内蒙古黄花滩铜镍矿区辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及地球化学特征_赵泽霖.pdf

书书书 2016 年 3 月 March 2016 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 35，No． 2 208 ～216 收稿日期 2015 －04 －08; 修回日期 2016 －03 －05; 接受日期 2016 －03 －10 基金项目 国家国际科技合作项目 2012DFB20220 ; 中国地质调查局项目 1212010561510， 1212010811061 作者简介 赵泽霖， 硕士研究生， 主要从事区域成矿学研究工作。E- mail tishan_yue163． com。 通讯作者 李俊建， 研究员， 博士生导师， 主要从事区域成矿学研究及矿产勘查工作。E- mail junjianl163． com。 文章编号 02545357 2016 02020809 DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 2016． 02． 014 内蒙古黄花滩铜镍矿区辉长岩 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 定年 及地球化学特征 赵泽霖1， 2，李俊建2*，党智财1， 2，付超2，唐文龙2，王守光4，刘利双1， 3，赵丽君2 1． 中国地质科学院研究生部，北京 100037; 2． 中国地质调查局天津地质矿产研究所，天津 300170; 3． 中国地质科学院地质研究所，北京 100037; 4． 内蒙古自治区地质调查院，内蒙古 呼和浩特 010020 摘要 在乌拉特后旗达茂旗四子王旗一带的内蒙古中部地区分布着超基性 － 酸性连续岩浆系列， 开展 其岩体年代学、 地球化学研究可为内蒙古中部地区与超基性 － 基性岩有关的铜镍矿成矿规律研究提供基础 地质资料， 还可以推断岩浆侵位时期的区域大地构造背景。本文以达茂旗黄花滩铜镍矿区出露的辉长岩为 研究对象， 采用 LA － ICP － MS 仪器对无裂隙、 高透明度、 阴极发光均匀、 环带清晰的锆石进行 U － Pb 定年， 获得岩体加权平均年龄为 262． 4 1． 1 Ma， 并利用 XRF 和 ICP － MS 进行岩石地球化学分析显示黄花滩辉长 岩具有后碰撞拉伸环境下的岩浆特征。综合前人相关研究认为， 内蒙古中部地区于中二叠世晚期 255 ～ 275 Ma 已经进入后碰撞构造阶段， 而古亚洲洋在该区域的闭合应发生在晚二叠世前 ～285 Ma ， 此结论丰 富了古亚洲洋闭合时间上限及中晚二叠世期间内蒙古中部地区构造背景方面的证据。 关键词 内蒙古黄花滩铜镍矿区; 辉长岩; LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 定年; 地球化学特征; 后碰撞 中图分类号 P588． 124; O657． 63; P597． 3文献标识码 A 内蒙古中部的乌拉特后旗达茂旗四子王旗 地区发育着由超基性 － 基性到中酸性岩体组成的岩 浆岩带， 它们在构造位置上处于华北板块北缘， 兴蒙 造山带南侧。对区域内岩浆岩体侵位年龄及地球化 学特征的研究可以深化对古亚洲洋闭合的时间和方 式、 兴蒙造山带演化的认识， 同时该岩浆岩带内的超 基性 － 基性岩体多伴随铜镍矿化， 因此对于与超基 性 － 基性岩体有关的铜镍矿成矿规律研究也有重要 作用。前人研究表明， 该带内的中酸性岩浆岩年龄 主要集中在 250 ～280 Ma 之间， 但不同岩体表现出 俯冲带、 同碰撞到后碰撞转换或后碰撞等不同构造 环境下的岩浆地球化学特征 ［1 －6 ］。相比之下， 对超 基性 － 基性岩的年代学及地球化学的研究程度较 低。江思宏等 ［7 ］、 罗红玲等［3 ］和赵磊等［4 ］分别对小 南山铜矿区赋矿辉长岩、 克布闪长岩和温更辉长岩 的研究结果表明， 它们多具有高场强元素亏损的地 球化学特征， 其 ISr为 0． 7068 ～ 0． 7073， εNd t 介于 －15． 1 ～ － 8． 8 之间， 表明可能来自下地壳。带内 与铜镍矿床的形成具有密切联系的基性 － 超基性岩 分布广泛， 对其侵位年龄和地球化学特征的研究可 以更加有效地限制该区岩浆活动的时间、 形成环境， 乃至对区域成矿规律的研究都有积极意义。 