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内蒙古中部的达茂旗-满都拉一带,跨越了华北克拉通和兴蒙造山带两大构造单元,它的一个显著特点是广泛发育了古生代岩浆岩活动。
满都拉地区胡吉尔特.查干哈达庙一带出露一套基性岩系,主要为基性喷出岩,其间出露条带状超基性岩,同时在基性熔岩的东部伴生有一系列中基性侵入岩体。其中辉长岩和玄武岩样品的锆石SHRIMP U-Pb年龄分别为278.5±3.0Ma(MSWD=0.66)和273.7±1.0Ma(MSWD=0.36),表明这套基性岩形成于早二叠世。地球化学分析表明,满都拉地区二叠纪基性岩稀土元素丰度较低,具有LREE轻度亏损、HREE轻度富集的与N-MORB相似的稀土元素分布特征;基性熔岩具有高的(143Nd/144Nd)i值(0.51262~0.51270)、较高的正εNd(t)值(3.4~8.0)和Mg#值(49~54),指示了其来源是亏损的软流圈地幔;相对富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(HFSE),Nb、Ta具有明显的负异常,P、Ti有微弱的负异常,较高(87Sr/86Sr,)i值(0.70490~0.70537)、较低(206Pb/204Pb)i值(17.39~17.93)等富集地幔或者岛弧火山岩的地球化学信息显示源岩可能受到了地壳物质的混染和交代作用。综合研究区基性岩地球化学特征和前人资料表明,满都拉地区的二叠纪基性岩形成于强烈裂谷作用背景,当时区域上可能存在类似于现今红海的有限洋盆。
苏吉火山岩套位于达茂旗北约6公里处,呈北西-南东向条带状展布断续分布,熔岩类以安山岩为主,流纹岩、英安岩次之。本次采集的样品分为基性、中酸性和酸性火山岩单元。其中流纹岩样品和英安岩样品的锆石SHRIMP U-Pb年龄分别为270±2 Ma(MSWD=1.4)和272.5±2.6 Ma(MSWD=0.95),岩浆活动时间为早二叠世。地球化学分析表明,基性岩和中性岩具有相似的地球化学特征,具有较高的∑REE,呈LREE相对HREE富集((La/Yb)N=5.51~17.44)的向右倾斜的球粒陨石标准化的REE分配曲线,轻重稀土分异明显,没有明显的Eu异常;在原始地幔标准化蛛网图上,均表现出了Nb、Ta、P、Ti等HFSE的亏损,以及不同程度的Rb、Ba、Sr、K等LILE的富集。酸性火山岩单元具有典型A型花岗岩特征:具高碱高硅含量,Ba、Sr、Nb、Ta、Ti、及P的相对负异常,高10000xGa/Al、Rb/Sr及K/Rb值,明显的轻重稀土分馏和Eu负异常。酸性具有高ISr值和明显的负εNd(t)值,指示了这些流纹岩的源岩中应有很大比例的壳源物质。在花岗岩分类图解中,流纹岩样品落入后碰撞A2型花岗岩区。在各种构造环境判别图解中,中酸性岩均落入后碰撞的区域。综合苏吉火山岩的地球化学特征以及前人在华北克拉通北缘所取得的研究成果认为,苏吉火山岩所处的达茂旗地区应该在二叠纪早期处于后碰撞的拉伸构造背景下。
综合研究位于满都拉、达茂旗两处的胡吉尔特火山岩和苏吉火山岩岩体的地球化学、地质年代学、源区和形成的构造环境特征,并对比前人对邻区同期火山岩所获得的研究成果表明,石炭纪期间西伯利亚板块与华北板块可能已经沿索伦缝合带完成了最后一期碰撞作用,古亚洲洋也随之闭合。随后在二叠纪早期(~290 Ma)内蒙古中部地区可能广泛进入了后碰撞拉张的构造背景下。位于索伦缝合带上的新生地壳受到的拉伸作用较强烈,在拉张环境下可能已形成裂谷,并进一步发育形成尚未成熟的新洋盆。位于索伦缝合带南侧的华北克拉通北缘,在早二叠世也同样进入了后碰撞拉张的构造演化阶段。