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引用本文
汪岩, 杨晓平, 那福超, 等. 大兴安岭北段塔河地区晚寒武世中基性火山岩的发现及其地质意义[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(1): 126-138
Wang Yan, Yang Xiaoping, Na Fuchao, et al. Discovery of the Late Cambrian Intermediate-Basic Volcanic Rocks in Tahe, Northern Da Hinggan Mountain and Its Geological Significance[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(1): 126-138.
大兴安岭北段塔河地区晚寒武世中基性火山岩的发现及其地质意义
汪岩, 杨晓平, 那福超, 付俊彧, 孙巍, 杨帆, 刘英才, 张广宇, 宋维民, 杨雅军, 钱程, 庞雪娇     
中国地质调查局沈阳地质调查中心, 沈阳 110034
收稿日期: 2016-05-25
作者简介: 汪岩(1968-), 男, 教授级高工, 主要从事区域地质调查研究工作, E-mail:wy68413@163.com。
通信作者: 杨晓平(1969-), 男, 高级工程师, 主要从事区域地质调查研究工作, E-mail:yangxiaoping0452@163.com
基金项目: 中国地质调查局地质调查项目（DD20160201-01, 1212011220435, DD20160343-08, DD20160343-09, 1212011085210, DD20160345-17）
摘要: 新林-喜桂图断裂北东段塔河地区发育一套中基性火山岩, 岩石类型为玄武安山岩、玄武粗安岩和粗面玄武岩, 前人曾将其划归为中-晚侏罗世塔木兰沟组。本次工作区在塔河北瓦拉干林场一带, 采用LA-ICP-MS同位素测定方法, 在玄武安山岩和粗面玄武岩中分别取得锆石206Pb/238U年龄平均值为（501.1±1.4）Ma（23个数据点）和（500.50±0.95）Ma（14个数据点）；首次确定了大兴安岭北段塔河以北寒武系火山地层的存在。中基性火山岩, 具有亚碱性岩系列钾玄岩特征, 且无任何变质变形；Eu微弱负异常, （La/Yb）N=16.63~25.91；富集Ba、Rb、Sr、K, 亏损Nb、Ta、Ti。岩浆的形成可能与岛弧背景下的拉伸作用有关, 同时指出额尔古纳地块塔河以北地区寒武系的存在并非是局部现象, 很可能有一定的分布范围。这一研究成果为重新认识大兴安岭北段局部地区中生代火山岩、探讨新林-喜桂图构造带演化历史及西伯利亚南缘额尔古纳地块大陆地壳演化提供了新的资料。
关键词: 大兴安岭     塔河地区     晚寒武世     玄武安山岩     锆石U-Pb年代学    
Discovery of the Late Cambrian Intermediate-Basic Volcanic Rocks in Tahe, Northern Da Hinggan Mountain and Its Geological Significance
Wang Yan, Yang Xiaoping, Na Fuchao, Fu Junyu, Sun Wei, Yang Fan, Liu Yingcai, Zhang Guangyu, Song Weimin, Yang Yajun, Qian Cheng, Pang Xuejiao     
Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, CGS, Shenyang 110034, China
Supported by Geological Survey Project of China Geological Survey (DD20160201-01, 1212011220435, DD20160343-08, DD20160343-09, 1212011085210, DD20160345-17)
Abstract: There exist a set of intermediate-basic volcanic rocks in Tahe, north east part of Erguna massif, which consist of basaltic-andestite, basaltic-trachyandesite and trachybasalt. This set of volcanic rocks was previously allocated to the Middle-Late Jurassic Tamulangou Formation. However, according to the 206Pb/238U isotope of zircon determination data of (501.1±1.4) Ma (n=23) and (500.50±0.95) Ma (n=14) for basaltic-andestite and trachybasalt, it is the first reported existence of Cambrian volcanic rocks north of Tahe. Intermediate-basic volcanic shows the sub alkalne shoshonite series feature, and without any metamorphose; negative Eu anomalies, (La/Yb)N=16.63-25.91; Rich Ba, Rb, Sr, and K and depletion Nb, Ta, Ti. The magma is likely related to the extension in the island-arc background, and it is considered that there exists the Cambrian in the certain range of this area. The research results provide new materials for re-evaluating the Mesozoic volcanic rocks in local area of northern Da Hing gan, discussing the evolution history of Xinlin-Xiguitu fault, and the continental crust evolution of Erguna massif at the southwest edge of the Siberia plate.
Key words: Da Hinggan Mountain     Tahe area     Late Cambrian     basalt-andesite     zircons U-Pb geochronology    

0 引言

塔河地区位于大兴安岭北段、新林-喜桂图断裂带的北东段。该地区发育一套中基性火山岩，前人将其主要划归中生代塔木兰沟组①。长期以来，围绕塔木兰沟组的形成时代及德尔布干断裂带的构造属性问题，前人做了大量的工作，取得的成果也较为显著。关于塔木兰沟组的形成时代，前人得出的年龄结果主要集中在145~166 Ma①[1-3]，反映其形成于中-晚侏罗世。关于新林-喜桂图断裂带的构造属性问题，近年来有学者据新资料将额尔古纳与兴安地块的边界置于此构造带[4-5]。该构造带南西段喜桂图地区的头道桥发育蓝片岩高压变质带[6]，近年周建波测定蓝片岩中锆石年龄为500~490 Ma[7]，给出了构造带形成的下限。北东段新林蛇绿岩自下而上主要由变质橄榄岩、层状堆晶岩、辉绿岩席和变玄武岩等组成[8]。张丽等发现太平林场花岗片麻岩中变质锆石年龄为(494±10) Ma[9]，并通过对比额尔古纳和兴安地块花岗岩Hf同位素特征的不同，揭示了构造带两侧的地球化学差异。本文报道了塔河县以北瓦拉干林场一带的一套中基性火山岩同位素高精度测年结果，为重新认识塔河北部局部地区塔木兰沟组的归属问题、研究新林-喜桂图断裂带的物质组成及活动时间、揭示额尔古纳地块早期地质演化历史积累资料。

①黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院.黑龙江省1:25万开库康、塔河县、新街基幅区调报告.齐齐哈尔:黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，2013.

1 区域地质背景

区域内新林-喜桂图断裂带NE走向，与南部扎兰屯-嫩江-黑河断裂带平行展布，向南西可能与蒙古国的中央蒙古断裂带相连接，规模较大，在我国境内延长达800 km (图 1a)。塔河地区位于新林-喜桂图断裂带北东端，大地构造位置位于额尔古纳地块之上(图 1b)；南部出露的主要地质体为晚寒武世-早奥陶世二长-正长-碱长花岗岩体和堆晶辉长岩体；北部以中生代陆相火山岩和中生代陆相沉积岩为主。本次工作发现的塔河地区北部瓦拉干林场一带晚寒武世中基性火山岩，前人曾一并划归为中生代陆相火山岩(晚侏罗世塔木兰沟组)，分布于中生代陆相火山岩、沉积岩和晚寒武世-早奥陶世花岗岩体接触带及附近。推测出露面积约10 km2，岩石类型为玄武安山岩、玄武粗安岩和粗面玄武岩，彼此间野外产状均为整合接触，与围岩接触关系不详。此套中基性火山岩为塔河地区首次发现的晚寒武世中基性火山岩，其形成时代和构造环境可能与额尔古纳地块北缘塔河和漠河地区早古生代后造山或后碰撞花岗岩体的时代相近[10-11]。

据文献[10]修改。 图 1 塔河地区地质简图 Figure 1 Geological sketch map of the Tahe area
图选项
2 岩石学及地球化学特征 2.1 岩石学特征

在塔河地区瓦拉干林场一带中基性火山岩中，共采集了8件岩石样品，岩石类型以粗面玄武岩和玄武粗安岩为主，少见玄武安山岩。

玄武粗安岩(DX12041b7)：野外宏观新鲜面颜色呈紫黑色，斑状结构，基质交织结构、间隐结构，块状构造。斑晶为橄榄石，双锥柱状、锥面粒状，被碳酸盐及绿泥石交代呈假象，裂纹发育，边缘及裂纹暗化，粒径为0.3~0.7 mm，约占3%。基质成分：斜长石半自形长柱状，聚片双晶带较宽，消光角较小，环带发育，具碱性长石镶边，粒径为0.1~0.3 mm，多呈微晶定向分布，其间充填橄榄石及隐晶质成分；橄榄石特征同斑晶，粒径为0.1~0.2 mm，约占3%。

杏仁状粗面玄武岩(DX12041b3)：野外宏观颜色呈紫褐色，少斑状结构，基质间隐结构，杏仁状构造。斑晶为斜长石，不规则板柱状，被碳酸盐及粒状石英交代呈假象，粒径为0.7~0.8 mm，约占2%。基质：斜长石微晶杂乱分布，其间充填暗褐色玻璃质，单偏光下可见玻璃质新鲜未脱玻；其中斜长石呈半自形长柱状、板柱状，聚片双晶带较宽，消光角较小，具碱性长石镶边，粒径为0.1~0.3 mm。杏仁体形态不规则，充填黏土矿物、碳酸盐及粒状石英，直径为0.3~2.0 mm。

粗面玄武岩(DX12041b4)：野外宏观颜色呈灰黑色，斑状结构，基质间粒结构，块状构造。斑晶成分：橄榄石双锥柱状，裂纹发育，被碳酸盐及石英交代呈假象，粒径为0.35~0.50 mm，约占4%；辉石短柱状，粒径为0.4~0.8 mm，约占2%。基质为斜长石微晶，杂乱分布，其间可见橄榄石及金属矿物。

玄武安山岩(DX12041b)：野外宏观新鲜面颜色呈灰黑-灰紫色，聚斑、联斑状结构，块状构造。斑晶由橄榄石、辉石和斜长石组成。橄榄石半自形柱状，外围辉石反应边结构，粒径为0.25~1.80 mm，约占10%；辉石，等六边形横断面，核部为橄榄石，粒径为0.4~0.6 mm；橄榄石、斜长石聚集呈联斑结构，约占3%；斜长石长柱状半自形晶，粒径为0.36~0.59 mm，约占1%。基质具间粒间隐结构、间粒结构，斜长石长条状微晶搭成的格架中分布一些细小辉石、橄榄石组成的间粒结构。

2.2 地球化学特征

塔河地区中基性火山岩类的主元素和稀土、微量元素特征见表 1。主量元素、稀土及微量元素均在国土资源部东北矿产资源监督检测中心分析完成。主量元素用X射线荧光光谱(XRF)方法完成(其中FeO分析采用的是重铬酸钾容量法)，精度为1%~5%；微量元素用ICP质谱方法分析完成，精度一般优于10%。

