嫩江-黑河構(gòu)造帶中花崗質(zhì)糜棱巖的確定及地質(zhì)意義

汪 巖，楊曉平，那福超，張廣宇，康 莊，劉英才，張文龍，毛朝霞

（1.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽110034；2.黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院齊齊哈爾分院，黑龍江哈爾濱150036）

位于大興安嶺北段東坡的嫩江-黑河構(gòu)造帶為二連-賀根山-黑河構(gòu)造帶的北東段，是興安地塊與松嫩-張廣才嶺地塊的接合部位.長期以來，圍繞華北板塊與西伯利亞板塊最終縫合位置及縫合時(shí)期問題，專家存在不同認(rèn)識(shí).有的認(rèn)為在二連-賀根山-扎蘭屯一線［1］，縫合時(shí)期為泥盆紀(jì)；有的認(rèn)為在索倫山-西拉木倫一線［2-3］，縫合時(shí)期為二疊紀(jì).本文選擇二連-賀根山-扎蘭屯構(gòu)造帶北東延部分，即綜合研究較為薄弱的嫩江-黑河構(gòu)造帶開展工作，通過對構(gòu)造帶內(nèi)的巖石建造及變質(zhì)變形改造的分析研究，查明構(gòu)造帶的性質(zhì)及其發(fā)展演化歷史，從而探討興安地塊與松嫩-張廣才嶺地塊的拼合時(shí)期和拼合作用機(jī)制，為探討二連-賀根山-扎蘭屯-黑河構(gòu)造帶的性質(zhì)奠定基礎(chǔ)，也為確定華北板塊與西伯利亞板塊最終縫合位置、縫合時(shí)期提供依據(jù)，對正確認(rèn)識(shí)西伯利亞板塊南緣大陸地殼演化及動(dòng)力學(xué)機(jī)制具有理論及實(shí)踐意義.筆者近幾年收集整理了該地區(qū)一些區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料?黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院齊齊哈爾分院.黑龍江省1/5萬嫩北農(nóng)場、石頭溝子、山河農(nóng)場、科洛幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.2013.?黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院齊齊哈爾分院.黑龍江省1/25萬黑河市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.2009.，發(fā)現(xiàn)構(gòu)造帶內(nèi)巖石主要為花崗質(zhì)糜棱巖、深熔花崗巖、片麻巖、變粒巖和變質(zhì)的中酸性火山巖，多數(shù)巖石具有不同程度的糜棱巖化.通過對其中花崗質(zhì)糜棱巖類的同位素年代學(xué)和巖石地球化學(xué)特征的研究，了解巖體形成的構(gòu)造背景，對于研究嫩江-黑河構(gòu)造帶的形成和活動(dòng)演化歷史具有一定的意義.

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

圖1 大興安嶺地區(qū)大地構(gòu)造位置簡圖（據(jù)文獻(xiàn)［5］修改）Fig.1 Tectonic map of Daxinganling region（modified from Reference［5］）

嫩江-黑河構(gòu)造帶位于大興安嶺北段東坡，向北東延伸入俄羅斯境內(nèi)，具有左形剪切性質(zhì).構(gòu)造帶西側(cè)為興安地塊，南東側(cè)為松嫩-張廣才嶺地塊（圖1）.興安地塊核部以出露古元古代加格達(dá)旗基底殘塊及落馬湖基底殘塊為核心，向外依次發(fā)育新元古代—早寒武世陸緣增生帶、奧陶—泥盆紀(jì)島弧-巖漿巖帶、晚石炭—早二疊世陸緣巖漿弧.松嫩-張廣才嶺地塊南側(cè)由于多被第四系覆蓋，僅據(jù)近年深部鉆井的晚古生代—早中生代火山巖中發(fā)現(xiàn)有古元古代的同位素年齡，證明其存在古老基底［4］.