黄花滩铜镍矿作为内蒙古中部地区与超基性 － 基性岩有关的铜镍矿床的典型代表之一， 目前尚未 见及矿区内辉长岩相关研究的报道， 因此本文以黄 花滩铜镍矿区出露的辉长岩为研究对象， 对采集的 新鲜辉长岩样品进行空间分辨率高、 分析速度快的 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 定年及 X 射线荧光光谱 XRF 技术 ［8 ］岩石化学成分测试分析工作， 准确约 束并限定了辉长岩的侵位时间及地球化学特征， 为 进一步探讨区域地质演化历史和成矿规律的研究提 供依据。 1矿区地质特征 矿区大地构造位于华北陆块北缘偏西段， 兴蒙 造山带南部， 在太古宙中新元古宙华北克拉通基 802 ChaoXing 底形成并固化和边缘裂陷之后， 在新元古代晚古 生代进入受古亚洲洋闭合及兴蒙造山带形成演化所 控制的活动大陆边缘弧盆构造体系。区域内出露地 层主要为中元古界白云鄂博群， 岩性包括浅变质砂 岩和泥灰岩。区域构造以 EW 向深断裂为主， 同时 发育 NEE 向和 NW 向次级断裂， 并控制了黄花滩铜 镍矿床的发育。黄花滩铜镍矿床系内蒙古中部与超 基性 － 基性岩有关的铜镍矿带中的一小型矿床， 位 于达茂旗百灵庙镇东南方向 12 km 处， 北距索伦 贺根山缝合带约 100 km， 大地构造分区属于狼山 白云鄂博台缘裂谷系。 图 1黄花滩矿区地质图据文献［ 1］ 修改 Fig． 1Geological map of Huanghuatan ore deposit Modified from Reference［ 1］ 1第四系; 2混合质片麻岩; 3麻粒岩; 4花岗岩; 5辉长岩; 6角闪岩相变质岩; 7混杂闪长岩; 8闪长玢岩; 9矿体及编号; 10断层; 11取样位置及编号。 区内出露地层主要为太古界五台系片麻岩及第 四系沉积物， 也见大理岩和石英岩发育， 它们主要分 布于矿区南北两侧。片麻岩在该区分布较广， 岩性 主要包括角闪正长片麻岩和花岗片麻岩， 它们被后 期辉长岩、 闪长岩类侵入岩侵入， 表现出截然的侵入 关系。矿区内与成矿密切相关的侵入岩主要为中元 古代变质基性岩及华力西期辉长岩、 闪长岩类等， 是 主要的赋矿围岩 ［9 ］， 矿区内除基性 － 中性岩浆岩外 还含有少量花岗岩。本文研究对象辉长岩具粗粒辉 长结构、 块状构造， 与闪长岩接触关系不明， 与片麻 岩呈侵入接触关系， 是黄花滩铜镍矿床赋矿围岩之 一， 在区内出露面积约 3 ～4 km2。闪长岩类多位于 矿区南部， 风化蚀变较为强烈， 并伴随不同程度的绢 云母化。本区主构造走向与区域内东西向主构造一 致， 控矿构造为北西方向断层 见图 1 。 黄花滩铜镍矿由 10 个矿体组成， 主要呈东西向 展布。矿体多呈透镜状、 脉状、 扁豆状和囊状产出。 矿化较好的为 Ⅰ 、 Ⅳ和Ⅴ号矿体 见图 1 ， 其中Ⅴ号矿 体长140 m， 最厚15．5 m。矿体向深部出现变薄或尖 灭现象， 或见串珠状矿体。矿体与围岩的界限一般较 清楚。矿石类型以稠密浸染状、 致密块状和氧化矿石 902 第 2 期赵泽霖， 等 内蒙古黄花滩铜镍矿区辉长岩 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 定年及地球化学特征第 35 卷 ChaoXing 为主。矿石结构常见有晶粒状结构、 网格状结构、 包 含结构、 交代残余结构等， 构造以浸染状和块状构造 为主， 亦可见条痕状和角砾状构造。矿石矿物组成为 黄铜矿、 黄铁矿、 含镍黄铁矿、 磁黄铁矿、 磁铁矿、 针镍 矿钛铁矿等， 脉石矿物包括角闪石、 斜长石、 辉石、 次 闪石、 绿帘石、 绿泥石黑云母、 石英和碳酸盐矿物等。 2样品岩石学特征及主量微量元素测试 2． 1岩石学特征 在野外地质工作的基础上， 于黄花滩铜镍矿采坑 内采集了新鲜辉长岩样品约23 kg， 编号为D70TW01， 采样位置见图1。岩石新鲜面为青黑色， 风化后色调 变暗， 呈褐黑、 黑绿色， 具有中细粒不等粒结构， 块状 构造。岩石主要矿物包括斜长石 体积占比 35 ～ 45 、 辉石 25 ～35 、 角闪石 10 ～15 ， 次 要矿物为石英 5左右 、 云母 低于 5 ， 副矿物及 少量不透明矿物共占比不足 10。斜长石为无色， 粒度大小约0．05 ～1 mm， 呈柱状或板状， 聚片双晶发 育; 辉石呈无色 －浅绿色， 短柱状， 发育两组近垂直解 理， 具正高突起。