内蒙古海拉尔北部八大关地区花岗岩的成岩时代、地球化学特征与成因

摘要/Abstract

摘要：

内蒙古海拉尔北部八大关地区花岗岩以正长花岗岩和二长花岗岩为主,锆石U-Pb定年显示其形成于晚三叠世((212±1.7)~(226.7±1.6) Ma)。岩石为弱过铝质(A/CNK=1.01~1.10),分异指数(DI)介于92.5~95.8之间。岩石大离子亲石元素K和Rb以及LREE相对富集,高场强元素Nb、Ta、P、Ti 和Ba、Sr相对亏损,并显示中等铕负异常(δEu=0.51~0.71)。较低的10 000 Ga/Al值(平均1.91)以及较低的锆石饱和温度(平均683 ℃)等特征显示该花岗岩属于高分异Ⅰ型。锆石的ε_Hf(t)值较高(4.50~10.45),Hf二阶段模式年龄为0.59~0.97 Ga,反映其源区物质为新元古代增生的基性地壳。综合区域其他地质研究成果,认为研究区晚三叠世花岗岩形成于蒙古—鄂霍茨克洋板块俯冲的活动大陆边缘环境。

关键词: 花岗岩, 锆石U-Pb定年, 岩石成因, 构造背景, 八大关

Abstract:

The granite of Badaguan is mainly composed of syenogranite and monzonitic granite. Zircon U-Pb isotopic dating yields age of (212±1.7)-(226.7±1.6) Ma, indicating that they were formed in the Late Triassic. The granites are metaluminous with A/CNK ratios of 1.01-1.10 and differentiation index (DI) of 92.5-95.8. The granites are enriched in K, Rb and LREE, and depleted in Ba, Sr and HFSE, e.g., Nb, Ta, P and Ti, with moderate Eu negative anomalies (δEu=0.51-0.71). The relatively low values of 10,000 Ga/Al (average at 1.91), low zircon saturation temperature (average at 683 ℃) and other geochemical features suggest that the syenogranite and monzonitic granites in the study area are high differentiation I-type granites. The zircons in the granites show high values of ε_Hf(t) (4.50-10.45) with two-stage Hf model ages of 0.59-0.97 Ga, suggesting that they are derived from the newly formed crust which is separated from Neo-Proterozoic depleted mantle. Combined with the U-Pb ages and other geochemical features, we proposed that the granite of Late Triassic formed in an active continental margin setting of the Mongolian-Okhotsk oceanic plate.

Key words: granite, zircon U-Pb dating, petrogenesis, tectonic setting, Badaguan

中图分类号:

