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中亚造山带是全球显生宙以来陆壳增生与改造最显著的造山带，其形成和演化过程和西伯利亚板块与华北板块之间的古亚洲洋俯冲消减有密切关系，广泛分布古生代蛇绿岩、岛弧岩浆岩、俯冲-增生杂岩和大陆碎片等（图1a; Windley et al.，2001，2007；肖文交等，2019）。内蒙古西乌旗位于中亚造山带东段二连-贺根山缝合带内，区内发育大量早石炭世—晚石炭世SSZ型（俯冲带之上型）蛇绿岩和石炭纪—二叠纪岛弧型岩浆岩，蕴含了古亚洲洋晚古生代俯冲消亡和陆壳生长的信息（Windley et al.，2007；Zhang Zhicheng et al.，2015；李英杰等，2012，2015；Li Yingjie et al.，2018b，2020b；董培培等，2020，2021；王金芳等，2020a，2021）。在内蒙古西乌旗，李英杰等（2012）识别出早石炭世迪彦庙SSZ型蛇绿岩带，并且在该蛇绿岩带内相继识别出前弧玄武岩（李英杰等，2018a）、玻安岩、岛弧拉斑玄武岩（李英杰等，2013; Li Yingjie et al.，2020a）等洋内弧初始火成岩组合，这些蛇绿岩和洋内弧火成岩共同记录了古亚洲洋东段晚古生代洋内初始俯冲过程（Li Yingjie et al.，2020a）。然而，对于古亚洲洋东段晚古生代洋内俯冲从初始弧向成熟弧的转化过程，还缺少进一步的限定，成为认识中亚造山带构造演化的瓶颈。其中一个关键问题是缺乏SSZ型蛇绿岩与洋内弧系统的野外识别、追索和研究（李英杰等，2022）。由于蛇绿岩仅是大洋板块的俯冲作用所保存下来的大洋岩石圈板块的极小部分，无法揭示古大洋洋内俯冲消减的全过程。在古亚洲洋的俯冲消减过程中，除了蛇绿岩以外还广泛产出与俯冲作用有关的岛弧或大陆边缘弧火成岩，当绝大部分大洋岩石圈通过俯冲方式再循环回到地幔之后，大部分弧火成岩仍可保存在陆壳浅部，成为追索大洋俯冲的最好的岩石学记录（邓晋福，1999，2007；刘建峰等，2022a）。
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近期，笔者在迪彦庙SSZ型蛇绿岩带北部新识别出早石炭世巴嘎哈尔闪长岩，本文在对该闪长岩体进行系统的岩石学、地球化学和年代学研究的基础上，结合迪彦庙SSZ型蛇绿岩带中前弧玄武岩和玻安岩岩石组合的地球化学特征和年代学关系，探讨该闪长岩体的成因及构造环境，为古亚洲洋东段晚古生代洋内俯冲从初始弧向成熟弧的转化过程提供岩石学、地球化学证据和年代学约束。
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1 地质背景和岩石学特征
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巴嘎哈尔闪长岩位于内蒙古西乌旗东北部梅劳特乌拉一带，大地构造位置处于中亚造山带东段，二连浩特-贺根山蛇绿岩带以南，达青牧场-迪彦庙蛇绿岩带以北地区，为蛇绿岩和岛弧型岩浆岩典型发育区（图1a、b）。Liu Jianfeng et al.（2022b）通过对该区地质资料，尤其是晚古生代岩浆岩时空分布、岩石组合、岩石地球化学以及锆石Hf同位素资料分析研究，指出石炭纪二连浩特-贺根山蛇绿岩带以南地区，岩浆活动主要呈北东东向分布在巴彦敖包-红格尔蛇绿岩带和达青牧场-迪彦庙蛇绿岩带以北地区，该时期岩石类型以深成岩为主（刘建峰等，2022a），文献中被划分为“宝力道岛弧”。巴嘎哈尔闪长岩岩性为闪长岩，岩体呈长条状小岩株产出，侵入于石炭纪蛇绿混杂岩带中（图2）。该闪长岩体东部被早二叠世高镁闪长岩（王金芳等，2018）侵入，西部被晚石炭世石英闪长岩侵入（图2），石英闪长岩出露面积约2.5 km2，侵入界线处为细粒石英闪长岩。闪长岩、蛇绿构造混杂岩、高镁闪长岩、石英闪长岩等均发育不同程度的糜棱岩化。
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南部迪彦庙SSZ型蛇绿岩（带）岩石类型和组合层序较完整，主要包括蛇纹石化方辉橄榄岩、层状—块状辉长岩、枕状前弧玄武岩、枕状岛弧拉斑玄武岩（IAT）、玻安岩、高镁安山岩等，表现出洋内初始俯冲作用的洋内弧岩石组合序列特征，并可与伊豆-小笠原-马里亚纳（IBM）前弧岩系相对比（Li Yingjie et al.，2018a，2020a）。东部早二叠世高镁闪长岩，岩性为细粒—中粒闪长岩，岩体呈小岩株状产出，其形成被认为与洋内俯冲作用有关（王金芳等，2018）。
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巴嘎哈尔闪长岩为中细粒—粗中粒半自形粒状结构，块状构造（图3a），主要矿物组成为斜长石（约85%）、角闪石（约10%）、石英（约3%）及少量黑云母。斜长石以中长石为主，呈自形—半自形板状，均已不同程度绢云母化，部分碳酸盐矿物呈脉状分布于斜长石中；角闪石半自形柱状，部分颗粒可见黝帘石化和绿泥石化。石英呈他形粒状充填于斜长石间隙中。黑云母自形片状，可见绿泥石化和绿帘石化（图3b）。
