內(nèi)蒙古黑山頭花崗巖的形成時代及地質(zhì)意義

王崇文*梁中朋王富強(qiáng)康志鵬毛學(xué)超

1.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北石家莊 050931 2.中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州 072754 3.內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010

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內(nèi)蒙古黑山頭花崗巖的形成時代及地質(zhì)意義

王崇文*1梁中朋2王富強(qiáng)2康志鵬3毛學(xué)超2

1.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北石家莊 050931 2.中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州 072754 3.內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010

提 要 通過對額爾古納地區(qū)黑山頭花崗巖體的巖石學(xué)和激光剝蝕等離子質(zhì)譜法（LA-ICP-MS）鋯石U-Pb 年代學(xué)研究，揭示了研究區(qū)內(nèi)花崗巖形成的準(zhǔn)確時間。在研究區(qū)內(nèi)共采集 2個花崗巖樣品，其中的鋯石均呈自形—半自形晶，并顯現(xiàn)典型的巖漿生長環(huán)帶，結(jié)合其較高的Th/U比值 （0.74/0.77），暗示其巖漿成因——即定年結(jié)果應(yīng)代表了花崗巖體的形成時代。經(jīng)測定，在黑山頭南采集的兩塊樣品。鋯石U-Pb年齡分別為 255.2 ±4.4Ma和247.8 ±4.1Ma， 表明研究區(qū)內(nèi)的花崗巖為印支期晚二疊世-早三疊世?；◢弾r呈條帶狀分布在得爾布干大斷裂東南側(cè)，形成時期在得爾布干斷裂發(fā)生之后，巖石云英巖化、孔雀石化較發(fā)育，與附近許多斑巖型礦床成礦母巖類似，具有很好的對比性，為該區(qū)內(nèi)尋找銅鉬礦床提供了有利條件。

關(guān)鍵詞黑山頭南 LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡 印支期

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的東北部，行政區(qū)劃隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)額爾古納市黑山頭鎮(zhèn)。自20世紀(jì)30年代以來，許多專家和學(xué)者對研究區(qū)及外圍開展了系統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查研究工作，取得了較多成果。1960年，內(nèi)蒙古地質(zhì)局呼和浩特幅地質(zhì)隊對M-50幅進(jìn)行了1∶100萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，對區(qū)內(nèi)的地層、構(gòu)造、巖石、礦產(chǎn)進(jìn)行了較多研究；1982～1985年，內(nèi)蒙古區(qū)調(diào)一隊在本區(qū)開展了1∶20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，為M-50-（12）（恩和村）、M-51-（7）（上護(hù)林）、M-50-（18）（建設(shè)屯）三幅聯(lián)測，全面總結(jié)了區(qū)內(nèi)的地層、侵入巖、火山巖、構(gòu)造、礦產(chǎn)等。本文通過在研究區(qū)內(nèi)所采集的 2個花崗巖樣品，利用 LA-ICP-MS對鋯石 U-Pb年齡進(jìn)行測年，厘定了研究區(qū)花崗巖的準(zhǔn)確年齡。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)地處額爾古納地塊基底隆起區(qū)（隆）與陳巴爾虎旗-額爾古納中生代火山巖盆地（凹）交接處（圖1）。區(qū)域構(gòu)造演化經(jīng)興凱期、加里東、華力西、印支和燕山期多期構(gòu)造活動影響，中生代火山巖疊加在早期結(jié)晶或褶皺基底之上，形成了一系列總體呈北東向展布的隆-凹構(gòu)造帶和一系列與晚中生代火山巖同源的侵入巖，主要為花崗巖雜巖體及相關(guān)礦產(chǎn)。

1.1 地層

研究區(qū)地層分區(qū)歸屬復(fù)雜，古生界地層區(qū)隸屬達(dá)來-興隆地層分區(qū)；中、新生界地層屬濱太平洋地層區(qū)-大興安嶺-燕山地層分區(qū)博克圖-二連浩特地層小區(qū)。出露的地層主要有新元古界震旦系額爾古納河組（Ze）、中生界中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組（J2tm）、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組（J3mk）和新生界第四系（Q） （圖1）。

