南蒙古地區晚古生代巖漿巖的地球化學特征

席 宏，李俊建，李華明，付 超，黨智財，唐文龍

（1.核工業二〇八大隊，內蒙古包頭 014010；2.中國地質調查局天津地質調查中心（華北地質科技創新中心），天津 300170）

蒙古國北部為加里東造山帶，南部以華力西造山帶為主[1-3]。南蒙古地區晚古生代華力西造山帶在中亞造山帶中具有極為重要的地位[1]，形成了一系列島弧、陸緣弧及與之相伴生的增生楔、弧前和弧后盆地[3-7]。前人多認為晚古生代大洋將華北、塔里木和南蒙古地塊在地理上分隔開，并在二疊紀時期洋盆閉合形成了準噶爾-賀根山縫合帶[4，7]；但也有人認為大洋是在中古生代發生閉合并進入陸內造山階段[8]；近年來，呂洪波等提出其碰撞時間由晚古生代推遲到晚白堊世[9]。問題的關鍵是洋殼俯沖形成的島弧巖漿作用是什么時候開始，又在什么時候結束。本文通過收集分析前人有關南蒙古地區晚古生代侵入巖及火山巖（圖1）的地球化學數據，初步總結了該區巖漿巖的地球化學特征，結合區域地質背景，探討其大地構造演化，以期為南蒙古地區晚古生代的構造演化提供一定約束。

圖1 南蒙古地區晚古生代火成巖分布圖（據李俊建等，2019；Gerel et al.,1984；2019修改）Fig.1 Late Paleozoic igneous rock distribution map in Southern Mongolia

1 區域地質背景

華力西造山帶處于華北板塊、西伯利亞板塊與塔里木板塊之間，記錄了古亞洲洋自顯生宙以來俯沖-增生-碰撞-后碰撞的完整演化歷史，不同期次構造事件疊加形成了大量巖漿活動，由此巖漿巖成為了了解南蒙古地區華力西造山帶構造演化的關鍵[1-11]。

南蒙古地區泥盆紀侵入巖體多呈東西向線狀分布，主要由閃長巖和花崗巖組成，其巖石成分為高、中、低鉀的閃長巖到花崗巖以及二長閃長巖到石英正長巖的鉀鈣堿系列，火山巖主要由玄武巖、安山玄武巖、安山巖和流紋巖組成；石炭紀巖漿活動形成了一些大的火山巖帶，其中的侵入巖成分與安山巖和玄武質安山巖組成的火山巖密切相關，早石炭世形成了一些大的花崗巖巖基，如Zambilgekh巖基，具有輝長-閃長-花崗巖的組分，Shuteen雜巖由二長閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖和安山巖組成，晚石炭世侵入巖以輝長閃長巖、二長巖、閃長巖、斜長正長巖和花崗閃長巖為代表，其中主要為高鉀鈣堿系列花崗巖類巖石；二疊紀巖石主要為環狀堿性侵入巖，在侵入巖周圍主要分布有火山巖-鈉閃堿流巖和堿流巖，其中研究程度最高的二疊紀巖體是產在上覆有上古生界火山沉積物的Khanbodg侵入巖體，該巖體由第一階段侵入的堿性花崗巖和第二階段的細?；◢弾r及不同巖脈組成，巖體的北側為鈉閃堿流巖，在堿流巖體核部，變為霓石長英質斑巖、球狀斑巖、文像斑巖和細粒的堿性花崗巖[1-6，11]。

