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内蒙古中部花岗质岩类年代学格架及该区构造岩浆演化探讨*

2014-04-13石玉若刘翠邓晋福简平

岩石学报 2014年11期
关键词:岩类蛇绿岩闪长岩

石玉若 刘翠 邓晋福 简平

SHI YuRuo1,LIU Cui2,DENG JinFu2 and JIAN Ping1

1. 中国地质科学院地质研究所,北京离子探针中心,北京 100037

2. 中国地质大学,北京 100083

1. Beijing SHRIMP Center,Institute of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China

2. China University of Geosciences,Beijing 100083,China

2014-02-10 收稿,2014-05-30 改回.

古亚洲洋构造域是欧亚大陆内部的一个巨型复合造山带(肖序常等,1991),是西伯利亚板块和中朝板块碰撞缝合的产物。古蒙古洋是古亚洲洋的一支,主要是指在内蒙古地区曾经存在过的一段洋盆(邵济安和唐克东,1996)。前人对该地区曾进行过大量的研究,并取得不少重要成果和认识,然而在某些关键问题上仍存在严重分歧。比如,蒙古地块(以及西伯利亚板块)和华北板块的最终缝合部位,该缝合带碰撞缝合的过程、特别是最终闭合的时限一直存有争论(李春昱等,1982;何国琦和邵济安,1983;李锦轶,1986;Wang and Liu,1986;Zhang and Tang,1989;Yan et al.,1989;Tang,1990;胡骁等,1990;肖序常等,1991;邵济安,1991;唐克东和张允平,1991;Hsu et al.,1991;唐克东,1992;Sengor et al.,1993;Dobretsov et al.,1995;洪大卫等,1994;陈斌和徐备,1996;徐备和陈斌,1997;Badarch and Orolmaa,1998;Nie and Bjørlykke,1999;Robinson et al.,1999;Jahn et al.,2000a,b;Chen et al.,2000;陈斌等,2001;Nozaka and Liu,2002;Xiao et al.,2003;朱永峰等,2004;Li,2006;Zhang et al.,2007a;Miao et al.,2008;Jian et al.,2008)。对这些问题进行进一步的探讨,对正确理解和认识古亚洲洋构造域的增生造山过程以及年轻大陆地壳的生长机制等问题具有重要意义。

花岗岩类岩石组合的类型及其时空分布规律是一种极好的地球动力学标志(洪大卫等,1994)。内蒙古中部地区古生代-中生代花岗质岩类岩浆活动的时空分布及岩石组合类型的变化,记录了华北板块北缘与蒙古地块俯冲/增生和碰撞拼合的进程。

1 区域地质背景

内蒙古中部位于西伯利亚板块和华北板块之间(图1)。内蒙古中部地区从南到北出露4 条蛇绿岩带:温都尔庙-西拉木伦、索伦山-林西、交其尔-锡林浩特、二连浩特-贺根山蛇绿岩带(Miao et al.,2008)。温都尔庙蛇绿岩为早古生代的蛇绿岩(表1,Jian et al.,2008),且该带内蓝片岩的年龄为约440Ma(Hsu et al.,1991);交其尔-锡林浩特蛇绿岩带内沙队堆晶辉长岩为早古生代(Jian et al.,2008),推测该带为早古生代的蛇绿岩带;二连浩特-贺根山蛇绿岩带内的贺根山蛇绿岩最近被确认为石炭纪和白垩纪镁铁质-超镁铁质岩体(表1,Jian et al.,2012),前人认为其为二叠纪蛇绿岩(Miao et al.,2008)或泥盆纪蛇绿岩(包志伟等,1994;Robinson et al.,1999);索伦山蛇绿岩被认为是内蒙古中部最晚的一套蛇绿岩(李春昱等,1982),任纪舜等(1980)也指出内蒙-大兴安岭地槽最后封闭于索伦山一带。内蒙中部二叠纪不同类型植物化石的分布(Wang and Liu,1986)、内蒙古西拉木伦河北部杏树洼蛇绿岩带硅质岩中二叠世的放射虫化石和与其伴生的牙形类的发现(王玉净和樊志勇,1997)以及最近索伦山附近二叠纪蛇绿岩的SHIRMP 测年结果(Jian et al.,2010)为该认识提供了有力的证据。

