內(nèi)蒙古察哈爾右翼后旗元山洼A型花崗巖年代學(xué)及地球化學(xué)特征

陳巖濱， 夏立元， 王 耀， 陸兆和

(1.安徽省地質(zhì)調(diào)查院(安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所)，安徽 合肥 230001; 2.中國(guó)冶金地質(zhì)總局 山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250000)

A型花崗巖作為一種具有特殊地球化學(xué)性質(zhì)的花崗巖類(lèi)，前人對(duì)其進(jìn)行了大量的研究和分類(lèi)工作[1-11]，如根據(jù)不相容元素比值特征，分為A1和A2型花崗巖[10]；根據(jù)堿質(zhì)、鋁質(zhì)等地球化學(xué)性質(zhì)和礦物學(xué)特征，又分為堿質(zhì)和鋁質(zhì)A型花崗巖[11]。晚古生代時(shí)期，華北板塊北緣進(jìn)入后碰撞階段，區(qū)內(nèi)發(fā)生大規(guī)模的巖漿侵位活動(dòng)，形成大面積的高鉀鈣堿性I型、強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型和堿質(zhì)A型花崗巖類(lèi)[12]。其中，帶有特定過(guò)程印記的A型花崗質(zhì)巖漿事件對(duì)探討研究華北板塊北緣伸展拉張?bào)w制轉(zhuǎn)換和演變具有重要地質(zhì)意義。近年來(lái)，在同為后碰撞環(huán)境的東南沿海和北京燕山等地先后發(fā)現(xiàn)有A1、A2型花崗巖共存的現(xiàn)象[13-15]，這在A型花崗巖成因研究方面提出了新的問(wèn)題。另外，A型花崗巖，尤其是鋁質(zhì)A型花崗巖和高分異花崗巖在礦物學(xué)、地球化學(xué)等諸多方面極為相似，較難區(qū)分。雖然前人在這方面開(kāi)展了大量的工作和總結(jié)[1-6,16]，提出了若干劃分方案與標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性和地球化學(xué)結(jié)果的多解性，仍面臨較多困難。

在內(nèi)蒙古察哈爾右翼后旗開(kāi)展1∶5萬(wàn)區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)元山洼—羅珠村一帶有大面積二長(zhǎng)花崗巖出露。本次工作測(cè)制了元山洼巖體剖面，系統(tǒng)采集了巖石樣品，并開(kāi)展了巖相學(xué)、主微量稀土元素地球化學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)分析，探討了該巖體的地球化學(xué)特征、侵位時(shí)代、巖石成因和構(gòu)造意義，尤其是后碰撞環(huán)境不同階段和區(qū)域深大斷裂對(duì)巖漿事件的影響，為A型花崗巖成巖過(guò)程和華北板塊北緣地殼演化研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北板塊北緣狼山—陰山陸塊與狼山—白云鄂博裂谷過(guò)渡帶(圖1-a)，附近有烏蘭哈達(dá)—高勿素深大斷裂通過(guò)。地表為大面積新生代地層，局部出露新太古代結(jié)晶基底色爾騰山巖群東五分子巖組、元古代蓋層薊縣紀(jì)哈拉霍疙特組和震旦紀(jì)什那干組，零星出露白堊紀(jì)白女羊盤(pán)組火山巖(圖1-b)。巖漿巖主要為中二疊世石英二長(zhǎng)巖、晚三疊世二長(zhǎng)花崗巖和黑云母二長(zhǎng)巖、早白堊世花崗斑巖，以及少量古元古代片麻狀花崗巖。區(qū)內(nèi)中新世漢諾壩組玄武巖廣泛分布，呈裂隙式—中心式火山噴溢，形成火山口、熔巖臺(tái)地等火山地貌。

圖1 內(nèi)蒙古察哈爾右翼后旗大地構(gòu)造位置圖(a)(1) 內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，內(nèi)蒙古自治區(qū)1∶500 000大地構(gòu)造圖說(shuō)明書(shū)，2012。和元山洼巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)Fig.1 The location of studied area in geotectonic map(a) and simplied geological map(b) of Yuanshanwa Pluton in Chahar Right Back Banner

