内蒙古锡林浩特东部地区早白垩世花岗岩地球化学、锆石U-Pb年龄及地质意义

现代地质 ›› 2017, Vol. 31 ›› Issue (01): 20-32.

内蒙古锡林浩特东部地区早白垩世花岗岩地球化学、锆石U-Pb年龄及地质意义

袁建国¹^,²(), 顾玉超¹^,³(), 肖荣阁¹, 屈云燕², 段凯波², 韩玥⁴

1.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院,北京 100083
2.中化地质矿山总局化工地质调查总院,北京 100013
3.中国地质调查局沈阳地质调查中心,辽宁沈阳 110034
4.国家行政学院,北京 100089

收稿日期:2016-02-24 修回日期:2016-10-26 出版日期:2017-02-10 发布日期:2017-03-16
通讯作者: 顾玉超,男,工程师,1986年出生,区域成矿学专业,主要从事矿床学和岩石学方面的研究。Email:guyi1224@126.com。
作者简介:袁建国,男,博士研究生,1988年出生,区域成矿学专业,主要从事矿床学和岩石学方面的研究。Email:yuanjg0112@163.com。
基金资助:
国土资源部矿产资源储量评审中心项目“主要非金属矿床合理勘查程度研究”(CB2015-2-6);国土资源部公益性行业科研专项(201311018)

Geochemistry and Zircon U-Pb Dating of Granites in Early Cretaceous in Eastern Xilin Hot, Inner Mongolia and Its Geological Implications

YUAN Jianguo¹^,²(), GU Yuchao¹^,³(), XIAO Rongge¹, QU Yunyan², DUAN Kaibo², HAN Yue⁴

1. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
2. General Institute of Chemical Geology Survey, China Chemical Geology and Mine Bureau, Beijing 100013, China
3. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, China Geological Survey, Shenyang,Liaoning 110034, China
4. Chinese Academy of Governance, Beijing 100089,China

Received:2016-02-24 Revised:2016-10-26 Online:2017-02-10 Published:2017-03-16

摘要/Abstract

摘要：

通过对锡林浩特东部地区早白垩世花岗岩体进行SHRIMP锆石U-Pb测年、地球化学测试,讨论其形成构造环境。花岗岩测年结果为:正长花岗岩(DS214)(139.1±1.7) Ma,花岗岩(DS220)(134.7±1.7) Ma,表明研究区花岗岩形成于早白垩世早期。花岗岩地球化学具有高硅、富碱、相对低铝的特征,A/CNK平均值1.06,为弱过铝质花岗岩。微量元素相对富集大离子亲石元素(Th、U、K),明显亏损Nb、Ba、Sr、P、Ti等高场强元素;稀土总量高,为122.90×10^-6~368.77×10^-6,LREE/HREE值为5.71~14.36,呈右倾模式,负Eu异常显著(0.10~0.50),表现为A型花岗岩特征。K₂O-Na₂O构造环境判别图表明样品为A型花岗岩,Y/Nb-Ce/Nb图解显示花岗岩为A2型。主量元素、微量元素特征指示花岗岩形成于造山后岩石圈伸展作用阶段,在壳源岩浆演化过程中存在幔源物质混染作用。花岗岩成因可能是晚古生代末—中生代初期间古亚洲洋闭合引起的一系列板块碰撞作用(包括蒙古—鄂霍次克洋闭合),使造山后期地壳逐渐增厚并发生重力垮塌,导致构造环境由挤压转变为伸展,同时受古太平洋板块西向俯冲的影响。

关键词: A型花岗岩, SHRIMP锆石U-Pb年龄, 伸展构造环境, 锡林浩特东部地区

Abstract:

In this paper, a series of analyses including SHRIMP zircon U-Pb isotopic dating, major elements and trace elements, have been performed on the granite in Early Cretaceous in eastern Xilin Hot in order to make the discussion of tectonic environment in the study area. The results of the SHRIMP zircon U-Pb dating are (139.1±1.7) Ma for syenogranite(DS214) and (134.7±1.7) Ma for granite(DS220), which suggests that the granite formed in the early period of Early Cretaceous. The geochemical feature of major elements in the granites is found containing high SiO₂ and K₂O +Na₂O contents, low Al₂O₃ content relatively. The average A/CNK value is 1.06, which belongs to weak peraluminous series. The trace element geochemistry shows evident enrichment of LILE(Th, U and K), deficit of HFSE (Nb, Ba, Sr, P and Ti). The REE patterns are the richment type of LREE/HREE value (5.71-14.36) with high total REE contents(122.90×10^-6-368.77×10^-6) and strong negative Eu anomalies(0.10-0.50), which implies that the samples are A-type granites. The K₂O-Na₂O diagram for tectonic environments also shows that they are A-type granite. The Y/Nb-Ce/Nb diagram of A-type granites of different tectonic environments displays the feature of A2-type granite. These geochemical characteristics of the granites reveal that the granites formed in the extending phase of the post-orogenic by the evolution of crustal magma with mantle mixing. The cause of the granite may be related to the procession from the extruding to extending environment which is the result of the lithosphere thinning after the plates collision (including Mongolia-Okhotsk ocean) with the close of Paleo-Asian Ocean during the Late Paleozoic to the Early Mesozoic. It was also effected by the westward subduction of the Paleo-Pacific Ocean.

Key words: A-type granite, SHRIMP zircon U-Pb dating, extensional environment, eastern Xilin Hot

中图分类号:

P588

袁建国, 顾玉超, 肖荣阁, 屈云燕, 段凯波, 韩玥. 内蒙古锡林浩特东部地区早白垩世花岗岩地球化学、锆石U-Pb年龄及地质意义[J]. 现代地质, 2017, 31(01): 20-32.

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图/表 13

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测点号	²⁰⁶Pb_c/ 10^-6	U/ 10^-6	Th/ 10^-6	²⁰⁶Pb^*/ 10^-6	²³²Th/ ²³⁸U	²⁰⁶Pb/ ²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb^*/ ²³⁵U	1σ	²⁰⁷Pb/ ²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁶Pb/ ²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb/ ²⁰⁶Pb	1σ
DS214-1-1.1	1.60	360	138	7.03	0.40	0.022 4	0.000 2	0.153 0	0.001 8	0.062 4	0.000 3	142.7	2.7	180	420
DS214-1-2.1	2.29	303	115	5.55	0.39	0.020 8	0.000 3	0.143 0	0.003 1	0.068 2	0.001 3	132.5	3.4	194	710
DS214-1-3.1	2.82	148	53	2.87	0.37	0.021 9	0.000 3	0.164 0	0.003 3	0.076 7	0.000 9	138.9	3.6	387	730
DS214-1-4.1	3.24	384	179	7.50	0.48	0.022 0	0.000 3	0.112 0	0.003 0	0.063 2	0.000 3	142.4	3.0	-554	810
DS214-1-5.1	1.76	375	159	6.95	0.44	0.021 2	0.000 2	0.137 0	0.001 8	0.060 9	0.000 8	135.5	2.7	42	420
DS214-1-6.1	1.89	162	81	3.05	0.51	0.021 5	0.000 3	0.195 0	0.002 5	0.080 3	0.000 5	134.5	3.1	794	530
DS214-1-7.1	3.24	126	42	2.41	0.34	0.021 5	0.000 3	0.181 0	0.002 3	0.086 6	0.000 7	134.9	3.2	646	480
DS214-1-8.1	0.58	242	131	4.65	0.56	0.022 3	0.000 2	0.190 0	0.001 7	0.066 5	0.000 4	139.6	2.8	670	370
DS214-1-9.1	2.13	159	51	3.16	0.33	0.022 6	0.000 2	0.178 0	0.001 8	0.073 7	0.000 7	142.9	3.2	488	390
DS214-1-10.1	3.05	302	148	5.75	0.50	0.021 5	0.000 3	0.127 0	0.002 9	0.067 2	0.000 8	137.9	3.1	-182	710
DS214-1-11.1	1.80	492	190	9.51	0.40	0.022 1	0.000 2	0.132 0	0.002 0	0.057 7	0.000 3	141.7	2.6	-154	490
DS214-1-12.1	2.61	341	133	6.63	0.40	0.022 0	0.000 2	0.122 0	0.002 6	0.061 1	0.000 3	141.9	2.7	-341	660
DS214-1-13.1	2.83	321	135	6.15	0.43	0.021 6	0.000 2	0.102 0	0.003 1	0.057 2	0.000 9	140.5	2.9	-772	860
DS214-1-14.1	1.83	434	167	8.02	0.40	0.021 1	0.000 2	0.122 0	0.002 0	0.056 5	0.000 4	135.9	2.6	-234	500
DS214-1-15.1	1.70	522	172	10.2	0.34	0.022 4	0.000 2	0.139 0	0.001 4	0.058 6	0.000 3	143.8	2.6	-53	330
DS220-1-3.1	0.08	2035	530	38.1	0.27	0.021 8	0.000 2	0.152 6	0.000 3	0.051 5	0.000 2	138.4	2.3	235	47
DS220-1-5.1	0.53	442	173	8.09	0.40	0.021 2	0.000 2	0.168 0	0.000 8	0.061 5	0.000 6	133.8	2.5	506	170
DS220-1-6.1	-	544	194	9.90	0.37	0.021 2	0.000 2	0.162 7	0.000 6	0.054 2	0.000 6	134.2	2.5	438	130
DS220-1-8.1	2.03	364	104	6.62	0.29	0.020 7	0.000 2	0.136 0	0.001 3	0.063 9	0.000 3	132.5	2.5	86	300
DS220-1-9.1	1.56	475	146	8.76	0.32	0.021 1	0.000 2	0.132 0	0.001 4	0.057 8	0.000 3	135.4	2.5	-40	330
DS220-1-13.1	1.49	487	124	8.96	0.26	0.021 1	0.000 2	0.138 0	0.001 3	0.059 4	0.000 4	134.9	2.5	75	310
DS220-1-14.1	1.53	533	116	9.69	0.22	0.020 8	0.000 2	0.122 0	0.001 3	0.054 6	0.000 3	134.0	2.4	-203	320
DS220-1-15.1	2.56	804	346	14.8	0.45	0.020 9	0.000 2	0.167 0	0.001 5	0.078 3	0.000 8	131.5	2.5	534	320
DS220-1-16.1	2.47	600	222	11.1	0.38	0.021 0	0.000 2	0.139 0	0.001 3	0.067 5	0.000 3	134.3	2.4	89	310

