陳井勝，盧崇海，李 斌，李 偉，劉 淼

1.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034；2.遼寧省礦產(chǎn)勘察院，遼寧沈陽110000

內(nèi)蒙古敖漢旗輝綠巖脈體LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)
——對赤峰-開原深斷裂活動的指示

陳井勝1，盧崇海2，李 斌1，李 偉1，劉 淼1

1.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034；2.遼寧省礦產(chǎn)勘察院，遼寧沈陽110000

輝綠巖脈作為來源于地幔的脈體，可作為深斷裂活動的標(biāo)志.在赤峰敖漢旗1∶5萬區(qū)調(diào)工作中，在邢家窩鋪古元古代寶音圖群中識別出近東西向展布的輝綠巖脈.輝綠巖脈鋯石U-Pb LA-ICP-MS年齡顯示603～521 Ma、450 Ma、259～262 Ma、237 Ma、（167.4± 3.0）Ma等5組年齡.其中最小年齡（167.4±3.0）Ma代表了輝綠巖脈體的形成年齡.反映了赤峰-開原深斷裂在中侏羅世的活化；其余幾組年齡也與赤峰地區(qū)不同期次的巖漿活動相對應(yīng).結(jié)合前人資料總結(jié)了赤峰-開原深斷裂的形成與演化.

赤峰-開原深斷裂；輝綠巖脈；鋯石U-Pb年代學(xué)；敖漢旗；內(nèi)蒙古

0 前言

赤峰-開原斷裂是華北地臺與興蒙造山帶的分界線，是任紀(jì)舜（1980）所稱內(nèi)蒙地軸北緣斷裂帶的東段.由于其分布地段被中、新生界廣泛覆蓋，地質(zhì)研究程度不高［1］，僅在地球物理方面有少量研究［2-4］.其演化一直認(rèn)為開始于太古宙末，形成于元古宙［5］.近些年根據(jù)在這條帶上近東西向帶狀分布的華力西期的巖體及超基性巖侵入體的線狀分布，證實深斷裂在華力西期的活動并已切入上地幔頂部［1，6］，赤峰地區(qū)分布的三疊紀(jì)巖漿巖及脈巖［7-9］暗示該斷裂帶至中三疊世基本閉合.該斷裂帶也控制了斷裂兩側(cè)東西向一系列金礦床（點(diǎn)）的分布［10］，赤峰-朝陽金礦化帶中一系列受控于白堊系巖體的金礦床（點(diǎn)）［11-15］也說明赤峰-開原深斷裂在白堊系的活動.但對于此深斷裂帶在晚三疊世—侏羅紀(jì)是否活動還未見報道.

筆者在赤峰敖漢旗地區(qū)進(jìn)行1∶5萬區(qū)調(diào)工作中，在敖漢旗南部的邢家窩鋪一帶的古元古代寶音圖群中識別出一條近東西走向的輝綠巖脈體.基性巖或基性巖脈的出現(xiàn)能夠反映深部斷裂的活動.所以在野外工作的基礎(chǔ)上，本文首次對赤峰敖漢旗地區(qū)輝綠巖脈進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)測定，為巖脈的侵入時代提供科學(xué)依據(jù)，以此探討巖脈年齡與區(qū)域巖漿活動時代的關(guān)系，為赤峰-開原深斷裂的活動提供一定的制約.

1 地質(zhì)概況

赤峰-開原深斷裂為內(nèi)蒙地軸北緣深斷裂帶東段，自河北省圍場向北延伸進(jìn)入內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)，經(jīng)赤峰、敖漢旗等地，向東繼續(xù)延伸入遼寧省，經(jīng)過阜新、開原進(jìn)入吉林省.總體呈東西向展布，表現(xiàn)出大規(guī)模的擠壓破碎帶，破碎帶走向成波狀彎曲，傾向多變，傾角一般在75°左右.破碎帶寬窄不一，從數(shù)百米到數(shù)千米.帶內(nèi)發(fā)育大量壓碎帶、糜棱巖及千枚巖，形成大量擠壓片理和構(gòu)造扁豆體.地球物理資料顯示該段斷裂為巖石圈斷裂.該斷裂及其分支斷裂具有活動時間長，多幕性等特點(diǎn)，因此長期控制著斷裂兩側(cè)的構(gòu)造-巖漿活動以及成礦作用，形成了不同規(guī)模的礦床及礦化現(xiàn)象

等［1，5-6］.

