大興安嶺北部上護(hù)林地區(qū)礦物巖石地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境

王慶喜，宋 鵬，李 研，張小勇,2

（1.核工業(yè)二四0研究所，遼寧 沈陽 110000；2.中核（沈陽）科技有限公司，遼寧 沈陽 110000）

大興安嶺中生代火山巖帶是中國東部三條重要的火山巖帶之一，而上護(hù)林地區(qū)中生代火山巖是其重要組成部分，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國家對(duì)礦產(chǎn)需求量逐年增加，研究區(qū)周圍分布著多個(gè)鉛鋅礦床和鉬礦床，而中生代火山巖對(duì)這些礦床的形成起到了十分重要的作用，加強(qiáng)對(duì)火山巖的研究顯得更加重要且意義深遠(yuǎn)。研究區(qū)中性火山巖主要包括粗面安山巖、粗面巖和粗面英安巖等，前人對(duì)研究區(qū)火山巖的研究相對(duì)薄弱，因此，本文開展了系統(tǒng)的巖石學(xué)及巖石地球化學(xué)研究，以期為研究區(qū)乃至整個(gè)大興安嶺北部地區(qū)地質(zhì)找礦提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大興安嶺北部上護(hù)林地區(qū)位于中朝板塊與西伯利亞板塊之間的額爾古納中間地塊，屬于西伯利亞板塊南緣的陸緣增生帶[1]，研究區(qū)發(fā)育北東向、北北東向、北西向、近南北向、近東西向五組斷裂，具有明顯的基底和上疊雙層結(jié)構(gòu)特征，其中北東向、北北東向深大斷裂控制著盆地基底隆坳、火山巖帶和晚期拉伸裂陷帶的總體展布，由于受到大洋板塊多次俯沖、消減作用帶及幔隆、幔坳變異帶等多重構(gòu)造作用的影響，導(dǎo)致北東向、北北東向深大斷裂與北西向斷裂的交匯構(gòu)造結(jié)點(diǎn)控制著盆地火山噴發(fā)中心、火山通道、次火山巖體和破火山口凹地，二者與南北向基底斷裂和東西向蓋層斷裂結(jié)點(diǎn)控制著區(qū)域上多個(gè)鈾礦點(diǎn)和鈾礦化點(diǎn)的空間定位[2]。

區(qū)內(nèi)出露地層有上元古界，古生界寒武系、奧陶系下統(tǒng)、志留系上統(tǒng)、石炭系，中生界侏羅系中統(tǒng)、上統(tǒng)、白堊系下統(tǒng)，新生界第四系。上元古界和古生界在工作區(qū)僅零星分布，侏羅系廣泛發(fā)育，主要為火山噴發(fā)－沉積組合，受基底古地形及后期剝蝕作用影響，各組地層厚度在盆地不同部位差異較大。

區(qū)內(nèi)巖漿巖非常發(fā)育，主要包括新元古代、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)－白堊紀(jì)等多期次巖漿巖，其中，石炭－二疊紀(jì)（華力西期）構(gòu)造巖漿旋回巖漿巖最為發(fā)育，主要巖石類型為斑狀角閃二長花崗巖、斑狀黑云二長花崗巖及黑云母二長花崗巖；其次為侏羅紀(jì)－白堊紀(jì)（燕山期）構(gòu)造巖漿旋回巖漿巖，主要巖石類型為中細(xì)粒鉀長花崗巖、二長花崗巖、斜長花崗巖、斑狀花崗閃長巖、黑云母花崗巖、粗粒鉀長花崗巖、花崗斑巖及各種脈巖等。

研究區(qū)熱液蝕變以低溫?zé)嵋何g變?yōu)橹鳎邷責(zé)嵋何g變比較少見。植被發(fā)育，基本上被森林和草地覆蓋，溝谷中第四系分布區(qū)沼澤密布，地下水露頭十分稀少，多以沼澤水形式出現(xiàn)，民井和機(jī)井主要位于居民點(diǎn)，泉水少見，且以季節(jié)性泉為主。

2 巖石學(xué)特征

研究區(qū)中性火山巖主要包括粗安巖、安山巖和英安巖。其中，粗安巖呈淺綠色、褐黃色，具斑狀結(jié)構(gòu)，氣孔狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，斑晶主要為斜長石，其次為少量角閃石、黑云母，斑晶含量約15%，粒徑1～2mm，基質(zhì)具粗面結(jié)構(gòu)；安山巖多呈淺灰紫色，具有細(xì)晶斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)造，巖石中含有少量長石斑晶，粒徑2mm左右，平行或近于平行排列；英安巖主要為淺褐紫色、灰色，具斑狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀和流紋狀構(gòu)造，玻璃基質(zhì)，斑晶為白色、灰色長石、黑云母，含量15～20%，粒徑可達(dá)2mm，零星分布?；|(zhì)中斜長石含量65%，呈柱狀具有定向型，鉀長石、石英含量為20%，呈粒狀。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