图1 内蒙古中部地质简图(a,据Jahn,2004;b,据Miao et al.,2008 修改)年龄后括号中的数字为年龄编号(见表1)Fig.1 Simplified geological map of the Central Inner Mongolia (a,modified after Jahn,2004;b,modified after Miao et al.,2008)

表1 内蒙古中部以及部分华北北缘花岗质岩体一览表Table1 GranitoidsfromCentralInnerMongoliaand northern margin ofNorth ChinaCrato

续表1Continued Table1

续表1Continued Table1

续表1Continued Table1

图2 内蒙古中部花岗质岩类锆石U-Pb 年龄柱状图Fig.2 Cumulative plot for zircon U-Pb ages of granitoids from Central Inner Mongolia

内蒙古中部属中亚造山带的东段(图1)。中亚造山带(CAOB)广泛出露花岗质岩类,是世界上最大的古生代增生造山带和显生宙陆壳生长的地区(Sengör et al.,1993;Jahn et al.,2000a,b)。内蒙古中部由南向北大体上可以划分为3 条规模宏大的花岗岩带,分别是:白云鄂博-赤峰带、苏尼特-锡林浩特带、白音乌拉-东乌珠穆沁旗带(洪大卫等,1994)。白云鄂博-赤峰花岗岩带位于温都尔庙-西拉木伦缝合带附近,主要为早古生代侵位的花岗质岩体(图1);苏尼特-锡林浩特花岗岩带位于交其尔-锡林浩特缝合带附近,主要为早古生代岩体,也有石炭纪岩体的出露(图1);白音乌拉-东乌珠穆沁旗花岗岩带位于二连浩特-贺根山缝合带以北,主要为二叠纪碱性花岗岩,该花岗岩带向西进入蒙古国境内,沿南蒙古戈壁-天山带一直延续到东准噶尔(洪大卫等,1994)。

2 内蒙古中部花岗质岩类的时空分布特点

在蒙古国索伦山北侧出露一套元古代的片麻状花岗岩(表1,石玉若等,待刊),该套花岗岩的东延问题还需要做进一步的研究工作。

内蒙古中部出露从古生代到中生代不同时代的花岗质岩类(表1、图1、图2),其分布也具不同的规律。古生代的花岗质岩体大都呈条带状沿构造线近东西向展布,三叠纪岩体则横跨了几个构造线,而三叠纪以后的岩体呈北东向展布(图3)。以索伦山缝合带为界,其南为南部造山带,其北为北部造山带(Jian et al.,2008)。北部造山带内主要出露奥陶纪(490 ~454Ma)、志留纪(424 ~423Ma)、石炭纪(325 ~309Ma)、二叠纪(294 ~257Ma)以及晚三叠世(222 ~204Ma)花岗质岩类(表1 和图4)。在北部造山带内,以二连浩特-贺根山断裂为界分为白音乌拉-东乌珠穆沁旗和苏尼特-锡林浩特花岗岩带(图1)。白音乌拉-东乌珠穆沁旗花岗岩带内以早期的碱性花岗岩和正长花岗岩为主(294 ~269Ma),后期有花岗闪长岩的出露(257Ma,张玉清,2009);苏尼特-锡林浩特花岗岩带内岩性复杂,以奥陶纪的石英闪长岩、英云闪长岩(490 ~464Ma)以及三叠纪的二长花岗岩和过铝质花岗岩(222 ~204Ma)为主,部分地方出露志留纪的黑云母二长花岗岩(423 ~424Ma)、石炭纪的石英闪长岩、英云闪长岩和石榴石花岗岩(325 ~309Ma)以及二叠纪的二长花岗岩和碱性花岗岩(281 ~276Ma)(表1、图1)。

