211191460_内蒙古大石寨-霍林郭勒地区晚石炭世-二叠纪陆内伸展和陆内造山过程

２０２３／０３９（０５）：１３３９ １３５２ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ　岩石学报ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２３．０５．０８胡邦超，徐备，孟巍等．２０２３．内蒙古大石寨 霍林郭勒地区晚石炭世 二叠纪陆内伸展和陆内造山过程．岩石学报，３９（０５）：１３３９－１３５２，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００－０５６９／２０２３．０５．０８
内蒙古大石寨 霍林郭勒地区晚石炭世 二叠纪陆内伸展和陆内造山过程
胡邦超１，２，３　徐备１，２，３ 孟巍３　邢凯３
ＨＵＢａｎｇＣｈａｏ１，２，３，ＸＵＢｅｉ１，２，３ ，ＭＥＮＧＷｅｉ３ａｎｄＸＩＮＧＫａｉ３
１ 河北省战略性关键矿产资源重点实验室，石家庄　０５００３１
２ 河北省战略性关键矿产研究协同创新中心，石家庄　０５００３１
３ 河北地质大学地球科学学院，石家庄　０５００３１
１ ＨｅｂｅｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｔｒａｔｅｇｉｃＣｒｉｔｉｃａｌＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１，Ｃｈｉｎａ
２ ＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｔｒａｔｅｇｉｃＣｒｉｔｉｃａｌＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１，Ｃｈｉｎａ
３ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＨｅｂｅｉＧＥＯＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１，Ｃｈｉｎａ
２０２２ １２ ０９收稿，２０２３ ０３ １２改回
ＨｕＢＣ，ＸｕＢ，ＭｅｎｇＷａｎｄＸｉｎｇＫ ２０２３ ＬａｔｅＣａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓ ＰｅｒｍｉａｎｉｎｔｒａｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｏｒｏｇｅｎｙｉｎＤａｓｈｉｚｈａｉ ＨｏｌｉｎＧｏｌａｒｅａ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ．ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３９（５）：１３３９－１３５２，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２３．０５．０８Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｉｌｌｆｏｒｍｉｓｌａｎｄａｒｃｓｏｒｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｓｗｉｔｈａｔｈｉｃｋｅｎｅｄｃｒｕｓｔ，ｗｈｅｒｅａｓｅｘｔｅｎｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｉｌｌｆｏｒｍｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌｂａｓｉｎｓｗｉｔｈａｔｈｉｎｎｅｄｃｒｕｓｔ，ａｎｄｔｈｕｓ，ｔｈｅｃｒｕｓｔａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｔｅｃｔｏｎｉｃｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｏｃｋａｓｓｅｍｂｌａｇｅｓａｎｄｒｅｖｅａｌｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｄｅｅｐｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｅｓ Ｄａｓｈｉｚｈａｉ ＨｕｏｌｉｎＧｏｌａｒｅａｉｎｔｈｅｅａｓｔｅｒｎＸｉｎｇ ａｎ ＭｏｎｇｏｌｉａｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｔｈｅｆａｍｏｕｓｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓｏｆｔｈｅＤａｓｈｉｚｈａｉＦｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｈｏｓｅｍａｇｍａｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｅｃｔｏｎｉｃｓｅｔｔｉｎｇｈａｖｅａｌｗａｙｓｂｅｅｎｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｉａｌ，ａｍｏｎｇｗｈｉｃｈｔｗｏｍａｉｎｖｉｅｗｓａｂｏｕｔｉｔｓｔｅｃｔｏｎｉｃｓｅｔｔｉｎｇｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉ ｅ ，ｔｈｅｉｓｌａｎｄａｒｃｏｒｔｈｅｉｎｔｒａｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｒｉｆｔ Ｂａｓｅｄｏｎｓｔｕｄｙｏｆｌｉｔｈｏｌｏｇｉｃａｓｓｅｍｂｌａｇｅｓａｎｄｇｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｍａｉｎｒｏｃｋｕｎｉｔｓｉｎｔｈｅＤａｓｈｉｚｈａｉａｒｅａａｒｅｄｉｖｉｄｅｄｆｒｏｍｂｏｔｔｏｍｔｏｔｏｐｉｎｔｏｔｈｅＬａｔｅＣａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓ，ＥａｒｌｙＰｅｒｍｉａｎＳｈｏｕｓｈａｎｇｏｕＦｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＤａｓｈｉｚｈａｉＦｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄＭｉｄｄｌｅＰｅｒｍｉａｎＺｈｅｓｉＦｏｒｍａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｄａｔａｏｆｔｈｅｚｉｒｃｏｎｓｆｒｏｍｖｏｌｃａｎｉｃａｎｄｃｌａｓｔｉｃｒｏｃｋｓａｎｄｗｈｏｌｅ ｒｏｃｋｄａｔａｏｆｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅＤａｓｈｉｚｈａｉ ＨｕｏｌｉｎＧｏｌａｒｅａ，ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｓｏｆｃｒｕｓｔｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅＬａｔｅＣａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓｔｏＰｅｒｍｉａｎａｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄ Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｃｒｕｓｔｔｈｉｃｋｅｎｅｄｆｒｏｍ３６０Ｍａｔｏ３２０Ｍａ，ｂｕｔｃｈａｎｇｅｄｔｏｔｈｉｎｎｉｎｇｆｒｏｍ３２０Ｍａｔｏ３００Ｍａ，ａｎｄｔｈｅｎｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｉｔｓｔｈｉｎｎｉｎｇｓｐｅｅｄａｎｄｒｅａｃｈｅｄｔｏｔｈｅｔｈｉｎｎｅｓｔｄｕｒｉｎｇ３００Ｍａｔｏ２８０Ｍａ Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍａｇｍａｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ，ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｃｒｕｓｔａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃｕｒｖｅ，ｔｈｅｔｅｃｔｏｎｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎｆｒｏｍＣａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓｔｏＰｅｒｍｉａｎｉｎｔｈｅＤａｓｈｉｚｈａｉ ＨｏｌｉｎＧｏｌａｒｅａｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆｏｕｒｓｔａｇｅｓ：Ｔｈｅｆｉｒｓｔｓｔａｇｅ（３６０～３２０Ｍａ），ａｒｅｇｉｏｎａｌｕｐｌｉｆｔａｎｄｓｔａｃｋｉｎｇｏｆＥａｒｌｙ ＭｉｄｄｌｅＰａｌｅｏｚｏｉｃｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｈａｐｐｅｎｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｌ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎａｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｒｕｓｔａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｍａｎｔｌｅｍａｇｍａｕｐｗａｒｄｉｎｖａｄｉｎｇａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄｗｉｔｈｐａｒｔｉａｌｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｃｒｕｓｔａｌａｃｃｒｅｔｉｏｎａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｉｎｔｒｕｓｉｖｅｒｏｃｋｓ Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓｔａｇｅ（３２０～３００Ｍａ），ｔｈｅｃｒｕｓｔｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇｔｏｔｈｉｎｎｉｎｇｄｕｅｔｏｐｏｓｔ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｓｔｈｅｍａｇｍａｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｅｘｔｅｎｓｉｏｎ Ｔｈｅｔｈｉｒｄｓｔａｇｅ（３００～２８０Ｍａ），ｔｈｅｕｐｗｅｌｌｉｎｇｏｆａｓｔｈｅｎｏｓｐｈｅｒｅｃａｕｓｅｄｓｔｒｏｎｇｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｈｉｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｕｎｕｓｕａｌｍａｇｍａｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｗａｓｍａｒｋｅｄｂｙｔｈｅｍａｇｍａｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｐｅａｋｏｆｔｈｅＤａｓｈｉｚｈａｉＦｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅｍａｇｍａｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｒｉｆｔ ｒｅｌａｔｅｄｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｉｓｐｅｒｉｏｄａｒｅｈｉｇｈｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｃｒｕｓｔａｌｔｈｉｎｎｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｒｅｖｅａｌｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｗａｓａｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｎｔｒａｃｏｎｔｉｎｅｎｔｃｒｕｓｔａｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎｒａｔｈｅｒｔｈａｎｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅＥａｒｌｙｔｏＭｉｄｄｌｅＰｅｒｍｉａｎｉｎｔｈｅＤａｓｈｉｚｈａｉ ＨｏｌｉｎＧｏｌａｒｅａ Ｔｈｅｆｏｕｒｔｈｓｔａｇｅ（２８０～２６０Ｍａ），ｔｈｅｃｒｕｓｔｔｈｉｃｋｅｎｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅｒｅｍｏｔｅｔｅｃｔｏｎｉｃｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅＭｏｎｇｏｌｉａｎ ＯｋｈｏｔｓｋｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔａｎｄｔｈｅＤａｂｉｅ Ｑｉｎｌｉｎｇｃｅｎｔｒａｌｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｒａｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｗａｓｆｏｒｍｅｄ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｉｎｔｒａｃｏｎｔｉｎｅｎｔｅｘｔｅｎｓｉｏｎ；Ｃｒｕｓｔｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ＬａｔｅＣａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓ Ｐｅｒｍｉａｎ；Ｄａｓｈｉｚｈａｉ ＨｏｌｉｎＧｏｌａｒｅａ；Ｉｎｔｒａｃｏｎｔｉｎｅｎｔｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔ
本文受国家自然科学基金项目（４２１７２２４８、４２０４２０２９）资助
第一作者简介：胡邦超，男，１９９８年生，硕士生，构造地质学专业，Ｅ ｍａｉｌ：ｂａｎｇｃｈａｏｈｕ＠１６３ ｃｏｍ
通讯作者：徐备，男，１９５４年生，教授，博士生导师，从事区域大地构造研究，Ｅ ｍａｉｌ：ｂｘｕ＠ｐｋｕ ｅｄｕ ｃｎ
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摘　要 俯冲和挤压过程将形成具有加厚地壳的岛弧带或造山带，而伸展过程则形成具有减薄地壳的伸展盆地，因此可以通过地壳厚度推测岩石组合形成时的大地构造背景，并揭示它代表的深部地球动力学过程。

