内蒙古阿拉善北部阿拉克克尔特晚二叠世火山岩锆石U-Pb年龄及其地球化学特征

徐　琳　肖　进

1.成都理工大学地球科学学院　成都市　610059 2.四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队　绵阳市　621000

内蒙古阿拉善北部阿拉克克尔特晚二叠世火山岩锆石U-Pb年龄及其地球化学特征

徐琳1，2肖进2

1.成都理工大学地球科学学院成都市610059 2.四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队绵阳市621000

早期资料显示，位于内蒙古阿拉善北部阿拉克克尔特地区火山岩没有确切的年代依据，本次从流纹岩中获得的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为265±2.1Ma，相当于晚二叠世。地球化学特征表明火山岩属于碱性系列岩石，轻重稀土分馏明显，具较强的铕负异常，稀土配分曲线右倾，为轻稀土富集型，微量元素富集K、La、Ce、Zr、Sm，亏损Nb、Sr、P、Ti，里特曼-戈蒂里图解反映火山岩属于造山带火山岩。

火山岩锆石U-Pb年龄晚二叠世地球化学阿拉善

长期以来，阿拉善地区岩浆岩的研究主要以侵入岩为主，对于喷出火山岩的研究甚少，极大地制约了阿拉善地区岩浆活动特征及构造背景的研究。本文选取内蒙古阿拉善北部阿拉克克尔特地区火山岩作为研究对象，通过锆石U-Pb年代学、岩石地球化学研究，初步探讨该地区火山的特征、成因及构造背景，为深入了解古生代构造岩浆演化提供依据。

1.地质背景

阿拉善克克尔特位于内蒙古阿拉善北部地区，处于华北板块与塔里木板块缝合带南侧的华北板块一侧。早期研究认为阿拉善地块不是独立的地块，应属于华北板块的一部分，其西缘为塔里木板块，北缘为中亚造山带，有学者认为阿拉善地块在晚古生代——中生代与华北板块连为一个整体。

前人研究表明，阿拉善地块北部存在3条重要的断裂，分别为巴丹吉林断裂带、恩格尔乌苏断裂带，雅干断裂带。根据这3条断裂带可划分为北山北——雅干构造带、北山南——杭乌拉构造带、宗乃山——沙拉扎山构造带、诺尔公——狼山构造带。工作区位于诺尔公——狼山构造带中部，构造带中大面积出露前寒武纪基底岩系和华力西期、印支期侵入岩，以及二叠纪中酸性火山岩，白垩纪和古近纪砂岩、砾岩也出露较广。

阿拉善北部阿拉克克尔特地区主要出露火山岩岩性有浅灰白色、深灰——绿灰色流纹岩、含火山角砾流纹岩、流纹质火山角砾熔岩、含火山角砾流纹质晶屑玻屑凝灰岩、英安岩、含火山角砾英安质凝灰岩、英安质火山角砾岩、安山岩、含火山角砾安山岩、安山质火山角砾熔岩、安山质角砾状凝灰岩等。主要以流纹质角砾熔岩为主，角砾岩性主要为流纹质、英安质角砾，呈棱角状，分选性差，大小不一，砾径一般5mm～15mm，个别可达80mm。地层总体呈北北东向展布，局部岩石具流动构造，流面产状变化较大，总体走向以北东20°为主，倾向西，倾角一般40°～65°。测区因岩浆活动发育，火山岩地层受岩体侵入作用影响残缺不全，顶部为早三叠世正长花岗岩侵蚀或被白垩系地层掩盖，底部被第四系掩盖。

2.样品采集及测试

2.1样品采集和描述

研究区位于内蒙古诺尔公南东约35km处，样品采自阿拉克克尔特处流纹岩中，采样位置为：东经105°10′24″，北纬40°01′57″（图1），样品编号为D3801-1。岩石为浅灰白色，具斑状结构，块状构造，基质为微——隐晶结构。斑晶含量约10%，主要为钾长石和少量的斜长石及石英。斑晶大小一般0.2mm～2mm，个别较大。基质主要为玻璃质、隐晶质的长英质矿物组成。