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图1 内蒙古西乌旗地区大地构造位置示意图（a）（据Miao Laicheng et al.，2008）和内蒙古二连浩特-贺根山蛇绿岩带东段晚古生代岩浆岩时空分布简图（b）（底图据刘建峰等，2022a）
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Fig.1 Sketch tectonic map (a) (after Miao Laicheng et al., 2008) and spatial-temporal distribution of Late Paleozoic magmatic rocks in the east of the Erenhot-Hegenshan ophiolite belt, Inner Mongolia (b) (after Liu Jianfeng et al., 2022a）
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图2 巴嘎哈尔闪长岩地质简图
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Fig.2 Simplified geological map of the Bagahaer diorite
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1 —早二叠世高镁闪长岩; 2—晚石炭世石英闪长岩; 3—早石炭世闪长岩; 4—石炭纪蛇绿混杂岩; 5—上侏罗统玛尼吐组; 6—下二叠统寿山沟组; 7—断层界线; 8—糜棱岩化带; 9—采样位置; 10—样品编号; 高镁闪长岩引自王金芳等（2018）
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1 —Early Permian high-Mg diorite; 2—Late Carboniferous quartz diorite; 3—Early Carboniferous diorite; 4—Carboniferous ophiolitic mélange; 5—Upper Jurassic series Manitu Formation; 6—Lower Permian Shoushangou Formation; 7—fault; 8—mylonitized zone; 9—sample location; 10—sample number; high-Mg diorite data are shown after Wang Jinfang et al. (2018）
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图3 巴嘎哈尔闪长岩野外露头（a）及显微镜下照片（正交偏光，b）
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Fig.3 Outcrop (a) and microphotograph (perpendicular polarized light，b) of the Bagahaer diorite
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Pl—斜长石；Q—石英；Hb—角闪石
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Pl—plagioclase；Q—quartz；Hb—hornblende
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2 分析方法
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在野外详细地质观察基础上，于巴嘎哈尔闪长岩体不同部位共采集了5件风化程度较低、新鲜且无氧化、无污染、无明显蚀变的岩石样品用于地球化学组分分析，并对其中1件弱变形的中粒闪长岩岩石样品XT099-1进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，采样点见图2。主量、微量和稀土元素分析实验在武汉上谱分析科技有限责任公司完成。主量元素测定使用PW440型X射线荧光光谱仪（XRF）分析SiO2、Al2O3、TFe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、MnO、P2O5、TiO2等，非水滴定容量法分析CO2，高温加热-浓硫酸吸收-重量法分析H2O+，重铬酸钾滴定法分析FeO，高温加热-重量法分析烧失量（LOI），分析误差小于2%，微量及稀土元素测定采用X-Series p型电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），分析误差小于5%，分析结果见表1。