2 巖石學(xué)特征

元山洼巖體巖性主要為二長(zhǎng)花崗巖，以巖基形式產(chǎn)于羅珠村—三股村一帶，另有部分二長(zhǎng)花崗巖呈巖枝、巖脈侵入于東五分子巖組和什那干組地層，總出露面積約32.3 km2。巖體內(nèi)部含有大量不規(guī)則透鏡狀、條帶狀捕擄體，形態(tài)和規(guī)模變化較大，巖性以色爾騰山巖群點(diǎn)力素泰巖組大理巖為主，與巖體接觸帶發(fā)生矽卡巖化。巖體內(nèi)部脈巖也較發(fā)育，主要為花崗斑巖、石英斑巖等早白堊世酸性侵入巖，以NNE向和NW向?yàn)橹鳎c區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向相近或一致。

巖體新鮮面呈肉紅—灰紅色，由邊緣到中心，粒徑由細(xì)變粗；細(xì)粒、中粒和粗粒部分各占出露面積的約53%、37%和10%；局部見(jiàn)似斑狀結(jié)構(gòu)，反映巖體內(nèi)部經(jīng)歷有不同的侵位冷凝過(guò)程。半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2-a)。主要礦物為石英(25%～30%)、堿性長(zhǎng)石(40%～50%)和斜長(zhǎng)石(20%～25%)，含少量黑云母等暗色礦物(圖2-c—圖2-d)。不同地段礦物含量變化較大。石英為他形粒狀，具溶蝕邊結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)石發(fā)生不同程度泥化絹云母化，鏡下表面渾濁。堿性長(zhǎng)石主要為正長(zhǎng)石，其次為微斜長(zhǎng)石，半自形板狀—他形粒狀，具格子雙晶；斜長(zhǎng)石以更長(zhǎng)石為主，半自形板柱狀，聚片雙晶發(fā)育。局部堿性長(zhǎng)石周?chē)l(fā)育斜長(zhǎng)石環(huán)帶，呈環(huán)斑結(jié)構(gòu)，環(huán)帶寬度可達(dá)2～3 mm(圖2-b)。

a.中粗粒二長(zhǎng)花崗巖；b.似斑狀二長(zhǎng)花崗巖；c.中粒二長(zhǎng)花崗巖顯微鏡下特征(P7-2,正交偏光)；d.細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖顯微鏡下特征(P7-6,正交偏光)；Q.石英；Kfs.堿性長(zhǎng)石；Pl.斜長(zhǎng)石；Bt.黑云母；Ser.絹云母圖2 元山洼二長(zhǎng)花崗巖野外和顯微鏡下特征Fig.2 Field and microscopic characteristics of monzonitic granite in Yuanshanwa

3 分析測(cè)試

樣品均為新鮮未風(fēng)化的二長(zhǎng)花崗巖，全巖地球化學(xué)樣品5件，巖體邊部到中心不同粒徑二長(zhǎng)花崗巖均有控制；鋯石U-Pb測(cè)年樣品1件(P7-3)，巖性為粗粒二長(zhǎng)花崗巖(巖體中心部位)。

在河北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心(國(guó)土資源部保定礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心)進(jìn)行巖體全巖元素地球化學(xué)分析。首先將樣品破碎至200目，然后主量元素利用 AFS-3000原子熒光分光光度計(jì)和PGS-2二米光柵光譜儀(XRF)進(jìn)行測(cè)試，分析精度為5%；微量稀土元素利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀Agilent7500a ICP-MS進(jìn)行測(cè)試，分析精度為5%～10%。