2 花崗質(zhì)糜棱巖的確定

嫩江-黑河構(gòu)造帶內(nèi)多發(fā)育北東向韌性剪切帶，出露地層以糜棱巖系列的各類韌性變形巖石為主（圖1），巖石變質(zhì)變形較強(qiáng)，以花崗質(zhì)糜棱巖和糜棱巖化花崗巖為主，局部有碎裂巖和糜棱片麻巖.該套巖石普遍具變余巖漿結(jié)構(gòu)，糜棱結(jié)構(gòu)（圖2a），眼球狀（圖2b）、片麻狀和條帶狀構(gòu)造.巖石中塑性流變特征明顯，發(fā)育有流動(dòng)褶皺、S-C組構(gòu)等變形構(gòu)造.碎斑呈眼球狀，由長石、石英組成.長石、石英有明顯的定向拉長，與基質(zhì)條帶定向構(gòu)成糜棱葉理，大小1～6 mm，含量為5%～40%.基質(zhì)粒度小于1 mm，含量為60%～95%，由斜長石、石英、鉀長石、黑云母、白云母組成，局部含石榴石.基質(zhì)呈條帶分布，黑云母、白云母定向排列，構(gòu)成糜棱葉理.受韌性剪切作用影響，原巖礦物遭受了不同程度的破壞，部分巖石無法恢復(fù)原巖成分，且局部礦物成分變化較大，表現(xiàn)為花崗閃長質(zhì)、二長花崗質(zhì)和正長花崗質(zhì)糜棱巖.前人通過1∶20萬區(qū)調(diào)工作曾將上述糜棱巖系列巖石歸為新元古代混合巖和片麻狀侵入巖體?黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1/20萬嫩江縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.1991..近年開展的1∶25萬黑河市幅和1∶5萬嫩北農(nóng)場等幅區(qū)調(diào)發(fā)現(xiàn)該套巖石多侵入中元古界新開嶺巖群，且分別取得了鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年齡345 Ma?黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1/20萬霍龍門公社幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.1984.和325 Ma?，該年齡基本代表了巖石原巖結(jié)晶年齡.綜合上述，本文將其重新厘定為早石炭世花崗質(zhì)糜棱巖.

3 花崗質(zhì)糜棱巖的同位素年代學(xué)

在嫩江-黑河構(gòu)造帶中嫩北農(nóng)場一帶采取了花崗質(zhì)糜棱巖和糜棱巖化花崗巖同位素測年樣品，進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試?，測試數(shù)據(jù)見表1.鋯石重砂挑選由河北省廊坊地質(zhì)調(diào)查所實(shí)驗(yàn)室完成，在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室利用激光燒蝕多接收器等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行了鋯石微區(qū)U-Pb同位素測定.測年礦物鋯石短軸/長軸比為1/2～1/3，鋯石多為短柱狀到長柱狀，自形到半自形，多具有較好的振蕩環(huán)帶構(gòu)造，Th/U比值多在0.2～0.6之間，顯示巖漿型鋯石特征.花崗質(zhì)糜棱巖中個(gè)別鋯石見有殘留的結(jié)晶核心，鋯石普遍發(fā)育變質(zhì)增生邊，寬度較窄，說明后期變質(zhì)熱事件重結(jié)晶作用弱.糜棱巖化花崗巖中鋯石普遍發(fā)育裂隙，并具有氣體及黑色包體.

表1 花崗質(zhì)糜棱巖類巖石鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS U-Pb isotopic data of zircons from the granitic mylonite

續(xù)表（Continued）

圖2 嫩北農(nóng)場一帶花崗質(zhì)糜棱巖鏡下顯微結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig.2 Microphotographs of granitic mylonite in Nenbei Farm

花崗質(zhì)糜棱巖樣品（P25LT25）的地理坐標(biāo)：49°22′55″N，125°39′57″E.樣品中 30 個(gè)鋯石 U-Pb 同位素?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)測定結(jié)果見表1（1～30點(diǎn)）.其數(shù)據(jù)點(diǎn)沿諧和線或其附近分布（圖3a），206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為325 Ma（95%置信度，MSWD=2.7，n=30）.鋯石 U-Pb 同位素體系基本上保持封閉，不存在明顯鉛丟失，其年齡可以代表原巖結(jié)晶年齡.