图3 内蒙古中部不同时代花岗质岩类的大致分布图Fig.3 The sketch shows the spatial and temporal trends of peak magmatism in Central Inner Mongolia

图4 内蒙古中部北部造山带内花岗质岩类锆石U-Pb年龄柱状图Fig.4 Cumulative plot for zircon U-Pb ages of granitoids from Northern Orogen,Central Inner Mongolia

图5 内蒙古中部南部造山带内花岗质岩类锆石U-Pb年龄柱状图Fig.5 Cumulative plot for zircon U-Pb ages of granitoids from Southern Orogen,Central Inner Mongolia

南部造山带内主要出露以下岩浆活动:奥陶纪(495 ~450Ma)的闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、英安岩以及奥长花岗岩;志留纪(441 ~417Ma)以闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩为主,有斜长岩和钠长岩的出露;部分地区有泥盆纪正长花岗岩(387Ma)以及晚二叠世闪长岩的出露;三叠纪(238 ~208Ma)以二云母花岗岩、黑云二长花岗岩、二长花岗岩以及正长花岗岩为主,有闪长岩和花岗闪长岩的出露;晚侏罗世-早白垩世(149 ~118Ma)以正长花岗岩为主(表1 和图5)。

以下为内蒙古中部出露的不同年龄段花岗质岩类的详细分布情况:

(1)491 ~417Ma

该年龄段的花岗质岩类分布在内蒙古中部的温都尔庙-西拉木伦一带的达茂旗(许立权等,2003;Jian et al.,2008;张维和简平,2008)、图林凯(刘敦一等,2003;Jian et al.,2008)、巴特敖包(Jian et al.,2008);交其尔-锡林浩特一带的苏尼特左旗(罗照华等,1995;Chen et al.,2000;石玉若等,2004)以及蒙古国境内的索伦山附近(石玉若等,待刊)(图1、表1)。

(2)390 ~387Ma

该年龄的花岗质岩类出露在温都尔庙-西拉木伦一带南部的内蒙古赤峰附近(Shi et al.,2010)、以及属于华北板块北缘的水泉沟(Miao et al.,2002)、固山(Zhang et al.,2007b)附近。

(3)353 ~302Ma

该年龄段的花岗质岩类主要分布在交其尔-锡林浩特一带的苏尼特左旗(Chen et al.,2000)、锡林浩特(施光海等,2003)、苏尼特右旗(鲍庆中等,2007;刘建峰等,2009)附近,在内蒙古乌拉山(Miao et al.,2003)、商都(张臣等,2007)以及属于华北板块北缘的隆化附近(Zhang et al.,2007a)也有出露。

(4)294 ~260Ma

该年龄段的花岗质岩类主要分布在二连浩特-贺根山一带的二连浩特、白音乌拉、东乌珠穆沁旗附近(洪大卫等,1994;石玉若等,待刊),在交其尔-锡林浩特一带的西乌旗(施光海等,2004;鲍庆中等,2007)、温都尔庙-西拉木伦一带的达茂旗(张维和简平,2008)以及白乃庙(石玉若等,待刊)附近也有出露。

(5)238 ~204Ma

该年龄段的花岗质岩类出露于交其尔-锡林浩特一带的苏尼特左旗(石玉若等,2004;2007)、温都尔庙-西拉木伦一带的双井子(李锦轶等,2007)、白云鄂博(陶继雄等,2003)、林西(Liu et al.,2005)以及华北板块北缘的喀喇沁旗附近(邵济安等,2000)。

(6)三叠纪以后的中生代岩体(<200Ma)主要出露于林西(Liu et al.,2005)及以东地区(Wu et al.,2002,2011;Wang et al.,2006)。