P588.121

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图/表 14

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样品测点	Th/U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U
样品测点	Th/U	比值	±1σ	比值	±1σ	比值	±1σ	年龄/Ma	±1σ	年龄/Ma	±1σ
Zr3-01	0.97	0.051 00	0.002 22	0.253 39	0.010 64	0.036 04	0.000 44	229	9	228	3
Zr3-02	0.98	0.052 96	0.001 15	0.257 38	0.005 20	0.035 24	0.000 31	233	4	223	2
Zr3-03	0.80	0.052 90	0.001 10	0.259 09	0.005 02	0.035 52	0.000 30	234	4	225	2
Zr3-04	0.70	0.051 27	0.001 41	0.249 08	0.006 52	0.035 24	0.000 33	226	5	223	2
Zr3-05	0.59	0.050 57	0.004 90	0.254 33	0.024 03	0.036 47	0.000 83	230	19	231	5
Zr3-07	0.75	0.052 84	0.001 96	0.256 38	0.009 15	0.035 19	0.000 39	232	7	223	2
Zr3-09	0.79	0.050 49	0.001 26	0.254 29	0.006 02	0.036 53	0.000 33	230	5	231	2
Zr3-10	0.52	0.051 18	0.001 38	0.256 46	0.006 59	0.036 34	0.000 34	232	5	230	2
Zr3-11	0.66	0.051 97	0.001 63	0.255 76	0.007 66	0.035 69	0.000 36	231	6	226	2
Zr3-12	0.92	0.050 57	0.000 93	0.252 22	0.004 27	0.036 17	0.000 30	228	3	229	2
Zr3-13	0.67	0.051 56	0.001 01	0.258 19	0.004 69	0.036 32	0.000 30	233	4	230	2
Zr3-16	0.62	0.050 92	0.001 30	0.254 07	0.006 13	0.036 18	0.000 33	230	5	229	2
Zr3-17	0.79	0.051 08	0.001 02	0.255 28	0.004 74	0.036 24	0.000 30	231	4	229	2
Zr3-18	0.60	0.050 76	0.001 09	0.251 18	0.005 03	0.035 89	0.000 31	228	4	227	2
Zr3-19	1.11	0.051 50	0.001 27	0.249 19	0.005 81	0.035 09	0.000 32	226	5	222	2
Zr3-20	1.13	0.051 92	0.000 96	0.254 64	0.004 34	0.035 57	0.000 29	230	4	225	2
Zr4-01	0.86	0.050 79	0.000 80	0.249 07	0.003 56	0.035 53	0.000 29	215	5	224	2
Zr4-02	0.50	0.050 49	0.001 06	0.244 99	0.004 81	0.035 16	0.000 31	229	5	220	2
Zr4-03	0.90	0.051 12	0.001 67	0.247 82	0.007 77	0.035 13	0.000 37	226	3	223	2
Zr4-05	0.82	0.052 85	0.002 13	0.258 17	0.010 06	0.035 40	0.000 42	221	3	222	2
Zr4-06	0.83	0.057 19	0.001 99	0.254 76	0.008 51	0.032 29	0.000 36	226	3	225	2
Zr4-07	0.79	0.051 22	0.000 88	0.248 85	0.003 90	0.035 22	0.000 29	222	4	223	2
Zr4-08	0.93	0.052 30	0.001 15	0.252 78	0.005 18	0.035 04	0.000 30	225	6	223	2
Zr4-09	1.25	0.051 43	0.001 31	0.240 67	0.005 79	0.033 93	0.000 31	223	5	226	2
Zr4-12	1.06	0.052 53	0.001 78	0.257 42	0.008 35	0.035 55	0.000 37	226	3	223	2
Zr4-13	0.77	0.050 62	0.002 56	0.234 03	0.011 45	0.033 55	0.000 45	229	4	222	2
Zr4-14	0.91	0.050 82	0.001 46	0.236 36	0.006 45	0.033 75	0.000 32	219	5	215	2
Zr4-15	1.21	0.050 83	0.001 94	0.235 78	0.008 69	0.033 67	0.000 37	225	6	216	2
Zr4-16	0.79	0.050 79	0.000 80	0.249 07	0.003 56	0.035 53	0.000 29	223	7	217	2
Zr4-17	0.63	0.050 49	0.001 06	0.244 99	0.004 81	0.035 16	0.000 31	233	7	225	2
Zr4-18	0.79	0.051 12	0.001 67	0.247 82	0.007 77	0.035 13	0.000 37	214	9	213	3
Zr4-19	0.97	0.050 04	0.001 34	0.245 92	0.006 28	0.035 62	0.000 34	215	5	214	2
Zr4-20	0.80	0.052 85	0.002 13	0.258 17	0.010 06	0.035 40	0.000 42	215	7	213	2
Zr24-01	0.93	0.052 69	0.000 78	0.242 61	0.003 13	0.033 52	0.000 25	223	2	219	2
Zr24-02	0.96	0.058 57	0.001 03	0.279 42	0.004 40	0.034 73	0.000 28	226	4	220	2
Zr24-03	0.80	0.050 79	0.001 00	0.232 43	0.004 21	0.033 33	0.000 27	221	3	213	2
Zr24-05	1.06	0.062 57	0.003 99	0.309 17	0.019 33	0.035 84	0.000 46	212	3	211	2
Zr24-09	0.52	0.051 68	0.001 39	0.235 71	0.006 01	0.033 28	0.000 31	221	5	215	2
Zr24-11	0.85	0.052 39	0.001 43	0.237 71	0.006 16	0.033 13	0.000 31	215	5	211	2
Zr24-12	0.99	0.051 99	0.000 95	0.246 14	0.004 10	0.034 58	0.000 28	208	5	209	2
Zr24-13	0.62	0.064 64	0.001 81	0.318 47	0.008 40	0.035 99	0.000 36	217	5	210	2
ZR4-14	0.92	0.051 82	0.001 10	0.240 81	0.004 74	0.033 96	0.000 29	223	3	219	2
Zr24-16	0.94	0.054 75	0.001 49	0.220 75	0.005 69	0.029 48	0.000 28	219	4	215	2
Zr24-19	0.93	0.052 69	0.000 78	0.242 61	0.003 13	0.033 52	0.000 25	216	4	218	2
Zr24-20	0.96	0.058 57	0.001 03	0.279 42	0.004 40	0.034 73	0.000 28	213	3	216	2

