大興安嶺潮滿林場(chǎng)地區(qū)新元古代花崗質(zhì)片麻巖
——鋯石U-Pb 測(cè)年、地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境探討

于喜洹，李新鵬，陳旭峰，孫江軍，尹國(guó)良，丁繼雙，都士卓

1. 黑龍江省自然資源調(diào)查院，黑龍江 哈爾濱 150036；2. 黑龍江省地球物理地球化學(xué)勘查院，黑龍江 哈爾濱 150036

0 引言

位于大興安嶺北部的額爾古納地塊是興蒙造山帶中重要的微陸塊之一. 興華渡口巖群作為額爾古納地塊的基底，其形成時(shí)代、原巖類型以及大地構(gòu)造背景一直是地質(zhì)學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)［1-21］. 前人依據(jù)其變質(zhì)程度并結(jié)合在該巖群中獲得的Sm－Nd 等時(shí)線年齡，將興華渡口巖群的時(shí)代劃為古—中元古代［1-2］. 近年來對(duì)大興安嶺地區(qū)興華渡口巖群的鋯石U－Th－Pb 同位素的研究顯示，興華渡口巖群形成于寒武紀(jì)或新元古代，而不是先前認(rèn)為的古元古代［3］. 孫立新等［4］認(rèn)為需要對(duì)不同地區(qū)的興華渡口巖群進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查研究，查明其巖石組成，將不同時(shí)代、不同變質(zhì)程度的表殼巖和變質(zhì)深成巖解體并分別測(cè)年. 以往潮滿林場(chǎng)地區(qū)興華渡口巖群中的花崗質(zhì)片麻巖通常被認(rèn)為是興華渡口巖群下部地層興華組的巖石組成，本研究依據(jù)近年來的區(qū)調(diào)成果?黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院. 黑龍江1∶25 萬漠河縣、漠河、興安幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告. 2014.?黑龍江省地球物理地球化學(xué)勘查院. 黑龍江省1∶5 萬拜托西河、阿庫(kù)塞河、四十公里、面包山、下嘎來奧伊河幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報(bào)告. 2019.，將花崗質(zhì)片麻巖侵入體從興華渡口巖群中解體出來，對(duì)其形成時(shí)代及構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行研究探討，為大興安嶺北部地區(qū)前寒武系的構(gòu)造演化提供年代學(xué)證據(jù).

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大興安嶺自西北向東南依次為額爾古納地塊、興安地塊、松嫩地塊3 個(gè)微陸塊，并由它們之間的構(gòu)造帶拼合而成. 主要的構(gòu)造帶二連－賀根山縫合帶和塔源－喜桂圖縫合帶，為3 個(gè)微陸塊之間的分界線［22-24］. 研究區(qū)位于興蒙造山系額爾古納地塊北緣（圖1a），區(qū)內(nèi)主要有新元代、早侏羅世和晚侏羅世巖漿活動(dòng)；出露地層有中—新元古界興華渡口巖群興華巖組和上侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組、滿克頭鄂博組（圖1b）.

圖1 東北地區(qū)大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖和研究區(qū)地質(zhì)略圖Fig. 1 Tectonic sketch of Northeast China and geological map of the study area1—滿克頭鄂博組（Manketouebo fm.）；2—塔木蘭溝組（Tamulangou fm.）；3—興華渡口巖群（Xinghuadukou rock group）；4—晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖（Late Jurassic monzogranite）；5—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖（Early Jurassic monzogranite）；6—早侏羅世花崗閃長(zhǎng)巖（Early Jurassic granodiorite）；7—新元古代花崗質(zhì)片麻巖（Neoproterozoic granitic gneiss）；8—采樣位置及同位素年齡（sampling location and isotopic age）；F1—嘉蔭－牡丹江斷裂（Jiayin-Mudanjiang fault）；F2—敦化－密山斷裂（Dunhua-Mishan fault）；F3—依蘭－伊通斷裂（Yilan-Yitong fault）；F4—索倫－西拉木倫斷裂（Solonker-Xar Moron fault）；F5—二連－賀根山斷裂（Erlian-Hegenshan fault）；F6—塔源－喜桂圖斷裂（Tayuan-Xiguitu fault）

