大興安嶺富西里地區(qū)晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖的鋯石U—Pb年齡、地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義

蘇燕平 懷寶峰 王文東 申明國(guó)

摘 要：大興安嶺北部富西里地區(qū)位于中亞造山帶東段的興安地塊和額爾古納地塊接觸帶上，區(qū)內(nèi)花崗巖類以古生代花崗巖為主，巖性主要為二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖。研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果為（303.7±2.2）Ma，表明其形成于晚石炭世。二長(zhǎng)花崗巖的主量元素具有高硅、略富鋁、富堿質(zhì)、低鎂和貧鈣的特點(diǎn)；微量元素表現(xiàn)出Rb、Th、Hf明顯富集，而Ba、Ta、Zr明顯虧損；稀土元素具有輕稀土略有富集特征，具有明顯負(fù)Eu異常。巖石總體上屬于高鉀鈣堿性系列花崗巖?；◢弾r的R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖解與微量元素Ta-Yb、Rb-（Yb+Ta）構(gòu)造環(huán)境判別圖解顯示，晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖為同碰撞與造山期后的環(huán)境，結(jié)合本區(qū)所處的構(gòu)造環(huán)境推測(cè)研究區(qū)內(nèi)晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖應(yīng)為板內(nèi)拉漲環(huán)境的產(chǎn)物。

關(guān)鍵詞：二長(zhǎng)花崗巖；鋯石U-Pb年齡；地球化學(xué)；富西里地區(qū)；大興安嶺北部

文章通過(guò)對(duì)大興安嶺富西里地區(qū)的晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)、年代學(xué)進(jìn)行研究，探討了富西里地區(qū)晚石炭世的大地構(gòu)造背景。

一、地質(zhì)概況和巖石學(xué)特征

大興安嶺北部富西里一帶大地構(gòu)造位置屬于興安地塊北緣，與額爾古納地塊南緣接壤，構(gòu)造部位處于中亞造山帶東端。研究區(qū)前寒武經(jīng)歷了結(jié)晶基地的形成，古生代時(shí)期經(jīng)歷了古亞洲洋形成、發(fā)展、閉合，中生帶進(jìn)入內(nèi)構(gòu)造演化階段。

研究區(qū)出露的地層主要有古元古界興華渡口巖群。巖性為灰綠色斜長(zhǎng)角閃巖，灰綠色黑云斜長(zhǎng)變粒巖，二云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云二長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖。奧陶系庫(kù)納森河組。巖性為黃褐色，灰白色變質(zhì)石英砂石、長(zhǎng)石砂巖、雜砂巖。奧陶系黃斑脊山組。巖性為灰褐色鈣質(zhì)粉砂巖夾絹云板巖。奧陶系大伊希康河組。巖性主要為灰黑色、灰綠色長(zhǎng)石砂巖、石英砂巖、灰白色、深灰色含礫凝灰砂巖、含礫雜砂巖。志留系黃花溝組。巖性為片理化夾板巖、長(zhǎng)石石英砂巖。石炭系紅水泉主要巖性為粉砂質(zhì)板巖、灰質(zhì)板巖、砂巖、雜砂巖和大理巖等。白堊系龍江組巖性以安山巖為主。白堊系光華組巖性主要為流紋巖、英安巖、及各種流紋質(zhì)火山碎屑巖等。研究區(qū)出露的侵入巖主要有質(zhì)留世輝長(zhǎng)巖、晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖、晚三疊世-早侏羅世花崗巖、早白堊世花崗斑巖。

研究區(qū)晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖有10個(gè)侵入體，主要分布在工作區(qū)內(nèi)南部—中部，呈巖基、巖珠狀產(chǎn)出，侵入下石炭統(tǒng)紅水泉組灰?guī)r中，被瑪尼吐組二段角閃安山巖噴發(fā)不整合覆蓋（圖1）。晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖巖石類型為中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖、花崗質(zhì)碎裂巖，巖石多為淺灰肉紅色，細(xì)中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)，碎斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，交代蠕蟲結(jié)構(gòu)，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；主要由斜長(zhǎng)石為更-中長(zhǎng)石、半自形板狀、含量30～40%，鉀長(zhǎng)石為條紋長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石、半自形板狀或粒狀、含量30～42%，石英它形粒狀、個(gè)別波狀消光、含量25～28%，暗色礦物為黑云母、含量<5%；遭受碎裂巖化作用時(shí)長(zhǎng)石等礦物呈碎班狀，石英碎成基質(zhì)、暗色礦物則呈基質(zhì)變成絹云母等礦物，長(zhǎng)石礦物顆粒具有泥化、微弱絹云母化，副礦物主要為磁鐵礦、磷灰石。

二、巖石地球化學(xué)特征

晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖SiO2含量73.10～75.85%，TiO2的含量0.18～0.34%，Al2O3的含量12.72～13.70%，Na2O+K2O的含量7.41～8.61%，Na2O/K2O的含量0.53～0.80。分異指數(shù)（DI）95.42～97.27，固結(jié)指數(shù)（SI）1.25～4.11，屬高鉀鈣堿性系列。主量元素具有高硅、略富鋁、富堿質(zhì)、低鎂和貧鈣的特點(diǎn)。稀土總量（ΣREE）95.98～151.33，LREE/HREE為11.41～13.80。稀土元素配分圖（圖2a）呈現(xiàn)為右傾的輕稀土略有富集特征，具有明顯Eu元素的負(fù)異常，表明源區(qū)可能有部分斜長(zhǎng)石殘留。