图1　阿拉克克尔特地区地质简图与年龄样采集位置（据①②③④有修改）

2.2样品分析

锆石单矿物分离是在四川省地矿局区域地质调查队测试中心完成，将原岩样品粉碎，经常规重选和电磁选后，在双目镜下挑选锆石。挑选晶型和透明度较好的锆石颗粒制备环氧树脂靶。对环氧树脂靶上的锆石先后进行透射光、反射光、和阴极发光显微拍照。选取内部无包裹体、无裂痕、成分较均匀的锆石进行测年分析。锆石显微拍照和U-Th-Pb同位素分析是由中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS实验室完成。

锆石U-Th-Pb同位素分析采用Neptune多接收电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）和213nm激光取样系统（LA-MC-ICP-MS）。激光剥蚀的束斑为25μm，能量密度为2.5J/cm2，频率为10Hz。激光剥蚀物质以氦为载气送入质谱仪中。锆石标样采用Plesovice标准锆石。数据处理采用ICPMSDa-taCalv4.6和Isoplot3.0软件，锆石定年以GJ-1作为外标，U、Th含量计算以锆石M127进行校正。

样品主量元素、微量元素、稀土元素分析是在国土资源部武汉矿产资源监督检测中心完成。氧化物用高分辨全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）分析，烧失量根据点火后在1，000℃时的重量差别测定；稀土元素和微量元素用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）分析测定。

3.测试结果

3.1锆石定年

样品中锆石晶体形态外观主要为长柱状和短柱状，锆石多为半透明状，晶体形态复杂，部分晶体具熔蚀现象，样品中绝大部分晶体边部发育有连续的环带，锆石具有岩浆锆石的特征（图2）。

对该样品共分析了20个测点（表1），锆石的Th含量变化范围为33.4×10-6～200.98×10-6，U含量变化范围为57.23×10-6～197.82×10-6，Th/U比值为0.513～1.186，Th/U比值都大于0.4，反映为岩浆锆石特征。样品207Pb/235U年龄分布范围为：257.3～286.4Ma之间；206Pb/238U年龄分布范围为：256.4～272.7Ma之间，加权平均年龄为：265.0±2.1Ma，置信度95%，MSWD=1.02（n=20）；20个分析点的测试结果都落在了谐和曲线上（图3），因此该年龄能够代表岩石的形成年龄。

图2　流纹岩锆石阴极发光照片

图3　流纹岩锆石207Pb/235U-206Pb/238U谐和曲线和加权平均年龄

3.2地球化学特征

（1）岩石化学特征

岩石地球化学特征值（表2）：SiO2含量72.3%～77.9%，TiO2含量0.11%～0.24%；Al2O3含量11.1%～13.6%；Fe2O3含量0.71%～2.28%，FeO含量0.45%～1.5%；MnO含量0.03%～0.06%；MgO含量0.14%～0.39%；CaO含量0.49%～1.45%；Na2O含量1.54%～4.03%；K2O含量3.42%～6.35%；P2O5含量0.03%～0.06%。在火山岩SiO2—Na2O+K2O（TAS）图解中（图略）都投在了流纹岩的范畴中，在Na2O—K2O图解中（图略）显示出钾质——高钾的特征，在碱度图解（图4）中均投在了碱性岩系列中。

表1　阿拉克克尔特地区火山岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素测年结果

图4　碱度率图解

（2）元素分布特征

表2　阿拉克克尔特火山岩岩石地球化学特征值

稀土元素：火山岩岩石稀土元素总量∑REE为178.1-345.9，轻重稀土比值LREE/HREE为7.22-9.85，为轻稀土富集型，δEu为0.14-0.64，具较强的铕负异常，稀土元素配分曲线向右倾（图5）。