3 内蒙古中部不同时代花岗质岩类的岩石组合及地球化学特征

3.1 早古生代花岗质岩类

早期岩体(490 ~440Ma)以石英闪长岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、奥长花岗岩、英安岩以及闪长岩为主,具正的εNd(t)(+1.4 ~+7.1)和低ISr(0.7049 ~0.7058)值(石玉若,2005;Jian et al.,2008),并具高Sr、低Y 等埃达克质岩的一些地球化学特征(王焰等,2000;许立权等,2003;刘敦一等,2003;石玉若等,2005a;Jian et al.,2008;张维和简平,2008)(图6),被认为是洋壳俯冲的产物。

图6 内蒙古中部奥陶纪代表性岩体Sr/Y-Y 图数据来自许立权等,2003;刘敦一等,2003;石玉若等,2005a;Jian et al. ,2008Fig.6 Sr/Y-Y of some typical Ordovician granitoids from Central Inner Mongolia

图7 内蒙古中部苏尼特左旗志留纪高钾钙碱性花岗岩的Rb-(Y+Nb)图数据来自石玉若等,2004Fig.7 Rb vs. (Y + Nb)of Silurian high-K calc-alkaline granites from Sunidzuoqi,Central Inner Mongolia

晚期岩体,出露于交其尔-锡林浩特一带的苏尼特左旗附近的黑云母二长花岗岩具变化较大的εNd(t)(-2.6 ~+3.2)值,较高的ISr(0.7062 ~0.7074)值,属高钾钙碱性系列,具碰撞型花岗岩的地球化学特征(图7,石玉若等,2004,2005b);出露于温都尔庙-西拉木伦一带的图林凯,达茂旗附近的英云闪长岩、花岗闪长岩、斜长岩以及钠长岩(刘敦一等,2003;许立权等,2003;Jian et al.,2008;张维和简平,2008),具弱的负εNd(t)(-0.8),低的ISr(0.7047),被认为是与碰撞有关的岩浆活动(Jian et al.,2008;张维和简平,

2008)。

图8 内蒙古赤峰红山泥盆纪花岗岩的锆石Hf 同位素特征(据Shi et al.,2010)Fig.8 Zircon Hf isotopic features of Hongshan granite from Chifeng,Inner Mongolia (after Shi et al.,2010)

3.2 晚古生代花岗质岩类

泥盆纪的岩体有温都尔庙-西拉木伦一带赤峰附近泥盆纪正长花岗岩(Shi et al.,2010)以及华北北缘水泉沟附近出露的泥盆纪二长岩,正长岩(Miao et al.,2002;Jiang,2005)、固山附近的泥盆纪闪长岩(Zhang et al.,2007b)。赤峰附近出露的泥盆纪正长花岗岩具富硅(SiO2=76.07% ~77.62%)、碱质(Na2O+K2O =8.45% ~8.78%),贫钙、镁的特点,球粒陨石标准化稀土元素配分模式显示明显的负铕异常,其他微量元素也具有A 型花岗岩的地球化学特征(其中具较高的10000 ×Ga/Al 值,~2.8),并指示其可能形成于后造山环境(A2型花岗岩);该岩体锆石具负的εHf(t)(-11.5~-8.4),指示其可能为下地壳熔融的产物(图8,Shi et al.,2010)。

图9 内蒙古中部白音宝力道一带两期高Sr 低Y 岩体Sr/Y-Y 图▲为奥陶纪岩体,△为石炭纪岩体. 样品MS2-7 和MS3-5 引自石玉若等,2005a;样品93SS-2 引自Chen et al. ,2000;样品MB1-1,MB1-3 和MB1-5 为未发表数据. 图10、图11 数据来源同此图Fig.9 Sr/Y-Y for some typical Ordovician and Carboniferous granitoids with high Sr/Y ratios from Central Inner Mongolia

交其尔-锡林浩特一带石炭纪的花岗质岩体有石英闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩、石榴石花岗岩等(Chen et al.,2000;施光海等,2003;鲍庆中等,2007;刘建峰等,2009),苏尼特左旗附近的石炭纪石英闪长岩,具弱的负εNd(t)(-0.2),低的ISr(0.7056)(Chen et al.,2000);西乌旗地区的石英闪长岩属于低钾拉斑系列和钙碱性系列,相对富集Rb、Ba、K 等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti、P 等高场强元素,具俯冲带成因的特征,被认为与古亚洲洋板片的向北俯冲有关(刘建峰等,2009)。

