2. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061;
3. 黑龙江省地质矿产局, 哈尔滨 150300
2. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China;
3. Bureau of Geology and Mineral Resources of Heilongjiang Province, Harbin 150300, China
0 引言
研究区位于大兴安岭北段额尔古纳地块北部的漠河前陆盆地边缘的前哨林场,其先后经历了基底形成、古亚洲洋形成和演化、蒙古—鄂霍茨克洋闭合和滨太平洋板块俯冲等构造演化阶段。岩浆作用主要发育于晋宁期和燕山期。褶皱、韧脆性剪切带、断裂等构造活动强烈,成矿地质有利,具有较大的找矿潜力[1]。漠河前陆盆地金矿产十分丰富,发育有砂宝斯、三十二站、砂宝斯林场、老沟等金矿床(点)。
关于大兴安岭北段侵入岩的形成时代、地球化学特征、形成的构造背景等问题均存在较大争议。大兴安岭北段侵入岩侵位时代集中于晚石炭世—晚二叠世及晚侏罗世—早白垩世[2-4],大兴安岭北段岩浆活动可划分成晚古生代(330~241 Ma)[5-8]和晚中生代(195~126 Ma)[9-13]两期。大兴安岭北段侵入岩源区性质复杂,既有地幔的又有地壳的,还有部分岩石体现了壳幔混源的性质。如:大兴安岭北段早侏罗世花岗岩为地壳部分熔融的产物[9],晚侏罗世花岗岩是壳幔相互作用的产物[10],早白垩世花岗岩是地壳物质发生部分熔融的产物[11-14]。对大兴安岭北段侵入岩形成的构造背景总体上有两种观点:第一种观点认为大兴安岭北段晚中生代侵入岩形成于蒙古—鄂霍茨克洋俯冲作用过程中。蒙古—鄂霍茨克洋从二叠纪至晚侏罗世—早白垩世从东向西逐渐闭合[3],早白垩世侵入岩形成于蒙古—鄂霍茨克洋盆自西向东的剪切式收缩闭合作用,可能与蒙古—鄂霍茨克造山带陆-陆碰撞导致下地壳加厚作用有关[13]。第二种观点则认为古太平洋板块的俯冲作用是大兴安岭北段晚中生代岩浆作用的根本原因[15]。古太平洋板块俯冲作用从侏罗纪开始影响中国东北地区,晚侏罗世—早白垩世期间区域上由挤压环境转变到伸展环境[16-17];晚侏罗世受古太平洋板块俯冲的影响,发生了强烈的壳幔相互作用[11],早白垩世古太平洋板块斜向俯冲后大陆岩石圈拉张减薄[12]。
研究区晚三叠世—早侏罗世侵入岩受漠河逆冲推覆研究区构造的改造与研究区金成矿关系密切。笔者通过对研究区侵入岩岩相学、年代学及岩石地球化学的研究,探讨了研究区岩浆来源及构造环境等问题,以期对额尔古纳地块北部的漠河前陆盆地的岩浆来源及其构造背景进行深入的探讨。
1 地质背景和岩石学特征 1.1 地质背景研究区大地构造位于上黑龙江盆地以南、额木尔山隆起带北部(图 1a),区内以花岗岩基底为主,其次为古老地层,中生代地质体分布较少。成矿区带隶属于额尔古纳—兴安岭成矿带(Ⅱ-1)北部额尔古纳有色金属(Ⅲ-1)金成矿带北东段砂宝斯—二十一站铜、金成矿亚带(Ⅳ-1)西部。
研究区出露的地层主要有古元古界兴华渡口群(Pt1Xh),上志留统—中泥盆统泥鳅河组(S3-D2n),新生界第四系全新统高河漫滩洪冲积层(Qhpal)、全新统低河漫滩冲积层(Qhal)(图 1b)。
研究区内侵入岩分布广泛,主要为中—酸性花岗岩类,形成时代为新元古代、晚寒武世—早奥陶世、中二叠世、晚三叠世—早侏罗世,对应期次为吕梁期、加里东期、华力西期、燕山期。
研究区内断裂构造发育,东西向断裂一般具有形成时间早、继承性活动强的特点,因而其切割南北方向的断裂,常显示逆断层的特征,个别控制中、新生代凹陷盆地或隐伏断裂。北西向断裂形成时代一般晚于北东向断裂,断裂性质多为张性或张性兼剪性。北东向脆性断裂可能与晚侏罗世至早白垩世形成的漠河逆冲推覆构造有关并与之配套。漠河推覆构造对研究区内的岩石完整性影响较大,碎裂岩化发育。
1.2 岩石学特征研究区内出露的侵入岩主要有花岗质碎裂岩、花岗质构造角砾岩及辉长岩(图 2)。
花岗质碎裂岩:岩石新鲜面呈灰白色,花岗结构,碎裂构造。岩石由石英(体积分数为30%)、碱性长石(35%)、斜长石(30%)、云母(5%)组成。矿物粒径为1.0~11.0 mm,岩石局部碎裂细粒化,碎基体积分数为10%~15%。岩石裂隙发育,纵横交错,沿裂隙见碳酸盐呈脉状充填。石英,他形粒状,晶面光亮,波状消光,局部细粒化重结晶;碱性长石,他形,晶面较脏,可见简单双晶,条纹结构,包含斜长石颗粒;斜长石,半自形板状—他形,完全被绢云母交代;黑云母,片状,褪色,沿解理缝有铁质析出,局部碳酸盐化,平行消光(图 2a,d)。
花岗质构造角砾岩:岩石新鲜面呈灰白色,花岗结构,角砾构造。岩石由角砾(70%)、胶结物(30%)组成。角砾成分为蚀变的花岗质碎裂岩、长英质碎斑岩,碳酸盐化发育普遍(图 2b, e)。
辉长岩:岩石新鲜面呈灰黑色,花岗结构,块状构造。岩石由斜长石(70%)和暗色矿物(30%)组成。岩石裂隙发育,纵横交错,沿裂隙见碳酸盐呈脉状充填,脉最宽处达0.5 mm。斜长石,半自形板状,可见聚片双晶,晶面较脏,碳酸盐化发育,粒径为0.5~3.5 mm,以0.5~2.0 mm为主;暗色矿物,片状,半自形柱状,有铁质析出,完全被碳酸盐、绿泥石交代,应为角闪石和黑云母,不连续定向—半定向分布,粒径为0.5~2.0 mm(图 2c, f)。
2 分析结果 2.1 实验样品及分析方法本文在研究区采集了3件侵入岩样品进行同位素测年,编号分别为HG-1、HG-4、HM-1,并采集了9件侵入岩样品进行主量元素和痕量元素的分析。
