The formation age, origin and tectonic environment of gneissic granite in Xiaohuangshan, Beishan area, Inner Mongolia
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摘要:
通过1∶5万区域地质调查,在内蒙古北山地区小黄山一带早石炭世侵入岩中新解体出片麻状中细粒花岗闪长岩、片麻状细粒二长花岗岩和片麻状似斑状细中粒黑云母二长花岗岩,其中片麻状中细粒花岗闪长岩和片麻状细粒二长花岗岩在空间上紧密伴生。本文研究小黄山一带片麻状花岗岩的形成时代、成因及构造环境。采用锆石LA−ICP−MS U−Pb法在片麻状中细粒花岗闪长岩、片麻状细粒二长花岗岩中分别获得了443.0±1.2 Ma和441.9±1.6 Ma的岩浆结晶年龄,时代为早志留世早期。岩石地球化学分析表明,片麻状中细粒花岗闪长岩和片麻状细粒二长花岗岩均为钙碱性系列岩石,碱度率AR为1.82 ~ 2.86,较低,且变化范围小,戈蒂尼指数τ为21.22 ~ 64.24(τ>10);岩石富集轻稀土元素及K、Rb、Ba等大离子亲石元素,亏损高场强元素Nb、P、Ti,具有岛弧岩浆岩或造山带岩浆岩的特征。结合前人研究成果综合分析,片麻状中细粒花岗闪长岩和片麻状细粒二长花岗岩形成于岛弧构造环境,是东七一山—公婆泉岛弧带的重要组成部分。
Abstract:Through a 1∶50000 regional geological survey, gneissic medium−fine−grained granodiorite, gneissic fine−grained monzogranite and gneiss−like intrusive rocks were newly disintegrated in the Xiaohuangshan area of Beishan area, Inner Mongolia. Porphyry medium−fine−grained biotite monzonitic granite, among which gneissic−to−medium−grained granodiorite and gneissic fine−grained monzonitic granite are closely associated in space. The formation age, origin and tectonic environment of gneissic granite in Xiaohuangshan area was studied in this paper. The zircon LA−ICP−MS U−Pb method was used to obtain magma crystallization ages of 443.0±1.2 Ma and 441.9±1.6 Ma respectively in gneissic medium−fine−grained granodiorite and gneissic fine−grained monzogranite. The era is early Silurian. Rock geochemical analysis shows that both gneissic medium−fine−grained granodiorite and gneissic fine−grained monzogranite are calc−alkaline series rocks, with a low alkalinity rate AR of 1.82 to 2.86, and a small range of variation. The Gordini index τ is 21.22 ~ 64.24 (τ>10); the rock is enriched in light rare earth elements and large ion lithophile elements such as K, Rb, and Ba, and is depleted in high field strength elements Nb, P, and Ti, and has characteristics of island arc magmatic rocks or orogenic igneous rocks. Based on the comprehensive analysis of previous research results, the gneissic medium−fine−grained granodiorite and gneissic fine−grained monzogranite were formed in the island arc tectonic environment and are important components of the East Qiyishan−Gongpoquan island arc zone.
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图 1 研究区大地构造位置(a, 据杨合群等, 2010修改)及地质简图(b, 据梁国庆等, 2016修改)
Figure 1.
图 3 内蒙古北山地区小黄山一带片麻状花岗岩QAP图解(a, 据Maniar et al., 1989)和TAS图解(b, 据Middlemost, 1994)
Figure 3.
图 7 内蒙古北山地区小黄山一带片麻状花岗岩微量元素蛛网图(a, 标准化值据Sun et al., 1989)和稀土元素配分模式图(b, 标准化值据Boynton, 1984)
Figure 7.
