A STUDY ON THE PETROGENESIS AND TECTONIC SETTING OF THE SIBAN GRANITE MASS IN ZHALANTUN AREA, GREAT KHINGAN
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摘要: 大兴安岭扎兰屯地区四班岩体主要由正长花岗岩和二长花岗岩组成，内部发育细粒闪长质包体。二长花岗岩和正长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果分别为303±3Ma和291±3Ma，属于晚古生代岩浆活动的产物。四班花岗质岩石高硅（67.9~77.5 wt%）、富碱（K2O+Na2O=7.55~10.79 w%）、相对高铝（Al2O3=12.05~16.33 wt%），富集轻稀土元素（LREE）和大离子亲石元素（LILE），而亏损高场强元素（Nb、Ta、Ti和P等），属于高钾钙碱性I型花岗岩。四班花岗质岩石内部发育的闪长质微粒包体及花岗岩与其伴生的基性岩的"一锅粥"现象，表明四班花岗质岩石具有岩浆混合成因的特征，地球化学特征也支持上述观点。四班岩体显示后碰撞岩浆岩的岩石学及地球化学特征，为后碰撞阶段岩石圈地幔拆沉减薄壳幔相互作用的产物。Abstract: The Siban rock mass in Zhalantun area of Great Khingan is mainly composed of syenogranites and monzonitic granites with fine-grained diorite enclaves developed inside. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results reveal that the crystallization ages of the monzonitic granite and syenogranite in the Siban rock mass are 291±3 Ma and 303±3 Ma respectively, proving that the Siban rock mass emplaced during the late Paleozoic era. The geochemical results of the whole-rock major and trace elements exhibit that the Siban granite yields high SiO2 (67.9~77.5 wt%), alkaline components (w (Na2O+K2O)=7.55~10.79 wt%) and Al2O3 (12.05~16.33 wt%). It is also highly enriched with LREE and LILE while with a depletion of HFSE (e.g. Nb, Ta, Ti and P), which is comparable to high K calc-alkalne I-type granite. The existence of fine-grained diorite enclaves and associated basic rocks developed inside the Siban granlte reveals that the Siban granite has the characteristics of magma mixing between mantle and crustal magmas and subsequently underwent the fractional crystallizations of pyroxene, amphibole, Ti-enriched minerals, plagioclase and apatite, which is supported by their geochemical features. Taken all together, the petrologies, geochemistries and petrogenesises indicate that the Siban rock mass is akin to the post-collision granite and formed by mantle-crust interactions under the delamination of lithospheric mantle environment.
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0. 引言
扎兰屯位于兴蒙造山带东段, 是中亚造山带的重要组成部分。古生代期间受古亚洲洋闭合影响, 兴蒙造山带岩浆活动强烈, 形成了众多不同期次的不同成因的条带分布的花岗岩, 沿贺根山-黑河出露的I-A型花岗岩带就是其中之一, 目前对该花岗岩带的研究已取得不少共识[1~19]:1) 晚石炭世开始活动, 早二叠世岩浆活动达到顶峰, 一直持续到晚二叠世; 2) 形成于伸展构造背景, A型花岗岩为后造山A2型; 3) 具有双峰式火山岩岩石组合特征。但是关于该花岗岩带的岩石成因与构造环境存在不同认识, 部分学者认为该带花岗岩形成于后碰撞俯冲板片拆沉构造背景, 与壳幔相互作用有关[8], 一些学者认为该带花岗质岩石形成虽然与壳幔相互作用有关, 但是其处于弧后伸展环境下[14], 少数学者认为其形成于造山后伸展环境, 与上地壳的部分熔融有关[20~24]。本文以扎兰屯音河地区四班岩体为研究对象, 确定其形成时代, 岩石成因及形成的构造背景, 同时结合前人的研究成果, 探讨其与古亚洲洋构造域演化的关系。
1. 地质概况及岩石学特征
扎兰屯音河地区位于贺根山-黑河构造拼合带上, 地质构造背景复杂, 先后经历了古亚洲洋闭合及滨太平洋构造运动的影响, 引发了古生代-中生代的多期岩浆活动(见图 1)。区内发育的古生代地层为上石炭统-下二叠统宝力高庙组, 中生代地层为下白垩统龙江组、光华组、甘河组。变质岩系为晚古元代-早寒武系倭勒根岩区域变质岩系及少量的古亚洲洋闭合过程形成的动力变质岩系。区内花岗岩分布广泛, 呈岩基和岩株状产出, 这些花岗岩形成于晚泥盆世、早石炭世、早二叠世、早白垩世, 其中晚泥盆世、早石炭世岩体多数发生韧性变形, 早二叠世岩体普遍发生碎裂岩化。
图 1 扎兰屯音河地区地质简图Figure 1. Sketch geological map of Zhalantun Yinhe area in Inner Mongolia位于扎兰屯音河地区的四班岩体, 呈不规则状, 出露面积约50 km2, 该岩体侵入晚古元代-早寒武系倭勒根岩群, 岩体内部含有少量古生代地层捕虏体, 被燕山期花岗岩侵入, 岩体周围全部被中生代火山岩地层覆盖。四班岩体主要由酸性的正长花岗岩、二长花岗岩组成, 少量基性岩出露。笔者2012年在扎兰屯大旗村获得该基性岩的U-Pb年龄为285.9±3.5 Ma, 说明基性岩与其伴生的酸性岩为同一时代的产物。正长花岗岩与二长花岗岩呈岩株状产出, 二者无明显的穿切关系, 呈渐变过渡关系, 基性岩呈脉状或岩株状产出, 与花岗岩接触关系不清, 局部可见花岗岩与基性岩呈"一锅粥"现象(见图 2), 在酸性岩体中出现细粒闪长质包体(见图 3), 二长花岗岩内部闪长质包体较正长花岗岩多。
图 2 花岗岩与基性岩"一锅粥"现象Figure 2. The "irresponsibility" phenomenon of granites and mafic rocks中粒正长花岗岩:中粒花岗结构, 块状构造, 部分钾长石和石英组成显微文象结构。主要矿物由石英、碱性长石、斜长石和少量黑云母组成。石英, 粒度0.5~1.0 mm, 含量30%左右。斜长石, 双晶弯曲错位, 粒度1~5 mm, 含量20%左右。钾长石, 微斜长石条纹长石和正长石组成, 粒度0.5~4.5 mm, 含量45%左右。黑云母, 退色, 绿泥石化, 含量约5%。副矿物有榍石、磷灰石、锆石和磁铁矿等。岩石发生碎裂, 沿着裂隙填充绿泥石及褐铁矿等。
中粒二长花岗岩:中粒花岗结构, 块状构造。岩石由石英、钾长石、斜长石和少量的黑云母组成。石英, 波状消光, 粒度0.5~1.0 mm, 含量25%左右。斜长石, 个别双晶弯曲, 粒度0.8~4.5 mm, 含量30%左右。钾长石, 由微斜长石和条纹长石组成, 粒度0.5~4.5 mm, 含量40%左右。黑云母片状, 退色, 绿泥石化, 并有磁铁矿析出, 含量约5%。副矿物有榍石、磷灰石、锆石及不透明矿物。岩石发生碎裂, 沿着裂隙填充绿泥石褐铁矿脉。
2. 分析方法
主量元素、稀土元素和微量元素在沈阳地质调查中心实验测试中心完成。样品磨碎至200目后, 主量元素用XRF玻璃熔片法, 分析精度优于2%~5%, 稀土元素和微量元素采用ICP-MS分析方法, 分析精度和准确度一般优于5%~10%。
样品的破碎和锆石挑选工作由河北省廊坊市科大岩石矿物分选技术服务有限公司完成。锆石U-Pb同位素分析在中国地质科学院国家地质实验测试中心完成。锆石数据分析采用193nm的Agilent7500a型ICP-MS仪器和ComPex102型ArF准分子激光器, 激光斑束为30 μm, 使用国际标准锆石91500作为同位素组成的外标, 实验获得的数据采用Andersen方法进行同位素比值的校正, 单个分析点的同位素比值和同位素年龄误差为1σ。