兴蒙造山带东部大石寨地区以著名的大石寨组火山岩为特征，其岩浆活动的性质、形成过程和构造背景一直备受争议，其中，该套岩石的构造背景的认识存在岛弧和陆内裂谷两种主要观点。

本文根据岩性组合及年代学特征，将大石寨地区主要岩石组合从下到上分为晚石炭世火山岩、早二叠世寿山沟组和大石寨组、中二叠世哲斯组，并利用大石寨 霍林郭勒地区的火山岩和碎屑岩锆石的微量元素及火山岩的全岩微量元素数据，估算了晚石炭世 二叠纪地壳厚度的变化趋势。

结果表明，３６０Ｍａ到３２０Ｍａ时期发生地壳加厚，３２０～３００Ｍａ地壳从加厚转为减薄；而在３００～２８０Ｍａ时期，地壳厚度减薄最明显且厚度最小。

综合岩浆活动、沉积环境和地壳厚度变化曲线等特征，可将大石寨 霍林郭勒地区晚石炭世到二叠纪的构造演化分为４个阶段：第一阶段（３６０～３２０Ｍａ），碰撞产生的挤压背景导致区域性隆升和早 中古生代造山带物质的堆叠，使地壳厚度增大，导致幔源岩浆上侵，引起部分熔融作用，形成以侵入岩为特征的地壳垂向增生；第二阶段（３２０～３００Ｍａ），由于碰撞后伸展使得地壳处于从加厚到减薄的转换过程，发育与伸展相关的岩浆活动；第三阶段为３００～２８０Ｍａ，软流圈上涌造成地壳发生强烈伸展，导致地壳厚度明显减薄和大规模岩浆活动，以大石寨组岩浆活动进入高峰期为标志。

该时期大规模岩浆活动和裂谷沉积特征与地壳厚度减薄的地球动力学背景高度吻合，从而揭示大石寨 霍林郭勒地区早 中二叠世处于地壳伸展而非俯冲 碰撞过程。

第四阶段为２８０～２６０Ｍａ，由于蒙古 鄂霍茨克造山带和大别 秦岭中央造山带的远距离效应造成地壳加厚，形成陆内造山带。

关键词 陆内伸展；地壳厚度；晚石炭世 二叠纪；大石寨 霍林郭勒地区；陆内造山带
中图法分类号 Ｐ５４２；Ｐ５９７ ３
中亚造山带（ＣｅｎｔｒａｌＡｓｉａｎＯｒｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔ，ＣＡＯＢ）位于东欧克拉通、西伯利亚克拉通和塔里木 华北克拉通之间，是地球上最大的显生宙增生型造山带之一。