为了限定各期的侵入岩的形成时代,本次工作采用LA-ICP-MS法进行锆石U-Pb同位素年龄测试。样品破碎和锆石挑选在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成,锆石制靶和阴极发光照相在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心完成,锆石U-Pb定年在北京科荟技术有限公司完成。主量元素和痕量元素分析在北京科荟技术有限公司完成,主量元素采用XRF玻璃熔片法分析,分析精度和准确度优于5%;痕量元素采用ICP-MS分析方法,分析精度和准确度一般优于10%。
2.2 锆石U-Pb测年花岗质碎裂岩(HG-4)所分析的锆石呈自形—半自形柱状及断柱状,锆石晶体柱面平直发育,具有亮色的阴极荧光和明显的韵律环带结构(图 3a)。本次研究工作共测试20个点,1号测点位于锆石的核部,导致测出的数据与其他的测试数据谐和性差,不予采用,其他19个测点U、Th质量分数分别为(81.43~388.40)×10-6、(179.27~563.31)×10-6,Th/U值为1.45~2.30,显示为岩浆成因锆石(表 1)。所有测点均落在U-Pb一致线上或在附近很小范围内,数据点集中,206Pb/238U年龄为214.3~193.6 Ma,加权平均值为(199.3±1.5)Ma,MSWD=1.9(图 3b)。结果表明,花岗质碎裂岩形成于晚三叠世—早侏罗世。
测点号 | wB/10-6 | Th/U | 同位素比值 | 年龄/Ma | |||||||||||||
206Pb | 238U | 232Th | 207Pb/206Pb | 1σ | 207Pb/235U | 1σ | 206Pb/238U | 1σ | 207Pb/206Pb | 1σ | 207Pb/235U | 1σ | 206Pb/238U | 1σ | |||
HG-4-1 | 161.67 | 312.29 | 331.78 | 1.06 | 0.069 3 | 0.002 1 | 0.328 1 | 0.010 2 | 0.034 5 | 0.000 5 | 907.1 | 66.7 | 288.1 | 7.8 | 218.8 | 2.9 | |
HG-4-2 | 73.93 | 142.71 | 287.76 | 2.02 | 0.052 4 | 0.001 2 | 0.229 1 | 0.005 9 | 0.031 6 | 0.000 4 | 301.9 | 49.1 | 209.4 | 4.9 | 200.8 | 2.5 | |
HG-4-3 | 63.46 | 161.70 | 330.12 | 2.04 | 0.051 7 | 0.001 2 | 0.222 5 | 0.004 9 | 0.031 3 | 0.000 3 | 272.3 | 51.8 | 204.0 | 4.1 | 198.5 | 2 | |
HG-4-4 | 83.09 | 158.68 | 346.57 | 2.18 | 0.051 1 | 0.001 2 | 0.223 2 | 0.005 4 | 0.031 7 | 0.000 3 | 255.6 | 51.8 | 204.6 | 4.5 | 201.1 | 2.2 | |
HG-4-5 | 78.52 | 168.91 | 337.06 | 2.00 | 0.051 4 | 0.001 3 | 0.217 2 | 0.005 2 | 0.030 7 | 0.000 3 | 261.2 | 52.8 | 199.6 | 4.3 | 194.9 | 2 | |
HG-4-6 | 59.18 | 150.83 | 277.71 | 1.84 | 0.051 5 | 0.001 1 | 0.227 4 | 0.005 1 | 0.032 1 | 0.000 4 | 261.2 | 54.6 | 208.0 | 13 | 203.5 | 2.4 | |
HG-4-7 | 43.11 | 81.43 | 179.27 | 2.20 | 0.050 0 | 0.001 1 | 0.214 1 | 0.006 7 | 0.031 3 | 0.000 4 | 194.5 | 106.5 | 197.3 | 5.6 | 198.6 | 2.7 | |
HG-4-8 | 54.16 | 130.04 | 247.71 | 1.90 | 0.050 7 | 0.001 4 | 0.219 8 | 0.006 2 | 0.031 5 | 0.000 4 | 227.8 | 69.4 | 201.7 | 5.2 | 199.8 | 2.4 | |
HG-4-9 | 45.48 | 104.13 | 239.68 | 2.30 | 0.051 8 | 0.001 4 | 0.226 7 | 0.005 2 | 0.032 0 | 0.000 4 | 276.0 | 63.9 | 207.5 | 4.3 | 202.9 | 2.7 | |
HG-4-10 | 58.96 | 172.23 | 273.44 | 1.59 | 0.054 5 | 0.001 4 | 0.232 8 | 0.005 6 | 0.031 1 | 0.000 4 | 394.5 | 52.8 | 212.5 | 4.6 | 197.4 | 2.3 | |
HG-4-11 | 87.80 | 352.67 | 534.76 | 1.52 | 0.048 5 | 0.001 0 | 0.207 3 | 0.004 2 | 0.031 0 | 0.000 3 | 124.2 | 48.1 | 191.3 | 3.5 | 196.9 | 1.8 | |
HG-4-12 | 72.25 | 245.32 | 379.46 | 1.55 | 0.057 3 | 0.001 5 | 0.266 6 | 0.007 0 | 0.033 8 | 0.000 4 | 505.6 | 52.8 | 240.0 | 5.6 | 214.3 | 2.7 | |