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锆石制靶、阴极发光（CL）照相由北京锆年领航科技有限公司完成，具体流程参照宋彪等（2002）。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年在中国地质调查局天津地质调查中心完成，所用测年仪器为Neptune型LA-ICP-MS及Newwave UP 193激光剥蚀系统。激光剥蚀斑束直径为35 μm，剥蚀深度为20~40 μm。锆石年龄计算选用标准锆石GJ-1作为外标，29Si作为内标，详细的实验流程见Yuan Honglin et al.（2008）。数据处理采用ICPMSDataCal8.4程序（Liu Yongsheng et al.，2008），并进行普通铅校正（Andersen，2002），最终使用ISOPLOT（3.0版）完成年龄计算及谐和图绘制。
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3 年代学特征
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巴嘎哈尔闪长岩样品（XT099-1）共选取18粒锆石进行测定，所选锆石阴极发光图像（CL）显示岩石中的锆石结构均一，呈自形—半自形双锥状，长宽比为2∶1~3∶1，锆石粒度较小，粒径多在200 μm以下。大部分锆石具有良好的晶形，呈现清晰的振荡环带和明暗相间的条带结构，岩浆结晶自形，生长环带细窄密集，内部无残留核，外部无变质边（图4a），显示了岩浆成因锆石的特征（Claesson et al.，2000）。
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图4 巴嘎哈尔闪长岩中典型锆石阴极发光图像（a）、锆石U-Pb谐和图（b）及加权平均年龄图（c）
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Fig.4 Representative cathodoluminescence images （a）, U-Pb concordia (b) and weighted average graph of age (c) of zircons from the Bagahaer diorite
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注:表中所列误差均为1σ误差。
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从表1可以看出，18个锆石测点的Th、U含量和Th/U值变化范围分别为40×10-6~322×10-6、54×10-6~318×10-6和0.49~1.07，Th和U具有良好的正相关关系，属于典型岩浆锆石特征。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示，18个测点的谐和度较好，测试结果集中于319~329 Ma之间，年龄加权平均值为324.2±1.8 Ma，MSWD=0.39（图4b、c），代表该闪长岩的结晶年龄。
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4 地球化学特征
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本次选取5件巴嘎哈尔闪长岩代表性样品进行主量、微量和稀土元素分析，分析结果见表2。
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4.1 主量元素
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从表2可以看出，巴嘎哈尔闪长岩样品SiO2含量为57.71%~61.24%；高铝（Al2O3含量为15.58%~16.68%，大于15%）；相对富钠、低钾，Na2O含量为3.29%~4.15%，K2O含量为1.05%~1.69%，Na2O/K2O比值为2.18~3.95；MgO含量（3.30%~4.23%），Mg#为47.20~51.82，较高；贫TiO2（0.65%~0.76%）和P2O5（0.14%~0.15%）；铝饱和指数A/CNK为0.91~0.94，A/NK为1.95~2.35，属于钙碱性岩石。在SiO2-K2O分类图解（图5）中5个样品点均分布在钙碱性系列区。
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图5 巴嘎哈尔闪长岩SiO2-K2O分类图解 （据Peccerillo et al.，1976）
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Fig.5 SiO2-K2O diagram (after Peccerillo et al., 1976) of the Bagahaer diorite
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前弧玄武岩数据引自李英杰等（2018a）；玻安岩数据引自李英杰等（2013）
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Fore-arc basalts are shown after Li Yingjie et al. (2018a）; boninite data are shown after Li Yingjie et al. (2013）