该造山带横跨欧亚大陆，西起乌拉尔地区，向东经过哈萨克斯坦、中国西北、蒙古和中国东北，一直延伸至俄罗斯远东地区，其前身由古亚洲洋及其内部的多个地块所组成（任纪舜等，１９８０；爦ｅｎｇ ｒｅｔａｌ ，１９９３；Ｊａｈｎ，２００４；Ｗｉｎｄｌｅｙｅｔａｌ ，２００７；Ｘｉａｏｅｔａｌ ，２０１５；Ｌｉｕｅｔａｌ ，２０１７；Ｚｈｏｕｅｔａｌ ，２０１７；Ｗａｎｇｅｔａｌ ，２０２３ａ，ｂ）。

在中国东部大兴安岭地区，古亚洲洋的古生代分支（５００～３００Ｍａ）被称为嫩江洋（Ｌｉｕｅｔａｌ ，２０２１）或兴安洋（Ｔａｎｅｔａｌ ，２０２３），对它的演化过程存在不同认识。

一种观点认为其沿多宝山 大石寨 锡林浩特 苏左旗俯冲带向西北俯冲于兴安地块之下，形成古生代沟弧盆体系（Ｘｕｅｔａｌ ，２０１３）。

另一种观点认为兴安地块并不存在，而是作为加积楔向西拼贴于额尔古纳地块，向东则俯冲于锡林浩特 松辽地块之下，分别形成岛弧岩浆岩（３４２Ｍａ）和铁镁质岩浆侵入岩（３３４Ｍａ）（Ｍａｅｔａｌ ，２０２０）。

最近Ｔａｎｅｔａｌ （２０２３）基于跨越大兴安岭深地震反射剖面提出兴安地块可能不是一个微陆块而是古生代加积杂岩，由兴安洋在５００～３００Ｍａ向西和向东的俯冲构成，在３００Ｍａ时俯冲结束，兴安洋闭合，并保留了双向的化石俯冲带。

Ｌｉｅｔａｌ （２０２１）则把造山带演化分成俯冲和伸展两个阶段，认为松辽与兴安地块在晚石炭世就已经碰撞拼贴。

总之，上述研究都认为东北地区古亚洲洋的闭合以及中亚造山带的基本格局在３００Ｍａ时已经形成，之后主要受蒙古 鄂霍次克洋和古太平洋构造域的影响。

对于兴蒙造山带东部大兴安岭地区３００Ｍａ之后的地质演化，特别是著名的大石寨组晚古生代岩浆活动的性质、形成过程和构造背景存在不同认识。

一些研究认为大石寨组是古亚洲洋沿着索伦科尔 西拉木伦缝合带向北俯冲构成的大陆岛弧带，从南向北依次发育大洋岛弧到大陆岛弧（Ｃａｉｅｔａｌ ，２０２０）；也有人提出古亚洲洋沿贺根山 黑河缝合带向南俯冲而形成大石寨大陆弧岩浆带（Ｙｕｅｔａｌ ，２０１７）；另一些学者则认为包括大石寨组在内的火山 沉积岩系形成于晚古生代伸展环境（曾维顺等，２０１１；那福超等，２０２１；宋维民等，２０２２）；还有一些研究从该区新发现的早二叠世蛇绿岩分析，认为存在大洋中脊和洋岛等构造环境，其上充填了二叠纪大石寨组巨厚的双峰式火山岩和碎屑沉积（Ｚｈｏｕｅｔａｌ ，２０１９；王果胜等，２０２１）。

综上所述，晚石炭世 二叠纪时期（３４０～２６０Ｍａ）中亚造山带东部的构造背景和演化过程仍需进一步研究，其中最关键的问题是需要查明石炭 二叠纪的构造背景是挤压还是伸展，挤压将形成具有加厚地壳的岛弧带或造山带，而伸展则形成具有减薄地壳的伸展盆地。

因此根据地壳厚度变化特征，可以准确地推断构造背景的不同，从而揭示深部地球动力学过程。

本文在厘定大石寨地区石炭 二叠纪地层层序的基础上，对大石寨地区二叠纪沉积岩进行了沉积环境分析，对晚石炭世到二叠纪的岩浆岩进行了锆石Ｕ Ｐｂ同位素年代及微量元素测定，并结合在霍林郭勒地区所获的锆石年龄及其微量元素数据，估算晚石炭世到二叠纪时期的地壳厚度变化，试图揭示大石寨 霍林郭勒地区晚石炭世 二叠纪的构造演化过程。