敖漢旗處于赤峰市東部80 km，赤峰-開原斷裂帶于此經(jīng)過，在本區(qū)的表現(xiàn)為：使本區(qū)的古元古代地層——寶音圖群大理巖發(fā)生極不規(guī)則的層內(nèi)揉皺，晚古生代石炭系酒局子組、石嘴子組及二疊系于家北溝組均發(fā)生不同程度的變質(zhì)作用，晚二疊世花崗閃長巖中發(fā)生韌性剪切帶（圖1）.研究區(qū)古元古代寶音圖群由大理巖及斜長角閃巖組成，被后期晚二疊世花崗閃長巖及早白堊世二長花崗巖侵入，被下白堊統(tǒng)義縣組安山巖角度不整合壓蓋.

2 輝綠巖脈巖石學(xué)特征

輝綠巖脈樣品采自赤峰市敖漢旗邢家窩鋪古元古代寶音圖群中，地理坐標(biāo)119°53′02.3″E，42°11′32.1″N.基性巖脈侵入古元古代寶音圖群中，此脈體最寬處為20 m，東西地表走向延長有2.3 km（圖1），近于直立.寶音圖群中構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育.

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geologic map of the study area1—第四系（Quaternary）；2—早白堊世二長花崗巖（Early Cretaceous monzogranite）；3—晚二疊世花崗閃長巖（Late Permian granodiorite）；4—義縣組安山巖（andesite of Yixian Formation）；5—古元古代寶音圖群（Paleoproterozoic Baoyintu Group）；6—輝綠巖脈（diabase dike）；7—韌性剪切帶（ductile shear zone）；8—村莊（village）；9—采樣點(diǎn)（sampling spot）

輝綠巖手標(biāo)本呈灰黑色，變余輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，已發(fā)生綠泥石化.斑晶成分主要為斜長石和普通輝石，呈自形或半自形，具有弱的蝕變，粒徑1～3 mm，斑晶含量10%左右.基質(zhì)為顯晶質(zhì)，主要為斜長石、輝石、綠泥石及副礦物.斜長石呈自形或半自形，具有弱的蝕變，粒徑0.25～0.5 mm，含量為40%～42%；輝石呈他形粒狀，具有較弱的蝕變，粒徑0.1～0.3 mm，含量為38%～40%；副礦物主要為磁鐵礦、磷灰石、榍石、鋯石，含量5%～8%.

3 鋯石U-Pb 年代學(xué)

3.1 分析方法

樣品的破碎和鋯石的挑選工作由河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊地質(zhì)實驗室完成.鍍碳后進(jìn)行陰極發(fā)光掃描電鏡顯微照相（CL）.鋯石的陰極發(fā)光圖像（圖2）在武漢地質(zhì)調(diào)查中心國土資源部中南礦產(chǎn)監(jiān)督檢測中心完成.

鋯石激光剝蝕等離子體質(zhì)譜（LA-ICP-MS）U-Pb同位素分析是由武漢地質(zhì)調(diào)查中心國土資源部中南礦產(chǎn)監(jiān)督檢測中心完成的.激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas2005，ICP-MS為Agilent 7500a.采用氦氣作為載氣，氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度.在等離子體中心氣流（Ar+He）中加入了少量氮?dú)猓蕴岣邇x器靈敏度，降低檢出限和改善分析精密度.每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約20～30 s的空白信號和50 s的樣品信號.對分析數(shù)據(jù)的離線處理采用軟件ICPMSDataCal完成.U-Pb同位素定年中采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，每分析5個樣品點(diǎn)，分析2次91500.鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500的U-Th-Pb同位素比值推薦值據(jù)文獻(xiàn)［16］.鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計算均采用Isoplot/Ex_ver3［17］完成.