從樣品中挑選鋯石后，在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院潔凈室進(jìn)行制靶，在該學(xué)院電子探針(EPMA)實(shí)驗(yàn)室利用XM-Z09013TPCL進(jìn)行陰極發(fā)光電子圖像(CL)拍攝。鋯石U-Pb測(cè)年在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)實(shí)驗(yàn)室完成，激光剝蝕系統(tǒng)為德國(guó)Microlas公司生產(chǎn)的Geolas系統(tǒng)，以He作為剝蝕載氣，測(cè)試質(zhì)譜儀為Agilent7500a。實(shí)驗(yàn)采用的激光波長(zhǎng)為193 nm，激光脈沖頻率為 5 Hz，剝蝕孔徑為32 μm，脈沖輸出能量為100 MJ，剝蝕方式為單點(diǎn)剝蝕，剝蝕時(shí)間為90 s，背景時(shí)間為 25 s。測(cè)試年齡計(jì)算以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500(推薦年齡值為1 062.4 Ma)作為外標(biāo)，元素Zr91作為內(nèi)標(biāo)。每測(cè)定10個(gè)樣品點(diǎn)前后重復(fù)測(cè)量鋯石標(biāo)樣91500兩次。利用ICPMSDataCal9.6軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，普通鉛校正采用Anderson程序計(jì)算，加權(quán)平均年齡及諧和圖的繪制使用Isoplot3.0軟件完成。

4 結(jié)果分析

4.1 全巖元素分析

元山洼二長(zhǎng)花崗巖巖體全巖元素地球化學(xué)分析結(jié)果如表1。主量元素方面，二長(zhǎng)花崗巖SiO2含量為72.99%～75.82%，整體集中且偏高；Na2O、K2O含量為3.40%～4.17%、4.31%～4.99%，K2O/Na2O比值介于1.14～1.27，屬高鉀鈣堿性系列(圖3-a)。Al2O3含量為12.20%～13.80%，A/CNK值、A/NK值分別為1.00～1.08、1.08～1.20，在A/CNK-A/NK圖解中落在弱過(guò)鋁質(zhì)范圍內(nèi)(圖3-b)。FeOT、MgO、CaO、TiO2含量較低，F(xiàn)eOT/MgO比值為2.42～3.98；P2O5含量極低且與SiO2呈線性負(fù)相關(guān)，表現(xiàn)出高分異特征。另外，極低的P2O5、A/CNK<1.10和白云母、堇青石的缺乏也排除了巖體為S型花崗巖的可能。

圖3 元山洼二長(zhǎng)花崗巖全巖元素地球化學(xué)圖解(a底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[17];b底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[18](圖例同a)；c圖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)參考文獻(xiàn)[19];d圖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)參考文獻(xiàn)[19])Fig.3 Geochemical diagram of whole rock elements of monzogranite in Yuanshanwa

表1 元山洼二長(zhǎng)花崗巖主量、微量、稀土元素分析結(jié)果Table 1 Major,minor and REE elements analysis results of the Yuanshanwa monzogranite

微量元素方面，二長(zhǎng)花崗巖Sr含量為35×10-6～146×10-6，Y含量為7.42×10-6～9.53×10-6，Yb含量為1.00×10-6～1.37×10-6，Ga含量為20.3×10-6～21.6×10-6，Nb含量為23.9×10-6～29.4×10-6，F(xiàn)含量為532×10-6～874×10-6，(Zr+Nb+Ce+Y)為289×10-6～322×10-6，Y/Nb值為0.26～0.36，整體富集Rb、K、Ga、F和Th、U、Zr、Hf、LREE等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HSFE)，虧損Zn、Sr、Ba、Ce和Nb、Ta、P、Ti、HREE、Y等(圖3-c)。Nb、Ta、Ti的虧損反映了巖體源區(qū)為早期島弧或年輕地殼[19]，而F的富集則與巖體較高程度的結(jié)晶分異有關(guān)。

稀土元素方面，∑REE(不含Y)介于115.76×10-6～205.17×10-6，LREE/HREE、LaN/YbN比值分別為21.61～29.69、16.75～40.31，強(qiáng)烈富集LREE，虧損HREE。稀土元素配分圖(圖3-d)總體呈右傾趨勢(shì)，但HREE段相對(duì)平坦并因Tb-Er的虧損而出現(xiàn)“翹尾”現(xiàn)象，與東南沿海外北山[13]、烏山[20]等晚白堊世鋁質(zhì)A型花崗巖以及內(nèi)蒙古烏蘭五臺(tái)晚三疊世鋁質(zhì)A型花崗巖[21]類(lèi)似，而與內(nèi)蒙古烏拉特中旗早二疊世烏梁斯太堿質(zhì)A型花崗巖[22]具較大出入。具弱—中等的Nd正異常和強(qiáng)—中等的Eu負(fù)異常(δEu值介于0.52～0.75)。另外，巖體稀土元素四分組程度TE1,3均<1，表現(xiàn)為“W”型四分組效應(yīng)[23]。

