内蒙古巴林右旗晚侏罗世巴彦琥硕花岗岩地球化学特征、锆石U—Pb年龄及Hf同位素组成
冯罡+万乐+刘正宏+白新会+关庆彬+李鹏川
摘 要：巴彦琥硕花岗岩采自内蒙古巴林右旗北部，其主要岩性为中细粒花岗岩、细粒二长花岗岩。通过地球化学、锆石U-Pb定年及Hf同位素分析研究，探讨巴彦琥硕花岗岩成因及其地质意义。锆石U-Pb年代学研究结果表明，巴彦琥硕花岗岩锆石U-Pb年龄为150 Ma，形成于晚侏罗世。岩石学和地球化学研究表明：SiO2质量分数不低于71.3%，Al2O3不低于12.15%，w（K2O）+w（Na2O）值为7.74%～8.29%，w（K2O）/w（Na2O）值为0.88～1.57，Sr质量分数为（61.7～197.5）×10-6，Y为（17.3～33.2）×10-6，w（Sr）/w（Y）值低，为1.77～3.56，巴彦琥硕花岗岩属低锶高钇型岩石；岩石轻、重稀土元素分馏明显，w（La）N/w（Yb）N值为3.06～10.89，显示出明显的Eu负异常。锆石Hf同位素分析显示εHf（t）值介于6.1～12.3之间，显示源区亏损的特征。考虑到侏罗世—白垩世期间太平洋板块对中国东部边缘的俯冲作用，巴林右旗北部晚侏罗世巴彦琥硕花岗岩的形成受太平洋板块俯冲作用影响，形成于挤压向伸展体制转换的过渡期。
关键词：花岗岩；地球化学；侏罗世；锆石；U-Pb年龄；Hf同位素；钙碱性系列；内蒙古
中图分类号：P588.12+1；P597+.3 文献标志码：A
Geochemical Characteristics， Zircon U-Pb Age and Hf Isotopic
Composition of Late Jurassic Bayanhushuo Granites
in Balinyou Banner of Inner Mongolia
FENG Gang1， WAN Le2， LIU Zheng-hong2， BAI Xin-hui2， GUAN Qing-bin2， LI Peng-chuan2
（1. Inner Mongolia Second Hydrogeology Engineering Geological Prospecting Institute， Erdos 017000，
Inner Mongolia， China； 2. School of Earth Sciences， Jilin University， Changchun 130061， Jilin， China）
Abstract： Bayanhushuo granites are collected from the northern part of Balinyou banner， Inner Mongolia. The main lithology includes fine grained granite and fine grained monzonitic granite. Based on geochemistry， zircon U-Pb dating and Hf isotopic analysis， the genesis of Bayanhushuo granites and the geological significance were discussed. Zircon U-Pb dating indicates that the zircon age of Bayanhushuo granite is 150 Ma， forming in Late Jurassic. Petrological and geochemical results show that the mass fraction of SiO2 is not lower than 71.3%， Al2O3 is not lower than 12.15%， w（K2O）+w（Na2O） is 7.74%-8.29%， w（K2O）/w（Na2O） is 0.88-1.57； the mass fraction of Sr is （61.7-197.5）×10-6， Y is （17.3-33.2）×10-6， w（Sr）/w（Y） is low with the value of 1.77-3.56； Bayanhushuo granite belongs to the rock with low Sr and high Y； the fractionation between LREE and HREE of the rock is significant， w（La）N/w（Yb）N is 3.06-10.89 with obvious negative Eu anomaly. The zircon Hf Isotopic analysis demonstrates that εHf（t） is 6.1-12.3， showing the magma originates from depleted source. Considering the subduction of Pacific Plate on the edge of the eastern China in Jurassic-Cretaceous， the formation of Late Jurassic Bayanhushuo granite in the northern of Balinyou banner， which is affected by the subduction of Pacific Plate， is in a tectonic transition setting from compression to extension.
Key words： granite； geochemistry； Jurassic； zircon； U-Pb age； Hf isotope； calc-alkaline series； Inner Mongolia
0 引 言
大兴安岭是中国北部重要的多金属成矿区，长期的地质构造演化和多期次的岩浆活动为本区域提供了良好的成矿条件。这也促使研究者对大兴安岭地区的地质构造和成矿动力背景不断地进行探讨[1]。多金属矿区的形成在很大程度上受岩浆活动的控制。区内中生代岩浆岩十分发育，多数学者认为晚侏罗世—早白垩世岩浆活动最为强烈，构成了大兴安岭岩浆岩的主体[2-5]。目前，对大兴安岭中生代大规模岩浆活动的构造动力学背景仍存在争议，主要有两种观点：太平洋板块对欧亚大陆东部的西向俯冲作用[6-11]；在二叠纪末期华北板块和西伯利亚板块沿着索伦—林西缝合带碰撞闭合并与后期的蒙古—鄂霍茨克洋向南俯冲挤压[12-16]。张宏等通过对辽西、冀北以及大兴安岭南段地区研究，发现这些地区早、中侏罗世与晚侏罗世—早白垩世火山岩之间发育一套磨拉石建造，早、中侏罗世期间辽西、冀北以及大兴安岭南段地区处于挤压环境，晚侏罗世—早白垩世因太平洋板块运动方向的改变使得欧亚大陆东部所受NW向挤压作用明显减弱[4]。
