興凱地塊伊曼群的形成時代與物源：碎屑鋯石與巖漿鋯石U-Pb年代學(xué)證據(jù)*

熊帥 許文良,2 王楓 葛文春

1. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 長春 1300612. 自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評價重點實驗室, 長春 1300611.

中亞造山帶(the Central Asian Orogenic Belt, CAOB)是世界上最大的增生型造山帶，也是全球顯生宙大陸地殼生長最顯著的地區(qū)，具有約近750Ma的構(gòu)造演化歷史。多數(shù)學(xué)者認為，其演化起始于1.0Ga，在經(jīng)歷了多期次的俯沖和增生，隨著古亞洲洋的閉合而最終結(jié)束于250Ma(Xiaoetal., 2003；Windleyetal., 2007)。中亞造山帶主要由一系列微陸塊、島弧、海山、增生雜巖及蛇綠混雜巖構(gòu)成，記錄了新元古代-晚古生代古亞洲洋演化過程，其復(fù)雜的多期次俯沖碰撞，并以廣泛發(fā)育古生代-中生代花崗巖作為其顯著特征，因而成為研究板塊俯沖、陸殼增生的重要場所(Zonenshainetal., 1990；Mossakovsky, 1993；Khainetal., 2003；Xiaoetal., 2003, 2004, 2015；Windleyetal., 2007)。

興蒙造山帶位于中亞造山帶東部，目前對于興蒙造山帶形成與演化的研究主要集中在兩個方面：一是興蒙造山帶中微陸塊的基底屬性及其構(gòu)造歸屬問題，傳統(tǒng)上認為興蒙造山帶中的微陸塊(自西向東包括額爾古納地塊、興安地塊、松嫩地塊、佳木斯地塊和興凱地塊)都具有古老的前寒武紀結(jié)晶基底(曹熹等，1992；黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993；吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1997；周建波等，2012)，然而新的鋯石U-Pb定年結(jié)果表明，所謂的古老前寒武紀結(jié)晶基底實際上只有少數(shù)形成于新元古代(Wangetal., 2015)，多數(shù)地質(zhì)體則形成于古生代和早中生代(Wildeetal., 2000; Zhouetal., 2009; Wangetal., 2012; Zhaoetal., 2014;郝文麗等，2014;孫巍等, 2017；許文良等，2019)；二是興蒙造山帶花崗巖的形成時代與地殼增生，傳統(tǒng)上認為興蒙造山帶中的花崗巖主體上形成于海西期，少量形成于加里東期和中生代(吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1988；黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993)，然而近年來的鋯石原位微區(qū)U-Pb定年結(jié)果顯示，這些所謂的海西期花崗巖主體上形成于早中生代，只有少量是古生代花崗巖(Wuetal., 2011)。

值得注意的是，對于上述問題的研究目前主要集中在位于我國境內(nèi)的佳木斯地塊、松嫩地塊、額爾古納地塊以及興安地塊，而對主體位于俄羅斯境內(nèi)、小部分出露于吉黑東部的興凱地塊的研究則相對薄弱。前人對于興凱地塊上主要巖漿作用活動期次進行了劃分，并推斷與佳木斯地塊、松嫩地塊在構(gòu)造、巖性、巖漿活動上具有相似性(Khanchuketal., 2010; Wildeetal., 2010; Yangetal., 2017)，認為興凱地塊、佳木斯地塊以及俄羅斯的布列亞地塊等相鄰地塊形成一個地殼單元(Khanchuketal., 2010；周建波等，2012)，在晚三疊世由于局部裂谷作用而塊體分裂，隨后由于太平洋板塊西向俯沖，又與CAOB重新結(jié)合(Zhouetal., 2010；周建波等，2012；Zhou and Wilde, 2013)；此外，還初步確定了興凱地塊存在前寒武紀結(jié)晶基底(Khanchuketal., 2010；周建波等，2012; Xuetal., 2018; Zhangetal., 2018)，并推斷變質(zhì)基底巖石為一套由于500Ma高級變質(zhì)作用所形成的孔茲巖系，形成該巖系的泛非期變質(zhì)事件廣泛分布于興安地塊、松嫩地塊、佳木斯地塊等我國東北地區(qū)(周建波等，2012)。總體來看，對于興凱地塊中前寒武紀地質(zhì)體的展布范圍以及古生代巖漿作用的期次等研究較少。伊曼群作為興凱地塊中的一個重要地質(zhì)單元，其形成時代和物源依然是沒有得到解決的地質(zhì)問題(邵濟安和唐克東，1995；Khanchuketal., 2010；郭洪宇，2010)。

鑒于此，本文選擇了俄羅斯興凱地塊東南緣的伊曼群以及侵入到伊曼群的二長花崗巖，進行了系統(tǒng)的野外調(diào)查和室內(nèi)巖相學(xué)研究，并對其進行了鋯石U-Pb年代學(xué)、全巖地球化學(xué)分析和鋯石Hf同位素研究，旨在查明伊曼群的形成時代和物源，并結(jié)合侵入巖成因的研究，進而揭示興凱地塊早古生代構(gòu)造演化過程。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

興凱地塊位于興蒙造山帶東南端，絕大部分位于俄羅斯境內(nèi)，其北部以敦化-密山斷裂為界，與佳木斯地塊相連，東部與錫霍特阿林增生雜巖為鄰，西南與渤海地塊之間為早中生代形成的碰撞縫合帶(邵濟安和唐克東，1995)，其南部受到了古亞洲洋構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域的疊加影響(圖 1a)。

圖1 東北亞大陸構(gòu)造單元劃分簡圖(a)和研究區(qū)詳細地質(zhì)圖(b)(據(jù)Xu et al., 2018)