华北北缘隆化附近的石炭纪石英闪长岩、花岗闪长岩,属于华北板块内部(图1),该期岩体具埃达克质岩的地球化学特征,被认为是与石炭纪古亚洲洋向南俯冲有关的安第斯型大陆弧(Zhang et al.,2007a)。

二连浩特-贺根山一带二叠纪的碱性花岗岩以白音乌拉碱性花岗岩为代表,主要分布于石炭纪花岗质岩类出露区域的北部,具较大的ISr变化范围(0.7052 ~0.7088)(洪大卫等,1994)。在交其尔-锡林浩特一带也有二叠纪的碱性花岗岩的出露(施光海等,2004)。

晚二叠纪的闪长质岩体(张维和简平,2008;张玉清,2009)具有高Sr、低Y 的类似埃达克质岩地球化学特征,被认为是洋壳俯冲的产物(张玉清,2009)。

3.3 中生代花岗质岩类

早期岩体以交其尔-锡林浩特一带苏尼特左旗附近的三叠纪二长花岗岩(石玉若等,2004)、温都尔庙-西拉木伦一带白云鄂博附近的正长花岗岩(陶继雄等,2003)、双井子二云母花岗岩(李锦轶等,2007),以及索伦山-林西一带林西花岗闪长岩(Liu et al.,2005)等为主,还有华北板块北缘喀喇沁旗附近苏长岩、斜长岩等的出露(邵济安等,2000)。交其尔-锡林浩特一带的岩体具正的εNd(t)(+2.5 ~+4.5)(石玉若,2005;Liu et al.,2005)或弱的负εNd(t)(-1.50)(石玉若,2005),低的ISr(0.7041 ~0.7062)(石玉若,2005;Liu et al.,2005)。有些岩体具A 型花岗岩的特征(石玉若等,2007);有些岩体为强过铝质花岗岩(石玉若博士论文,2005)。温都尔庙-西拉木伦一带的岩体具负εNd(t)(-5.3~-2.7),变化较大的ISr(0.7050 ~0.7090)(李锦轶等,2007)特征。

晚期岩体以索伦山-林西一带林西附近广泛出露的正长花岗岩为代表,具正εNd(t)(+4.4),变化较大的ISr(0.7020~0.7077)特征(Liu et al.,2005)。

4 讨论

4.1 南蒙古微陆块东延问题

在Badarch et al. (2002)对蒙古国构造地体的划分方案中,在索伦山蛇绿岩带的北面存在一个Hutag Uul 地块。我们对索伦山蛇绿岩北面出露的一套片麻状花岗岩进行了锆石SHRIMP U-Pb 定年研究,其侵位年龄为1784 ±7Ma(图1、表1),这一研究结果进一步验证了南蒙古微陆块存在的认识。Badarch 等将这一微陆块延伸到中蒙边界,与苏尼特-锡林浩特带相对应(Fig.2,Badarch et al.,2002)。锡林浩特古陆块的存在与否一直是个有争议的问题(童英等,2010 及其中相关文献)。锡林郭勒杂岩是锡林浩特一带出露面积较大的强变形变质体,施光海等(2003)对该锡林郭勒杂岩定名处黑云斜长片麻岩中的锆石进行了详细的SHRIMP U-Pb 年代学研究工作,杂岩中最年轻的碎屑岩浆锆石年龄限定为437±3Ma,认为其不是前寒武纪古老地质体,而是一套经历强变形变质作用的古生代弧前浊积岩建造。根据其中存在古老的碎屑锆石这一特征,认为其可能与南蒙古微大陆有密切联系,但目前还不能排除本区或周边存在另外古老地体的可能性(施光海等,2003)。可见,Badarch et al. (2002)划分的Hutag Uul 古老地块是否延伸到中国境内是一个值得进一步研究的问题。