《白塔子林西幅1∶200 000地质矿产报告》[17]将巴彦琥硕以北花岗岩定为钾长花岗岩和花岗斑岩，并对该区花岗岩进行U-Pb定年，得到的年龄为94 Ma；王友等对沙力嘎坝附近花岗岩中的钾长石和黑云母进行K-Ar测年，结果显示花岗岩年龄为167 Ma[18]；《五十家子等3幅1∶50 000区域矿产地质调查总体设计》报道了内辉腾河两岸的石英闪长岩U-Pb年龄为157 Ma，并被后期花岗斑岩和中细粒花岗岩侵入[19]，这与本文的定年结果（150 Ma）相近。针对这一区域花岗岩的研究，郭峰等认为大兴安岭中南段中生代基性火山岩源自于被俯冲洋壳/陆壳析出的流体交代地幔楔或亏损地幔部分熔融[20]；薛刚等认为这一区域的火山岩岩浆来自于深部地壳或上地幔，为深部岩浆上涌所致[3]。在前人研究基础上，笔者通过地球化学、锆石U-Pb定年及Hf同位素分析研究，探讨巴彦琥硕花岗岩成因及其地质意义，为区内花岗岩岩浆的来源、岩石成因和形成的构造背景等提供依据。
1 区域地质背景
内蒙古巴林右旗巴彦琥硕大地构造位置属于天山—兴蒙褶皱带，东部为嫩江断裂，南部为西拉木伦断裂，西北为贺根山—嫩江断裂（图1），是古亚洲洋构造域和环太平洋构造域的叠加区域[21]。晚古生代—中生代以来，大兴安岭中南段先后经历了华北板块和西伯利亚板块拼接碰撞、蒙古—鄂霍茨克洋闭合[22]；中生代后期，太平洋板块的西向俯冲作用加剧，使得区域进入环太平洋构造体制[23]，大兴安岭中南段在这一时期由挤压向伸展发生转换，岩石圈发生快速伸展、减薄并伴有软流圈的上涌活动[24]，随后进入伸展构造演化阶段[25]；晚侏罗世—早白垩世，研究区进入后碰撞时期，并发生强烈的岩浆活动和盆岭构造样式组合[26]。
图件引自文献[17]
图1 内蒙古巴彦琥硕花岗岩地质构造简图
Fig.1 Geological Structural Sketch Map of Bayanhushuo Granites in Inner Mongolia
研究区出露的地层单元主要有：二叠系寿山沟组浅海—滨海相碎屑沉积岩、大石寨组火山岩、哲斯组和林西组碎屑岩（大石寨组和哲斯组为海相沉积地层，林西组主要为海陆交互相沉积[27-28]）；侏罗系满克头鄂博组陆相喷发的中酸性火山碎屑岩；玛尼吐组中酸性火山碎屑岩。受NE向断裂控制，岩体周围地层大体呈NE向展布，研究区北部与西侧见有岩体侵入二叠系哲斯组地层，地层表现出西南宽、东北窄的特点，岩性较为简单，为一套浅海相碎屑岩夹碳酸盐岩建造，与下伏大石寨组为整合接触；区内西侧见有寿山沟组，与上覆大石寨组呈整合接触；岩体南部侵入玛尼吐组火山角砾岩中；岩体东部则侵入满克头鄂博组火山碎屑岩中。区内岩浆活动十分频繁，广泛出露侏罗纪花岗岩侵入体，其主要分布于巴彦琥硕地区以北，呈带状NE向展布。区内花岗岩风化一般，岩体的岩相带较为清晰。通过野外观测，岩体外部相为细粒石英闪长岩、石英正长闪长岩、石英闪长玢岩等，辉腾河两侧主要岩性为石英闪长岩，岩体内部相以中粒石英闪长岩为主，其次为二长花岗岩。
2 岩相学特征
巴彦琥硕岩体的主要岩性为中细粒花岗岩，局部见有零星分布的细粒二长花岗岩顶部相和黑云母二长花岗岩。根据野外观察，岩体的风化作用较强，风化面呈浅灰白色，具有球状风化特征；岩体北侧见有花岗斑岩脉群沿15°与320°裂隙贯入，部分被一组EW向辉绿岩、微晶闪长岩脉穿插；岩体周围有几处铜矿化。
黑云母二长花岗岩风化面呈灰黑色，新鲜面呈灰褐色，具有花岗结构和块状构造[图2（b）和图3（a）、（d）]，主要由斜长石（体积分数为45%）、条纹长石（25%）、石英（25%）和黑云母（5%）组成，副矿物为磷灰石、磁铁矿和不完整双锥锆石。
中细粒花岗岩风化面呈灰黄色，新鲜面呈灰黄色，具有花岗结构和块状构造[图2（c）]，主要由钾长石（体积分数为70%）和石英（30%）组成。
细粒二长花岗岩风化面呈灰褐色，新鲜面呈青灰色，具有花岗结构和块状构造。主要成分有：①微斜条纹长石或条纹长石（体积分数为35%），具有格子状双晶和条纹结构，高岭土化明显；②斜长石（35%～40%），见两组近正交的完全解理，具有聚片双晶，见有绢云母化；③石英（25%），呈一级灰白干涉色，表面干净；④少量具有绿泥石化的黑云母。副矿物主要有磷灰石磁铁矿、榍石[图2（a）、（d），图3（b）、（c）]。从侵入体边缘到内部，条纹长石的增加和斜长石的减少比较明显，辉石、角闪石迅速减少。
图2 二长花岗岩、黑云母花岗岩及中细粒花岗岩照片
Fig.2 Photos of Monzonitic Granite， Biotite Granite and Fine Grained Granite
图3 巴彦琥硕花岗岩显微照片
Fig.3 Microphotographs of Bayanhushuo Granites
3 分析方法
3.1 地球化学测试和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年
采集的锆石测年样品来自于沙力嘎坝单元南部辉腾河附近（118°36′34″E，43°59′17″N）的露头，岩石比较新鲜，样品编号W28N-1。野外采集6块岩石标本进行主量元素和微量元素分析，选取其中一块二长花岗岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和Hf同位素分析。所取的地球化学样品编号为W28YQ-1、W29YQ-1、W29YQ-2、W30YQ-1、W31YQ-1和W32YQ-1。
锆石的挑选和制靶在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成。首先，将原岩样品粉碎至0.15～0.18 mm （80～100目），再经过淘洗和电磁分选方法进行分离，得到较高纯度的样品；在双目镜下将挑选出来的锆石摆放在环氧树脂表面，尽量保证锆石长轴平行于环氧树脂表面，然后对锆石进行打磨和抛光，使锆石内部充分暴露，再拍摄透射光、反射光和阴极发光（CL）图像。
锆石U-Pb同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所实验室LA-ICP-MS仪器上用标准测定顺序完成。采用标准锆石GJ-1和SRM610的测定值来校正，根据锆石图像选择合适区域进行测试，通过直径为30 μm的激光束击打锆石颗粒。测得数据用Andersen方法[29]进行同位素比较，去除普通Pb的影响。使用ICP-MS DataCAl程序处理锆石测年中的U-Pb年龄，用ISOPLOT程序[30]进行年龄计算成图，所得的同位素比值和年龄误差类型均为1σ。
岩石的化学分析是在广州澳实分析检测有限公司完成。样品的主量元素通过X射线荧光光谱仪测定，分析精度优于1%；痕量元素采用等离子质谱仪完成，分析精度优于5%。
3.2 锆石Hf同位素分析