１　构造背景与区域地层
研究区位于兴安 艾力格庙地块东南缘（图１ｂ），沿该边缘分布着黑河 扎兰屯 大石寨早古生代岛弧带，如东北部多宝山地区发育多宝山组火山岩和花岗闪长岩（葛文春等，２００７；崔根等，２００８；Ｗｕｅｔａｌ ，２０１５）；中部见于扎兰屯 嫩江地区，以闪长岩为代表，其发育时间约为４３５～４４６Ｍａ（齐忠
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１ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ　岩石学报２０２３，３９（５）ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｓｘｂ．ａｃ．ｃｎ
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图１　中亚造山带位置（ａ，据爦ｅｎｇ ｒｅｔａｌ ，１９９３修改）、兴蒙造山带东部古生代岩浆作用分布图（ｂ，据Ｌｉｕｅｔａｌ ，２０１７；徐备等，２０１４；李冬雪，２０２２；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ ，２０２０修改）及霍林郭勒地区采样图（ｃ）
１：早 中古生代岩浆岩带；２：早 中古生代俯冲带；３：前寒武纪基底；４：４９０～４２５Ｍａ岩浆作用；５：３６０～３３０Ｍａ岩浆作用；６：３２０～３００Ｍａ岩浆作用；７：早 中二叠世岩浆岩
Ｆｉｇ １　ＰｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣｅｎｔｒａｌＡｓｉａＯｒｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔ（ａ，ｍｏｄｉｆｉｅｄａｆｔｅｒ爦ｅｎｇ ｒｅｔａｌ ，１９９３），ｍａｇｍａｔｉｓｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｉｎｔｈｅｅａｓｔｅｒｎＸｉｎｇ ａｎ Ｍｏｎｇｏｌｉａｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔ（ｂ，ｍｏｄｉｆｉｅｄａｆｔｅｒＬｉｕｅｔａｌ ，２０１７；Ｘｕｅｔａｌ ，２０１４；Ｌｉ ，２０２２；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ ，２０２０）ａｎｄｓａｍｐｌｉｎｇｍａｐｏｆＸｉｌｉｎＧｏｌａｒｅａ（ｃ）
１：Ｅａｒｌｙ ＭｉｄｄｌｅＰａｌｅｏｚｏｉｃｍａｇｍａｔｉｃｂｅｌｔ；２：Ｅａｒｌｙ ＭｉｄｄｌｅＰａｌｅｏｚｏｉｃｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｚｏｎｅ；３：Ｐｒｅｃａｍｂｒｉａｎｂａｓｅｍｅｎｔ；４：ｃａ ４９０～４２５Ｍａｍａｇｍａｔｉｓｍ；５：ｃａ ３６０～３３０Ｍａｍａｇｍａｔｉｓｍ；６：ｃａ ３２０～３００Ｍａｍａｇｍａｔｉｓｍ；７：Ｅａｒｌｙ ＭｉｄｄｌｅＰｅｒｍｉａｎｉｇｎｅｏｕｓｒｏｃｋｓ
友等，２０１７；马庆等，２０１８）；南部位于大石寨地区，以基性火山岩为特征，其形成年龄为４３９±３Ｍａ（郭锋等，２００９）。

Ｚｈａｎｇｅｔａｌ （２０２０）识别出中古生代造山带，由３个构造单元组成，分别为多宝山 大石寨岛弧带、窝理河弧后盆地和三矿沟 金水山磨拉石盆地，提出黑河 大石寨地区造山带早 中古生代构造演化分为三阶段：５０６～４６９Ｍａ的早期陆缘弧阶段、４６３～４２６Ｍａ的晚期岛弧阶段和４２６Ｍａ至早泥盆世的磨拉石盆地发育阶段，分别代表嫩江洋的早期俯冲、晚期俯冲和碰撞阶段。

然而，在本文涉及的大石寨 霍林郭勒地区，除郭锋等（２００９）报道的上述基性玄武岩外，尚未发现更多的早 中古生代岩石建造。

近年研究显示，在原大石寨组的建组剖面或其他火山岩中已经发现了晚石炭世火山岩建造，例如曾维顺等（２０１１）在大石寨组英安岩内获得３１４±１Ｍａ的锆石Ｕ Ｐｂ年龄，Ｃａｉｅｔａｌ （２０２０）获得英安岩３３２±１Ｍａ和流纹岩３００±１Ｍａ的年龄，这些新的年龄数据说明大石寨地区的岩浆活动可能始于晚石炭世或更早。

研究区内出露早二叠世寿山沟组、大石寨组和中二叠世哲斯组地层。

寿山沟组为灰色凝灰质变质砂岩、粉砂质板岩及云母板岩等，岩性变化较为单调。

值得注意的是，近年来在大石寨地区发现一套以灰色泥质粉砂岩为基质，夹有蛇纹石化橄榄岩、辉石橄榄岩、泥质硅质岩、结晶灰岩、豆荚状铬铁矿、片理化辉长岩等岩块的组合，被称为大石寨蛇绿混杂岩（Ｚｈｏｕｅｔａｌ ，２０１９）或构造混杂岩（王果胜等，２０２１），已获得片理化辉长岩块的年龄为２８７ ２±１ ２Ｍａ和２９４±４Ｍａ，代表早二叠世大洋中脊和洋岛等构造环境，属于ＳＳＺ型蛇绿岩，于晚二叠世之前构造侵位（Ｚｈｏｕｅｔａｌ ，２０１９；王果胜等，２０２１）。

大石寨组岩石广泛见于大兴安岭南部及内蒙古北部，较早的报道主要为中酸性火山岩，时代为早二叠世，厚度约２０００ｍ（内蒙古自治区地质矿产局，１９９１；李文国，１９９６）。

近年已发现多处同时代基性火山岩，与原有岩石组合形成双峰式火山岩，并被认为与伸展过程有关。

如Ｚｈａｎｇｅｔａｌ （２００８）研究了内蒙古中部锡林浩特地区晚古生代火山岩的锆石Ｕ
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胡邦超等：内蒙古大石寨 霍林郭勒地区晚石炭世 二叠纪陆内伸展和陆内造山过程
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图２　大石寨地区地质图（ａ，据内蒙古自治区地质矿产局，１９６５①；Ｙｕｅｔａｌ ，２０１７；Ｚｈｏｕｅｔａｌ ，２０１９；Ｃａｉｅｔａｌ ，２０２０；曾维顺等，２０１１修改）及大石寨地区野外及镜下照片（ｂ）
Ｑｔｚ 石英；Ｐｌ 斜长石
Ｆｉｇ ２　ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌｍａｐｏｆＤａｓｈｉｚｈａｉａｒｅａ（ａ，ｍｏｄｉｆｉｅｄａｆｔｅｒＹｕｅｔａｌ ，２０１７；Ｚｈｏｕｅｔａｌ ，２０１９；Ｃａｉｅｔａｌ ，２０２０；Ｚｅｎｇｅｔａｌ ，２０１１）ａｎｄｔｈｅｆｉｅｌｄａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆＤａｓｈｉｚｈａｉａｒｅａ（ｂ）
Ｑｔｚ ｑｕａｒｔｚ；Ｐｌ ｐｌａｇｉｏｃｌａｓｅ
Ｐｂ年龄、地球化学和Ｓｒ Ｎｄ Ｐｂ同位素特征，查明火山岩在成
分上呈双峰分布，岩浆侵位时间约为２８０Ｍａ，推测它们是通过新生的下地壳和古老的长英质地壳来源的熔体混合产生的，表明早二叠世岩浆活动发生在伸展背景下。

在大石寨地区，大石寨组标准剖面分为南山和西山２条具有截然不同岩石组合的剖面，南山剖面主要为玄武岩、玄武安山岩、玄武安山质凝灰岩，西山剖面则主要为中酸性火山岩类，包括安山岩、安山质凝灰岩和片理化石英斑岩（曾维顺等，２０１１）。