角闪石呈深绿 － 浅褐色， 长柱状、 多 色性， 发育两组解理， 夹角约 56。岩石蚀变较发育， 主要见少量透闪石化和滑石化。 2． 2岩石主量和微量元素分析 岩石的主量和微量元素成分测试在天津地质矿 产研究所完成。 主量元素测试 采用碱熔法制成样品的均质玻 璃体， XRF 分析 3080E X 射线荧光光谱仪， 荷兰帕 纳科公司 。主要操作流程为 取 0． 4 g 岩石样品粉 末和 1 g 偏硼酸锂、 3 g 四硼酸锂混合， 加热至 1100℃并维持 4 min， 使之混合均匀， 备测。 微量元素测试 使用酸溶法制备样品溶液， ICP － MS 分析 X SeriesⅡ电感耦合等离子体质谱仪， 美 国 Thermo 公司 。主要操作流程为 取 25 mg 岩石 粉末样品放入聚四氟乙烯罐内， 加入1． 5 mL 氢氟酸 和1． 5 mL 硝酸， 静置一天后放在恒温电热板上蒸干 去硅， 之后加入 3． 5 mL 硝酸、 氢氟酸和高氯酸混合 酸放入高压罐内在 160℃ 恒温条件下溶解 5 天， 将 样品蒸干， 用 3 mL 硝酸溶解， 继续在恒温电热板上 蒸干， 最后用 1的稀硝酸定容， 备测。分析误差控 制在 5 ～10之间。 2． 3LA －ICP －MS 锆石 U －Pb 定年 2． 3． 1锆石阴极发光图像特征 岩石样品经常规重选和磁选后， 在双目镜下挑 选发育较好的锆石。将完整的锆石颗粒置于环氧树 脂中， 并将其磨至一半以出露锆石内部形态， 并用于 锆石的透、 反射及阴极发光照相 CL 等工作。锆石 阴极发光图像显示， 锆石颗粒多呈短柱状， 长宽比较 低， 半自形 － 自形， 半透明， 无色至微弱的褐黑色 图 2 。由图 2 可以看出， 所选 26 个锆石点表面较 光滑， 裂隙不发育。此外锆石边部平整， 没有变质重 结晶或者变质增生边现象， 说明成岩后的热液蚀变 作用没有对锆石 U － Pb 体系的封闭性造成破坏。 研究认为， 在高温环境中微量元素扩散速度快， 形成 具宽震荡环带的锆石， 而低温表形成锆石的结晶环 带较窄， 震荡环带的发育是典型的岩浆成因锆石的 特征 ［10 ］。黄花滩辉长岩锆石中， 点 4、 5、 15、 16、 24 等具有窄且清晰韵律环带结构， 点 1、 2、 6、 8、 10、 11、 12、 14、 17、 18、 19、 21、 23、 26 则具有较宽的环带， 表 明所采样品岩浆结晶时温度不均一， 低温部分形成 窄韵律环带锆石， 高温下形成的宽韵律环带。其余 点则内部结构复杂， 往往含有黑色的不规则区域， 可 能是遭受了富 U、 Th 的变质流体的交代， 或者富含 REE ［10 －11 ］， 可见到点 3、 7、 9、 13、 20、 22、 25 等的新生 锆石环带不规则地叠加生长在古老锆石周围。 2． 3． 2LA －ICP －MS 锆石 U －Pb 定年测试 U － Pb 同位素测试使用 Neptune 多接收电感耦 合 等 离 子 体 质 谱 仪 MC － ICP － MS，美 国 ThermoFisher 公司 和 193 nm 激光取样系统。本次 对锆石进行激光剥蚀所用激光束斑直径为 35 μm， 能量密度为13 ～14 J/cm2， 频率8 ～10 Hz， 激光剥蚀 物质以 He 为载气送入 Neptune MC － ICP － MS 仪器 中。锆石标样采用 TEMORA 标准锆石。在单个样 品的所有锆石测试之前和之后分别进行外标检测， 单个锆石测试过程中， 每 8 个点进行 2 次内标检测， 利用 NIST612 作为外标计算锆石样品的 U、 Th、 Pb 含量， 采用208Pb 对普通铅进行校正。数据处理采用 中国地质大学 Liu 等 ［12 ］编写的 ICPMSDataCal 程序 和 Ludwig［13 ］的 Isoplot 程序进行作图。 3岩石 U －Pb 定年结果和地球化学特征 3． 1辉长岩锆石 U －Pb 定年结果 基性岩中发育的锆石数量少、 个体小等诸多因 素导致了基性侵入岩的锆石 U － Pb 定年成为地学 领域的难点之一。本文在对锆石透反射图像、 阴极 发光图像仔细观察的基础上， 从中挑选了 26 粒韵律 环带结构清晰、 长宽比小、 透明度高、 裂隙发育少的 锆石 图 2 进行 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 同位素 测试， 测试结果见表 1。