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4.2 稀土和微量元素
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在稀土元素特征上，巴嘎哈尔闪长岩稀土元素总量（∑REE）较低，为85.19×10-6~98.21×10-6，平均值为91.56×10-6；具弱的铕异常，δEu=0.61~0.82，显示岩浆演化过程中可能存在斜长石的分离结晶作用；存在弱的轻重稀土元素分异（（La/Yb）N=3.08~3.99），稀土元素分布曲线呈微右倾型。
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从微量元素蛛网图（图6b）中可以看出，该闪长岩明显富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素（LILE），亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素（HFSE），具有明显的Rb、Ba、K等正异常“峰”和Nb、Ta、P和Ti负异常“槽”，显示出与俯冲作用有关的地球化学特征。
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迪彦庙前弧岩石稀土和微量元素兼有洋中脊与岛弧双重特性的洋陆转换特殊地球化学特征（李英杰，2018a），即前弧岩石的微量元素标准化曲线为平坦型，类似洋中脊的轻稀土亏损型式，但具有弧玄武岩较低的轻稀土和高场强元素含量特征，如Nb、Ta、Zr亏损（肖庆辉，2016）。与迪彦庙前弧岩石相比，巴嘎哈尔闪长岩更富集稀土和微量元素，且轻、重稀土分异较明显，具更高的LILE和HFSE含量，暗示其形成时已有大量俯冲板片流体输入，经历过更强烈的俯冲作用。
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5 讨论
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5.1 岩石成因及构造环境
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研究表明，俯冲带弧型岩浆微量元素及REE特征是以富集大离子亲石元素LILE（如Sr、Rb、Ba等），亏损高场强元素HFSE（如Nb、Ta、Ti等）为特征。在REE配分图解上，LREE表现为富集，HREE较富集（（HREE）N＞10，Yb≥2×10-6，Y≥25×10-6）。其中，富集的LILE主要来自俯冲流体，强烈亏损HFSE，尤其是Ti、Nb、Ta，因为这些元素保留在俯冲板片的残留矿物中（如金红石、钛铁矿等）（Defant et al.，1990; Kelemen et al.，1998，2003；肖庆辉，2016）。巴嘎哈尔闪长岩稀土元素分布曲线呈微右倾型（图6a），相对富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素（图6b），具有典型俯冲带组分（SZC）特征。在Nb/Y-Rb/Y图解（图7a）和Ba-Nb/Y图解（图7b）上，样品表现出显著的以俯冲流体交代为主的特征。Nb/Yb-Th/Yb构造判别图解中（图8a），来自非俯冲背景的岩浆沿着洋中脊—洋岛系列（N-MORB—E-MORB—OIB）分布，而来源于被俯冲带流体和熔体交代后的地幔岩浆，俯冲有关沉积物熔融将Th元素输入到并影响到地幔楔，因此Th元素高于洋中脊原始地幔基准线（Pearce，2014），图中巴嘎哈尔闪长岩样品点偏离“N-MORB—E-MORB—OIB”系列、具有更高的Th/Nb比值，更加说明该闪长岩经历过俯冲流体的交代作用。在Y-Sr/Y判别图中（图9），巴嘎哈尔闪长岩岩体均投影到典型岛弧岩石区域，进一步支持了巴嘎哈尔闪长岩形成于可能与俯冲带有关的构造环境。
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图6 巴嘎哈尔闪长岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图（a）（标准化值据Boynton，1984） 和微量元素原始地幔标准化配分曲线图（b）（标准化值据Sun et al.，1989）
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Fig.6 Chondrite-normalized REE distribution patterns （a） （normalizing values after Boynton, 1984) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram （b） （normalizing values after Sun et al., 1989) of the Bagahaer diorite
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前弧玄武岩数据引自李英杰等（2018a）；玻安岩数据引自李英杰等（2013）