4.2 鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

二長(zhǎng)花崗巖鋯石在透射光下呈無(wú)色透明狀，顆粒晶形變化較大，多為自形—半自形的短柱狀，四方雙錐發(fā)育，完整顆粒長(zhǎng)軸60～160 μm，短軸45～100 μm，長(zhǎng)寬比值介于1∶1～2∶1。陰極發(fā)光圖像顯示鋯石內(nèi)部具有弱分帶或震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為巖漿鋯石特征(圖4)。

圖4 元山洼二長(zhǎng)花崗巖(P7-3)鋯石陰極發(fā)光及測(cè)年點(diǎn)位圖Fig.4 CL images and dating spots of zircons from Yuanshanwa monzogranite(P7-3)

此次共測(cè)試分析鋯石32顆，獲得諧和年齡29個(gè)，其U-Pb測(cè)年結(jié)果見(jiàn)表2。鋯石Th含量為95.9×10-6～1 526.0×10-6，U含量72.5×10-6～990.1×10-6，Th/U比值為0.9～2.6。部分鋯石Th、U含量偏高，可能為高分異巖漿晚期結(jié)晶的產(chǎn)物[24]。鋯石諧和年齡集中在244～221 Ma，其加權(quán)平均年齡為(232.1±2.6) Ma(圖5)，說(shuō)明巖體侵位結(jié)晶于晚三疊世。

圖5 元山洼二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖和年齡分布圖Fig.5 Zircon U-Pb concordia and age distribution diagrams for the Yuanshanwa monzogranite

5 討論

5.1 元山洼巖體類(lèi)型

A型花崗巖屬高溫花崗巖，總體表現(xiàn)為非造山、無(wú)水、堿性、鋁質(zhì)等特征[1]。其中，鋁質(zhì)A型花崗巖特征的暗色礦物主要為鈣質(zhì)—鈉質(zhì)—鐵質(zhì)角閃石系列、亞固相云母系列，副礦物為錳鋁榴石、富釷鋯石，另含螢石、含稀土氟化物等其他礦物[6]。地球化學(xué)方面[1-10]表現(xiàn)為高硅富堿，F(xiàn)eOT>1%，富REE、F、Zr、Zn、Nb、Ce、Ga，(Zr+Nb+Ce+Y)>350×10-6，F(xiàn)eOT/MgO(>16)、K2O/Na2O、10 000 Ga/Al(>2.6)等比值較高，而Al2O3、MgO、CaO、Sr、Ba、Co、Ni、Cr等含量偏低；輕重稀土分異不明顯，總體呈右傾V字型或海鷗型，具四分組效應(yīng)和較強(qiáng)的Eu負(fù)異常。

高分異花崗巖以華南中生代花崗巖和喜馬拉雅淡色花崗巖為代表[16]，結(jié)晶溫度較低，多與花崗細(xì)晶巖、偉晶巖伴生。隨著分異演化，鋁質(zhì)、揮發(fā)分增加，出現(xiàn)錳鋁榴石、白云母、鋰云母、電氣石、螢石、黃玉和磷灰石、鋯石等特征礦物。地球化學(xué)方面[16]呈鋁過(guò)飽和特征，F(xiàn)eOT<1%，Cr、Ni、Co、Zn、Sr、Ba、Zr、Ga、REE含量較低，而Li、Rb、Cs含量偏高；具顯著負(fù)Eu異常和四分組效應(yīng)。