邵济安等（２０１４）指出林西 林东地区的大石寨组以海底喷发的细碧角斑岩为主，基性熔岩占５０％；乌兰浩特地区基性岩占２０％，总成分虽有安山岩的存在，但主要显示双峰火山岩的特点。

哲斯组以碎屑岩 碳酸盐岩沉积建造为特征，主要分布于内蒙古东南部和大兴安岭中南段地区，区域上岩性组合及厚度变化较大，岩性基本特征是下部为厚层块状生物灰岩、生物碎屑灰岩及硅质灰岩等，所含各类珊瑚、腕足和头足类等化石构成著名的哲斯动物群；上部为各类页岩、砂岩等碎屑岩，往往出现砾岩及含砾粗砂岩等粗碎屑岩系（李文国，１９９６）。

２　岩性地层单元及哲斯组沉积环境
２ １　地层特征及样品采集
本次工作对大石寨地区的岩石组合进行了典型露头观察及系统剖面测量，并参照年代学研究成果，厘定了研究区内石炭 二叠纪岩石地层单位，自下而上为晚石炭世火山岩、早二叠世寿山沟组、早二叠世大石寨组和中二世哲斯组（图２ａ）。

晚石炭世火山岩　本文所指的晚石炭世火山岩系近年发现的年龄大于３００Ｍａ的火山岩，分布于大石寨北西的吴家屯 勿很楚鲁吐地区，包括英安岩及流纹质凝灰岩等（图２ｂ１）。

英安岩含大约２５％的长石和石英晶屑；流纹质凝灰岩具凝灰结构和流动构造，晶屑主要由石英和斜长石组成，粒度大小约为１ｍｍ（图２ｂ２）。

本文采集流纹质凝灰岩样品（２１０８３０ ６，Ｅ１２１°１６′３９″、Ｎ４６°２１′２０″）用于进行年代学测试。

寿山沟组　研究区的寿山沟组分布较广，是一套灰绿、灰黑色的泥质千枚状板岩、粉砂岩夹硅质岩薄层的浅变质沉
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１ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ　岩石学报２０２３，３９（５）ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｓｘｂ．ａｃ．ｃｎ
①内蒙古自治区地质矿产局 １９６５ １ ２０００００索伦幅地质图
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图３　大石寨地区哲斯组层序和沉积特征
Ｆｉｇ ３　ＳｅｑｕｅｎｃｅａｎｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＺｈｅｓｉＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＤａｓｈｉｚｈａｉａｒｅａ
积岩系，位于大石寨以东的同家屯到新立屯一线以西区域和以北的夏家店等地。

普遍片理化较强，层理不易识别，局部可见较清楚的砂岩 泥岩沉积旋回（图２ｂ３），表明原岩可能形成于滨浅海环境。

在呼和哈达附近见强片理化的超基性岩片和辉长岩片被夹于灰黑色板岩及变质细砂岩中，形成逆冲推覆构造（图２ｂ４）。

本文采集粉砂岩样品２１８３０ １２（Ｅ１２１°１３′３６″、Ｎ４６°１９′３８″）、２１０８２９ ８（Ｅ１２１°３９′２２″、Ｎ４６°５３′１３″）和２１０８３０ １６（Ｅ１２１°３０′４０″、Ｎ４６°１３′５２″）。

大石寨组　研究区内大石寨组以连续出露的火山岩夹少量碎屑岩为特征，呈北东向分布于大石寨镇西北，已有较系统的研究成果（Ｙｕｅｔａｌ ，２０１７）。

可分为上、下两部分，下部由流纹质岩屑晶屑凝灰岩夹少量凝灰质砾岩及砂岩、泥岩组成，上部由爆发相的流纹岩和安山岩夹粉砂岩组成，形成玄武安山岩 流纹岩的火山岩岩石组合（图２ｂ５），镜下观察斑晶主要矿物为斜长石（图２ｂ６）。

火山熔岩以玄武安山岩和流纹岩以及少量安山岩为主，表明其具有双峰式火山岩特点。

火山碎屑岩和凝灰岩成层性好，在凝灰岩中曾发现腕足类化石，其时代为早二叠世早期（李文国，１９９６）。

本次研究在该组采集火山岩样品２１０８３０ １５（Ｅ１２１°２３′０１″、Ｎ４６°１９′４４″）和１９０６０５ １１（Ｅ１２１°１３′４８″、Ｎ４６°３７′３３″）。

哲斯组　主要出露于研究区北部的索伦镇北附近。

地层为灰黑色碎屑岩系，产状清晰，层序未见顶、底，局部劈理发育（图３ｇ，ｈ）。

为了查明哲斯组的沉积环境，我们在索伦镇附近选择露头较好的位置实测了部分地层剖面，剖面可分为１５层，总厚度约４３４ｍ，并采集２１０８２９ ２１（Ｅ１２１°２２′７３″、Ｎ４６°２７′０２″）和２１０８２９ ２６（Ｅ１２１°１３′２８″、Ｎ４６°３７′３５″）等２个样品（图２ａ）。

从所测剖面可见，哲斯组主要由灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩及泥质条带砂岩组成，可分上、下两部分。

下部１～９层以厚层状的粉砂岩和泥岩为主，夹薄层砂岩层；上部１０～１５层组成３个砂岩 泥岩旋回，其中的砂岩层厚度向上
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胡邦超等：内蒙古大石寨 霍林郭勒地区晚石炭世 二叠纪陆内伸展和陆内造山过程
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图４　大石寨地区岩浆锆石阴极发光图像及Ｕ Ｐｂ年龄协和图
Ｆｉｇ ４　Ｃａｔｈｏｄｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＣＬ）ｉｍａｇｅｓａｎｄＵ ＰｂａｇｅｃｏｎｃｏｒｄａｎｔｄｉａｇｒａｍｓｏｆｍａｇｍａｔｉｃｚｉｒｃｏｎｓｉｎＤａｓｈｉｚｈａｉａｒｅａ
增大。

２ ２　哲斯组沉积环境
在哲斯组实测剖面下部１～９层的厚层状灰黑色细砂 粉砂岩岩中，发育各类砂泥互层层理，如灰色细砂质和泥质交互沉积的水平层理（图３ａ），以泥质为主的粉砂质纹层（图３ｂ）。