1.1.1 新元古界震旦系額爾古納河組（Ze） 主要巖性為灰白色白云質(zhì)硅質(zhì)大理巖，含炭質(zhì)粉砂質(zhì)板巖、絹云母板巖、炭質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r，底部見變質(zhì)含礫石英長石砂巖組成，局部夾薄層變質(zhì)鈣質(zhì)石英細(xì)砂巖，其橫向上白云質(zhì)硅質(zhì)大理巖下部相變?yōu)樽冑|(zhì)鈣質(zhì)長石石英砂巖。該組上與侏羅系塔木蘭溝組斷層接觸，局部呈角度不整合接觸。

圖1額爾古納黑山頭區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of the Heishantou in Ergun

1.1.2 中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組（J2tm） 塔木蘭溝組廣泛分布于研究區(qū)的東部和南部地區(qū)，該組分布廣泛，但出露程度較差。塔木蘭溝組巖性以中性、中基性熔巖與中性火山碎屑巖互層為特征。巖性主要為輝石安山巖、安山巖、玄武安山巖、火山角礫巖、含火山角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r等。不同地區(qū)巖性組合有所不同，黑山頭南一帶地層下部巖性為輝石安山巖、晶屑巖屑凝灰?guī)r互層，上部主要為杏仁狀安山巖；黑山頭北一帶，下部巖性以火山角礫巖、含火山角礫凝灰?guī)r與輝石安山巖互層，上部巖性以杏仁狀安山巖、玄武安山巖和凝灰質(zhì)安山巖為主。下未見底，滿克頭鄂博組不整合覆于本組之上。

1.1.3 上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組（J3mk） 滿克頭鄂博組主要分布于研究區(qū)東部。主要巖性為流紋質(zhì)、英安質(zhì)火山碎屑巖，底部含巨礫火山角礫巖，灰黑色巖屑凝灰?guī)r、灰白色玻屑晶屑凝灰?guī)r、灰黃色凝灰角礫巖、灰綠色薄層狀變泥巖、灰綠色含粉砂泥巖等。下部與塔木蘭溝組接觸部位被第四系覆蓋，接觸關(guān)系不清。

1.1.4 第四系（Q） 本區(qū)出露第四系中下更新統(tǒng)（Qp1-2）、上更新統(tǒng)（Qp3）和全新統(tǒng)（Qh），出露面積較大，約占全區(qū)面積55%，主要分布于河床、河漫灘、平緩低洼等處。

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)經(jīng)歷了多期次構(gòu)造運動，各個時期的斷裂構(gòu)造均有發(fā)育，尤其燕山期，一些老斷裂重新復(fù)活，在原來的基礎(chǔ)上，更加復(fù)雜和多樣化。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，無褶皺。斷裂有北東向、北西向和東西向和近南北向，以北東向規(guī)模較大。

1.2.1 北東向斷裂 得爾布干大斷裂（F1）：得爾布干大斷裂在本區(qū)為推測斷裂，縱貫全區(qū)，斷裂通過處為得爾布爾河谷。從衛(wèi)星照片上看，得爾布干大斷裂顯示出線性影像特征，從航磁等值線圖上看，斷裂與航磁異常梯度帶相吻合。得爾布干大斷裂是一個切割地殼以至上地幔的深大斷裂。該斷裂最初發(fā)育在加里東期，當(dāng)時北西側(cè)上升，南東側(cè)下降；經(jīng)華力西構(gòu)造運動，該斷裂的活動方式由早期南東側(cè)下降，轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙?；燕山運動早期，斷裂顯示為正斷層性質(zhì)；到燕山運動晚期，又經(jīng)歷了三次構(gòu)造變動，即早期北西-南東向擠壓，中期北東-南西向的斜滑移，晚期左行平移。自加里東運動得爾布干大斷裂形成以來，從未間斷過活動，其活動方式及性質(zhì)是多種多樣的。

