内蒙古固阳地区早石炭世花岗岩的发现：来自SHRIMP锆石U-Pb年代学的证据

2015年9月，第21卷，第3期，519-528页September 2015，Vol.21，No.3，pp.519-528高校地质学报Geological Journal of China Universities_____________________________收稿日期：2015-03-03；修回日期：2015-05-26基金项目：国家自然科学基金（41372165）资助作者简介：刘超，女，1989年生，博士研究生，主要研究方向为地质年代学；E -mail ：447270720@*通讯作者：曾凡桂，男，1965年生，教授，从事盆地分析、地质年代研究；E -mail:zengfangui@内蒙古固阳地区早石炭世花岗岩的发现：来自SHRIMP 锆石U-Pb 年代学的证据刘超，孙蓓蕾，吴婧，曾凡桂*太原理工大学地球科学与工程系，太原030024摘要：内蒙古固阳地区位于华北克拉通北缘，区内出露大规模晚古生代早石炭世花岗岩，花岗闪长岩呈脉状侵入于主体花岗岩中，同时脉状侵入岩中还有闪长岩包体存在。

对这三类岩石分别进行岩石地球化学分析和SHRIMP 锆石U-Pb 同位素测定，结果表明3个样品均富集LILE 和LREEs，且具有REE 轻度分馏，Nb、Ta 与Ti 负异常，Rb、Th 和K 正异常的特征，为钙碱性系列。

花岗岩、花岗闪长岩和闪长岩三个岩体的SHRIMP锆石U-Pb定年结果分别为：330.8Ma、324.7Ma、329.2Ma，属于早石炭世。

早石炭世华北克拉通与西伯利亚板块尚未发生碰撞，固阳地区北部的早石炭世岩体应为古亚洲洋向华北板块俯冲的结果。

花岗岩主要源于陆壳物质的重熔，花岗闪长岩可能来源于花岗质岩浆和闪长质岩浆的混合作用。

关键词：固阳北部；SHRIMP 锆石U-Pb 年龄；早石炭世；岩浆混合中图分类号：P518.12文献标识码：A文章编号：1006-7493（2015）03-0519-10Discovery of the Early Carboniferous Granite in Guyang,Inner Mongolia ：Evidence from Zircon SHRIMP U-Pb DatingLIU Chao,SUN Beilei,WU Jing,ZENG Fangui *Department of Earth Science &Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,ChinaAbstract ：Guyang area is located in the northern margin of the North China Craton,and Neopaleozoic granites are widespread there.In these granitic intrusions,granodiorite occurs as late intrusive veins,and diorite enclaves can be found in the granodioritic veins.For these three kinds of rocks,major and trace elements are measured to constrain their geochemical characteristics,while zircons are measured by SHRIMP to provide U-Pb ages.All these samples are calc -alkaline series,and enriched in LILE and LREEs,and show a mild fractionated REE.On a primitive-mantle normalized spidergram,these rocks show distinctly negative Nb,Ta,Ti anomalies and positive Rb,Th,K anomalies.U-Pb dating of zircon yielded crystallization ages of 330.8Ma,324.7Ma,and 329.2Ma for the granite,the granodiorite and the diorite,respectively,which belong to the early carboniferous.The early Carboniferous magmatic rocks in northern margin of North China Craton should be associated to the subducting of Paleo -Asian Ocean to the North China plate,since this occurred before the convergence of the Siberia Craton and the North China Craton.Granites should be generated from remelting of continental crust,and granodiorite probably produced by mixing granitic magma and dioritic magma.Key words:North Guyang,SHRIMP Zircon U-Pb dating,Early Carboniferous,magma mixing Corresponding author:ZENG Fangui,Professor;E -mail:zengfangui@DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2015035高校地质学报21卷3期花岗岩在各种大陆地质构造背景下均可以产出，其源岩对了解地质历史时期岩石圈演化和地球动力学演化过程具有重要的意义，通常情况下花岗岩大量出现在由于俯冲或者碰撞产生的造山带造成的岩石圈地壳增厚地区（BarbarinandDidier,1992;Chappell and White,1992;Altherr et al.,2000;Chen et al.,2002）。