2 泥盆紀巖漿巖

2.1 泥盆紀侵入巖

泥盆紀侵入巖體多呈近東西向延伸，零星分布，規模較?。▓D1）。侵入巖類主要由輝長巖、閃長巖、二長閃長巖、二長巖、石英長巖、石英二長巖、石英正長巖、花崗閃長巖和花崗巖組成。利用收集到的泥盆紀5 個巖體29 件巖漿巖的主量元素分析數據（表1）[6，11]顯示：在TAS巖石分類圖解（圖2a1）中，泥盆紀侵入巖分別落入了輝長閃長巖、二長閃長巖、二長巖、石英二長巖、花崗閃長巖和花崗巖區內；該期侵入巖石的Al2O3含量（11.85～20.65）wt%，平均15.76 wt%；CaO含量（0.3～9.4）wt%，平均2.83 wt%；MgO含量（0.3～6.24）wt%，平均1.32 wt%；TFe2O3含量（1.16～10.61）wt%，平均4.04 wt%。計算結果表明，巖石分異指數（DI）為32.63～94.96，多數樣品分異指數大于75，說明該區泥盆紀侵入巖石的分異程度差別較大，且多數侵入巖石的分異程度較高。在SiO2-K2O圖解（圖2b1）中，投影點大多落在高鉀鈣堿性系列，部分點落在中鉀鈣堿性系列，少量點落在超鉀系列區內。在A/CNK-A/NK圖解（圖2c1）中，該區侵入巖石在偏鋁質和過鋁質區均有分布，未出現過堿質巖石。

表1 南蒙古地區侵入巖主量元素平均含量(wt%)Table 1 Average content of major elements of intrusive rocks in Southern Mongolia (wt%)

圖2 南蒙古地區侵入巖類SiO2-K2O +Na2O、SiO2-K2O、A/CNK-A/NK圖解Fig.2 Diagram of SiO2-K2O +Na2O、SiO2-K2O and A/CNK-A/NK of intrusive rocks in southern Mongolia

泥盆紀侵入巖體總體上較為富硅、高鉀、富堿，貧鐵、鎂、鈣和鈦，A/CNK 為0.737～1.287，在偏鋁質和過鋁質區內均有分布（圖2c1）。在A/MF-C/MF圖解（圖3a1）中，大多泥盆紀巖體的源巖為基性巖，部分源巖為變沉積巖。在Patino[15]的花崗巖源巖判別圖解（圖3b1）中，大多數泥盆紀巖體落入富含黑云母和角閃石的源巖范圍，與富含沉積巖的殼源巖石相比，富含黑云母和角閃石的巖石部分熔融或分離結晶所產生的花崗質熔體（Na2O+K2O）/（FeO+MgO+TiO2）值較低，而Na2O+K2O+FeO+MgO+TiO2值較高，且泥盆紀花崗質源巖的演化與分離結晶趨勢線一致，表明南蒙古地區泥盆紀花崗質巖石的源巖為富含黑云母和角閃石的巖石，反映其巖漿源區有著較多幔源巖漿的加入。

圖3 南蒙古地區侵入巖類源巖判別圖解Fig.3 Source rock discrimination diagram of intrusive rocks in southern Mongolia

在R1-R2構造判別圖解（圖4a）中，泥盆紀花崗巖類在板塊碰撞前、同碰撞期、碰撞后抬升期均有分布，可能代表的是一種島弧構造背景。

圖4 南蒙古地區侵入巖類R1-R2構造判別圖解Fig.4 R1-R2 structure discrimination diagram of intrusive rocks in southern Mongolia

2.2 泥盆紀火山巖

本文收集了南蒙古地區14件泥盆紀火山巖石的地球化學數據[6]，利用全巖硅堿分類圖（圖5a）對其進行了巖石分類，可見泥盆紀火山巖主要為玄武巖、安山玄武巖、安山巖、粗面玄武巖、玄武質粗面安山巖和粗面安山巖。

圖5 南蒙古地區火山巖類TAS圖解Fig.5 TAS diagram of volcanic rocks in southern Mongolia

在SiO2-ALK 圖解（圖6a1）中，7件泥盆紀火山巖樣品落入堿性系列，7件樣品落入亞堿性系列。在AFM 圖解（圖6b1）中，亞堿性系列巖石屬拉斑系列。在SiO2-K2O 圖解（圖6c1）中，所有亞堿性樣品均投到了中低鉀系列范圍，因此泥盆紀火山巖主要包括有堿性系列和中低鉀拉斑系列。