值得注意的是，细砂质层理还常发育从弱（图３ｃ）到强（图３ｄ）的同沉积变形构造，它们的出现说明沉积时处于物质供应充分和基底不稳定的沉积条件，应属于近岸三角洲的前三角洲亚相沉积环境。

剖面上部１０～１５层的特点是砂岩 泥岩的旋回性明显加强，且各旋回中的砂岩层厚度向上变大，从４ｍ到７ｍ再到１４ｍ，并可见下部旋回的厚层泥岩与上部旋回底层厚层砂岩之间的突变关系（图３ｅ），这些韵律特征说明经历了明显的海平面变化过程。

砂岩可达厚层状（图３ｆ），并出现中厚层的、以砂质为主的水平层理（图３ｇ），表明较强的水动力条件和分选过程。

但由于旋回中尚有厚度较大的泥岩（图３ｈ），说明可能处于三角洲前缘相和滨海相过渡的沉积环境。

综上所述，本文所涉及的哲斯组应形成于近岸三角洲向滨海过渡的沉积环境。

３　年代学研究
３ １　分析方法
样品的锆石挑选由河北省廊坊市诚信地质服务有限公司完成。

采用常规方法将样品粉碎，经淘洗、磁选和密度分选后，在双目镜下挑选出锆石颗粒，粘贴制成环氧树脂样品靶，进行打磨、抛光使锆石露出新鲜截面。

透射光、反射光图像和阴极发光（ＣＬ）图像的采集在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室进行。

锆石Ｕ Ｐｂ同位素年代学及微量元素测试在河北省战略性关键矿产资源重点实验室完成。

ＩＣＰ ＭＳ为美国赛默飞ｉＣＡＰ ＲＱ型等离子体质谱仪，激光剥蚀系统采用搭载ＬａｕｒｉｎＴｅｃｈｉｎｉｃＳ１５５样品池和ＧｅｏＳｔａｒμＧＩＳＴＭ软件的澳大利亚ＲＥＳＯｌｕｔｉｏｎ ＬＲ型高能量ＡｒＦ２准分子激光剥蚀系统。

束斑直径为２９μｍ，能量密度为３Ｊ／ｃｍ２，频率为８Ｈｚ。

氦气为载气。

使用国际标准锆石９１５００（Ｗｉｅｄｅｎｂｅｃｋｅｔａｌ ，１９９５）为外标对同位素比值和年龄进行校正，国际标准锆石ＧＪ １作为监控盲样，元素含量以国际标样ＮＩＳＴ６１０为外标，Ｓｉ为内标元素进行计算，ＮＩＳＴ６１２作为监控盲样。

样品的同位素比值和元素含量数据处理采用ＩＣＰＭＳＤａｔａＣａｌ１０ ９软件计算，谐和图的绘制和年龄计算使用Ｉｓｏｐｌｏｔ３ ０程序完成。

单点同位素比值和年龄误差为１σ，９０％置信度。

３ ２　锆石测试结果
本次共在大石寨地区进行了３个岩浆岩和５个碎屑岩的锆石年代学及其微量元素分析，结果见电子版附表１和附表２。

在霍林郭勒地区进行了５个岩浆岩和３个碎屑岩的锆石年代学及其微量元素分析，结果见附表３和附表４。

本节只对大石寨地区３个岩浆岩和５个碎屑岩的锆石年代学数据进行分析。

３ ２ １　岩浆岩
样品２１０８３０ ６为流纹质岩屑晶屑凝灰岩。

锆石呈自形 半自形，具典型生长环带，阴极发光图像见图４，Ｔｈ／Ｕ比值为０ ２８～１ ８３，表明为岩浆成因。

共测试８０颗锆石，其中有效数据７２个，加权平均年龄为３３３ ９±２ ７Ｍａ（图４ａ），代表岩石结晶年龄，其形成时代为早石炭世。

样品２１０８３０ １５为流纹质岩屑晶屑凝灰岩，锆石阴极发光图像见图４，呈半自形，具有典型的生长环带，Ｔｈ／Ｕ比值为０ ３７～１ ０８，表明为岩浆成因；共测试８０颗锆石，其中有效数据７２个，加权平均年龄为２９３ ８±１ ０Ｍａ（图４ｂ），代表岩石结晶年龄，其形成时代为早二叠世。

样品１９０６０５ １１为流纹岩，锆石阴极发光图像见图４，自形程度高，具有典型的震荡环带，Ｔｈ／Ｕ比值为０ ３７～１ １３，属岩浆成因；共测试２２颗锆石，其中有效数据１６个，加权平均年龄为２９２ ４±４ １Ｍａ（图４ｃ），代表岩石结晶年龄，其形成时代为早二叠世。

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图５　大石寨地区碎屑岩样品的锆石阴极发光图像
Ｆｉｇ ５　Ｃａｔｈｏｄｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＣＬ）ｉｍａｇｅｏｆｄｅｔｒｉｔａｌｚｉｒｃｏｎｓｉｎＤａｓｈｉｚｈａｉａｒｅａ
３ ２ ２　碎屑岩
寿山沟组样品２１０８２９ ８为粉砂岩，锆石的阴极发光图像见图５ａ，粒径约为５０～６０μｍ，大多数锆石自形程度高，棱角状 次棱角状，长宽比１ １～１ ５ １，Ｔｈ／Ｕ比值为０ １６～１ ８７，表明为岩浆成因，少部分锆石磨圆度较好。

对该样品的８０粒锆石进行分析，获得有效数据５４个，数据见附表１。

最年轻的谐和年龄为２７８Ｍａ（图６ａ１）。

数据分布在五个区间（图６ｂ１），第一区间为２４６～３０３Ｍａ（Ｎ＝３１），也是锆石主要的分布区间，峰值为２７５Ｍａ；第二区间为３１２～４７６Ｍａ（Ｎ＝１７），峰值为３５４Ｍａ和４４２Ｍａ；第三区间为６４２～６８８Ｍａ（Ｎ＝２），峰值为６４７Ｍａ；第四区间为８１７～８９０Ｍａ（Ｎ＝２），峰值为８２２Ｍａ；第五区间为１２８６～１３７７Ｍａ（Ｎ＝２）。