新元古代花崗質(zhì)片麻巖主要分布在潮滿林場(chǎng)地區(qū)，被后期花崗巖吞侵，呈不規(guī)則形狀的捕虜體或殘留體出露，以巖株、巖瘤狀產(chǎn)出. 主要巖性為片麻狀二長(zhǎng)花崗巖和花崗質(zhì)片麻巖，與興華渡口巖群密切相伴，構(gòu)成研究區(qū)結(jié)晶基底，是額爾古納地塊重要組成部分.

2 巖石學(xué)特征

片麻狀細(xì)中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖（圖2a）為細(xì)中?；◢徑Y(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造. 斜長(zhǎng)石呈半自形柱狀、他形粒狀，聚片雙晶發(fā)育，部分定向分布，粒度0.1～1 mm，含量約35%；微斜長(zhǎng)石為無色，他形粒狀，紋狀條紋、格子雙晶發(fā)育，長(zhǎng)軸多定向分布，粒度小于5 mm，含量約30%；石英為無色，拉長(zhǎng)他形粒狀，定向分布，粒度小于6 mm，含量約25%；黑云母呈片狀，定向分布，片徑小于0.5 mm，含量約5%；角閃石為柱狀、粒狀，粒度0.2～1.5 mm，含量3%.

花崗質(zhì)片麻巖（圖2b）為鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造. 斜長(zhǎng)石呈他形粒狀，聚片雙晶發(fā)育，粒徑0.1～1.5 mm，含量約31%；微斜條紋長(zhǎng)石，紋狀條紋、格子雙晶發(fā)育，粒徑0.1～3 mm，含量約15%；石英為拉長(zhǎng)粒狀，變形帶普遍發(fā)育，粒徑0.05～3.5 mm，含量約30%；黑云母為片狀、撓曲片狀，片徑0.05～0.7 mm，含量約17%；角閃石為粒狀，粒徑0.1～1.2 mm，含量5%.

圖2 新元古代花崗質(zhì)片麻巖顯微照片F(xiàn)ig. 2 Microphotographs of Neoproterozoic granitic gneissa—片麻狀細(xì)中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖（gneissic fine-medium biotite monzogranite）；b—花崗質(zhì)片麻巖（granitic gneiss）；1—石英（quartz）；2—斜長(zhǎng)石（plagioclase）；3—鉀長(zhǎng)石（K-feldspar）；4—黑云母（biotite）

3 測(cè)年結(jié)果

測(cè)年樣品（D5265）采自研究區(qū)內(nèi)潮滿林場(chǎng)西7 km 處片麻狀中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖侵入體內(nèi)，取樣位置：122°25′40″E，52°29′38″N. 對(duì)樣品20 個(gè)鋯石顆粒進(jìn)行了LA－MC－ICPMS U－Pb 定年（校正后有效數(shù)據(jù)20 個(gè)），鋯石分析結(jié)果見表1. 鋯石具有較明顯的振蕩環(huán)帶（圖3），樣品中的Th、U 含量較高，Th/U 值主要集中在0.54～0.81 之間，為典型的巖漿成因鋯石，所測(cè)年齡為本期侵入巖結(jié)晶年齡. 20 個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U 表面年齡加權(quán)平均為795.2±4.3 Ma，諧 和曲線平均為795.4±6.0 Ma（圖4），二者年齡一致，時(shí)代為新元古代. 李中會(huì)等?黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院. 黑龍江1∶25 萬漠河縣、漠河、興安幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告. 2014.在富克山花崗片麻巖中獲取巖漿鋯石U－Pb加權(quán)平均年齡為802±2 Ma，與本次定年結(jié)果吻合較好.