糜棱巖化花崗巖樣品（D9034）的地理坐標(biāo)：49°27′30″N，125°42′12″E.樣品中 30 個(gè)鋯石 U-Pb 同位素?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)測定結(jié)果見表1（31～60點(diǎn)）.除掉58號(hào)異常點(diǎn)外，其余29個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)沿諧和線或其附近分布（圖3b），206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為184 Ma（95%置信度，MSWD=2.3，n=29）.由于該樣品中鋯石普遍發(fā)育裂隙，導(dǎo)致了一定程度上的Pb丟失，影響了準(zhǔn)確定年.因此，184 Ma年齡可能代表了巖石遭受動(dòng)力變質(zhì)作用年齡.

4 花崗質(zhì)糜棱巖的巖石地球化學(xué)特征

成分含量見表2.由于本期侵入巖巖石類型總體較單一，為偏酸性侵入巖，其化學(xué)成分及稀土、微量元素含量變化不大.

表2 花崗質(zhì)糜棱巖類巖石地球化學(xué)分析結(jié)果Table 2 Geochemical analysis results of the granitic mylonite

由表2可以看出：巖石中SiO2含量64.78%～75.80%，平均72.44%，偏高；鉀、鈉含量較高，Na2O+K2O為5.93%～8.36%，里特曼指數(shù)σ為1.61～2.29.巖石化學(xué)成分以鈣堿性系列為主，在K2O-SiO2圖解上多投影于高鉀鈣堿性系列巖石區(qū)（圖4）.鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.42～1.71，屬于過鋁質(zhì)巖石，CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)剛玉（c=0.50%～1.77%），具S型花崗巖特征.巖石中稀土元素含量偏高，∑REE 為 23.64×10-6～200.29×10-6，平均 108.75×10-6；δEu 為 0.31～2.51，銪具弱負(fù)異常到局部正異常，正異?？赡芘c部分巖石中石榴石的存在有關(guān)；輕稀土富集，（La/Yb）N為2.59～28.07.稀土元素配分模式（圖5）屬輕稀土富集型，曲線呈向右陡傾型，輕稀土曲線陡，重稀土曲線呈陡緩兩種，反映為遭受不同程度變質(zhì)作用的同期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物.偏高的稀土含量和輕稀土富集可能與巖石的韌性剪切變形有一定的關(guān)系［6］.在微量元素分配模式圖（圖6）上，所有樣品的曲線特征較一致，均顯示出大離子親石元素的富集，具有 P、Ti及 Nb的負(fù)異常和 K、Rb、Th、Ce等元素的正異常，說明元素具一定程度的磷灰石、鈦鐵礦和斜長石的分離結(jié)晶.一些微量元素比值較好地反映了殼源深熔巖漿特點(diǎn)，如Nb/La比值變化范圍0.02～0.40，小于1（原始地幔和洋中脊的Nb/La>1，大陸地殼平均值0.7左右）（Green，1995）；Nb/Ta比值在 0.19～16.22 之間，多數(shù)介于分異型花崗巖的Nb/Ta比值（2.3～9.9）（Dostal and Chatterjee,2000）之間.

5 地質(zhì)意義

嫩江-黑河構(gòu)造帶是二連-賀根山-扎蘭屯構(gòu)造帶向北東的延伸，是古亞洲洋晚古生代消減閉合的重要板塊拼接帶［7-10］.構(gòu)造帶內(nèi)主要出露有中元古界新開嶺巖群、新元古代片麻狀侵入雜巖、早石炭世的陸相磨拉石沉積（洪湖吐河組、小河里河組、花達(dá)氣組）、晚石炭世至早二疊世的陸相酸性火山巖（寶力高廟組、大石寨組）和早石炭世同熔花崗巖（本次厘定的花崗質(zhì)糜棱巖類）.

從花崗質(zhì)糜棱巖和糜棱巖化花崗巖中挑選出來的鋯石年齡分別代表了巖體的侵位年齡和遭受動(dòng)力變質(zhì)作用年齡，即嫩江-黑河構(gòu)造帶中花崗質(zhì)糜棱巖的侵位年齡為325 Ma，屬于早石炭世；構(gòu)造帶發(fā)生大規(guī)模的韌性剪切變質(zhì)作用改造年齡為184 Ma，屬于早侏羅世.