测点号	²⁰⁶Pb_c/ 10^-6	U/ 10^-6	Th/ 10^-6	²⁰⁶Pb^*/ 10^-6	²³²Th/ ²³⁸U	²⁰⁶Pb/ ²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb^*/ ²³⁵U	1σ	²⁰⁷Pb/ ²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁶Pb/ ²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb/ ²⁰⁶Pb	1σ
DS214-1-1.1	1.60	360	138	7.03	0.40	0.022 4	0.000 2	0.153 0	0.001 8	0.062 4	0.000 3	142.7	2.7	180	420
DS214-1-2.1	2.29	303	115	5.55	0.39	0.020 8	0.000 3	0.143 0	0.003 1	0.068 2	0.001 3	132.5	3.4	194	710
DS214-1-3.1	2.82	148	53	2.87	0.37	0.021 9	0.000 3	0.164 0	0.003 3	0.076 7	0.000 9	138.9	3.6	387	730
DS214-1-4.1	3.24	384	179	7.50	0.48	0.022 0	0.000 3	0.112 0	0.003 0	0.063 2	0.000 3	142.4	3.0	-554	810
DS214-1-5.1	1.76	375	159	6.95	0.44	0.021 2	0.000 2	0.137 0	0.001 8	0.060 9	0.000 8	135.5	2.7	42	420
DS214-1-6.1	1.89	162	81	3.05	0.51	0.021 5	0.000 3	0.195 0	0.002 5	0.080 3	0.000 5	134.5	3.1	794	530
DS214-1-7.1	3.24	126	42	2.41	0.34	0.021 5	0.000 3	0.181 0	0.002 3	0.086 6	0.000 7	134.9	3.2	646	480
DS214-1-8.1	0.58	242	131	4.65	0.56	0.022 3	0.000 2	0.190 0	0.001 7	0.066 5	0.000 4	139.6	2.8	670	370
DS214-1-9.1	2.13	159	51	3.16	0.33	0.022 6	0.000 2	0.178 0	0.001 8	0.073 7	0.000 7	142.9	3.2	488	390
DS214-1-10.1	3.05	302	148	5.75	0.50	0.021 5	0.000 3	0.127 0	0.002 9	0.067 2	0.000 8	137.9	3.1	-182	710
DS214-1-11.1	1.80	492	190	9.51	0.40	0.022 1	0.000 2	0.132 0	0.002 0	0.057 7	0.000 3	141.7	2.6	-154	490
DS214-1-12.1	2.61	341	133	6.63	0.40	0.022 0	0.000 2	0.122 0	0.002 6	0.061 1	0.000 3	141.9	2.7	-341	660
DS214-1-13.1	2.83	321	135	6.15	0.43	0.021 6	0.000 2	0.102 0	0.003 1	0.057 2	0.000 9	140.5	2.9	-772	860
DS214-1-14.1	1.83	434	167	8.02	0.40	0.021 1	0.000 2	0.122 0	0.002 0	0.056 5	0.000 4	135.9	2.6	-234	500
DS214-1-15.1	1.70	522	172	10.2	0.34	0.022 4	0.000 2	0.139 0	0.001 4	0.058 6	0.000 3	143.8	2.6	-53	330
DS220-1-3.1	0.08	2035	530	38.1	0.27	0.021 8	0.000 2	0.152 6	0.000 3	0.051 5	0.000 2	138.4	2.3	235	47
DS220-1-5.1	0.53	442	173	8.09	0.40	0.021 2	0.000 2	0.168 0	0.000 8	0.061 5	0.000 6	133.8	2.5	506	170
DS220-1-6.1	-	544	194	9.90	0.37	0.021 2	0.000 2	0.162 7	0.000 6	0.054 2	0.000 6	134.2	2.5	438	130
DS220-1-8.1	2.03	364	104	6.62	0.29	0.020 7	0.000 2	0.136 0	0.001 3	0.063 9	0.000 3	132.5	2.5	86	300
DS220-1-9.1	1.56	475	146	8.76	0.32	0.021 1	0.000 2	0.132 0	0.001 4	0.057 8	0.000 3	135.4	2.5	-40	330
DS220-1-13.1	1.49	487	124	8.96	0.26	0.021 1	0.000 2	0.138 0	0.001 3	0.059 4	0.000 4	134.9	2.5	75	310
DS220-1-14.1	1.53	533	116	9.69	0.22	0.020 8	0.000 2	0.122 0	0.001 3	0.054 6	0.000 3	134.0	2.4	-203	320
DS220-1-15.1	2.56	804	346	14.8	0.45	0.020 9	0.000 2	0.167 0	0.001 5	0.078 3	0.000 8	131.5	2.5	534	320
DS220-1-16.1	2.47	600	222	11.1	0.38	0.021 0	0.000 2	0.139 0	0.001 3	0.067 5	0.000 3	134.3	2.4	89	310