岩石微量元素：相对于微量元素平均值，表现为贫Nb、Sr、P、Ti，而K、La、Ce、Zr、Sm相对富集（图6）。

图5　岩石稀土元素配分曲线

图6　岩石微量元素蛛网图

烧失量Cs Rb Sr Ba Nb Ta Zr Hf Th V Cr Co Ni Sc U Ti La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ∑REE LREE HREE LR/HR δEu 1.29 9.58 190 62.1 351 13.6 1.20 191 6.68 15.6 66.9 11.7 1.29 3.28 5.66 2.51 659 29.0 62.6 7.64 27.8 5.96 0.444 4.94 0.856 4.81 0.980 2.98 0.440 3.03 0.443 26.2 178.11 133.42 18.47 7.22 0.24 0.88 5.48 111 38.7 402 12.7 0.89 269 7.59 12.4 43.5 22.8 1.33 8.40 5.72 2.50 1019 42.9 88.5 9.66 35.0 6.56 0.575 5.68 0.935 5.29 1.03 3.06 0.479 3.22 0.468 26.2 229.47 183.12 20.15 9.09 0.28 0.94 3.40 219 60.0 757 13.2 0.90 251 8.45 15.3 63.0 18.0 1.10 6.90 5.45 3.07 899 38.8 65.9 9.35 33.7 6.62 0.698 5.48 0.913 5.25 1.01 2.99 0.453 3.04 0.443 26.9 201.61 155.11 19.58 7.92 0.34 0.55 2.61 174 26.7 116 23.5 1.60 333 9.35 17.3 26.5 26.3 1.08 8.13 5.22 3.81 1019 57.5 114 12.8 46.0 8.55 0.369 7.88 1.22 6.89 1.37 4.17 0.618 4.27 0.619 34.4 300.35 238.94 27.03 8.84 0.14 1.48 3.77 146 50.5 727 21.8 1.45 368 11.2 18.0 50.5 22.8 0.93 6.25 7.35 2.75 1259 65.2 135 15.0 54.5 10.2 0.907 9.35 1.35 7.31 1.41 4.03 0.591 3.92 0.557 36.7 345.90 280.69 28.51 9.85 0.28 0.98 1.92 109 184.5 961 9.6 0.95 258 7.48 15.5 12.9 10.3 2.20 7.16 5.42 2.60 1439 37.0 74.5 8.27 28.5 5.21 0.999 4.06 0.667 3.80 0.76 2.15 0.353 2.36 0.368 21.3 190.21 154.41 14.51 10.64 0.64

图7　里特曼-戈蒂里图解

4.讨论

近年来研究表明，阿拉善北部地区存在大量的华力西末期和印支早期的岩浆侵入事件，并且部分地区还出露有二叠纪火山岩地层，说明这一时期该地区深部岩浆活动和地表岩浆喷发作用均十分强烈。阿拉克克尔特地区火山岩为陆相火山岩，利用岩石化学成分投影于里特曼——戈蒂里图解（图7），在该图解中，样品全部落入造山带火山岩区。结合区域地质背景，该火山岩属于华力西期岩浆活动造山产物。本次获得的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为265.0±2.1Ma，从而说明在晚二叠世研究区属于板块碰撞造山阶段，从而对于约束板块碰撞拼合时间具有一定意义。

5.结论

（1）阿拉克克尔特处火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为265.0±2.1Ma，岩石形成时代为晚二叠世。

（2）流纹岩岩石化学特征值判断该套火山岩为钾质——高钾碱性岩系列，根据稀土元素特征值判断该火山岩属于轻稀土富集型，具较强的铕负异常，岩石微量元素表现为贫Nb、Sr、P、Ti，而K、La、Ce、Zr、Sm相对富集。构造环境属于造山期火山岩。

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XU Lin1，2XIAO Jin2
1.College ofEarth Science，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059 2.Northwestsichuan geological team，Sichuan bureau ofexploration and developmentofgeology andmineral resources，Mianyang，Sichuan，621000

中国地质调查局项目《内蒙古1：5万巴音诺尔公社、二个井、都日吉、乌兰呼都格幅区域地质矿产调查》（编号1212011220454）。

徐琳（1986年—），男，成都理工大学在读硕士研究生，助理工程师，从事区域地质调查工作。