在構(gòu)造帶內(nèi)新開嶺巖群中采集了3個(gè)鋯石LAICP-MS U-Pb同位素測年樣品［10］.其中斜長角閃巖中獲得了一組162 Ma基本諧和年齡，代表了變質(zhì)峰期深熔作用年齡.黑云斜長片麻巖中獲得了3組年齡：230～238、210～216 和 170～185 Ma.其中 230～238 和210～216 Ma年齡較少，反映了早期變質(zhì)年齡，多數(shù)集中在170～185 Ma，174 Ma基本諧和年齡代表了變質(zhì)峰期深熔作用年齡；角閃石巖中獲得了4組U-Pb年齡：918、412、250～280 和 160～175 Ma.918 Ma代表了變質(zhì)原巖結(jié)晶年齡，412 Ma代表了早期變質(zhì)構(gòu)造事件年齡，250～280和160～175 Ma年齡較多，代表峰期變質(zhì)作用年齡和后期深熔熱事件年齡.苗來成等［11］在嫩江縣科洛鎮(zhèn)西5 km處黑云斜長片麻巖中獲得了4組UPb SHRIMP 年齡：383、333、216 和 166 Ma.認(rèn)為 383～333Ma為早期變質(zhì)構(gòu)造事件年齡，與嫩北農(nóng)場一帶角閃石巖中412Ma早期變質(zhì)構(gòu)造年齡接近.而325 Ma花崗質(zhì)糜棱巖侵位年齡可能與新開嶺巖群早期變質(zhì)構(gòu)造事件有關(guān).216 Ma數(shù)據(jù)點(diǎn)較多，與嫩北農(nóng)場一帶黑云斜長片麻巖中210～238 Ma年齡相當(dāng)，為變質(zhì)峰期年齡.166 Ma與嫩北農(nóng)場一帶新開嶺巖群中3種巖石160～185 Ma和糜棱巖化花崗巖中獲得的184 Ma年齡相當(dāng)，代表后期變質(zhì)深熔熱事件年齡（早—中侏羅世）.

在構(gòu)造帶內(nèi)下二疊統(tǒng)大石寨組變流紋巖鋯石中獲得了一組266Ma的諧和鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡?黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院齊齊哈爾分院.黑龍江省1/5萬嫩北農(nóng)場、石頭溝子、山河農(nóng)場、科洛幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.2013.，基本代表了變流紋巖的結(jié)晶年齡.苗來成等［11］在嫩北農(nóng)場一帶糜棱巖化中酸性火山巖中獲得了2組SHRIMP U-Pb年齡：292和172 Ma.認(rèn)為292 Ma與變流紋巖266 Ma接近，為原巖結(jié)晶年齡.172 Ma與嫩北農(nóng)場一帶新開嶺巖群中160～185 Ma年齡及糜棱巖化花崗巖中184 Ma相當(dāng)，為后期變質(zhì)深熔熱事件年齡.

另外，劉靜蘭［12］在嫩江縣附近取得的藍(lán)片巖334Ma年齡也與上述早期變質(zhì)年齡相近.趙芝等［13］對黑河、嫩江地區(qū)晚古生代火山巖的鋯石U-Pb年代學(xué)研究表明，早石炭世火山活動(dòng)（353～352 Ma）伴有洪湖吐河組海相沉積，晚石炭世火山活動(dòng)（307～306 Ma）伴有寶力高廟組陸相沉積.本期早炭世花崗質(zhì)糜棱巖的325 Ma侵位年齡與上述年齡基本相當(dāng)，進(jìn)一步說明該巖體的侵位可能與嫩江-黑河地區(qū)早石炭世的變質(zhì)構(gòu)造事件有關(guān)，且與該地區(qū)早石炭世火山巖應(yīng)屬同源巖漿產(chǎn)物.