圖3 片麻狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig. 3 CL images of zircons from gneissic biotite monzogranite

圖4 片麻狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖鋯石LA－ICP－MS 同位素年齡諧和曲線圖Fig. 4 LA-ICP-MS isotopic age concordia curve of zircon in gneissic biotite monzogranite

表1 片麻狀中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖（D5265）鋯石同位素測(cè)年數(shù)據(jù)表Table 1 Zircon isotopic dating data of gneissic fine-medium biotite monzogranite sample（D5265）

4 巖石地球化學(xué)特征

4.1 主量元素

根據(jù)主量元素分析結(jié)果（表2，掃描首頁OSID 二維碼可見），巖體SiO2含量一般在69.26%～79.2%，平均為72.68%，屬酸性深成巖類；Al2O3含量在9.91%～16.15%，平均為14.10%；Na2O＋K2O 含量一般在3.31%～9.39%，平均為7.52%. 表現(xiàn)高硅、高堿特征. 巖石具有相對(duì)富鈣富鈉特點(diǎn)，Na2O/K2O 值在0.38～1.51 間，平均為0.88，總體小于1，說明巖石相對(duì)富鉀. 巖石固結(jié)指數(shù)（SI）偏低為1.26～10.94. 分異指數(shù)（DI）偏高，為77.73～93.25，說明巖石的酸性程度及結(jié)晶分異程度均較高. 里特曼指數(shù)（σ）為0.3～3.13，屬鈣堿性巖石. 在（Na2O＋K2O）－SiO2二氧化硅圖解中（圖5a），巖石投影點(diǎn)落入亞堿性區(qū)內(nèi). 鋁飽和指數(shù)（A/CNK）在1.05～2.08范圍內(nèi)，巖石投點(diǎn)均在過鋁質(zhì)區(qū)，為過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列的I 型花崗巖（圖5b）.

圖5 花崗巖分類判別圖解Fig. 5 Classification discrimination diagram of granites

4.2 稀土和微量元素

根據(jù)分析結(jié)果（表2，掃描首頁OSID 二維碼可見），稀土元素總量（ΣREE）為93.76×10－6～188.70×10－6，平均值145.84×10－6；反映輕重稀土元素分餾程度的LR/HR 比值為6.70～37.26，平均值16.55；（La/Yb）N值介于5.62～58.06 之間，平均值17.87；（Ce/Yb）N值介于3.96～55.97 之間，平均值18.12. 巖石輕稀土元素富集，重稀土元素虧損，輕重稀土分餾明顯. 經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的稀土元素配分模式為左高右低輕緩右傾的曲線（圖6）. 高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr、Hf、Nb 在蝕變和變質(zhì)作用過程中具有良好的穩(wěn)定性，是巖石成因和源區(qū)性質(zhì)的良好示蹤跡［25］. 在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中（圖7），巖石微量元素配分曲線基本一致，大離子親石元素K、Rb、Ba 富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Sr、P、Ti 相對(duì)虧損. Nb 的虧損說明斜長(zhǎng)石作為熔融殘留相或結(jié)晶分離相存在，即在熔融過程中斜長(zhǎng)石沒有耗盡；Ti的虧損可能同鈦鐵礦的分離結(jié)晶作用有關(guān)［25］.

圖6 稀土元素配分曲線圖（標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)Boynton, 1984）Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns（Standardized data from Boynton，1984）

圖7 微量元素蛛網(wǎng)圖（標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)McDonough，1992）Fig. 7 Primitive mantle-normalized trace element spidergram（Standardized data from McDonough，1992）

5 構(gòu)造環(huán)境探討

5.1 巖漿成因分析

研究區(qū)新元古代花崗質(zhì)片麻巖Th/U 比值主要集中在0.54～0.81 之間，表明巖石為巖漿成因.表示Eu 虧損程度的參數(shù)Eu/Sm 值為0.09～0.50，平均值為0.27；δEu 值在0.34～1.46 范圍內(nèi)，平均值0.87，整體上表現(xiàn)為弱的負(fù)銪異常，表明源區(qū)巖漿在分離結(jié)晶過程中僅有少量的斜長(zhǎng)石發(fā)生了分離結(jié)晶，為上地殼部分熔融形成的巖石；Rb/Sr 值范圍為0.3～3.31，平均值為1.46（＞0.5），位于殼源巖漿范圍內(nèi)；δCe變化范圍為0.84～1.91，平均1.31，反映鈰為正常型，與島?。顒?dòng)大陸邊緣巖石地球化學(xué)特征相似［10］.