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Fore-arc basalts are shown after Li Yingjie et al. (2018a）; boninite data are shown after Li Yingjie et al. (2013）
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图7 巴嘎哈尔闪长岩Nb/Y-Rb/Y （a） （据Kepezhinskas et al.，1997）和Ba-Nb/Y （b） （据Zhang Yuzhi et al.，2012）图解
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Fig.7 Nb/Y-Rb/Y diagram （a）（after Kepezhinskas et al., 1997) and Ba-Nb/Y diagram （b）（after Zhang Yuzhi et al., 2012) of the Bagahaer diorite
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OIB—洋岛玄武岩；迪彦庙前弧玄武岩数据引自李英杰等（2018a）；迪彦庙玻安岩数据引自李英杰等（2013）
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OIB—oceanic island basalt; fore-arc basalts of Diyanmiao are shown after Li Yingjie et al. (2018a）; boninite data of Diyanmiao are shown after Li Yingjie et al. (2013）
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大洋俯冲板块在俯冲带进入地幔导致地幔楔发生部分熔融形成的岩浆弧又分为两类，包括洋内弧和大陆边缘弧。陆缘弧与洋内弧岩浆作用的机理相似，但由于源区岩石圈地幔不同，其岩浆作用形成的岩石地球化学性质则不同。在陆缘活动大陆边缘，大陆岩石圈地幔在成为稳定大陆地块的时期内被地幔流体长期的交代、富集，成为富集型地幔源区参与部分熔融。但大洋岩石圈地幔极度亏损，岩石成分是难熔的方辉橄榄岩，只有在软流圈上涌或俯冲作用形成的热流体作用的特殊地质条件下才能发生再次熔融（肖庆辉等，2016）。巴嘎哈尔闪长岩岩体以低Rb/Sr（0.13~0.17）比值，较高的Sm/Nd（0.24~0.25）比值，低K（K2O含量为1.05%~1.69%），指示其亏损型地幔源区的特征。该闪长岩体具有较高的MgO含量（3.30%~4.23%），Mg#为47.20~51.82，并且呈现出以俯冲流体交代为主的特征（图7a、b），指示其经历过俯冲流体交代岩石圈地幔部分熔融的过程。此外，Th在沉积物熔体中具有很强的迁移能力，研究样品Th含量平均值为3.32×10-6，具较高的Th/La（0.18~0.26）、Th/Sm（0.60~0.90）、Th/Yb（0.86~1.51）和Th/Ce（0.08~0.12）比值，指示俯冲沉积物组分参与了部分熔融过程。
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图8 巴嘎哈尔闪长岩Nb/Yb-Th/Yb构造判别图解（a）（据Pearce et al.，2008）、 Th-La/Yb构造判别图解（b）（据Condie et al.，1986）
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Fig.8 Nb/Yb-Th/Yb (a) (after Pearce et al., 2008) and Th-La/Yb (b) (after Condie et al., 1986) diagrams of the Bagahaer diorite
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N-MORB—正常型洋中脊玄武岩; E-MORB—富集型洋中脊玄武岩; OIB—洋岛玄武岩; 前弧玄武岩数据引自李英杰等（2018a）；玻安岩数据引自李英杰等（2013）
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N-MORB—normal mid ocean ridge basalt; E-MORB—enriched mid ocean ridge basalt; OIB—oceanic island basalt; fore-arc basalts data are shown after Li Yingjie et al. (2018a）; boninite data are shown after Li Yingjie et al. (2013）