锆石Hf同位素分析是在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室进行的，所用仪器为Neptune多接收等离子质谱和Newwave UP213紫外激光剥蚀系统（LA-MC-ICP-MS）。试验过程中采用He作为剥蚀物质载气，根据锆石大小，剥蚀直径采用40 μm，测定时使用锆石国际标样GJ1和 Plesovice作为参考物质，分析点与U-Pb定年分析点为同一位置。分析过程中，锆石标准GJ1的N（176Hf）/N（177Hf）加权平均值为0.282 007 ±0.000 007，相关仪器运行条件及详细分析流程见文献[31]。误差类型为2σ，样本量为36个。
4 结果分析
4.1 锆石U-Pb同位素分析
锆石阴极发光图像（图4）显示，锆石晶形较好，发育韵律环带结构，显示岩浆成因特征[32-33]。LA-ICP-MS 锆石U-Pb定年分析结果中，锆石w（Th）/w（U）值较高（0.33～0.68）（表1），平均值为0.48，均大于0.30，而且锆石Th、U含量之间具有正相关关系[34] （图5），反映岩浆成因特征[35]。该年龄样品共16个测点，锆石投影均落在谐和曲线上及附近，n（206Pb）/n（238U）年龄集中在148～154 Ma，加权平
图4 巴彦琥硕花岗岩锆石阴极发光图像
Fig.4 CL Images of Zircons of Bayanhushuo Granites
表1 巴彦琥硕花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析结果
Tab.1 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Dating of Bayanhushuo Granites
注：测试样品为W28N-1；N（·）/N（·）为同一元素同位素比值，N（·）为该元素的原子丰度；n（·）/n（·）为不同元素同位素比值，n（·）为元素的物质的量。均年龄为（150±1）Ma，平均标准权重偏差（MSWD）为1（图6），表明巴彦琥硕花岗岩的形成时代为晚侏罗世。
4.2 主量元素和微量元素分析
巴彦琥硕花岗岩主量元素和微量元素分析结果中，6个样品的SiO2含量（质量分数，下同）较高，为71.3%～77.3%，TiO2为0.10%～0.33%，MgO为0.10%～0.53%，Al2O3为12.15%～14.05%，全碱（w（K2O）+w（Na2O））为7.74%～8.29%，w（K2O）/w（Na2O）值为0.88～1.57，显示低钠、富钾的特征（表2）；A/CNK值为1.00～1.18，平均值为1.05，A/NK值为1.12～1.25，平均值为1.18，属于过铝质系列[图7（a）]；在TAS图解[图7（b）]中，样品全部落在亚碱性系列花岗岩范围内。Mg#值较
图5 Th-U图解
Fig.5 Diagram of Th-U
低，介于16～27之间（表2）。与Barbarin花岗岩类分类标准（富钾或钾长石斑晶钙碱性花岗岩和富角闪石钙碱性花岗岩）[36]相比，巴彦琥硕花岗岩相当于富钾钙碱性花岗岩类；岩体总体表现出富硅、富碱和酸性组分特点。在K2O-SiO2图解（图8）中，样品全部位于高钾钙碱性系列。样品呈现富Si、Na和K，贫Ca、Mg、Al、Ba、Sr、Eu，高w（FeOT）/w（MgO）值，富Rb、Th、Nb、Zr、Y等高场强元素；球粒陨石标准化稀土元素配分模式呈燕式分布，总体上表现出高硅、富碱、低铝、低钙等特点。在所取样品中未发现有包体；样品分析中显示高w（Rb）/w（Sr）值、偏高的分异指数（DI）（84.24～94.75）和高Wright碱度率（3.19～4.85）。这些特征都区别于I型花岗岩而表现出明显的A型花岗岩特征[37-39]，因为A型花岗岩是与碰撞作用相关联的[40]。在Na2O-K2O图解[图9（a）]和Nb-Y-3Ga图解[图9（b）]中，样品测点全部落入A型花岗岩和造山后A型花岗岩区域中。以上特征都说明巴彦琥硕花岗岩为过铝质A2型花岗岩，具有后碰撞特征。
在球粒陨石标准化稀土元素配分模式[图10（a）]中，巴彦琥硕花岗岩稀土元素总含量为（119.62～164.18）×10-6，重稀土元素总含量较高（Yb含量为
图6 锆石U-Pb年龄谐和曲线和年龄分布
Fig.6 Zircon U-Pb Concordia Diagram and Distribution of Ages
图7 A/CNK-A/NK图解和TAS图解
Fig.7 Diagrams of A/CNK-A/NK and TAS
表2 巴彦琥硕花岗岩主量、微量和稀土元素分析结果
Tab.2 Analysis Results of Major， Trace and Rare Earth Elements of Bayanhushuo Granites
注：w（·）为元素或化合物含量；wtotal为主量元素总含量；wREE为稀土元素总含量；wLREE为轻稀土元素总含量；wHREE为重稀土元素总含量；w（·）N为元素含量球粒陨石标准化后的值；δ（·）为元素异常；A.R值为Wright碱度率。
图件引自文献[41]
图8 K2O-SiO2图解
Fig.8 Diagram of K2O-SiO2
A1为非造山A型花岗岩；A2为造山后A型花岗岩；
图（b）引自文献[42]
图9 Na2O-K2O图解和Nb-Y-3Ga图解
Fig.9 Diagrams of Na2O-K2O and Nb-Y-3Ga
（1.82～4.43）×10-6），轻稀土元素分馏较明显（w（La）N/w（Yb）N）值为3.06～10.89），Eu具有明显的负异常，总体表现为轻稀土元素富集性。
在原始地幔标准化微量元素蛛网图[图10（b）]中，巴彦琥硕花岗岩总体表现为高度富集Rb、U、K等大离子亲石元素（LILE），相对亏损Nb、Ta、Ba、P和Ti等高场强元素（HFSE），元素Nb、Ta具有中等—弱亏损；该图与海西期科西嘉造山花岗岩基的蛛网图相似[43]。巴彦琥硕花岗岩Sr含量低，为（61.7～197.5）×10-6，而Y含量高，为（17.3～33.2）×10-6，w（Sr）/w（Y）值低，为1.77～3.56，说明该岩体属低锶高钇型岩石。
4.3 锆石Hf同位素分析
巴彦琥硕花岗岩（样品W28N-1）中10个锆石分析点的n（176Yb）/n（177Hf）、n（176Lu）/n（177Hf）值分别为0.068 75～0.226 85和0.001 40～0.004 05（表3）。仅有1颗锆石n（176Lu）/n（177Hf）值为0.004 05，其余的非常接近或小于0.002，平均值为0.002 52。10个锆石分析点N（176Hf）/N（177Hf）值为0.282 88～0.283 03，εHf（t）值均为正值（6.1～12.3），二阶段模式年龄（TDM2）为415～810 Ma，平均值为667 Ma。
5 讨 论
5.1 岩石成因
内蒙古巴林右旗巴彦琥硕地区岩体多被古生代晚期—中生代中后期的变质沉积岩和火山碎屑岩所包围。方曙等认为变质沉积岩为过铝质型花岗岩的主要源区，而区内的花岗岩基本属于过铝质型花岗岩[44]。潘明认为当w（CaO）/w（Na2O）值小于0.3时，过铝质型花岗岩是由泥质岩类转换而来[24]，而本区所取的岩石样品w（CaO）/w（Na2O）值大部分小于0.3，在区内东北部地壳广泛分布二叠系林西组变质沉积岩，因此，区内花岗岩源区来自于壳源的可能性是存在的。