表 1 内蒙古北山地区小黄山一带片麻状花岗岩(P7TW2、TW12)锆石LA−ICP−MS分析结果
Table 1. LA−ICP−MS zircon analysis results of gneissic granite (P7TW2, TW12) in Xiaohuangshan, Beishanarea, Inner Mongolia
样品号 含量/10−6 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 208Pb/232Th 232Th/238U 年龄/Ma Pb U 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ P7TW2-1 21 287 0.0718 0.0005 0.5532 0.0108 0.0558 0.0011 0.0215 0.0001 0.3647 0.0010 447 3 447 9 P7TW2-2 12 162 0.0714 0.0004 0.5483 0.0087 0.0557 0.0009 0.0185 0.0001 0.4947 0.0019 445 3 444 7 P7TW2-3 13 175 0.0711 0.0004 0.5792 0.0107 0.0591 0.0011 0.0196 0.0002 0.4764 0.0028 443 3 464 9 P7TW2-4 14 191 0.0713 0.0004 0.5490 0.0073 0.0559 0.0007 0.0204 0.0002 0.3955 0.0009 444 3 444 6 P7TW2-5 24 345 0.0717 0.0004 0.5453 0.0084 0.0551 0.0008 0.0221 0.0001 0.2080 0.0006 446 3 442 7 P7TW2-6 15 206 0.0709 0.0004 0.5455 0.0121 0.0558 0.0012 0.0194 0.0001 0.3538 0.0002 442 3 442 10 P7TW2-7 15 207 0.0709 0.0004 0.5439 0.0277 0.0556 0.0029 0.0187 0.0002 0.4072 0.0012 442 3 441 22 P7TW2-8 17 245 0.0709 0.0005 0.5508 0.0052 0.0563 0.0005 0.0198 0.0008 0.3826 0.0013 442 3 445 4 P7TW2-9 23 309 0.0717 0.0004 0.5498 0.0111 0.0556 0.0011 0.0226 0.0001 0.4227 0.0008 446 3 445 9 P7TW2-10 12 170 0.0712 0.0004 0.5511 0.0113 0.0561 0.0011 0.0192 0.0001 0.4455 0.0020 443 3 446 9 P7TW2-11 12 162 0.0708 0.0004 0.5526 0.0097 0.0566 0.0010 0.0198 0.0001 0.3929 0.0022 441 3 447 8 P7TW2-12 12 176 0.0713 0.0004 0.5455 0.0079 0.0555 0.0008 0.0202 0.0001 0.3135 0.0011 444 3 442 6 P7TW2-13 17 228 0.0714 0.0005 0.5515 0.0089 0.0561 0.0009 0.0195 0.0001 0.4231 0.0007 444 3 446 7 P7TW2-14 16 216 0.0714 0.0004 0.5487 0.0135 0.0558 0.0014 0.0191 0.0002 0.4168 0.0011 444 3 444 11 P7TW2-15 10 143 0.0715 0.0004 0.5466 0.0086 0.0555 0.0008 0.0186 0.0001 0.3706 0.0011 445 3 443 7 P7TW2-16 21 310 0.0711 0.0005 0.5547 0.0053 0.0566 0.0005 0.0192 0.0008 0.2400 0.0003 443 3 448 4 P7TW2-17 19 262 0.0709 0.0004 0.5478 0.0099 0.0560 0.0010 0.0186 0.0001 0.4373 0.0010 442 3 444 8 P7TW2-18 14 200 0.0707 0.0004 0.5612 0.0110 0.0576 0.0011 0.0193 0.0001 0.4123 0.0021 440 3 452 9 P7TW2-19 11 161 0.0709 0.0005 0.5596 0.0245 0.0572 0.0025 0.0179 0.0004 0.0628 0.0001 442 3 451 20 P7TW2-20 12 170 0.0707 0.0005 0.5474 0.0085 0.0561 0.0008 0.0201 0.0002 0.3398 0.0010 440 3 443 7 P7TW2-21 21 304 0.0711 0.0004 0.5510 0.0128 0.0562 0.0013 0.0210 0.0001 0.1981 0.0003 443 3 446 10 P7TW2-22 12 153 0.0711 0.0004 0.5450 0.0105 0.0556 0.0011 0.0190 0.0001 0.6372 0.0084 443 3 442 9 P7TW2-23 12 170 0.0688 0.0004 0.5251 0.0089 0.0554 0.0009 0.0194 0.0002 0.4614 0.0002 429 3 429 7 P7TW2-24 14 196 0.0706 