4.2 早古生代与晚古生代两期高Sr 低Y 花岗质岩的对比

内蒙古中部存在两期高Sr 低Y 花岗质岩类。奥陶纪岩体比石炭纪的这类岩体具有更高的Sr/Y 比值,奥陶纪英云闪长岩的Sr/Y 比值为40 ~78,而石炭纪的石英闪长岩和英云闪长岩的Sr/Y 比值为24 ~28(图9)。除样品MB1-3(474Ma)具有相对较低的重稀土含量外,这两期岩石具有大致相同的稀土元素配分模式(图10)。这两期岩石也同样具有大致相同的Sr-Nd 同位素特征(图11)。可见这两期岩体具有一定的同源性。奥陶纪岩体具埃达克质岩的地球化学特征(王焰等,2000;许立权等,2003;刘敦一等,2003;石玉若等,2005a;Jian et al.,2008;张维和简平,2008),而石炭纪岩体则更倾向于类似典型岛弧岩浆岩特征。

图10 内蒙古中部白音宝力道一带两期高Sr 低Y 岩体稀土配分模式图Fig.10 Chondrite-normalized REE patterns for some typical Ordovician and Carboniferous granitoids with high Sr/Y ratios from Central Inner Mongolia

图11 内蒙古中部白音宝力道一带两期高Sr 低Y 岩体Sr-Nd 同位素图解●为奥陶纪岩石样品,○为石炭纪岩石样品Fig.11 Sr-Nd for some typical Ordovician and Carboniferous granitoids with high Sr/Y ratios from Central Inner Mongolia

4.3 二叠纪与三叠纪两期A 型花岗岩的对比

内蒙古中部出露有两期A 型花岗岩。二叠纪碱性花岗岩主要出露于白音乌拉-东乌珠穆沁旗花岗岩带内;另一期是切割构造带的三叠纪花岗岩(表1 和图1),同期还出露有大量过铝-强过铝质花岗岩(石玉若,2005;李锦轶等,2007)。这两期花岗岩都显示典型的“海鸥型”稀土配分模式(图12),较高的Ga/Al 比值,具A 型花岗岩的地球化学特征(图13)。这两期岩体中的锆石都具有正的εHf(t)值,并且二叠纪的碱性花岗岩更接近亏损地幔的演化曲线(图14),说明这两期A 型花岗岩的形成都应与软流圈上涌和底侵作用有关,三叠纪A 型花岗岩源区则有相对较多的壳源富集组分的加入。

图12 内蒙古中部二叠纪与三叠纪两期A 型花岗岩稀土配分模式图△为二连浩特-白音乌拉一带二叠纪碱性花岗岩样品,数据未发表;■为苏尼特左旗附近的三叠纪A 型花岗岩样品,引自石玉若等,2007;◆为乌兰浩特附近三叠纪正长花岗岩样品,数据未发表. 图13 数据来源同此图Fig.12 Chondrite-normalized REE patterns for some typical Permian and Triassic syenogranites from Central Inner Mongolia

图13 内蒙古中部二叠纪与三叠纪两期A 型花岗岩(Zr+Nb + Ce + Y)-(FeOT/MgO)和[(Na2O + K2O)/CaO]-10000 ×Ga/Al 图解Fig.13 (Zr + Nb + Ce + Y)vs. (FeOT/MgO)and[(Na2O + K2O)/CaO]vs. 10000 × Ga/Al discrimination diagrams for some typical Permian and Triassic syenogranites from Central Inner Mongolia

图14 内蒙古中部二叠纪与三叠纪两期A 型花岗岩锆石U-Pb 年龄-锆石εHf(t)图解◇为二连浩特-白音乌拉一带二叠纪碱性花岗岩样品,数据未发表;◆为苏尼特左旗附近的三叠纪A 型花岗岩样品,引自候可军等,2007Fig.14 Zircon U-Pb age vs. εHf (t)diagrams for two typical Permian and Triassic syenogranites from Central Inner Mongolia