Nb/Ta 比值在15.8～26.75 之間，遠(yuǎn)大于地殼的Nb/Ta 平均值（8.3），具有一定的幔源物質(zhì)特征，表明成巖過程中有少部分幔源物質(zhì)參與，具有巖漿弧特征. 此外，Sr 負(fù)異常亦說明巖石經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用或源區(qū)殘留有斜長(zhǎng)石，與稀土元素反映的特征一致［25］.

綜上所述，研究區(qū)新元古代花崗片麻巖為部分幔源巖漿底侵使中下地殼巖石發(fā)生部分熔融，且遭受幔源組分混染形成混合巖漿，經(jīng)結(jié)晶分異作用后的產(chǎn)物.

5.2 構(gòu)造環(huán)境分析

新元古代早期，區(qū)域上屬于Rodinia 超大陸裂解階段，額爾古納地塊北緣發(fā)生洋殼俯沖、消減和碰撞作用［5，18］，已獲得花崗質(zhì)侵入體年齡多在805～793 Ma 之間，該期花崗巖在中國(guó)境內(nèi)主要為額爾古納北段莫爾道嘎－太平川－八間房一帶的混合巖化巨斑狀正長(zhǎng)花崗巖［5］.

在研究區(qū)花崗片麻巖SiO2－K2O 含量與巖漿來源深度關(guān)系圖中（圖8），投影點(diǎn)多落入150～250 km 區(qū)域內(nèi)，反映出巖漿來源較深的與俯沖有關(guān)的弧巖漿特征.在Pearce 等［26］定義的花崗巖類型構(gòu)造環(huán)境Rb－（Yb＋Nb）、Rb－（Yb＋Ta）判別圖解（圖9）中，樣品投影點(diǎn)落入火山弧花崗巖區(qū)并靠近同碰撞花崗巖區(qū)，僅有1 個(gè)樣品落入同碰撞花崗巖區(qū)（靠近火山弧花崗巖區(qū)）. 上述特征顯示研究區(qū)花崗片麻巖形成于與俯沖有關(guān)的巖漿弧環(huán)境，是新元古代早期俯沖構(gòu)造熱事件的產(chǎn)物.

圖8 SiO2－K2O 與巖漿來源深度關(guān)系圖解Fig. 8 Relationship between SiO2-K2O contents and magma source depth

圖9 花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig. 9 Tectonic discrimination diagram of granitesCOLG—同碰撞花崗巖（syn-collision granite）；VAG—火山弧花崗巖（volcanic arc granite）；WPG—板內(nèi)花崗巖（within-plate granite）；ORG—洋脊花崗巖（oceanic ridge granite）

6 結(jié)論

（1）LA－MC－ICPMS 鋯石U－Pb 定年顯示，潮滿林場(chǎng)地區(qū)花崗質(zhì)片麻巖形成年齡為795.2±4.3 Ma，表明額爾古納地塊存在新元古代構(gòu)造巖漿事件.

（2）研究區(qū)新元古代花崗質(zhì)片麻巖具有高硅、高堿，輕稀土元素富集，重稀土元素虧損，Eu 為負(fù)異常弱虧損特點(diǎn)，為具有過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列的I 型花崗巖.

（3）巖石系列和地球化學(xué)背景反映研究區(qū)新元古代花崗片麻巖形成于與俯沖有關(guān)的巖漿弧環(huán)境.

致謝：審稿專家對(duì)本文提出十分寶貴的修改意見，在此表示衷心感謝！