阴山及邻区三叠纪富碱侵入岩的成因意义

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• 责任者：汤艳杰^c中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室^d1973^f研究员 ; 张宏福 ; 英基丰^c西北大学大陆动力学国家重点实验室
• 刊名：岩石学报
• 出版年：2014
• 卷期：30^b7
• 关键词：侵入体11^a阴山20^a三叠纪 ; 岩石化学 ; 壳幔作用 ; 正长岩
• 页码：2031～2040
• 索书号：P350.66/357
• 图表：^c参43插图
• 分类号：0610
• 文摘期号：2014/12

摘要

富碱侵入岩主要包括碱性岩和碱性花岗岩以及碱长花岗岩，其全碱含量(K₂O+Na₂O)一般＞8%。碱性岩主要包括正长岩、霞石正长岩、辉石正长岩、霓霞正长岩、闪石正长岩等，在岩石化学上相对贫硅富铝高碱。碱性花岗岩是指含碱性角闪石、碱性辉石的花岗岩，相对富硅贫铝高碱。在各类侵入岩中，富碱侵入岩所占比例很小，其出露面积约占各类侵入岩出露总面积的2%。但是，富碱侵入岩却有重要的矿产和地质意义。富碱侵入岩的研究不仅对于揭示岩石圈地幔的组成特征、壳幔相互作用及其地球动力学背景具有重要的意义，而且，能为有关岩石圈演化、找矿勘查和资源评价工作提供科学依据。根据对现有资料的总结，燕辽—阴山地区目前已发现很多三叠纪的富碱侵入岩体，它们西起内蒙古包头市，东到吉林省的中部，向东一直延伸到朝鲜的北部，大体分布于北纬40°～42°之间(宽度约100 km)，构成一条近EW向、长达1 500 km的碱性岩带。阴山及邻区的三叠纪富碱侵入岩分布在包头、凉城、四子王旗、察哈尔右后旗和察哈尔右中旗地区，东边与之相邻的碱性侵入岩主要分布在天镇、阳原和矾山，它们形成于268～190 Ma，其中凉城和包头富碱侵入岩的形成年龄较小(197～190 Ma)。这些杂岩体的岩石学和地球化学组成变化较大，其SiO₂含量变化可从35%到70%。相比之下，四子王旗和察哈尔地区的正长岩具有较高的SiO₂和Al₂O₃含量，较低的TiO₂、Fe₂O₃和MgO，这可能反映了它们是地幔源区物质较高程度部分熔融的产物，而且经历了相对较大程度的辉石、橄榄岩和角闪石的分离结晶作用。绝大多数正长岩具有很低的MgO含量，落在了板片熔融实验(1～4 GPa)所产生的熔体范围之内，部分样品具有相对较高的MgO含量和Mg^#，落在了来源于大洋板片熔融所产生的埃达克岩范围内，说明这些岩石的形成可能与再循环的俯冲板片熔融有关。这些侵入岩普遍富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Ba，K和Sr)富集、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)、Th、U和P，其ε_Nd(t)和(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值的变化范围分别为-17～-3和0.705 4～0.709 2。多数数据点落在了大洋沉积物的范围内，显示出II型富集地幔参与的特征，即这些正长岩的原始岩浆主要来源于富集的岩石圈地幔。四子王旗正长岩具有最低的ε_Nd(t)值(-17)，表明下地壳物质的贡献较大，这与其钾长石的Pb同位素组成特征相一致。现有的Pb同位素数据也表明在研究区富碱侵入岩的岩浆形成过程中有大洋物质的参与。从ε_Nd(t)值与侵入岩形成年龄的相关性变化可以看出，随着形成年龄的减小，下地壳物质的贡献在增加。总之，上述特征表明它们主要来源于富集的岩石圈地幔，并有不同程度的下地壳物质的参与。该富集地幔的形成与古亚洲洋的俯冲作用有关。由于富碱侵入岩通常形成于拉张的构造背景下，因此研究区富碱侵入岩的形成标志着古亚洲洋的闭合以及华北—蒙古陆块碰撞的结束。这些俯冲和碰撞事件造成了华北北缘岩石圈地幔组成和性质的明显改变。该区富碱侵入岩的岩浆活动时空分布规律及其动力学背景尚需精确的年代学和详细的地球化学研究来进一步制约。