3. 锆石特征及分析结果
对四班岩体中两个花岗质岩石样品进行U-Pb同位素测试, 其分析结果见表 1。
表 1 扎兰地区四班岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope analysis results of Siban granites in Zhalantun area样品及分析号 含量(ppm)及比值 同位素比值±1σ 年龄(Ma) Th U U/Th Pb207/Pb206±1σ Pb207/U235±1σ Pb206/U238±1σ Pb207/Pb206 Pb207/U235 Pb206/U238 TWSFC02.01 49.3 58.2 1.2 0.0549±0.0018 0.3903±0.0145 0.0483±0.0012 409.1±70.44 334.6±10.56 303.7±7.44 TWSFC02.02 35.7 45.3 1.3 0.0512±0.0018 0.3526±0.0138 0.0484±0.0012 249.2±78.8 306.7±10.38 304.5±7.47 TWSFC02.03 79.3 82.8 1.0 0.0529±0.0033 0.3512±0.0262 0.0487±0.0015 323.2±134.53 305.6±19.65 306.4±8.94 TWSFC02.04 60.3 78.9 1.3 0.0532±0.0026 0.3562±0.0208 0.049±0.0014 338.5±107.48 309.4±15.6 308.1±8.29 TWSFC02.05 66.0 78.8 1.2 0.0508±0.0022 0.3502±0.0179 0.0486±0.0013 230.6±97.58 304.8±13.48 305.8±7.93 TWSFC02.06 177.0 147.0 0.8 0.0574±0.0017 0.3754±0.0128 0.0467±0.0012 507±64.56 323.6±9.41 294.4±7.2 TWSFC02.07 49.8 63.0 1.3 0.0499±0.0022 0.3545±0.018 0.0491±0.0013 190±97.84 308.1±13.48 309.2±7.96 TWSFC02.08 171.5 178.3 1.0 0.0573±0.0019 0.3766±0.0143 0.0481±0.0012 503.6±70.53 324.5±10.51 303.1±7.52 TWSFC02.09 52.5 51.1 1.0 0.0504±0.0017 0.3665±0.0141 0.0502±0.0013 213.9±76.89 317.1±10.44 315.6±7.73 TWSFC02.10 39.1 49.3 1.3 0.0526±0.002 0.3544±0.0152 0.0489±0.0013 312.5±83.03 308±11.36 307.9±7.7 TWSFC02.11 125.3 128.7 1.0 0.0528±0.0024 0.3495±0.0189 0.0479±0.0013 320.4±100.31 304.3±14.23 301.7±8.00 TWSFC02.12 40.1 70.1 1.7 0.0549±0.0021 0.3535±0.016 0.0487±0.0013 406.7±84.56 307.4±11.97 306.6±7.79 TWSFC02.13 129.6 213.4 1.6 0.054±0.0014 0.3569±0.0102 0.0482±0.0012 371.1±56.94 309.9±7.61 303.5±7.3 TWSFC02.15 404.5 238.5 0.6 0.053±0.0014 0.3433±0.0101 0.0474±0.0012 329.6±58.85 299.6±7.6 298.3±7.19 TWSFC02.16 26.6 34.1 1.3 0.0521±0.0024 0.359±0.0184 0.0482±0.0013 288.8±100.49 311.4±13.74 303.4±7.75 TWSFC02.17 52.2 63.4 1.2 0.0524±0.0019 0.3494±0.014 0.0483±0.0012 303.9±78.41 304.2±10.57 304.1±7.57 TWSFC02.18 37.1 64.1 1.7 0.0499±0.0029 0.3315±0.023 0.0464±0.0013 190.8±131.17 290.7±17.5 292.4±8.24 TWSFC02.19 261.6 241.5 0.9 0.0515±0.0015 0.3518±0.0116 0.0485±0.0012 264.9±65.47 306.1±8.74 305.4±7.45 TWSFC02.20 62.6 63.5 1.0 0.053±0.0028 0.334±0.021 0.0469±0.0013 326.5±116.98 292.6±15.97 295.7±8.15 TWSFC02.21 37.9 43.5 1.1 0.054±0.0021 0.3527±0.0155 0.0466±0.0012 370.9±85.5 306.7±11.61 293.6±7.37 TWSFC02.22 183.2 132.2 0.7 0.0533±0.0026 0.3383±0.0193 0.047±0.0013 340.5±104.78 295.9±14.6 295.9±8.00 TWSFC02.23 83.7 106.2 1.3 0.0536±0.0014 0.3472±0.0099 0.0473±0.0012 355.3±58.03 302.6±7.49 298.1±7.19 TWSFC02.24 74.6 70.7 0.9 0.0538±0.0016 0.3539±0.0116 0.0483±0.0012 362.6±65.15 307.6±8.72 304.1±7.41 TWSFC02.25 44.4 50.4 1.1 0.0538±0.0025 0.3492±0.0187 0.0483±0.0013 361.5±100.22 304.1±14.08 304.2±8.01 TWSFC02.26 102.3 106.2 1.0 0.0531±0.0016 0.3526±0.0122 0.0482±0.0012 331.9±68.19 306.7±9.18 303.5±7.46 TWSFC02.27 197.8 195.9 1.0 0.0524±0.0013 0.3493±0.0097 0.0484±0.0012 301±56.59 304.2±7.31 304.6±7.33 TWSFC02.28 108.7 116.2 1.1 0.0538±0.0014 0.3529±0.0103 0.0482±0.0012 363.6±58.45 306.9±7.72 303.3±7.33 TWSFC02.29 433.4 290.3 0.7 0.0528±0.0012 0.3515±0.0085 0.048±0.0012 319.4±50.46 305.9±6.37 302.2±7.21 TWSFC02.30 214.9 212.0 1.0 0.0535±0.0024 0.3524±0.0192 0.048±0.0013 348.9±99.68 306.5±14.44 302.3±8.1 TWSB04.01 94.4 216.0 2.3 0.0527±0.0015 0.3433±0.0106 0.0454±0.0011 314.2±61.91 299.7±8.03 286±6.84 TWSB04.02 275.7 420.3 1.5 0.0528±0.0012 0.3398±0.0081 0.0467±0.0011 320.4±50.33 297±6.12 294±6.89 TWSB04.03 540.7 545.6 1.0 0.0525±0.0012 0.3394±0.0079 0.0464±0.0011 309.1±49.85 296.7±6.02 292.5±6.85 TWSB04.04 180.4 189.6 1.1 0.0919±0.0025 0.6526±0.021 0.0499±0.0012 1465.1±50.28 510.1±12.89 314±7.62 TWSB04.05 157.6 259.2 1.6 0.0548±0.0012 0.3685±0.0088 0.0472±0.0011 403.1±49.58 318.5±6.55 297±6.97 TWSB04.06 249.7 328.8 1.3 0.0518±0.0012 0.3372±0.0084 0.0469±0.0011 277±52.59 295.1±6.37 295.2±6.95 TWSB04.07 57.3 124.0 2.2 0.0595±0.0022 0.3833±0.0165 0.0469±0.0012 583.8±77.77 329.5±12.12 295.7±7.44 TWSB04.08 309.9 258.1 0.8 0.0639±0.0015 0.4135±0.0102 0.0467±0.0011 736.8±48.1 351.4±7.35 294.3±6.94 TWSB04.09 294.6 