ws为样品含量；wc为球粒陨石含量；wp为原始地幔含量；球粒陨石标准化值引自文献[49]；原始地幔标准化值引自文献[50]
图10 球粒陨石标准化稀土元素配分模式和原始地幔标准化微量元素蛛网图
Fig.10 Chondrite-normalized REE Pattern and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram
在微量元素特征方面，Taylor等认为源区微量元素K和Rb随着源区物质向上不断迁移，导致上地幔亏损K和Rb，同时Sr代替富集在斜长石中的Ca[45]，因此，w（Rb）/w（Sr）值在一定程度上可以作为岩浆演化的一个重要指标。曲晖等认为花岗岩w（Rb）/w（Sr）值越高，一方面说明岩浆演化程度高，另一方面说明源岩可能来自于地壳[46]。本区花岗岩w（Rb）/w（Sr）值为1.1～4.9，平均值为2.6，远高于整个陆壳的平均值（0.24）[45]，说明本区花岗岩极可能是由地壳物质部分熔融而来。
此外，通过对样品锆石Hf同位素进行分析，锆石n（176Lu）/n（177Hf）值低，由176Lu衰变成177Hf非常少。这使得Hf同位素分析成为揭示岩浆源区特征和地壳演化的重要手段[47-48]。εHf（t）值为6.1～12.3，
表3 巴彦琥硕二长花岗岩LA-ICP-MS锆石Lu-Hf定年分析结果
Tab.3 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon Lu-Hf Dating of Bayanhushuo Monzogranites
注：测试样品为W28N-1；εHf=[（N（176Hf）/N（177Hf））i/（N（176Hf）/N（177Hf））CHUR-1]×104，下标i表示初始比值，下标CHUR表示球粒陨石均一源与样品同时的比值；εHf（t）为年龄t对应的εHf值；fLu/Hf 为Hf富集系数；TDM1为一阶段模式年龄；TDM2为二阶段模式年龄。
平均值为8.3。所有数据点均分布于球粒陨石Hf同位素演化线之上和亏损地幔Hf同位素演化线之下的区域内，相对集中（图11）。εHf（t）全为正值，对应的二阶段模式年龄为415～810 Ma，平均值为667 Ma，可能具有初生地壳物质的性质。杨钢等认为当εHf（t）为正值时，岩浆源区具有亏损地幔性质[51]；吴福元等认为εHf（t）为正值指示花岗岩类源区为新生地壳物质的部分熔融[47]。结合锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征，巴彦琥硕花岗岩原始岩浆应为古生代亏损地幔的玄武质物质，经后期演化底侵形成的新生地壳物质发生部分熔融而成。
图11 巴彦琥硕二长花岗岩锆石Hf同位素特征
Fig.11 Zircon Hf Isotopic Characteristics of
Bayanhushuo Monzogranites
对于花岗岩形成的构造环境，巴彦琥硕花岗岩具有低Sr、高Yb的特征（Sr含量低于400×10-6，Yb含量高于2×10-6），Eu表现明显的负异常，Nb、Ta、Ba、P和Ti亏损，说明研究区成岩压力低[52]。伸展作用为该型花岗岩形成的主要形式，地壳的伸展减薄是该阶段的主要特征[24]。从Yb-Sr图解[图12（a）]可以看出，样品全部落于下方的伸展构造环境；从Rb/30-Hf-3Ta图解[图12（b）]可以看出，所取样品几乎全落在造山后阶段范围内，区内花岗岩应属于造山后时期的伸展环境下地壳减薄的产物。根据高钾钙碱性过铝质型花岗岩形成年代（150 Ma），推断本区在这一时期已处于碰撞后伸展环境。
图（a）引自文献[53]
图12 Yb-Sr图解和Rb/30-Hf-3Ta图解
Fig.12 Diagrams of Yb-Sr and Rb/30-Hf-3Ta
5.2 地质意义
任纪舜等认为晚侏罗世是大兴安岭及亚洲大陆东缘活动带由挤压转换为引张为主的过渡期[54]。二叠世末期（250 Ma），西伯利亚板块与华北板块于索伦—西拉木伦缝合带拼合，古亚洲洋消失[55-56]。在古地磁特征方面，张宏等认为西伯利亚板块和华北板块的古地磁极从古生代至中生代不断靠近，在晚侏罗世—早白垩世最为接近[4]。这说明晚古生代末期两大板块碰撞后的相对构造运动并未结束，西伯利亚板块在晚二叠世至早白垩世仍处于相对向南挤压运动。西伯利亚板块南向运动在后期叠加太平洋板块斜向俯冲作用[57]，使得大兴安岭中南段发生进一步的挤压[4]。Maruyama等认为在晚侏罗世—早白垩世，太平洋板块对亚洲大陆东缘俯冲由原来的NW向转变为近北运动，使得中国东部受到的NW向挤压减弱[58]。这与大兴安岭中南段构造环境由挤压向伸展转换相符。同时，这种构造演化的转变也导致大兴安岭中南段构造格局由从东到西转化成NE—NNE向[25]。
位于西伯利亚板块和中朝地块之间的蒙古—鄂霍茨克洋在三叠纪—晚侏罗世自西向东呈剪刀式闭合[4]，发生碰撞挤压造山作用。莫申国等认为这种造山作用一直持续到中、晚侏罗世[57]。在同时期，研究区乃至整个中国东部的火山岩大体呈NNE向展布，但Meng通过与中国东部中生代火山岩空间展布特征进行对比，发现其与该缝合带展布方位明显不同[59]。张连昌等认为在晚侏罗世，太平洋板块已经俯冲至大兴安岭地区[60-61]；张吉衡认为这一时期的太平洋板块对中国大陆东缘产生的俯冲挤压作用使得地壳发生明显加厚，进而引起重力失稳使得区域局部发生拆沉作用，并在晚侏罗世—早白垩世引起大规模的岩浆作用[62]。侏罗纪末—白垩纪，蒙古—鄂霍茨克洋闭合的后续作用逐渐减弱，这一时期的太平洋板块对大兴安岭中南段的俯冲碰撞占主导作用；与此同时，在中国大陆边缘发现侏罗纪时期拼接增生杂岩和地震波的横向异常；而且，中生代火山岩NNE向构造格局具有与大陆边缘平行等特点。无论从时间还是从构造特征来看，大兴安岭中南段NNE向火山岩带与蒙古—鄂霍茨克洋的闭合关联不大，是受太平洋板块俯冲碰撞作用而引发的一系列岩浆作用形成的。
6 结 语
（1）以内蒙古巴林右旗晚侏罗世巴彦琥硕花岗岩为代表的大兴安岭中南段晚侏罗世花岗岩属于高钾钙碱性、过铝质型花岗岩，岩石类型为A2型二长花岗岩。
（2）花岗岩中LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄为150 Ma，表明巴彦琥硕花岗岩形成时代为晚侏罗纪。
（3）锆石Lu-Hf同位素研究表明，εHf（t）值大多数为正值，源区以新生的地壳物质发生部分熔融而成。
（4）巴彦琥硕花岗岩的形成受太平洋板块俯冲影响，形成于挤压向伸展构造环境转换的过渡期，前期受到加厚岩石圈的拆沉作用影响，为造山后岩石圈的伸展减薄地壳物质熔融的产物，而与蒙古—鄂霍茨克造山带的形成关系不大。参考文献：