區(qū)內(nèi)地層分布廣泛，主要包括元古代角閃巖相的變質(zhì)巖，其中發(fā)育少量變質(zhì)的基性火山巖和酸性火山巖；新元古代-寒武紀為一套陸源碎屑巖和碳酸鹽巖沉積；晚奧陶世-志留紀主要為陸源碎屑巖沉積；泥盆紀-石炭紀地層主要為淺海相及陸相沉積巖和火山巖。侵入巖主要發(fā)育早古生代花崗巖、閃長巖；海西期黑云母花崗巖、白崗質(zhì)花崗巖和花崗閃長巖；晚印支期花崗巖、燕山晚期花崗巖和黑云母花崗巖等(圖1b)(郭洪宇，2010；Xuetal., 2018)。

圖2 伊曼群中二云母石英片巖(14RF40-1)和白云母二長花崗巖(14RF39-1)的野外露頭及鏡下照片

伊曼群為Mishkin于1969年建立的，在興凱地塊北部廣泛展布。伊曼群的底部為Ruzhino組，為中高級變質(zhì)的大理巖，其中有少量的黑云母片巖和鈣硅酸鹽巖夾層。頂部為Matveevo組，為富鋁系列黑云母片巖、片麻巖等，其中有大理巖、鈣硅酸鹽巖、二輝角閃石片巖以及不同種類的石英巖(如：含石榴子石、含磁鐵礦、含石墨等)的夾層(Khanchuketal., 2010)。

伊曼群的巖石經(jīng)歷了中高級變質(zhì)作用，變質(zhì)達到角閃巖相和低麻粒巖相(邵濟安和唐克東，1995)。前人對伊曼群麻粒巖相中二輝角閃片巖進行了第一個鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年，測定其受到了507Ma的變質(zhì)作用的改造，與我國佳木斯地塊麻山群麻粒巖相印證(Khanchuketal., 2010)，這與東北地區(qū)廣泛分布的泛非期變質(zhì)作用以及巖漿作用時間相同(Zhouetal., 2010；周建波等，2012)。

2 樣品特征

采樣點GPS坐標為132°43′42″E、42°53′26″N(圖 1b)，為一處海濱基巖露頭，有多種巖性的巖石出露：與佳木斯地塊麻山群類似的二云母片巖呈小的褶皺產(chǎn)出；粗粒白云母二長花崗巖沿片麻理方向貫入片巖中，呈條帶狀、透鏡狀或細脈狀，部分橫切片理(圖2a)，整體上看這些白云母二長花崗巖呈塊狀構(gòu)造；晚期輝綠巖脈侵入到粗?；◢弾r及片巖中。

圖3 興凱地塊伊曼群二云母石英片巖(14RF40-1) (a)和白云母二長花崗巖(14RF39-1) (b)代表性鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像

樣品14RF40-1采于此處海濱基巖露頭，巖性為中細粒二云母石英片巖，中細粒鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造(圖2b)。主要礦物有黑云母、白云母、石英、斜長石等，并有鋯石、黃鐵礦等副礦物出現(xiàn)。其中黑云母單偏光鏡下多色性明顯，正中突起，粒度主要集中在0.4～1mm，含量約占15%；白云母具有一組極完全解理，閃突起明顯，一般在0.5～1mm，含量約20%；石英他形，粒狀，無解理，波狀消光明顯，粒度集中在0.5～0.7mm，含量約55%；斜長石板狀，半自形，聚片雙晶，表面混濁，絹云母化明顯，粒度集中在0.8～1.2mm，含量約10%。

樣品14RF39-1采于此處海濱基巖露頭侵入二云母石英片巖的侵入巖，巖性為中粒白云母二長花崗巖，中粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖 2c, d)。礦物有石英、斜長石、正長石、白云母，并有鋯石等副礦物出現(xiàn)。其中石英他形，粒狀，無解理，波狀消光明顯，粒度集中在1～2mm，含量約25%；斜長石板狀，半自形，聚片雙晶，并且有大量的雙晶彎曲變形，內(nèi)部有大量細小白云母蝕變，微具定向，粒度主要集在1～2.5mm，含量約35%；正長石板狀，半自形，表面混濁，具有明顯的高嶺土化，粒度主要在1～2mm，含量約35%；白云母片狀，具有一組極完全解理，近平行消光，閃突起明顯，一般在0.3～0.6mm，最大可達近1mm，含量約5%。

3 分析方法

3.1 鋯石U-Pb同位素測年

測試樣品在俄羅斯科學(xué)院遠東分院地質(zhì)和自然管理研究所采用常規(guī)方法進行粉碎，并采用浮選和電磁選技術(shù)從樣品中分離出鋯石，進而在雙目顯微鏡下盡量挑選出顏色、晶型、大小、磨蝕程度不同的鋯石顆粒。然后在透射光和反射光下用光學(xué)顯微鏡檢查了手工挑選的鋯石，并根據(jù)鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像，選擇相對包裹體少、裂隙少且吸收均勻的區(qū)域進行測試。

鋯石U-Pb同位素分析在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室利用LA-ICP-MS分析完成。實驗室所用激光剝蝕系統(tǒng)為MicroLas 公司生產(chǎn)的GeoLas2500，ICP-MS為日本生產(chǎn)的Agilent7500a。實驗過程中所使用激光束直徑為32μm，頻率為8～10Hz，充分保證了激光束的靈敏穩(wěn)定。詳細儀器條件和分析細節(jié)見于Yuanetal. (2004)。實驗獲得同位素比值數(shù)據(jù)使用ICPMSDatacal程序進行普通鉛校正(Liuetal., 2008, 2010)，并使用Isoplot宏程序來完成鋯石加權(quán)平均年齡和年齡諧和圖的制作(Ludwig, 2003)。實驗得出的同位素比值和同位素年齡的誤差均在1σ水平，詳細的實驗步驟和數(shù)據(jù)處理流程見Liuetal.(2010)。為了保證統(tǒng)計的準確性，年齡小于1000Ma的鋯石采用其206Pb/238U年齡，年齡大于1000 Ma的鋯石采用其207Pb/206Pb年齡。年齡數(shù)據(jù)見表1。

