。斑晶为斜长石(10%~15%)、单斜辉石(约5%)、角闪石(1% ~2%)及少量黑云母,大小一般为1~ 3mm,部分为3~6mm,少数为0.5~1mm,极少数为0.2~0.5mm,星散状分布。斜长石呈半自形板状,常见聚片双晶,可见卡钠复合双晶和环带,且属韵律环带,最多10环,也可见筛状熔蚀;局部略显钠化,局部被绢云母交代;斜长石牌号为An=49(核),An= 47(边)。单斜辉石呈半自形柱状,被绿泥石、不透明矿物交代,部分为假象;具多色性,Ng'浅褐绿色,Np'浅绿色。角闪石半自形柱状,可见暗化边;具多色性,Ng’棕褐色,Np’浅棕黄色。黑云母片状,局部被铁质交代,具多色性,Ng’棕红色,Np’浅棕黄色。基质为斜长石(75% ~80%)、单斜辉石(5% ~ 10%)。斜长石呈半自形板状,大小一般为0.02~ 0.1mm,略显定向-半定向分布,构成似交织结构,表面新鲜干净,局部被少量绢云母交代;斜长石牌号为An=46。单斜辉石半自形柱状,大小一般为0.01~0.1mm,星散状分布,局部被绿泥石、不透明矿物交代;具多色性,Ng’浅褐绿色,Np’浅绿色。岩石轻碎裂,岩内可见网状裂隙,沿裂隙有绿泥石、不透明矿物充填交代(图 2-b)。

2 锆石U-Pb年龄

本次采集的4件锆石U-Pb测年样品为新鲜或受蚀变及风化作用较弱的岩石,均位于梅勒图组正层型剖面的不同层位,具有明确的地质意义。粉碎样品及分选锆石在内蒙古地勘十院化验室完成,阴极发光(CL)照相、样品制靶和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年在中国地质科学院国家地质实验测试中心(D9220)和北京科荟测试技术有限公司(PM31B3、PM31B46、PM31B106)完成,测试流程见参考文献[59-60]。锆石分析结果见表 1,阴极发光图像见图 3,年龄谐和图见图 4

图 3 梅勒图组火山岩锆石阴极发光(CL)图像 Fig.3 CL images of the zircons from the volcanic rocks in the Meiletu Formation
图 4 梅勒图组火山岩锆石U-Pb谐和图 Fig.4 Zircon U-Pb concordia plots from the volcanic rocks in the Meiletu Formation
表 1 梅勒图组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb定年分析结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb data of the volcanic rocks in the Meiletu Formation

样品D9220为辉石安山岩,测定的锆石晶形完整,Th/U值均大于0.1,显示为岩浆成因锆石[61]。利用LA-ICP-MS测试方法共测试了31个数据点,其中8个数据点在谐和曲线上集中分布,其年龄加权平均值可代表岩石的形成年龄;其他年龄偏大的锆石可能为捕获锆石或源区锆石。这8个数据点的206Pb/238U年龄加权平均值为127.7 ± 1.4Ma(MSWD=0.74)。

样品PM31B46为安山岩,共测试25个数据点,测定的锆石具振荡环带结构,Th/U值均大于0.1;其中11个数据点在谐和曲线偏右的位置上集中分布,其他有3个为捕获锆石年龄,分别为271Ma、265Ma和556Ma,另有11个谐和度较低,远离谐和曲线,无年龄意义。9个数据点的206Pb/238U年龄加权平均值为128.4±2.4Ma(MSWD=0.82),代表了安山岩成岩年龄。

样品PM31B106为安山岩,共测试25个数据点,锆石具振荡环带结构,Th/U值为0.42~0.83,代表了岩浆成因锆石。其中17个数据点在谐和曲线偏右的位置集中分布,其206Pb/238U年龄加权平均值为132.2±1.7Ma(MSWD=1.18)。其余8个数据谐和度较低,无年龄意义。

样品PM31B3为安山岩,共测试25个数据点,剔除14个远离谐和曲线、谐和度较低及年龄偏老的数据,其余11个具振荡环带结构,Th/U值为0.41~ 0.73。11个数据点的206Pb/238U年龄加权平均值为133.4 ±1.5Ma(MSWD=1.8),代表成岩年龄,形成时代为早白垩世[62]