对所测样品的 26 粒锆石数 012 第 2 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 图 2黄花滩辉长岩锆石阴极发光图像 Fig． 2Cathodoluminescence images of detected zircons from Huanghuatan gabbros 据进行处理并绘制谐和年龄曲线图， 发现锆石的 206Pb/238U和207 Pb /235U谐和性较好， 206Pb/238U年龄 表 1黄花滩辉长岩锆石 LA － ICP － MS U － Pb 定年结果 Table 1LA- ICP- MS dating results for zircons from the Huanghuatan gabbro 点号 同位素比值同位素年龄 Ma 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 10．04220． 00050． 30620． 03270． 05260．0057266327129313248 20．04120． 00040． 29540． 00980． 05200．00172603263928574 30．04160． 00050． 29840． 01840． 05200．0032263326516286140 40．04170． 00040． 29830． 00770． 05180．00132643265727857 50．04160． 00040． 29870． 01790． 05210．0031263326516288135 60．04140． 00050． 29920． 03590． 05240．0064261326632305277 70．04150． 00040． 30090． 01310． 05260．002326232671231198 80．04180． 00040． 29880． 02110． 05180．0036264326519279161 90．04190． 00050． 30030． 01770． 05200．0030265326716284133 100．04150． 00040． 29650． 01510． 05180．0026262326413275115 110．04210． 00050． 30050． 02240． 05180．0039266326720276170 120．04210． 00050． 30520． 02680． 05260．0046266327024310201 130．04120． 00050． 29370． 04180． 05170．0074260326137273329 140．04160． 00070． 29940． 05880． 05220．0112263426652292492 150．04160． 00040． 29900． 01950． 05210．0034263326617288151 160．04180． 00060． 30220． 04480． 05240．0080264426840304349 170．04190． 00050． 30380． 01750． 05260．0031265326915312132 180．04130． 00040． 30130． 01970． 05290．0034261326717326147 190．04140． 00040． 29600． 01110． 05190．001926132631028184 200．04140． 00050． 29640． 02590． 05190．0045261326423283200 210．04130． 00040． 29760． 01950． 05230．0034261326517297147 220．04090． 00040． 29440． 02220． 05220．0039258326220296172 230．04130． 00050． 30070． 02790． 05280．0049261326725321211 240．04140． 00040． 29960． 01780． 05260．0031261326616310134 250．04180． 00050． 30180． 02260． 05240．0040264326820303172 260．04090． 00050． 29710． 