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摘 要：巴彦琥硕花岗岩采自内蒙古巴林右旗北部，其主要岩性为中细粒花岗岩、细粒二长花岗岩。通过地球化学、锆石U-Pb定年及Hf同位素分析研究，探讨巴彦琥硕花岗岩成因及其地质意义。锆石U-Pb年代学研究结果表明，巴彦琥硕花岗岩锆石U-Pb年龄为150 Ma，形成于晚侏罗世。岩石学和地球化学研究表明：SiO2质量分数不低于71.3%，Al2O3不低于12.15%，w（K2O）+w（Na2O）值为7.74%～8.29%，w（K2O）/w（Na2O）值为0.88～1.57，Sr质量分数为（61.7～197.5）×10-6，Y为（17.3～33.2）×10-6，w（Sr）/w（Y）值低，为1.77～3.56，巴彦琥硕花岗岩属低锶高钇型岩石；岩石轻、重稀土元素分馏明显，w（La）N/w（Yb）N值为3.06～10.89，显示出明显的Eu负异常。锆石Hf同位素分析显示εHf（t）值介于6.1～12.3之间，显示源区亏损的特征。考虑到侏罗世—白垩世期间太平洋板块对中国东部边缘的俯冲作用，巴林右旗北部晚侏罗世巴彦琥硕花岗岩的形成受太平洋板块俯冲作用影响，形成于挤压向伸展体制转换的过渡期。
关键词：花岗岩；地球化学；侏罗世；锆石；U-Pb年龄；Hf同位素；钙碱性系列；内蒙古
中图分类号：P588.12+1；P597+.3 文献标志码：A
Geochemical Characteristics， Zircon U-Pb Age and Hf Isotopic
Composition of Late Jurassic Bayanhushuo Granites
in Balinyou Banner of Inner Mongolia
FENG Gang1， WAN Le2， LIU Zheng-hong2， BAI Xin-hui2， GUAN Qing-bin2， LI Peng-chuan2
（1. Inner Mongolia Second Hydrogeology Engineering Geological Prospecting Institute， Erdos 017000，
Inner Mongolia， China； 2. School of Earth Sciences， Jilin University， Changchun 130061， Jilin， China）
Abstract： Bayanhushuo granites are collected from the northern part of Balinyou banner， Inner Mongolia. The main lithology includes fine grained granite and fine grained monzonitic granite. Based on geochemistry， zircon U-Pb dating and Hf isotopic analysis， the genesis of Bayanhushuo granites and the geological significance were discussed. Zircon U-Pb dating indicates that the zircon age of Bayanhushuo granite is 150 Ma， forming in Late Jurassic. Petrological and geochemical results show that the mass fraction of SiO2 is not lower than 71.3%， Al2O3 is not lower than 12.15%， w（K2O）+w（Na2O） is 7.74%-8.29%， w（K2O）/w（Na2O） is 0.88-1.57； the mass fraction of Sr is （61.7-197.5）×10-6， Y is （17.3-33.2）×10-6， w（Sr）/w（Y） is low with the value of 1.77-3.56； Bayanhushuo granite belongs to the rock with low Sr and high Y； the fractionation between LREE and HREE of the rock is significant， w（La）N/w（Yb）N is 3.06-10.89 with obvious negative Eu anomaly. The zircon Hf Isotopic analysis demonstrates that εHf（t） is 6.1-12.3， showing the magma originates from depleted source. Considering the subduction of Pacific Plate on the edge of the eastern China in Jurassic-Cretaceous， the formation of Late Jurassic Bayanhushuo granite in the northern of Balinyou banner， which is affected by the subduction of Pacific Plate， is in a tectonic transition setting from compression to extension.
Key words： granite； geochemistry； Jurassic； zircon； U-Pb age； Hf isotope； calc-alkaline series； Inner Mongolia
0 引 言
大兴安岭是中国北部重要的多金属成矿区，长期的地质构造演化和多期次的岩浆活动为本区域提供了良好的成矿条件。这也促使研究者对大兴安岭地区的地质构造和成矿动力背景不断地进行探讨[1]。多金属矿区的形成在很大程度上受岩浆活动的控制。区内中生代岩浆岩十分发育，多数学者认为晚侏罗世—早白垩世岩浆活动最为强烈，构成了大兴安岭岩浆岩的主体[2-5]。目前，对大兴安岭中生代大规模岩浆活动的构造动力学背景仍存在争议，主要有两种观点：太平洋板块对欧亚大陆东部的西向俯冲作用[6-11]；在二叠纪末期华北板块和西伯利亚板块沿着索伦—林西缝合带碰撞闭合并与后期的蒙古—鄂霍茨克洋向南俯冲挤压[12-16]。张宏等通过对辽西、冀北以及大兴安岭南段地区研究，发现这些地区早、中侏罗世与晚侏罗世—早白垩世火山岩之间发育一套磨拉石建造，早、中侏罗世期间辽西、冀北以及大兴安岭南段地区处于挤压环境，晚侏罗世—早白垩世因太平洋板块运动方向的改变使得欧亚大陆东部所受NW向挤压作用明显减弱[4]。