3 岩石地球化学特征

本次对6件样品进行了岩石地球化学分析。主量元素测试由内蒙古地勘十院化验室采用X射线荧光光谱法(XRF)完成,微量元素测试由河北省区域地质矿产调查研究所实验室采用电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)完成,分析结果见表 2

表 2 梅勒图组火山岩主量、微量和稀土元素分析结果 Table 2 Major, trace elements and REE analyses of the volcanic rocks in the Meiletu Formation
3.1 主量元素

研究区火山岩主量元素含量与中国同类火山岩相比[63],SiO2(57.95% ~64.25%)、TiO2(0.69% ~ 1.25%)及K2O(0.55% ~4.97%)含量偏高;Fe2O3(2.03%~4.32%)、FeO(1.05%~3.77%)、MgO(0.52%~ 2.44%)及CaO(2.22% ~6.07%)含量略偏低;MnO(0.05% ~1.00%)、Al2O3(14.97% ~17.61%)、Na2O(2.61%~4.16%)含量相当;全碱含量(Na2O+K2O)为4.66%~8.32%,K2O与Na2O之间量比关系复杂,大多数K2O/Na2O<1(0.13~0.92),此外,有2件样品的K2O/Na2O值大于1(1.14~1.22)。组合指数(σ)为1.12~3.33,属钙碱性岩系。在国际地科联推荐的火山岩分类命名TAS图解(图 5-a)上,样品点均落入亚碱性区域,对应粗面安山岩、安山岩、英安岩及粗面英安岩;在Na2O-K2O图解(图 5-b)中,除1个样品点落入钠质系列外,其余均落入钾质岩石区;根据SiO2-K2O图解(图 5-c),样品点主要落入高钾钙碱性岩系列,仅1个样品点落入钾玄岩区;在A/ CNK-A/NK图解(图 5-d)中,样品点落入准铝质-过铝质岩石。综合主量元素特征可知,梅勒图组为一套准铝质-过铝质高钾钙碱性系列岩石。

图 5 梅勒图组火山岩TAS(a)[64]、Na2O-K2O(b)[65]、SiO2-K2O(c)[66]和A/CNK-A/NK图解(d)[67] Fig.5 TAS classification (a), Na2O-K2O (b), SiO2-K2O (c) and A/CNK-A/NK (d) diagrams of the volcanic rocks in the Meiletu Formation
3.2 微量元素

研究区火山岩稀土元素总量(ΣREE)较低,介于133.43×10-6~181.7×10-6之间,其中轻稀土元素(LREE)值为101.1×10-6~140.32×10-6,重稀土元素(HREE)值为13.47×10-6~17.24×10-6;LREE/HREE值为7.51~8.14,(La/Yb)N值为7.75~8.78,反映轻、重稀土元素分异明显;(La/Sm)N值为3.06~3.57,反映轻稀土元素分馏较强;(Gd/Yb)N值为1.49~1.83,反映重稀土元素分馏较弱;δEu值为0.78~0.95,具较弱负Eu异常。在球粒陨石标准化稀土元素配分图(图 6-a)中,呈现轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾型分配模式。

图 6 梅勒图组火山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)(标准化值据参考文献[68]) Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) of the volcanic rocks in the Meiletu Formation

从微量元素蛛网图(图 6-b)可以看出,梅勒图组火山岩富集大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Pb、Sr)和LREE,亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti、P)和HREE;具明显钙碱性岛弧环境岩石特征[69-70]。Ta/Hf(平均值0.09)、Ta/Yb(平均值0.28)、Sm/Nd(平均值0.19)、Nb/La(平均值0.34)值接近球粒陨石、原始地幔及富集型大洋中脊玄武岩[11]

4 讨论 4.1 形成年代

本次测得梅勒图组层型剖面4件样品LAICP- MS锆石U- Pb年龄分别为127.7 ± 1.4Ma、128.4±2.4Ma、132.2±1.7Ma、133.4±1.5Ma;前人在层型剖面获得辉石安山岩的锆石U-Pb年龄为131± 1Ma[28],在科右中旗梅勒图组获得2件安山岩样品U-Pb年龄分别为122.9±1.5Ma、125±11Ma[54]。由此可见,梅勒图形成时代为早白垩世早中期,与大兴安岭中南段白垩纪侵入岩的形成时代一致[71-74]