圖6 南蒙古地區火山巖類SiO2-ALK、AFM和SiO2-K2O圖解Fig.6 Diagram of SiO2-ALK、AFM and SiO2-K2O of volcanic rocks in southern Mongolia

泥盆紀火山巖的SiO2含量變化范圍較大，為（47.85～57.83）wt%，平均52.3 wt%；Al2O3含量（10.22～18.2）wt%，平均15.67 wt%；Fe2O3含量（10.24～15.110）wt%，平均12.34 wt%；CaO含量（2.75～14.79）wt%，平 均7.53 wt%；MgO含量（4.24～8.1）wt%，平均5.81 wt%；K2O含量（0.02～4.34）wt%，平均0.96 wt%；Na2O含量（1.61～6.09）wt%，平均3.87 wt%；TiO2含量（0.34～1.5）wt%，平均1.05 wt%；P2O5含量（0.07～0.54）wt%，平均0.23 wt%；MnO含量（0.13～0.27）wt%，平均0.19 wt%。

南蒙古泥盆紀火山巖主量元素含量與其它地區相比（表2），同Tonga 島弧和Ascension洋島玄武巖的氧化物含量均較為接近，具有Tonga 島弧和Ascension洋島玄武巖相似的主量元素地球化學特征，可能暗示其巖漿源區的多樣性或形成于相似的大地構造背景中。

表2 南蒙古地區泥盆紀火山巖與其它地區火山巖主量元素對比Table 2 Comparison of major elements between Devonian volcanic rocks in southern Mongolia and those in other areas

采用穩定的不相容或強不相容元素Ti、Zr、Y 等及其比值[6,11]對玄武安山巖類及安山玄武巖類巖石進行構造環境示蹤分析：在Pearce和Gale Zr/Y-Ti/Y圖中（圖7a1），幾乎所有泥盆紀樣品均落入板緣玄武巖區，只有一件樣品落入板內玄武巖區，但也很接近板緣玄武巖區；在Shervais(1982)的V-Ti圖中（圖7b1），可分為兩類樣品，一類落在島弧拉斑玄武巖區，其V/Ti比值與湯加島弧中的基性拉斑玄武巖最為相似；另Mushgai Hudag地區的泥盆紀樣品全部落入洋中脊和弧后盆地區內，表明該區樣品具有島弧玄武巖和MORB的共同特征，其弧后盆地背景可以解釋島弧、MORB 和弧后盆地地球化學特征同時出現的現象。以上研究表明泥盆紀時期該區已出現了弧巖漿活動。

圖7 南蒙古地區火山巖構造環境判別圖解Fig.7 Tectonic environment discrimination diagram of volcanic rocks in southern Mongolia

3 石炭紀巖漿巖

3.1 早石炭世侵入巖

早石炭世巖漿巖主要分布在南蒙古西部，形成了一些大的侵入巖帶，具有輝長-閃長巖和花崗巖組合特征，最具代表性的就是Zambilgekh 巖基。本文收集利用早石炭世5個巖體28件樣品的巖石化學分析數據（表1）[6，11]，在TAS 巖石分類圖解（圖2a2）中，早石炭世侵入巖石分別落入了二長輝長巖、輝長閃長巖、二長閃長巖、二長巖、閃長巖、石英二長巖、花崗閃長巖和花崗巖區，多為亞堿性巖。其巖石化學成分，Al2O3含量（11.97～23.85）wt%，平均16.06 wt%；CaO 含量（0.3～8.9）wt%，平均3.73 wt%；MgO 含量（0.22～5.81）wt%，平 均1.85wt% ；TFe2O3含 量（0.84～9.74）wt%，平均4.82 wt%。計算結果表明巖石的分異指數（DI）為38.53～95.47，多數樣品的分異指數小于75，說明早石炭世南蒙古地區巖漿分異程度差別較大，花崗質巖漿分異程度較低。在SiO2-K2O圖解（圖2b2）上，投影點大多落入高鉀鈣堿性系列和中鉀鈣堿性系列，個別落入超鉀系列和低鉀拉斑區，其中SiO2含量高于65%的樣品大多屬于高鉀鈣堿性巖系，部分落在了超鉀系列區內，而SiO2含量低于65%的樣品大多為中鉀鈣堿性系列，SiO2含量與K2O含量呈較明顯正相關性。在A/CNK-A/NK圖解（圖2c2）中，本區巖體在偏鋁質和過鋁質區均有分布，但較泥盆紀花崗巖過鋁質樣品偏少，偏鋁質樣品增多，未出現過堿質樣品。