3.2 主量、微量元素分析

在俄羅斯科學(xué)院遠東分院地質(zhì)與自然管理研究所使用X-熒光光譜法(XRF；日本理學(xué)Primusll X射線熒光光譜儀)分析樣品的主要元素，在俄羅斯科學(xué)院遠東分院構(gòu)造與地球物理研究所使用ICP-MS分析微量元素(Agilent 7700e)。主量元素的分析精度高于3%，微量元素的分析精度高于10%。詳細的分析過程見于Sorokinetal.(2009)。主量和微量元素數(shù)據(jù)見表2。

3.3 Hf同位素分析

鋯石Hf同位素測試在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室完成。實驗室配有Neptune多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)。采用單點剝蝕模式，鋯石國際標樣91500作為外標，測試樣品點和鋯石標樣交替測試。分析時激光束直徑為63μm，所用的激光脈沖速率為6～8Hz，激光束脈沖能量為100mJ，Hf同位素分析點與U-Pb定年分析點為同一位置或為附近。MC-ICP-MS的操作方法和分析方法的詳細信息可見于Xuetal. (2004)。通過測量不受干擾的172Yb同位素并使用176Lu/172Yb=0.5886(Wuetal., 2006)來校正176Yb對176Hf的干擾。同樣，通過測量不受干擾的175Lu同位素并使用176Lu/175Lu=0.02655(Machado and Simonetti, 2001)校正176Lu對176Hf的干擾。分析數(shù)據(jù)使用ICPMSDatacal程序進行信號區(qū)間選擇和同位素質(zhì)量分餾校正(Liuetal., 2008, 2010)。詳細的實驗步驟和數(shù)據(jù)處理流程見Huetal.(2012)。Hf同位素數(shù)據(jù)見表3。

表1興凱地塊伊曼群二云母石英片巖及白云母二長花崗巖的鋯石U-Pb年齡

Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data of two-mica quartz schist (14RF40-1) and muscovite monzogranite (14RF39-1) in the Iman Group of the Khanka Massif

測點號ThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ14RF40-1二云母石英片巖-012545090.500.114260.003354.818470.132780.305850.00309186854178823172015-021182950.400.091290.002852.820950.08460.225040.00274145338136122130814-032494000.620.069810.002231.572890.051230.163880.00188923489602097810-0458212400.470.065150.002831.082380.04540.120490.0013577994745227338-053239600.340.115270.007263.063590.166740.192760.006121884117142442113633-0693614010.670.070580.00161.360010.033120.139170.0015694532872148409-07162419380.840.068570.001391.375470.027980.14460.0009488631879128715-08104529840.350.066170.001571.021460.024880.111440.0012781232715126817-0914315800.090.061310.001590.768350.019690.090570.0007465041579115594-102855970.480.06860.001831.480350.040930.156320.00181887389221793610-113606370.570.067280.001951.071820.033310.114860.0014584744740167018-1244310570.420.067380.001611.297210.032970.139140.0016185034844158409-13119529690.400.079080.001392.095960.03880.190980.0013611742511471311277-1414717790.080.111270.002834.188360.095940.2730.00301182047167219155615-15992300.430.075490.003021.624770.06460.157230.002411082559802594113-161625900.270.066460.002321.170250.042320.127180.00168821537872077210-1717510180.170.071180.00171.490060.035510.151250.0013196334926149087-1828810660.270.067230.001951.147680.044720.121390.00254845477762173915-1917515330.110.065470.001590.830240.021130.091310.0008878937614125635-2078910990.720.092570.002022.288070.057630.177460.00206147930120918105311-2143913770.320.068720.001461.329070.029150.139260.0013589029858138408-2247014430.330.106850.002584.389520.101230.297940.00217174645171019168111-231077560.140.066090.002191.098740.034650.120580.0012480971753177347-2413710810.130.063350.001611.120890.031250.1270.0016572037763157719-2529812620.240.07360.001521.61170.036620.157040.0015103030975149408-2612413870.090.062450.001780.758940.020330.087830.000868941573125435-2734314840.230.064360.001521.029560.024860.115230.001175335719127036-2855618420.300.085510.001792.331750.0550.195440.00211132729122217115111-2947916640.290.066990.001791.180840.032630.126880.0012883741792157707-302526790.370.070430.002031.529780.04330.157290.0016394141942179429-3131514510.220.076460.00171.941870.053290.181430.00271110732109618107515-32131518440.710.064830.001521.03320.025780.114750.0011476936721137007-3314114760.100.077750.001841.783750.051230.164190.001691141411040199809-3411926560.040.062140.001350.914520.018770.106730.0007867948659106545-3511617170.070.05610.001760.696810.021810.089630.0007445655537135534-3624232860.070.070790.001461.540380.032280.157050.0012695130947139407-371129470.120.064640.001690.950340.026930.106280.001576336678146519-3845717510.260.061510.00150.801230.01880.094290.0008165735598115815-3932423190.140.060760.001560.752120.019710.089120.0006663144569115504-4066128100.240.083230.002062.062840.046710.179760.00178127549113715106610-41113219610.580.084430.003242.571510.09160.220910.00318130276129326128717-4267515140.450.068050.001571.162850.025750.123290.0009887033783127496-4334613580.250.063070.001661.009790.029760.114710.0015371140709157009-4463219470.320.066150.001551.16870.02990.1270.0016581132786147719