寿山沟组样品２１０８３０ １２为粉砂岩，锆石的阴极发光图像见图５ｂ，粒径约为５０～６０μｍ，锆石自形程度高，短柱状，长宽比１：１～１ ５：１，Ｔｈ／Ｕ比值为０ １７～１ ４３，表明为岩浆成因，少部分锆石磨圆度较好。

对该样品的８０粒锆石进行分析，获得有效数据６１个，数据见附表１。

最年轻的谐和年龄为２７４Ｍａ（图６ａ４）。

数据分布在五个区间（图６ｂ４），第一区间为２６５～３０３Ｍａ（Ｎ＝３５），也是锆石主要的分布区间，峰值为２７４Ｍａ；第二区间为３１２～３７８Ｍａ（Ｎ＝６）；第三区间为３８８～５５１Ｍａ（Ｎ＝８），峰值为４９４Ｍａ；第四区间为６７４～９５４Ｍａ（Ｎ＝１０），峰值为８１７Ｍａ；第五区间为１８４１～１８４２Ｍａ（Ｎ＝２）。

寿山沟组样品２１０８３０ １６为粉砂岩，锆石的阴极发光图像见图５ｃ，粒径约为８０～１２０μｍ，锆石自形程度高，多为长柱状，长宽比３ １～２ ５ １，大部分锆石磨圆度较好。

Ｔｈ／Ｕ比值为０ １１～１ ７３，说明为岩浆成因。

对该样品的８０粒锆石进行分析，获得有效数据７４个，数据见附表１。

最年轻的谐和年龄为２７８Ｍａ（图６ａ５），数据分布在四个区间（图６ｂ５），第一区间为２５９～３００Ｍａ（Ｎ＝４２），也是锆石主要的分布区间，峰值为２７８Ｍａ；第二区间为３１５～３９５Ｍａ（Ｎ＝１４）；第三区间为４１３～５６０Ｍａ（Ｎ＝１５），峰值为４８９Ｍａ；第四区间为８１５～９５６Ｍａ（Ｎ＝３）。

哲斯组样品２１０８２９ ２１为砂岩，锆石的阴极发光图像见图５ｄ，粒径约为６０～８０μｍ，大多数锆石呈浑圆状，长宽比２ １～１ ５ １，Ｔｈ／Ｕ比值为０ ４３～１ ２７，表明为岩浆成因。

对该样品的８０粒锆石进行分析，获得有效数据６３个，数据见附表１。

最年轻的谐和年龄为２６５Ｍａ（图６ａ２），数据分布在四个区间（图６ｂ２），第一区间为２４２～２９０Ｍａ（Ｎ＝４８），也是锆石主要的分布区间，峰值为２６５Ｍａ；第二区间为３１４～５３０Ｍａ（Ｎ＝１１），峰值为４８２Ｍａ；第三区间为９２４～９３４Ｍａ（Ｎ＝２）；第四区间为１９４９～２３７２Ｍａ（Ｎ＝２）。

哲斯组样品２１０８２９ ２６为砂岩，锆石的阴极发光图像见图５ｅ，粒径约为８０～１００μｍ，大多数锆石自形程度高，短柱状，棱角状，长宽比３ １～２ １，Ｔｈ／Ｕ比值为０ １５～１ ４，表明为岩浆成因，少部分锆石磨圆度较好。

对该样品的８０粒锆石进行分析，获得有效数据７１个，数据见附表１。

最年轻的谐和年龄为２７６Ｍａ（图６ａ３），数据分布在四个区间（图６ｂ３），第一区间为２６０～３０１Ｍａ（Ｎ＝５０），也是锆石主要的分布区间，峰值为２７６Ｍａ；第二区间为３１２～３９７Ｍａ（Ｎ＝６）；第三区间为４３０～５３１Ｍａ（Ｎ＝８），峰值为５０５Ｍａ；第四区间为７５０
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胡邦超等：内蒙古大石寨 霍林郭勒地区晚石炭世 二叠纪陆内伸展和陆内造山过程
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图６　大石寨地区碎屑岩锆石Ｕ Ｐｂ年龄及年龄频谱图
６４３１ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ　岩石学报２０２３，３９（５）ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｓｘｂ．ａｃ．ｃｎ
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图６ｂ６数据来源于Ｚｈａｏｅｔａｌ ，２０１４；李冬雪，２０２２
Ｆｉｇ ６　Ｕ ＰｂｃｏｎｃｏｒｄａｎｔａｎｄｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｉａｇｒａｍｓｏｆｄｅｔｒｉｔａｌｚｉｒｃｏｎｓｉｎＤａｓｈｉｚｈａｉａｒｅａＤａｔａｉｎＦｉｇ ６ｂ６ｆｒｏｍＺｈａｏｅｔａｌ ，２０１４；Ｌｉ，２０２２
～９２９Ｍａ（Ｎ＝６）；此外还测得一个１９９７Ｍａ年龄数据点。

４　讨论
４ １　源区分析
为了查明大石寨地区碎屑岩的源区，本文将研究区内５个碎屑岩样品的锆石（图６ｂ１ ｂ５，Ｎ＝３１２）年龄峰值与已发表的兴安 艾力格庙地块的锆石数据相对比（图６ｂ６，Ｎ＝１０３７；Ｚｈａｏｅｔａｌ ，２０１４；李冬雪，２０２２），发现它们的年龄段或峰值具有明显的共同特征，即都出现了７５０～９５０Ｍａ的前寒武纪年龄段、４２５～５５０Ｍａ、３２０～３６５Ｍａ以及３００～３２０Ｍａ等３个年龄峰值。

７５０～９５０Ｍａ的前寒武纪年龄段可能与额尔古纳地块西北部几个已报道的前寒武纪建造有关（图１ｂ），如在新华渡口地区兴华渡口群两个新元古代黑云母斜长片麻岩的原岩年龄为７６７±４Ｍａ和８４３±６Ｍａ、石榴子石夕线片麻岩最年轻碎屑锆石年龄峰值为９４９±７Ｍａ（Ｚｈｏｕｅｔａｌ ，２０１１）、碧水和满归地区７９２～９２７Ｍａ的花岗岩体（Ｗｕｅｔａｌ ，２０１１）、满洲里南部地区８８０～８９４Ｍａ的二长花岗岩（Ｇｏｕｅｔａｌ ，２０１３）。