結(jié)合區(qū)域構(gòu)造特征分析，晚古生代石炭—二疊紀(jì)在華力西期構(gòu)造驅(qū)動(dòng)下，古亞洲洋進(jìn)入萎縮與閉合階段.隨著洋殼收縮，洋內(nèi)各地塊先后發(fā)生拼貼、陸陸碰撞（區(qū)域資料顯示石炭—二疊紀(jì)小興安嶺巖漿弧俯沖于興安地塊之下）.早石炭世，興安地塊和松嫩-張廣才嶺地塊開始沿嫩江-黑河一線匯聚拼貼，嫩江-黑河一帶遭受了強(qiáng)烈的擠壓造山作用.同碰撞時(shí)期，早石炭世花崗質(zhì)巖石侵位，早期形成的新開嶺巖群、片麻狀侵入雜巖折返地下，遭受了區(qū)域變質(zhì)作用，形成一系列片理和片麻理構(gòu)造.333～307 Ma的U-Pb年齡記錄了這一時(shí)期構(gòu)造巖漿作用和變質(zhì)事件.早二疊世嫩江-黑河構(gòu)造帶開始出現(xiàn)造山后的伸展，沿嫩江-黑河拼貼帶邊界斷裂（深大斷裂）有中酸性鈣堿質(zhì)火山巖噴出（大石寨組）和堿長花崗巖的侵位.大石寨組糜棱巖化變流紋巖的292～266 Ma和A型花崗巖的290～262 Ma的U-Pb年齡［14］印證了該階段的巖漿作用.早中侏羅世（以中侏羅世為主）受蒙古-鄂霍次克洋閉合和伊佐奈岐板塊（200 Ma）向東亞大陸作斜向俯沖作用［15］影響，測區(qū)遭受了北西-南東向的擠壓剪切作用，造成奧陶—泥盆紀(jì)島弧帶（多寶山島弧帶）和二疊紀(jì)陸緣島弧巖漿巖帶（小興安嶺巖漿?。┲g的拼貼帶等構(gòu)造帶活化，北東向深大斷裂發(fā)生左旋走滑運(yùn)動(dòng)（圖7）.楊巍然等［16］認(rèn)為在強(qiáng)烈的走滑剪切作用下，相鄰塊體擠壓堆垛，可導(dǎo)致斷夾塊隆起造山；鄧晉福等［17］也強(qiáng)調(diào)了陸內(nèi)斷裂剪切造山作用.在嫩江-黑河構(gòu)造帶左旋走滑作用下，形成了一系北東、北北東、北東東、北西和南北向等次生走滑剪切（擠壓和拉分）斷裂，在北北東向主走滑斷裂及北東、北北東向次生走滑斷裂（里德爾剪切斷裂）的剪切作用下，形成北北東向剪切擠壓應(yīng)力，導(dǎo)致嫩江-黑河構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的碎裂和脆、韌性變形，淺部相形成斷層角礫和碎裂巖系，中深部構(gòu)造相形成糜棱巖系和糜棱片麻巖系.新開嶺巖群、大石寨組、早石炭世花崗巖中的185～160 Ma變質(zhì)鋯石U-Pb年齡證實(shí)了早中侏羅世的韌性剪切變質(zhì)深熔事件.

圖7 構(gòu)造帶早中侏羅世構(gòu)造應(yīng)力分析示意圖Fig.7 Early-Middle Jurassic tectonic stress analysis

6 結(jié)論

（1）嫩江-黑河構(gòu)造帶中花崗質(zhì)糜棱巖形成于早石炭世，為板塊拼貼造山過程中同碰撞期的產(chǎn)物.巖石具有高鉀鈣堿性花崗巖的化學(xué)成分特征，稀土含量較高，輕稀土富集，具有弱銪負(fù)異?！B異常，大離子親石元素富集，具有同碰撞花崗巖的巖石地球化學(xué)特征.

（2）根據(jù)花崗質(zhì)糜棱棱巖的形成時(shí)代和變形時(shí)代，結(jié)合區(qū)域資料分析，嫩江-黑河構(gòu)造帶較早期的活動(dòng)發(fā)生于早石炭世，而大規(guī)模的剪切-走滑造山作用發(fā)生于早中侏羅世，該期構(gòu)造事件使得先期地質(zhì)體發(fā)生了變質(zhì)深熔作用的改造.

（3）花崗質(zhì)糜棱巖類的鋯石U-Pb年齡說明了嫩江-黑河構(gòu)造帶具有漫長而復(fù)雜的演化歷史，其剪切活動(dòng)持續(xù)時(shí)間由早石炭世直到早中侏羅世，同時(shí)也表明了嫩江-黑河構(gòu)造帶最后一次剪切活動(dòng)時(shí)間應(yīng)為早中侏羅世.

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