样品测点	Th/U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U
样品测点	Th/U	比值	±1σ	比值	±1σ	比值	±1σ	年龄/Ma	±1σ	年龄/Ma	±1σ
Zr3-01	0.97	0.051 00	0.002 22	0.253 39	0.010 64	0.036 04	0.000 44	229	9	228	3
Zr3-02	0.98	0.052 96	0.001 15	0.257 38	0.005 20	0.035 24	0.000 31	233	4	223	2
Zr3-03	0.80	0.052 90	0.001 10	0.259 09	0.005 02	0.035 52	0.000 30	234	4	225	2
Zr3-04	0.70	0.051 27	0.001 41	0.249 08	0.006 52	0.035 24	0.000 33	226	5	223	2
Zr3-05	0.59	0.050 57	0.004 90	0.254 33	0.024 03	0.036 47	0.000 83	230	19	231	5
Zr3-07	0.75	0.052 84	0.001 96	0.256 38	0.009 15	0.035 19	0.000 39	232	7	223	2
Zr3-09	0.79	0.050 49	0.001 26	0.254 29	0.006 02	0.036 53	0.000 33	230	5	231	2
Zr3-10	0.52	0.051 18	0.001 38	0.256 46	0.006 59	0.036 34	0.000 34	232	5	230	2
Zr3-11	0.66	0.051 97	0.001 63	0.255 76	0.007 66	0.035 69	0.000 36	231	6	226	2
Zr3-12	0.92	0.050 57	0.000 93	0.252 22	0.004 27	0.036 17	0.000 30	228	3	229	2
Zr3-13	0.67	0.051 56	0.001 01	0.258 19	0.004 69	0.036 32	0.000 30	233	4	230	2
Zr3-16	0.62	0.050 92	0.001 30	0.254 07	0.006 13	0.036 18	0.000 33	230	5	229	2
Zr3-17	0.79	0.051 08	0.001 02	0.255 28	0.004 74	0.036 24	0.000 30	231	4	229	2
Zr3-18	0.60	0.050 76	0.001 09	0.251 18	0.005 03	0.035 89	0.000 31	228	4	227	2
Zr3-19	1.11	0.051 50	0.001 27	0.249 19	0.005 81	0.035 09	0.000 32	226	5	222	2
Zr3-20	1.13	0.051 92	0.000 96	0.254 64	0.004 34	0.035 57	0.000 29	230	4	225	2
Zr4-01	0.86	0.050 79	0.000 80	0.249 07	0.003 56	0.035 53	0.000 29	215	5	224	2
Zr4-02	0.50	0.050 49	0.001 06	0.244 99	0.004 81	0.035 16	0.000 31	229	5	220	2
Zr4-03	0.90	0.051 12	0.001 67	0.247 82	0.007 77	0.035 13	0.000 37	226	3	223	2
Zr4-05	0.82	0.052 85	0.002 13	0.258 17	0.010 06	0.035 40	0.000 42	221	3	222	2
Zr4-06	0.83	0.057 19	0.001 99	0.254 76	0.008 51	0.032 29	0.000 36	226	3	225	2
Zr4-07	0.79	0.051 22	0.000 88	0.248 85	0.003 90	0.035 22	0.000 29	222	4	223	2
Zr4-08	0.93	0.052 30	0.001 15	0.252 78	0.005 18	0.035 04	0.000 30	225	6	223	2
Zr4-09	1.25	0.051 43	0.001 31	0.240 67	0.005 79	0.033 93	0.000 31	223	5	226	2
Zr4-12	1.06	0.052 53	0.001 78	0.257 42	0.008 35	0.035 55	0.000 37	226	3	223	2
Zr4-13	0.77	0.050 62	0.002 56	0.234 03	0.011 45	0.033 55	0.000 45	229	4	222	2
Zr4-14	0.91	0.050 82	0.001 46	0.236 36	0.006 45	0.033 75	0.000 32	219	5	215	2
Zr4-15	1.21	0.050 83	0.001 94	0.235 78	0.008 69	0.033 67	0.000 37	225	6	216	2
Zr4-16	0.79	0.050 79	0.000 80	0.249 07	0.003 56	0.035 53	0.000 29	223	7	217	2
Zr4-17	0.63	0.050 49	0.001 06	0.244 99	0.004 81	0.035 16	0.000 31	233	7	225	2
Zr4-18	0.79	0.051 12	0.001 67	0.247 82	0.007 77	0.035 13	0.000 37	214	9	213	3
Zr4-19	0.97	0.050 04	0.001 34	0.245 92	0.006 28	0.035 62	0.000 34	215	5	214	2
Zr4-20	0.80	0.052 85	0.002 13	0.258 17	0.010 06	0.035 40	0.000 42	215	7	213	2
Zr24-01	0.93	0.052 69	0.000 78	0.242 61	0.003 13	0.033 52	0.000 25	223	2	219	2
Zr24-02	0.96	0.058 57	0.001 03	0.279 42	0.004 40	0.034 73	0.000 28	226	4	220	2
Zr24-03	0.80	0.050 79	0.001 00	0.232 43	0.004 21	0.033 33	0.000 27	221	3	213	2
Zr24-05	1.06	0.062 57	0.003 99	0.309 17	0.019 33	0.035 84	0.000 46	212	3	211	2
Zr24-09	0.52	0.051 68	0.001 39	0.235 71	0.006 01	0.033 28	0.000 31	221	5	215	2
Zr24-11	0.85	0.052 39	0.001 43	0.237 71	0.006 16	0.033 13	0.000 31	215	5	211	2
Zr24-12	0.99	0.051 99	0.000 95	0.246 14	0.004 10	0.034 58	0.000 28	208	5	209	2
Zr24-13	0.62	0.064 64	0.001 81	0.318 47	0.008 40	0.035 99	0.000 36	217	5	210	2
ZR4-14	0.92	0.051 82	0.001 10	0.240 81	0.004 74	0.033 96	0.000 29	223	3	219	2
Zr24-16	0.94	0.054 75	0.001 49	0.220 75	0.005 69	0.029 48	0.000 28	219	4	215	2
Zr24-19	0.93	0.052 69	0.000 78	0.242 61	0.003 13	0.033 52	0.000 25	216	4	218	2
Zr24-20	0.96	0.058 57	0.001 03	0.279 42	0.004 40	0.034 73	0.000 28	213	3	216	2

