巴彥查干牧點(diǎn)

巴彥查干牧點(diǎn)晚石炭世花崗巖巖體地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境探討

研究思路及技術(shù)路線本文以“1:5萬哈達(dá)圖測(cè)區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目為依托，通過測(cè)制剖面PM402及路線地質(zhì)調(diào)查對(duì)花崗巖巖體解體，在區(qū)域地質(zhì)背景下，把其巖石學(xué)、巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征結(jié)合起來，利用相關(guān)判別圖解分析，探討其形成的構(gòu)造環(huán)境。巖石學(xué)巖石化學(xué)地球化學(xué)巖性種屬區(qū)域地質(zhì)背景結(jié)論測(cè)制PM402，采集薄片、硅酸鹽、微量、稀土樣品構(gòu)造環(huán)境匯報(bào)提綱一、區(qū)域地質(zhì)背景二、巖石學(xué)特征三、巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征四、構(gòu)造環(huán)境探討五、結(jié)論西伯利亞板塊華北板塊興蒙造山帶

研究區(qū)地理位置為東烏旗東150公里。位于興蒙造山帶東北。造山帶位于西伯利亞板塊、華北板塊之間，兩大板塊碰撞形成。一、區(qū)域地質(zhì)背景該巖體位于第四幅北部，該圖幅內(nèi)大面積第四系覆蓋，局部地勢(shì)較高處可見白音高老組地層，巖體零星出露，通過測(cè)制剖面PM402對(duì)巖體解體，劃分出中粗粒二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒（含斑）堿長(zhǎng)花崗巖兩套巖體。中粗粒二長(zhǎng)花崗巖細(xì)粒（含斑）堿長(zhǎng)花崗巖一、區(qū)域地質(zhì)背景Q匯報(bào)提綱一、區(qū)域地質(zhì)背景二、巖石學(xué)特征三、巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征四、構(gòu)造環(huán)境探討五、結(jié)論中粗粒二長(zhǎng)花崗巖宏觀地質(zhì)特征細(xì)粒（含斑）堿長(zhǎng)花崗巖地質(zhì)特征中粗粒二長(zhǎng)花崗巖鏡下特征細(xì)粒（含斑）堿長(zhǎng)花崗巖鏡下特征二、巖石學(xué)特征一、中粗粒二長(zhǎng)花崗巖：

肉紅色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，粒度2-6cm,礦物成分鉀長(zhǎng)石35%-40%，斜長(zhǎng)石30%-35%，石英20%-25%，少量黑云母組成。次生礦物主要為高嶺土、粘土、綠泥石、絹云母。二、細(xì)粒含斑堿長(zhǎng)花崗巖：

淺灰色，似斑狀—基質(zhì)微細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)-文象結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶約占5%，以鉀長(zhǎng)石為主，粒度1mm～5mm。部分樣品可見霓輝石斑晶，呈淺草綠色，半自形柱粒狀，零星分布?；|(zhì)由鉀長(zhǎng)石（65%-70%）、石英（20%）組成粒度0.5mm～1mm。

。次生礦物由高嶺土、硅質(zhì)、粘土組成。細(xì)粒堿長(zhǎng)花崗巖：

淺灰色、淺灰紅色，具細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，文象結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由鉀長(zhǎng)石（65%～70%）、石英（25%-30%）、斜長(zhǎng)石（5%）、少量暗色礦物假象組成。其中鉀長(zhǎng)石為半自形板狀—它形粒狀，雜亂分布，粒度一般0.1-1mm，具高嶺土化，表面臟，常見與石英呈文象狀共生。石英：它形粒狀，雜亂分布，粒度一般0.1-1.6mm，粒內(nèi)具波狀、帶狀消光，局部與鉀長(zhǎng)石文象狀共生。斜長(zhǎng)石：半自形板狀，星散分布，粒度一般0.1-0.3mm，具粘土化等，表面較臟。據(jù)國(guó)際分類，1972二、巖石學(xué)特征

