华北克拉通北缘西段内蒙古地区印支期碱性岩成因及地质意义

Indosinian alkaline intrusions in Inner Mongolia, the western part of the northern margin of North China Craton (NCC), is a key geological unit to understand the Indosinian tectonic-magmatic affinities of the study area. However, it is still poorly studied on their emplacement ages, the nature and evolution processes of their parental magma, and the mantle source characters. In this project, Indosinian alkaline intrusions in Yinshan area and Alxa block will be studied. We will (1), date the intrusions systemically (using zircon U-Pb and feldspar/amphibole Ar-Ar dating method) to reveal their emplacement ages; (2), study the petrography and mineral compositions (major and trace elements, compositional zoning of typical minerals such as clinopyroxene and feldspar), to investigate the geochemical compositions and physical conditions of the parental magma as well as their evolution processes; (3), measure the geochemical data (whole-rock major and trace elements, Sr and Nd isotopes, and zircon Hf isotopes) to trace the origin of the intrusions, indicating the nature of their sources. This project is of significance in understanding the Indosinian tectonic-magmatic evolution processes and dynamical regime of the western part of the northern margin of NCC.

内蒙古阴山及阿拉善地区印支期碱性岩是揭示华北克拉通北缘西段晚古生代-早中生代构造-岩浆演化的重要窗口。然而，目前对该区碱性岩的研究相对薄弱，岩体侵位时代、岩浆成分及演化、源区性质及成因等问题尚不明确。本文在已有研究基础上，以阴山地区南、北带和阿拉善地区印支期碱性岩为研究对象，进行如下研究：（1）进行系统的年代学研究（锆石U-Pb和单矿物Ar-Ar法），厘定研究区碱性岩的时空分布；（2）精细岩石学和矿物化学（微区主微量及成分环带）研究，查明岩浆体系物理化学性质及演化过程；（3）采用微量元素模拟、多元素相关研究及锆石Hf和全岩Nd-Sr同位素示踪，查明源区性质及成因。本项目对深入认识华北克拉通北缘西段印支期构造-岩浆演化过程及其动力学背景具有重要意义。

项目以华北克拉通北缘西段（包括内蒙古阴山南、北带和阿拉善地区）印支期碱性岩为研究对象，围绕形成时代、岩浆体系成分特征、岩浆演化过程和源区性质及成因等关键科学问题开展工作。通过系统的年代学、岩石矿物学和地球化学研究，取得以下成果：（a）重新厘定了研究区碱性岩的时空分布：阴山北带碱性岩侵位于晚志留世末-早泥盆世，阴山南带碱性岩形成于晚三叠世，阿拉善地块碱性岩形成于中二叠世；（b）确定了岩浆体系性质：阴山南带碱性岩为硅不饱和钾质-超钾质碱性岩；阴山北带碱性岩为钾质碱性岩，但较南带碱性岩更为贫水、富硅、贫钾；阿拉善地块原先定为“碱性岩”的岩体实际为偏碱性花岗岩；（c）查明了岩浆演化过程：通过充分的结晶-分异和堆晶作用，钾质-超钾质碱性岩可以堆晶出单斜辉石岩、含辉石正长岩和碱性长石正长岩三类岩石；（d）确定了源区性质及成因：阴山北带碱性岩起源于被俯冲沉积物交代的富集岩石圈地幔，侵位过程中普遍受到地壳混染；阴山南带碱性岩起源于富含金云母古老富集岩石圈地幔，未受明显地壳混染；阿拉善地块偏碱性花岗岩主要起源于镁铁质地壳岩石再熔融；（e）建立了古亚洲洋与华北克拉通北缘相互作用过程的构造-岩浆演化模式：经历了早古生代和晚古生代两个构造旋回，分别为奥陶纪-泥盆纪期间的大洋俯冲-微陆块碰撞-克拉通北缘区域伸展（晚志留世末-早泥盆世碱性岩发育）旋回和石炭纪-三叠纪期间的大洋俯冲-陆陆碰撞-克拉通北缘陆内强烈伸展（晚三叠世碱性岩发育）旋回。本项目主要科学意义在于：揭示了华北克拉通北缘发育了晚志留世末-早泥盆世和晚三叠世两期与古亚洲洋俯冲作用相关的钾质碱性岩；揭示了阿拉善地块原本以为的“印支期碱性岩”与华北克拉通北缘晚三叠世这期碱性岩具有不同的侵位时代、岩石矿物组成和岩浆体系性质；这对研究古亚洲洋与华北克拉通的相互作用过程以及阿拉善地块与华北克拉通的关系具有重要的启示意义。