内蒙古东南部早-中三叠世镁铁质火山岩的成因及地质意义

Southeast Inner Mongolia is situated at the final collisional position bewteen the Siberian and Sino-Korean paleoplates. There are significant divergences as to what geodynamic processes happened from mutual interaction between the south margin of the Siberian paleoplate and the north margin of the Sino-Korean paleoplate after the vanishment of late Paleozoic oceanic basin to the Jurassic intra-continental orogeny, which was related to the evolution and closure of the predecessor oceanic basin of the Mongolia-Okhotsk orogenic belt, and to the subsequent interation between west Pacific lithospheric plate and the Asian continent. As the probes to the deep earth, the volcanic rocks are the important research objects in understanding the geodynamic processes and the tectonic evolutions of the lithospheric plate. In this project, petrological, geochronological and geochemical studies of the new identified early-middle Triassic mafic volcanic rocks in Linxi, Balinzuoqi and Keshiketengqi areas from southeast Inner Mongolia will be carried out in order to reveal the petrogenesis and temporal-spatial distribution characteristics of all kinds volcanic rocks in this period.Combining with regional geological data, the early-middle geodynamic setting of the study area and its relationship with Permian and late Triassic-Jurassic geodynamic processes will be disscussed.

内蒙古东南部地区处于西伯利亚和中朝古板块的最终碰撞拼合部位，关于该区在古生代晚期洋盆消失以后，经历了什么样的地质过程才从两个古陆陆缘的相互作用，过渡到侏罗纪时期与蒙古-鄂霍茨克造山带前身洋盆演化及关闭相关的陆内造山，以及继之的与西太平洋岩石圈板块与亚洲大陆之间的相互作用，在地质界存在较大分歧。火山岩作为来自深部的探针是探讨地球动力学过程和构造演化的重要研究对象。本申请拟对内蒙古东南部林西、巴林左旗、克什克腾旗等地新识别出的早-中三叠世镁铁质火山岩开展详细的岩石学、年代学和地球化学研究，揭示不同类型火山岩的成因及时空分布规律；结合区域地质资料，恢复该区早-中三叠世地球动力学环境，探讨其与二叠纪和晚三叠世-侏罗纪地质过程之间的关系。

本项目在四年的工作周期内，按照工作设计，对内蒙古东南部林西、巴林左旗、克什克腾旗等地早-中三叠世镁铁质火山岩开展详细的岩石学、年代学和地球化学研究。通过上述工作，基本查清了西拉木伦河蛇绿岩带南、北两侧的火山岩岩石组合及时空分布特征，揭示了南北两侧火山岩成因及其形成的构造环境，并通过火山岩性质的转换探讨了内蒙古东南部晚古生代到早中生代构造转换的动力学机制，取得了如下研究进展：中朝古板块北缘早-中三叠世火山岩主要分布在内蒙赤峰市以北地区，形成时代介于251-230Ma之间，岩石组合玄武安山岩和安山岩为主；相对于二叠纪火山岩，早-中三叠世火山岩显示较强轻重稀土分馏特征，指示它们形成于受俯冲流体交代的加厚岩石圈地幔的部分熔融作用；在解放营子岩体中首次识别出中-晚三叠世软流圈来源地幔包体（230.4 ± 2.2 Ma）。综合区域资料，提出早-中三叠世期间中朝古板块北缘受西伯利亚和中朝古板块的碰撞造山作用影响引起了岩石圈的加厚，从而形成该时期轻重稀土分馏特征明显的火山岩；中-晚三叠世时期，造山带山根的拆沉引起软流圈上涌，形成以解放营子、宁城、光头山岩体为代表的岩浆混合成因的花岗岩以及以包头东、阳原、矾山为代表的碱性杂岩体。西伯利亚古板块南缘晚二叠世-早三叠世火山岩以中基性的玄武岩、玄武安山岩和安山岩为主，形成时代介于256Ma-242Ma。岩石地球化学特征指示晚二叠世火山岩的形成与古亚洲洋板块的向北俯冲有关，而早三叠世火山岩的形成则与之后的洋中脊俯冲有关。同位素分析表明，西拉木伦河蛇绿岩带两侧早-中三叠世火山岩存在截然不同的Sr-Nd同位素组成，结合前人地质资料分析，认为西伯利亚和中朝古板块在内蒙古东南部地区的缝合带应为西拉木伦河蛇绿岩带。