4.2 岩浆源区

研究区火山岩Ta/Hf、Ta/Yb、Sm/Nd、Nb/La值与球粒陨石、原始地幔及富集型大洋中脊玄武岩值接近,说明岩浆来源于地幔。由主量及微量元素特征可知,研究区火山岩为高钾钙碱性系列岩石,富集大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Pb、Sr)和LREE,亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti、P),具岛弧火山岩特征;形成过程为俯冲洋壳在一定深度发生脱水作用形成流体,流体富集大离子亲石元素,进入地幔楔后发生部分熔融,富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而高场强元素随金红石、钛铁矿等保留在俯冲板块的残留相中。研究区火山岩为前人划分的亚碱性系列高钾岩类,地幔性质为过渡型地幔[11, 28]

4.3 构造背景

研究区火山岩岩石化学特征显示亚碱性系列高钾岩类,具较弱的负Eu异常,轻、重稀土元素分异明显,富集Rb、Ba、K、Pb、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素,具明显的岛弧火山岩特征。将研究区安山岩微量元素特征与安第斯地区、大陆岛弧、大洋岛弧的低钾安山岩及其他微量元素和比值特征[75]进行对比发现,研究区安山岩微量元素特征最接近大陆岛弧安山岩。

研究区火山岩在Y-Sr/Y图解(图 7-a)中落入经典岛弧环境区域;在Ta/Yb-Th/Yb图解(图 7-b)中落入活动大陆边缘(陆缘弧)区;在Ta/Hf-Th/Hf图解(图 7-c)中,多数样品点落入陆缘岛弧及陆缘火山弧区,少数落入大陆拉张带(或初始裂谷)岩区;在Sc/Ni-La/Yb图解(图 7-d)中落入大陆边缘弧区。

图 7 梅勒图组火山岩Y-Sr/Y(a)[76]、Ta/Yb-Th/Yb(b)[77]、Ta/Hf-Th/Hf(c)[78]和Sc/Ni-La/Yb(d)[79]图解 Fig.7 Y-Sr/Y (a), Ta/Yb-Th/Yb (b), Ta/Hf-Th/Hf (c) and Sc/Ni-La/Yb (d) diagrams of the volcanic rocks in the Meiletu Formation IAB—岛弧玄武岩;IAT—岛弧拉斑系列;ICA—岛弧钙碱系列;SHO—岛弧橄榄玄粗岩系列;WPB—板内玄武岩;MORB—洋中脊玄武岩;TH—拉斑玄武岩;TR—过渡玄武岩;ALK—碱性玄武岩;Ⅰ—板块发散边缘N-MORB区;Ⅱ—板块汇聚边缘(Ⅱ1—大洋岛弧玄武岩区;Ⅱ2—陆缘岛弧及陆缘火山弧玄武岩区);Ⅲ—大洋板内洋岛、海山玄武岩区及T-MORB、E-MORB区;Ⅳ—大陆板内环境(Ⅳ1—陆内裂谷及陆缘裂谷拉斑玄武岩区;Ⅳ2—陆内裂谷碱性玄武岩区;Ⅳ3—大陆拉张带(或初始裂谷)玄武岩区);Ⅴ—地幔热柱玄武岩区

虽然近年来在大兴安岭地区的地质调查及科研工作不断深入,但是中生代火山岩形成的构造背景仍未达成共识。总体上有3种观点:与地幔柱活动及板块作用有关[10-14]、与蒙古-鄂霍茨克洋闭合及伸展作用有关[15-22]和太平洋俯冲作用[23-33]。大兴安岭晚中生代火成岩呈NNE、NE向分布[8, 55, 73, 80-82],与中国东部太平洋活动大陆边缘方向一致,前两种观点很难合理解释这种分布特征,因此从展布方向看,大兴安岭地区火成岩主要受太平洋板块俯冲作用影响。前人在岩相学、年代学、地球物理、古生物、增生杂岩等方面均为太平洋俯冲作用观点提供了合理证据[26, 28, 83-89]。因此梅勒图组层型剖面火山岩的形成主要与太平洋板块俯冲后的陆内伸展作用有关。