研究區(qū)中性火山巖SiO2含量介于55.81%～65.37%之間，屬于中性巖范圍，K2O+Na2O含量介于7.26%～65.37%之間，整體堿含量較高，鋁指數(shù)=0.87～1.17，堿度率AR為2.13～3.12，里特曼指數(shù)σ=2.62～6.89，為鈣堿性-堿性系列巖石，TiO2含量介于0.57%～2.19%之間，均值為1.09，CaO=1.97～3.86，與鈣堿性安山巖具有相似的特征，Mg#=0.62～0.96，在TAS分類圖解上（圖1、圖2），樣品大部分落入粗面安山巖、粗面巖和粗面英安巖范圍內(nèi)。在K2O-SiO2巖漿系列判別圖解上，樣品大部分落入鉀玄巖系列區(qū)域內(nèi)，個(gè)別樣品落入高鉀鈣堿性系列巖石區(qū)域內(nèi)，在SiO2-AR巖漿系列判別圖解上，樣品大部分落入堿性巖系列區(qū)域內(nèi)。巖石分異指數(shù)(DI)介于68.7～85.08之間，固節(jié)點(diǎn)指數(shù)(SI)介于3.16～13.36之間，A/NK=1.13～1.63，A/CNK=0.92～1.31，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)巖石。

圖1 研究區(qū)中心火山巖巖漿巖TAS分類圖

圖2 研究區(qū)中心火山巖TAS分類圖

圖3 巖漿系列判別圖解[3，4]

3.2 稀土及微量元素特征

研究區(qū)中性火山巖稀土元素總量介于164.32～247.10×10-6之間，總體含量較高，LREE/HREE=5.35～8.04，在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（圖4（1））表現(xiàn)樣為輕稀土元素相對(duì)富集的“右傾”型，（La/Yb）N= 6.51～11.48，輕、重稀土元素之間分餾一般，（La/Sm）N=1.99～3.18，（Gd/Yb）N=1.83～3.12，反映了輕、重稀土元素內(nèi)部之間也具有一定程度地分餾特征。巖石具有中等程度的Eu負(fù)異常（δEu=0.32-0.66），表明斜長石發(fā)生了一定程度地分離結(jié)晶作用，基本無Ce異常（δCe=0.98-1.16）。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上（圖4（2）），所有樣品均具有基本相同的演化趨勢，相對(duì)富集Rb、Ba、K、Zr、HF等元素，相對(duì)虧損Nb、P、Ti、Yb等元素。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖整體上與板內(nèi)玄武巖的演化趨勢極為相似。

圖4 研究區(qū)中性火山巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖[5，6]

4 源區(qū)特征及構(gòu)造環(huán)境

研究區(qū)中生代火山巖鍶的初始比（87Sr/86Sr）=0.706，與該期中生代火山巖有直接成因聯(lián)系的Ag、Pb、Zn、Cu等礦床中的金屬硫化物的δ34S值集中在0.001～0.005，暗示研究區(qū)火山巖具有深源特征。Mg#=0.62～0.96，均值為0.76，與源生幔源巖漿的特征基本一致，而區(qū)別于與下地殼部分熔融有關(guān)巖漿產(chǎn)物[7],La/Nb=1.14～2.17，均值為1.72（＞1.5），說明成巖物質(zhì)主要來源于巖石圈地幔，暗示巖漿源區(qū)可能為巖石圈地幔源區(qū)[8]。

前人研究成果表明，大興安嶺北部地區(qū)中生代火山巖的形成與古太平洋板塊俯沖作用密切相關(guān)，而近期研究成果更傾向于將其成因與蒙古-鄂霍茨克洋碰撞造山后伸展作用聯(lián)系在一起[9，10]，該伸展作用完成時(shí)間可能發(fā)生在中侏羅世，由此形成了以及粗面安山巖、安山巖、粗面巖為代表的一套堿性—亞堿性中基性火山巖。研究區(qū)中性火山巖 Rb、Ba、Th、Zr、Hf等元素相對(duì)富集，表明巖漿在上升過程中殼源物質(zhì)大量混入，這明顯有別于大陸裂谷和洋中脊引張環(huán)境的相對(duì)低谷特征和島弧區(qū)擠壓環(huán)境的微量元素分布特征，結(jié)合Nb、Ti、Yb等非活動(dòng)性高場元素的相對(duì)低谷特征，本文認(rèn)為研究區(qū)中性火山形成于陸內(nèi)（中間地塊或微板塊）擠壓環(huán)境，可能與蒙古—鄂霍茨克洋的演化密切相關(guān)。

5 結(jié)論

綜上所述，得出以下結(jié)論：

（1）研究區(qū)中性火山巖整體堿含量較高，為鈣堿性-堿性系列巖石。

（2）研究區(qū)中性火山巖稀土元素總量較高，輕稀土元素相對(duì)富集，輕、重稀土元素之間分餾一般，具有中等程度地Eu負(fù)異常，基本無Ce異常。

（3）研究區(qū)中性火山巖相對(duì)虧損Nb、P、Ti、Yb等元素，而Ba、Th、Zr、Hf等元素相對(duì)富集， Mg#值與源生幔源巖漿的特征基本一致，巖漿源區(qū)可能為巖石圈地幔源區(qū)。

（4）研究區(qū)中性火山形成于陸內(nèi)（中間地塊或微板塊）擠壓環(huán)境，可能與蒙古—鄂霍茨克洋的演化密切相關(guān)，而與東側(cè)環(huán)太平洋活動(dòng)構(gòu)造系關(guān)系不大。