03410． 05270．0061259326430314261 注 本表数据由天津地质矿产研究所周红英、 崔玉荣提供。所列误差均为 1σ 误差。1 ～26 号点206Pb/238U 表面年龄加权平均值为 262 1 Ma。 集中在 258 ～266 Ma 1σ 较小的范围内， 表明所测 锆石在形成后其 U － Pb 体系处于封闭状态。其加 权平均年龄为 262． 4 1． 1 Ma MSWD 0． 51 ， 该 结果代表了黄花滩辉长岩的结晶年龄。前人曾报道 了黄花滩闪长岩 K － Ar 年龄为 225 ～246 Ma［14 ］ ， 与 辉长岩接触关系不明， 难以断定其侵入时序， 本文年 112 第 2 期赵泽霖， 等 内蒙古黄花滩铜镍矿区辉长岩 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 定年及地球化学特征第 35 卷 ChaoXing 龄结果表明黄花滩辉长岩的形成年龄老于闪长岩年 龄， 属华力西晚期的岩浆活动产物。 3． 2岩石主量和微量元素地球化学特征 黄花 滩 辉 长 岩 两 个 样 品 编 号 为 D68b2、 D68b3、 D69b1、 D70TW1 地球化学测试结果见表 2。 由此可见， SiO2含量为 48． 26 ～54． 56， 平均含量 51． 34， Na2O K2O 含量为 4． 17 ～ 4． 92， 在 Na2O K2O － SiO2图解中两个样品落入辉长岩区 域， 另两个样品落入辉长闪长岩区域， 在 K2O － SiO2 图解中辉长岩样品落入高钾区域， 辉长闪长岩落入 中钾区域; 它们的 FeO 含量为 2． 89 ～ 3． 45， 平 均含量 6． 03; MgO 含量为 4． 71 ～ 6． 32， 平均 含量 5． 52; Mg值为 57 ～66， 表现出富镁特征。 黄花滩辉长岩 4 个样品的稀土元素总量中等， ∑REEs 为 109. 95 ～ 176. 91， 在球粒陨石标准化图 解中均表现出轻稀土元素较重、 稀土元素富集的右 倾平滑分配模式， LREEs/HREEs 5. 83 ～ 7. 92， La/Yb N 5. 27 ～ 8. 78， 重 稀 土 分 馏 不 明 显， Gd/Yb N2. 22 ～2. 87， 具有弱的负 Eu 异常， δEu 0. 87 ～0. 98 见图 3a 。在微量元素蜘网图解中， 黄 花滩辉长岩 4 个样品表现出较一致的分布型式， 富 集大离子亲石元素 Rb、 K、 Sr、 Ba 等， 亏损 Th 及高场 强元素 Nb、 Ta、 Ti、 P; 除 Th 表现出一定的亏损特征 外， 微量元素有类似于中地壳的地球化学特点， 而明 显不同于洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩 图 3b 。 4黄花滩辉长岩年龄及构造背景讨论 4． 1黄花滩辉长岩的形成时代 由于超基性 － 基性岩浆中 Si 和 Zr 元素含量匮 乏， 难以形成岩浆结晶锆石， 然而在岩浆作用过程中 流体可以携带 Si 及 Zr 元素， 进而有利于锆石的形 成 ［15］。本文在黄花滩辉长岩中成功挑选出一定量 锆石， 在此基础上， 尽量选取指示岩浆结晶成因条件 更为苛刻的锆石进行同位素测试， 例如避免裂隙区、 透明度高、 阴极发光较亮、 环带清晰， 最终获得极为 可靠、 谐和性较好的黄花滩辉长岩 LA － ICP － MS 锆 石 U － Pb 平均年龄 262． 4 1． 1 Ma 。本文对基性 岩锆石测年的成功， 除了上述对锆石的精准选取外， 采用先进的 LA － ICP － MS 仪器测试可能也至关重 要。此外， 本文辉长岩中 Th、 U 含量较低， 是锆石形 成后 U － Pb 体系得以保存的原因之一 ［16 ］。 内蒙古中部地区东西向发育一条由超基性 － 酸 性岩组成的岩浆岩带， 该岩带上东升庙二辉橄榄岩 TIMS 锆石 U － Pb 年龄为 270 Ma 内蒙古自治区地 表 2黄花滩辉长岩主量元素和微量元素分析结果 Table 2Analytical results of major and trace elements for the Huanghuatan gabbros 主量元素 辉长岩中的含量 D68b2D68b3D69b1D70TW1 SiO248．2652．6549．8754．56 Al2O318．2418．0918．8215．