0.0005 0.5436 0.0197 0.0558 0.0020 0.0207 0.0003 0.3008 0.0005 440 3 441 16 P7TW2-25 9 124 0.0708 0.0005 0.5427 0.0056 0.0556 0.0005 0.0196 0.0009 0.3889 0.0075 441 3 440 5 TW12-1 26 372 0.0711 0.0004 0.5394 0.0134 0.0550 0.0013 0.0183 0.0005 0.2885 0.0034 443 2 438 11 TW12-2 34 447 0.0706 0.0005 0.8501 0.0135 0.0873 0.0013 0.0420 0.0003 0.2480 0.0008 440 3 625 10 TW12-3 51 648 0.0709 0.0004 0.9976 0.0236 0.1021 0.0027 0.0595 0.0019 0.2020 0.0012 441 3 703 17 TW12-4 21 300 0.0711 0.0005 0.5423 0.0113 0.0553 0.0011 0.0290 0.0005 0.1491 0.0005 443 3 440 9 TW12-5 10 151 0.0713 0.0009 0.5442 0.0359 0.0553 0.0034 0.0140 0.0008 0.2168 0.0026 444 6 441 29 TW12-6 40 602 0.0697 0.0005 0.5413 0.0216 0.0563 0.0018 0.0080 0.0005 0.2924 0.0042 434 3 439 18 TW12-7 88 1138 0.0707 0.0005 1.0701 0.0144 0.1098 0.0012 0.0858 0.0008 0.1240 0.0025 440 3 739 10 TW12-8 15 220 0.0711 0.0004 0.5415 0.0096 0.0553 0.0009 0.0150 0.0001 0.4041 0.0047 443 2 439 8 TW12-9 47 672 0.0706 0.0004 0.7127 0.0077 0.0732 0.0008 0.0220 0.0002 0.2384 0.0017 440 3 546 6 TW12-10 24 347 0.0707 0.0004 0.5476 0.0077 0.0562 0.0008 0.0200 0.0001 0.2478 0.0013 440 2 443 6 TW12-11 68 960 0.0708 0.0004 0.5472 0.0062 0.0560 0.0006 0.0230 0.0001 0.3198 0.0010 441 2 443 5 TW12-12 65 919 0.0710 0.0004 0.5364 0.0070 0.0548 0.0007 0.0250 0.0002 0.2548 0.0051 442 2 436 6 TW12-25 13 199 0.0708 0.0005 0.5402 0.0163 0.0553 0.0015 0.0140 0.0006 0.1102 0.0001 441 3 439 13 TW12-26 40 579 0.0708 0.0004 0.5458 0.0063 0.0559 0.0006 0.0223 0.0001 0.2592 0.0034 441 2 442 5 表 2 内蒙古北山地区小黄山一带片麻状花岗岩主量、微量和稀土元素分析结果
Table 2. Analysis results of major, trace and rare earth elements of gneissic granite in Xiaohuangshan, Beishan area, Inner Mongolia
元素 片麻状中细粒花岗闪长岩 片麻状细粒二长花岗岩 元素 片麻状中细粒花岗闪长岩 片麻状细粒二长花岗岩 P7YQ7 YQ46 YQ41 YQD05 YQD06 YQD41 YQD42 P7YQ7 YQ46 YQ41 YQD05 YQD06 YQD41 YQD42 SiO2 65.34 70.98 71.25 71.51 72.58 67.54 70.65 Dy 2.24 1.91 1.78 1.39 1.39 1.97 1.78 TiO2 0.59 0.28 0.25 0.22 0.18 0.48 0.27 Ho 0.39 0.38 0.24 0.23 0.22 0.31 0.32 Al2O3 15.65 15.47 15.11 14.96 14.75 16.11 15.44 Er 1.01 1.02 0.65 0.61 0.58 0.74 0.84 Fe2O3 1.21 1.49 0.86 0.71 0.51 1.36 0.72 Tm 0.17 0.16 0.09 0.10 0.09 0.10 0.14 FeO 2.73 0.61 0.98 1.01 0.81 1.56 1.03 Yb 0.98 0.90 0.53 0.57 0.57 0.53 0.85 MnO 0.061 0.012 0.021 0.016 0.013 0.032 0.025 Lu 0.16 0.26 0.21 0.19 0.19 0.20 0.20 MgO 1.92 0.72 0.70 0.65 0.55 1.06 0.79 Y 11.05 10.8 7.67 6.87 6.49 9.02 8.86 CaO 4.13 1.91 1.42 1.27 1.41 1.98 1.35 ∑REE 123.16 103.38 153.31 98.5 117.18 137.64 91.72 Na2O 3.13 3.65 3.78 3.67 3.24 2.97 4.18 LR/HR 12.02 11.41 18.43 15.3 17.9 16.21 11.3 K2O 2.60 2.76 3.71 