在微量元素蛛網(wǎng)圖（圖2b）具有明顯的Rb、Th、Hf元素峰和Ba、Ta、Zr谷，即有大離子親石元素（LILE）Rb和高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Th、Hf元素的正異常，也有大離子親石元素（LILE）Ba和高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Ta、Zr的負(fù)異常，暗示巖漿可能發(fā)生過(guò)混合交代作用。

三、鋯石U-Pb年齡

鋯石樣品的分離、挑選和測(cè)試在國(guó)土資源部天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成。首先將新鮮無(wú)蝕變的巖石樣品，經(jīng)人工破碎至200μm以下，淘洗后進(jìn)行重砂分離。在立體顯微鏡下粗選出鋯石顆粒，然后在顯微鏡下挑選出無(wú)包裹體、無(wú)裂縫的透明鋯石做分析測(cè)試。

鋯石的溶解和U，Pb的化學(xué)分離按照的程序進(jìn)行。先將鋯石放入0.25mL容積的氟塑料容器內(nèi)溶解，并使用205Pb-235U混合稀釋劑。將溶液用硅酸-磷酸溶液加在同一單錸燈絲上，在VG-354型熱離子發(fā)射質(zhì)譜儀上用高靈敏度的Daly檢測(cè)器進(jìn)行U，Pb同位素測(cè)定。所有U，Pb同位素?cái)?shù)據(jù)均對(duì)質(zhì)量歧視效應(yīng)進(jìn)行了校正。實(shí)驗(yàn)室全流程Pb空白為0.03～0.05ng，U空白為0.002～0.004ng。詳細(xì)分析過(guò)程參見文獻(xiàn)。

二長(zhǎng)花崗巖中采集了鋯石U-Pb測(cè)年樣品，獲取了25個(gè)巖漿鋯石的測(cè)點(diǎn)，陰極發(fā)光電子（CL）圖像上，鋯石多數(shù)呈柱狀、透明，多數(shù)發(fā)育振蕩環(huán)帶構(gòu)造，為巖漿鋯石。Th/U比值較接近，為0.4113～0.8874.測(cè)點(diǎn)均在幔部。

晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖U-Pb法測(cè)年鋯石陰極發(fā)光照片25個(gè)測(cè)點(diǎn)鋯石年齡非常接近，其諧和年齡為303.7±2.2Ma。

四、成因類型及構(gòu)造環(huán)境討論

研究區(qū)晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖為過(guò)鋁質(zhì)花崗巖（圖4），在Sr/Y-Y圖解（圖9）中部分樣品接近于經(jīng)典島弧巖石區(qū)，在陽(yáng)離子R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖解（圖6）中比較集中，主要落在同碰撞與造山后花崗巖區(qū)，在構(gòu)造環(huán)境Ta-Yb判別圖解（圖7）上分別落入火山弧花崗巖區(qū)和同碰撞花崗巖區(qū)，在構(gòu)造環(huán)境Rb-Yb+Ta判別圖（圖8）上主要落入火山弧花崗巖區(qū)，在構(gòu)造環(huán)境（Th/Ta）N-（La/Yb）N判別圖解（圖9）中均落入上地殼區(qū)，87Sr/86Sr、143Nd/144Nd為：0.712938、0.512386，落入構(gòu)造環(huán)境143Nd/144Nd-87Sr/86Sr判別圖解第三象限EMⅡ區(qū)內(nèi)（表1、圖10），表明其源區(qū)為富集地幔區(qū)。

由于中亞造山帶具有多階段增生、縫合的特點(diǎn)，前人依據(jù)不同的構(gòu)造演化模型有不同的認(rèn)識(shí)。晚古生代之前東北地區(qū)的佳木斯地塊、興安-松嫩地塊和額爾古納地塊之間已經(jīng)完全拼合，在北至鄂霍茨克構(gòu)造帶，南至西拉木倫河構(gòu)造帶，東至中錫霍特-阿林構(gòu)造帶的廣大范圍內(nèi)形成了統(tǒng)一的佳-蒙地塊。由于古亞洲洋洋殼向北側(cè)佳-蒙地塊南緣之下的俯沖，在俯沖過(guò)程中約320Ma時(shí)，古亞洲洋板塊發(fā)生斷離，形成火山弧花崗巖。本期二長(zhǎng)花崗巖侵入早石炭世紅水泉組海相正常碎屑巖、灰?guī)r中；大興安嶺中段牙都烏拉山地區(qū)石炭紀(jì)輝長(zhǎng)巖的存在都證明興安地塊在晚石炭世構(gòu)造環(huán)境為拉張環(huán)境。綜合考慮認(rèn)為研究區(qū)晚石炭世二長(zhǎng)花崗巖為板內(nèi)拉漲環(huán)境的產(chǎn)物。

五、結(jié)語(yǔ)

（1）鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖的形成時(shí)代為晚石炭世（303.7±2.2Ma）；（2）研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖為準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖屬火山弧花崗巖，其源區(qū)為富集地幔區(qū)；（3）研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖為板內(nèi)拉漲環(huán)境的產(chǎn)物。

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作者簡(jiǎn)介：蘇燕平（1977- ），男，本科，武警黃金第三支隊(duì)，工程師。