274.1 0.9 0.0542±0.0016 0.3664±0.0125 0.0462±0.0012 378.9±65.71 317±9.32 290.9±7.07 TWSB04.10 297.1 210.4 0.7 0.0519±0.0018 0.3411±0.0139 0.0465±0.0012 282.7±78.16 298±10.48 292.8±7.27 TWSB04.11 107.2 199.6 1.9 0.053±0.0015 0.329±0.0102 0.0458±0.0011 326.6±62.13 288.8±7.79 288.6±6.95 TWSB04.12 657.3 827.2 1.3 0.0527±0.0011 0.3389±0.0072 0.0456±0.0011 314.8±46.25 296.3±5.42 287.5±6.74 TWSB04.13 439.8 966.9 2.2 0.0582±0.0016 0.3681±0.0112 0.0499±0.0012 534.7±58.77 318.3±8.29 314.1±7.56 TWSB04.14 65.0 76.2 1.2 0.0598±0.0021 0.3914±0.0158 0.0464±0.0012 594.5±74.1 335.4±11.5 292.2±7.27 TWSB04.15 147.2 236.3 1.6 0.0519±0.0012 0.3394±0.0084 0.0469±0.0011 282±52.17 296.7±6.33 295.4±6.99 TWSB04.16 190.8 342.7 1.8 0.053±0.0012 0.3324±0.0078 0.0452±0.0011 326.8±49.84 291.4±5.95 285.1±6.73 TWSB04.17 123.8 209.8 1.7 0.0503±0.0012 0.327±0.0081 0.0463±0.0011 208.5±53.27 287.3±6.2 292±6.91 TWSB04.18 206.3 267.0 1.3 0.0517±0.0012 0.3404±0.0087 0.0464±0.0011 272.3±53.79 297.5±6.62 292.1±6.94 TWSB04.19 110.0 160.1 1.5 0.0536±0.0019 0.3291±0.0134 0.0452±0.0012 355±78.01 288.9±10.25 285±7.14 TWSB04.20 141.8 171.9 1.2 0.0519±0.0013 0.3332±0.0086 0.0461±0.0011 282.8±54.57 292±6.54 290.7±6.9 TWSB04.21 135.6 223.9 1.7 0.0525±0.0017 0.3386±0.0125 0.0472±0.0012 308.8±71.86 296.1±9.5 297.3±7.35 TWSB04.22 193.2 257.8 1.3 0.0517±0.0013 0.3358±0.0089 0.046±0.0011 273.8±54.95 294±6.73 290±6.93 TWSB04.23 176.3 216.6 1.2 0.0622±0.0017 0.3973±0.012 0.0472±0.0012 680.6±56.33 339.7±8.71 297.2±7.21 TWSB04.24 229.4 195.2 0.9 0.0542±0.0016 0.3335±0.0109 0.0462±0.0012 380.4±64.21 292.2±8.31 290.8±7.1 TWSB04.25 142.6 218.0 1.5 0.0512±0.0016 0.3383±0.0124 0.0463±0.0012 249.4±72.27 295.9±9.44 291.8±7.21 TWSB04.26 266.1 407.9 1.5 0.0598±0.0013 0.3844±0.0089 0.0466±0.0011 596.3±46.81 330.2±6.52 293.5±6.97 TWSB04.27 147.3 253.5 1.7 0.0542±0.0019 0.3422±0.0139 0.0448±0.0012 379.4±76.84 298.8±10.55 282.5±7.13 TWSB04.28 134.7 198.9 1.5 0.052±0.0013 0.3358±0.0094 0.0463±0.0011 286.3±57.32 294±7.11 291.9±7.02 TWSB04.29 292.6 481.0 1.6 0.054±0.0015 0.3542±0.0111 0.0462±0.0012 370.8±61.47 307.8±8.36 290.9±7.09 TWSB04.30 167.0 320.2 1.9 0.0521±0.0012 0.3403±0.008 0.047±0.0011 290.2±50.34 297.4±6.09 296±7.05 3.1 样品TWSB04
样品TSWB04为中粒正长花岗岩, 采自四分场附近, 经纬度为47°.55', 123°6'(见图 1)。CL图像(见图 4a)显示, 该样品绝大多数锆石呈现长柱状(如分析点#3和#27等), 仅个别锆石呈现短柱状(如分析点#17)。所有锆石颗粒长约150~350 μm, 长宽比约为1:1~4:1, 并普遍发育明显的振荡环带, 呈现岩浆锆石的典型特征。对该样品30颗锆石进行了30个原位U-Th-Pb同位素测年分析(见表 1), 其中, 分析点#4由于测试信号骤降而排除该分析数据结果。30个U-Pb分析点所获得的Th/U比值为0.44~1.41, 均大于0.1, 进一步证明其岩浆锆石成因。
图 4 样品TWSB04的锆石CL图像(a)和206Pb/238U-207Pb/235U谐和线图(b)Figure 4. Cathodoluminescence images of representative zircons from the sample TWSB04 (a) and 206Pb/238U-207Pb/235U Concordia diagram (b)样品TWSB04的206Pb/238U表观年龄为284±7Ma~314±8Ma, 其中, 分析点#13发育最老的206Pb/238U表观年龄314±8Ma, 并在206Pb/238U-207Pb/235U谐和年龄图中落在谐和线上(见图 4b)。其余28个分析点的206Pb/238U表观年龄为283±7Ma~297±7Ma, 在206Pb/238U-207Pb/235U谐和年龄图中, 分析点#4、#7、#8、#9、#14、#23、#26、#27和#29落在谐和线下, 推测可能是由后期Pb丢失所致; 而剩余19个分析点均落在谐和线上, 计算其206Pb/238U加权平均年龄为291±3 Ma(MSWD=0.27)。综上, 最老的年龄值314±8 Ma可能为岩浆侵位过程中捕获的年龄, 而最大年龄众数的206Pb/238U加权平均年龄291±3 Ma则代表了样品TSWB04的成岩年龄。
3.2 样品TWSFC02
样品TWSFC02岩性为中粒二长花岗岩, 采自四分村附近, 经纬度为47°.55', 123°27'(见图 1)。CL图像(见图 5a)显示, 样品TWSFC02的锆石颗粒长约50~200 μm, 长宽比约为1:1~3:1, 绝大多数锆石呈现长柱状(如分析点#7、#8和#12等), 少数锆石呈现短柱状或椭圆状(如分析点#27), 并发育良好的振荡环带, 呈现岩浆锆石的典型特征。对该样品30颗锆石进行了30个原位U-Th-Pb同位素测年分析(见表 1)。30个U-Pb分析点所获得的Th/U比值为0.57~1.70, 均大于0.1, 进一步证明其岩浆锆石成因。样品TWSFC02的206Pb/238U表观年龄为292±8 Ma~316±8 Ma, 在206Pb/238U-207Pb/235U谐和年龄图中(见图 5b), 分析点#1、#6和#8落在谐和线下, 可能由后期Pb丢失所致; 而剩余27个分析点均落在谐和线上, 计算其206Pb/238U加权平均年龄为303±3 Ma(MSWD=0.45)。综上, 206Pb/238U加权平均年龄303±3 Ma代表了样品TSWB02的成岩年龄。
图 5 样品TWSFC02的锆石CL图像(a)和206Pb/238U-207Pb/235U谐和线图(b)Figure 5. Cathodoluminescence images of representative zircons from sample TWSB02 (a) and 206Pb/238U-207Pb/235U Concordia diagram (b)综上所述, 四班岩体正长花岗岩、二长花岗岩U-Pb年龄分别是291±3 Ma和303±3 Ma, 形成时代为晚石炭世-早二叠世。沿贺根山-黑河构造拼合带, 出露大量的晚石炭世-早二叠世花岗质岩体U-Pb同位素年龄在280~310Ma之间[8~19], 四班岩体为该岩浆岩带的组成部分。
4. 岩石地球化学特征
采自大兴安岭四班岩体中的14个二长花岗岩和正长花岗岩样品地球化学分析结果见表 2。