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综上所述，巴嘎哈尔闪长岩的地球化学特征更接近于洋内弧岩浆岩，其可能的成因为俯冲板片部分熔融作用形成的硅质熔体和板片洋壳的脱水作用释放的流体共同作用于地幔楔，使其发生部分熔融作用形成的岩浆岩，岩浆源区主要为洋壳及其上面的楔形地幔区。
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已有研究表明，单一岩性（尤其是花岗岩）在构造环境判别方面存在较大的多解性，而通过对火成岩构造组合的分析，可以对古构造环境的判别提供较好的约束（邓晋福等，1999，2007；吴福元等，2007）。特别是对于增生型造山带而言，蛇绿岩套和弧火成岩带的成对性是确认与古大洋俯冲有关的火成岩组合是很重要的地质学标志（邓晋福等，1999，2007；刘建峰等，2022a）。近年来前人通过对西太平洋伊豆-小笠原-马里亚纳（IBM）洋内弧的深入研究，总结出俯冲带岛弧前弧地区发育前弧玄武岩（FAB）、玻安岩、埃达克岩、富铌玄武岩（NEB）和高镁安山岩（HMA）等火成岩组合（Ishikawa et al.，2005； Ishizuka et al.，2006，2009，2011a，2011b，2014；邓晋福等，2007，2010； Tatsumi，2008； Reagan et al.，2010，2013；冯艳芳等，2011；李英杰等，2018a; Yang Gaoxue et al.，2019，2020，2022a，2022b），它们是洋陆转化形成大陆的初始弧火成岩组合。在中亚造山带内部也有类似的岩石组合，Yang Gaoxue et al.（2022a）进行了较为详细的论述，认为它们是俯冲起始记录，更是研究俯冲起始时限和机制的重要物质载体。李英杰等（2013，2018a）对迪彦庙地区石炭纪蛇绿岩的研究表明，其中存在代表洋内初始俯冲阶段的前弧玄武岩（~335.6 Ma）和玻安岩（~328 Ma），与IBM前弧岩石组合基本一致（Li Yingjie et al.，2020a）。本文所研究的巴嘎哈尔闪长岩出露于迪彦庙蛇绿岩带北部，形成时代为324.2±1.8 Ma，较迪彦庙蛇绿岩的前弧岩石组合形成时代稍晚。因此，讨论两者之间的岩浆演化关系有可能为古亚洲洋东段晚古生代洋内俯冲从初始弧向成熟弧的转化过程提供地球化学证据。
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岛弧岩浆岩具有时空演化的规律性，在空间上显示岩石系列和极性变化。在SiO2-K2O图中（图5），前弧玄武岩和玻安岩样品点均投影在低钾拉斑系列、巴嘎哈尔闪长岩样品点均投影在钙碱性系列，显示从早期洋内俯冲初始阶段的低钾拉斑系列岩石到俯冲渐进过程中的中钾钙碱性系列岩石的演化特征。在Th-La/Yb构造判别图解（图8b）中，前弧玄武岩和玻安岩样品点均落入原始大洋弧区域，巴嘎哈尔闪长岩样品点投到演化的大洋弧与大陆边缘弧区域，呈现出洋内俯冲初始弧到成熟弧的递进演化趋势。研究表明， Th和Nb是与俯冲密切相关的两种元素，它们均为高度不相容元素，在地幔熔融期间几乎保持一个不变的比值（Zhang Dongyang et al.，2010）。但板块发生俯冲时， Th和Nb表现出显著不同的性质， Th俯冲易迁移，而Nb俯冲不易迁移。因此，板块俯冲导致它们发生分离，使绝大多数俯冲带火成岩具有高Th/Nb比值（Pearce，2014）。从前弧玄武岩较低的Th/Nb比值到玻安岩的稍高Th/Nb比值再到巴嘎哈尔闪长岩更高的Th/Nb比值（图8a），显示出从早期较少大洋俯冲沉积物组分参与的弧前岩石到后期俯冲作用加强的洋内弧火成岩的地球化学渐进演化特征（Li Yingjie et al.，2020a；Wang Jinfang et al.，2020b；王帅等，2021）。
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图9 巴嘎哈尔闪长岩Y-Sr/Y构造判别图解 （据Defant et al.，1990）
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Fig.9 Y-Sr/Y tectonic discrimination diagram of the Bagahaer diorite (after Defantet et al., 1990)
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以上地球化学特征，反映巴嘎哈尔闪长岩可能为迪彦庙SSZ型蛇绿岩前弧岩石组合岩浆递进演变稍晚侵位的深成侵入岩。
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5.2 地质意义
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巴嘎哈尔闪长岩测年结果表明，其形成时代（324.2±1.8 Ma）与内蒙古中部地区石炭纪俯冲带岛弧型岩浆岩形成年龄相吻合，介于349~300 Ma（图1b; 刘建峰等，2009; Wu Fuyuan et al.，2011；李红英等，2016；刘锐等，2016；刘敏等，2017; Wang Guosheng et al.，2018；王金芳等，2019；范玉须等，2020；Yang Zhili et al.，2020；Li Yingjie et al.，2020a）。从时空分布来看，达青牧场-迪彦庙蛇绿岩带以北呈北东东展布的岛弧型岩浆岩，构成了二连浩特-贺根山蛇绿岩带以南的石炭纪俯冲体系。
