小兴安岭西北部早—中侏罗世TTG花岗岩年代学、地球化学特征及构造意义

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赵院冬, 车继英, 吴大天, 等. 小兴安岭西北部早—中侏罗世TTG花岗岩年代学、地球化学特征及构造意义[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(4): 1119-1137 复制到剪切板

Zhao Yuandong, Che Jiying, Wu Datian, et al. Early-Middle Jurassic TTG Granites in Northwest of Lesser Xing'an Range: Its Geochronology, Geochemical Characteristics and Tectonic Significance[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(4): 1119-1137. 复制到剪切板

小兴安岭西北部早—中侏罗世TTG花岗岩年代学、地球化学特征及构造意义

赵院冬^1,2, 车继英², 吴大天², 许逢明², 赵君², 李士超²

1. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083;
2. 中国地质调查局沈阳地质调查中心, 沈阳 110034

收稿日期: 2016-10-21

作者简介: 赵院冬(1981—), 男, 博士研究生, 高级工程师, 主要从事岩浆过程与深部作用方面研究, E-mail:zhaoyd1981@qq.com

基金项目: 中国地质调查局地质调查项目（12120114055701）；国家自然科学基金项目（41502063，41574093）

摘要: 通过对出露于小兴安岭西北部白石砬子地区中生代花岗岩的研究，查明该地区存在一套由英云闪长岩-花岗闪长岩-石英闪长岩和少量闪长岩为组合的花岗岩，锆石U-Pb LA-ICP-MS测年分别获得（171.1±1.3）、（173.9±3.9）、（178.3±1.5）和（169.1±6.2）Ma的岩体侵位年龄，证明其形成于早—中侏罗世。通过岩石地球化学方法判别该花岗岩组合具有高Al₂O₃型T₁T₂G₁花岗岩特征，整体具有富硅、富铝，钠质，贫铁、镁、钛，属于偏铝质-弱过铝质钙碱性系列，富集轻稀土，相对亏损重稀土，富集Rb、Ba、Th、U、Sr等大离子亲石元素，相对亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素，Eu具有轻微负异常的特点，与安第斯I型花岗岩具有相似性。其低Sr/Y值、（La/Yb）_N值，弱或无负δEu异常等特征反映源区残留相矿物以角闪石、辉石为主，有少量斜长石，石榴石可能有少量残留。岩体露头有闪长质岩浆与英云（花岗）闪长质岩浆两种不完全机械混合的现象，反映可能存在两个以上的不同源区。另外，岩体不规则侵入元古宙地层（兴华渡口群和落马湖群）和岩浆中残留有大量早期捕获锆石，说明在岩浆上升侵位过程中与围岩发生同化混染作用。综合研究认为，该早—中侏罗世TTG岩浆形成与蒙古—鄂霍茨克洋的闭合作用密切相关，反映侏罗纪蒙古—鄂霍茨克洋存在向南侧微陆块的俯冲作用。

关键词: 小兴安岭西北部早—中侏罗世 TTG花岗岩地球化学蒙古—鄂霍茨克洋俯冲作用

Early-Middle Jurassic TTG Granites in Northwest of Lesser Xing'an Range: Its Geochronology, Geochemical Characteristics and Tectonic Significance

Zhao Yuandong^1,2, Che Jiying², Wu Datian², Xu Fengming², Zhao Jun², Li Shichao²

1. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;
2. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, CGS, Shenyang 110034, China

Supported by the Geological Survey Project of China Geological Survey(12120114055701) and the National Natural Science Foundation of China(41502063, 41574093)