《白塔子林西幅1∶200 000地质矿产报告》[17]将巴彦琥硕以北花岗岩定为钾长花岗岩和花岗斑岩，并对该区花岗岩进行U-Pb定年，得到的年龄为94 Ma；王友等对沙力嘎坝附近花岗岩中的钾长石和黑云母进行K-Ar测年，结果显示花岗岩年龄为167 Ma[18]；《五十家子等3幅1∶50 000区域矿产地质调查总体设计》报道了内辉腾河两岸的石英闪长岩U-Pb年龄为157 Ma，并被后期花岗斑岩和中细粒花岗岩侵入[19]，这与本文的定年结果（150 Ma）相近。针对这一区域花岗岩的研究，郭峰等认为大兴安岭中南段中生代基性火山岩源自于被俯冲洋壳/陆壳析出的流体交代地幔楔或亏损地幔部分熔融[20]；薛刚等认为这一区域的火山岩岩浆来自于深部地壳或上地幔，为深部岩浆上涌所致[3]。在前人研究基础上，笔者通过地球化学、锆石U-Pb定年及Hf同位素分析研究，探讨巴彦琥硕花岗岩成因及其地质意义，为区内花岗岩岩浆的来源、岩石成因和形成的构造背景等提供依据。
1 区域地质背景
内蒙古巴林右旗巴彦琥硕大地构造位置属于天山—兴蒙褶皱带，东部为嫩江断裂，南部为西拉木伦断裂，西北为贺根山—嫩江断裂（图1），是古亚洲洋构造域和环太平洋构造域的叠加区域[21]。晚古生代—中生代以来，大兴安岭中南段先后经历了华北板块和西伯利亚板块拼接碰撞、蒙古—鄂霍茨克洋闭合[22]；中生代后期，太平洋板块的西向俯冲作用加剧，使得区域进入环太平洋构造体制[23]，大兴安岭中南段在这一时期由挤压向伸展发生转换，岩石圈发生快速伸展、减薄并伴有软流圈的上涌活动[24]，随后进入伸展构造演化阶段[25]；晚侏罗世—早白垩世，研究区进入后碰撞时期，并发生强烈的岩浆活动和盆岭构造样式组合[26]。
图件引自文献[17]
图1 内蒙古巴彦琥硕花岗岩地质构造简图
Fig.1 Geological Structural Sketch Map of Bayanhushuo Granites in Inner Mongolia
研究区出露的地层单元主要有：二叠系寿山沟组浅海—滨海相碎屑沉积岩、大石寨组火山岩、哲斯组和林西组碎屑岩（大石寨组和哲斯组为海相沉积地层，林西组主要为海陆交互相沉积[27-28]）；侏罗系满克头鄂博组陆相喷发的中酸性火山碎屑岩；玛尼吐组中酸性火山碎屑岩。受NE向断裂控制，岩体周围地层大体呈NE向展布，研究区北部与西侧见有岩体侵入二叠系哲斯组地层，地层表现出西南宽、东北窄的特点，岩性较为简单，为一套浅海相碎屑岩夹碳酸盐岩建造，与下伏大石寨组为整合接触；区内西侧见有寿山沟组，与上覆大石寨组呈整合接触；岩体南部侵入玛尼吐组火山角砾岩中；岩体东部则侵入满克头鄂博组火山碎屑岩中。区内岩浆活动十分频繁，广泛出露侏罗纪花岗岩侵入体，其主要分布于巴彦琥硕地区以北，呈带状NE向展布。区内花岗岩风化一般，岩体的岩相带较为清晰。通过野外观测，岩体外部相为细粒石英闪长岩、石英正长闪长岩、石英闪长玢岩等，辉腾河两侧主要岩性为石英闪长岩，岩体内部相以中粒石英闪长岩为主，其次为二长花岗岩。
2 岩相学特征
巴彦琥硕岩体的主要岩性为中细粒花岗岩，局部见有零星分布的细粒二长花岗岩顶部相和黑云母二长花岗岩。根据野外观察，岩体的风化作用较强，风化面呈浅灰白色，具有球状风化特征；岩体北侧见有花岗斑岩脉群沿15°与320°裂隙贯入，部分被一组EW向辉绿岩、微晶闪长岩脉穿插；岩体周围有几处铜矿化。
黑云母二长花岗岩风化面呈灰黑色，新鲜面呈灰褐色，具有花岗结构和块状构造[图2（b）和图3（a）、（d）]，主要由斜长石（体积分数为45%）、条纹长石（25%）、石英（25%）和黑云母（5%）组成，副矿物为磷灰石、磁铁矿和不完整双锥锆石。
中细粒花岗岩风化面呈灰黄色，新鲜面呈灰黄色，具有花岗结构和块状构造[图2（c）]，主要由钾长石（体积分数为70%）和石英（30%）组成。
细粒二长花岗岩风化面呈灰褐色，新鲜面呈青灰色，具有花岗结构和块状构造。主要成分有：①微斜条纹长石或条纹长石（体积分数为35%），具有格子状双晶和条纹结构，高岭土化明显；②斜长石（35%～40%），见两组近正交的完全解理，具有聚片双晶，见有绢云母化；③石英（25%），呈一级灰白干涉色，表面干净；④少量具有绿泥石化的黑云母。副矿物主要有磷灰石磁铁矿、榍石[图2（a）、（d），图3（b）、（c）]。从侵入体边缘到内部，条纹长石的增加和斜长石的减少比较明显，辉石、角闪石迅速减少。
图2 二长花岗岩、黑云母花岗岩及中细粒花岗岩照片
Fig.2 Photos of Monzonitic Granite， Biotite Granite and Fine Grained Granite
图3 巴彦琥硕花岗岩显微照片
Fig.3 Microphotographs of Bayanhushuo Granites
3 分析方法
3.1 地球化学测试和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年
采集的锆石测年样品来自于沙力嘎坝单元南部辉腾河附近（118°36′34″E，43°59′17″N）的露头，岩石比较新鲜，样品编号W28N-1。野外采集6块岩石标本进行主量元素和微量元素分析，选取其中一块二长花岗岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和Hf同位素分析。所取的地球化学样品编号为W28YQ-1、W29YQ-1、W29YQ-2、W30YQ-1、W31YQ-1和W32YQ-1。
锆石的挑选和制靶在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成。首先，将原岩样品粉碎至0.15～0.18 mm （80～100目），再经过淘洗和电磁分选方法进行分离，得到较高纯度的样品；在双目镜下将挑选出来的锆石摆放在环氧树脂表面，尽量保证锆石长轴平行于环氧树脂表面，然后对锆石进行打磨和抛光，使锆石内部充分暴露，再拍摄透射光、反射光和阴极发光（CL）图像。
锆石U-Pb同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所实验室LA-ICP-MS仪器上用标准测定顺序完成。采用标准锆石GJ-1和SRM610的测定值来校正，根据锆石图像选择合适区域进行测试，通过直径为30 μm的激光束击打锆石颗粒。测得数据用Andersen方法[29]进行同位素比较，去除普通Pb的影响。使用ICP-MS DataCAl程序处理锆石测年中的U-Pb年龄，用ISOPLOT程序[30]进行年龄计算成图，所得的同位素比值和年龄误差类型均为1σ。
岩石的化学分析是在广州澳实分析检测有限公司完成。样品的主量元素通过X射线荧光光谱仪测定，分析精度优于1%；痕量元素采用等离子质谱仪完成，分析精度优于5%。
3.2 锆石Hf同位素分析