HG-4-13 | 51.83 | 136.03 | 296.64 | 2.18 | 0.050 4 | 0.001 2 | 0.211 8 | 0.005 0 | 0.030 5 | 0.000 3 | 213.0 | 83.3 | 195.1 | 4.2 | 193.6 | 2.2 | |
HG-4-14 | 74.26 | 255.44 | 512.52 | 2.01 | 0.050 3 | 0.001 1 | 0.221 7 | 0.004 9 | 8.032 0 | 0.000 4 | 205.6 | 45.4 | 203.3 | 4.1 | 203.0 | 2.4 | |
HG-4-15 | 63.19 | 212.S9 | 408.65 | 1.92 | 0.050 5 | 0.001 1 | 0.221 8 | 0.006 0 | 0.031 7 | 0.000 5 | 216.7 | 84.2 | 203.4 | 5.0 | 201.5 | 2.9 | |
HG-4-16 | 93.64 | 388.40 | 563.31 | 1.45 | 0.052 1 | 0.001 1 | 0.226 7 | 0.005 1 | 0.031 5 | 0.000 3 | 300.1 | 50.9 | 207.5 | 4.3 | 199.9 | 2.1 | |
HG-4-17 | 77.76 | 270.44 | 544.59 | 2.01 | 0.049 5 | 0.000 9 | 0.210 9 | 0.003 9 | 0.030 9 | 0.000 S | 172.3 | 42.6 | 194.3 | 3.2 | 196.3 | 2.2 | |
HG-4-18 | 60.76 | 126.42 | 227.87 | 1.80 | 0.051 0 | 0.001 7 | 0.220 9 | 0.006 9 | 0.031 6 | 0.000 4 | 242.7 | 75.9 | 202.6 | 5.7 | 200.4 | 2.4 | |
HG-4-19 | 69.65 | 235.70 | 342.10 | 1.45 | 0.051 5 | 0.001 2 | 0.229 2 | 0.005 4 | 8.032 3 | 0.000 4 | 261.2 | 56.5 | 209.6 | 4.4 | 205.1 | 2.4 | |
HG-4-20 | 67.92 | 116.34 | 403.54 | 2.06 | 0.048 4 | 0.001 3 | 0.210 1 | 0.005 3 | 0.031 5 | 0.000 4 | 120.5 | 65.7 | 193.6 | 4.5 | 200.2 | 2.3 | |
HG-1-1 | 170.17 | 1 189.17 | 795.06 | 0.67 | 0.050 8 | 0.000 6 | 0.239 0 | 0.003 4 | 0.034 2 | 0.000 5 | 231.6 | 23.1 | 217.6 | 2.8 | 216.5 | 2.9 | |
HG-1-2 | 150.41 | 1 440.82 | 699.34 | 0.49 | 0.050 1 | 0.000 6 | 0.218 6 | 0.003 3 | 0.031 5 | 0.000 3 | 211.2 | 27.8 | 200.7 | 2.7 | 200.2 | 2.1 | |
HG-1-3 | 56.77 | 651.95 | 254.08 | 0.39 | 0.050 0 | 0.000 8 | 0.217 6 | 0.003 5 | 0.031 6 | 0.000 4 | 194.5 | 34.3 | 199.9 | 2.9 | 200.4 | 2.3 | |
HG-1-4 | 106.08 | 1 019.64 | 491.65 | 0.48 | 0.051 7 | 0.000 7 | 0.228 7 | 0.003 8 | 0.032 1 | 0.000 4 | 272.3 | 33.3 | 209.1 | 3.1 | 203.4 | 2.5 | |
HG-1-5 | 66.67 | 689.51 | 312.36 | 0.45 | 0.050 0 | 0.000 9 | 0.218 4 | 0.003 8 | 0.031 7 | 0.000 3 | 198.2 | 34.3 | 200.6 | 3.1 | 200.9 | 2 | |
HG-1-6 | 100.02 | 878.53 | 492.82 | 0.56 | 0.050 6 | 0.000 8 | 0.221 2 | 0.003 9 | 0.031 7 | 0.000 4 | 233.4 | 38.9 | 202.9 | 3.2 | 201.3 | 2.3 | |
HG-1-7 | 69.79 | 687.06 | 315.67 | 0.46 | 0.051 8 | 0.001 0 | 0.226 1 | 0.004 4 | 0.031 7 | 0.000 4 | 276.0 | 42.6 | 207.0 | 3.7 | 201.2 | 2.3 | |
HG-1-8 | 70.09 | 727.98 | 322.20 | 0.44 | 0.050 8 | 0.000 8 | 0.220 9 | 0.004 0 | 0.031 5 | 0.000 S | 231.6 | 35.2 | 202.6 | 3.3 | 200.0 | 2.2 | |
HG-1-9 | 135.44 | 1 191.07 | 681.67 | 0.57 | 0.051 7 | 0.000 7 | 0.225 7 | 0.003 5 | 0.031 6 | 0.000 3 | 272.3 | 33.3 | 206.7 | 2.9 | 200.8 | 2.1 | |