表 1 塔河地区中基性火山岩主元素、稀土及微量元素质量分数 Table 1 The contents of major, trace elements and REE forintermediate-basic volcanics in the Tahe area
序号 样号 岩性 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO MnO Na2O K2O P2O5 烧失量 总和 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y Rb Ba Li Th U Nb Ta Sr Zr Hf Co Cr Ni V Sc TFeO Mg# ID ∑REE LREE/HREE Eu/Eu* (La/Yb)N Zr/Hf
1 DX12041b 玄武安山岩 56.54 1.07 16.48 3.73 3.43 5.25 3.24 0.064 3.69 1.98 0.39 3.54 99.40 32.55 70.15 9.17 35.7 6.31 1.68 4.82 0.66 3.06 0.52 1.52 0.22 1.32 0.19 13.49 45.18 610 15.2 4.02 1.62 11.10 0.69 841 205 6.03 22.2 59.4 39.3 147 14.2 6.78 45 56.51 181.4 12.64 0.90 16.63 34.00
2 DX12041b1 玄武粗安岩 55.43 0.89 13.15 4.41 1.24 9.02 1.35 0.180 3.52 2.36 0.30 7.68 99.53 32.40 58.80 7.16 27.6 5.00 1.55 4.05 0.56 2.58 0.42 1.10 0.14 0.84 0.11 12.10 56.40 1 022 14.7 3.09 1.07 7.97 0.94 864 159 3.49 14.6 50.0 15.6 130 10.6 5.20 33 61.10 154.4 13.51 1.02 25.91 45.37
3 DX12041b2 玄武粗安岩 56.24 1.23 17.48 4.17 2.65 3.96 3.08 0.047 4.77 1.63 0.41 3.70 99.37 35.90 72.30 8.86 34.8 6.37 1.80 5.13 0.74 3.33 0.52 1.30 0.17 1.02 0.13 16.70 26.50 804 20.4 6.03 1.41 10.40 1.20 924 226 5.13 29.9 61.8 42.2 163 14.9 6.40 46 61.87 189.0 12.96 0.93 23.79 44.01
4 DX12041b3 粗面玄武岩 53.35 0.94 14.09 3.87 2.97 7.38 2.85 0.210 4.25 1.34 0.30 7.80 99.35 32.20 59.90 7.41 28.7 5.47 1.54 4.42 0.63 2.86 0.46 1.19 0.16 0.97 0.13 13.60 22.00 753 20.2 3.68 1.11 7.90 1.01 849 168 4.18 27.3 61.8 33.8 149 12.1 6.45 44 55.34 159.6 12.49 0.93 22.35 40.14
5 DX12041b4 粗面玄武岩 56.57 1.14 16.91 3.82 3.23 6.05 2.21 0.086 3.22 2.11 0.38 3.57 99.30 36.90 70.50 8.87 34.5 6.32 1.78 5.05 0.71 3.26 0.50 1.31 0.17 1.03 0.13 15.50 44.20 706 13.0 4.98 1.39 9.71 1.23 911 206 5.24 28.3 65.8 42.4 158 14.9 6.66 37 55.66 186.5 13.07 0.93 24.09 39.32
6 DX12041b5 粗面玄武岩 54.16 1.19 16.58 3.41 3.95 4.05 3.86 0.082 4.20 1.52 0.40 5.84 99.24 35.20 72.20 8.69 34.8 6.46 1.90 5.21 0.75 3.38 0.54 1.38 0.19 1.08 0.14 15.20 33.30 685 23.7 4.12 1.33 10.30 1.01 794 215 5.24 27.2 68.9 48.3 169 14.0 7.02 50 57.28 187.1 12.57 0.97 22.05 40.97
7 DX12041b7 玄武粗安岩 55.00 1.10 16.75 3.46 3.41 4.53 2.91 0.100 3.94 2.46 0.37 5.29 99.32 36.50 74.30 8.64 34.2 6.42 1.74 5.24 0.71 3.23 0.53 1.44 0.19 1.12 0.15 14.70 61.70 669 24.5 5.38 1.45 9.80 1.46 683 214 4.39 24.3 57.6 39.0 155 14.1 6.52 44 59.75 189.1 12.83 0.89 22.00 48.78
8 DX12041b8 玄武粗安岩 54.82 1.11 16.33 3.57 3.14 7.71 2.82 0.100 3.98 2.24 0.37 3.11 99.30 35.10 68.50 8.30 33.4 6.23 1.81 5.02 0.70 3.22 0.52 1.43 0.18 1.06 0.14 15.10 47.50 854 10.7 4.29 1.41 9.15 1.08 973 200 3.87 27.2 50.7 41.3 148 14.3 6.35 44 54.54 180.6 12.48 0.96 22.25 51.60
注：主元素质量分数单位为%；稀土及微量元素质量分数单位为10-6。
表选项