續(xù)表1Continued Table 1測點號ThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ-452314750.490.066650.002311.390180.045620.151750.0015282752885199118-4627815640.180.063470.001610.881660.021890.100540.0009772436642126186-4778711970.660.063570.001361.118230.025240.126750.0011972832762127697-489716030.060.060370.001540.756340.019210.090580.0007261741572115594-4985621030.410.065380.00141.255620.027430.139150.0013978729826128408-5092710850.850.096060.002044.010430.087590.302170.00256154928163618170213-5144211620.380.065740.001971.155240.040150.127060.00231798437801977113-5215010530.140.062930.00170.864210.025920.098920.001170645632146086-5342011090.380.06650.001711.165830.030540.126770.0013182237785147697-5479619170.420.063820.002111.065550.033570.12110.0012473672737177377-551652270.730.096730.003042.605460.083780.195780.00315156236130224115317-56103915590.670.068520.001721.32590.033330.139160.0010688439857158406-5762720920.300.067420.001581.304970.031350.139050.0013285134848148397-5813320510.060.06170.001560.710650.017680.082870.0006866439545105134-5984926110.330.064640.001771.123680.029450.126090.0009776359765147656-6034414750.230.115610.002074.514840.091580.28050.00291188922173417159415-613522330.020.06190.001470.69730.0150.08170.000826715253795065-629018530.050.066320.001661.111150.025670.121510.0011981754759127397-6317817610.100.066150.001730.974870.026540.10620.0011581139691146517-642556590.390.072420.0021.719070.046490.172020.0018799837101617102310-6535212600.280.063340.001590.867560.02270.098680.0009572039634126076-66160029910.530.066790.001251.179530.024690.1270.0013683126791127718-6740612730.320.067530.001851.063360.027110.114650.0012985434735137007-687017550.040.101380.002062.959940.062250.209820.00186164926139716122810-69110310541.050.084570.001752.28040.054550.193410.00229130628120617114012-702335170.450.071260.002261.530370.045960.155990.00172965439431893410-7138613460.290.0630.00151.009110.026520.115130.0012770837708137027-7293626640.350.060790.001540.844420.02160.100170.0008763240622126155-731746240.280.069960.002261.459140.049190.151410.00263927419142090915-747517300.040.091440.004011.603610.061560.127190.00271456859722477215-752366100.390.071240.00221.540130.054020.157240.0031964409472294117-761516660.230.06270.002040.993820.039530.114150.00214698537012069712-7756113140.430.126140.003444.61290.117020.265230.00264204549175221151713-784174740.880.070230.002191.547650.047350.159790.001493548950199568-7938216380.230.070350.002121.48840.042320.153450.0015493963926179209-803508770.400.069420.001731.477370.035750.154090.0014691134921159248-8138611910.320.064330.001681.214150.032930.136240.0015575338807158239-8285116450.520.065890.001491.266580.028540.138710.0011780333831138377-8369017680.390.064190.00151.081330.0250.121510.0009974835744127396-843205290.610.071840.001991.549910.043340.155510.0015298141950179328-851958300.230.064090.001571.222020.035820.137850.00231745358111683213-8612313640.090.059950.001570.756890.020.090910.0007460243572125614-8723813860.170.062070.001940.709510.024120.081970.0009767652544145086-8861313870.440.06920.002221.104070.042690.114770.00248905457552170014-897017110.990.07410.002551.439280.04920.140130.00158104451905208459-90107216930.630.065890.00151.282270.030360.140180.0015180332838148469

續(xù)表1Continued Table 1測點號ThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ-9117210330.170.068720.001931.441250.043330.150760.00199890409061890511-9221010420.200.080810.002771.959690.060730.175880.0026121769110221104414-93449570.050.058650.002220.708730.025140.087830.0010355457544155436-9461211150.550.087230.001742.840360.074890.233210.00388136627136620135120-951701800.950.068690.00331.58180.071060.173360.005038894896328103128-9642414330.300.064960.001651.034410.026130.114830.0010377338721137016-972964520.660.066590.002041.476810.044980.160220.0016482546921189589-9827413790.200.060930.001440.927090.021860.109670.0008563737666126715-991489750.150.077270.001921.977190.044890.185590.00187112851110815109710-10019914050.140.063040.001770.989760.026260.113870.001067106169913695614RF39-1白云母二長花崗巖-01447100.060.058340.001870.63640.01880.079120.00154272500124916-0274425080.300.065640.001410.656420.013970.071590.000797952651294465-031709630.180.056880.001650.615420.017010.078470.0007148766487114874-04745670.130.058330.001770.637580.018460.079280.0007354268501114924-051029340.110.060870.00190.668440.019910.079650.0007363469520124944-063682551.440.070570.005171.273870.092080.130920.00155945155834417939-0755119130.290.065710.002160.632210.019630.069780.0007579771497124355-0830913230.230.072660.002890.71740.027450.071610.0008100483549164465-091102120.520.076620.002361.578270.048530.14870.00141111146962198948-1020521920.090.061430.001780.59930.015650.070760.0008965464477104415-111448350.170.061910.001780.681690.018420.079860.0007767163528114955-1227611740.240.061310.001430.674490.015950.079310.0007265035523104924-131508750.170.060520.002010.654780.021090.078470.0006662273511134874-1427413930.200.064690.002340.70020.024290.078510.000876478539154875-151289290.140.058460.00180.629190.018580.078050.0006754769496124844-1622011190.200.060490.001990.660430.021140.079190.0006362173515134914-1757410710.540.048070.002350.08130.004050.012140.000131039179477.80.8-1814511370.130.057090.001810.607780.01880.077220.0005349572482124793-1926712000.220.061050.00140.598240.013330.070640.000646413247684404-2021710090.210.057990.001330.647090.015570.080230.0008453034507104985-2144019690.220.066940.005930.658740.05770.071380.00093836191514354446-2222112700.170.05730.002640.559570.023860.070830.00124503104451164417-231194780.250.062360.001740.935670.027210.10780.0013268741671146608-2420313410.150.05980.001910.58040.017690.070390.0006859671465114384-2522412660.180.05840.001430.583270.013430.072430.000615455546794514-261492290.650.053660.003380.216880.013290.029380.00041357114199111873-272984820.620.070470.001631.287830.029140.132160.0013594230840138008-284298080.530.046160.002110.086020.004050.013480.0001567884486.31-292676230.430.074330.002121.689220.046530.164830.001181050591004189847-3031411780.270.059220.005370.584690.052410.07160.00098575205467344466-3233716230.210.059290.001180.639230.013270.077770.000625783150284834-33148745320.330.060820.001710.332810.008760.039690.00046336229272512-34725990.120.062430.00190.736830.021520.085510.0007868947561135295-35107233990.320.058010.001530.472550.011850.059080.000495305939383703