1.2.2 東西向斷裂 根河北斷裂（F4）：該斷裂通過處即為根河河谷，主體位于東部臨幅，全長約300km，研究區(qū)內(nèi)長約25km。在研究區(qū)內(nèi)為近東西向展布，傾向南，正斷層。形成于燕山期至喜山期。根河南斷裂（F3）：該斷裂位于根河河谷南岸，走向近東西向，傾向北，正斷層。形成于燕山期至喜山期。

1.2.3 北西向斷裂 東南溝推測斷裂（F2）：走向北西，調(diào)查區(qū)內(nèi)延伸長約20km。斷裂通過處巖石受動力作用而強(qiáng)烈破碎，具有扭動的特點，見斷層擦痕面及構(gòu)造角礫巖。形成于燕山期。

古里也奴山東逆斷層（F8）：走向北西，調(diào)查區(qū)內(nèi)延伸約2km。傾向245°，傾角75°，形成于燕山期。斷層通過處巖層極度破碎，次級節(jié)理密集成帶，可見斷層擦痕面。

古里也奴山西逆斷層（F7）：走向北北西，調(diào)查區(qū)內(nèi)延伸約2.5km，傾向255°。

1.2.4 近南北向斷裂 小園包山斷裂（F9）：走向約190°，傾向100°，傾角67°，正斷層，形成于燕山期。斷層通過處巖石破碎強(qiáng)烈，石英脈沿斷裂大量侵入，具斷層擦痕等。

石灰窯斷裂（F5）：走向約4°，長約2km。上盤為侏羅系塔木蘭溝組，下盤為震旦系額爾古納河組，正斷層，形成于燕山期。斷層兩側(cè)巖層產(chǎn)狀不協(xié)調(diào)，地層不連續(xù)，沿斷裂有大量石英脈侵入，硅化作用強(qiáng)烈，可見構(gòu)造角礫。

古里也奴山西右行斷裂（F6）：走向約175°，長約2.5km，屬于平移斷層。該斷層兩側(cè)地層不連續(xù)，產(chǎn)狀不協(xié)調(diào)，呈斷層接觸，巖石破碎，節(jié)理密集，形成于燕山期。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)侵入巖不發(fā)育，主要出露于調(diào)查區(qū)的西南部，呈不規(guī)則的巖株狀產(chǎn)出，總體呈北東向展布。主要有正長花崗巖、二長花崗巖，局部見花崗閃長巖、閃長巖和石英斑巖，巖體的圍巖蝕變普遍，絹云母化、綠泥石化、硅化等較強(qiáng)。巖體中原生構(gòu)造不發(fā)育，次生構(gòu)造及片理化帶較發(fā)育，以北東向為主。巖體中脈巖發(fā)育，有石英斑巖脈、花崗斑巖脈、閃長玢巖脈等。

正長花崗巖：巖石風(fēng)化面呈土黃色，新鮮面呈淺肉紅色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由鉀長石（50%）、斜長石（15%）、石英（25%）以及少量黑云母（3%）組成，其中鉀長石為肉紅色，它形粒狀，粒徑2～4mm，普遍泥化；斜長石，灰白色，半自形板狀，粒徑2～5mm；石英，灰色，它形粒狀，粒徑2～5mm；黑云母多已分解成鐵質(zhì)。

中粗粒二長花崗巖：巖石風(fēng)化面呈土黃色，新鮮面呈淺灰色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由斜長石（35%）、鉀長石（35%）、石英（25%）及黑云母（5%）組成。斜長石呈灰白色，半自形板狀，粒徑2～5mm；鉀長石，它形粒狀，高嶺土化，粒徑2～5mm；石英，灰色，它形粒狀，粒徑2～4mm；黑云母，粒徑2～5mm，片狀，普遍褪色，常有鐵質(zhì)析出現(xiàn)象。