HG-1-10 | 73.62 | 726.44 | 328.89 | 0.45 | 0.052 3 | 0.001 0 | 0.228 4 | 0.003 8 | 0.031 7 | 0.000 3 | 298.2 | 40.7 | 208.9 | 3.2 | 201.1 | 1.8 | |
HG-1-11 | 99.52 | 875.40 | 480.32 | 0.55 | 0.052 1 | 0.000 7 | 0.226 1 | 0.003 8 | 0.031 4 | 0.000 4 | 300.1 | 31.5 | 207.0 | 3.1 | 199.1 | 2.2 | |
HG-1-12 | 87.05 | 543.35 | 437.61 | 0.81 | 0.050 2 | 0.000 9 | 0.218 6 | 0.004 4 | 0.031 5 | 0.000 3 | 205.6 | 45.4 | 200.8 | 3.7 | 199.6 | 2.1 | |
HG-1-13 | 84.47 | 817.04 | 390.64 | 0.48 | 0.055 9 | 0.001 0 | 0.242 9 | 0.005 0 | 0.031 4 | 0.000 4 | 455.6 | 37.0 | 220.8 | 4.1 | 199.5 | 2.5 | |
HG-1-14 | 57.48 | 638.48 | 259.57 | 0.41 | 0.050 4 | 0.000 9 | 0.218 4 | 0.003 9 | 0.031 4 | 0.000 4 | 213.0 | 40.7 | 200.6 | 3.3 | 199.2 | 2.2 | |
HG-1-15 | 93.79 | 902.09 | 432.00 | 0.48 | 0.051 3 | 0.000 8 | 0.218 7 | 0.003 5 | 0.030 8 | 0.000 3 | 257.5 | 39.8 | 200.8 | 2.9 | 195.4 | 1.9 | |
HG-1-16 | 65.66 | 674.35 | 299.41 | 0.44 | 0.051 6 | 0.001 0 | 0.223 8 | 0.004 2 | 0.031 4 | 0.000 4 | 264.9 | 44.4 | 205.1 | 3.5 | 199.6 | 2.3 | |
HG-1-17 | 74.00 | 410.51 | 130.91 | 0.32 | 0.058 1 | 0.000 9 | 0.624 0 | 0.009 9 | 0.077 8 | 0.000 8 | 531.5 | 35.2 | 492.3 | 6.2 | 482.8 | 4.7 | |
HG-1-18 | 54.38 | 603.47 | 248.72 | 0.41 | 0.052 4 | 0.000 9 | 0.227 5 | 0.004 5 | 0.031 4 | 0.000 4 | 305.6 | 38.9 | 208.1 | 3.7 | 199.3 | 2.5 | |
HG-1-19 | 55.48 | 711.09 | 252.20 | 0.35 | 0.050 6 | 0.000 7 | 0.219 1 | 0.003 4 | 0.031 4 | 0.000 4 | 233.4 | 35.2 | 201.2 | 2.9 | 199.2 | 2.6 | |
HG-1-20 | 268.56 | 456.86 | 243.05 | 0.53 | 0.073 7 | 0.000 8 | 1.770 4 | 0.023 5 | 0.173 7 | 0.001 9 | 1 035.2 | 23.3 | 1 034.7 | 8.6 | 1 032.7 | 10.3 | |
HM-1-1 | 136.23 | 565.69 | 984.86 | 1.74 | 0.051 5 | 0.000 9 | 0.225 9 | 0.004 0 | 0.031 9 | 0.000 4 | 261.2 | 42.6 | 206.8 | 3.3 | 202.5 | 2.4 | |
HM-1-2 | 378.38 | 1 307.73 | 6 033.31 | 4.61 | 0.058 1 | 0.000 7 | 0.266 9 | 0.003 5 | 0.033 3 | 0.000 3 | 600.0 | 27.8 | 240.2 | 2.8 | 211.2 | 2.0 | |
HM-1-3 | 60.93 | 84.80 | 239.21 | 2.82 | 0.125 1 | 0.005 5 | 0.654 7 | 0.037 4 | 0.036 3 | 0.000 8 | 2 031.5 | 77.9 | 511.4 | 23.0 | 229.9 | 4.9 | |
HM-1-4 | 105.65 | 471.06 | 686.90 | 1.46 | 0.053 2 | 0.001 0 | 0.229 6 | 0.004 2 | 0.031 3 | 0.000 3 | 344.5 | 47.2 | 209.9 | 3.4 | 199.0 | 2.0 | |
HM-1-5 | 188.20 | 744.60 | 1 162.69 | 1.56 | 0.073 1 | 0.001 2 | 0.339 9 | 0.008 5 | 0.033 4 | 0.000 5 | 1 017.6 | 32.9 | 297.1 | 6.5 | 211.9 | 3.1 | |
HM-1-6 | 291.81 | 1 078.73 | 2 246.48 | 2.08 | 0.079 8 | 0.001 1 | 0.361 4 | 0.005 7 | 0.032 8 | 0.000 4 | 1 192.3 | 27.8 | 313.2 | 4.2 | 208.0 | 2.6 | |