表2白云母二長花崗巖主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析結(jié)果

Table 2 Major (wt%) and trace (×10-6) element compositions for the muscovite monzogranite

樣品號14RF39-114RF39-214RF39-314RF39-414RF39-5SiO273.573.774.675.374.3TiO20.240.210.080.090.14Al2O314.814.51514.416.3Fe2OT32.22111.2MnO0.020.020.010.010.01MgO0.50.450.270.260.33CaO2.22.41.820.9Na2O4.64.74.84.84.5K2O1.91.92.32.12.4P2O50.030.030.030.030.03LOI1.992.341.371.631.42Total99.899.899.999.999.9Na2O+K2O6.56.67.16.96.9A/CNK1.091.021.101.041.40A/NK1.541.481.441.421.63Sc2.432.991.761.817.08V5.825.262.233.466.19Cr59.661.648.143.955.1Co1.941.80.650.820.9Ni2.273.793.182.984.03Ga15.312.710.510.716.4Rb61.967.257.455.768.7Sr583514689668428Y2.031.931.792.622.92Zr4.8456.262.543.52Nb2.442.360.730.912.88Ba52050810511124864La10.214.29.226.935.1Ce20.228.217.250.874.0Pr2.183.272.096.599.49Nd8.0111.27.6923.432.9Sm1.321.71.223.815.19Eu0.951.130.891.181.09Gd1.141.550.953.284.53Tb0.110.160.110.320.41Dy0.460.590.521.061.28Ho0.080.10.090.140.17Er0.200.240.210.330.39Tm0.020.030.030.030.03Yb0.140.170.190.220.2Lu0.020.030.030.030.03Hf0.140.190.240.10.17Ta0.130.190.080.080.16Pb8.929.9313.011.914.7Th2.693.932.156.4813.6U0.20.230.220.50.42δEu2.312.12.430.990.67∑REE45.0262.640.39118.08165.8(La/Yb)N49.9155.5133.4981.37116.2

注：A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)摩爾比，A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O)的摩爾比; LOI代表燒失量;δEu=2×(Eu/0.0735)/[(Sm/0.195)+(Gd/0.259)];(La/Yb)N=(La/0.310)/(Yb/0.209)

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石測年結(jié)果

鋯石的CL圖像顯示，來自二云母石英片巖(14RF40-1)的鋯石大部分為半自形或他形晶體，呈現(xiàn)為短柱狀或者渾圓狀，顆粒中等，顆粒的長、寬分別介于40～100μm之間和30～50μm之間，部分具有震蕩生長環(huán)帶，顯示出了碎屑鋯石的特征，并在鋯石外側(cè)有變質(zhì)增生邊的發(fā)現(xiàn)。采自白云母二長花崗巖(14RF39-1)的鋯石主要呈現(xiàn)為自形或半自形晶體，呈現(xiàn)為棱柱狀或者短柱狀，顆粒較大，顆粒的長、寬分別介于70～150μm之間和40～60μm之間，核邊結(jié)構(gòu)及震蕩生長環(huán)帶明顯，部分有條痕狀吸收的特點，總體上呈現(xiàn)為巖漿鋯石的特點，因而所測定的最年輕的年齡代表侵入巖結(jié)晶的時間，而較老的年齡代表了捕獲鋯石的結(jié)晶年齡(圖 3)。

樣品14RF40-1為采自伊曼群的二云母石英片巖。100個有效測點的年齡值介于555～1322Ma之間，形成了7個主要的206Pb/238U年齡峰值：555±6Ma(MSWD=2.6，n=8)、612±6Ma(MSWD=0.83，n=4)、700±5Ma(MSWD=0.13，n=10)、739±5Ma(MSWD=0.65，n=7)、769±5Ma(MSWD=0.085，n=10)、839±5Ma(MSWD=0.47，n=11)、936±11Ma(MSWD=5.8，n=18)。最小年齡組給出了555±6Ma(MSWD=2.6，n=8)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡(圖 4a)。

樣品14RF39-1為采自侵入伊曼群的白云母二長花崗巖。34個有效測點的206Pb/238U年齡范圍為443～984Ma，在U-Pb年齡諧和圖上，形成了443±3Ma(MSWD=1.10，n=7)和488±3Ma(MSWD=1.9，n=7)兩組206Pb/238U加權(quán)平均年齡峰值。其中，最小年齡組443±3Ma代表了該二長花崗巖的結(jié)晶年齡，即早志留世，該結(jié)果也得到了同地區(qū)同時代巖漿活動的印證(Xuetal., 2018)；而488±3Ma應(yīng)代表了捕獲鋯石的年齡；有六顆鋯石具有529Ma、660Ma、793Ma、800Ma、894Ma、984Ma應(yīng)也代表了捕獲鋯石的年齡(圖 4b)。