2 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

2.1 樣品描述

樣品TW5與TW8均采自黑山頭南部，TW5巖性為中粗粒二長花崗巖，TW8巖性為正長花崗巖。樣品中鋯石晶形完整，晶體較為透明，晶棱晶面清晰，均呈柱狀，陰極發(fā)光圖像顯示其中的鋯石均呈自形一半自形晶，并顯現(xiàn)典型的巖漿生長環(huán)帶，屬于典型的巖漿結(jié)晶鋯石（圖2 ）。

圖2 部分鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.2 Partial zircon cathode luminescence image

2.2 分析方法

采用激光剝蝕等離子體質(zhì)譜法（LA-ICP-MS）對樣品進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測定。測試是在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所新引進(jìn)的Thermo Element II型多接收等離子質(zhì)譜上進(jìn)行的，激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave UP213。激光剝蝕系統(tǒng)能夠產(chǎn)生213nm的紫外激光，經(jīng)過激光勻化將能量聚焦在樣品表面，激光剝蝕光斑的大小為30um【1】。

LA-ICP-MS系統(tǒng)主要由激光剝蝕裝置LA、電感耦合等離子體源和質(zhì)譜檢測器三大部分組成。其中LA對樣品進(jìn)行剝蝕完成取樣功能，ICP將形成的樣品氣溶膠通過高溫等離子體將其離子化，MS作為質(zhì)量過濾器檢測離子。采用LA-ICP-MS方法進(jìn)行鋯石U-Pb年齡測定。其優(yōu)點為：①制作流程簡單；②空間分辨率較高（10～100um）；③分析速度快；④無需將樣品溶解，從而減少了樣品污染；⑤與SIMS和ID-TIMS相比，分析費用低【2】。

2.3 鋯石U-Pb測試結(jié)果

鏡下觀察顯示，所采集的兩塊樣品中所含鋯石均呈自形—半自形晶，長短軸比大多為1：1至1：2之間。在陰極發(fā)光圖像上，多數(shù)鋯石表現(xiàn)出很好的結(jié)晶環(huán)帶，反應(yīng)為巖漿鋯石，另外也有少量鋯石具有殘留鋯石核，并伴有溶蝕和退晶化現(xiàn)象。2個樣品的鋯石U-Pb分析數(shù)據(jù)列于表1中，207Pb/235U-206Pb/238U諧和圖的分布特征見圖3。本次分析對每個樣品分別選取 20粒鋯石，TW5 的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為255.2 ±4.4Ma（2σ，MSWD = 5.2，n=20）（圖3a），TW8的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為247.8 ±4.1Ma（2σ，MSWD = 4.2，n=20）（圖3b）。測試結(jié)果顯示TW5形成時代為晚二疊世，TW8形成時代為早三疊世。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1和表2。

圖3 內(nèi)蒙古黑山頭南巖體中鋯石U-Pb諧和圖Fig.3 U-Pb zircon Concordia diagram of the Heishantou in Inner Mongolia

表1 中粗粒二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡Table 1 Zircon U-Pb age of medium-coarse grained monzonitic granite

表2 正長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡Table 2 Zircon U-Pb age of syenogranite

