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

Abstract

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

CLC Number:

P588

YUAN Jianguo, GU Yuchao, XIAO Rongge, QU Yunyan, DUAN Kaibo, HAN Yue. Geochemistry and Zircon U-Pb Dating of Granites in Early Cretaceous in Eastern Xilin Hot, Inner Mongolia and Its Geological Implications[J]. Geoscience, 2017, 31(01): 20-32.

Figures/Tables 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