HM-1-7 | 59.63 | 224.83 | 719.86 | 3.20 | 0.053 7 | 0.001 2 | 0.232 0 | 0.004 7 | 0.031 4 | 0.000 4 | 366.7 | 51.8 | 211.9 | 3.9 | 199.3 | 2.5 | |
HM-1-8 | 66.86 | 275.90 | 620.70 | 2.25 | 0.054 0 | 0.001 1 | 0.232 5 | 0.004 6 | 0.031 2 | 0.000 3 | 368.6 | 48.1 | 212.2 | 3.8 | 198.2 | 2.0 | |
HM-1-9 | 87.79 | 435.30 | 936.39 | 2.15 | 0.052 4 | 0.000 9 | 0.227 5 | 0.003 5 | 0.031 5 | 0.000 3 | 305.6 | 40.7 | 208.1 | 2.9 | 199.7 | 2.0 | |
HM-1-10 | 101.35 | 491.25 | 840.30 | 1.71 | 0.052 3 | 0.000 9 | 0.231 8 | 0.004 4 | 0.032 1 | 0.000 4 | 298.2 | 43.5 | 211.7 | 3.6 | 203.6 | 2.3 | |
HM-1-11 | 229.40 | 1 085.41 | 2 034.20 | 1.87 | 0.060 0 | 0.000 9 | 0.260 2 | 0.003 4 | 0.031 5 | 0.000 3 | 611.1 | 33.3 | 234.8 | 2.8 | 199.8 | 2.0 | |
HM-1-12 | 147.23 | 690.19 | 1 721.19 | 2.49 | 0.053 8 | 0.000 8 | 0.236 4 | 0.003 3 | 0.031 9 | 0.000 4 | 361.2 | 35.2 | 215.5 | 2.7 | 202.6 | 2.5 | |
HM-1-13 | 78.02 | 247.43 | 551.51 | 2.23 | 0.071 6 | 0.002 5 | 0.313 3 | 0.008 0 | 0.032 0 | 0.000 4 | 975.9 | 70.4 | 276.7 | 6.2 | 203.4 | 2.6 | |
HM-1-14 | 117.53 | 565.21 | 1 216.77 | 2.15 | 0.051 4 | 0.000 8 | 0.235 1 | 0.003 8 | 0.033 1 | 0.000 4 | 257.5 | 30.6 | 214.4 | 3.1 | 210.0 | 2.4 | |
HM-1-15 | 46.16 | 167.59 | 386.64 | 2.31 | 0.056 7 | 0.001 4 | 0.279 8 | 0.006 1 | 0.035 9 | 0.000 5 | 479.7 | 83.3 | 250.5 | 4.9 | 227.7 | 3.2 | |
HM-1-16 | 35.54 | 86.20 | 387.08 | 4.49 | 0.051 4 | 0.001 5 | 0.221 8 | 0.006 1 | 0.031 4 | 0.000 4 | 257.5 | 64.8 | 203.4 | 5.1 | 199.1 | 2.2 | |
HM-1-17 | 62.97 | 182.12 | 425.17 | 2.33 | 0.052 0 | 0.001 1 | 0.264 4 | 0.005 6 | 0.037 0 | 0.000 5 | 287.1 | 54.6 | 238.2 | 4.5 | 234.1 | 3.3 | |
HM-1-18 | 54.19 | 186.34 | 305.36 | 1.64 | 0.053 7 | 0.001 5 | 0.230 5 | 0.006 3 | 0.031 2 | 0.000 3 | 366.7 | 66.7 | 210.6 | 5.2 | 198.1 | 2.1 | |
HM-1-19 | 92.16 | 185.74 | 431.53 | 2.32 | 0.055 4 | 0.000 9 | 0.583 0 | 0.009 5 | 0.076 3 | 0.000 7 | 431.5 | 43.5 | 466.4 | 6.1 | 473.9 | 4.3 | |
HM-1-20 | 235.82 | 1 185.52 | 2 015.42 | 1.70 | 0.059 3 | 0.001 1 | 0.257 7 | 0.006 7 | 0.031 3 | 0.000 3 | 576.0 | 8.3 | 232.8 | 5.4 | 198.5 | 2.1 |
花岗质构造角砾岩(HG-1)所分析的锆石呈自形—半自形柱状及断柱状,锆石晶体柱面平直发育,具有亮色的阴极荧光及明显的韵律环带结构(图 3c)。本次研究工作共测试20个点,1、17和20号测出的数据与其他的测试数据谐和性差,推测可能为捕虏锆石,不予采用,其余17个测点U、Th质量分数分别为(543.35~1 440.82)×10-6、(248.72~699.34)×10-6,Th/U值为0.35~0.81,显示为岩浆成因锆石(表 1)。所有测点均落在U-Pb一致线上或在附近很小范围内,数据点集中,206Pb/238U年龄203.4~195.4 Ma,加权平均值为(199.9±1.0) Ma,MSWD=0.6(图 3d)。结果表明,花岗质构造角砾岩形成于晚三叠世—早侏罗世。