采样点号	岩性	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	FeO	MnO	MgO	CaO	Na₂O
20106	正长花岗岩	74.85	0.26	13.33	1.2	0.10	0.03	0.2	0.4	3.87
20118	正长花岗岩	71.34	0.29	15.61	0.96	0.02	0.02	0.13	0.37	4.71
20124	正长花岗岩	75.82	0.26	13.12	0.86	0.12	0.02	0.11	0.35	3.82
20406	正长花岗岩	76.41	0.15	10.86	2.49	0.29	0.03	0.27	0.44	3.39
Zr3	正长花岗岩	75.53	0.15	12.83	1.46	0.22	0.01	0.08	0.33	3.68
Zr4	二长花岗岩	77.75	0.13	10.99	2.55	0.14	0.03	0.31	0.33	3.92
006-2	二长花岗岩	75.86	0.14	11.78	2.12	0.29	0.02	0.27	0.62	3.67
006-6	二长花岗岩	76.64	0.16	11.77	1.73	0.29	0.01	0.28	0.44	3.55
采样点号	岩性	K₂O	P₂O₅	烧失量	总量	K₂O+Na₂O	K₂O/Na₂O	A/CNK	AKI	Mg^#
20106	正长花岗岩	4.88	0.04	0.30	100.75	8.75	1.26	1.08	0.88	0.25
20118	正长花岗岩	5.29	0.02	0.22	99.98	10.00	1.12	1.10	0.87	0.22
20124	正长花岗岩	4.92	0.02	0.15	100.56	8.74	1.29	1.07	0.89	0.20
20406	正长花岗岩	3.98	0.05	0.21	101.34	7.37	1.17	1.02	0.92	0.18
Zr3	正长花岗岩	4.95	0.03	0.24	101.19	8.63	1.35	1.07	0.93	0.11
Zr4	二长花岗岩	2.67	0.19	0.17	101.86	6.59	0.68	1.10	0.86	0.22
006-2	二长花岗岩	4.34	0.04	0.35	101.85	8.01	1.18	1.01	0.92	0.21
006-6	二长花岗岩	4.31	0.05	0.21	101.46	5.57	1.21	1.04	0.92	0.24