5 区域构造岩浆演化探讨

5.1 奥陶纪洋壳俯冲(图15a)

古亚洲洋的演化是学术界关注的焦点之一(肖序常等,1991;张旗和周国庆,2001)。国内虽然有新元古代蛇绿岩的报道,但年龄资料争议较大,例如温都尔庙-西拉木伦一带的蛇绿岩,早先就有新元古代的年龄报道(陈森煌等,1991)。但是最近的研究表明,无论是温都尔庙-西拉木伦一带的蛇绿岩,还是交其尔-锡林浩特一带的蛇绿岩都是奥陶纪的(刘敦一等,2003;Jian et al.,2008)。奥陶纪(490 ~440Ma)是内蒙古中部岩浆活动的一个主要时期,岩浆具有埃达克岩的地球化学特征(王焰等,2000;许立权等,2003;刘敦一等,2003;石玉若等,2004;Jian et al.,2008;张维和简平,2008),被解释为热的俯冲板块脱水部分熔融形成的(Defant and Drummond,1990)。这些资料表明,内蒙古中部地区不仅存在早奥陶世蛇绿岩,而且存在该时期的俯冲消减事件,反映该地区在奥陶纪时洋盆非常活跃,存在双向俯冲作用。

5.2 志留纪陆壳拼贴、增生及抬升(图15b)

内蒙古中部地区晚志留系磨拉石不整合覆盖于晚元古-早古生代的增生褶皱带上(Tang,1990)。在内蒙古达茂旗城北的巴特敖包附近,存在志留系西别河组与奥陶系火山岩的不整合(Zhang and Tang,1989;Rong et al.,2001;Johnson et al.,2001),并且在西别河组的下部发现了Ludfordian 阶的牙形石(Johnson et al.,2001),被认为在志留纪时该区曾存在一个小的古大陆岛——巴特岛(Rong et al.,2001;Johnson et al.,2001);在苏尼特左旗-锡林浩特一带,志留系磨拉石不整合于早期侵位的花岗质岩体之上(Zhang and Tang,1989)。这些都表明该区无论是温都尔庙-西拉木伦一带,还是交其尔-锡林浩特一带,在晚志留纪末之前曾发生过一次较强烈的造山或地壳运动,使得早期的地层强烈变形,可能是早期的岛弧或微陆块向两侧发生拼贴、增生的结果(Tang,1990;Jian et al.,2008);并发生了抬升,从而早期侵位的花岗质岩体被剥露出地表。本区出露的晚志留世高钾钙碱性花岗岩可能与这次地壳运动有关(石玉若等,2005b)。

5.3 泥盆纪陆块拉张(图15c)

本区的泥盆纪岩浆活动相对较少,如果此时华北板块北缘以及蒙古陆块南缘仍为活动大陆边缘,我们将能在无论是北部带还是在南部带找到更多的泥盆纪的岩浆活动证据。但是目前仅在南部造山带(Shi et al.,2010)、华北克拉通北缘(Miao et al.,2002;Zhang et al.,2007b)发现有泥盆纪的岩浆活动。该期岩体以碱性岩浆活动为特征,表明其形成于拉张环境(Jiang,2005;Zhang et al.,2007b;Shi et al.,2010),但是否与古亚洲洋的俯冲有关,还需要进一步的研究。在北部带可见泥盆系海相磨拉石沉积以角度不整合覆盖在早期岩体之上(唐克东和张允平,1991),代表了该区继志留纪陆壳抬升、剥蚀后,泥盆纪陆壳拉张、海水入侵,再次接受海相沉积。

5.4 石炭纪构造演化(图15d)

有研究者将西乌旗附近出露的石炭纪石英闪长岩与英云闪长岩划为张性环境下的岩浆产物(鲍庆中等,2007);也有研究者提出在本区的北部造山带(苏尼特左旗-西乌旗)发育石炭纪的岛弧岩浆活动(Chen et al.,2000;刘建峰等,2009),而且空间上叠置于早期奥陶纪弧岩浆带之上。而锡林浩特一带出露的石炭纪石榴石花岗岩被认为是碰撞型花岗岩(施光海等,2003)。