本區早石炭世侵入巖體總體富堿，鐵、鎂、鈣和鈦較泥盆紀更高，硅含量較泥盆紀更低，A/CNK 為0.747～1.268，在偏鋁質和過鋁質區均有分布。在A/MF-C/MF圖解（圖3a2）中，多數早石炭世巖體的源巖為基性巖，部分源巖為變沉積巖。在Patino（1999）的花崗巖源巖判別圖解（圖3b2）中，大多數早石炭世巖體落入富含黑云母和角閃石的源巖范圍，與富含沉積巖的殼源巖石相比，富含黑云母和角閃石的巖石部分熔融或分離結晶所產生的花崗質熔體（Na2O+K2O）/（FeO+MgO+TiO2）值較低，而Na2O+K2O+FeO+MgO+TiO2值較高，且其花崗質源巖的演化與分離結晶趨勢線一致，表明南蒙古地區早石炭世花崗類巖石的源巖為富含黑云母和角閃石的源巖，與泥盆紀的花崗巖類相比，早石炭世的源巖更為基性，反映的是其巖漿源區有著更多幔源巖漿的加入。

在R1-R2構造判別圖解（圖4b）中，早石炭世花崗巖類在板塊碰撞前、同碰撞期和碰撞后抬升期均有分布，代表的是一種島弧或弧后盆地構造背景。

3.2 晚石炭世侵入巖

晚石炭世侵入巖主要為輝長巖-二長巖-斜長正長巖系列，分布于蒙古南戈壁省的火山凹陷邊部及大斷裂帶中，以長形的巖體或巖墻出現，東西走向，部分長可達50 km，寬1～10 km。巖性為輝長閃長巖、二長巖、閃長巖、斜長正長巖和花崗閃長巖，其中以輝長閃長巖和二長巖為主，呈斑狀及細粒狀結構，含有捕虜體，偶見次火山巖特征。其它晚石炭世侵入巖以長英質花崗質巖石為主，巖性主要有花崗閃長巖，黑云角閃花崗巖和黑云母花崗巖。

利用收集的晚石炭世12 個巖體59 件樣品巖石化學分析數據（表1）[6，11]，在TAS 巖石分類圖解（圖2a3）中，晚石炭世侵入巖分別落入輝長閃長巖、二長巖、石英二長巖、花崗閃長巖和花崗巖區，其中以花崗巖、石英二長巖和二長巖為主，幾乎全部為亞堿性巖，只有兩個樣品落入堿性巖區。晚石炭世侵入巖體Al2O3含量為（9.09～20.45）wt%，平均14.99 wt%；CaO含量（0.3～7.48）wt%，平均2.68 wt%；MgO含量（0.08～6.71）wt%，平均1.6 wt%；TFe2O3含量（0.75～11.46）wt%，平均3.71 wt%。CIPW 計算結果表明，全部樣品均含有石英，且不含霞石與橄欖石。分異指數（DI）為42.37～93.57，多數樣品分異指數大于75，說明晚石炭世南蒙古地區巖漿分異程度差別較大，花崗質巖漿分異程度較高。在SiO2-K2O圖解（圖2b3）中，投影點大多落入高鉀鈣堿性系列，部分落入中鉀鈣堿性系列，個別落入超鉀系列和低鉀拉斑區內，SiO2含量與K2O 含量呈較明顯正相關性。在A/CNK-A/NK圖解（圖2c3）中，巖石在偏鋁質和過鋁質區均有分布，但偏鋁質樣品明顯多于過鋁質，且有一個樣品為過堿質。