Ｔａｎｇｅｔａｌ （２０１３）认为新元古代侵入体可以分成四期，分别是～８５１Ｍａ、～７９２Ｍａ、～７６２Ｍａ和～７３７Ｍａ。

上述这些前寒武纪岩石的年龄在大石寨地区５个碎屑锆石年龄图谱中均有不同数量的出现，因此推测二叠纪时期仍然有较远的前寒武纪岩体直接或间接供应少部分碎屑物质。

４２５～５５０Ｍａ时期的岩浆岩沿多宝山 扎兰屯 大石寨一线出露，且在大石寨地区以北和以西发现了多个岩体（图１ｂ）。

这些岩浆岩在兴安地块的锆石年龄图谱上连续出现（图６ｂ６），并与５个二叠纪样品的锆石年龄图谱可以对比（图６ｂ１ ｂ５），说明早 中古生代岛弧带的风化物质为二叠纪沉积提供了重要来源。

３２０～３６５Ｍａ以及３００～３２０Ｍａ两期岩浆事件在兴安地块锆石图谱中形成两个高峰（图６ｂ６），说明存在两期明显的岩浆活动，它们在５个二叠纪样品中也有出现。

综上所述，大石寨地区碎屑锆石记录了兴安地块和额尔古纳地块的主要岩浆事件，也说明这两个地块是大石寨地区二叠纪沉积的稳定物源区。

４ ２　石炭纪 二叠纪地壳厚度变化及其意义
岩浆在结晶分离、部分熔融过程中，不同元素的地球化学行为不同。

例如Ｓｒ在低压环境下表现为相容元素，可进入斜长石；而在高压环境下表现为不相容元素，进入液相。

而Ｙ在低压环境下表现为不相容元素，优先进入液相；在高压环境下表现为相容元素，进入石榴石或角闪石。

基于上述原理可以利用Ｓｒ／Ｙ估算地壳厚度。

Ｃｈａｐｍａｎｅｔａｌ （２０１５）、Ｐｒｏｆｅｔａｅｔａｌ （２０１６）和Ｈｕｅｔａｌ （２０１７）等利用全球岛弧和大
陆碰撞带岩浆岩的Ｓｒ／Ｙ和（Ｌａ／Ｙｂ）
Ｎ
比值，建立了与俯冲相
关的岩浆弧或大陆碰撞带的岩浆岩全岩Ｓｒ／Ｙ、（Ｌａ／Ｙｂ）
Ｎ
比值与地壳厚度的关系。

Ｔａｎｇｅｔａｌ （２０２１）发现全岩（Ｌａ／
Ｙｂ）
Ｎ
与岩石中锆石的Ｅｕ／Ｅｕ 存在正相关关系，并据此建立了利用锆石微量元估算地壳厚度的新方法。

我们按照这种方法，通过测定大石寨和霍林郭勒地区岩浆岩和碎屑岩锆石的微量元素，并根据原作者提出的条件对数据进行筛选，将Ｅｕ／Ｅｕ 比值最高的１０％和最低的１０％、Ｌａ＞１×１０－６、Ｔｈ／Ｕ
＜０ １和ＳｉＯ
２
＞７５％等的数据删除，得到符合要求的大石寨地区锆石数据１９６个、霍林郭勒地区锆石数据１１９个，并分别建立了石炭 二叠纪时期地壳厚度变化曲线。

为减少数据的离散性，用２Ｍａ作为计算的时间间隔。

同时还利用相同地区相同时代的典型岩浆岩全岩微量元素估算地壳厚度，以考察估算的合理性。

４ ２ １　大石寨地区
大石寨地区３个火山岩和５个碎屑岩锆石微量元素估算的地壳厚度变化趋势基本一致（图７ａ），火山岩锆石的数据可以反映本区的地壳厚度，而碎屑锆石作为周围邻区岩浆活动产物的剥蚀物，可以反映更大范围内地壳厚度的区域性变化。

图中显示，从３６０Ｍａ到３２０Ｍａ，地壳厚度从３０ｋｍ加厚到５０ｋｍ；而从３２０Ｍａ到２８０Ｍａ，地壳厚度则降至约４０ｋｍ；从３２０Ｍａ到２８０Ｍａ，地壳厚度呈不断减薄状态，从约５５ｋｍ减薄到约４０ｋｍ（图７ａ）。

根据上节对沉积岩物源区的讨论，大石寨地区晚石炭世 二叠纪碎屑岩的源区应来自东北方向，因此可以认为在周围更大范围也同时发生了地壳减薄。

值得注意的是，用区内已经发表的火山岩全岩Ｓｒ／Ｙ比值估算地壳厚度（Ｙｕｅｔａｌ ，２０１７；那福超等，２０２１），在２９５～２８５Ｍａ时期也处于４０ｋｍ附近（图７ａ），表明火山岩锆石、碎屑岩锆石和火山岩全岩数据估算的地壳厚度结果基本一致。

在２８０～２６０Ｍａ时期，地壳逐渐加厚到５５～６０ｋｍ。

４ ２ ２　霍林郭勒地区
为了查明地壳厚度变化在区域上的规律，我们选取大石寨西南约２００ｋｍ的霍林郭勒地区巴彦花镇附近的二叠纪露头区（图１ｃ），利用５个火山岩（１６０６１０ ０３，Ｅ１１９°０２′４７″、Ｎ４４°１６′５５″；１６０６１０ ０９，Ｅ１１９°０２′４８″、Ｎ４４°１５′４７″；２１０９０２ ４，Ｅ１１８°５７′４７″、Ｎ４４°２７′４１″；２１０９０３ ２，Ｅ１１９°０８′５９″、Ｎ４４°３４′２８″；２１０９０３ ４，Ｅ１１９°１４′４４″、Ｎ４４°３７′３４″）和３个碎屑岩（２１０９０３ ７，Ｅ１１９°２１′１３″、Ｎ４４°２５′４１″；２１０９０３ ８，Ｅ１１９°２７′５７″、Ｎ４４°２８′０６″；２１０９０３ １１，Ｅ１１９°２０′３１″、Ｎ４４°２１′００″）进行锆石年代及微量元素分析（附表３和附表４），并开展地壳厚度变化的对比性研究。

所估算的地壳厚度显示与大石寨地区相似的变化趋势，即也是在３６０～３２０Ｍａ出现地壳加厚，在３２０
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胡邦超等：内蒙古大石寨 霍林郭勒地区晚石炭世 二叠纪陆内伸展和陆内造山过程
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