岩性	样号	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	FeO	MnO	MgO	CaO	K₂O	Na₂O	P₂O₅	烧失量	总量	A/ CNK	KN/ A	K₂O/ Na₂O	K₂O+ Na₂O	AR
正长花岗岩	DS214-1-1	71.83	0.29	14.08	2.80	0.72	0.02	0.27	0.23	5.29	3.81	0.08	1.07	100.480	1.12	0.86	1.39	9.11	3.28
正长花岗岩	DS214-1-2	71.16	0.31	13.91	3.69	1.08	0.03	0.22	0.36	5.15	3.87	0.09	1.05	100.930	1.10	0.87	1.33	9.03	3.37
花岗岩	DS220-1-1	70.78	0.26	14.35	2.96	2.02	0.05	0.32	1.34	4.69	4.31	0.07	0.72	101.870	0.98	0.86	1.09	9.00	3.43
花岗岩	DS220-1-2	70.89	0.28	14.49	2.95	2.20	0.05	0.35	1.19	4.59	4.14	0.07	0.69	101.890	1.03	0.82	1.11	8.74	3.24
花岗斑岩	P4YQ01	72.32	0.45	13.00	2.07	1.41	0.063	0.46	1.17	4.78	2.83	0.14	1.03	99.723	1.08	0.76	1.69	7.61	2.33
花岗斑岩	P4YQ12	70.69	0.46	13.58	2.16	1.46	0.069	0.64	1.75	4.13	3.41	0.36	1.21	99.919	1.02	0.75	1.21	7.54	2.60
花岗斑岩	P5YQ06	69.96	0.52	12.73	2.01	1.77	0.11	0.59	1.85	4.28	2.72	0.61	2.37	99.520	1.02	0.72	1.57	7.00	2.19
花岗斑岩	P5YQ07	71.21	0.39	13.52	2.08	1.29	0.062	0.35	1.18	5.20	2.97	0.23	1.23	99.712	1.06	0.78	1.75	8.17	2.36
花岗斑岩	P3YQ1	75.87	0.1	11.89	1.41	1.47	0.04	0.09	0.32	4.73	3.4	0.04	0.60	99.960	1.04	0.91	1.39	8.13	3.51
花岗斑岩	P3YQ2	75.49	0.12	12.21	1.53	1.06	0.03	0.12	0.28	4.60	3.7	0.04	0.75	99.930	1.05	0.91	1.24	8.30	3.91
花岗斑岩	P3YQ3	75.96	0.08	12.00	1.37	0.84	0.03	0.16	0.29	4.68	3.4	0.04	1.18	100.030	1.06	0.90	1.38	8.08	3.48
花岗斑岩	P10YQ1	75.48	0.02	12.38	1.77	0.57	0.02	0.25	0.34	4.70	2.83	0.07	1.38	99.810	1.19	0.79	1.66	7.53	2.60
平均值		72.34	0.29	13.30	2.31	1.31	0.05	0.34	0.91	4.74	3.45	0.16	1.15	100.34	1.06	0.82	1.40	8.19	1.22