5 结论

(1)大兴安岭中南段梅勒图组层型剖面安山岩成岩年龄为127.7±1.4~133.4 ±1.5Ma,形成于早白垩世,为大兴安岭中南段大规模火山作用的结束时间提供了准确的时间制约。

(2)研究区梅勒图组火山岩为一套准铝质-过铝质高钾钙碱性系列岩石;轻、重稀土元素分异明显,具有较弱的负Eu异常;富集大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Pb、Sr)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti、P)和重稀土元素。

表 3 研究区安山岩微量元素特征与不同构造环境安山岩对比(平均值) Table 3 Trace element characteristics of andesites in the study area in comparison with andesites from various tectonic settings (average values)

(3)研究区梅勒图组火山岩的岩浆来源于过渡型地幔,形成环境为大陆边缘弧,构造背景为太平洋俯冲后的陆内伸展作用。

致谢: 野外工作得到内蒙古地勘十院张忠总工程师和王立明副院长的指导及帮助,内蒙古地勘十院方曙正和朱慧忠正高级工程师对本文提出了宝贵的意见,样品测试工作得到测试单位实验室人员的大力支持,在此一并深表感谢。

参考文献
[1]
李锦轶. 中国东北及邻区若干地质构造问题的新认识[J]. 地质论评, 1998, 44(4): 339-347. DOI:10.3321/j.issn:0371-5736.1998.04.002
[2]
吴福元, 曹林. 东北亚地区的若干重要基础地质问题[J]. 世界地质, 1999, 18(2): 1-13.
[3]
刘兵.大兴安岭地区晚古生代构造演化研究[D].吉林大学博士学位论文, 2014.
[4]
孙德有, 吴福元, 张艳斌, 等. 西拉木伦河-长春-延吉板块缝合带的最后闭合时间——来自吉林大玉山花岗岩体的证据[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2004, 34(2): 174-181.
[5]
许文良, 王枫, 裴福萍, 等. 中国东北中生代构造体制与区域成矿背景:来自中生代火山岩组合时空变化的制约[J]. 岩石学报, 2013, 29(2): 339-353.
[6]
秦涛, 郑常青, 崔天日, 等. 内蒙古扎兰屯地区白音高老组火山岩地球化学、年代学及其地质意义[J]. 地质与资源, 2014, 23(2): 146-153. DOI:10.3969/j.issn.1671-1947.2014.02.011
[7]
刘世伟. 大兴安岭地区中生代火山岩岩石地层的划分与对比问题[J]. 地质与资源, 2009, 18(4): 241-244. DOI:10.3969/j.issn.1671-1947.2009.04.001
[8]
孙德有, 许文良, 周燕. 大兴安岭地区中生代火山岩的形成机制[J]. 矿物岩石地球化学通讯, 1994, 3: 162-164.
[9]
林强, 葛文春, 孙德有, 等. 中国东北地区中生代火山岩的大地构造意义[J]. 地质科学, 1998, 33(2): 129-139.
[10]
Shao J A, Zang S X, Mou B L. Extensional tectonics and asthenospheric upwelling in the orogenic belt:a case study from Hinggan-Mongolia Orogenic belt[J]. Chin. Sci. Bull., 1994, 39(6): 533-537.
[11]
葛文春, 林强, 孙德有, 等. 大兴安岭中生代玄武岩的地球化学特征:壳幔相互作用的证据[J]. 岩石学报, 1999, 15(3): 396-407.
[12]
葛文春, 林强, 孙德有, 等. 大兴安岭中生代两类流纹岩成因的地球化学研究[J]. 地球科学, 2000, 25(2): 172-178.
[13]
邵济安, 刘福田, 陈辉, 等. 大兴安岭-燕山晚中生代岩浆活动与俯冲作用关系[J]. 地质学报, 2001, 75: 56-63. DOI:10.3321/j.issn:0001-5717.2001.01.006
[14]
林强, 葛文春, 曹林, 等. 大兴安岭中生代双峰式火山岩的地球化学特征[J]. 地球化学, 2003, 32(3): 208-222. DOI:10.3321/j.issn:0379-1726.2003.03.002
[15]
谢鸣谦. 拼贴板块构造及其驱动机理:中国东北及邻区的大地构造演化[M]. 北京: 科学出版社, 2000.
[16]
Meng Q R. What drove Late Mesozoic extension of the northern China-Mongolia tract[J]. Tectonophysics, 2003, 369: 155-174. DOI:10.1016/S0040-1951(03)00195-1
[17]
Fan W M, Guo F, Wang Y J, et al. Late Mesozoic calc -alkaline volcanism of post-orogenic extension in the northern Da Hinggan Mountains, northeastern China[J]. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2003, 121: 115-135. DOI:10.1016/S0377-0273(02)00415-8