从表 1可以看出，塔河地区中基性火山岩SiO2质量分数变化较小，为(53.35~56.57)×10-2，以富Al2O3(13.15~17.48)×10-2、TFeO (5.20~7.02)×10-2、CaO (3.96~9.02)×10-2、Na2O (3.22~4.77)×10-2和贫TiO2(0.89~1.23)×10-2、P2O5(0.30~0.41)×10-2为特征。Mg#值为33~50，低于幔源玄武质原生岩浆(Mg#=68~75)[12]；分异指数ID=54.54~61.87，偏低，二者反映岩浆未发生过结晶分异作用。在w(Na2O+K2O)-w(SiO2)图解(图 2)上[13]，样品点落入亚碱性系列；在F1-F2图解(图 3)上[14]，样品多落入钾玄岩区；在TAS分类图解(图 4)上[15]，多数样品点落入玄武粗安岩区，个别落入粗安岩、玄武安山岩与安山岩交界处；在硅钾图解w(K2O)-w(SiO2)中(图 5)[16]，样品点基本落入高钾钙碱性系列区。

图 2 w(Na2O+K2O) -w(SiO2)图解 Figure 2 w (Na2O+K2O)-w (SiO2) diagram
图选项
WPB.板内玄武岩；OFB.大洋底玄武岩；CAB.钙碱质玄武岩；LKT.岛弧拉斑玄武岩；SHO.钾玄岩。 图 3 F1-F2图解 Figure 3 F1-F2 diagram
图选项
图 4 TAS分类图解 Figure 4 Total alkali vs. SiO2 diagram
图选项
图 5 w(K2O)-w(SiO2)图解 Figure 5 w(K2O)-w(SiO2) diagram
图选项

中基性火山岩的稀土元素含量偏高，w(∑REE)=154.4×10-6~189.1×10-6；高度富集轻稀土元素，LREE/HREE=12.48~13.51；Eu具弱负异常至局部正异常(Eu/Eu*=0.89~1.02)，表明可能存在斜长石的堆晶作用。在球粒陨石标准化[17]曲线图(图 6)上，各样品曲线吻合程度较好, 轻稀土(LREE)富集，重稀土(HREE)相对略亏损且平坦，轻重稀土分馏较为明显((La/Yb)N=16.63~25.91)。La/Yb=24.66~38.43，平均33.20，暗示玄武质岩浆形成与交代富集岩石圈地幔(La/Yb > 30)有关[18]。

图 6 稀土元素标准化模式图 Figure 6 REE distribution patterns
图选项

在原始地幔标准化[19]微量元素蛛网图(图 7)上，为右倾型，高度富集Rb、Ba、K、Sr等大离子亲石元素(LILE)，亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE)，且Nb/Ta=6.73~16.09，显示Nb-Ta有明显的分馏。w(Sr)=683×10-6~973×10-6，明显高于大陆地壳Sr平均质量分数325×10-6[20]，与内蒙古四子王旗钾玄岩类似[21]；Zr/Hf一般为34.00~51.60，平均为43.02，略高于原始地幔(36.27)，而明显高于大陆地壳值(11.00)[22]，暗示该期玄武质岩浆受地壳混染的可能性不大。

图 7 微量元素标准化模式图 Figure 7 Trace elements distribution patterns diagram
图选项

在岩石化学TFeO-MgO-Al2O3构造环境判别图解(图 8)上[23]，投点基本落入岛弧扩张中心火山岩区，在微量元素Hf/3-Th-Ta和Hf/3-Th-Nb/16构造环境判别图解(图 9)上[24]，投点基本落入板边岛弧玄武岩区，说明岩体所处构造位置可能与板块边界的挤压环境有关，应为碰撞造山晚期阶段即后碰撞的产物。

A.洋中脊火山岩；B.洋岛火山岩；C.大陆火山岩；D.岛弧扩张中心火山岩；E.造山带火山岩。 图 8 TFeO-MgO-Al2O3构造环境判别图解 Figure 8 TFeO-MgO-Al2O3 diagram
图选项
3 玄武安山岩时代确定 3.1 样品采集、制备及锆石特征

同位素测年采样点(图 1)坐标：东经124°31′01″、北纬52°36′18″，编号DX12041b (玄武安山岩)和DX12041b4(粗面玄武岩)，样品质量各25 kg左右，碎样和锆石挑选由廊坊市区调所实验室完成。样品靶在北京锆年领航科技有限公司制备。所选锆石约155粒，置于环氧树脂中, 待固结后将锆石抛磨掉大约1/2, 使锆石内部结构充分暴露, 然后进行锆石的光学、CL显微图像和LA-ICP-MS分析。

A.正常型洋脊拉斑玄武岩；B.异常型洋脊拉斑玄武岩和板内拉斑玄武岩及其分异产物；C.板内碱性玄武岩及其分异产物；D.板边岛弧玄武岩(破坏性板块边缘)及其分异产物。 图 9 玄武岩Hf/3-Th-Ta (a)和Hf/3-Th-Nb/16(b)构造环境判别图解 Figure 9 Hf/3-Th-Ta diagram (a) and Hf/3-Th-Nb/16 diagram (b) for the gabbro-diorite in the Tahe area
图选项

显微镜下，锆石大多无色透明，个别为浅黄色。锆石晶体多呈半自形粒柱状，个别呈次圆粒状；长短轴之比约为2:1, 个别达1.5:1或3:1(图 10)。

图 10 玄武安山岩(上)和粗面玄武岩(下)中代表性锆石的阴极发光图像 Figure 10 Representative the CL images diagram of the zircon from basalt-andesite (left) and trachybasalt (right)
图选项