岩性	样号	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	FeO	MnO	MgO	CaO	K₂O	Na₂O	P₂O₅	烧失量	总量	A/ CNK	KN/ A	K₂O/ Na₂O	K₂O+ Na₂O	AR
正长花岗岩	DS214-1-1	71.83	0.29	14.08	2.80	0.72	0.02	0.27	0.23	5.29	3.81	0.08	1.07	100.480	1.12	0.86	1.39	9.11	3.28
正长花岗岩	DS214-1-2	71.16	0.31	13.91	3.69	1.08	0.03	0.22	0.36	5.15	3.87	0.09	1.05	100.930	1.10	0.87	1.33	9.03	3.37
花岗岩	DS220-1-1	70.78	0.26	14.35	2.96	2.02	0.05	0.32	1.34	4.69	4.31	0.07	0.72	101.870	0.98	0.86	1.09	9.00	3.43
花岗岩	DS220-1-2	70.89	0.28	14.49	2.95	2.20	0.05	0.35	1.19	4.59	4.14	0.07	0.69	101.890	1.03	0.82	1.11	8.74	3.24
花岗斑岩	P4YQ01	72.32	0.45	13.00	2.07	1.41	0.063	0.46	1.17	4.78	2.83	0.14	1.03	99.723	1.08	0.76	1.69	7.61	2.33
花岗斑岩	P4YQ12	70.69	0.46	13.58	2.16	1.46	0.069	0.64	1.75	4.13	3.41	0.36	1.21	99.919	1.02	0.75	1.21	7.54	2.60
花岗斑岩	P5YQ06	69.96	0.52	12.73	2.01	1.77	0.11	0.59	1.85	4.28	2.72	0.61	2.37	99.520	1.02	0.72	1.57	7.00	2.19
花岗斑岩	P5YQ07	71.21	0.39	13.52	2.08	1.29	0.062	0.35	1.18	5.20	2.97	0.23	1.23	99.712	1.06	0.78	1.75	8.17	2.36
花岗斑岩	P3YQ1	75.87	0.1	11.89	1.41	1.47	0.04	0.09	0.32	4.73	3.4	0.04	0.60	99.960	1.04	0.91	1.39	8.13	3.51
花岗斑岩	P3YQ2	75.49	0.12	12.21	1.53	1.06	0.03	0.12	0.28	4.60	3.7	0.04	0.75	99.930	1.05	0.91	1.24	8.30	3.91
花岗斑岩	P3YQ3	75.96	0.08	12.00	1.37	0.84	0.03	0.16	0.29	4.68	3.4	0.04	1.18	100.030	1.06	0.90	1.38	8.08	3.48
花岗斑岩	P10YQ1	75.48	0.02	12.38	1.77	0.57	0.02	0.25	0.34	4.70	2.83	0.07	1.38	99.810	1.19	0.79	1.66	7.53	2.60
平均值		72.34	0.29	13.30	2.31	1.31	0.05	0.34	0.91	4.74	3.45	0.16	1.15	100.34	1.06	0.82	1.40	8.19	1.22