[18]
高晓峰, 郭锋, 范蔚茗, 等. 南兴安岭晚中生代中酸性火山岩的岩石成因[J]. 岩石学报, 2005, 21(3): 734-748.
[19]
Wang P J, Chen F K, Shen S M, et al. Geochemical and Nd-SrPb isotopic composition of Mesozoic volcanic rocks in the Songliao basin, NE China[J]. Geochemical Journal, 2006, 40: 149-159. DOI:10.2343/geochemj.40.149
[20]
张玉涛, 张连昌, 英基丰, 等. 大兴安岭北段塔河地区早白垩世火山岩地球化学及源区特征[J]. 岩石学报, 2007, 23(11): 2811-2822. DOI:10.3969/j.issn.1000-0569.2007.11.012
[21]
苟军, 孙德有, 赵忠华, 等. 满洲里南部玛尼吐组火山岩锆石U-Pb年龄与地球化学研究[J]. 岩石学报, 2011, 27(10): 3083-3094.
[22]
赵国龙, 杨桂林, 傅嘉有, 等. 大兴安岭中南部中生代火山岩[M]. 北京: 科学技术出版社, 1989: 1-252.
[23]
刘俊杰, 鞠文信, 赵九峰, 等. 大兴安岭根河岩区晚侏罗世火山岩特征及构造环境探讨[J]. 华南地质与矿产, 2006, 22(1): 38-47. DOI:10.3969/j.issn.1007-3701.2006.01.007
[24]
Wang F, Zhou X H, Zhang L C, et al. Late Mesozoic volcanis, in the Great Xing'an Range (NE China):Timing and implications for the dynamic setting of NE Asia[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2006, 251: 179-198. DOI:10.1016/j.epsl.2006.09.007
[25]
Zhang J H, Ge W C, Wu F Y, et al. Large-scale Early Cretaceous volcanic events in the northern Great Xing'an Range, Northeastern China[J]. Lithos, 2008, 102: 138-157. DOI:10.1016/j.lithos.2007.08.011
[26]
Zhang, L C, Zh ou, X H, Yi ng, J F, et al. .Geochemistry and SrNd-Pb-Hf isotopes of Early Cretaceous basalts from the Great Xinggan Range, NE China:Implications for their origin and mantle source characteristics[J]. Chem. Geol., 2008, 256: 12-23. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.07.004
[27]
吴华英, 张连昌, 周新华, 等. 大兴安岭中段晚中生代安山岩年代学和地球化学特征及成因分析[J]. 岩石学报, 2008, 24(6): 1339-1352.
[28]
张吉衡.大兴安岭中生代火山岩年代学及地球化学研究[D].吉林大学博士学位论文, 2009.
[29]
Ying J F, Zhou X H, Zhang L C, et al. Geochronological framework of Mesozoic volcanic rocks in the Great Xing'an Range, NE China, and their geodynamic implications[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2010, 39(6): 786-793. DOI:10.1016/j.jseaes.2010.04.035
[30]
Zhang J H, Gao S, Ge W C, et al. Geochronology of the Mesozoic volcanic rocks in the Great Xing'an Range, northeastern China:Implications for subduction induced delamination[J]. Chemical Geology, 2010, 276: 144-165. DOI:10.1016/j.chemgeo.2010.05.013
[31]
聂立军, 贾海明, 王聪, 等. 大兴安岭中段白音高老组流纹岩年代学、地球化学及其地质意义[J]. 世界地质, 2015, 34(2): 296-304. DOI:10.3969/j.issn.1004-5589.2015.02.004
[32]