4.2 白云母二長花崗巖的地球化學(xué)特征

4.2.1 主量元素

4.2.2 微量元素

研究區(qū)白云母二長花崗巖的稀土元素總量(ΣREE)介于45×10-6～165×10-6之間，在球粒隕石標準化稀土元素配分圖中，顯示富集輕稀土元素、貧重稀土元素的右傾斜型(圖 6a)，主體顯示Eu的正異常(δEu=0.99～2.43)，僅有1個樣品為負Eu異常(δEu=0.67),它們的(La/Yb)N比值介于33.5～116之間。原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖中顯示，樣品富集大離子親石元素(如Rb、Ba、K)、強烈虧損高場強元素(如Nb、Ta、Zr、Hf、Ti)(圖 6b)。

表3伊曼群二云母石英片巖(14RF40-1)與白云母二長花崗巖(14RF39-1)鋯石Hf同位素分析結(jié)果

Table 3 Zircon Hf isotopic data of the two-mica quartz schist (14RF40-1) and muscovite monzogranite (14RF39-1) in the Iman Group

測點號年齡(Ma)176Yb/177Hf176Lu/177Hf176Hf/177Hf2σεHf(0)εHf(t)2σtDM1 (Ma)tDM2 (Ma)fLu/Hf14RF40-1 二云母石英片巖-018640.0376780.0012460.2823480.000023-15.03.40.812851533-0.96 -365330.0516460.0016660.2825400.000024-8.23.00.810251305-0.95 -029180.0622580.0021210.2823180.000022-16.13.00.813591601-0.94 -037720.0546580.0018390.2822130.000020-19.8-3.70.714981907-0.94 -057240.0625880.0020970.2822860.000024-17.2-2.20.914041779-0.94 -048460.0567540.0019540.2823810.000023-13.83.80.812631495-0.94 -067540.1199740.0040120.2822850.000030-17.2-2.61.114831825-0.88 -087680.0613200.0020930.2822780.000024-17.5-1.60.814151773-0.94 -079220.0518380.0017610.2823670.000025-14.35.00.912751475-0.95 -0910910.0556750.0019800.2824070.000024-12.99.80.912261302-0.94 -106710.1328270.0042400.2823690.000025-14.2-1.30.913641682-0.87 -116590.0340110.0010880.2824150.000025-12.61.50.911851497-0.97 -355330.0527840.0017500.2823400.000026-15.3-4.10.913131755-0.95 -125330.0621350.0022070.2825020.000024-9.61.40.910961404-0.93 -1314100.0539560.0020180.2819590.000037-28.70.71.318672121-0.94 -148160.0479340.0015500.2823200.000020-16.01.20.713351633-0.95 -1515780.0427660.0015140.2821060.000022-23.610.00.816361670-0.95 -1814840.0122940.0004140.2813820.000023-49.2-16.60.825723250-0.99 -168520.0910430.0031410.2825090.000030-9.37.81.111141246-0.91 -178310.0556390.0017710.2824110.000030-12.84.61.112131429-0.95 -197310.0479310.0017780.2823880.000021-13.61.70.812461537-0.95 -209800.0335350.0010800.2823020.000019-16.64.40.713441560-0.97 -3414950.0333610.0012610.2818550.000024-32.4-0.50.919752257-0.96 -3.13610.0356510.0011790.2820190.000021-26.62.50.717421968-0.96 -219320.0881100.0029970.2823840.000048-13.75.01.712951481-0.91 -229000.0697030.0024680.2824530.000030-11.37.21.011751322-0.93 -239740.0420580.0015430.2823170.000019-16.14.50.713381548-0.95 -247070.0442810.0015380.2823360.000017-15.4-0.50.613121660-0.95 -259750.0624410.0020640.2821650.000027-21.5-1.21.015751907-0.94 -269170.0340020.0010840.2823520.000019-14.84.80.712731485-0.97 -278440.0548710.0017570.2822920.000021-17.00.70.713821686-0.95 -289020.0579940.0019680.2823430.000029-15.23.61.013161547-0.94 -298190.0759050.0025530.2824450.000025-11.65.10.911901387-0.92 -309800.0616500.0021020.2824890.000025-10.010.30.911111183-0.94 -327010.0617510.0022170.2825310.000025-8.55.90.910541247-0.93 -316530.0650900.0023590.2826520.000032-4.29.21.18811005-0.93 14RF39-1 白云母二長花崗巖-014880.0512360.0015580.2822460.000017-18.6-8.40.614401987-0.95 -024430.0478300.0015110.2823470.000015-15.0-5.70.512951786-0.95 -034880.0942810.0029420.2823510.000017-14.9-5.10.613421782-0.91 -044880.0583410.0018510.2823730.000017-14.1-4.00.612701710-0.94 -057930.1229420.0041550.2824480.000026-11.53.90.912411448-0.87 -064430.1655050.0054180.2824140.000021-12.7-4.50.813411709-0.84 -074880.0756360.0026390.2824210.000023-12.4-2.50.812271618-0.92 -084880.0751590.0026440.2824490.000022-11.4-1.50.811861555-0.92 -094430.0890970.0031330.2824040.000022-13.0-4.20.812691688-0.91 -104430.1263860.0043170.2822360.000029-19.0-10.51.015712086-0.87 -114430.0733270.0022750.2823330.000017-15.5-6.40.613421831-0.93 -124430.0776210.0025580.2823450.000016-15.1-6.10.613361811-0.92 -134430.0737630.0025750.2823360.000017-15.4-6.40.613501831-0.92 -148000.0712410.0024300.2822940.000024-16.9-0.50.914051730-0.93 -154430.0822280.0027580.2820230.000031-26.5-17.61.118122529-0.92