95 FeO3．273．273．452．89 TFe2O310．128．229．878．79 CaO8．878．247．877．68 MgO6．325．264．715．78 K2O1．41．371．541．45 Na2O3．213．293．382．72 TiO2 1．240．911．160．74 P2O50．430．290．370．25 MnO0．150．130．140．14 S0．0240．00770．0140．2 LOI0．790．781．341．09 Mg62665764 Na2O K2O4．614．664．924．17 微量元素 辉长岩中的含量 10 －6 D68b2D68b3D69b1D70TW1 Cu42．826．571．8640 Pb5．286．465．796．37 Ni54．619463054 Co35．130．433．427．7 Rb29．54050．243．3 Sr532．8578．9613．1556．5 Ba680491546381 Nb7．585．285．435．32 Ta0．260．260．260．33 Zr72．865．684．458．8 Hf2．612．372．62．47 Se0．170．110．0530．094 U0．820．760．770．93 Th1．032．941．664．98 Pd0000 K52442．5543646．8139082．9847961．70 Ti7077．485194．006620．874223．66 P1877．471266．201615．491091．55 La28．919．216．917．7 Ce68．146．240．642．2 Pr9．566．836．25．74 Nd40．629．427．524．2 Sm7．735．975．674．84 Eu2．181．61．731．37 Gd6．775．245．14．26 Tb1．010．830．820．67 Dy5．264．654．613．67 Ho10．890．880．73 Er2．712．452．52 Tm0．380．360．360．29 Yb2．362．332．31．9 Lu0．350．360．340．28 Y24．722．32217．9 ∑REEs176．91 126．31115．51109．85 LREEs/HREEs7．926．385．836．96 La/Yb N 8．785．915．276．68 Gd/Yb N 2．872．252．222．24 δEu 0．920．870．980．92 注 主量和微量元素测试分别由天津地质矿产研究所 XRF 实验室和 ICP － MS 实验室完成。TFe2O31．083FeO Fe2O3， Mg100 Mg/ Mg Fe2 ， δEu EuN/ SmN* GdN 槡 。 212 第 2 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 图 3黄花滩辉长岩稀土元素球粒陨石标准化图解a． 球粒陨石值据 Sun and Mcdonough， 1989和微量元素原始地幔标准化 图解b． 原始地幔值据 Sun and Mcdonough， 1989 Fig． 3Chondrite- normalized REE patterns a． normalized values after Sun and Mcdonough， 1989 and primary mantle- normalized trace element spider diagrams b． normalized values after Sun and Mcdonough， 1989 of Huanghuatan gabbros 质矿产勘查开发局， 1999， 东升庙幅 1 ∶ 5 万地质图 与说明书 ; 温更北七哥陶辉长岩 SHRIMP 锆石 U － Pb年龄为 269 8 Ma［17 ］; 白 云 鄂 博 辉 长 岩 SHRIMP 锆石 U － Pb 年龄为259 Ma［18 ］; 乌拉特中旗 南部红旗店辉长岩 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 年龄 为 273 Ma［19 ］; 四子王旗县城附近西屹旦辉长岩锆 石年龄为 302 2 Ma［5 ］。以上超基性 － 基性岩体与 本文黄花滩辉长岩同处兴蒙造山带南侧的华北板块 北缘的大地构造环境中， 它们侵位时代一致， 共同构 成了区内早石炭世晚期中二叠世岩浆活动带 ［20 ］。 