锆石CL图像呈深灰色，部分灰色和灰白色，可能与锆石的REE或Th、U质量分数较多有关；多数锆石内部具有清晰的振荡环带结构，内部或边缘有溶蚀现象，少量锆石核部颜色与环带颜色差异较大，呈似核状(如DX12041b样品：11、15和22号点；DX12041b4样品：9、12、14、20、21、30号点)，推测其锆石晶体生长时温度较高、微量元素扩散快所致，均应为岩浆成因锆石。

3.2 测试方法

样品测试在天津地质矿产研究所同位素实验室完成。利用激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)进行了微区原位U-Pb同位素测定。测试仪器为德国Thermo Fisher公司制造的Neptune质谱仪。与等离子体质谱仪配套的进样设备激光器为美国ESI公司生产的UP193-FX ArF准分子激光器，束斑直径为1、2、10、20、35、50、75、100和150 μm可调。采用中国地质大学刘勇胜博士研发的ICPMS DataCal程序[25]和Ludwig KR的Isoplt程序[26]进行数据处理。详细步骤及数据处理方法见文献[27]。

3.3 测试结果

锆石U-Pb分析(表 2、图 11)结果表明：玄武安山岩(DX12041b)样品29个测点数据中，锆石表面年龄为109~94 Ma (206Pb/238U表面年龄)，大多数测点(23个点)年龄集中在500~504 Ma，206Pb/238U表面年龄加权平均值为(501.1±1.4) Ma (谐和度98%以上，MSWD=0.16)；另外6个数据点包括1个(594±4) Ma、1个(455±3) Ma、1个(309±4) Ma、1个(256±2) Ma、1个(255±2) Ma和1个(109±1) Ma。而且，除1个样品外，所有分析点的Th/U值为0.20~1.19，为典型的岩浆锆石特征。因此，(501.1±1.4) Ma应代表玄武安山岩的成岩时代；(594±4) Ma的锆石具有核部，Th/U与其他锆石较一致，说明该年龄应是捕获早期岩浆热事件结晶的锆石；其他5组年龄值锆石反射光照片表面多见裂纹，可能与后期不同阶段的构造热事件活动有关，造成一定量的Pb丢失、年龄偏新。