表 2 扎兰屯地区四班岩体的主量元素、稀土元素组成Table 2. Major and trace elements composition of Siban granitles in Zhalantun area送样号及岩石类型 PM05 PM06 PM10 PM11 PM12 SFC02 PM01 PM02 PM03 PM04 PM07 PM08 SB04 PM09 二长花岗岩 正长花岗岩 ω(SiO2) 71.31 72.67 73.96 72.09 70.27 67.85 76.59 76.54 75.24 74.86 75.70 75.87 77.45 76.39 ω(TiO2) 0.35 0.31 0.21 0.31 0.48 0.53 0.17 0.17 0.18 0.20 0.11 0.10 0.16 0.08 ω(Al2O3) 14.65 13.91 13.45 14.28 14.23 16.33 12.36 12.16 12.93 12.80 12.54 12.35 12.05 12.56 ω(Fe2O3) 2.12 1.93 0.86 1.52 2.77 1.66 0.81 0.86 0.89 1.05 1.12 1.20 0.80 0.75 ω(FeO) 0.52 0.49 0.74 0.58 0.45 0.49 0.49 0.58 0.58 0.63 0.49 0.45 0.36 0.40 ω(MnO) 0.04 0.04 0.04 0.04 0.07 0.05 0.02 0.03 0.02 0.03 0.02 0.03 0.02 0.03 ω(MgO) 0.46 0.38 0.29 0.30 0.61 0.56 0.07 0.11 0.09 0.09 0.04 0.07 0.09 0.04 ω(CaO) 0.35 0.33 0.36 0.50 1.48 0.52 0.30 0.32 0.32 0.34 0.22 0.21 0.30 0.24 ω(Na2O) 3.84 3.81 3.75 4.05 3.64 4.08 3.79 3.91 4.18 4.17 3.91 3.93 3.63 3.70 ω(K2O) 4.62 4.44 5.54 5.04 3.92 6.71 4.85 4.61 4.99 4.81 5.23 5.04 4.62 5.14 ω(P2O5) 0.11 0.09 0.05 0.10 0.17 0.13 0.02 0.02 0.03 0.05 0.02 0.02 0.02 0.02 ω(LOI) 1.45 1.41 0.55 1.01 1.72 0.87 0.42 0.57 0.42 0.87 0.53 0.65 0.40 0.54 ω(La) 50.21 39.89 54.14 46.12 42.22 20.30 21.98 15.65 25.84 40.81 43.18 44.70 36.01 16.92 ω(Ce) 80.59 79.18 105.57 91.80 92.07 51.66 57.06 63.24 60.21 83.59 93.06 104.49 64.15 40.85 ω(Pr) 10.01 9.47 12.69 10.38 9.48 5.23 4.77 3.51 6.87 10.32 12.88 13.86 7.30 5.81 ω(Nd) 38.72 37.11 49.31 38.19 34.98 23.73 17.35 12.52 25.92 40.19 50.90 54.54 28.31 24.72 ω(Sm) 7.82 7.54 8.48 6.23 7.08 4.84 3.29 2.37 5.16 7.74 9.20 9.49 4.22 5.40 ω(Eu) 1.09 1.44 1.52 1.23 1.56 1.45 0.77 0.83 0.77 1.16 0.61 0.61 0.94 0.56 ω(Gd) 6.93 6.73 6.92 5.46 6.71 4.72 3.16 2.48 4.31 6.26 6.61 6.86 3.72 4.12 ω(Tb) 1.22 1.13 0.96 0.79 1.25 0.77 0.53 0.40 0.80 0.99 0.88 0.84 0.52 0.66 ω(Dy) 6.74 6.21 4.38 4.18 7.48 5.00 3.16 2.37 4.70 4.97 3.88 3.65 3.40 3.52 ω(Ho) 1.32 1.21 0.84 0.92 1.53 1.04 0.67 0.51 0.98 0.93 0.71 0.66 0.67 0.71 ω(Er) 3.21 2.94 1.94 2.54 3.91 2.88 1.69 1.30 2.42 2.18 1.76 1.69 1.97 1.78 ω(Tm) 0.64 0.56 0.37 0.62 0.82 0.47 0.35 0.29 0.48 0.41 0.34 0.31 0.31 0.35 ω(Yb) 3.50 3.12 2.07 4.01 4.67 3.14 2.14 1.76 2.63 2.21 2.00 1.96 2.16 2.18 ω(Lu) 0.45 0.42 0.29 0.57 0.57 0.51 0.29 0.25 0.33 0.29 0.28 0.27 0.37 0.32 ω(Y) 30.25 25.66 16.84 24.42 23.58 63.55 13.09 9.17 19.43 17.69 14.40 11.04 13.55 14.85 ω(Th) 5.62 5.47 5.59 4.79 7.26 8.61 10.19 6.47 7.12 6.48 11.28 3.26 5.68 4.88 ω(Ga) 6.54 6.59 5.66 5.41 11.88 11.64 3.29 3.00 11.02 13.88 12.20 31.73 14.44 4.75 ω(Sc) 2.50 2.71 2.41 2.80 5.02 4.38 7.20 4.79 3.63 4.49 6.94 4.98 3.08 2.12 ω(U) 1.58 1.53 1.58 1.82 1.56 1.32 2.36 2.30 1.20 2.00 2.46 1.40 1.35 1.53 ω(Zr) 120.07 128.17 159.35 176.13 232.60 208.43 138.86 148.28 252.05 217.18 196.95 305.12 112.47 176.07 ω(Hf) 4.63 4.65 5.66 5.18 7.70 6.45 4.56 5.20 7.93 5.62 6.43 7.70 7.46 5.68 ω(Nb) 14.56 13.82 13.42 11.59 15.08 13.73 8.90 8.09 9.87 15.96 12.31 16.15 13.15 8.91 ω(Ta) 1.38 1.98 1.10 0.77 0.89 1.16 2.61 1.30 0.80 1.84 1.18 0.60 0.56 1.41 ω(Ba) 287.59 292.59 236.33 247.38 621.75 602.22 50.27 33.95 613.36 818.91 683.83 842.66 262.85 144.31 ω(Cr) 6.10 3.14 4.38 2.48 6.50 4.08 5.49 4.35 2.73 2.72 10.09 3.08 0.97 9.67 ω(Ni) 0.73 0.82 2.28 1.95 3.59 4.26 1.76 2.95 0.93 0.92 3.94 2.54 2.98 4.15 ω(Rb) 117.56 104.67 105.64 100.82 116.06 105.04 83.65 78.61 116.27 130.88 134.84 106.45 106.70 115.31 ω(Sr) 43.69 44.35 41.95 41.31 142.49 151.33 13.21 13.80 128.08 145.01 249.22 167.15 42.82 45.34 ω(V) 7.72 5.54 5.47 6.10 27.03 24.37 5.21 2.63 11.78 20.67 36.46 21.03 7.64 3.92 ω(Co) 1.50 0.79 0.51 1.86 3.89 2.79 0.23 0.07 0.26 2.91 3.52 3.23 0.31 0.87 注:主量元素为wt.%(质量分数), 稀土元素和微量元素为10-6 四班二长花岗岩和正长花岗岩具有高硅(SiO2=67.9~77.5 wt%)、高碱(Na2O+K2O=7.55~10.8 wt%)、相对富钾(K2O/ Na2O=1.08~1.64), 而亏损Fe2O3T(1.20~3.27 wt%)、MgO(0.04~0.56 wt%)、P2O5(0.02~0.17 wt%)、CaO(0.21~1.48 wt%)和MnO(0.02~0.07 wt%)的地球化学特征。四班岩体Al2O3含量变化范围为12.05~16.33 wt%, 在A/CNK-A/NK判别图解中, 样品点均落入过铝质区域(见图 6a), 属过铝质岩石系列。除样品SFC02因为高K2O含量(6.71wt%)而落入钾玄岩系列外, 该组样品其余均落入高钾钙碱性范围内(见图 6b), 表明四班岩体呈现高钾钙碱性的地球化学特征。四班岩体的K2O与SiO2呈现正相关演化趋势, 而MgO、Fe2O3T、TiO2、Al2O3和P2O5均与SiO2呈现负相关趋势, Na2O则基本保持不变。