此外， 该带内广泛出露的中酸性岩体也具与上 述超基性 － 基性岩类似的侵位年龄。温更地区角闪 闪长岩 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 年龄为 274 Ma［13 ］; 乌拉特中旗南西部乌梁斯太花岗岩 SHRIMP 年龄为277 Ma［19 ］， 乌兰地区含榴花岗岩 SHRIMP 年 龄为 256. 4 2. 2 Ma［21 ］， 德尔斯地区黑云母二长花 岗岩锆石 U － Pb 年龄为 266 3 Ma［22 ］; 四子王旗北 极各正长花岗岩锆石 U － Pb 年龄为 264 3. 4 Ma， 乌尔塔高勒庙花岗质杂岩体锆石 U － Pb 年龄为 260 ～277 Ma［23 ］， 大庙黑云母花岗闪长岩 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 年龄为 265 7 Ma［24 ］。这些岩体与带 内超基性 － 基性岩为同期岩浆活动， 表明华北板块 北缘地区在中晚二叠世 255 ～275 Ma 不仅有基性 岩 － 超基性岩岩浆活动， 还发育同期花岗质岩浆活 动， 它们共同构成了内蒙古中部地区二叠纪强烈的 构造岩浆活动带。而不同岩石类型可能是由不同的 源区成分， 经过不同岩浆过程分别侵位的结果 ［19 ］。 4． 2黄花滩辉长岩的构造环境 黄花滩辉长岩相对富集大离子亲石元素和轻稀 土元素， 具有 Nb、 Ta、 Ti 等不相容元素的亏损， 表现 出消减带岩浆特征 ［25 －26 ］， 而明显不同于洋岛玄武岩 OIB 及洋中脊玄武岩 MORB ， 其微量元素蛛网 图也表现出与 OIB、 MORB 截然不同的微量元素地 球化学行为。板内玄武岩、 岛弧环境岩浆均具有与 消减带岩浆类似的上述微量元素地球化学特征 ［27 ］。 岛弧岩浆在上侵过程中易受到地壳混染及分离结晶 的影响而导致较强的负 Eu 异常和正 Sr 异常， 然而 黄花滩辉长岩具有弱的负 Eu 异常、 不明显的 Sr 异 常、 高 Mg值 57 ～66 及 Ni 含量 平均为 233. 15 10 －6 ， 因此黄花滩辉长岩可能是拉张环境基性岩浆 快速上侵的结果。 对古亚洲洋的最终闭合时限， 早期有学者认为 古亚洲洋在中晚泥盆世早石炭世闭合 ［28 －29 ］， 但目 前越来越多的研究表明在内蒙古中部地区古亚洲洋 于中晚二叠世前闭合 ［4， 19 －22， 30 －32 ］， 华北板块北缘在 中二叠世晚期处于碰撞后伸展构造环境。对内蒙古 乌拉特中旗温更超基性 － 基性岩、 乌兰含榴花岗 岩 ［21， 32 ］、 乌梁斯太岩体［19 ］、 北七哥陶岩体、 塔拉布基 岩体、 阿格如岩体和保尔汗图庙岩体 ［17 ］， 以及四子 王旗大庙岩体的研究表明， 它们均形成于中晚二叠 世期间 255 ～285 Ma ，大地构造背景处于同碰撞 － 后碰撞阶段。这些岩体中岩石类型多样 四子王 公乎都格岩体为强过铝质 S 型花岗岩 ［31 〗， 北七哥 陶、 阿格如、 塔拉布吉、 保尔汗图庙、 德尔斯和乌兰岩 体及四子王旗大庙花岗岩为 I 型花岗岩 ［3， 24 ］， 乌梁 斯太岩体为碱性 A 型花岗岩 ［19 ］ ， 且岩石地球化学 特征多具高钾特点， 这正是后碰撞环境下的岩浆组 合及主量元素特征 ［3， 22 ］。此外， 内蒙古中部乌拉特 后旗达茂旗四子王旗地区发育一系列的超基性 － 基性岩带， 黄花滩辉长岩是其中典型代表， 研究认 为带内超基性 － 基性岩体往往由上地幔玄武质岩浆 结晶分异或者上地幔部分熔融形成， 伸展构造环境 312 第 2 期赵泽霖， 等 内蒙古黄花滩铜镍矿区辉长岩 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 定年及地球化学特征第 35 卷 ChaoXing 是其上侵的必要构造条件 ［6， 17， 23 ］。且这些岩体往往 伴随着铜镍矿床的形成， 而与超基性 － 基性岩有关 的铜镍矿床的形成与伸展有关 ［9 ］。 因此认为， 在早二叠世 ～285 Ma 发生了古亚 洲洋的闭合， 而在中晚二叠世期间 255 ～ 275 Ma 内蒙古中部地区已经进入后碰撞伸展背景。 5结论 本文采用 LA － ICP － MS 获得内蒙古中部黄花 滩铜镍矿区辉长岩较为一致的锆石 U － Pb 年龄为 262 1． 