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        赤峰南部地區(qū)礦床的同位素地球化學(xué)特征分析

        2018-11-20 08:18:08丁園軍黃佳星李建波
        世界有色金屬 2018年17期
        關(guān)鍵詞:板塊

        丁園軍,黃佳星,李建波

        (1.江西有色地質(zhì)勘查一隊(duì),江西 鷹潭 335000;2.東華理工大學(xué),江西 南昌 330000)

        赤峰南部地區(qū)位于華北板塊北緣中段(圖1)。該區(qū)大地構(gòu)造單元以康保-赤峰-開原斷裂帶為界,劃分為北部的興蒙造山帶和南部的華北板塊。區(qū)域演化歷史復(fù)雜,南北斷裂帶活動(dòng)控制著構(gòu)造的演化。

        該區(qū)中元古代-古生代位于板塊的最北部邊緣,研究區(qū)內(nèi)未見大的逆沖構(gòu)造。晚侏羅世-早白堊世,區(qū)域伸展開始,礦石圈伸展減?。ㄠ嚂x福等,1996;劉俊來,2003)[1],進(jìn)入盆嶺構(gòu)造演化階段,發(fā)生了由南西向北東的韌性剪切。晚白堊世樓子店變質(zhì)核礦物不斷隆起,伸展拆離系的上盤向東西兩側(cè)下滑,核雜礦物出露地表,原來統(tǒng)一的盆地分開。古新世地幔深部地質(zhì)活動(dòng),研究區(qū)出現(xiàn)了大面積的變質(zhì)礦物噴發(fā)(韓寶福等,1998)[2]。

        1 區(qū)域地質(zhì)概況

        內(nèi)蒙古赤峰地區(qū),依照板塊構(gòu)造特點(diǎn),以西拉木倫河深斷裂為界,以北為西伯利亞-蒙古板塊,以南圍華北板塊。西拉木倫河深斷裂是南北兩大板塊在晚古生代二疊紀(jì)時(shí)期發(fā)生碰撞、古亞洲洋消失的部位。古生代時(shí)期,赤峰地區(qū)為華北板塊北緣活動(dòng)的大陸邊緣,相當(dāng)于火山島弧—海溝位置,蒙古—西伯利亞板塊在二疊紀(jì)末期發(fā)生碰撞,形成了東西向的蒙古褶皺系。

        圖1 赤峰南部礦床晚中生代礦物分布情況

        表1 赤峰南部地區(qū)Sr-Nd同位素組成分析結(jié)果

        圖2 T/Ma-εND(t)與Ist-εND(t)

        早中生代是本區(qū)構(gòu)造礦床地質(zhì)活動(dòng)最為強(qiáng)烈的時(shí)期,礦物侵入非常頻繁,強(qiáng)度大,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

        2 同位素分析

        Sr-Nd同位素分析在德國(guó)慕尼黑大學(xué)同位素實(shí)驗(yàn)室完成,采用MAT261測(cè)試。

        在本文樣品分析過程中,該儀器測(cè)定的NISTSRM-987標(biāo) 樣 的87Sr/86Sr=0.710234±0.000006(2σ),143Nd/144Nd=0.511847±0.000008(2σ),Sr和Nd同位素比值分別采用86Sr/88Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219進(jìn)行質(zhì)量分餾校正。

        本次共對(duì)赤峰南部礦床11件樣品進(jìn)行了Sr-Nd同位素分析(見表1)。

        赤峰南部礦床金屬元素εNd(t)值較低,變化與-12.81~-1.75之間,平均7左右,模式年齡較老(0.2Ga~0.25Ga)(圖2)。

        平均模式年齡變化不大,表明該時(shí)期多種同位素相對(duì)富集,或者他們?cè)馐芰溯^強(qiáng)的古老地殼物質(zhì)的混染。在圖中二者的投影點(diǎn)大部分落入晚奧陶世志留紀(jì)礦床,少部分落入早中元古代地殼。

        礦物的Rb/Sr比值變化與0.3217~4.3990之間,明顯高于原始地幔值表明其應(yīng)為幔源改造的產(chǎn)物,即很有可能為基性礦物經(jīng)演化或與呈酸性礦物質(zhì)混合產(chǎn)生的過渡礦物結(jié)晶形成。

        假如礦石初始比值(Isr)變化很大,發(fā)生漂移,甚至獲得比地球鍶的初始比值(0.698~0.700)還要低的明顯不合理值,這是由于這些礦石的Sr含量低,Rb/Sr比值大而使測(cè)試誤差大一級(jí)對(duì)于計(jì)算年齡的敏感性造成的,不具實(shí)際意義。

        本礦區(qū)礦物類別中 Isr較低,為0.70~0.72,比十萬大山礦帶的0.7198~0.730221(汪紹年,1991)低得多[3]。而εNd(t)為-1.75~ -12.81比后者的-10.8~-12.3(黃萱等,1989)高。

        結(jié)合這些礦物明顯富集輕稀土(LREE)和大離子親石元素(LILE)而強(qiáng)烈虧損Nb/Ta的特點(diǎn)其成因應(yīng)主要與EMII型富集地幔有關(guān),可能少量混入了軟流圈物質(zhì)[5]。

        3 構(gòu)造意義

        近年來的研究可以發(fā)現(xiàn),華北克拉通北緣的燕山-陰山造山帶從二疊紀(jì)末期-三疊紀(jì)早期曾有一次NS向的逆沖推覆-地殼縮短事件,形成華北北緣特大型的板內(nèi)擠壓造山帶。

        該NS向的地質(zhì)事件可在多處發(fā)現(xiàn)其確鑿證據(jù),如亞干、云蒙山、遼南、呼和浩特及醫(yī)巫閭山。在白堊紀(jì)早期,地殼發(fā)生了從構(gòu)造擠壓體制向伸展

        減薄的動(dòng)力學(xué)機(jī)制的轉(zhuǎn)換。前人研究表明,赤峰南部地區(qū)也曾發(fā)生過類似的動(dòng)力學(xué)機(jī)制轉(zhuǎn)折。

        NS向的逆沖使研究區(qū)地殼縮短加厚,加厚地殼使地溫梯度增加,加之幔源礦物層底侵,使位于地殼一定深度的殼源物質(zhì)發(fā)生部分熔融。本文的同位素?cái)?shù)據(jù)介于地幔與殼源之間,從地球化學(xué)角度佐證了研究區(qū)早期確存在一次地殼加厚縮短事件。

        伴隨深部多種礦物入侵與造山帶根部礦物的熔融,當(dāng)造山帶底部不能承受造山帶上部地殼壓力的時(shí)候,造山帶發(fā)生垮塌。構(gòu)造體制由早期的擠壓推覆轉(zhuǎn)變成晚期的垮塌伸展。

        4 結(jié)論

        同位素研究表明:花崗巖的Rb/Sr比值變化明顯高于原始地幔值表明其應(yīng)為幔源巖漿經(jīng)改造的產(chǎn)物,即很有可能為基性巖漿經(jīng)演化或與酸性巖漿混合產(chǎn)生的過渡巖漿結(jié)晶形成。

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