细粒辉长岩(HM-1)所分析的锆石呈自形—半自形柱状及断柱状,锆石晶体柱面平直发育,具有亮色的阴极荧光和明显的韵律环带结构(图 3e)。本次研究工作共测试20个点,3、5和13号测试的信号不好,不予采用;19号测出的数据与其他的测试数据谐和性差,推测可能为捕虏锆石,不予采用,其他16个测点U、Th质量分数分别为(86.20~1 307.73)×10-6、(305.36~6 033.31)×10-6,Th/U值为1.46~4.61,显示为岩浆成因锆石(表 1)。所有测点均落在U-Pb一致线上或在附近很小范围内,数据点集中,206Pb/238U年龄234.1~198.1 Ma,加权平均值为(201.8±2.6)Ma,MSWD=4.3(图 3f)。结果表明,辉长岩形成于晚三叠世—早侏罗世。
2.3 地球化学特征本次地球化学研究工作共采集了9件侵入岩样品,岩性分别为花岗质构造角砾岩(编号为HG-1、HG-2、HG-3)、花岗质碎裂岩(编号为HG-4、HG-5、HG-6)、辉长岩脉(编号为HM-1、HM-2、HM-3),样品均采自于钻孔和人工露头。
2.3.1 花岗岩花岗岩的SiO2质量分数为63.22%~70.10%,Al2O3质量分数为12.43%~14.36%,TFeO质量分数为2.80%~4.41%,CaO质量分数为1.47%~3.38%,MgO质量分数为0.63%~1.35%,Mg#值介于27.02~51.78之间,TiO2质量分数为0.14%~0.47%。岩石具有高硅低镁特征,岩石里特曼指数(σ)为0.74~1.65,属钙碱性系列(表 2)。在TAS图解(图 4a)上,样品均落入花岗闪长岩区域。在w(K2O)-w(SiO2)图解(图 4b)中,均落入高钾钙碱性系列。Α/CNK值为0.97~1.37,Α/NK值为1.45~2.88,在铝饱和指数图解(图 4c)中,所有样品均为过铝质。在A型花岗岩判别图解(图 4d)中,样品均落入非A型花岗岩区域,表明花岗岩形成于造山环境。
样号 | 岩石名称 | SiO2 | TiO2 | Al2O3 | TFeO | MnO | MgO | CaO | Na2O | K2O | P2O5 | 烧失量 | 合计 | Mg# | σ | A/NK | A/CNK | ||
HG-1 | 花岗质构造角砾岩 | 70.04 | 0.27 | 12.43 | 3.97 | 0.19 | 0.63 | 2.11 | 0.21 | 4.26 | 0.06 | 5.88 | 93.94 | 27.02 | 0.74 | 2.51 | 1.37 | ||
HG-2 | 70.10 | 0.21 | 12.90 | 3.01 | 0.12 | 0.72 | 1.47 | 2.49 | 4.01 | 0.05 | 4.56 | 94.79 | 35.81 | 1.56 | 1.53 | 1.16 | |||
HG-3 | 63.22 | 0.47 | 14.36 | 4.41 | 0.13 | 1.12 | 3.38 | 0.37 | 4.04 | 0.13 | 8.32 | 91.20 | 37.19 | 0.96 | 2.88 | 1.29 | |||
HG-4 | 花岗质碎裂岩 | 67.32 | 0.14 | 12.62 | 2.93 | 0.10 | 1.35 | 3.24 | 0.21 | 4.79 | 0.04 | 7.80 | 92.45 | 51.78 | 1.03 | 2.28 | 1.11 | ||
HG-5 | 69.38 | 0.15 | 12.55 | 2.80 | 0.09 | 1.12 | 2.32 | 2.70 | 3.90 | 0.02 | 5.00 | 94.77 | 48.24 | 1.65 | 1.45 | 0.97 | |||
HG-6 | 69.00 | 0.14 | 12.94 | 3. 93 | 0.19 | 0.97 | 1.93 | 1.28 | 4.42 | 0.02 | 5.58 | 94.45 | 36.53 | 1.25 | 1.88 | 1.24 | |||
HM-1 | 辉长岩脉 | 51.42 | 0.93 | 17.24 | 9.06 | 0.19 | 4.28 | 5.81 | 3.59 | 1.64 | 0.22 | 5.06 | 93.68 | 52.39 | 3.25 | 2.24 | 0.94 | ||
HM-2 | 51.84 | 0.83 | 17.37 | 9.13 | 0.25 | 3.71 | 5.90 | 3.92 | 1.67 | 0.18 | 5.80 | 94.05 | 48.65 | 3.53 | 2.10 | 0.92 | |||
HM-3 | 51.98 | 0.92 | 17.73 | 9.14 | 0.21 | 4.28 | 6.69 | 3.55 | 1.64 | 0.18 | 3.52 | 95.57 | 52.18 | 3.00 | 2.33 | 0.90 | |||
样号 | 岩石名称 | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Y | ΣREE | LREE/HREE | (La/Yb)N |
HG-1 | 花岗质构造角砾岩 | 43.90 | 86.30 | 9.87 | 32.10 | 0.90 | 1. 09 | 6.36 | 0.93 | 4.42 | 0.99 | 2.97 | 0.41 | 2.46 | 0.43 | 22.50 | 220.63 | 4.32 | 12.80 |
HG-2 | 49.20 | 93.40 | 10.30 | 32.60 | 5.88 | 0.96 | 6.31 | 0.97 | 4.75 | 1.08 | 3.24 | 0.47 | 2.78 | 0.46 | 24.40 | 236.80 | 4.33 | 12.69 | |