Abstract: This paper reports the Mesozoic TTGs outcropped in the Northwestern Lesser Xing'an Range, which was caused by the subduction of the Mongol-Okhotsk Ocean. The TTGs are composed mainly of tonalite, granodiorite, quartz-diorite, and diorite. The zircon U-Pb LA-ICP-MS dating provided the age of (171.1±1.3) Ma, (173.9±3.9) Ma, (178.3±1.5) Ma and (169.1±6.2) Ma corresponding to the four samples, indicating that the magma formed during the Early-Middle Jurassic. They are the High-Al₂O₃ T₁T₂G₁ based on the O'Connor's An-Ab-Or normative classification, and petrochemically belong to metaluminous or weakly peraluminous calc-alkaline series with enrichment in Si and Al, while poor in Fe, Mg, Ti, and Na. The LILE (e.g. Rb, Ba, Th, U, Sr) and LREE are enriched, while HFSE (e.g. Nb, Ta, Zr, Hf) and HREE are relatively depleted with slightly negative Eu anomalies. Such characteristics show that the TTGs have a similarity with type I granite in the Andes type orogenic belt. The low ratios of Sr/Y and (La/Yb)_N and the weakly negative δEu indicate that the residual minerals in the source are hornblende, pyroxene and a little of plagioclase, and little garnet. The co-existence of diorite and tonalite in outcrops reflect that an incomplete and mechanical mixing of two or more magmas might occur, and the intrusion of the TTGs to the Proterozoic strata (such as Xinghuadukou Group and Luomahu Group) and the fact that the TTGs contains lots of captured zircons show that the TTGs magma experienced the assimilation and contamination of the wall rocks during their ascending up through the lithosphere. The authors conclude that the Jurassic TTGs were closely related to the closure of the Mongol-Okhotsk Ocean, and the subduction towards the southern massifs in that period.

Key words: Northwestern Lesser Xing'an Range Early-Middle Jurassic TTGs geochemistry Mongol-Okhotsk Ocean subduction

0 引言

位于小兴安岭西北部的黑河地区发育大面积的显生宙花岗岩，是东北“巨型花岗岩海”的重要组成部分，包括形成于早古生代多宝山花岗闪长质岩体^[1]、呈北东向展布强韧性变形的石炭纪花岗质糜棱岩^[2]和占花岗岩主体的晚三叠世—中侏罗世花岗岩以及少量的岩株状早白垩世偏碱性花岗岩^[3-5]，为研究兴蒙造山带的构造演化提供重要的信息。近年对于古生代花岗岩开展了大量的年代学和岩石学研究^{[1, 2, 5-8]}，对其成因和构造环境认识比较深入。相对而言，关于中生代花岗岩类的研究报道较少，特别对分布于北部的卧都河—白石砬子东西长100多km，南北宽50多km的大花岗岩基，工作程度较低，与岩石组成、岩浆演化和形成构造环境特征有关研究不足，这在一定程度上制约了对小兴安岭西北部地区乃至整个东北地区中生代岩浆岩格架和构造演化的研究。已有工作认为上述大花岗岩基形成于晚三叠世—中侏罗世，由二长花岗岩和花岗闪长岩组成，存在岩相分带，有学者统称为黑花山岩体^[3]，区调工作进一步划分为白石砬子、大克朗河、托牛河、柏树山、大明山、黑花山等岩体^[9]。

笔者对该系列岩体调查发现，其所谓的内外相带在岩性组成、结构构造和形成时间上存在较大差异。其中：外带岩体主要分布在研究区东部，主要由石英闪长岩、英云闪长岩和花岗闪长岩组成，几乎不含二长花岗岩，且矿物粒度较细，以中细粒结构为主，已有精确锆石U-Pb同位素年龄为171 Ma^[3-4]，证明其形成于中侏罗世；而内带主要由花岗闪长岩、二长花岗岩以及少量二云母二长花岗岩组成，结构为粗粒结构、似斑状结构，并在黑花山岩体中发现斜长石包裹卵形钾长石的环斑结构，笔者进行的锆石U-Pb同位素测年结果显示其形成于155~151 Ma的晚侏罗世(项目数据另文发表)。因此，该岩体内外带花岗岩存在近20 Ma的时间差异，不应是同一岩体演化的结果，而很可能是两个不同构造背景下的产物。对其开展详细的研究，有助于查明小兴安岭西北部地区侏罗纪构造演化过程。