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肖庆辉等（2016）指出，初始俯冲作用的整个岩浆演变分三个阶段递进演变：从类似洋中脊的前弧玄武岩到玻安岩、高镁安山岩，再到正常的弧拉斑玄武岩和钙碱性熔岩，这些岩石的递进演变反映了与俯冲作用有关的岩浆作用从初始弧到成熟弧的演化过程。结合前文关于闪长岩成因及构造环境讨论的内容，作者认为迪彦庙SSZ型蛇绿岩代表了古大洋板块发生初始俯冲，在初始俯冲带之上形成洋内弧基底的SSZ型蛇绿岩（~340 Ma）；迪彦庙前弧玄武岩（~335.6 Ma）的微量元素兼有洋中脊与岛弧双重特性的洋陆转换特殊地球化学特征，代表初始俯冲阶段（李英杰等，2018a）；迪彦庙玻安岩（~328 Ma）是地幔难熔的斜方辉橄岩再次发生部分熔融的产物，它需要大量受板片来源流体水化作用以及由与板片下沉有关的上涌软流圈供给的热而发生部分熔融才能形成的（肖庆辉等，2016; Li Yingjie et al.，2020a），玻安岩的发育说明前弧俯冲作用进一步加强了。巴嘎哈尔闪长岩（324.2±1.8 Ma）则是随着俯冲作用加深，俯冲洋壳和俯冲深积物的脱水流体与俯冲沉积物部分熔融产生的硅质熔体与地幔楔反应形成。巴嘎哈尔闪长岩具有比其更古老的玻安岩较高的TiO2、Zr、Hf和稀土含量（图6a、b）。这些地球化学特点意味着，产生更年轻的弧岩浆作用的地幔，其亏损程度比产生玻安岩岩浆的地幔源小得多。这个现象说明，新建立的地幔楔中软流圈已从简单的上涌变成了角流对流，标志着开始了初始俯冲作用向正常的钙碱性的弧岩浆重大转变（肖庆辉等，2016）。
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因此，巴嘎哈尔早石炭世古大洋俯冲带岛弧型闪长岩的确认，更进一步完善了迪彦庙石炭纪洋内弧岩石组合序列，该闪长岩体与迪彦庙SSZ型蛇绿岩带中的枕状前弧玄武岩、枕状拉斑玄武岩、玻安岩、高镁安山岩和富Nb玄武岩等，代表了迪彦庙蛇绿岩形成之后洋内弧火成岩的有序产出，可能较好反映了SSZ型蛇绿岩和洋内弧岩石组合序列的时空分布与演化特征。前弧玄武岩首先喷发，随后是过渡型岩石，其后是玻安岩，再后是过渡型高镁安山岩，最后是完全与俯冲作用有关的代表真正岛弧的巴嘎哈尔闪长岩。揭示了古亚洲洋东段在早石炭世的洋内俯冲从初始俯冲到逐渐成熟的过程。
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6 结论
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（1）新发现巴嘎哈尔闪长岩出露于迪彦庙SSZ型蛇绿岩带前弧岩系（前弧玄武岩和玻安岩）的北部。该闪长岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为324.2±1.8 Ma，形成时代为早石炭世末期。
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（2）巴嘎哈尔闪长岩地球化学特征具富钠（Na2O=3.29%~4.15%）、低钾（K2O=1.05%~1.69%），较高的镁（MgO=3.30%~4.23%，Mg#为47.20~51.82）；低Rb/Sr（0.13~0.17）比值，较高的Sm/Nd（0.24~0.25）比值；具有微右倾型稀土配分模式（（La/Yb）N=3.08~3.99）；弱的铕异常（δEu=0.61~0.82），岩浆相对富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素（LILE），亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素（HFSE），这些地球化学特征暗示了其形成于洋内岛弧环境。
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（3）结合迪彦庙SSZ型蛇绿岩（带）前弧岩系的时空分布与演化关系，反映巴嘎哈尔闪长岩可能是代表大洋初始俯冲的前弧岩石组合岩浆递进演变稍晚侵位的深成侵入岩，揭示了古亚洲洋东段在早石炭世的洋内俯冲从初始俯冲到逐渐成熟的过程。
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致谢：本文在写作过程中得到审稿专家的热情指导和帮助，河北地质大学王晓东、孔星蕊等也做了大量工作，审稿专家提出了宝贵的修改意见，在此一并表示衷心的感谢。
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摘要