3.2 測年結(jié)果

輝長巖脈體中選出的鋯石CL圖像如圖2所示，分析測試結(jié)果見表1.此樣品的鋯石較為單一，以柱狀為主，長短軸比為1.5～3，振蕩環(huán)帶發(fā)育（圖2）.鋯石的Th/U值比較高，除去一個值很低外，其余均處于0.31～3.56之間，說明為巖漿鋯石［18-20］.

圖2 輝綠巖脈體鋯石CL顯微圖像Fig.2 The CL microscopic images of zircons from diabase dike

共有20個樣品測點(diǎn)，其中15、17、18三個點(diǎn)由于調(diào)諧度比較低，結(jié)果不能用；7號點(diǎn)（603.17±12.26）Ma、8號點(diǎn)（450.75±8.77）Ma、9號點(diǎn)（237.31±3.73）Ma、14號點(diǎn)（521.57±10.24）Ma均為捕獲的單一年齡.206Pb/238U-207Pb/235U諧和線上可見數(shù)據(jù)主要分為兩組，一組加權(quán)平均年齡為（260.7±7.8）Ma（n=3，MSDW=0.037），另一組加權(quán)平均年齡為（167.4±3.0）Ma（n=10，MSDW=1.19）.

圖3 輝綠巖脈體鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3 The U-Pb Concordia diagram of zircons from diabase dike

表1 輝綠巖脈體鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析結(jié)果Table 1 The LA-ICP-MS zircon U-Pb data of diabase dike

4 討論

4.1 輝長巖脈鋯石U-Pb年代學(xué)及其意義

基性巖脈體中由于SiO2不飽和，所以結(jié)晶過程中形成鋯石比較少，一般會含有部分的繼承鋯石［21］.繼承鋯石對于揭示巖漿活動具有重要指示意義［22-23］.從TK1樣品可用的17個測試點(diǎn)數(shù)據(jù)中，可以分為5個年齡組：603～521 Ma、450 Ma、259～262 Ma、237 Ma、（167.4± 3.0）Ma.其中最小年齡（167.4±3.0）Ma代表了輝綠巖脈體的形成年齡，與最新得到的研究區(qū)以西15 km的燒鍋營子二長花崗巖巖體（161 Ma，內(nèi)部資料）和研究區(qū)西南 2 km的大黃花銅礦點(diǎn)有關(guān)的大黃花巖體（162Ma，內(nèi)部資料）為同一時代的產(chǎn)物.其余幾組年齡為繼承鋯石，說明還存在更早的4期巖漿活動，其中第三組年齡與沿著赤峰-開原斷裂帶大面積分布的華力西期晚期的巖漿巖相對應(yīng)［24-28］，同時研究區(qū)南20 km的八家子正長花崗巖（年齡為260 Ma，內(nèi)部數(shù)據(jù)）也是此時形成.第四組年齡與赤峰南部喀喇沁巖體的大面積花崗巖及赤峰北部的花崗巖體為同一時代［7-9］.第一組及第二組年齡暗示本區(qū)在新元古代末期—早古生代早期、早古生代中奧陶世存在巖漿活動，屬于赤峰地區(qū)新發(fā)現(xiàn)具有巖漿活動的時代.

4.2 赤峰-開原深斷裂的活動時代

斷裂的活動時代和地層的變形時代除了少數(shù)情況存在同生變質(zhì)礦物外［29］，多數(shù)情況不能直接確定，經(jīng)常是通過巖漿巖的時代來限定的［21］.基性巖脈來源于幔源巖漿，是地殼伸展體制下深源巖漿淺部就位的產(chǎn)物，作為斷裂活動上限的一個參考，可以提供深部物質(zhì)組成和動力學(xué)背景等方面的信息［30］.本文赤峰敖漢旗南部邢家窩鋪輝綠巖脈鋯石U-Pb年齡為中侏羅世，顯示赤峰-開原斷裂在中侏羅世發(fā)生了活化，可能是鄂霍次克洋最終閉合過程中，兩大地塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)，重新活化華北北緣近東西向斷裂［31］.