1 区域地质概况

研究区位于黑龙江省多宝山—白石砬子一带，地理位置属于小兴安岭的西北部，大地构造位置处于兴安地块的东缘(图 1a)。区内地层、岩浆岩受北东和北西向菱环形构造控制，整体呈北东向展布，其中地层出露完整，从元古宇至新生界均有出露，主要包括元古宙兴华渡口群和落马湖群系列变质岩，下古生界铜山组、多宝山组等岛弧陆缘碎屑和火山沉积岩，上古生界泥鳅河组、根里河组、花朵山组等海陆交互、陆相火山沉积岩以及白垩系的大面积断陷盆地火山沉积岩。岩浆岩如前所述，集中在500~460、350~260、200~100 Ma三大阶段^{[1-3, 5-6, 10-13]}。其中：早古生代花岗闪长质岩石出露较少，集中分布在多宝山铜矿区内；石炭纪—二叠纪糜棱岩化花岗岩类主要沿嫩江—新开岭—黑河推覆断裂带分布；而中生代花岗岩分布较广，呈岩基状，出露面积占整个地区的40%左右，侵入前中生代地层。另外，早白垩世火山岩强烈喷发，出露于中北部地区，主要由龙江组粗安质系列和光华组流纹质火山岩不整合覆盖在早期地层和岩浆岩之上。上述地层岩浆岩组合特征，反映了兴安地块自元古宙以来与古亚洲洋构造域和中生代滨太平洋构造域有关的地壳增生、地块拼贴造山作用等构造运动。

a:1.中生代火山岩；2.古生界；3.元古宙变质地层；4.早白垩世侵入岩；5.中生代花岗岩；6.晚古生代侵入岩；7.断裂构造；8.国界。b:1.下白垩统火山岩；2.上古生界浅变质岩；3.元古宇变质岩；4.早白垩世闪长玢岩；5.早白垩世花岗岩；6.晚侏罗世花岗岩；7—10.早—中侏罗世花岗岩：分别为大克朗河岩体、白石砬子岩体、托牛河岩体、柏树山岩体；11.晚石炭世花岗岩；12.测年样取样点位。图 1 多宝山—呼玛地区地质构造简图(a)和白石砬子地区地质简图(b) Figure 1 Geological sketch map of Duobaoshan-Huma area(a) and Baishilazi area(b)

图选项

2 岩石学特征

为进一步确定研究区中生代构造演化过程，笔者对T₃—J₂的“黑花山岩体”外带进行了系统样品采集(样品分布见图 1b)，并开展岩相学、岩石地球化学和年代学研究。

依据区调工作^[9]，“黑花山岩体”的外带岩体分为柏树山、大克朗河、白石砬子和托牛河等岩体，总体呈北东向展布，分布范围约400 km²，本文将其称之为白石砬子系列花岗岩。其中：柏树山岩体分布于工作区北部，呈岩株状侵入，主要由细粒花岗闪长岩组成；白石砬子岩体出露于工作区中北部的白石砬子村北和小克朗河一带，主要由英云闪长岩、英云闪长斑岩和少量闪长岩组成；大克朗河岩体出露于工作区中西部的大克朗河、剩风山南一带，主要由石英闪长岩组成；托牛河岩体出露于工作区中南部的托牛河、新生村北一带，主要由英云闪长岩、花岗闪长岩组成，由于植被覆盖较厚，各岩体相互接触关系不清。上述岩体明显侵入元古宇兴华渡口群或落马湖群变质岩系，被下白垩统火山沉积地层覆盖。各岩体主要岩石学特征如下。

白石砬子岩体主要组成岩石有英云闪长岩、英云闪长斑岩和少量闪长岩(图 2)。其中，英云闪长岩风化面灰白色、灰黑色，新鲜面灰白色，块状构造，中细粒、不等粒花岗结构，局部具斑状结构。主要组成矿物有：斜长石，体积分数为50%~70%；石英，体积分数为20%~40%；黑云母，体积分数为5%~15%；角闪石，体积分数为5%左右；钾长石, 体积分数为5%左右。副矿物主要为磁铁矿、绿帘石、榍石和锆石等。岩体内见少量变质岩捕掳体。闪长岩风化面灰、灰黑色，新鲜面灰黑色，块状构造，细粒结构。主要组成矿物有：斜长石，白色，自形，板柱状，粒径0.2~2.0 mm，体积分数为50%~60%；角闪石，墨绿色，长柱状，粒度0.5~1.0 mm，体积分数为20%~30%；黑云母，黑绿色，片状，自形，粒度1.0~2.0 mm，体积分数为10%~20%；有少量不透明矿物。岩石发育弱定向构造，长柱状斜长石、云母和角闪石定向生长。在白石砬子村北可见英云闪长岩和闪长岩两种岩浆机械混合特征，过渡类型为英云闪长斑岩。英云闪长斑岩新鲜面灰白色，斑状结构，块状构造。斑晶由斜长石组成，粒度为2~4 mm, 体积分数为5%~10%。基质为细粒结构，由石英、斜长石、黑云母和少量角闪石组成。在英云闪长岩中可见闪长岩呈微粒包体存在。