兩相比較，可以發(fā)現(xiàn)鋁質(zhì)A型花崗巖和高分異花崗巖在礦物學(xué)、地球化學(xué)方面較難區(qū)分，如在以10 000 Ga/Al為橫坐標(biāo)的一系列圖解中高分異花崗巖和A型花崗巖會(huì)相互重疊[16,24]。目前普遍認(rèn)為兩者最大的區(qū)別在于A型花崗巖屬高溫花崗巖，而高分異花崗巖形成溫度則較低[16]。

地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，元山洼二長(zhǎng)花崗巖高硅富鉀、Nb、Ga、Zr，10 000 Ga/Al比值為2.78～3.25。在Na2O-K2O、Nb-SiO2、Zr-SiO2、Ce-SiO2圖解和以10 000 Ga/Al為橫坐標(biāo)的一系列圖解中均落在A型花崗巖范圍(圖6)。但由于其Zn、Ce、Y、Nb含量較低，使(Zr+Nb+Ce+Y)低于350×10-6，加之FeOT/MgO、(Na2O+K2O)/CaO比值偏低，導(dǎo)致部分巖體投點(diǎn)落在I型花崗巖或高分異花崗巖范圍內(nèi)。

針對(duì)上述判別圖中的不足，張旗等[26]認(rèn)為REE和微量元素配分圖的聯(lián)用可有效判別A型花崗巖。元山洼二長(zhǎng)花崗巖強(qiáng)烈虧損Sr、Ba、Ti、P，稀土元素配分圖總體呈V型右傾，具中等Eu負(fù)異常和Yb的富集“翹尾”，類(lèi)似于東南沿海晚白堊世、內(nèi)蒙古烏蘭五臺(tái)晚三疊世鋁質(zhì)A型花崗巖[13,21-22]。

野外調(diào)查過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)元山洼巖體有明顯堆晶現(xiàn)象和過(guò)多包體捕擄體，其全巖地球化學(xué)結(jié)果相對(duì)均一，Zr含量較高，繼承鋯石不明顯，因而滿足鋯石飽和溫度[27-28]的計(jì)算條件。根據(jù)鋯石飽和溫度計(jì)算公式：TZr=12 900/(2.95+0.85M+lnDZr)-273.15(其中，M=(Na+K+2×Ca)/(Al×Si；DZr=496 000/Zrmelt))，筆者獲得的巖體形成溫度為787～824℃，平均溫度為806℃，接近于鋁質(zhì)A型花崗巖的平均溫度800℃[8]，明顯高于高分異I型花崗巖溫度(764℃)[11]。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)表明[29-30]，A型花崗巖的形成溫度多在900℃以上，因此元山洼巖體鋯石飽和溫度有可能低估了其源區(qū)熔體溫度。

綜上所述，筆者判斷元山洼二長(zhǎng)花崗巖應(yīng)屬具高分異特征的鋁質(zhì)A型花崗巖。

5.2 元山洼巖體成因

關(guān)于元山洼A型花崗巖的成因，主要有中下地殼的部分熔融[2,25]、幔源巖漿的高度結(jié)晶分異或幔源物質(zhì)的低部分熔融[10]、殼幔源巖漿的混合和分異[31]、晚期富F、Cl的堿性熔體交代[32]等多種認(rèn)識(shí)。因?yàn)锳型花崗巖SiO2含量極高且變化范圍較窄，大面積的巖體較難由巖漿分離結(jié)晶作用直接形成[33]；而鈣堿性源巖在地殼淺部溫壓條件下經(jīng)脫水熔融可形成A型花崗巖，已得到實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)方面的證實(shí)[34]，因此普遍認(rèn)為華北板塊北緣二疊紀(jì)—三疊紀(jì)堿性A型花崗巖主要為幔源巖漿底侵引起的中下地殼部分熔融產(chǎn)物[20,22,35]。