HG-3 | 52.90 | 104.00 | 11.90 | 38.80 | 6.93 | 1.41 | 7.45 | 1.12 | 5.39 | 1.21 | 3.65 | 0.49 | 2.92 | 0.49 | 28.00 | 266.66 | 4.26 | 12.99 | |
HG-4 | 花岗质碎裂岩 | 34.80 | 66.40 | 7.19 | 22.00 | 3.60 | 0.65 | 3.50 | 0.40 | 1.56 | 0.32 | 0.93 | 0.12 | 0.74 | 0.15 | 7.25 | 149.61 | 8.99 | 33.73 |
HG-5 | 33.00 | 59.60 | 6.29 | 19.10 | 2.78 | 0.78 | 2.87 | 0.31 | 1.19 | 0.26 | 0.85 | 0.12 | 0.73 | 0.15 | 6.34 | 134.37 | 9.48 | 32.43 | |
HG-6 | 34.10 | 65.70 | 7.21 | 21.70 | 3.51 | 0.67 | 3.56 | 0.39 | 1.49 | 0.30 | 0.91 | 0.12 | 0.78 | 0.15 | 6.75 | 147.34 | 9.20 | 31.36 | |
HM-1 | 辉长岩脉 | 22.40 | 50.10 | 6.50 | 24.50 | 5.33 | 1.58 | 1.60 | 0.93 | 4.69 | 1.08 | 3.27 | 0.46 | 2.65 | 0.44 | 23.40 | 152.93 | 2.60 | 6.06 |
HM-2 | 21.40 | 45. 60 | 5.82 | 21.70 | 4.81 | 1.42 | 5.18 | 0.87 | 4.48 | 1.02 | 3.05 | 0.42 | 2.40 | 0.41 | 22.40 | 140.98 | 2.50 | 6.40 | |
HM-3 | 18.30 | 43.10 | 5.80 | 21.70 | 4.63 | 1.55 | 4.95 | 0.80 | 4.12 | 0.95 | 2.81 | 0.40 | 2.31 | 0.40 | 20.90 | 132.72 | 2.53 | 5.68 | |
样号 | 岩石名称 | Rb | Sr | Nb | Ta | Cr | Co | Ni | B | U | K | Ti | P | Sm/Nd | Rb/Sr | δEu | |||
HG-1 | 花岗质构造角砾岩 | 131.00 | 98.00 | 11.50 | 1.06 | 60.90 | 6.18 | 13.40 | 16.30 | 2.12 | 3.35 | 1 618.38 | 346.00 | 0.18 | 1.34 | 0.54 | |||
HG-2 | 119.00 | 87.00 | 18.80 | 1.18 | 33.90 | 3.97 | 9.80 | 14.40 | 2.30 | 3.40 | 1 258.74 | 280.00 | 0.18 | 1.37 | 0.48 | ||||
HG-3 | 161. 00 | 120.00 | 12.90 | 1.22 | 81.80 | 10.30 | 14.40 | 19.90 | 2.37 | 3.51 | 2 817.18 | 525.00 | 0.18 | 1.34 | 0.60 | ||||
HG-4 | 花岗质碎裂岩 | 87.00 | 74.00 | 6.80 | 0.69 | 61.40 | 2.85 | 6.60 | 7.10 | 1.37 | 3.82 | 839.16 | 191.00 | 0.16 | 1.18 | 0.55 | |||
HG-5 | 70.00 | 117.00 | 5.00 | 0.67 | 43.90 | 2.69 | 5.50 | 8.27 | 1.33 | 3.06 | 899.10 | 181.00 | 0.15 | 0.60 | 0.84 | ||||
HG-6 | 82.00 | 88.00 | 5.90 | 0.75 | 48.00 | 3.41 | 8.60 | 6.44 | 1.52 | 3.51 | 839.16 | 195.00 | 0.16 | 0.93 | 0.57 | ||||
HM-1 | 辉长岩脉 | 79.00 | 427.00 | 9.70 | 1.32 | 71.20 | 25.40 | 14.00 | 43.30 | 1.08 | 1.34 | 5 574.41 | 859.00 | 0.22 | 0.19 | 0.88 | |||
HM-2 | 79.00 | 390.00 | 10.70 | 1.85 | 92.90 | 22.93 | 14.10 | 34.40 | 1.20 | 1.31 | 4 975.01 | 816.00 | 0.22 | 0.20 | 0.86 | ||||
HM-3 | 67.00 | 441.00 | 8.90 | 1.79 | 78.00 | 26.10 | 14.10 | 26.60 | 0.69 | 1.28 | 5 514.47 | 781.00 | 0.21 | 0.15 | 0.98 | ||||
注:Mg#=100w(MgO)/40/[w(MgO)/40 + 0.8998w(TFeO)/72],质量分数;σ=[w(Na2O+K2O)]2/[w(SiO2)-43],质量分数,据文献[18]。主量元素质量分数单位为%;微量、稀土元素质量分数单位为10-6。 |