图 2 研究区白石砬子岩体英云长岩(a, d)、英云闪长斑岩(b, e)、闪长岩(c, f)野外露头和显微特征 Figure 2 Field outcrop and miroscopic characteristics of tonalite(a, d), tonalitic prophyrite(b, e)and diorite(c, f) in the study area

图选项

大克朗河岩体主要由石英闪长岩组成，岩石风化面灰白色、灰黑色，新鲜面褐灰色、褐黑色，中粒半自形粒状结构，块状构造，岩体边缘发育片麻状构造。主要组成矿物有：斜长石(An=34~38)，体积分数为54%~80%；石英，体积分数为10%~20%；黑云母，体积分数为10%~20%；角闪石，体积分数为5%左右。

托牛河岩体由花岗闪长岩和英云闪长岩组成，二者没有明显界线。整体特征新鲜面为浅灰色，中细粒花岗结构，块状构造。主要矿物成分为：斜长石(An＝26~38)，体积分数为45%~70%；石英，裂隙发育，波状消光，体积分数为25%~35%；钾长石，为条纹长石，体积分数为5%左右。暗色矿物主要为黑云母，鳞片状，褐色，少数绿泥石化，析出铁质，体积分数为10%~20%。副矿物组合为磁铁矿、磷灰石、锆石等。

柏树山岩体由细粒花岗闪长岩组成，多呈灰褐色—灰白色，细粒花岗结构，块状构造。主要组成矿物有：斜长石(An=24)，体积分数为62%~70%；钾长石(微斜长石)，体积分数为5%~15%；石英体积分数为20%~30%；黑云母，体积分数为5%~10%。副矿物为磁铁矿、磷灰石。

3 分析测试

本次工作挑选新鲜无蚀变样品进行了锆石U-Pb年代学和岩石化学分析。

锆石样品挑选分别由廊坊区域地质矿产研究所和廊坊市地科勘探技术服务有限公司完成，制靶工作和CL图像采集(图 3)由北京锆年领航科技有限公司完成。锆石U-Pb同位素定年(表 1)在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室利用LA-ICP-MS分析完成。测试流程及仪器性能见文献[14]。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot/Ex_ver3完成。

图 3 研究区白石砬子、托牛河英云闪长岩(1003、1104) 和大克朗河石英闪长岩(3129) 代表性锆石CL图像 Figure 3 Representative zircon CL images for Baishilazi and Tuoniu River tonalite(1003, 1104) and Dakelang River quartzes diorite(3129) in the study area

图选项

表 1 研究区白石砬子系列花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测试结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb results of the Baishilazi series granites in the study area