谭皓元, 和钟铧, 陈飞, 等. 大兴安岭中段索伦地区白音高老组火山岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造意义[J]. 世界地质, 2017, 36(5): 893-908.
[33]
杜岳丹, 和钟铧, 隋振民, 等. 大兴安岭中段索伦地区玛尼吐组火山岩年代学、地球化学及其构造背景[J]. 世界地质, 2017, 36(2): 346-360. DOI:10.3969/j.issn.1004-5589.2017.02.003
[34]
苟军, 孙德有, 赵忠华, 等. 满洲里南部白音高老组流纹岩锆石U-Pb定年及岩石成因[J]. 岩石学报, 2010, 26(1): 333-344.
[35]
杨文静, 程天赦, 王登红, 等. 内蒙古色日崩地区白音高老组流纹岩岩石地球化学特征及地质意义[J]. 地质与资源, 2013, 22(2): 30-35.
[36]
Dong Y, Ge W C, Yang H, et al. Geochronology and geochemistry of Early Cretaceous volcanic rocks from the Baiyingaolao Formation in the central Great Xing'an Range, NE China, and its tectonic implications[J]. Lithos, 2014, 205: 68-184.
[37]
张学斌, 周长红, 来林, 等. 锡林浩特东部早白垩世白音高老组岩石地球化学特征、LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地质意义[J]. 地质与勘探, 2015, 51(2): 290-302.
[38]
张乐彤, 李世超, 赵庆英, 等. 大兴安岭中段白音高老组火山岩的形成时代及地球化学特征[J]. 世界地质, 2015, 34(1): 44-54. DOI:10.3969/j.issn.1004-5589.2015.01.006
[39]
聂立军, 贾海明, 王聪, 等. 大兴安岭中段白音高老组流纹岩年代学、地球化学及其地质意义[J]. 世界地质, 2015, 34(2): 296-304. DOI:10.3969/j.issn.1004-5589.2015.02.004
[40]
孟宪锋, 张正平, 徐翠, 等. 内蒙古东北部东乌珠穆沁旗乌兰哈德一带晚侏罗世满克头鄂博组的地质特征及岩性段划分[J]. 地质通报, 2010, 29(11): 1649-1654. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2010.11.007
[41]
张超, 杨伟红, 和钟铧, 等. 大兴安岭中南段塔尔气地区满克头鄂博组流纹岩年代学和地球化学研究[J]. 世界地质, 2014, 33(2): 255-265. DOI:10.3969/j.issn.1004-5589.2014.02.002
[42]
Zhang C, Yang W H, He Z H, et al. Chronology and geochemistry of rhyolites in Manketou'ebo Formation from Ta'erqi area, southerncentral Greater Xing'an Range[J]. Global Geology, 2014, 33(2): 255-265.
[43]
Ji Z, Ge W C, Wang Q H, et al. Petrogenesis of Early Cretaceous volcanic rocks of the Manketouebo Formation in the Wuchagou region, central Great Xing'an Range, NE China, and tectonic implications:geochronological, geochemical, and Hf isotopic evidence[J]. International Geology Review, 2015, 58(5): 1-18.
[44]
王刚, 孙国胜, 张超, 等. 内蒙古敖汉旗晚侏罗世满克头鄂博组火山岩地球化学特征及构造背景分析[J]. 世界地质, 2015, 34(2): 354-361. DOI:10.3969/j.issn.1004-5589.2015.02.010
[45]
李鹏川, 李世超, 刘正宏. 内蒙古林西地区满克头鄂博组火山岩形成时代及构造环境[J]. 世界地质, 2016, 35(1): 77-88. DOI:10.3969/j.issn.1004-5589.2016.01.008
[46]
李尚启, 李俊涛, 朱小平. 大兴安岭中南段塔尔气地区满克头鄂博组火山岩地球化学特征及地质意义[J]. 地质与资源, 2017, 26(6): 534-541. DOI:10.3969/j.issn.1671-1947.2017.06.002
[47]
纪政.大兴安岭中段五岔沟地区满克头鄂博组火山岩的成因及其构造意义[D].吉林大学硕士学位论文, 2017.
[48]
李永飞, 郜晓勇, 孙守亮. 大兴安岭中段突泉盆地玛尼吐组火山岩地球化学特征与40Ar/39Ar测年[J]. 地质与资源, 2013, 22(6): 444-451. DOI:10.3969/j.issn.1671-1947.2013.06.002
[49]
李世超, 徐仲元, 刘正宏, 等. 大兴安岭中段玛尼吐组火山岩LAICP-MS锆石U-Pb年龄及地球化学特征[J]. 地质通报, 2013, 32(2/3): 399-407.