研究區(qū)以西40 km的熱水地區(qū)寶音圖群斜長角閃巖（原巖為玄武巖）鋯石U-Pb年齡為1860 Ma（待刊資料）印證了赤峰-開原深斷裂形成于元古宙［5］；經(jīng)過加里東運(yùn)動的發(fā)展期與華力西期的活動期，在中三疊世晚期基本閉合［7-9］之后，中三疊世—中侏羅世，由于構(gòu)造應(yīng)力發(fā)生轉(zhuǎn)變，從古亞洲洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)變?yōu)樘窖蟀鍓K斜向俯沖構(gòu)造域，此過程雖然顯示擠壓的構(gòu)造背景，但是敖漢旗南部邢家窩鋪中侏羅世輝綠巖脈的出現(xiàn)，暗示此時深斷裂的活動.此后，由于太平洋板塊的斜向俯沖，深斷裂在白堊紀(jì)發(fā)生活化，大量與金礦有關(guān)的巖體侵入［11-15］，并且使晚侏羅世花崗巖體沿北東向發(fā)生碎裂，部分位置形成破碎帶，改變原有的斷裂形態(tài).

5 結(jié)論

（1）赤峰市敖漢旗赤峰-開原深斷裂中輝綠巖脈體鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡可分為5組：603～521 Ma、450 Ma、259～262 Ma、237 Ma、（167.4±3.0）Ma.其中最小年齡（167.4±3.0）Ma代表了輝綠巖脈體的形成年齡，其余幾組年齡均可與區(qū)域上的巖漿活動時代相對應(yīng).

（2）赤峰敖漢旗南部邢家窩鋪輝綠巖脈體鋯石UPb年齡為中侏羅世，暗示赤峰-開原深斷裂在中侏羅世發(fā)生活動，是兩大地塊在中—晚侏羅世最終碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)，重新活化華北北緣近東西向斷裂.

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ZIRCON LA-ICP-MS U-Pb GEOCHRONOLOGY OF THE DIABASE DIKES IN AOHAN QI,INNER MONGOLIA:Indication for the Activity of Chifeng-Kaiyuan Deep Fault

CHEN Jing-sheng1,LU Chong-hai2,LI Bin1,LI Wei1,LIU Miao1

1.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China; 2.Liaoning Institute of Mineral Exploration,Shenyang 110000,China

Diabase dikes,which are derived from the mantle,can be used as an indicator of deep fault activities.During the 1∶50000 geology survey in Aohan Qi area,Inner Mogolia,the authors identified near east-west extended diabase dikes in the Paleoproterozoic Baoyintu group in Xingjiawopu.The zircon U-Pb LA-ICP-MS dating of the diabase dikes show five age groups:603-521 Ma,450 Ma,259-262 Ma,237 Ma and 167.4±3.0 Ma.The youngest age（167.4±3.0 Ma）represents the cooling age of the dikes,indicating the activation of Chifeng-Kaiyuan deep fracture in Middle Jurassic.The other ages are also corresponding to the magmatic activities of different periods in Chifeng area.The formation and evolution of the Chifeng-Kaiyuan deep fault are summarized by combination with previous literatures.

Chifeng-Kaiyuan deep fault;diabase dike;zircon U-Pb chronology;Aohan Qi;Inner Mongolia

1671-1947（2015）06-0521-05

P588.13；P597

A

2015－06－03；

2015-06-13.編輯：張哲．

中國地質(zhì)調(diào)查局區(qū)域地質(zhì)大調(diào)查項目“內(nèi)蒙古1∶5萬敖漢旗、搗各郎營子、新地、鐵匠營子幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”（12120113053400）、“內(nèi)蒙古敖漢旗大黃花地區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查”（1212114055501）.

陳井勝（1983—），男，博士研究生，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，主要從事火成巖巖石學(xué)方面研究，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)黃河北大街280號，E-mail//5202268@qq.com