察哈爾右翼后旗周邊中晚二疊世中酸性侵入巖[36-37]多表現(xiàn)為高Sr低Y和弱的負(fù)Eu或正Eu異常，代表加厚地殼的部分熔融產(chǎn)物。而至晚三疊世元山洼二長(zhǎng)花崗巖侵位時(shí)，則表現(xiàn)為極低的Sr/Y比值和強(qiáng)烈的負(fù)Eu異常，說(shuō)明此時(shí)經(jīng)巖石圈持續(xù)的伸展減薄，巖漿房深度明顯變淺。這在堿性長(zhǎng)石出現(xiàn)環(huán)斑結(jié)構(gòu)方面也得到體現(xiàn)，因?yàn)樽鳛橐环瞧胶饨Y(jié)構(gòu)，環(huán)斑結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)往往暗示著在殼源巖漿房?jī)?nèi)發(fā)生了快速冷凝的結(jié)晶過(guò)程[13]。

FG.高分異花崗巖;OGT.未分異的I、S、M型花崗巖圖6 元山洼鋁質(zhì)A型花崗巖判別圖解(a-d底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[25];e-m底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[2])Fig.6 Aluminum A-type granite discriminant diagrams of Yuanshanwa pluton

部分學(xué)者[2,25,29]認(rèn)為下地殼經(jīng)部分熔融分離Ⅰ型花崗質(zhì)巖漿后，當(dāng)富F的麻粒巖相殘留物再次部分熔融時(shí)會(huì)產(chǎn)生A型花崗巖。麻粒巖相作為A型花崗質(zhì)熔體的殘留物也獲得了實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)方面的證據(jù)[34]。研究區(qū)分布大面積屬高鉀鈣堿性Ⅰ型花崗巖系列的中二疊世石英二長(zhǎng)巖，在對(duì)其進(jìn)行鋯石U-Pb測(cè)年過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)中晚三疊世巖漿熱事件的年齡鋯石(242±6.6～237±6.4 Ma)。在與俯沖碰撞有關(guān)的后碰撞過(guò)程中，往往會(huì)經(jīng)歷地殼增厚、減薄和伸展拉張等不同演化階段，期間相應(yīng)產(chǎn)生具不同特征的巖漿巖組合[38-40]。由此推斷區(qū)內(nèi)先后兩次巖漿事件可能為同一源區(qū)在后碰撞不同演化階段的部分熔融產(chǎn)物。對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)早中生代麻粒巖捕擄體的研究[41-42]顯示，華北板塊早中生代下地殼主要由基性巖漿底侵形成的輝石堆晶巖和由輝長(zhǎng)—蘇長(zhǎng)巖冷卻形成的含石榴石中—高壓麻粒巖組成。隨著二疊紀(jì)Ⅰ型花崗質(zhì)巖漿的萃取離析，下地殼源區(qū)殘留礦物主要由斜長(zhǎng)石、透輝石、紫蘇輝石、鐵鎂鋁榴石、角閃石、黑云母，次由磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石、鋯石、金紅石[41-43]等組成的鐵鎂質(zhì)麻粒巖相礦物組合。中晚三疊世，在后碰撞伸展拉張?bào)w制下，軟流圈幔源物質(zhì)上涌底侵，下地殼發(fā)生進(jìn)一步減薄改造。在幔源巖漿底侵加熱和地殼伸展減壓的高溫低壓貧水條件下，下地殼發(fā)生再次低部分熔融。殘留礦物相則進(jìn)一步控制著熔體中對(duì)應(yīng)組分的虧損和富集[44]，如斜長(zhǎng)石控制著Al2O3、Na2O、CaO、Sr、Eu、Ga、Th、U；暗色礦物控制著MgO、FeOT和Fe/Mg比值；Nb主要受透輝石影響；石榴子石和鋯石控制著HREE的分布；磷灰石、透輝石、普通角閃石則優(yōu)先富集MREE；Nb、Ta、Ti則進(jìn)一步受磁鐵礦、鈦鐵礦和金紅石控制。