晚石炭世侵入巖體總體富硅、富鉀、富堿，而鐵、鎂、鈣和鈦較早石炭世低，A/CNK 為0.766～1.954，在偏鋁質和過鋁質區內均有分布。A/MF-C/MF圖解（圖3a3）表明，大多晚石炭世巖體的源巖為基性巖和變質砂巖，部分源巖為變質泥巖，源巖為變質砂巖和變質泥巖的巖體明顯增多。在Patino的花崗巖源巖判別圖解（圖3b3）中，大多數晚石炭世巖體落入富含黑云母和角閃石的源巖范圍內，部分也落入了泥質巖區內，與早石炭世巖體相比，富含黑云母源巖和泥質巖明顯增多，且晚石炭世花崗質源巖的演化與分離結晶趨勢線一致，表明南蒙古地區晚石炭世花崗類巖石的源巖為泥質巖和富含黑云母和角閃石的源巖，與早石炭世的花崗巖類相比，晚石炭世的源巖更為酸性，反映的是來源于更多殼源巖漿源區，可能代表了陸緣弧或板內構造背景。

在R1-R2構造判別圖解（圖4c）中，晚石炭世花崗巖類在板塊碰撞前、造山晚期、同碰撞期和碰撞后抬升期均有分布，但主要集中在同碰撞期，可能代表了板內構造背景或是構造轉換期。

3.3 晚石炭世火山巖

利用收集到的2件南蒙古地區晚石炭世火山巖巖石化學數據[6，11]，在TAS圖解（圖5b）中落入了了安山玄武巖和玄武質粗面安山巖區。在SiO2-ALK 圖解（圖6a2）中，一件樣品落入堿性系列區，另一件樣品落入亞堿性系列；在SiO2-K2O 圖解（圖6c2）中，樣品落入中鉀系列區，因此該類火山巖為堿性系列和中鉀亞堿性系列。晚石炭世火山巖的SiO2含量分別為54.21 wt%、52.99 wt%，平均53.6 wt%；Al2O3含量分別為16.61 wt%、17.26 wt%，平均16.94 wt%；Fe2O3含量分別為9.47 wt%、9.69 wt%，平均9.58 wt%；CaO含量分別為6.03 wt%、7.69 wt%，平均6.86 wt%；MgO 含量分別為4.71 wt%、5.19 wt%，平均4.95 wt%；K2O 含量分別為2.61 wt%、1.5 wt%，平均2.06 wt%；Na2O含量分別為3.72 wt%、3.5 wt%，平均3.61 wt%；TiO2含量分別為1.57 wt%、1.73 wt%，平均1.65 wt%；P2O5分別為0.5 wt%、0.67 wt%，平均0.59 wt%；MnO 含量分別為0.15 wt%、0.16 wt%，平均0.155 wt%。CIPW 計算結果表明樣品均含石英，為3.66%～4.04%，且均不含有標準礦物霞石和橄欖石。

采用穩定的不相容或強不相容元素Ti、Zr、Y 等及其比值[6,11]對其火山巖類進行構造環境示蹤分析。在Pearce和Gale Zr/Y-Ti/Y 圖（圖7a2）中，所有晚石炭世樣品均落入板內玄武巖區，但也比較接近板緣玄武巖區；在Shervais(1982)的V-Ti圖（圖7b2）中，樣品的Ti/V比值約為50，與堿性玄武巖范圍較為接近，同樣顯示為板內特征。