锆石Hf同位素分析是在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室进行的，所用仪器为Neptune多接收等离子质谱和Newwave UP213紫外激光剥蚀系统（LA-MC-ICP-MS）。试验过程中采用He作为剥蚀物质载气，根据锆石大小，剥蚀直径采用40 μm，测定时使用锆石国际标样GJ1和 Plesovice作为参考物质，分析点与U-Pb定年分析点为同一位置。分析过程中，锆石标准GJ1的N（176Hf）/N（177Hf）加权平均值为0.282 007 ±0.000 007，相关仪器运行条件及详细分析流程见文献[31]。误差类型为2σ，样本量为36个。
4 结果分析
4.1 锆石U-Pb同位素分析
锆石阴极发光图像（图4）显示，锆石晶形较好，发育韵律环带结构，显示岩浆成因特征[32-33]。LA-ICP-MS 锆石U-Pb定年分析结果中，锆石w（Th）/w（U）值较高（0.33～0.68）（表1），平均值为0.48，均大于0.30，而且锆石Th、U含量之间具有正相关关系[34] （图5），反映岩浆成因特征[35]。该年龄样品共16个测点，锆石投影均落在谐和曲线上及附近，n（206Pb）/n（238U）年龄集中在148～154 Ma，加权平
图4 巴彦琥硕花岗岩锆石阴极发光图像
Fig.4 CL Images of Zircons of Bayanhushuo Granites
表1 巴彦琥硕花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析结果
Tab.1 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Dating of Bayanhushuo Granites
注：测试样品为W28N-1；N（·）/N（·）为同一元素同位素比值，N（·）为该元素的原子丰度；n（·）/n（·）为不同元素同位素比值，n（·）为元素的物质的量。均年龄为（150±1）Ma，平均标准权重偏差（MSWD）为1（图6），表明巴彦琥硕花岗岩的形成时代为晚侏罗世。
4.2 主量元素和微量元素分析
巴彦琥硕花岗岩主量元素和微量元素分析结果中，6个样品的SiO2含量（质量分数，下同）较高，为71.3%～77.3%，TiO2为0.10%～0.33%，MgO为0.10%～0.53%，Al2O3为12.15%～14.05%，全碱（w（K2O）+w（Na2O））为7.74%～8.29%，w（K2O）/w（Na2O）值为0.88～1.57，显示低钠、富钾的特征（表2）；A/CNK值为1.00～1.18，平均值为1.05，A/NK值为1.12～1.25，平均值为1.18，属于过铝质系列[图7（a）]；在TAS图解[图7（b）]中，样品全部落在亚碱性系列花岗岩范围内。Mg#值较
图5 Th-U图解
Fig.5 Diagram of Th-U
低，介于16～27之间（表2）。与Barbarin花岗岩类分类标准（富钾或钾长石斑晶钙碱性花岗岩和富角闪石钙碱性花岗岩）[36]相比，巴彦琥硕花岗岩相当于富钾钙碱性花岗岩类；岩体总体表现出富硅、富碱和酸性组分特点。在K2O-SiO2图解（图8）中，样品全部位于高钾钙碱性系列。样品呈现富Si、Na和K，贫Ca、Mg、Al、Ba、Sr、Eu，高w（FeOT）/w（MgO）值，富Rb、Th、Nb、Zr、Y等高场强元素；球粒陨石标准化稀土元素配分模式呈燕式分布，总体上表现出高硅、富碱、低铝、低钙等特点。在所取样品中未发现有包体；样品分析中显示高w（Rb）/w（Sr）值、偏高的分异指数（DI）（84.24～94.75）和高Wright碱度率（3.19～4.85）。这些特征都区别于I型花岗岩而表现出明显的A型花岗岩特征[37-39]，因为A型花岗岩是与碰撞作用相关联的[40]。在Na2O-K2O图解[图9（a）]和Nb-Y-3Ga图解[图9（b）]中，样品测点全部落入A型花岗岩和造山后A型花岗岩区域中。以上特征都说明巴彦琥硕花岗岩为过铝质A2型花岗岩，具有后碰撞特征。
在球粒陨石标准化稀土元素配分模式[图10（a）]中，巴彦琥硕花岗岩稀土元素总含量为（119.62～164.18）×10-6，重稀土元素总含量较高（Yb含量为
图6 锆石U-Pb年龄谐和曲线和年龄分布
Fig.6 Zircon U-Pb Concordia Diagram and Distribution of Ages
图7 A/CNK-A/NK图解和TAS图解
Fig.7 Diagrams of A/CNK-A/NK and TAS
表2 巴彦琥硕花岗岩主量、微量和稀土元素分析结果
Tab.2 Analysis Results of Major， Trace and Rare Earth Elements of Bayanhushuo Granites
注：w（·）为元素或化合物含量；wtotal为主量元素总含量；wREE为稀土元素总含量；wLREE为轻稀土元素总含量；wHREE为重稀土元素总含量；w（·）N为元素含量球粒陨石标准化后的值；δ（·）为元素异常；A.R值为Wright碱度率。
图件引自文献[41]
图8 K2O-SiO2图解
Fig.8 Diagram of K2O-SiO2
A1为非造山A型花岗岩；A2为造山后A型花岗岩；
图（b）引自文献[42]
图9 Na2O-K2O图解和Nb-Y-3Ga图解
Fig.9 Diagrams of Na2O-K2O and Nb-Y-3Ga
（1.82～4.43）×10-6），轻稀土元素分馏较明显（w（La）N/w（Yb）N）值为3.06～10.89），Eu具有明显的负异常，总体表现为轻稀土元素富集性。
在原始地幔标准化微量元素蛛网图[图10（b）]中，巴彦琥硕花岗岩总体表现为高度富集Rb、U、K等大离子亲石元素（LILE），相对亏损Nb、Ta、Ba、P和Ti等高场强元素（HFSE），元素Nb、Ta具有中等—弱亏损；该图与海西期科西嘉造山花岗岩基的蛛网图相似[43]。巴彦琥硕花岗岩Sr含量低，为（61.7～197.5）×10-6，而Y含量高，为（17.3～33.2）×10-6，w（Sr）/w（Y）值低，为1.77～3.56，说明该岩体属低锶高钇型岩石。
4.3 锆石Hf同位素分析
巴彦琥硕花岗岩（样品W28N-1）中10个锆石分析点的n（176Yb）/n（177Hf）、n（176Lu）/n（177Hf）值分别为0.068 75～0.226 85和0.001 40～0.004 05（表3）。仅有1颗锆石n（176Lu）/n（177Hf）值为0.004 05，其余的非常接近或小于0.002，平均值为0.002 52。10个锆石分析点N（176Hf）/N（177Hf）值为0.282 88～0.283 03，εHf（t）值均为正值（6.1～12.3），二阶段模式年龄（TDM2）为415～810 Ma，平均值为667 Ma。
5 讨 论
5.1 岩石成因
内蒙古巴林右旗巴彦琥硕地区岩体多被古生代晚期—中生代中后期的变质沉积岩和火山碎屑岩所包围。方曙等认为变质沉积岩为过铝质型花岗岩的主要源区，而区内的花岗岩基本属于过铝质型花岗岩[44]。潘明认为当w（CaO）/w（Na2O）值小于0.3时，过铝质型花岗岩是由泥质岩类转换而来[24]，而本区所取的岩石样品w（CaO）/w（Na2O）值大部分小于0.3，在区内东北部地壳广泛分布二叠系林西组变质沉积岩，因此，区内花岗岩源区来自于壳源的可能性是存在的。