不同成因类型的花岗岩代表了在不同的构造活动带、不同源岩和岩石形成作用过程的最终产物。

因此，每一种成因类型都具有代表其物质来源和形成条件的特殊标志（马鸿文，1992；吴福元，2007）。

内蒙古固阳地区处于华北克拉通北缘隆起带（图1），对区内出露的大量的不同时期的岩浆岩的地球化学及年代学研究以及对认识华北板块北缘构造演化具有重要意义。

固阳地区主要出露奥陶纪、石炭纪、二叠纪和三叠纪的中酸性岩浆岩（内蒙古自治区地质矿产局，1991）。

前人从岩石学、地球化学和年代学等不同方面对固阳岩浆岩的研究主要集中于前寒武纪基底（金巍，1992；王惠初，2001，2012；陶继雄，2003；张玉清，2004；简平，2005；张臣等，2009；马旭东，2010；Ma et al.,2013）和晚古生代的岩石（曾俊杰，2008；李大鹏，2009；Zhang et al.,2011）。

作者在固阳北部地区发现花岗闪长岩呈脉状侵入于花岗岩中，同时花岗闪长岩中广泛发育闪长岩包体。

经调研目前对此现象尚无相关研究报道。

因此，作者取这3类岩石样品（花岗岩：GY -1，花岗闪长岩：GY -2；和闪长岩：GY -3）分别进行地球化学分析和SHRIMP 锆石U-Pb 同位素年龄的测定，试图对其形成年龄进行精确限定，为华北克拉通与西伯利亚板块的碰撞时限提供年代学及地球化学依据。

1地质背景固阳地区位于华北克拉通北缘隆起带，大青山复式背斜的北翼，白云鄂博凹陷带南侧。

太古代该区以太古界乌拉山群中深变质的结晶片岩、片麻岩发育为特征，构造、岩浆作用十分强烈；早元古代出露大量由硅铝质碎屑和碳酸盐岩组成的陆源碎屑组合，标志着本区地壳开始进入较为稳定、成熟阶段，为盆地提供成熟度很高的沉积物（王惠初等，2001，2012）；中元古代进入稳定的盖层发展阶段，以缓慢升降运动为特征，接受以碳酸盐为主的沉积。

奥陶纪末，固阳地区整体隆升，缺失古生界地层；中生代，沉积山间盆地型陆相碎屑岩，其中下侏罗统石拐群五当沟组、上侏罗统—下白垩统固阳组为本区的主要含煤地图1华北克拉通北缘早石炭世岩浆岩分布图（据Zhao et al.,1998）Fig.1The distribution of the Early Carboniferous magmatic rocks in the northern margin of theNCC5203期刘超等：内蒙古固阳地区早石炭世花岗岩的发现：来自SHRIMP 锆石U-Pb 年代学的证据层；新生界中新统玄武岩零星出露，上新统宝格达乌拉组N 2红色泥岩分布广泛（图2）。

受构造运动的影响，该区有奥陶纪、石炭纪、二叠纪的中酸性岩浆侵入（内蒙古自治区地质矿产局，1991），但却鲜有石炭纪岩浆岩的研究报道。

此次作者在固阳北部地区发现的石炭红花岗岩范围大约10km 2，采集的3个样品坐标为N：110.1240°，E：041.2514°。

2样品岩石学特征花岗岩（GY -1）为肉红色中粗粒花岗结构、块状构造，主要矿物为钾长石、石英和黑云母（图3a ）。

其中钾长石约为40%，呈柱状、针状甚至纤维状晶体；石英30%左右，为无色透明，浑圆粒状；黑云母约为15%，半自形或它形，片状。

次要矿物有角闪石、斜长石。

斜长石主要为钠更长石或更长石。

副矿物有锆石等。

花岗闪长岩（GY -2）呈脉状侵入于花岗岩中，为灰、灰白色，具等粒结构、块状构造（图3b ）。

主要矿物有石英、斜长石、黑云母等。

其中石英约30%，它形粒状；斜长石含量约20%，半自形、它形板柱状，见聚片双晶、卡纳复合双晶；黑云母约占15%，半自形或它形，片状。

次要矿物有角闪石、碱性长石。

角闪石含量约8%，主要为绿色，半自形长柱状；碱性长石含量约5%，无色透明半自形或它形，板状，具卡式双晶。

副矿物有辉石、磁铁矿、锆石等。

闪长岩（GY -3）为花岗闪长岩（GY -2）中包体，相较于寄主岩体花岗闪长岩粒度更细，为全晶质等粒细粒结构，主要矿物为斜长石和普通角闪石。

斜长石晶体呈厚板状，大多数半自形，环带结构发育（图3b ）。

普通角闪石为绿色，半自形长柱状，见轻微的绿泥石化。