样号	岩性	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er
DS214-1-1	正长花岗岩	22.45	92.93	5.74	22.50	4.96	0.82	4.84	0.87	5.56	1.22	3.37
DS214-1-2	正长花岗岩	51.57	125.80	13.21	51.82	10.84	1.17	9.56	1.54	8.78	1.83	4.79
DS220-1-1	花岗岩	54.55	110.70	11.41	40.95	6.89	1.05	6.13	0.80	4.23	0.85	2.35
DS220-1-2	花岗岩	59.81	125.10	12.27	43.56	6.99	1.08	6.39	0.79	3.96	0.81	2.20
P4XT02	花岗斑岩	81.20	147.00	17.90	65.80	11.20	1.28	9.46	1.34	6.48	1.19	3.2
P4XT11	花岗斑岩	71.00	152.00	17.10	63.40	10.90	1.17	9.18	1.39	6.98	1.32	3.61
P4XT12	花岗斑岩	83.10	158.00	18.40	68.20	11.60	1.12	9.82	1.46	7.40	1.40	3.81
P3YQ1	花岗斑岩	40.20	77.80	10.60	47.90	10.20	0.31	7.26	1.17	6.71	1.19	3.47
P3YQ2	花岗斑岩	43.80	99.68	11.00	47.70	9.80	0.41	7.42	1.25	7.64	1.42	4.21
P10YQ1	花岗斑岩	27.70	42.00	6.39	23.70	3.92	0.88	2.84	0.86	4.94	1.47	2.99
样号	岩性	Tm	Yb	Lu	Y	ΣREE	LREE	HREE	LREE/HREE	(La/Yb)_N	δEu	δCe
DS214-1-1	正长花岗岩	0.65	3.78	0.52	32.05	170.21	149.39	20.82	7.17	4.26	0.50	1.96
DS214-1-2	正长花岗岩	0.87	4.96	0.69	49.28	287.42	254.41	33.01	7.71	7.46	0.34	1.15
DS220-1-1	花岗岩	0.44	2.61	0.37	23.87	243.32	225.54	17.78	12.69	14.97	0.48	1.03
DS220-1-2	花岗岩	0.41	2.44	0.34	22.17	266.12	248.80	17.33	14.36	17.59	0.49	1.07
P4XT02	花岗斑岩	0.44	2.74	0.47	30.40	349.70	324.38	25.32	12.81	21.26	0.37	0.90
P4XT11	花岗斑岩	0.52	3.13	0.54	33.20	342.24	315.57	26.67	11.83	16.27	0.35	1.04
P4XT12	花岗斑岩	0.55	3.34	0.57	37.90	368.77	340.42	28.35	12.01	17.85	0.31	0.95
P3YQ1	花岗斑岩	1.08	3.78	0.87	25.90	212.54	187.01	25.53	7.33	7.63	0.10	0.90
P3YQ2	花岗斑岩	1.16	4.73	1.05	32.90	241.27	212.39	28.88	7.35	6.64	0.14	1.08
P10YQ1	花岗斑岩	0.82	3.67	0.72	20.50	122.90	104.59	18.31	5.71	5.41	0.77	0.75