由于缺少对SSZ型蛇绿岩和洋内弧火成岩的系统研究，制约了古亚洲洋东段古生代洋内俯冲过程的进一步认识。本文报道了内蒙古迪彦庙SSZ型蛇绿岩带北部新发现的巴嘎哈尔早石炭世闪长岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示，巴嘎哈尔闪长岩的侵位年龄为324.2±1.8 Ma，其形成时代为早石炭世末期。巴嘎哈尔闪长岩SiO2含量为57.71%~61.24%；高铝（Al2O3含量为15.58%~16.68%）；具有相对富钠（Na2O含量为3.29%~4.15%）、低钾（K2O含量为1.05%~1.69%）的特征，Na2O/K2O比值为2.18~3.95；MgO含量较高（3.30%~4.23%），Mg#为47.20~51.82；贫TiO2（0.65%~0.76%）和P2O5（0.14%~0.15%）；稀土元素总量（ΣREE为85.19×10-6~98.21×10-6）较低，稀土元素分布曲线呈微右倾型，具弱的Eu异常；相对富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素（LILE），亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素（HFSE），显示俯冲带岛弧型岩浆岩特征。结合前人研究，认为巴嘎哈尔闪长岩与迪彦庙SSZ型蛇绿岩中的前弧岩石组合形成相对完整、连续的洋内俯冲作用成因的洋内弧火成岩岩石组合，揭示了古亚洲洋东段在早石炭世的洋内俯冲从初始俯冲到逐渐成熟的过程。
Abstract
Due to the lack of reliable discovery and systematic study of SSZ ophiolite and Intra-oceanic arc igneous rock, which restricts the further understanding of the Paleozoic subduction extinction process of the eastern part of the paleo Asian ocean. The Bagahaer Early Carboniferous diorite distributed along the Hegenshan suture zone in the eastern part of the Xingmeng Orogenic Belt was discovered to be outcropped in the northern section of Diyanmiao SSZ ophiolite in Xiwuqi, Inner Mongolia. It belongs to Calc alka series, chemically characterized by 57.71%~61.24% of SiO2, 15.58%~16.68% of Al2O3, and 3.30%~4.23% of MgO, with relative rich in Na2O (3.29%~4.15%) poor in K2O (1.05%~1.69%) and high ratio of Na2O/K2O (2.18~3.95). The diorite relatively enriched large ion lithophile elements (LILE) Rb、Ba、K and depleted high field strength elements (HFSE) Nb、Ta、P and Ti, etc. In addition, it features low ΣREE (85.19×10-6~98.21×10-6) and clear REE fractionation ((La/Yb)N=3.08~3.99), without obvious Eu anomaly (δEu =0.61~0.82). Eighteen zircon grains from the diorite yielded a weighted mean 206Pb/238U age of 324.2±1.8 Ma, indicating an Early Carboniferous age. The petrological and geochemical characteristics of the diorite have obvious similarities and progressively evolved relationships with the fore-arc basalt (FAB) and boninite in the Diyanmiao SSZ-type ophiolite. The discovery and confirmation of Bagahaer Early Carboniferous intra-oceanic arc diorite in the Diyanmiao SSZ-type ophiolite reveal the transition from initial arc to mature arc of the eastern Paleo-Asian Ocean intra-oceanic subduction during the late Paleozoic.
Keywords
diorite ； intra-oceanic subduction ； early Carboniferous ； Paleo-Asian Ocean ； Xi Ujimqin ； Inner Mongolia