表 2 塔河地区中基性火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测定数据 Table 2 LA-ICP-MS U-Pb dating data of the zircons fromintermediate-basic volcanics in the Tahe area
点号 wB/10-6 同位素比值 年龄/Ma 谐和度/
%
Pb U 232Th/
238U		 206Pb/
238U		 ±1σ 207Pb/
235U		 ±1σ 207Pb/
206Pb		 ±1σ 206Pb/
238U		 ±1σ 207Pb/
235U		 ±1σ 207Pb/
206Pb		 ±1σ
1 31 383 0.33 0.080 9 0.000 5 0.639 4 0.013 7 0.057 3 0.001 2 501 3 502 11 504 46 99
2 17 144 0.34 0.096 5 0.000 7 2.173 8 0.055 4 0.163 3 0.003 9 594 4 1 173 30 2 490 40 34
3 37 442 0.59 0.081 2 0.000 5 0.628 4 0.012 2 0.056 2 0.001 1 503 3 495 10 459 42 98
4 11 145 0.20 0.080 8 0.000 5 0.638 4 0.022 0 0.057 3 0.001 9 501 3 501 17 503 74 99
5 35 443 0.33 0.081 0 0.000 5 0.635 5 0.011 3 0.056 9 0.001 0 502 3 500 9 488 38 99
6 22 279 0.35 0.080 7 0.000 6 0.637 1 0.043 9 0.057 2 0.003 8 501 4 501 34 500 144 99
7 38 483 0.34 0.080 7 0.000 6 0.637 3 0.027 2 0.057 3 0.002 3 500 3 501 21 503 88 99
8 41 507 0.33 0.081 3 0.000 5 0.631 0 0.012 1 0.057 2 0.001 1 504 3 497 10 463 42 99
9 73 920 0.32 0.080 7 0.000 5 0.636 3 0.009 9 0.057 1 0.000 8 500 3 500 8 499 32 99
10 32 383 0.60 0.080 7 0.000 5 0.635 3 0.011 2 0.081 0 0.001 0 500 3 499 9 496 37 99
11 17 322 0.60 0.049 1 0.000 3 0.547 9 0.013 9 0.049 0 0.002 0 309 2 444 11 1 221 49 64
12 22 467 1.19 0.040 4 0.000 3 0.273 0 0.007 6 0.048 8 0.001 3 256 2 245 7 146 65 96
13 69 4 068 0.43 0.017 0 0.000 1 0.114 5 0.001 7 0.057 1 0.000 7 109 1 110 2 136 32 99
14 6 73 0.51 0.080 8 0.000 6 0.636 4 0.035 8 0.062 6 0.003 2 501 4 500 28 495 122 99
15 16 375 0.59 0.040 4 0.000 3 0.348 9 0.011 4 0.057 2 0.002 0 255 2 304 10 695 67 82
16 74 920 0.41 0.080 7 0.000 5 0.636 6 0.009 6 0.057 2 0.000 8 500 3 500 8 500 32 99
17 5 55 0.53 0.080 6 0.000 7 0.636 3 0.057 3 0.069 8 0.005 1 500 4 500 45 501 194 99
18 17 230 0.48 0.073 1 0.000 4 0.703 5 0.018 0 0.056 3 0.001 8 455 3 541 14 922 52 83
19 40 531 0.06 0.080 7 0.000 5 0.626 9 0.014 0 0.057 1 0.001 1 500 3 494 11 465 45 99
20 99 1 208 0.40 0.080 7 0.001 1 0.635 5 0.050 8 0.057 1 0.001 9 500 7 500 40 496 73 99
21 4 49 0.44 0.081 0 0.000 7 0.636 9 0.055 1 0.056 2 0.005 1 502 5 500 43 494 198 99
22 24 306 0.37 0.081 2 0.000 5 0.629 4 0.015 2 0.056 2 0.001 3 504 3 496 12 460 52 98
23 65 780 0.65 0.080 7 0.000 5 0.635 6 0.009 2 0.057 1 0.000 8 500 3 500 7 496 30 99
24 26 306 0.94 0.080 8 0.000 5 0.636 5 0.012 4 0.057 2 0.001 1 501 3 500 10 498 41 99
25 10 128 0.43 0.080 9 0.000 6 0.634 9 0.028 7 0.056 9 0.002 5 501 3 499 23 489 97 99
26 62 777 0.38 0.080 7 0.000 5 0.636 8 0.010 7 0.057 2 0.000 9 500 3 500 8 500 36 99
27 94 1 156 0.61 0.080 8 0.000 7 0.638 6 0.009 4 0.057 3 0.000 8 501 4 501 7 503 29 99
28 8 99 0.53 0.080 9 0.000 7 0.634 3 0.071 6 0.056 9 0.006 3 501 4 499 56 487 243 99
29 7 83 0.38 0.081 0 0.000 6 0.646 4 0.065 1 0.057 0 0.006 4 502 4 500 51 491 249 99
30 46 195 0.45 0.081 1 0.000 3 0.636 3 0.008 2 0.056 9 0.000 7 502 2 500 5 487 28 99
31 42 111 0.89 0.080 5 0.000 4 0.639 8 0.045 5 0.057 6 0.004 1 499 2 502 28 517 157 99
32 75 258 0.61 0.080 8 0.000 2 0.639 8 0.006 7 0.057 4 0.000 6 501 1 502 4 506 22 99
33 173 654 0.54 0.080 8 0.000 4 0.643 0 0.004 3 0.057 7 0.000 3 501 2 504 3 520 11 99
34 32 121 0.45 0.090 8 0.000 2 0.743 1 0.014 3 0.059 3 0.001 1 560 1 564 8 576 8 99
35 23 84 0.53 0.088 0 0.000 2 0.704 3 0.016 8 0.058 0 0.001 4 544 1 541 10 532 55 99
36 55 270 1.20 0.035 1 0.000 1 0.245 0 0.005 1 0.050 5 0.001 0 223 1 223 4 220 81 99
37 165 515 0.72 0.087 6 0.000 4 0.688 8 0.005 0 0.057 0 0.000 3 541 2 532 3 494 13 98
38 31 118 0.54 0.090 7 0.000 3 0.746 6 0.013 9 0.059 7 0.001 1 560 2 566 8 591 39 98
39 18 75 0.43 0.087 8 0.000 4 0.772 3 0.020 8 0.063 7 0.001 7 543 3 581 12 731 56 93
40 30 108 0.56 0.090 9 0.000 4 0.742 0 0.013 0 0.059 3 0.001 1 561 2 564 8 576 39 99
41 17 63 0.58 0.091 0 0.000 5 0.703 8 0.025 4 0.055 8 0.001 9 561 3 541 15 443 78 96
42 64 272 0.50 0.087 6 0.000 5 0.691 5 0.007 2 0.057 3 0.000 5 541 3 534 4 506 20 98
43 25 65 0.88 0.090 8 0.000 8 0.710 0 0.023 5 0.056 5 0.001 8 560 4 545 14 472 38 97
44 63 162 0.94 0.081 0 0.000 4 0.667 7 0.017 9 0.059 9 0.001 7 502 3 519 11 611 61 96
45 39 142 0.42 0.107 9 0.000 9 0.953 0 0.017 4 0.063 8 0.000 9 661 5 680 9 744 30 97
46 40 134 0.79 0.080 7 0.000 4 0.600 6 0.011 7 0.053 9 0.001 0 500 3 478 7 369 41 95
47 82 228 0.92 0.080 8 0.000 3 0.696 0 0.008 2 0.062 5 0.000 7 501 2 536 5 700 6 93
48 36 112 0.85 0.080 7 0.000 3 0.599 1 0.014 0 0.053 9 0.001 2 500 2 477 9 365 47 95
49 25 75 0.90 0.080 7 0.000 3 0.638 2 0.023 5 0.057 3 0.002 1 500 2 501 15 506 74 99
50 8 32 0.58 0.080 9 0.000 5 0.411 5 0.049 5 0.037 1 0.004 4 502 3 350 36 340 46 64
51 11 64 1.23 0.031 2 0.000 2 0.215 3 0.024 2 0.049 3 0.005 6 198 1 198 20 161 244 99
52 28 105 0.61 0.080 9 0.000 3 0.671 1 0.015 7 0.060 2 0.001 4 501 2 521 10 609 50 96
53 19 59 0.81 0.080 5 0.000 3 0.635 5 0.028 0 0.057 5 0.002 6 499 2 500 17 509 98 99
54 30 91 0.83 0.080 6 0.000 2 0.599 3 0.015 9 0.053 9 0.001 4 500 1 477 10 365 64 95
55 20 75 0.68 0.080 6 0.000 4 0.514 9 0.044 1 0.046 2 0.003 9 500 2 422 30 9 202 83
56 35 29 0.63 0.350 6 0.002 1 5.738 0 0.081 4 0.118 6 0.001 6 1 938 10 1 937 12 1 936 18 99
57 36 114 0.79 0.080 6 0.000 3 0.676 8 0.016 0 0.060 6 0.001 4 500 2 525 10 633 48 95
58 73 308 0.50 0.087 4 0.000 2 0.694 1 0.005 9 0.057 5 0.000 5 540 1 535 4 522 19 99
59 12 43 0.56 0.080 8 0.000 5 0.663 6 0.038 5 0.059 6 0.003 4 501 3 517 24 591 131 96
注：点号1-29为DX12041b样品；点号30-59为DX12041b4样品。
表选项
图 11 玄武安山岩和粗面玄武岩中锆石LA-ICP-MS年龄谐和曲线 Figure 11 The dating points and harmonious diagram of the zircon for LA-ICP-MS U-Pb dating from basalt-andesite and trachybasalt
图选项