3.73 3.77 4.17 3.90 (La/Yb)N 16.61 14.92 44.20 23.98 28.75 35.97 13.86 P2O5 0.144 0.113 0.117 0.100 0.082 0.187 0.114 (La/Sm)N 3.84 4.07 4.74 4.44 4.89 4.30 3.83 H2O+ 1.54 1.20 1.22 1.20 1.06 1.35 0.83 (Gd/Yb)N 2.66 2.21 5.44 3.19 3.54 4.94 2.19 H2O− 0.17 0.30 0.27 0.13 0.18 0.20 0.13 δEu 0.98 0.78 0.78 0.83 0.85 0.78 0.80 烧失量 2.35 1.85 1.64 2.02 1.94 2.33 1.33 δCe 0.96 0.96 0.9 0.96 1.03 0.97 0.96 总计 99.20 99.49 99.68 99.17 99.14 99.00 99.43 Li 19.16 8.22 7.16 4.80 5.38 9.63 8.75 Qz 24.46 33.95 31.05 32.11 35.46 28.48 27.23 Rb 89.6 96.6 118.1 100.1 130.4 147.7 95.1 Or 15.42 16.37 22.04 22.10 22.34 24.76 23.11 Sr 497.1 301 314.8 166.0 237.6 319.5 275.7 Ab 26.57 31.05 32.07 31.14 27.50 25.22 35.54 K 21558 22911 30807 30933 31262 34612 32362 An 19.77 8.88 6.39 5.71 6.52 8.76 6.10 Ba 968.5 908 1044 1054 1483 1655 1667 σ 1.47 1.47 1.98 1.92 1.66 2.08 2.36 Zr 154.4 124 142.8 129.0 90.2 230.9 136.6 AR 1.82 2.17 2.66 2.67 2.53 2.30 2.86 Hf 7.50 3.34 4.12 3.74 2.99 5.85 3.82 DI 66.45 81.37 85.16 85.35 85.3 78.46 85.88 Nb 12.91 15.4 10.79 8.77 8.21 12.23 10.46 SI 16.57 7.77 6.98 6.64 6.21 9.53 7.48 Ta 1.20 1.27 0.77 0.85 0.99 0.81 0.98 Alo 1.01 1.05 1.08 1.10 1.14 1.14 1.04 Th 10.26 12.7 17.65 11.92 17.58 23.50 13.29 τ 21.22 42.65 46.03 51.43 64.24 27.44 41.87 U 3.29 2.34 2.94 1.15 1.58 3.11 3.12 La 24.10 19.9 34.67 20.22 24.33 27.99 17.40 Ti 3514 1662 1476 1316 1074 2871 612 Ce 47.68 39.9 62.89 40.57 51.60 57.53 35.37 Cr 36.9 19.6 3.8 10.0 5.1 5.4 5.9 Pr 5.59 4.66 7.57 4.74 5.54 6.86 4.31 V 77.7 60.7 29.9 29.3 23.5 46.9 34.2 Nd 21.00 16.9 27.36 16.90 19.43 23.72 15.50 Cs 1.84 2.27 1.80 1.24 1.66 2.58 1.13 Sm 3.95 3.08 4.60 2.86 3.13 4.09 2.86 Rb/Sr 0.18 0.32 0.38 0.60 0.55 0.46 0.34 Eu 1.18 0.72 1.07 0.71 0.80 0.96 0.69 Th/U 3.12 5.44 6.01 10.34 11.12 7.57 4.26 Gd 3.22 2.46 3.57 2.25 2.50 3.21 2.29 Zr/Hf 20.58 37.12 34.64 34.47 30.15 39.44 35.73 Tb 0.45 0.38 0.43 0.29 0.30 0.42 0.34 K/Rb 240.61 237.24 260.77 309.02 239.74 234.34 340.33 注:主量元素含量单位为%,微量、稀土元素含量单位为10−6;分异指数(DI) = Qz + Or + Ab + Ne + Lc + Kp(文中讨论的花岗岩的矿物成分不含有Ne、Lc、Kp三种矿物);固结指数(SI) =MgO×100/(MgO+FeO+F2O3+Na2O+K2O) (%);碱度率(AR) =[Al2O3+CaO+(Na2O+K2O)]/[Al2O3+CaO−(Na2O+K2O)] (%);当SiO2>50, K2O/Na2O大于1而小于2.5时, Na2O+K2O=2Na2O ;组合指数(σ)(Na2O+K2O)2/(SiO2−43)(%),适用于中酸性岩石;戈蒂尼指数(τ)= (Al2O3−Na2O)/TiO2 表 3 维氏(1962)酸性岩元素及含量
Table 3. Acidic rock elements and contents by Vinogradov (1962)
10−6 Rb Ba Th U K Ta Nb La Ce Sr Nd P Zr Hf Sm Ti Y Yb Lu 200.00 830.00 18.00 3.50 33400.00 3.50 20.00 60.00 100.00 300.00 46.00 700.00 200.00 1.00 9.00 2300.00 34.00 4.00 1.00 -
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