花岗岩的稀土元素总量(w(∑REE))为(134.37~266.66)×10-6。δEu为0.48~0.84,为较明显的负Eu异常,(La/Yb)N=12.69~33.73,轻重稀土分馏明显,富集轻稀土,亏损重稀土,岩石轻重稀土分离程度与铕异常强度变化关系明显。在稀土元素配分模式图(图 5a)上,曲线呈明显的右倾趋势。从原始地幔微量元素标准化蛛网图(图 5b)上可以看出,富集Rb、Ta、K、La、Nd、Zr、Ti等元素,相对亏损Th、U、Sr、P、Eu等元素(表 2)。
2.3.2 辉长岩辉长岩的SiO2质量分数为51.42%~51.98%,Al2O3质量分数为17.24%~17.73%,TFeO质量分数为9.06%~9.14%,CaO质量分数为5.81%~6.69%,MgO质量分数为3.71%~4.28%,Mg#值介于48.65~52.39之间,TiO2质量分数为0.83%~0.93%。岩石具有低硅高镁特征,岩石里特曼指数(σ)为3.00~3.53,属钙碱性系列(表 2)。在TAS图解(图 4a)上,样品均落入二长辉长岩区域。在w(K2O)-w(SiO2)图解(图 4b)中,均落入高钾钙碱性系列。Α/CNK值为0.90~0.94,Α/NK值为2.10~2.33,在铝饱和指数图解(图 4c)中,所有样品均为准铝质。
辉长岩的稀土元素总量(w(∑REE))在(132.72~152.93)×10-6之间。δEu=0.86~0.98,Eu无明显异常,(La/Yb)N=5.68~6.40,轻重稀土分馏不明显,岩石轻重稀土分离程度与铕异常强度变化无明显的关系。在稀土元素配分模式图(图 5c)上,轻稀土略富集,配分曲线右倾,曲线较平缓。在原始地幔微量元素标准化蛛网图(图 5d)上可以看出,富集Rb、Ta、Nb、Nd等元素,相对亏损Th、U、P、Eu等元素(表 2)。
3 讨论 3.1 形成时代大兴安岭北段侵入岩侵位时代归属问题至今意见尚不一致。侵入岩侵位时代集中于晚石炭世—晚二叠世及晚侏罗世—早白垩世[3-5],岩浆活动可划分成晚古生代[6-8]和晚中生代两期[9-13]。存在两期成岩成矿作用:早期形成于185~160 Ma,晚期形成于150~120 Ma[25]。东北亚早中生代岩浆作用划分成3期:早—中三叠世、晚三叠世和早侏罗世[26]。额尔古纳地块花岗岩主要形成于侏罗纪(190~160 Ma)[27]。
研究区侵入岩的锆石均具明显的岩浆生长环带及高的Th/U值,表明其为岩浆成因,U-Pb测年结果应代表了岩体的形成时代[28]。大兴安岭漠河地区前哨林场花岗质碎裂岩形成于(199.3±1.5)Ma, 花岗质构造角砾岩形成于(199.9±1.0)Ma, 辉长岩形成于(201.8±2.6)Ma,时代均属于晚三叠世—早侏罗世。
3.2 岩石成因通过锆石U-Pb测年结果可知,研究区内的侵入岩均形成于晚三叠世—早侏罗世。关于该时期大兴安岭北段侵入岩的成因及岩浆来源前人做了大量研究工作[2, 9, 29-30]。林强等[29]认为大兴安岭中生代花岗岩均形成于古亚洲洋闭合后的大陆伸展的构造环境以及闭合过程中壳幔相互作用形成的地幔源区;刘艳君[30]认为大兴安岭北段卧都河地区该时期的花岗岩为壳源的I型花岗岩;王粉丽等[9]认为大兴安岭北段上其地区该时期花岗岩岩浆源区为长英质地壳部分熔融的产物;戴慧敏等[2]认为大兴安岭查巴奇地区该期花岗岩为壳幔混熔的I型花岗岩。
大兴安岭北段漠河地区前哨林场晚三叠世—早侏罗世侵入岩大面积分布,岩性以花岗岩和辉长岩为主,二者均属高钾钙碱性系列,富集Rb、Ta、Nd而相对亏损Th、U、P、Eu等元素;花岗岩δEu为0.48~0.84,轻重稀土分馏明显,富集轻稀土,亏损重稀土;辉长岩具有较高的Mg#值(Mg#=48.65~52.39),δEu为0.86~0.98,轻稀土略富集,轻重稀土分馏不明显。上述岩石地球化学特征表明,花岗岩为辉长岩结晶分异的产物,原始岩浆起源于地幔,受地壳物质的混染改造。
在哈克图解(图 6)中,晚三叠世—早侏罗世花岗岩与辉长岩中Al2O3、Na2O、TiO2、P2O5、CaO、TFeO及MgO与SiO2质量分数均具线性负相关性,表明二者的岩浆来源相同。
3.3 构造背景关于大兴安岭北段在晚三叠世—早侏罗世所处构造背景存在不同的认识[2, 9, 30-31]。许文良等[31]认为东北地区早中生代(240~180 Ma)为蒙古—鄂霍茨克大洋板块向额尔古纳地块之下的俯冲阶段;刘艳君[30]认为大兴安岭北段卧都河地区早侏罗世花岗岩形成于蒙古—鄂霍茨克洋闭合过程中的造山环境;王粉丽等[9]认为大兴安岭北部早侏罗世花岗岩形成于后造山或碰撞后构造环境,代表了伸展的大地构造背景;戴慧敏等[2]认为大兴安岭北部早侏罗世侵入岩为I型花岗岩,形成于造山环境。
笔者结合前人的研究和现有资料,认为大兴安岭漠河地区前哨林场侵入岩形成于造山阶段挤压环境,是蒙古—鄂霍茨克洋俯冲碰撞的产物。主要证据包括以下几个方面:研究区内花岗岩及辉长岩脉的年龄均约为200 Ma,形成于晚三叠世—早侏罗世,与蒙古—鄂霍茨克洋陆内俯冲,陆陆碰撞时间相吻合;在A型花岗岩判别图解(图 4d)中,样品均落入非A型花岗岩区域,表明花岗岩形成于造山环境;在构造环境w(Rb)- w(Y+Nb)图解(图 7a)中,岩石样品均落在火山弧花岗岩区域内,而在w(Nb)-w(Y)图解(图 7b)中,样品点均落入火山弧花岗岩和同碰撞花岗岩区域内。
综上所述,研究区内侵入岩形成于造山阶段,为蒙古—鄂霍茨克洋陆内俯冲,陆陆碰撞作用产物。
4 结论通过对大兴安岭漠河地区前哨林场侵入岩的岩相学、年代学及岩石地球化学特征的研究,可得到以下结论:
1) 大兴安岭漠河地区前哨林场的花岗岩、辉长岩均形成于晚三叠世—早侏罗世。
2) 研究区内花岗岩与辉长岩均属高钾钙碱性系列,富集Rb、Ta、Nd而相对亏损Th、U、P、Eu等元素,花岗岩为辉长岩结晶分异的产物,原始岩浆起源于地幔,受地壳物质的混染改造。
3) 大兴安岭漠河地区前哨林场侵入岩形成于造山阶段挤压环境,是蒙古—鄂霍茨克洋俯冲碰撞的产物。
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