另外，在巖漿演化晚期，當(dāng)部分微量元素與F、Cl等配位體形成絡(luò)合物時(shí)，會(huì)改變其地球化學(xué)行為，在稀土元素配分圖中表現(xiàn)為特殊的四分組效應(yīng)：F的稀土絡(luò)合物呈“W”型，Cl則為“M”型[45]。元山洼巖體所呈現(xiàn)的“W”型四分組效應(yīng)，反映了二長(zhǎng)花崗質(zhì)巖漿演化晚期熔體與富F流體相的相互作用。而較高的F也會(huì)對(duì)熔體物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生重要的影響[13,16,32]，如顯著改變巖漿熔體結(jié)構(gòu)，大大降低其黏度，促進(jìn)侵位；降低固相線溫度，使源巖易于部分熔融。同時(shí)，F(xiàn)、Cl含量的差異也會(huì)影響A型花崗質(zhì)巖漿演化方向：Cl利于斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分離，促使巖漿向堿性方向演化；而F則會(huì)促進(jìn)角閃石的結(jié)晶分異，從而向鋁質(zhì)方向發(fā)展。

綜上所述，在晚三疊世后碰撞階段，軟流圈幔源巖漿底侵和地殼持續(xù)的伸展減壓導(dǎo)致下地殼富F麻粒巖相在高溫低壓環(huán)境下發(fā)生部分熔融，熔體經(jīng)歷較強(qiáng)分異結(jié)晶和晚期含F(xiàn)流體相作用，最終于元山洼一帶侵位結(jié)晶形成鋁質(zhì)A型花崗巖。

5.3 構(gòu)造意義

隨著石炭紀(jì)末期古亞洲洋的俯沖消亡，二疊紀(jì)華北板塊北緣進(jìn)入后碰撞伸展階段，并持續(xù)至中晚三疊紀(jì)?；浴噪s巖Nd-Hf同位素結(jié)果[46]和早中生代麻粒巖捕擄體證據(jù)[41]說(shuō)明，中晚三疊世區(qū)域上發(fā)生有明顯的巖石圈拆沉和軟流圈幔源巖漿上涌底侵，引起巖石圈地幔和下地殼發(fā)生進(jìn)一步不同程度的減薄改造，誘發(fā)中下部地殼發(fā)生部分熔融，形成大規(guī)模的巖漿活動(dòng)。

元山洼二長(zhǎng)花崗巖在花崗巖Rb/30-Hf-3Ta圖解(圖7-a)中，集中落在火山弧花崗巖區(qū)；在R1-R2因子判別圖解(圖7-b)中，主要落在造山后A型花崗巖范圍內(nèi)；在常量元素判別圖解(圖7-c—圖7-f)中，則顯示為造山后花崗巖(POG)特征。各類(lèi)判別圖解較一致地顯示元山洼二長(zhǎng)花崗巖屬后碰撞花崗巖類(lèi)。而Nb、Y、Yb、Ta、Rb、Hf等微量元素所體現(xiàn)的火山弧屬性則是對(duì)源區(qū)性質(zhì)的反映，即主要來(lái)自古亞洲洋擴(kuò)張俯沖過(guò)程中所產(chǎn)生的年輕地殼和已存島弧產(chǎn)物，與區(qū)域晚古生代—早中生代花崗巖類(lèi)放射性Sr、Nd同位素結(jié)果一致[35]。

在A型花崗巖Nb-Y-Ce和Nb-Y-3Ga圖解(圖7-g—圖7-h)中，元山洼巖體均落在非造山的A1型花崗巖范圍內(nèi)，代表了板內(nèi)裂谷或熱點(diǎn)活動(dòng)的構(gòu)造背景。在一系列用于A型花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別的特征比值[10]中，由于元山洼二長(zhǎng)花崗巖Nb含量相對(duì)較高，導(dǎo)致Y/Nb、Rb/Nb、Sc/Nb、Ce/Nb等比值偏低，使巖體也更多地表現(xiàn)為類(lèi)似板內(nèi)洋島玄武巖的A1型花崗巖特征。這與華北板塊北緣后碰撞環(huán)境中以A2型花崗巖為主的格局存在較大出入。這種后碰撞環(huán)境中A1和A2型花崗巖共存的現(xiàn)象在浙江外北山巖體[13]、瑤坑巖體[14]、北京白查巖體[15]中亦有發(fā)現(xiàn)，是對(duì)由殼幔物質(zhì)混合比例差異所引起的源區(qū)組分不均一性的反映[49]，也可能與區(qū)域伸展引張導(dǎo)致的斷裂切割深度差異有關(guān)[50]。