兩種巖性區(qū)別在于粒度大小、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石相對(duì)含量多少投圖顯示，中粗粒二長(zhǎng)花崗巖位于二長(zhǎng)花崗巖區(qū)；主體巖性細(xì)粒（含斑）堿性花崗巖巖體樣品分布比較集中，均位于堿長(zhǎng)花崗巖區(qū)匯報(bào)提綱一、區(qū)域地質(zhì)背景二、巖石學(xué)特征三、巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征四、構(gòu)造環(huán)境探討五、結(jié)論1、樣品采集及分析項(xiàng)目2、常量元素及有關(guān)圖解3、微量、稀土及有關(guān)圖解三、巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征樣品采集及分析項(xiàng)目采集樣品任何成功的地球化學(xué)研究都必須建立在對(duì)研究區(qū)域地質(zhì)學(xué)正確認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上；扎實(shí)的地質(zhì)基礎(chǔ)是從事巖石地球化學(xué)研究工作的前提。任何地質(zhì)研究及生產(chǎn)工作成果的基礎(chǔ)，都基于對(duì)樣品的把握。分析項(xiàng)目1、常量元素:SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、、FeO、MnO、MgO、CaO

、Na2O、K2O、P2O5、H2O+、CO2（誤差范圍99.30%-100.70%）。2、微量元素：Sc、Co、Cu、Zn、Ga、Rb、Zr、Nb、Cs、Hf、Ta、Pb、Th、U、Ba、Cr 、Ni、Sr3、稀土元素：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y

樣品采集及分析項(xiàng)目

實(shí)物工作量樣品采集及分析項(xiàng)目01Na2O+K2O-SiO2分類命名圖解

堿度AR與SiO2關(guān)系圖（據(jù)J.B.Wright,1969）

A/CNK-A/NK圖解常量元素及有關(guān)圖解巖石化學(xué)成分的命名圖解成因演化圖解0203常量元素及有關(guān)圖解晚石炭世花崗巖巖石化學(xué)成分一覽表晚石炭世花崗巖TAS圖解資料來源：Earth-ScienceReviews,vol.37,(1994):215-224，Ir－Irvine分界線，上方為堿性，下方為亞堿性

巖體樣品去除CO2及H2O，經(jīng)過重新計(jì)算，在K2O＋Na2O-SiO2投圖顯示，該巖體樣品大部分位于花崗巖區(qū)間。和QAP礦物圖解圖吻合

晚石炭世花崗巖AR-SiO2與堿度關(guān)系圖（據(jù)J.B.Wright,1969）賴特(J?B?Wright,1969)認(rèn)為,w(SiO2)＞70%的巖石,用里特曼指數(shù)劃分堿度精度較差。其堿度不僅與SiO2和全堿有關(guān),而且與Al2O3和CaO也有關(guān)。因此,他提出用堿度率來研究巖系的堿性程度,賴特并用SiO2-AR直角坐標(biāo)圖來確定巖石的堿性程度,研究巖系的演化。在AR-SiO2投圖顯示，該巖體樣品大部分屬于堿性巖區(qū)間，一個(gè)樣品位于過堿性區(qū)間。

堿度率(AR)=[Al2O3+CaO+(Na2O+K2O)]/[Al2O3+CaO-(Na2O+K2O)](Wt%)；在A/CNK-A/NK圖解上位于弱過鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)區(qū)間。

晚石炭世花崗巖A/CNK-A/NK圖解A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(分子比)；A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O)(分子比)通過表1、及圖解1、圖解2、圖解3可知該巖體有以下特點(diǎn)：常量元素及有關(guān)圖解

1、高硅。SiO2含量在71.31%-82.12%，平均值75.9%，分異指數(shù)為91.71-96.81，說明巖漿經(jīng)歷了高程度的分異演化。2、富堿。K2O＋Na2O等于6.76%-10.37%。K2O/Na2O等于0.97-2.41，且大部分大于1。NK/A為0.88-1.24，大部分樣品為0.97附近。與Whalen厘定的A型花崗巖平均值(NK/A=0.95)相近。