图 6 A/NK-A/CNK图解(a)和K2O-SiO2岩石系列判别图解[25](b)Figure 6. 6 A/NK-A/CNK diagram(a) and K2O-SiO2 diagram(b)在球粒陨石标准化稀土配分图谱中(见图 7a), 四班花岗质岩石轻重稀土分馏明显, 轻稀土(LREE)相对于重稀土(HREE)富集, 呈现右倾斜型, (La/Yb)N=4.63~18.8, (La/Sm)N=2.02~5.51, (Gd/Yb)N=1.13~2.90, 稀土总量(ΣREE)为108~249 ppm。除样品PM02(Eu*=1.05, Eu*=EuN/Sqrt(SmN×GdN))之外, 其余样品均发育负的Eu异常(Eu*=0.23-0.93)。在原始地幔标准化微量元素蛛网图中(见图 7b), 四班岩体明显富集Rb、Th、U、K, 而亏损Ba、Nb、Ta、P、Sr和Ti等元素, (Nb/La)PM比值为0.17~0.85, Rb含量为79~135ppm, Rb/Sr比值为0.54~6.33, Nb/Ta比值为3.41~27。
图 7 球粒陨石标准化REE图谱(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b), 其中Chondrite标准化值来自Taylor and Mclennan, 1985;Primitive mantle标准化值来自Sun and Mcdonough, 1989Figure 7. Chondrite-normalized REE patterns (a) and Primitive mantle-normalized trace elements spider diagram (b)(Chondrite REE values from Taylor and Mclennan; Primitive mantle-normalized values from Sun and Mcdonough, 1989)5. 讨论
5.1 岩石成因
花岗岩是大陆地壳的重要组成部分, 也是反演地壳演化、壳幔相互作用和构造动力学机制的理想对象。以源区性质和矿物组合为依据, 可将花岗岩划分为I型、S型和A型花岗岩, 加之较为少见的M型花岗岩, MISA是目前最常见的花岗岩分类方案[8]。四班岩体中花岗质岩石的矿物组合以石英和长石为主, 含量约大于95%, 唯一的暗色矿物为含量极少的黑云母, 矿物组成上不符合典型S型花岗岩的特征。地球化学特征上, 四班岩体发育高SiO2(67.9~77.5 wt%)、高碱(Na2O+K2O=7.55~10.8 wt%)和富钾(K2O=3.92~6.71 wt%)等特征, 与A型花岗岩的特征相似, 但是, 四班花岗质岩石的10000Ga/Al值较低(0.46~3.67, 平均值为1.38), 明显不同于A型花岗岩。四班岩体呈现弱过铝质, 绝大多数样品的A/CNK值小于1.1。实验研究表明, 在准铝质-过铝质岩浆演化中, 磷灰石溶解度很低, 随着岩浆结晶分异, P2O5含量逐渐降低; 而在强过铝质岩浆中, 磷灰石溶解度与此相反[26~27]。因此, 随着结晶分异过程中SiO2含量的升高, I型花岗岩中P2O5含量逐渐降低, 而S型花岗岩中的P2O5含量呈现升高或保持不变。四班花岗质岩石的P2O5含量低(0.02~0.17 wt%), 且SiO2与P2O5含量呈现负相关, 明显不同于S型花岗岩。相似地, 四班花岗质岩石在Y-Rb和Th-Rb图解中(见图 8)所呈现的正相关趋势, 也符合I型花岗岩的特征。此外, 四班花岗质岩石还存在磁铁矿等副矿物, 也进一步证明其为I型花岗岩。
四班岩体内部发育有少量的基性岩, 并且在花岗质岩石内部存在较多的细粒闪长质包体, 上述特征表明四班花岗质岩石具有岩浆混合作用的特征。地质演化过程中, 相容元素-不相容元素-强不相容元素以及不同分配系数的元素比值表现出不同的演化趋势。选择两种相容性差别大的元素Ci(不相容元素)、Cc(相容元素), 用Ci对Ci/Cc和1/Cc对Ci/Cc作图, 在Ci对Ci/Cc图解中(图略), 岩浆混合和分离结晶过程表现为非线性正相关, 而部分熔融过程表现为线形正相关关系, 在1/Cc对Ci/Cc图解中混合过程显示线性正相关, 而部分熔融或分离结晶过程表现为非线性正相关关系[28]。四班花岗质岩石在Rb/Sc-Th判别图解(见图 9a)中, 表现非线性正相关关系, 说明控制其岩浆作用过程的不是分离结晶作用, 而应与部分熔融或者岩浆混合作用有关。在Rb-Rb/V判别图解中(见图 9b)中, 四班花岗质岩体表现出线性相关关系, 表明其具有岩浆混合的演化特征。如果岩石具有壳幔混合成因的特征, 其Mg#、Cr、Ni和Co会与SiO2表现出明显的负相关性, 如果不受到明显的分离结晶作用影响, 俯冲板片和沉积物部分熔融产生的熔体经地地幔物质混染, Mg#、Cr、Ni和Co与SiO2则不具有相关关系。从图 10可以看出, 四班花岗质岩石Mg#及Cr与SiO2含量表现出负相关关系, 说明四班花岗质岩石具有壳幔混合成因的特征或者经历过明显的分离结晶作用。但是前面根据四班岩体的地质及地球化学特征已经证明四班花岗质岩石岩浆作用主导机制是岩浆混合作用, 未经历过明显的分离结晶作用, 因此四班花岗质岩石具有壳幔混合作用的特征。四班花岗质岩体具有高SiO2含量和低Mg#值, 明显富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE), 亏损Nb、Ta、Ti、Sr及P元素, 这些特征显示其原始岩浆应为地壳物质的部分熔融而成。四班花岗质岩石Ba/Nb比值为4.20~52, 平均28(幔源岩石Ba/Nb比值约9.0, 壳源岩石Ba/Nb比值约54)[29]; Ba/La比值为0.76~41.52.38, 平均13(幔源岩石Ba/La约9.6, 壳源岩石Ba/La约25)[29], 四班花岗质岩石Ba/Nb及Ba/La比值均介于壳源与幔源之间, 表明四班岩体经历过幔源岩浆的混合或混染现象。根据1:25万阿荣旗区域地质调查在研究区北部阿荣旗地区获得早二叠世侵入岩体Sr、Nd同位素资料表明, 早二叠世花岗岩ISr介于0.704628~0.708466之间, εNd值介于-0.7372~1.6488之间, 进一步说明该时期岩浆岩具有壳幔混源的特征。四班岩体地质、地球化学及Sr-Nd同位素特征, 表明四班花岗质岩石具有壳幔混合作用的特征, 其基性端元为四班岩体内部呈岩株状产出的基性岩, 酸性端元为地壳部分熔融的产物。
图 10 SiO2-Mg#判别图解(a)和SiO2-Cr判别图解(b)Figure 10. SiO2-Mg# discrimination diagram (a) and SiO2-Cr discrimination diagram(b)综上所述, 四班花岗质岩石具有Ⅰ型花岗岩特征, 控制其岩浆作用过程的不是分离结晶及部分熔融, 而应与壳幔相互作用, 发生岩浆混合作用有关。
5.2 形成的构造环境
碰撞作用指两个或多个"大陆"板块最初的主碰撞, 该时期发育大型逆冲断层和高压变质作用; 后碰撞作用是指时间上比碰撞作用稍晚, 但仍与碰撞作用有关的构造运动, 该时期海洋已关闭, 开始进入陆内环境, 以大陆块体沿剪切带大规模水平运动、岩石圈拆沉等为标志; 当汇聚的大陆板块完全焊接在一起, 就进入板内构造体制, 标志着后碰撞阶段的结束[30]。关于贺根山-黑河一带的早二叠世花岗岩带的岩石成因与构造环境存在几种不同的观点认识, 多数学者认为其形成与壳幔混合作用有关, 形成于后碰撞构造环境或弧后伸展互环境, 少部分学者认为其与上地壳的部分熔融有关, 形成于造山后伸展环境[8, 14, 20, 22], 正确判断早二叠世花岗岩带形成的构造背景对探讨古亚洲洋构造域构造演化有重要意义。
扎兰屯四班岩体主要由正长花岗岩和二长花岗岩组成, 矿物组合为斜长石、钾长石、石英和黑云母, 副矿物有锆石、磷灰石、榍石和磁铁矿, 与板块主碰撞之后应力相对松弛的后碰撞阶段形成的高钾钙碱性花岗岩(KCG)矿物组合相一致[31~32]。后碰撞花岗岩(KCG)是壳幔混合作用的产物, 既含有地壳成分也含有地幔的成分, 受早期俯冲流体交代或软流圈的基性岩浆与地壳物质混合作用的影响, 后碰撞花岗岩(KCG)类似岛弧/活动大陆边缘钙碱性岩石特征, 富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE), 亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Y等[24, 33~35]。四班花岗岩属于高钾钙碱性I型花岗岩, 高硅(w(SiO2)=67.9~77.5 wt%), 相对高铝(w(Al2O3)=12.05~16.33 wt%)、富碱(w(K2O+Na2O)=7.55~10.79 wt%), 富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素, 总体具有消减带花岗岩石特征[33, 34]。上述地球化学特征及岩石成因与后碰撞高钾钙碱性I型花岗岩的特征一致。在FeOT/(FeOT+MgO)-SiO2及Al2O3-SiO2构造判别图解中[33](见图 11a和图 11b), 四班花岗岩的投影点均落入后造山(POG)花岗岩区。在Y+Nb-Rb构造判别图解[34]中(见图 11c), 四班花岗岩投影点落入后碰撞构造背景区。在R1-R2构造环境判别图解中[36](见图 11d), 四班岩体的地球化学成分投点落在同碰撞花岗岩和造山后花岗岩之间。值得注意的是, 样品SFC02高K2O (6.71%), 并在K2O-SiO2图解中(见图 4d)落入钾玄岩系列, 暗示其具有钾玄质岩浆特征, 而钾玄岩是造山带环境下特有一种富K系列岩石, 具有构造环境指示作用。综上所述, 四班花岗质岩体具有与后碰撞花岗岩相似的岩石组合及地球化学特征。