采样点号	岩性	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	FeO	MnO	MgO	CaO	Na₂O
20106	正长花岗岩	74.85	0.26	13.33	1.2	0.10	0.03	0.2	0.4	3.87
20118	正长花岗岩	71.34	0.29	15.61	0.96	0.02	0.02	0.13	0.37	4.71
20124	正长花岗岩	75.82	0.26	13.12	0.86	0.12	0.02	0.11	0.35	3.82
20406	正长花岗岩	76.41	0.15	10.86	2.49	0.29	0.03	0.27	0.44	3.39
Zr3	正长花岗岩	75.53	0.15	12.83	1.46	0.22	0.01	0.08	0.33	3.68
Zr4	二长花岗岩	77.75	0.13	10.99	2.55	0.14	0.03	0.31	0.33	3.92
006-2	二长花岗岩	75.86	0.14	11.78	2.12	0.29	0.02	0.27	0.62	3.67
006-6	二长花岗岩	76.64	0.16	11.77	1.73	0.29	0.01	0.28	0.44	3.55
采样点号	岩性	K₂O	P₂O₅	烧失量	总量	K₂O+Na₂O	K₂O/Na₂O	A/CNK	AKI	Mg^#
20106	正长花岗岩	4.88	0.04	0.30	100.75	8.75	1.26	1.08	0.88	0.25
20118	正长花岗岩	5.29	0.02	0.22	99.98	10.00	1.12	1.10	0.87	0.22
20124	正长花岗岩	4.92	0.02	0.15	100.56	8.74	1.29	1.07	0.89	0.20
20406	正长花岗岩	3.98	0.05	0.21	101.34	7.37	1.17	1.02	0.92	0.18
Zr3	正长花岗岩	4.95	0.03	0.24	101.19	8.63	1.35	1.07	0.93	0.11
Zr4	二长花岗岩	2.67	0.19	0.17	101.86	6.59	0.68	1.10	0.86	0.22
006-2	二长花岗岩	4.34	0.04	0.35	101.85	8.01	1.18	1.01	0.92	0.21
006-6	二长花岗岩	4.31	0.05	0.21	101.46	5.57	1.21	1.04	0.92	0.24

采样点号	岩性	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy
20106	正长花岗岩	28.9	57.0	6.96	24.3	4.38	0.85	3.58	0.61	3.47
20118	正长花岗岩	23.6	49.2	5.93	20.5	3.36	0.67	2.72	0.41	2.30
20124	正长花岗岩	52.5	72.1	8.99	32.7	5.93	0.93	4.98	0.86	5.07
20406	正长花岗岩	40.0	71.1	8.01	25.1	3.47	0.79	3.26	0.37	1.83
Zr3	正长花岗岩	29.0	58.1	7.55	25.7	5.05	1.00	4.00	0.64	3.59
Zr4	二长花岗岩	42.1	71.7	8.38	25.9	3.77	0.78	3.58	0.45	2.41
006-2	二长花岗岩	40.7	74.3	8.74	27.4	4.06	0.71	3.61	0.45	2.23
006-6	二长花岗岩	35.7	61.1	7.41	24.8	3.84	0.71	3.18	0.39	1.95
采样点号	岩性	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	∑REE	LREE	HREE	LREE/HREEE
20106	正长花岗岩	0.71	2.17	0.40	2.68	0.39	136.42	122.40	14.02	8.73
20118	正长花岗岩	0.45	1.33	0.23	1.48	0.26	112.37	103.19	9.18	11.24
20124	正长花岗岩	1.02	2.98	0.51	3.34	0.48	193.13	173.88	19.25	9.03
20406	正长花岗岩	0.28	0.98	0.13	0.91	0.15	156.36	148.45	7.91	18.77
Zr3	正长花岗岩	0.69	2.21	0.32	2.32	0.35	140.63	126.53	14.12	8.97
Zr4	二长花岗岩	0.42	1.42	0.22	1.61	0.25	162.89	152.54	10.35	14.74
006-2	二长花岗岩	0.34	1.07	0.12	0.85	0.14	164.75	155.93	8.82	17.68
006-6	二长花岗岩	0.31	1.04	0.14	0.95	0.16	141.66	133.54	8.12	16.44