3、顯著的富鐵貧鎂（FeO﹡/FeO﹡+MgO為0.70-0.94）的特征，與A型花崗巖高鐵貧鎂特征吻合（Whalen，1987）4、貧鈣、貧鎂。鎂、鈣含量較低。CaO平均含量0.14%-0.58%。MgO為0.08%-0.37%。5、貧鋁。Al2O3平均含量10.06%-13.74%。

6、多數(shù)樣品的CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)了霓石分子，堿性長(zhǎng)石的含量占60%以上，斜長(zhǎng)石極少，與薄片鑒定結(jié)果吻合。綜上所述，該巖體在化學(xué)成分上具高硅、富堿、K2O/Na2O值高、顯著的富鐵貧鎂、貧鈣、貧鎂、貧鋁、氧化指數(shù)高等特點(diǎn)。與堿性花崗巖的特點(diǎn)一致。微量、稀土及有關(guān)圖解晚石炭世花崗巖微量元素原始地幔比值蛛網(wǎng)圖(原始地幔值據(jù)SunandMcDoungh,1989)

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上，Ba

、Nb、Sr、Eu虧損，Rb

、Th

、Pb等略顯富集，形成兩個(gè)大的低谷，其余元素呈富集狀態(tài)，微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖顯示配分型式弱右傾特征。曲線在不相容元素部分斜率較大，到相容元素一側(cè)趨于平坦，反映巖漿經(jīng)歷了較強(qiáng)的結(jié)晶分異作用。

微量、稀土及有關(guān)圖解從ORG標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上可以看出，樣品具有相似的曲線特征，K、Rb、Th含量略高于ORG，其余元素低于ORG。曲線顯示其Ba、Ce為弱虧損，具弱Ba、Ce谷，Rb、Th峰。晚石炭世花崗巖微量元素ORG比值蛛網(wǎng)圖(洋脊花崗巖值據(jù)Pearceetal.,1984)晚石炭世侵入巖稀土元素含量表晚石炭世花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖（TaylorandMcLennan,1985）該堿性花崗巖巖體稀土元素含量及有關(guān)參數(shù)見表。其中四件樣品稀土元素含量較為接近，其稀土總量∑REE為94.60×10-6～426.15×10-6，含量較低。LREE為85.70×10-6～395.72×10-6，HREE為13.95×10-6～30.42×10-6，LREE/HREE為5.40～13.90，反應(yīng)輕重稀土分餾程度（La/Yb）的值N為3.90～15.65，反映出輕稀土相對(duì)重稀土略為富集。δEu＝0.21～0.55，具明顯的銪負(fù)異常，顯示經(jīng)歷了較強(qiáng)的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。該花崗巖為晚期演化階段形成的堿性花崗巖。這類花崗巖是稀土配分型式,總體呈銪負(fù)異常、弱右傾平坦式。中粗粒二長(zhǎng)花崗巖微量、稀土及有關(guān)圖解匯報(bào)提綱一、區(qū)域地質(zhì)背景二、巖石學(xué)特征三、巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征四、構(gòu)造環(huán)境探討五、結(jié)論291、造山作用過程2、興蒙造山帶的介紹3、構(gòu)造環(huán)境探討29四、構(gòu)造環(huán)境造山過程圖后造山非造山造山板內(nèi)活動(dòng)時(shí)間角度構(gòu)造位置后碰撞（陸內(nèi)）大洋板塊的俯沖原始主碰撞1、造山：包括大洋俯沖、碰撞作用及后碰撞：碰撞：兩個(gè)或多個(gè)大陸板塊最初的主碰撞，以大型逆沖斷層和高壓變質(zhì)作用為特征。后碰撞：時(shí)間上比碰撞作用時(shí)間晚，但仍于碰撞作用相關(guān)。3、后造山：造山作用的最后階段。侵入的花崗巖類巖石，一般是在造山地區(qū)的變形作用結(jié)束后侵入的，這種花崗巖類巖石與造山作用在時(shí)間和空間上都有聯(lián)系，仍屬造山作用產(chǎn)物，人們認(rèn)為它們代表了大陸地殼在經(jīng)歷后造山以后向穩(wěn)定化發(fā)展的轉(zhuǎn)變期。4、非造山：與與大陸的造陸抬升及裂谷有關(guān)。西伯利亞板塊華北板塊關(guān)于兩大板塊最終碰撞拼合的縫合帶位置與時(shí)代是研究區(qū)存在的重要問題。目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為西伯利亞板塊與華北板塊其拼接過程雖有爭(zhēng)議，但對(duì)接地點(diǎn)是索倫縫合帶帶的認(rèn)識(shí)已成為眾多地質(zhì)學(xué)者的共識(shí)（李春晏等，1983；唐克東等，1991；邵積安等，1986），其碰撞結(jié)束的時(shí)間主要由以下兩種：