3 地質(zhì)意義

研究區(qū)處于得爾布干成礦帶，近年來成礦帶內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)多個礦床，因此對該區(qū)的研究也逐步增多。額爾古納地區(qū)黑山頭南正長花崗巖原被定為海西中期（黑龍江省額爾古納右旗黑山頭屯銅礦點 1977年普查工作報告，黑龍江省地質(zhì)第六隊），后定為燕山早期晚侏羅統(tǒng)（1985年建設(shè)屯1：20萬區(qū)調(diào)報告，內(nèi)蒙古自治區(qū)第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊）。本次在黑山頭南采集的兩塊樣品鋯石U-Pb年齡分別為 255.2 ±4.4Ma和247.8 ±4.1Ma，表明該地區(qū)正長花崗巖的年齡為印支期晚二疊世—早三疊世。該區(qū)附近分布許多較大的礦床，且大部分礦床均與區(qū)內(nèi)侵入的巖漿巖-花崗巖有關(guān)，如位于陳巴爾虎旗的八大關(guān)斑巖型銅鉬礦床，其中花崗巖鋯石年齡為大部分為（244～231）Ma，屬于印支期，部分為188Ma，屬于燕山期【3】。同樣位于得爾布干成礦帶的太平川鉬銅礦床，主要含礦母巖為花崗斑巖和花崗閃長斑巖，其測定的巖石單顆鋯石年齡為863±15Ma，654±46Ma，屬于新元古代，同時也存在著中生代花崗巖，具體年齡未測定【4】。從前人資料可以看出許多礦床控礦因素都與得爾布干斷裂及侵入巖有關(guān)。

4 結(jié)論

（1）LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年顯示巖石兩塊樣品年齡分別為255.2 ±4.4Ma、247.8 ±4.1 Ma，表明研究區(qū)內(nèi)巖石形成于印支期。

（2）結(jié)合前人年代學(xué)研究數(shù)據(jù)，我們可以認(rèn)為研究區(qū)是元古宙陸核的基礎(chǔ)上經(jīng)多期次的造山花崗巖（以印支期和燕山期為主）的侵位焊接使其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的陸塊。

參 考 文 獻(xiàn)

1侯可軍，李延河，鄒天人，等. LA-MC-ICP-MS鋯石Hf同位素的分析方法及地質(zhì)應(yīng)用［J］. 巖石學(xué)報，2007，10：2595～2604

2周紅英，李惠民.U-Pb同位素定年技術(shù)及其地質(zhì)應(yīng)用潛力［J］.地質(zhì)調(diào)查與研究，2011，34（I）：63～70

3康永建，王亞君，黃光杰，等. 內(nèi)蒙古八大關(guān)斑巖型銅鉬礦床成巖成礦年代學(xué)研究［J］.礦床地質(zhì)，2014，33（4）：795～806

4李占龍，金浚，王召林，等. 額爾古納太平川鉬銅礦床地質(zhì)特征及找礦前景分析［J］.礦產(chǎn)勘查，2011，02（6）：681～689

By Petrology and LA-ICP-MS zircon U-Pb geochronology， this paper reveals the accurate formation time of the Heishantou granite in Ergun region. The zircon of two granite samples showed euhedral-subhedral， and showed a typical magmatic growth zoning， combined with the high Th/u ratios of 0.74/0.77， suggesting their magmatic origin that the data results should represent the formation time of granite. Zircon U-Pb ages of two samples collected in southern Heishantou are 255.2 ± 4.4 Ma and 247.8 ± 4.1Ma， shows that granite formed in the Indosinian. The granite is banding distributed in the southeast of the Derbugan fault， and the formation of the granite occurs after the fault activity. Greisenization and peacock petrochemical developed well in granite，which similar with many nearby porphyry deposit ore-forming parent rock， has provided favorable conditions for looking for copper molybdenum deposit in this area.

Keywords: Southern Heishantou， LA-ICP-MS， Zircon U-Pb age， the Indosinian

中圖分類號：P588.121

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-5296（2016）02-0098-06

*第一作者簡介：王崇文（1988～），男，地球化學(xué)專業(yè)，石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院在讀碩士研究生

收稿日期：2016-01-27；改回日期：2016-02-23

THE AGE AND GEOLOGICAL SIGNIFICANCE OF HEISHANTOU GRANITE HILLS IN INNER MONGOLIA

Wang Chongwen1Liang Zhongpeng2Wang Fuqiang2Kang Zhipeng3Mao Xuechao2
1.Shijiazhuang University of Economics， Shijiazhuang， Hebei， 050931 2.General Institute of Chemical Geology Survey of China Chemical Geology and Mine Bureau，Beijing 100013 3.Inner Mongolia Institute of Geology and mineral resources exploration， Hohehot 010010

Abstract