粗面玄武岩(DX12041b4)样品：30个测点数据中，锆石表面年龄为1 938~198 Ma (206Pb/238U表面年龄)，大多数测点(14个点)年龄集中在499~502 Ma，206Pb/238U表面年龄加权平均值为(500.50±0.95) Ma (置信度95%，MSWD=0.26；其中21、26号点谐和度偏低，未参加加权平均计算)；5个数据点锆石206Pb/238U表面年龄加权平均值为(541.9±1.6) Ma (MSWD=0.66)；5个数据点锆石206Pb/238U表面年龄加权平均值为(560.5±1.9) Ma (MSWD=0.06)；另外包括1个(1 938±10) Ma、1个(661±5) Ma、1个(223±1) Ma、和1个(198±1) Ma。而且，所有分析点的Th/U值为0.42~1.23，为典型的岩浆锆石特征。因此，(500.50±0.95) Ma应代表粗面玄武岩的成岩时代；(1 938±10) Ma、(661±5) Ma、(560.5±1.9) Ma和(541.9±1.6) Ma锆石样品Th/U与其他锆石完全一致，说明该年龄可能是捕获早期岩浆热事件结晶的锆石；其他2组年龄值可能与后期的构造热事件活动有关，造成一定量的Pb丢失、年龄偏新。

4 讨论与地质意义

大兴安岭北段新元古代-寒武纪火山地层分布极为局限，前人称其为倭勒根岩群大网子岩组①，主要分布在新林-喜桂图断裂带北西额尔古纳地块北东部阿龙山、呼中、塔源和韩家园子一带。1:20万区调六十站林场幅在大网子岩组变火山灰凝灰岩中发现了相当于新元古代-早寒武世的藻类微体化石②，1:25万呼中镇幅区调在该岩组中测得酸性熔岩的Sm-Nd模式年龄为(501±14) Ma和(440±11) Ma③，1:25万区调塔河县幅在塔河镇南韩家园子后山绢云千枚岩中取得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(477±2) Ma①。综合考虑，前人将其时代置于新元古代-早寒武世。但在塔河以北大面积出露中生代碎屑沉积岩及火山岩，未见寒武纪及以前地层出露。

①黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院.黑龙江省1:25万开库康、塔河县、新街基幅区调报告.齐齐哈尔：黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，2013.

②黑龙江省地质矿产局第二区域地质调查大队.阿里河、六十林场幅1:20万区调报告.齐齐哈尔：黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，1994.

③黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院.黑龙江省1:25万呼中镇幅区域地质调查报告.齐齐哈尔：黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，2000.

本次确定的晚寒武世火山岩地层，原1:20万区调塔河区幅④和1:25万区调塔河县幅①将其统归入晚侏罗世塔木兰沟组，可能与前人所划大网子岩组属同源岩浆晚期阶段的产物，前人未识别出。1:25万塔河县幅区域地质调查报告①也明确指出，大网子岩组由浅变质中基-中酸性熔岩和变酸性熔岩及细碎屑变质岩组成，构成海相中基性火山岩夹细碎屑沉积岩建造，变质程度低(绿片岩相)，变形特征较明显。本次发现的寒武纪玄武安山岩等，未见任何变质变形特征，这可能是在缺少化石及测年依据的情况下，将其归为晚侏罗世塔木兰沟组的原因之一，该套火山地层未发生变形变质作用，可能与其所处构造位置有关。变质程度低、变形作用明显者多与元古宙地层(中元古代兴华渡口岩群)伴生，更靠近新林-喜桂图断裂带；而本次发现的寒武纪无变质变形的玄武安山岩等，出露于中生代陆相火山岩与陆相沉积岩接触带附近，偏离新林-喜桂图断裂带。笔者分析，大兴安岭北段塔河以北地区中生代火山岩中存在寒武系，且寒武纪地层并非是局部现象，很可能有一定的分布范围，变质变形上也存在明显的差异。

④黑龙江省地勘局第二区域地质调查大队.塔河区幅1:20万区域地质调查报告.齐齐哈尔：黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，1985.