1晚泥盆-至早石炭世：

2早二疊世。興蒙造山帶兩大板塊碰撞結(jié)束時(shí)間的觀點(diǎn)一、晚泥盆-至早石炭世1、Tang(1990)依據(jù)縫合帶的巖石組合和沉積相分析，指出西伯利亞板塊與華北板塊碰撞發(fā)生在泥盆紀(jì)之前。2、徐備等（2014，興蒙造山帶前中生代構(gòu)造單元初步探討）中認(rèn)為，根據(jù)古地磁資料最晚在石炭紀(jì)，古亞洲洋閉合。3、洪大衛(wèi)等認(rèn)為，早元古代時(shí)期，西伯利亞板塊、華北板塊為統(tǒng)一的大陸。在中-晚元古代統(tǒng)一大陸分裂。大約1400Ma之后，在西伯利亞地臺(tái)和華北地臺(tái)之間的古亞洲洋形成并持續(xù)擴(kuò)張，其中還可能飄著若干微小的古陸和大洋島嶼。從晚元古代-晚奧陶世，古亞洲洋向兩側(cè)俯沖，分別在西伯利亞板塊南緣和華北板塊北緣形成相應(yīng)的溝-弧-盆系。晚泥盆世-早石炭世，古亞洲洋殘余海盆最后封閉。二、早二疊世4、二疊紀(jì)-早三疊世：李益龍等（2009，華北板塊與西伯利亞板塊的對(duì)接過程）構(gòu)造環(huán)境探討一、結(jié)合區(qū)域地質(zhì)事件1、結(jié)合花崗巖的產(chǎn)狀，構(gòu)造位置、成因系列和其他地質(zhì)特征進(jìn)行判別，地質(zhì)特征往往是花崗巖形成環(huán)境的直接證據(jù)，圖解判別則是輔助手段。二、應(yīng)用圖解。

花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境是非常復(fù)雜的，后期疊加的種種地質(zhì)過程更增加了構(gòu)造環(huán)境判別的難度，尤其一些樣品會(huì)存在多解或誤判，這是任何圖解都存在的問題，因此在使用圖解中，應(yīng)注意以下問題：1、用已知的被驗(yàn)證準(zhǔn)確的構(gòu)造環(huán)境圖解確定相應(yīng)構(gòu)造環(huán)境區(qū)域。在圖解中不同構(gòu)造區(qū)域界線是根據(jù)大量已經(jīng)過地質(zhì)、地球化學(xué)樣品的分析數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析建立。2、構(gòu)建圖解的元素選擇。①多選擇化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的元素（Nb、Th、Ta等），這些元素具有很強(qiáng)的分異能力，具有良好的判別意義；②不同的構(gòu)造環(huán)境微量元素差別很大，主量元素差別很小，元素選擇優(yōu)越性：微量元素比值＞微量元素＞主量元素.3、多種判別圖解同時(shí)使用，并結(jié)合花崗巖最大可能的形成環(huán)境，作為判別結(jié)果。構(gòu)造環(huán)境圖解04030201（Maniar

＆Piccoli,1989）常量元素Al2O3-SiO2判別圖解；TFeO/[w(TFeO)+w(MgO)]-SiO2判別圖解。（BatchelorRAandBowdenP.，1985）R1-R2雙因子圖解洪大衛(wèi)（1995）提出的