4 二疊紀巖漿巖

4.1 二疊紀侵入巖

二疊紀侵入巖巖性主要為輝長巖、閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖和花崗巖，以花崗巖和花崗閃長巖為主，可見環型堿性侵入巖，周圍分布有鈉閃堿流巖和堿流巖，環型堿性花崗巖可能是火山巖通道[1]。

利用收集的南蒙古地區二疊紀8個巖體66件樣品的巖石化學分析數據（表1）[6，11]，在TAS 巖石分類圖解（圖2a4）中二疊紀侵入巖分別落入輝長閃長巖、閃長巖、石英二長巖、花崗閃長巖和花崗巖區，以花崗巖和花崗閃長巖為主，大多數落入亞堿性巖區，只有五個樣品落入堿性巖區。二疊紀侵入巖體Al2O3含量為（7.97～19.37）wt%，平均13.57 wt%；CaO 含量0.22～9.23 wt%間，平均1.83 wt%；MgO含量（0.04～5.19）wt%之間，平均0.79 wt%；TFe2O3含量（0.78～8.31）wt%，平均3.33 wt%。CIPW計算結果表明全部樣品均含有石英，且不含霞石與橄欖石。分異指數（DI）為39.79～96.04，多數樣品分異指數大于85，說明南蒙古地區二疊紀巖漿分異程度差別較大，其中花崗質巖漿分異程度很高。在SiO2-K2O圖解（圖2b4）中，投影點大多落入高鉀鈣堿性系列，部分落入中鉀鈣堿性系列，個別落入超鉀系列區，SiO2含量與K2O含量呈較明顯正相關性。在A/CNK-A/NK圖解（圖2c4）中，樣品在偏鋁質、過鋁質和過堿質區均有分布。

南蒙古地區二疊紀侵入巖體總體更加富硅、富鉀、富堿，而鐵、鎂、鈣和鈦較晚石炭世更低，A/CNK為0.545～1.333，在偏鋁質、過鋁質和過堿質區內均有分布。A/MF-C/MF 圖解（圖3a4）表明，大多二疊紀的源巖為變沉積巖，少部分源巖落入基性巖區。在Patino的花崗巖源巖判別圖解（圖3b4）中，大多數二疊紀巖體落入富含黑云母的源巖范圍內，部分也落入沉積巖區，與晚石炭世巖體相比，富含黑云母源巖和沉積源巖明顯增多，與富含角閃石的源巖相比，富含黑云母的源巖巖石或沉積源巖部分熔融所產生的花崗質熔體（Na2O+K2O）/（FeO+MgO+TiO2）值較高，而Na2O+K2O+FeO+MgO+TiO2值較低，且二疊紀花崗質源巖的演化與分離結晶趨勢線一致，表明南蒙古地區二疊紀花崗質巖石的源巖為富含黑云母的源巖和沉積巖，與晚石炭世的花崗巖類相比，二疊紀的源巖更為酸性，反映的是巖漿源區為更多的更為酸性的殼源巖漿。在R1-R2構造判別圖解（圖4d）中，二疊紀花崗巖類雖然在板塊碰撞前、同碰撞期和碰撞后抬升期均有分布，但主要集中在同碰撞期，可能代表板內構造背景。