受古亚洲洋闭合影响, 大兴安岭贺根山—黑河构造拼合带两侧发育大量的晚古生代侵入岩, 该侵入体的形成时代多集中在360~280 Ma之间[5~21]。早石炭世(360~330 Ma)贺根山-黑河一带处于俯冲构造背景下, 属于活动大陆边缘的构造属性[6, 18]。赵芝等认为大民山组的玄武岩起源于俯冲板片流体交代的亏损地幔楔, 其邻近的花岗闪长岩起源于晚古生代底侵的岛弧玄武-安山质下地壳, 二者均为活动大陆边缘的产物, 代表古亚洲洋碰撞期间的俯冲消减事件[17]。晚石炭世(320~280 Ma)贺根山-黑河构造拼合带处于后碰撞阶段, 该时期海洋已关闭, 开始进入陆内环境, 大陆块体沿剪切带大规模水平运动、岩石圈拆沉, 壳源相互作用, 形成大量的具有后碰撞特征的花岗质岩浆及幔源岩浆活动的产物[9~15, 17]。Wu et al.认为在中国东北大兴安岭地区存在的晚古生代A型花岗岩与壳幔相互作用有关, 形成于后碰撞俯冲板片拆沉的伸展环境[9]。如前所述, 本文研究的四班岩体具有与后碰撞花岗岩相似的岩石组合和地球化学特征, 形成于后碰撞构造背景, 在后碰撞阶段, 岩石圈地幔发生拆沉减薄, 软流圈物质上涌, 因减压发生部分熔融, 产生的幔源岩浆底侵于地壳下部, 为上覆地壳物质提供热源, 导致地壳部分熔融形成花岗质岩浆, 底侵的幔源岩浆与花岗质岩浆发生岩浆混合, 形成晚石炭世-早二叠世岩浆岩。
6. 结论
(1) 四班花岗质岩石主要由二长花岗岩、正长花岗岩组成, 锆石U-Pb同位素年龄分别是291±3 Ma、303±3 Ma, 形成时代为晚石炭世-早二叠世, 为晚古生代岩浆活动的产物, 是贺根山-黑河构造拼合带两侧岩浆岩带的重要组成部分。
(2) 岩石内部含有有细粒闪长质包体, 局部可见岩浆混合的"一锅粥"现象。岩石具有I型花岗岩特征, 控制其岩浆作用过程的不是分离结晶及部分熔融, 而应与壳幔相互作用发生岩浆混合作用有关。
(3) 四班花岗质岩石具有与后碰撞花岗岩相似的岩石组合和地球化学特征, 是岩石圈地幔拆沉减薄壳幔相互作用的产物, 在后碰撞阶段, 岩石圈地幔发生拆沉减薄, 软流圈物质上涌, 减压部分熔融, 产生的幔源岩浆底侵于下地壳, 为上覆地壳物质提供热源, 导致地壳部分熔融形成花岗质岩浆, 底侵的幔源岩浆与花岗质岩浆发生混合, 形成四班岩体原始岩浆。
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图 1 扎兰屯音河地区地质简图
Figure 1. Sketch geological map of Zhalantun Yinhe area in Inner Mongolia
图 2 花岗岩与基性岩"一锅粥"现象
Figure 2. The "irresponsibility" phenomenon of granites and mafic rocks
图 4 样品TWSB04的锆石CL图像(a)和206Pb/238U-207Pb/235U谐和线图(b)
Figure 4. Cathodoluminescence images of representative zircons from the sample TWSB04 (a) and 206Pb/238U-207Pb/235U Concordia diagram (b)
图 5 样品TWSFC02的锆石CL图像(a)和206Pb/238U-207Pb/235U谐和线图(b)
Figure 5. Cathodoluminescence images of representative zircons from sample TWSB02 (a) and 206Pb/238U-207Pb/235U Concordia diagram (b)
图 6 A/NK-A/CNK图解(a)和K2O-SiO2岩石系列判别图解[25](b)
Figure 6. 6 A/NK-A/CNK diagram(a) and K2O-SiO2 diagram(b)
图 7 球粒陨石标准化REE图谱(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b), 其中Chondrite标准化值
来自Taylor and Mclennan, 1985;Primitive mantle标准化值来自Sun and Mcdonough, 1989
Figure 7. Chondrite-normalized REE patterns (a) and Primitive mantle-normalized trace elements spider diagram (b)
(Chondrite REE values from Taylor and Mclennan; Primitive mantle-normalized values from Sun and Mcdonough, 1989)
图 10 SiO2-Mg#判别图解(a)和SiO2-Cr判别图解(b)
Figure 10. SiO2-Mg# discrimination diagram (a) and SiO2-Cr discrimination diagram(b)
表 1 扎兰地区四班岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果
Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope analysis results of Siban granites in Zhalantun area
样品及分析号 含量(ppm)及比值 同位素比值±1σ 年龄(Ma) Th U U/Th Pb207/Pb206±1σ Pb207/U235±1σ Pb206/U238±1σ Pb207/Pb206 Pb207/U235 Pb206/U238 TWSFC02.01 49.3 58.2 1.2 0.0549±0.0018 0.3903±0.0145 0.0483±0.0012 409.1±70.44 334.6±10.56 303.7±7.44 TWSFC02.02 35.7 45.3 1.3 0.0512±0.0018 0.3526±0.0138 0.0484±0.0012 249.2±78.8 306.7±10.38 304.5±7.47 TWSFC02.03 79.3 82.8 1.0 0.0529±0.0033 0.3512±0.0262 0.0487±0.0015 323.2±134.53 305.6±19.65 306.4±8.94 TWSFC02.04 60.3 78.9 1.3 0.0532±0.0026 0.3562±0.0208 0.049±0.0014 338.5±107.48 309.4±15.6 308.1±8.29 TWSFC02.05 66.0 78.8 1.2 0.0508±0.0022 0.3502±0.0179 0.0486±0.0013 230.6±97.58 304.8±13.48 305.8±7.93 TWSFC02.06 177.0 147.0 0.8 0.0574±0.0017 0.3754±0.0128 0.0467±0.0012 507±64.56 323.6±9.41 294.4±7.2 TWSFC02.07 49.8 63.0 1.3 0.0499±0.0022 0.3545±0.018 0.0491±0.0013 190±97.84 308.1±13.48 309.2±7.96 TWSFC02.08 171.5 178.3 1.0 0.0573±0.0019 0.3766±0.0143 0.0481±0.0012 503.6±70.53 324.5±10.51 303.1±7.52 TWSFC02.09 52.5 51.1 1.0 0.0504±0.0017 0.3665±0.0141 0.0502±0.0013 213.9±76.89 317.1±10.44 315.6±7.73 TWSFC02.10 39.1 49.3 1.3 0.0526±0.002 0.3544±0.0152 0.0489±0.0013 312.5±83.03 308±11.36 307.9±7.7 TWSFC02.11 125.3 128.7 1.0 0.0528±0.0024 0.3495±0.0189 0.0479±0.0013 320.4±100.31 304.3±14.23 301.7±8.00 TWSFC02.12 40.1 70.1 1.7 0.0549±0.0021 0.3535±0.016 0.0487±0.0013 406.7±84.56 307.4±11.97 306.6±7.79 TWSFC02.13 129.6 213.4 1.6 0.054±0.0014 0.3569±0.0102 0.0482±0.0012 371.1±56.94 309.9±7.61 303.5±7.3 TWSFC02.15 404.5 238.5 0.6 0.053±0.0014 0.3433±0.0101 0.0474±0.0012 329.6±58.85 299.6±7.6 298.3±7.19 TWSFC02.16 26.6 34.1 1.3 0.0521±0.0024 0.359±0.0184 0.0482±0.0013 288.8±100.49 311.4±13.74 303.4±7.75 TWSFC02.17 52.2 