①.地幔斜長(zhǎng)花崗巖；②.破壞性活動(dòng)板塊邊緣(板塊碰撞前)花崗巖；③.板塊碰撞后隆起期花崗巖；④.晚造山期花崗巖；⑤.非造山區(qū)A型花崗巖；⑥.同碰撞(S型)花崗巖；⑦.造山期后A型花崗巖;IAG.島弧花崗巖類(lèi)；CAG.大陸弧花崗巖類(lèi)；CCG.大陸碰撞花崗巖類(lèi)；POG.后造山花崗巖類(lèi)；RRG.與裂谷有關(guān)的花崗巖類(lèi)；CEUG.與大陸造陸抬升有關(guān)的花崗巖類(lèi)圖7 元山洼二長(zhǎng)花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[47];b底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[48]；c-f底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[18]；g-h底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[10])Fig.7 Tectonic environment discrimination diagram of monzonitic granite in Yuanshanwa

鑒于元山洼巖體侵位產(chǎn)出于烏蘭哈達(dá)—高勿素深大斷裂南西盤(pán)，而后者作為一條長(zhǎng)期活動(dòng)的巖石圈深大斷裂帶，控制著區(qū)域上晚古生代以來(lái)的巖漿侵位和中新生代以來(lái)的具幔源特征的火山活動(dòng)。因此本文推斷，華北板塊北緣中晚三疊世伸展引張的應(yīng)力體制導(dǎo)致烏蘭哈達(dá)—高勿素深大斷裂活化，斷裂切割深度增大，誘發(fā)軟流圈幔源物質(zhì)上涌，引起下地殼的部分熔融。同時(shí)較多的幔源物質(zhì)通過(guò)烏蘭哈達(dá)—高勿素深大斷裂參與成巖過(guò)程，使元山洼二長(zhǎng)花崗巖更多地表現(xiàn)為類(lèi)似板內(nèi)洋島玄武巖特征的A1型花崗巖性質(zhì)。

作為特定環(huán)境中的標(biāo)志性巖漿事件，A型花崗巖多形成于伸展拉張環(huán)境，是構(gòu)造巖漿旋回演化末期的產(chǎn)物。元山洼A1型花崗巖與鄰區(qū)烏蘭五臺(tái)、蘇尼特左旗A2型花崗巖[21，51]的共同出現(xiàn)，標(biāo)志著晚三疊世華北板塊北緣已進(jìn)入后碰撞晚期的伸展拉張環(huán)境，并具向板內(nèi)構(gòu)造階段轉(zhuǎn)換的趨勢(shì)。

6 結(jié)論

(1) 元山洼二長(zhǎng)花崗巖侵位年齡為(232.1±2.6) Ma，時(shí)代為晚三疊世；

(2) 全巖地球化學(xué)分析顯示，元山洼二長(zhǎng)花崗巖為后碰撞階段晚期年輕下地殼源區(qū)的部分熔融產(chǎn)物。受源區(qū)鎂鐵質(zhì)麻粒巖相礦物組合、巖漿高度結(jié)晶分異和晚期富F流體相的影響，表現(xiàn)為鋁質(zhì)A型花崗巖特征；

(3) 元山洼二長(zhǎng)花崗巖形成于晚三疊世華北板塊北緣后碰撞晚期伸展拉張環(huán)境。期間，烏蘭哈達(dá)—高勿素深大斷裂的活化切割使較多的幔源物質(zhì)參與成巖過(guò)程，從而使其更多地表現(xiàn)為A1型花崗巖特征。

致謝：感謝項(xiàng)目組在野外和本文撰寫(xiě)過(guò)程中給予的支持和幫助，特別感謝安徽省地質(zhì)調(diào)查院(安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所)管后春教授級(jí)高級(jí)工程師、本文匿名評(píng)審專(zhuān)家給出的指導(dǎo)和建設(shè)性意見(jiàn)。