圖4 伊曼群二云母石英片巖(a)和白云母二長花崗巖(b)中鋯石U-Pb年齡諧和圖

圖5 白云母二長花崗巖及黑云母二長花崗巖的主量元素圖解

圖6 白云母二長花崗巖及黑云母二長花崗巖的的球粒隕石標準化稀土元素配分圖(a、c, 標準化值據(jù) Boynton, 1984)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b、d,標準化值據(jù) Sun and McDonough, 1989)

圖7 興凱地塊二云母石英片巖(a)、白云母二長花崗巖和黑云母二長花崗巖(b)中鋯石Hf同位素組成與年齡關(guān)系圖

4.3 鋯石Hf同位素組成

在對研究區(qū)二云母石英片巖中的鋯石進行LA-ICP-MS U-Pb定年的基礎(chǔ)上，對其中代表峰值年齡的碎屑鋯石進行了鋯石原位微區(qū)Hf同位素分析。結(jié)果顯示，其中約533Ma的鋯石的176Hf/177Hf比值介于0.282340～0.282540之間，相應(yīng)的εHf(t)值介于-4.1～+3之間，二階段模式年齡tDM2介于1305～1755Ma之間；年齡約700Ma的鋯石的176Hf/177Hf比值介于0.282336～0.282531之間，相應(yīng)的εHf(t)值介于-0.5～+5.9之間，二階段模式年齡tDM2介于1247～1660Ma之間；約739Ma的鋯石的176Hf/177Hf比值介于0.282285～0.282388之間，相應(yīng)的εHf(t)值介于-2.6～+1.7之間，二階段模式年齡tDM2介于1537～1825Ma之間；約769Ma的鋯石的176Hf/177Hf比值介于0.282213～0.282445之間，相應(yīng)的εHf(t)值介于-3.7～+5.1之間，二階段模式年齡tDM2介于1387～1907Ma之間；約839Ma的鋯石的176Hf/177Hf比值介于0.282292～0.282509之間，相應(yīng)的εHf(t)值介于+0.7～+7.8之間，二階段模式年齡tDM2介于1246～1686Ma之間(圖 7a)。

研究區(qū)白云母二長花崗巖中，約443Ma的鋯石的176Hf/177Hf比值介于0.282023～0.282414之間，相應(yīng)的εHf(t)值介于-17.6～-4.2之間，二階段模式年齡tDM2介于1688～2529Ma之間；約488Ma的鋯石的176Hf/177Hf比值介于0.282246～0.282449之間，相應(yīng)的εHf(t)值介于-8.4～-1.5之間，二階段模式年齡tDM2介于1555～1987Ma之間(圖 7b)。

5 討論

5.1 伊曼群的形成時代

伊曼群為Mishkin于1969年建立的，在興凱地塊北部廣泛展布。伊曼群可以分成底部的Ruzhino組和頂部的Matveevo組，主要發(fā)育有大理巖、片巖、片麻巖，并具有黑云母片巖、鈣硅酸鹽巖、二輝角閃石片巖等成分的夾層(Khanchuketal., 2010)。目前我國和俄羅斯學(xué)者，對興凱地塊的研究較少，對于興凱地塊采用顯生宙地層的研究方法，進行群組段的劃分，地質(zhì)年代學(xué)資料以K-Ar年齡數(shù)據(jù)居多，可信度不高，缺乏系統(tǒng)的年代學(xué)研究工作(徐公愉，1993)。

圖9 伊曼群白云母二長花崗巖的Y-Sr/Y圖解(a,底圖據(jù)Defant and Drummond, 1990)和SiO2-MgO圖解(b,底圖據(jù)Lai and Qin, 2013)

本文通過對伊曼群二云母石英片巖中碎屑鋯石的LA-ICP-MS U-Pb測年分析，得到一組555±6Ma(MSWD=2.6，n=8)的最年輕年齡，這個年齡代表了伊曼群的最大沉積時代，即新元古代晚期。結(jié)合野外觀測到的白云母二長花崗巖侵入到二云母石英片巖這一現(xiàn)象，可知伊曼群的形成時代應(yīng)早于侵入體的形成時間。白云母二長花崗巖的鋯石U-Pb定年結(jié)果為443±3Ma(MSWD=1.10，n=7)，即晚奧陶世，此為伊曼群的沉積上限。綜上所述，可以判定伊曼群的形成時代應(yīng)介于443～555Ma，即新元古代晚期至晚奧陶世。

5.2 伊曼群的沉積物源

伊曼群的二云母石英片巖中碎屑鋯石100個有效測點的年齡值介于555～1322Ma之間，獲得了7個主要的206Pb/238U年齡峰值，對應(yīng)的峰期為：555Ma (8%)、612Ma (4%)、700Ma (10%)、739Ma (7%)、769Ma (10%)、839Ma (11%)、936Ma (18%)，同時還包括少量大于1.0Ga的鋯石(圖8)。其中年齡約533Ma的鋯石εHf(t)值介于-4.1～+3之間；約700Ma的鋯石εHf(t)值介于-0.5～+5.9之間；約739Ma的鋯石εHf(t)值介于-2.6～+1.7之間；約769Ma的鋯石εHf(t)值介于-3.7～+5.1之間；約839Ma的鋯石εHf(t)值介于+0.7～+7.8之間。整體上看，二云母石英片巖中碎屑鋯石εHf(t)值大部分為正值，分布于-2～+8之間，在t-εHf(t)圖解上，大部分落于1.8Ga地殼演化線與虧損地幔演化線之間(圖7a)，表明物源區(qū)主要為新生的地殼物質(zhì)并且物源區(qū)比較集中。將上述數(shù)據(jù)與已發(fā)現(xiàn)的松嫩地塊東緣以及佳木斯地塊的火成巖鋯石年齡頻譜進行對比，不難發(fā)現(xiàn)在700～900Ma它們的趨勢有較好的吻合。