新元古代-早寒武世, 区域上处于萨拉伊尔造山阶段, 在西伯利亚克拉通南侧如贝加尔湖、山区阿尔泰、图瓦地区及蒙古克鲁伦-额尔古纳等地, 均分布有大量新元古代-早寒武世蛇绿岩和高压变质带(800~550 Ma)[28-29]。

在额尔古纳地块北缘，Wu G等[30]对漠河以南约50 km的黑云母斜长片麻岩研究表明其形成于794 Ma，通过Hf同位素研究认为其原岩的模式年龄为中太古代，反映中太古代地壳熔融结果；Wu F Y等[31]报道了满归和碧水等地的侵入岩具有927~792 Ma的锆石年龄；张丽等[9]报道了太平林场花岗片麻岩(494±10) Ma的变质锆石年龄和840~720 Ma的岩浆热事件年龄；Zhou等[32]报道了石榴石夕线石片麻岩(496±3) Ma的变质年龄和从(578±8)~(1 373±17) Ma的岩浆事件年龄；葛文春等[10]取得了塔河后造山花岗岩体U-Pb锆石LA-ICP-MS年龄490~480 Ma；武广等[11]取得洛古河后碰撞花岗岩体U-Pb锆石LA-ICP-MS年龄517~504 Ma。

以上说明，额尔古纳地块不但具有前寒武纪结晶基底，而且寒武纪期间后碰撞和后造山岩浆事件也较普遍。这与本文记录的塔河以北地区U-Pb锆石LA-ICP-MS年龄1 938~499 Ma岩浆事件基本相吻合，也说明塔河地区寒武纪及以前至少存在5期岩浆事件，其中晚寒武世应是该地区岩浆活动的一个高峰期，且在塔河以北地区首次见有1 938 Ma岩浆锆石记录，暗示该区可能存在更古老的前寒武纪结晶基底(区域上与古元古代兴华渡口岩群相对比)。而在额尔古纳地块南侧的兴安地块上, 前人认为发育前寒武纪的变质基底(新开岭群和科洛杂岩), 而将其与额尔古纳地块的前寒武纪变质基底(兴华渡口群)进行对比[33]。近年的研究结果表明[34]①, 新开岭群和科洛杂岩并非形成于前寒武纪, 而是晚古生代的弧岩浆杂岩经变质变形改造的产物。因此, 额尔古纳与兴安地块具有不同的基底时代, 反映两者的早期历史完全不同, 应属于不同的块体。两地块以发育新林蛇绿岩和头道桥蓝片岩[8, 35]为标志的新林-喜桂图断裂作为分界线。而葛文春在塔河地区发现的后造山花岗岩的存在，并据此认为额尔古纳与兴安地块的拼贴作用至少发生在490 Ma以前[10]。本次研究的塔河以北地区的中基性火山岩(501 Ma±)形成构造环境，类似于武广等[11]研究的洛古河花岗岩体(517~504 Ma)，为后碰撞造山环境；秦秀峰等[36]也认为漠河地区埃达克质岩(515~504 Ma)形成于构造体制由挤压向拉张转换的构造环境。表明在额尔古纳地块北缘塔河和漠河地区，517~490 Ma期间，额尔古纳地块与兴安地块的碰撞拼贴已趋于结束，构造体制已开始向板内阶段的后造山环境转变。

①黑龙江省区域地质调查所.黑龙江省1:25万嫩江县幅、孙吴县幅区调修测地质报告.齐齐哈尔：黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，2013.

5 结论

1)首次从大兴安岭北段塔河以北地区晚侏罗世塔木兰沟组中识别出晚寒武世火山岩，岩石类型为玄武安山岩、玄武粗安岩和粗面玄武岩，玄武安山岩和粗面玄武岩U-Pb年龄分别为(501.1±1.4) Ma和(500.50±0.95) Ma。

2)地球化学特征表明，该套中基性火山岩处于活动构造背景，形成于后碰撞构造环境；早古生代期间，额尔古纳地块与中蒙古、图瓦、兴安等地块的碰撞拼合即已完成，但沿巨大剪切带仍然有大量水平方向块体的运动(新林-喜桂图断裂带晚期活动)，为本期火山岩的上升提供了通道。

3)本次工作仅仅证实了新林-喜桂图断裂带北东端塔河以北一带存在寒武纪地层，为探讨新林-喜桂图构造带演化历史及额尔古纳地块大陆地壳演化提供了新的资料。但地层的出露规模、岩石组合及其与围岩的接触关系等宏观地质事实目前尚未调查清楚，火山岩所反映的构造环境及其与新林-喜桂图断裂带的关系研究还不够深入，这些问题也是下一步工作的方向。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201701112
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汪岩, 杨晓平, 那福超, 付俊彧, 孙巍, 杨帆, 刘英才, 张广宇, 宋维民, 杨雅军, 钱程, 庞雪娇
Wang Yan, Yang Xiaoping, Na Fuchao, Fu Junyu, Sun Wei, Yang Fan, Liu Yingcai, Zhang Guangyu, Song Weimin, Yang Yajun, Qian Cheng, Pang Xuejiao
大兴安岭北段塔河地区晚寒武世中基性火山岩的发现及其地质意义
Discovery of the Late Cambrian Intermediate-Basic Volcanic Rocks in Tahe, Northern Da Hinggan Mountain and Its Geological Significance
吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(1): 126-138
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(1): 126-138.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201701112

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收稿日期: 2016-05-25

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