4.2 二疊紀火山巖

收集利用了5件二疊紀火山巖巖石地球化學數據（表3）[6，11]，在TAS 圖解（圖5c）中分別投到了玄武巖、安山玄武巖和玄武質粗面安山巖區。在SiO2-ALK 圖解（圖6a3）中，只有一件樣品落入堿性系列區；在AFM圖解（圖6b2）中，亞堿性樣品顯示為鈣堿性系列；在SiO2-K2O圖解（圖6c3）中，幾乎所有亞堿性樣品均投入中高鉀系列區，其中一件樣品投入鉀玄巖系列區?？梢娫摱B紀火山巖包括堿性系列、中高鉀拉斑系列和鉀玄巖系列。二疊紀火山巖的SiO2含量均大于50 wt%，介于（52.24～55.04）wt%，平均為53.96 wt%；Al2O3含量（14.63～16.45）wt%，平 均15.49 wt%；Fe2O3含量（9.38～10.48）wt%，平均9.85 wt%；CaO含量（6.4～8.66）wt%，平均7.27 wt%；MgO含量（3.5～6.6）wt%，平均5.26 wt%；K2O含量（1.65～2.89）wt%，平均2.256 wt%；Na2O 含量（1.74～3.82）wt%，平均3.158 wt%；TiO2含量（0.86～2.36）wt%，平均1.732 wt%；P2O5含量（0.35～1.21）wt%，平均0.774 wt%；MnO含量（0.14～0.18）wt%，平均0.162 wt%。CIPW計算結果表明樣品均含石英，為2.51%～10.25%，且不含霞石和橄欖石。

表3 南蒙古地區二疊紀火山巖與其它地區火山巖主量元素對比Table 3 Comparison of major elements between Permian volcanic rocks in southern Mongolia and other areas

本區二疊紀火山巖主量元素含量與其它地區相比（表3），同Ascension 的洋島玄武巖的氧化物含量最為接近，具有洋島玄武巖相似的主量元素地球化學特征，暗示與其有著較為相似地幔源區或相似大地構造背景。

采用穩定的不相容或強不相容元素Ti、Zr、Y 等及其比值[6,11]對其火山巖類進行構造環境示蹤分析。在Pearce和Gale Zr/Y-Ti/Y 圖（圖7a3）中，幾乎所有二疊紀樣品均落入板內玄武巖區，只有一個樣品落入板緣玄武巖區，但也較接近板內玄武巖區；在Shervais的V-Ti圖（圖7b3）中，只有一個樣品落入洋中脊和弧后盆地玄武巖區，其它4件樣品均落入Ti/V比值在50～100 區內，與堿性玄武巖區較為接近，顯示為板內特征。

5 南蒙古地區晚古生代大地構造演化討論

前人研究表明在奧陶紀和志留紀[6]，南蒙古地區發育一個或多個海盆，這些洋盆接收最可能來自北方的陸源成熟硅質碎屑沉積物。奧陶紀和志留紀構造研究表明，這一時期構造活動較弱，較老地層的抬升可能是由于泥盆紀收斂邊緣發育過程中受到的早期擠壓導致的結果，并沒有發現火山活動的證據[1-3，6，11]。

研究區泥盆紀沉積物主要由海洋火山碎屑巖、改造過的灰巖和局部夾有熔巖流的遠洋沉積物組成。Mushgai Hudag 地區上部沉積了一層較厚的枕狀熔巖層和硅質巖層，其代表較深的海相環境，該沉積記錄了中泥盆世至晚泥盆世從淺水到深水相的轉變，弧后盆地的伸展和下沉作用可以解釋水環境由淺變深的這一變化，以及提供數百米枕狀玄武巖和熔巖流所需的空間[6]；在Shin Jinst地區，早泥盆世鎂鐵質火山巖以島弧玄武巖為主，但其沉積序列中也含有許多流紋巖單元，這種厚層的熔巖流和與之相關的超基性、變質和增生物質的出現，往往代表構造變形和抬升之后受到侵蝕作用，該構造現象為典型的弧相特征[37]。綜上研究表明，泥盆紀在南蒙古形成了一個復雜的存在于奧陶紀和志留紀沉積之上或附近的島弧，并隨著其時空的轉變，泥盆紀巖漿巖體記錄了從相對構造平靜期向構造活躍期的一個轉變。