碎屑鋯石具有自形-半自形的形態(tài)學(xué)特征，表明伊曼群的沉積物源為新元古代火成巖，以早新元古代火成巖為主。其中555Ma鋯石具有巖漿成因的特征，年齡與在松嫩地塊東緣550±5Ma的巖漿活動相吻合(欒金鵬，2018)；目前缺少對612Ma巖漿事件的報道，但對東北地區(qū)構(gòu)造研究表明，新元古代佳木斯地塊與松嫩地塊間有古海洋板塊的存在，在645～600Ma時，地塊開始拼合，因而由于拼合消減產(chǎn)生的巖漿作用的產(chǎn)物可以作為沉積物源(曹熹等，1992；李偉民等，2014)；700Ma峰值年齡與興凱地塊結(jié)晶基底原巖年齡相吻合(695Ma)，可能同期巖漿作用產(chǎn)物作為樣品的沉積物源，使樣品具有此峰值(周建波等，2012)；739Ma的年齡與松嫩地塊東緣展布的726Ma石英閃長巖形成時代相吻合(欒金鵬，2018)。此外，與佳木斯地塊西北楞麻山雜巖出露的751Ma堿長花崗片麻巖原巖年齡相吻合(Yangetal., 2018)；769Ma年齡與松嫩地塊東緣英云閃長巖768Ma的結(jié)晶年齡基本對應(yīng)(欒金鵬，2018)；839Ma的碎屑鋯石176Hf/177Hf比值介于0.282292～0.282509之間，相應(yīng)的εHf(t)值介于+0.7～+7.8之間，這與展布于松嫩地塊東緣出露的841Ma花崗閃長巖Hf同位素特征基本相似，暗示它們應(yīng)是年齡為839Ma的碎屑鋯石主要來源(欒金鵬，2018)；936Ma鋯石年齡與新元古代的一期巖漿作用相符合，其展布范圍包括佳木斯地塊南部以及松嫩地塊(欒金鵬，2018)。

5.3 白云母二長花崗巖的巖石成因

Xuetal. (2018)統(tǒng)計了大量俄羅斯遠東興凱地塊早古生代侵入巖的鋯石年齡，并且分出了四個主要巖漿活動的時代，其中430Ma的時代與本文白云母二長花崗巖時代大致吻合。430Ma的二長花崗巖(14RF44-1)主要展布于興凱地塊東北緣，具有高SiO2含量，較低的Y含量和Yb含量，并且具有高Sr/Y值，顯示出了埃達克巖的地球化學(xué)屬性(圖5a, b、圖6c, d)，并結(jié)合εHf(t)特征(圖7b)，推測原始巖漿來源于加厚下地殼的部分熔融，這與本文中白云母二長花崗巖的巖漿成因一致，因而該二長花崗巖與本文中白云母二長花崗巖的形成應(yīng)與俯沖作用相關(guān)，屬于活動大陸邊緣環(huán)境(Wilson, 1989; Deeringetal., 2007)。

前人的研究結(jié)果顯示，新元古代至奧陶紀松嫩地塊南部與佳木斯地塊南部存在著海洋地殼(Lietal., 1999)，而在早古生代興凱地塊位于松嫩地塊南部，并與松嫩地塊具有構(gòu)造上的親緣關(guān)系(Xuetal., 2018)，故早古生代興凱地塊與佳木斯地塊南部存在海洋地殼。在松嫩地塊東部邊緣有高鉀鈣堿性I型花崗巖(Wangetal., 2017)，以及興凱地塊東南緣的早古生代蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)(Khanchuketal., 1996; Ishiwatari and Tsujimori, 2003)，指示形成在活動大陸邊緣環(huán)境。因而基本可以判斷在早古生代，松嫩地塊及興凱地塊的東部分布有古海洋的存在，并向西俯沖。研究區(qū)白云母二長花崗巖的原始巖漿的形成過程為，興凱地塊東部古海洋板塊的向西俯沖，俯沖大洋板片以及所攜帶沉積物脫水，交代、水化上部的地幔楔，使之形成原始的幔源鐵鎂質(zhì)巖漿，巖漿上升提供熱源等，使得由于擠壓作用加厚的下地殼部分熔融形成花崗質(zhì)原始巖漿。

6 結(jié)論

基于興凱地塊伊曼群二云母石英片巖和侵入其中白云母二長花崗巖的鋯石 U-Pb 年代學(xué)、地球化學(xué)元素分析，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化歷史，可以得出以下認識：

(1)伊曼群二云母石英片巖的形成時代應(yīng)介于443～555Ma之間，即新元古代晚期至晚奧陶世。

(2)伊曼群二云母石英片巖的物源主要來自于松嫩地塊、佳木斯地塊等研究區(qū)周邊的新元古代地質(zhì)體。

(3)侵入伊曼群的白云母二長花崗巖形成于晚奧陶世晚期443±3Ma，巖漿形成于加厚陸殼的部分熔融，與俯沖作用相關(guān)。

致謝感謝俄羅斯科學(xué)院遠東分院地質(zhì)和自然管理研究所在鋯石的分選過程中給予的幫助；同時感謝中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室、俄羅斯科學(xué)院遠東分院地質(zhì)和自然管理研究所、俄羅斯科學(xué)院遠東分院構(gòu)造與地球物理研究所以及中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室在鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析以及主量元素、微量元素及Hf同位素測試過程中給予的大力幫助。衷心感謝兩名匿名審稿專家以及俞良軍副主編提出的寶貴意見。