ws为样品含量；wc为球粒陨石含量；wp为原始地幔含量；球粒陨石标准化值引自文献[49]；原始地幔标准化值引自文献[50]
图10 球粒陨石标准化稀土元素配分模式和原始地幔标准化微量元素蛛网图
Fig.10 Chondrite-normalized REE Pattern and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram
在微量元素特征方面，Taylor等认为源区微量元素K和Rb随着源区物质向上不断迁移，导致上地幔亏损K和Rb，同时Sr代替富集在斜长石中的Ca[45]，因此，w（Rb）/w（Sr）值在一定程度上可以作为岩浆演化的一个重要指标。曲晖等认为花岗岩w（Rb）/w（Sr）值越高，一方面说明岩浆演化程度高，另一方面说明源岩可能来自于地壳[46]。本区花岗岩w（Rb）/w（Sr）值为1.1～4.9，平均值为2.6，远高于整个陆壳的平均值（0.24）[45]，说明本区花岗岩极可能是由地壳物质部分熔融而来。
此外，通过对样品锆石Hf同位素进行分析，锆石n（176Lu）/n（177Hf）值低，由176Lu衰变成177Hf非常少。这使得Hf同位素分析成为揭示岩浆源区特征和地壳演化的重要手段[47-48]。εHf（t）值为6.1～12.3，
表3 巴彦琥硕二长花岗岩LA-ICP-MS锆石Lu-Hf定年分析结果
Tab.3 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon Lu-Hf Dating of Bayanhushuo Monzogranites
注：测试样品为W28N-1；εHf=[（N（176Hf）/N（177Hf））i/（N（176Hf）/N（177Hf））CHUR-1]×104，下标i表示初始比值，下标CHUR表示球粒陨石均一源与样品同时的比值；εHf（t）为年龄t对应的εHf值；fLu/Hf 为Hf富集系数；TDM1为一阶段模式年龄；TDM2为二阶段模式年龄。
平均值为8.3。所有数据点均分布于球粒陨石Hf同位素演化线之上和亏损地幔Hf同位素演化线之下的区域内，相对集中（图11）。εHf（t）全为正值，对应的二阶段模式年龄为415～810 Ma，平均值为667 Ma，可能具有初生地壳物质的性质。杨钢等认为当εHf（t）为正值时，岩浆源区具有亏损地幔性质[51]；吴福元等认为εHf（t）为正值指示花岗岩类源区为新生地壳物质的部分熔融[47]。结合锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征，巴彦琥硕花岗岩原始岩浆应为古生代亏损地幔的玄武质物质，经后期演化底侵形成的新生地壳物质发生部分熔融而成。
图11 巴彦琥硕二长花岗岩锆石Hf同位素特征
Fig.11 Zircon Hf Isotopic Characteristics of
Bayanhushuo Monzogranites
对于花岗岩形成的构造环境，巴彦琥硕花岗岩具有低Sr、高Yb的特征（Sr含量低于400×10-6，Yb含量高于2×10-6），Eu表现明显的负异常，Nb、Ta、Ba、P和Ti亏损，说明研究区成岩压力低[52]。伸展作用为该型花岗岩形成的主要形式，地壳的伸展减薄是该阶段的主要特征[24]。从Yb-Sr图解[图12（a）]可以看出，样品全部落于下方的伸展构造环境；从Rb/30-Hf-3Ta图解[图12（b）]可以看出，所取样品几乎全落在造山后阶段范围内，区内花岗岩应属于造山后时期的伸展环境下地壳减薄的产物。根据高钾钙碱性过铝质型花岗岩形成年代（150 Ma），推断本区在这一时期已处于碰撞后伸展环境。
图（a）引自文献[53]
图12 Yb-Sr图解和Rb/30-Hf-3Ta图解
Fig.12 Diagrams of Yb-Sr and Rb/30-Hf-3Ta
5.2 地质意义
任纪舜等认为晚侏罗世是大兴安岭及亚洲大陆东缘活动带由挤压转换为引张为主的过渡期[54]。二叠世末期（250 Ma），西伯利亚板块与华北板块于索伦—西拉木伦缝合带拼合，古亚洲洋消失[55-56]。在古地磁特征方面，张宏等认为西伯利亚板块和华北板块的古地磁极从古生代至中生代不断靠近，在晚侏罗世—早白垩世最为接近[4]。这说明晚古生代末期两大板块碰撞后的相对构造运动并未结束，西伯利亚板块在晚二叠世至早白垩世仍处于相对向南挤压运动。西伯利亚板块南向运动在后期叠加太平洋板块斜向俯冲作用[57]，使得大兴安岭中南段发生进一步的挤压[4]。Maruyama等认为在晚侏罗世—早白垩世，太平洋板块对亚洲大陆东缘俯冲由原来的NW向转变为近北运动，使得中国东部受到的NW向挤压减弱[58]。这与大兴安岭中南段构造环境由挤压向伸展转换相符。同时，这种构造演化的转变也导致大兴安岭中南段构造格局由从东到西转化成NE—NNE向[25]。
位于西伯利亚板块和中朝地块之间的蒙古—鄂霍茨克洋在三叠纪—晚侏罗世自西向东呈剪刀式闭合[4]，发生碰撞挤压造山作用。莫申国等认为这种造山作用一直持续到中、晚侏罗世[57]。在同时期，研究区乃至整个中国东部的火山岩大体呈NNE向展布，但Meng通过与中国东部中生代火山岩空间展布特征进行对比，发现其与该缝合带展布方位明显不同[59]。张连昌等认为在晚侏罗世，太平洋板块已经俯冲至大兴安岭地区[60-61]；张吉衡认为这一时期的太平洋板块对中国大陆东缘产生的俯冲挤压作用使得地壳发生明显加厚，进而引起重力失稳使得区域局部发生拆沉作用，并在晚侏罗世—早白垩世引起大规模的岩浆作用[62]。侏罗纪末—白垩纪，蒙古—鄂霍茨克洋闭合的后续作用逐渐减弱，这一时期的太平洋板块对大兴安岭中南段的俯冲碰撞占主导作用；与此同时，在中国大陆边缘发现侏罗纪时期拼接增生杂岩和地震波的横向异常；而且，中生代火山岩NNE向构造格局具有与大陆边缘平行等特点。无论从时间还是从构造特征来看，大兴安岭中南段NNE向火山岩带与蒙古—鄂霍茨克洋的闭合关联不大，是受太平洋板块俯冲碰撞作用而引发的一系列岩浆作用形成的。
6 结 语
（1）以内蒙古巴林右旗晚侏罗世巴彦琥硕花岗岩为代表的大兴安岭中南段晚侏罗世花岗岩属于高钾钙碱性、过铝质型花岗岩，岩石类型为A2型二长花岗岩。
（2）花岗岩中LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄为150 Ma，表明巴彦琥硕花岗岩形成时代为晚侏罗纪。
（3）锆石Lu-Hf同位素研究表明，εHf（t）值大多数为正值，源区以新生的地壳物质发生部分熔融而成。
（4）巴彦琥硕花岗岩的形成受太平洋板块俯冲影响，形成于挤压向伸展构造环境转换的过渡期，前期受到加厚岩石圈的拆沉作用影响，为造山后岩石圈的伸展减薄地壳物质熔融的产物，而与蒙古—鄂霍茨克造山带的形成关系不大。参考文献：
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