至石炭紀，弧活動區域可能集中在南部，部分形成于泥盆紀弧系統之上。在Shin Jinst、Gurvan Sayhan及Mushgai Hudag地區均保存有早石炭世海相沉積物，包括火山沉積物和砂巖沉積物，其物源表明，該時期仍有弧火山活動現象[6]。石炭紀的巖石地球化學研究表明早石炭世主要發育島弧巖漿作用，但較泥盆紀的島弧巖漿作用則形成了更多的陸緣弧，可能為中國博格達山脈向東和天山石炭紀弧向北的延伸，該時期弧系統包括了多個橫跨蒙古南部的陸相火山中心[6]；而晚石炭世時期則更多的代表板內巖漿作用，此時南蒙古地區與俯沖相關的島弧巖漿作用基本停止，相繼進入了板內構造環境。

南蒙古地區二疊紀只記錄了局部的山間或前陸盆地非海相沉積物，Shin Jinst 是唯一擁有二疊紀非海相沉積物記錄的地區[6]。二疊紀巖體較晚石炭世的巖體堿性更強，板內特征更加明顯。這一時期弧火山活動已停止，但構造活動仍在繼續，巖石地球化學研究表明該時期主要為大陸火山活動，這可能與中亞陸塊的拼合相關。多數研究認為，二疊紀或早三疊紀，蒙古南部、華北和塔里木地塊發生了碰撞拼合，隨后古亞洲洋閉合[26-36，38]，也有研究表明新疆東部準噶爾海盆關閉后，華北地塊與蒙古南部發生了碰撞[27，28，33]，Zorin等[32]認為這是一個簡單的由西到東的連續碰撞，沿著整個華北和蒙古南部的邊界進行閉合。而Melissa A.Lamb[6]等則認為是華北板塊最初在晚石炭世與蒙古南部弧系的東南角相撞，將古亞洲洋一分為二，隨著碰撞的發生，洋的東部由西向東封閉，而其西半部則可能形成了一個小的有限洋盆，在二疊紀晚期至三疊紀早期由東向西進行封閉，這時泥盆紀和石炭紀的地層被抬升，局部為盆地沉積提供物質來源，這一時期沉積巖由海相向非海相轉變，反映了華北、塔里木和蒙古南部碰撞拼合后古亞洲洋的完全閉合。

6 結論

（1）泥盆紀侵入巖體總體上富硅、高鉀、富堿，多屬高鉀鈣堿性系列，其巖漿源區有較多幔源巖漿的混入，多形成于島弧構造背景；火山巖主要包括堿性系列和中低鉀拉斑系列，具有Tonga 島弧和Ascension洋島玄武巖相似的主量元素地球化學特征，微量元素判別圖解同樣指示其多形成于島弧構造背景。

（2）早石炭世侵入巖體較泥盆紀貧硅、堿，而富鐵、鎂、鈣和鈦，多屬中高鉀鈣堿性系列，源巖多為基性巖，可能反映的是其巖漿源區有著更多幔源巖漿的混入，多形成于島弧構造背景；晚石炭世侵入巖體較早石炭世富硅、高鉀、富堿，貧鐵、鎂、鈣和鈦，多屬高鉀鈣堿性系列，源巖多為基性巖和變質砂巖，反映的是有更多殼源物質的加入，可能代表的是一種板內構造背景；晚石炭世火山巖包括堿性及亞堿性系列，微量元素判別圖解指示其具板內構造背景。

（3）二疊紀侵入巖體更加富硅、高鉀和富堿，貧鐵、鎂、鈣和鈦，多屬高鉀鈣堿性系列，多為殼源巖漿源區，形成于板內構造背景；二疊紀火山巖包括有堿性系列、中高鉀拉斑系列和鉀玄巖系列，與Hawaiite洋島玄武巖主量元素地球化學特征相似，微量元素判別其具典型板內構造特征。

（4）研究表明南蒙古地區泥盆-二疊紀巖漿作用相繼發育于島弧、弧后盆地和板內構造背景中。泥盆紀開始形成島??；早石炭世仍以島弧為主，但出現了陸緣弧，晚石炭世則更多代表為板內巖漿作用；二疊紀板內特征更加明顯，弧火山活動已經停止，這與中亞造山帶進入拼合階段相關，為板內構造環境。