华北克拉通北缘也同样发育石炭纪的岩浆活动,而且被解释为与古亚洲洋的俯冲有关的安第斯型大陆弧(Zhang et al.,2007a)。但这些岩体已经远离了内蒙中部的各个缝合带(图1)。

是否存在石炭纪的洋壳俯冲仍然是个争论的问题。如果古亚洲洋在石炭纪时存在洋壳俯冲,则该双向俯冲消减应很剧烈,与其相对应的岩浆活动也将很活跃。这样不仅在北部造山带有出露广泛的弧岩浆活动,在南部造山带也将能找到该期的弧岩浆活动,这需要进一步的研究来佐证。

5.5 二叠纪南部带俯冲和北部带的拉张(图15e)

图15 内蒙古中部构造演化模式图Fig.15 A model for the tectonomagmatic evolution of Central Inner Mongolia

在早、中二叠世北部带(蒙古地块的南缘)发生了广泛的拉张,不同地区表现形式不一样。在苏尼特左旗北部地区,表现为强烈的碱性花岗质岩浆活动(洪大卫等,1994);在西乌旗则有双峰式火山岩的发育(Zhang et al.,2008)。这些都应是软流圈上涌和底侵作用的产物。南部带则表现为强烈的俯冲消减作用,并存在洋脊-海沟碰撞消减的迹象(Jian et al.,2010)。

5.6 晚二叠-早中生代的碰撞(图15f)

晚二叠世林西蛇绿岩的就位(Wang and Liu,1986)以及晚二叠世-早三叠世索伦山蛇绿岩的就位(Jian et al.,2010)代表了古亚洲洋在该区的最终闭合,是陆-陆碰撞的开始。该区出露的中三叠世壳源过铝质花岗岩是同碰撞产物(李锦轶等,2007),晚三叠世A 型花岗岩的发育(石玉若等,2007),则标志着造山后的伸展作用。这种伸展作用被认为与造山作用后期岩石圈的拆沉作用有关(邵济安等,1994;石玉若等,2007),是软流圈上涌、岩浆底侵的产物。该区出露的晚中生代岩体是玄武质底侵物质与老的下地壳岩石混合的产物(Liu et al.,2005)。

6 小结

内蒙古中部广泛分布的花岗质岩类是中亚造山带(Jahn et al.,2000b)构造-岩浆演化产物,是造山带的重要组成部分。这些花岗质岩类岩浆活动的时空分布及岩石组合类型的变化,也印记了华北板块北缘与蒙古地块碰撞拼合的进程。从本文对内蒙古中部出露的不同时代花岗质岩类的岩石组合及地化特征的简要探讨可以看出,古亚洲洋在该区的演化是一个十分复杂的过程,其经历了早期的双向俯冲、拼贴/增生、泥盆纪拉张、二叠纪的拉张、以及晚二叠世-早中生代初期的陆-陆碰撞等一系列构造过程。中亚造山带虽然是较为典型的增生型造山带(Sengör et al.,1993),地壳生长表现为以岛弧地体及增生杂岩的侧向增生为主。但是,内蒙中部地区乃至整个中亚造带,无论是早古生代的岩体,还是中生代的岩体,大都以正的εNd(t)的为特征(Jahn et al.,2000b),表明显生宙以来以幔源岩浆底侵为代表的垂向增生对大陆地壳生长同样有重要贡献(Jahn,2004;Hong et al.,2004)。

致谢 感谢张旗研究员、洪大卫研究员、李锦轶研究员、王涛研究员、罗照华教授、徐备教授、吴福元研究员、张福勤研究员以及苗来成博士曾给予的建设性意见!感谢鲍庆中研究员、张拴宏研究员、童英博士、刘建峰博士、杜利林博士的有益讨论。

谨以此文庆贺邓晋福教授八十华诞暨从事地质工作60周年!

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