[50]
陶传忠, 李伫民, 王大千, 等. 乌兰浩特地区玛尼吐组火山岩LAICP-MS锆石U-Pb定年及地球化学特征[J]. 地质与资源, 2015, 24(2): 102-109. DOI:10.3969/j.issn.1671-1947.2015.02.004
[51]
司秋亮, 崔天日, 唐振, 等. 大兴安岭中段柴河地区玛尼吐组火山岩年代学、地球化学及岩石成因[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(2): 389-403.
[52]
陶楠, 宋维民, 杨佳林, 等. 大兴安岭中段突泉盆地玛尼吐组火山岩地球化学特征及成因[J]. 地质与资源, 2016, 25(6): 520-524. DOI:10.3969/j.issn.1671-1947.2016.06.002
[53]
张力强, 陈彪, 曹元宝, 等. 内蒙古科尔沁右翼前旗玛尼吐组火山岩年代学及岩石地球化学特征[J]. 现代矿业, 2017, 3(3): 16-20.
[54]
金玲, 杨伟红, 杨德明, 等. 内蒙古科右中旗地区梅勒图组安山岩年代学特征及其地质意义[J]. 世界地质, 2014, 33(1): 48-58.
[55]
王忠, 朱洪森. 大兴安岭中南段中生代火山岩特征及演化[J]. 中国区域地质, 1999, 18(4): 351-372. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.1999.04.003
[56]
张吉衡.大兴安岭中生代火山岩年代学的年代学格架[D].吉林大学硕士学位论文, 2006.
[57]
邢光福. 中国东部中新生代陆缘弧盆系大地构造图说明书(1:2500000)[M]. 北京: 地质出版社, 2016.
[58]
内蒙古自治区地矿局. 内蒙古自治区岩石地层[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1996.
[59]
范晨子, 胡明月, 赵令浩, 等. 锆石铀-铅定年激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱原位微区分析进展[J]. 岩矿测试, 2012, 31(1): 29-46. DOI:10.3969/j.issn.0254-5357.2012.01.004
[60]
侯可军, 李延河, 田有荣. LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术[J]. 矿床地质, 2009, 28(4): 481-492. DOI:10.3969/j.issn.0258-7106.2009.04.010
[61]
吴元保, 郑永飞. 锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J]. 科学通报, 2004, 49(16): 1589-1604. DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.2004.16.002
[62]
章森桂, 张允白, 严惠君. 《中国地层表》(2014)正式使用[J]. 地层学杂志, 2015, 39(4): 359-366.
[63]
迟清华, 鄢明才. 应用地球化学元素丰度手册[M]. 北京: 地质出版社, 2007: 1-148.
[64]
LeMaitre R W, Bateman P, Dudek A, et al. A classification of igneous rock and glossary of terms[M]. Oxford: Blackwell, 1989.
[65]
Middlemost E A K. A simple classification of volcanic rocks[J]. Bulletin Volcanologique, 1972, 36(2): 382-397. DOI:10.1007/BF02596878
[66]
Peccerillo R, Taylor S R. Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, Northern Turkey[J]. Contributions Mineralogy Petrology, 1976, 58: 63-81. DOI:10.1007/BF00384745
[67]
Middlemost E A K. Magmas and Magmatic Rocks:An Introduction to Igneous Petrology[M]. London: Longman, 1986: 1-26.
[68]
Sun S S, McDonough W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processes[C]//Saunders A D, Norry M J. Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society London Special Publications, 1989, 42: 313-345.
[69]
欧阳京, 汪双双, 于漫, 等. 岛弧环境中不同成因的火成岩组合及其地质意义[J]. 甘肃地质, 2010, 19(2): 18-26.
[70]
