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活动大陆边缘是地球上岩浆和构造活动最为活跃的地区,板块构造体制下的“俯冲-碰撞-伸展”造山循环过程控制着活动大陆边缘岩浆作用方式、规模以及大陆地壳生长模式。内蒙古中部达来地区在晚古生代处于西伯利亚克拉通南缘,区域构造上隶属于中亚造山带东段的乌梁雅斯太活动大陆边缘。本文以红格尔岩体、柴达木音岩体和乌苏拉其岩体为代表的晚古生代侵入杂岩为研究对象,开展了系统的岩相学、年代学、元素与同位素地球化学研究,旨在建立其时代格架,探讨其成因和地球动力学过程,进而揭示其暗含的大陆地壳生长意义。 这些侵入杂岩呈现以二长花岗岩为主的酸性端元和以辉长岩-闪长岩-辉绿岩脉为代表的基性端元的“双峰式”组合特征。依据锆石U-Pb年代学研究,它们可以划分为三个岩浆期次:(1)早石炭世(328 Ma);(2)晚石炭世(310~299Ma)和(3)早二叠世(290~274Ma)。此外在乌苏拉其岩体中发现锆石U-Pb加权平均年龄为168Ma的辉长岩。 辉长岩-闪长岩-辉绿岩为代表的基性端元具有富镁、钙碱性-碱性、准铝质特征,具轻稀土轻度富集而重稀土相对亏损的稀土元素配分模式,具有高的Rb、Ba、Th、U丰度,微量元素蛛网图上呈现明显的Nb、Ta负异常;它们具有低初始87Sr/86Sr比值、正εNd(t)值和锆石εHf(t)、中等锆石δ18O值以及新元古代Nd-Hf模式年龄,元素地球化学和同位素地球化学显示基性岩系列可能来自深度为70~80km的交代岩石圈地幔部分熔融。 依据元素地球化学特征,达来地区花岗岩按成因可以划分为I-型花岗岩和A-型花岗岩。I-型花岗岩构成柴达木音岩体和乌苏拉其岩体主体,呈现碱钙-钙碱性、镁质、弱过铝质特征,弱轻稀土富集,无或者弱Eu负异常,富集大离子亲石元素;A-型花岗岩以红格尔岩体及柴达木音和乌苏拉其岩体中的部分单元为代表,呈现钙碱性-碱钙性,铁质、弱过铝质特征,具有高Zr、Nb、Ce、Y含量和Ga/Al比值,轻稀土元素相对富集,具明显负Eu、Ba、Sr、P和Ti负异常等特征。I-型花岗岩和A-型花岗岩均具有低初始(87Sr/86Sr)i比值、正εNd(t)、正高锆石εHf(t)和锆石δ18O值组成特征。I-型花岗岩可能来源于弧下中基性壳源岩石脱水熔融及其后的结晶分异,而A-型花岗岩可能来源于紫苏花岗质岩石部分熔融。 柴达木音岩体中I-型的基性显微包体的形成时代与寄主花岗岩基本一致。包体具有典型的岩浆结构,存在钾长石斑晶和针状磷灰石,其呈现钙碱性-碱性、准铝质-过铝质特征,具有明显Eu、Ba和Sr负异常;初始87Sr/86Sr比值为0.702966、正εNd(t)(+1.49),正高εHf(t)值和相对高的锆石δ18O值(δ18O=7.23~8.50‰)。岩相学和地球化学特征显示这些基性显微包体形成于基性和酸性岩浆的混合作用。 达来地区晚古生代岩浆岩的准确厘定为内蒙古中部与蒙古南部地体及中国东北地区晚古生代岩浆事件对比、晚古生代时期古亚洲洋演化地体格局和古亚洲构造域演化过程恢复提供了重要依据。内蒙古中北部晚古生代岩浆岩建造在地球化学特征上呈现从早期钙碱性岛弧岩浆系列到晚期高钾钙碱性-碱性板内伸展岩浆系列的变化,这不仅记录了西伯利亚南缘活动大陆边缘的弧后盆地从扩张-俯冲乃至闭合-伸展的完整演化过程,也见证了活动大陆边缘由双向俯冲导致的洋盆俯冲-闭合为主的地壳生长与重建过程向造山后垮塌和岩石圈拆沉机制驱动的大陆地壳垂向增生与再造演化过程。