10000Ga/Al-R1雙因子圖解05通過前面對(duì)該巖體巖石化學(xué)、微量元素、稀土元素特征確定其屬堿性花崗巖后，運(yùn)用屬于堿性花崗巖巖石圖解5進(jìn)行判斷。（Eby,1992）堿性花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解:

Rb/Nb-Y/Nb圖解;Sc/Nb-Y/Nb圖解;Nb-Y-Ce圖解;Nb-Y-3Ga圖解。一、常量元素圖解二、常量元素、微量元素結(jié)合的圖解三、微量元素圖解Al2O3-SiO2判別圖解及TFeO/[w(TFeO)+w(MgO)]-SiO2判別圖解（Maniar

＆Piccoli,1989）該圖解應(yīng)用前提是樣品K2O含量大于1%。在Al2O3-SiO2判別圖解及TFeO/[w(TFeO)+w(MgO)]-SiO2判別圖解上，樣品均位于后造山花崗巖類。圖解1圖解2這幅圖解的優(yōu)點(diǎn)是充分考慮到巖石化學(xué)的總體特征，涉及的化學(xué)元素共8個(gè)，對(duì)一般的侵入巖來說，這八個(gè)元素的氧化物占總含量95%以上。在Bechelor等（1985）R1-R2關(guān)系圖上，投影點(diǎn)落在靠近造山期后的A型花崗巖區(qū)和晚造山花崗巖區(qū)分界線上，且靠近靠近造山后A型花崗巖。判斷其位于后造山環(huán)境。晚石炭世堿性花崗巖R1-R2雙因子圖解BatchelorRAandBowdenP.，1985

R1=4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)；R2=6Ca+2Mg+Al堿性花崗巖10000Ga/Al-R1雙因子圖解洪大衛(wèi)，1995，堿性花崗巖的構(gòu)造環(huán)境分類及其鑒別標(biāo)志，中國(guó)科學(xué)(B輯)，25(4)：418-426R2=6Ca+2Mg+Al洪大衛(wèi)在《堿性花崗巖構(gòu)造環(huán)境及鑒別標(biāo)志》中認(rèn)為堿性花崗巖至少分為造山后和非造山兩種類型。該巖體樣品大部分落于后造山花崗巖區(qū)，與前面圖解所在環(huán)境總體一致。圖解3圖解4堿性花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解（Eby,1992）Eby(1992)提出了用于堿性花崗巖構(gòu)造環(huán)境的判別圖。即Rb/Nb-Y/Nb;Sc/Nb-Y/Nb;Nb-Y-Ce;Nb-Y-3Ga等。這些元素均是堿性花崗巖非常特征的元素。Eby用微量元素比值將A型花崗巖劃分為A1和A2兩類。他們代表各自不同的構(gòu)造環(huán)境信息：A1代表與洋島漿、板內(nèi)漿、裂谷漿來源相同的地幔分異產(chǎn)物，A2代表來源于大陸殼或板下地殼，與陸-陸碰撞或島弧巖漿作用有關(guān)，代表著碰撞后環(huán)境或造山期后環(huán)境。四個(gè)圖解中樣品大部分落于A2（后碰撞或后造山環(huán)境）圖區(qū)圖解5花崗巖的Rb-Y;Ta-Yb;Rb

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Y+Nb；Rb-Yb+Ta圖解（據(jù)Pearce.,1996）對(duì)堿性花崗巖構(gòu)造環(huán)境的研究，如果用普通的花崗巖構(gòu)造判別圖，一般落在板內(nèi)或同碰撞，火山弧，不能反應(yīng)確切構(gòu)造環(huán)境。在Pearce（1996）的Yb-Ta、Y-Nb、Yb+Ta-Rb和Y+Nb-Rb）圖上均落入火山弧花崗巖、碰撞花崗巖與板內(nèi)花崗巖的三者的分界線一帶，該區(qū)也被做為Post-COLG（后碰撞花崗巖）區(qū)。圖解6該堿性