1 Ma， 属华力西晚期岩浆活动产物。流体对 Si、 Zr 元素的带入、 较低的 Th、 U 含量以及对岩浆锆 石的精确挑选是本文获得基性岩中锆石206Pb/ 238U 和207Pb/ 235U 谐和一致和可靠成岩年龄的主要原因。 此外， 通过 XRF、 ICP － MS 测定黄花滩辉长岩 的主量和微量元素成分表明黄花滩辉长岩具有亚碱 性、 中钾 － 高钾、 富 Mg， 稀土元素具有 LREEs 富集 的右倾分配型式等特征。这些地球化学特征与内蒙 古中部地区乌拉特后旗达茂旗四子王旗一带广 泛发育的同期岩浆活动类似， 暗示它们形成于同一 后碰撞构造环境， 表明古亚洲洋在内蒙古中部地区 于早二叠世 ～285 Ma 期间已经闭合， 而内蒙古中 部地区在中晚二叠世期间 255 ～275 Ma 进入了后 碰撞伸展构造环境。 6参考文献 ［ 1］梁有彬． 黄花滩铂矿地质特征及其找矿方向［ J］ ． 地质 与勘探， 1981 12 4． Liang Y B． Geological Characteristics and Prospecting of the Huanghuatan Platinum Deposit［J］ ． Geology and Prospecting， 1981 12 4． ［ 2］吕林素， 毛景文， 刘珺， 等． 华北克拉通北缘岩浆 Ni － Cu － PGE 硫化物矿床地质特征， 形成时代及其地球 动力学背景［ J］ ． 地球学报， 2007， 28 2 148 －166． L L S， Mao J W， Liu J， et al． Geological Characteristics， Age and Geodynamic Setting of Magma Ni- Cu- PGE Sulfide Deposit in the Northern Margin of North China Craton［ J］ ． Acta Geoscientia Sinica， 2007， 28 2 148 －166． ［ 3］罗红玲， 吴泰然， 李毅． 乌拉特中旗克布岩体的地球化 学特征及 SHRIMP 定年 早二叠世华北克拉通底侵作 用的证据［ J］ ． 岩石学报， 2007， 23 4 755 －766． Luo H L， Wu T R， Li Y． Geochemical Characteristics and SHRIMP Dating of Kebu Rock Evidence of the Early Permian Underplating of the North China Craton［J］ ． Acta Petrogica Sinica， 2007， 23 4 755 －766． ［ 4］赵磊， 吴泰然， 罗红玲， 等． 内蒙古乌拉特中旗温更辉 长岩类的岩石学、 地球化学特征及其构造意义［ J］ ． 北 京大学学报 自然科学版 ， 2008， 44 2 201 －211． Zhao L， Wu T R， Luo H L， et al． Petrology， Geochemistry and Tectonic Implications of the Wengeng Gabbros in WulatezhongqiArea， InnerMongolia ［J ］ ．Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis， 2008， 44 2 201 －211． ［ 5］周志广， 张华锋， 刘还林， 等． 内蒙中部四子王旗地区 基性侵入岩锆石定年及其意义［J］ ． 岩石学报， 2009， 25 6 1519 －1528． Zhou Z G， Zhang H F， Liu H L， et al． Dating and Implications of the Mafic Rocks in Siziwangqi Area， Central Part of Inner Mongolia ［J］ ． Acta Petrogica Sinica， 2009， 25 6 1519 －1528． ［ 6］党智财， 李俊建， 宋雪龙， 等． 内蒙古中部超基性 － 基性岩带铜镍硫化物矿床地质特征［ J］ ． 地质找矿论 丛， 2014， 29 3 329 －335． Dang ZC，LiJJ，SongXL，etal． Geological Characteristics of th