63.4 1.2 0.0524±0.0019 0.3494±0.014 0.0483±0.0012 303.9±78.41 304.2±10.57 304.1±7.57 TWSFC02.18 37.1 64.1 1.7 0.0499±0.0029 0.3315±0.023 0.0464±0.0013 190.8±131.17 290.7±17.5 292.4±8.24 TWSFC02.19 261.6 241.5 0.9 0.0515±0.0015 0.3518±0.0116 0.0485±0.0012 264.9±65.47 306.1±8.74 305.4±7.45 TWSFC02.20 62.6 63.5 1.0 0.053±0.0028 0.334±0.021 0.0469±0.0013 326.5±116.98 292.6±15.97 295.7±8.15 TWSFC02.21 37.9 43.5 1.1 0.054±0.0021 0.3527±0.0155 0.0466±0.0012 370.9±85.5 306.7±11.61 293.6±7.37 TWSFC02.22 183.2 132.2 0.7 0.0533±0.0026 0.3383±0.0193 0.047±0.0013 340.5±104.78 295.9±14.6 295.9±8.00 TWSFC02.23 83.7 106.2 1.3 0.0536±0.0014 0.3472±0.0099 0.0473±0.0012 355.3±58.03 302.6±7.49 298.1±7.19 TWSFC02.24 74.6 70.7 0.9 0.0538±0.0016 0.3539±0.0116 0.0483±0.0012 362.6±65.15 307.6±8.72 304.1±7.41 TWSFC02.25 44.4 50.4 1.1 0.0538±0.0025 0.3492±0.0187 0.0483±0.0013 361.5±100.22 304.1±14.08 304.2±8.01 TWSFC02.26 102.3 106.2 1.0 0.0531±0.0016 0.3526±0.0122 0.0482±0.0012 331.9±68.19 306.7±9.18 303.5±7.46 TWSFC02.27 197.8 195.9 1.0 0.0524±0.0013 0.3493±0.0097 0.0484±0.0012 301±56.59 304.2±7.31 304.6±7.33 TWSFC02.28 108.7 116.2 1.1 0.0538±0.0014 0.3529±0.0103 0.0482±0.0012 363.6±58.45 306.9±7.72 303.3±7.33 TWSFC02.29 433.4 290.3 0.7 0.0528±0.0012 0.3515±0.0085 0.048±0.0012 319.4±50.46 305.9±6.37 302.2±7.21 TWSFC02.30 214.9 212.0 1.0 0.0535±0.0024 0.3524±0.0192 0.048±0.0013 348.9±99.68 306.5±14.44 302.3±8.1 TWSB04.01 94.4 216.0 2.3 0.0527±0.0015 0.3433±0.0106 0.0454±0.0011 314.2±61.91 299.7±8.03 286±6.84 TWSB04.02 275.7 420.3 1.5 0.0528±0.0012 0.3398±0.0081 0.0467±0.0011 320.4±50.33 297±6.12 294±6.89 TWSB04.03 540.7 545.6 1.0 0.0525±0.0012 0.3394±0.0079 0.0464±0.0011 309.1±49.85 296.7±6.02 292.5±6.85 TWSB04.04 180.4 189.6 1.1 0.0919±0.0025 0.6526±0.021 0.0499±0.0012 1465.1±50.28 510.1±12.89 314±7.62 TWSB04.05 157.6 259.2 1.6 0.0548±0.0012 0.3685±0.0088 0.0472±0.0011 403.1±49.58 318.5±6.55 297±6.97 TWSB04.06 249.7 328.8 1.3 0.0518±0.0012 0.3372±0.0084 0.0469±0.0011 277±52.59 295.1±6.37 295.2±6.95 TWSB04.07 57.3 124.0 2.2 0.0595±0.0022 0.3833±0.0165 0.0469±0.0012 583.8±77.77 329.5±12.12 295.7±7.44 TWSB04.08 309.9 258.1 0.8 0.0639±0.0015 0.4135±0.0102 0.0467±0.0011 736.8±48.1 351.4±7.35 294.3±6.94 TWSB04.09 294.6 274.1 0.9 0.0542±0.0016 0.3664±0.0125 0.0462±0.0012 378.9±65.71 317±9.32 290.9±7.07 TWSB04.10 297.1 210.4 0.7 0.0519±0.0018 0.3411±0.0139 0.0465±0.0012 282.7±78.16 298±10.48 292.8±7.27 TWSB04.11 107.2 199.6 1.9 0.053±0.0015 0.329±0.0102 0.0458±0.0011 326.6±62.13 288.8±7.79 288.6±6.95 TWSB04.12 657.3 827.2 1.3 0.0527±0.0011 0.3389±0.0072 0.0456±0.0011 314.8±46.25 296.3±5.42 287.5±6.74 TWSB04.13 439.8 966.9 2.2 0.0582±0.0016 0.3681±0.0112 0.0499±0.0012 534.7±58.77 318.3±8.29 314.1±7.56 TWSB04.14 65.0 76.2 1.2 0.0598±0.0021 0.3914±0.0158 0.0464±0.0012 594.5±74.1 335.4±11.5 292.2±7.27 TWSB04.15 147.2 236.3 1.6 0.0519±0.0012 0.3394±0.0084 0.0469±0.0011 282±52.17 296.7±6.33 295.4±6.99 TWSB04.16 190.8 342.7 1.8 0.053±0.0012 0.3324±0.0078 0.0452±0.0011 326.8±49.84 291.4±5.95 285.1±6.73 TWSB04.17 123.8 209.8 1.7 0.0503±0.0012 0.327±0.0081 0.0463±0.0011 208.5±53.27 287.3±6.2 292±6.91 TWSB04.18 206.3 267.0 1.3 0.0517±0.0012 0.3404±0.0087 0.0464±0.0011 272.3±53.79 297.5±6.62 292.1±6.94 TWSB04.19 110.0 160.1 1.5 0.0536±0.0019 0.3291±0.0134 0.0452±0.0012 355±78.01 288.9±10.25 285±7.14 TWSB04.20 141.8 171.9 1.2 0.0519±0.0013 0.3332±0.0086 0.0461±0.0011 282.8±54.57 292±6.54 290.7±6.9 TWSB04.21 135.6 223.9 1.7 0.0525±0.0017 0.3386±0.0125 0.0472±0.0012 308.8±71.86 296.1±9.5 297.3±7.35 TWSB04.22 193.2 257.8 1.3 0.0517±0.0013 0.3358±0.0089 0.046±0.0011 273.8±54.95 294±6.73 290±6.93 TWSB04.23 176.3 216.6 1.2 0.0622±0.0017 0.3973±0.012 0.0472±0.0012 680.6±56.33 339.7±8.71 297.2±7.21 TWSB04.24 229.4 195.2 0.9 0.0542±0.0016 0.3335±0.0109 0.0462±0.0012 380.4±64.21 292.2±8.31 290.8±7.1 TWSB04.25 142.6 218.0 1.5 0.0512±0.0016 0.3383±0.0124 0.0463±0.0012 249.4±72.27 295.9±9.44 291.8±7.21 TWSB04.26 266.1 407.9 1.5 0.0598±0.0013 0.3844±0.0089 0.0466±0.0011 596.3±46.81 330.2±6.52 293.5±6.97 TWSB04.27 147.3 253.5 1.7 0.0542±0.0019 0.3422±0.0139 0.0448±0.0012 379.4±76.84 298.8±10.55 282.5±7.13 TWSB04.28 134.7 198.9 1.5 0.052±0.0013 0.3358±0.0094 0.0463±0.0011 286.3±57.32 294±7.11 291.9±7.02 TWSB04.29 292.6 481.0 1.6 0.054±0.0015 0.3542±0.0111 0.0462±0.0012 370.8±61.47 307.8±8.36 290.9±7.09 TWSB04.30 167.0 320.2 1.9 0.0521±0.0012 0.3403±0.008 0.047±0.0011 290.2±50.34 297.4±6.09 296±7.05 