赵振华. 关于岩石微量元素构造环境判别图解使用的有关问题[J]. 大地构造与成矿学, 2007, 31(1): 92-103. DOI:10.3969/j.issn.1001-1552.2007.01.011
[71]
唐勇举.内蒙古乌兰浩特地区早白垩世侵入岩的岩石学、岩石地球化学特征及地质意义[D].中国地质大学(北京)硕士学位论文, 2014.
[72]
杨奇荻, 郭磊, 王涛, 等. 大兴安岭中南段甘珠尔庙地区晚中生代两期花岗岩的时代、成因、物源及其构造背景[J]. 岩石学报, 2014, 30(7): 1961-1981.
[73]
葛文春, 吴福元, 周长勇, 等. 大兴安岭中部乌兰浩特地区中生代花岗岩的锆石U-Pb年龄及地质意义[J]. 岩石学报, 2005, 21(3): 749-762.
[74]
陈会军, 张彦龙, 王清海, 等. 大兴安岭中段早白垩世花岗质岩石锆石U-Pb年龄及地球化学特征[J]. 地质与资源, 2015, 24(5): 433-443. DOI:10.3969/j.issn.1671-1947.2015.05.008
[75]
胡享生, 莫宣学, 范例.西藏江达古沟-弧-盆体系的火山岩石学与地质学标志[C]//地质矿产部青藏高原地质文集编委会.青藏高原地质文集.北京: 地质出版社, 1990: 1-15.
[76]
Defant M J, Drurnmond M S. Derivation of some modern arcmagmas bymelting of young subducted lithosphere[J]. Natrue, 1990, 347: 662-665. DOI:10.1038/347662a0
[77]
Pearce J A. Trace element characteristics of lavas from destructive plate boundaries[C]//Thorps R S. Andesites. New York: JohnWiley and Sons, 1982: 525-548.
[78]
汪云亮, 张成江, 修淑芝. 玄武岩类形成的大地构造环境的Th/Hf-Ta/Hf图解判别[J]. 岩石学报, 2001, 17(3): 413-421.
[79]
Bailey J C. Geochemical criteria for a refined tectonic discrimination of orogenic andesites[J]. Chemical Geology, 1981, 32(1): 139-154.
[80]
孙德有, 吴福元, 林强, 等. 张广才岭燕山早期白石山岩体成因与壳慢相互作用[J]. 岩石学报, 2001, 17(2): 227-235.
[81]
张艳斌, 吴福元, 翟明国, 等. 和龙地块的构造属性与华北地台北缘东段边界[J]. 中国科学:地球科学, 2004, 34(9): 795-806.
[82]
邵济安, 张履桥. 大兴安岭中生代伸展造山过程中的岩浆作用[J]. 地学前缘, 1999, 6(4): 339-346. DOI:10.3321/j.issn:1005-2321.1999.04.017
[83]
Talwani M, Pitman Ⅲ W C. Island arcs, deep sea trench and backarc basins[M]. Washington, D C: American Geophysical Union, 1977: 1-470.
[84]
Hilde T W C, Uyeda S, Kroenke L. Evolution of the western Pacific and its margin[J]. Tectonophysics, 1977, 38: 145-165. DOI:10.1016/0040-1951(77)90205-0
[85]
Maruyama S. Pacific-type orogeny revisited:Miyashirotype orogeny proposed[J]. Island Arc, 1997, 6: 91-120. DOI:10.1111/iar.1997.6.issue-1
[86]
Fukao Y, Obayashi M, Inoue H, et al. Subducting slabs stagnant in the mantle transition zone[J]. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 1992, 97: 4809-4822. DOI:10.1029/91JB02749
[87]
张履桥, 邵济安, 郑广瑞. 内蒙古甘珠尔庙变质核杂岩[J]. 地质学报, 1998, 33: 140-146.
[88]
张晓东, 余青, 陈发景, 等. 松辽盆地变质核杂岩和伸展断陷的构造特正及成因[J]. 地学前缘, 2000, 7: 411-419.
[89]
Xu W L, Pei F P, Wang F, et al. Spatial-temporal relationships of Mesozoic volcanic rocks in NE China:constraints on tectonic overprinting and transformations between multiple tectonic regimes[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2013, 74: 167-193. DOI:10.1016/j.jseaes.2013.04.003