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表 2 扎兰屯地区四班岩体的主量元素、稀土元素组成
Table 2. Major and trace elements composition of Siban granitles in Zhalantun area
送样号及岩石类型 PM05 PM06 PM10 PM11 PM12 SFC02 PM01 PM02 PM03 PM04 PM07 PM08 SB04 PM09 二长花岗岩 正长花岗岩 ω(SiO2) 71.31 72.67 73.96 72.09 70.27 67.85 76.59 76.54 75.24 74.86 75.70 75.87 77.45 76.39 ω(TiO2) 0.35 0.31 0.21 0.31 0.48 0.53 0.17 0.17 0.18 0.20 0.11 0.10 0.16 0.08 ω(Al2O3) 14.65 13.91 13.45 14.28 14.23 16.33 12.36 12.16 12.93 12.80 12.54 12.35 12.05 12.56 ω(Fe2O3) 2.12 1.93 0.86 1.52 2.77 1.66 0.81 0.86 0.89 1.05 1.12 1.20 0.80 0.75 ω(FeO) 0.52 0.49 0.74 0.58 0.45 0.49 0.49 0.58 0.58 0.63 0.49 0.45 0.36 0.40 ω(MnO) 0.04 0.04 0.04 0.04 0.07 0.05 0.02 0.03 0.02 0.03 0.02 0.03 0.02 0.03 ω(MgO) 0.46 0.38 0.29 0.30 0.61 0.56 0.07 0.11 0.09 0.09 0.04 0.07 0.09 0.04 ω(CaO) 0.35 0.33 0.36 0.50 1.48 0.52 0.30 0.32 0.32 0.34 0.22 0.21 0.30 0.24 ω(Na2O) 3.84 3.81 3.75 4.05 3.64 4.08 3.79 3.91 4.18 4.17 3.91 3.93 3.63 3.70 ω(K2O) 4.62 4.44 5.54 5.04 3.92 6.71 4.85 4.61 4.99 4.81 5.23 5.04 4.62 5.14 ω(P2O5) 0.11 0.09 0.05 0.10 0.17 0.13 0.02 0.02 0.03 0.05 0.02 0.02 0.02 0.02 ω(LOI) 1.45 1.41 0.55 1.01 1.72 0.87 0.42 0.57 0.42 0.87 0.53 0.65 0.40 0.54 ω(La) 50.21 39.89 54.14 46.12 42.22 20.30 21.98 15.65 25.84 40.81 43.18 44.70 36.01 16.92 ω(Ce) 80.59 79.18 105.57 91.80 92.07 51.66 57.06 63.24 60.21 83.59 93.06 104.49 64.15 40.85 ω(Pr) 10.01 9.47 12.69 10.38 9.48 5.23 4.77 3.51 6.87 10.32 12.88 13.86 7.30 5.81 ω(Nd) 38.72 37.11 49.31 38.19 34.98 23.73 17.35 12.52 25.92 40.19 50.90 54.54 28.31 24.72 ω(Sm) 7.82 7.54 8.48 6.23 7.08 4.84 3.29 2.37 5.16 7.74 9.20 9.49 4.22 5.40 ω(Eu) 1.09 1.44 1.52 1.23 1.56 1.45 0.77 0.83 0.77 1.16 0.61 0.61 0.94 0.56 ω(Gd) 6.93 6.73 6.92 5.46 6.71 4.72 3.16 2.48 4.31 6.26 6.61 6.86 3.72 4.12 ω(Tb) 1.22 1.13 0.96 0.79 1.25 0.77 0.53 0.40 0.80 0.99 0.88 0.84 0.52 0.66 ω(Dy) 6.74 6.21 4.38 4.18 7.48 5.00 3.16 2.37 4.70 4.97 3.88 3.65 3.40 3.52 ω(Ho) 1.32 1.21 0.84 0.92 1.53 1.04 0.67 0.51 0.98 0.93 0.71 0.66 0.67 0.71 ω(Er) 3.21 2.94 1.94 2.54 3.91 2.88 1.69 1.30 2.42 2.18 1.76 1.69 1.97 1.78 ω(Tm) 0.64 0.56 0.37 0.62 0.82 0.47 0.35 0.29 0.48 0.41 0.34 0.31 0.31 0.35 ω(Yb) 3.50 3.12 2.07 4.01 4.67 3.14 2.14 1.76 2.63 2.21 2.00 1.96 2.16 2.18 ω(Lu) 0.45 0.42 0.29 0.57 0.57 0.51 0.29 0.25 0.33 0.29 0.28 0.27 0.37 0.32 ω(Y) 30.25 25.66 16.84 24.42 23.58 63.55 13.09 9.17 19.43 17.69 14.40 11.04 13.55 14.85 ω(Th) 5.62 5.47 5.59 4.79 7.26 8.61 10.19 6.47 7.12 6.48 11.28 3.26 5.68 4.88 ω(Ga) 6.54 6.59 5.66 5.41 11.88 11.64 3.29 3.00 11.02 13.88 12.20 31.73 14.44 4.75 ω(Sc) 2.50 2.71 2.41 2.80 5.02 4.38 7.20 4.79 3.63 4.49 6.94 4.98 3.08 2.12 ω(U) 1.58 1.53 1.58 1.82 1.56 1.32 2.36 2.30 1.20 2.00 2.46 1.40 1.35 1.53 ω(Zr) 120.07 128.17 159.35 176.13 232.60 208.43 138.86 148.28 252.05 217.18 196.95 305.12 112.47 176.07 ω(Hf) 4.63 4.65 5.66 5.18 7.70 6.45 4.56 5.20 7.93 5.62 6.43 7.70 7.46 5.68 ω(Nb) 14.56 13.82 13.42 11.59 15.08 13.73 8.90 8.09 9.87 15.96 12.31 16.15 13.15 8.91 ω(Ta) 1.38 1.98 1.10 0.77 0.89 1.16 2.61 1.30 0.80 1.84 1.18 0.60 0.56 1.41 ω(Ba) 287.59 292.59 236.33 247.38 621.75 602.22 50.27 33.95 613.36 818.91 683.83 842.66 262.85 144.31 ω(Cr) 6.10 3.14 4.38 2.48 6.50 4.08 5.49 4.35 2.73 2.72 10.09 3.08 0.97 9.67 ω(Ni) 0.73 0.82 2.28 1.95 3.59 4.26 1.76 2.95 0.93 0.92 3.94 2.54 2.98 4.15 ω(Rb) 117.56 104.67 105.64 100.82 116.06 105.04 83.65 78.61 116.27 130.88 134.84 106.45 106.70 115.31 ω(Sr) 43.69 44.35 41.95 41.31 142.49 151.33 13.21 13.80 128.08 145.01 249.22 167.15 42.82 45.34 ω(V) 7.72 5.54 5.47 6.10 27.03 24.37 5.21 2.63 11.78 20.67 36.46 21.03 7.64 3.92 ω(Co) 1.50 0.79 0.51 1.86 3.89 2.79 0.23 0.07 0.26 2.91 3.52 3.23 0.31 0.87 注:主量元素为wt.%(质量分数), 稀土元素和微量元素为10-6
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