样品测点	w_B/10^-6			Th/U	同位素比值						年龄/Ma
样品测点	Pb	Th	U	Th/U	²⁰⁷Pb/ ²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/ ²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/ ²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb/ ²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/ ²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/ ²³⁸U	1σ
1003-03	7.45	174.70	207.04	0.84	0.048 85	0.002 66	0.175 37	0.008 82	0.026 86	0.000 40	139.0	127.8	164.1	7.6	170.9	2.5
1003-04	5.71	143.60	157.88	0.91	0.052 76	0.002 84	0.189 33	0.009 97	0.026 58	0.000 40	316.7	122.2	176.1	8.5	169.1	2.5
1003-07	3.64	56.23	111.31	0.51	0.053 39	0.003 01	0.195 21	0.010 99	0.026 62	0.000 53	346.4	132.4	181.1	9.3	169.3	3.3
1003-10	6.82	146.38	198.52	0.74	0.049 95	0.002 37	0.183 73	0.008 64	0.026 77	0.000 36	190.8	109.3	171.3	7.4	170.3	2.3
1003-11	4.84	93.70	142.97	0.66	0.055 07	0.002 72	0.200 39	0.009 81	0.026 72	0.000 42	416.7	109.3	185.5	8.3	170.0	2.6
1003-12	4.91	128.26	131.37	0.98	0.054 61	0.003 29	0.199 93	0.011 39	0.027 05	0.000 39	394.5	137.0	185.1	9.6	172.0	2.5
1003-13	8.10	146.58	235.15	0.62	0.047 32	0.002 50	0.185 14	0.009 61	0.028 56	0.000 40	64.9	122.2	172.5	8.2	181.5	2.5
1003-14	4.46	117.41	115.94	1.01	0.054 33	0.003 32	0.201 55	0.011 35	0.027 70	0.000 44	383.4	137.0	186.4	9.6	176.2	2.8
1003-17	4.25	109.24	117.16	0.93	0.046 93	0.002 89	0.172 13	0.010 18	0.026 83	0.000 39	55.7	131.5	161.3	8.8	170.7	2.5
1003-18	5.00	71.42	153.40	0.47	0.049 06	0.002 58	0.182 02	0.009 85	0.026 89	0.000 36	150.1	150.0	169.8	8.5	171.1	2.3
1003-19	5.20	98.70	154.91	0.64	0.052 56	0.003 17	0.196 33	0.012 19	0.027 70	0.000 49	309.3	138.9	182.0	10.4	176.2	3.1
1003-20	6.34	171.49	175.08	0.98	0.055 24	0.002 87	0.203 37	0.010 44	0.026 86	0.000 39	420.4	149.1	188.0	8.8	170.9	2.4
1003-22	8.86	124.45	284.13	0.44	0.049 88	0.002 68	0.185 74	0.010 86	0.026 74	0.000 36	190.8	124.1	173.0	9.3	170.1	2.3
1003-23	13.21	180.41	412.32	0.44	0.046 99	0.001 75	0.175 25	0.006 95	0.026 81	0.000 28	55.7	144.4	164.0	6.0	170.6	1.8
1104-01	40.96	271.01	852.96	0.32	0.051 14	0.002 90	0.195 62	0.010 83	0.027 60	0.000 42	255.6	131.5	181.4	9.2	175.5	2.6
1104-04	74.41	552.57	804.05	0.69	0.051 22	0.002 93	0.206 40	0.012 28	0.028 76	0.000 41	250.1	126.8	190.5	10.3	182.8	2.6
1104-05	38.45	240.24	773.75	0.31	0.047 59	0.002 57	0.185 91	0.009 78	0.028 25	0.000 46	79.7	131.5	173.1	8.4	179.6	2.9
1104-06	72.74	464.04	927.74	0.50	0.052 57	0.002 99	0.209 05	0.011 31	0.029 28	0.000 49	309.3	129.6	192.8	9.5	186.0	3.1
1104-07	51.11	375.98	652.72	0.58	0.053 28	0.003 22	0.196 12	0.011 32	0.026 98	0.000 52	342.7	137.0	181.8	9.6	171.6	3.3
1104-08	59.66	537.93	407.35	1.32	0.052 49	0.004 15	0.192 80	0.014 44	0.027 02	0.000 55	305.6	179.6	179.0	12.3	171.9	3.5
1104-09	58.54	459.47	555.37	0.83	0.051 71	0.003 25	0.199 99	0.012 22	0.028 01	0.000 52	272.3	144.4	185.1	10.3	178.1	3.3
1104-10	30.52	119.48	1 415.25	0.08	0.050 26	0.002 30	0.186 58	0.008 32	0.026 79	0.000 40	205.6	105.5	173.7	7.1	170.4	2.5
1104-11	54.04	408.72	539.17	0.76	0.050 88	0.003 84	0.199 20	0.014 55	0.028 78	0.000 50	235.3	208.3	184.5	12.3	182.9	3.1
1104-12	81.13	759.36	810.96	0.94	0.048 71	0.003 01	0.167 57	0.010 54	0.024 92	0.000 46	200.1	72.2	157.3	9.2	158.7	2.9
1104-13	28.16	194.15	456.79	0.43	0.049 62	0.003 63	0.194 39	0.014 52	0.028 32	0.000 55	176.0	162.9	180.4	12.4	180.1	3.5
1104-14	961.23	2 558.56	4 796.83	0.53	0.055 14	0.001 24	0.587 19	0.012 64	0.076 25	0.000 63	416.7	54.6	469.1	8.1	473.7	3.8
1104-16	93.21	770.74	1 329.45	0.58	0.049 53	0.002 37	0.179 09	0.008 36	0.026 08	0.000 40	172.3	111.1	167.3	7.2	166.0	2.5
1104-17	79.76	580.53	1 083.05	0.54	0.051 43	0.002 73	0.193 11	0.009 61	0.027 62	0.000 42	261.2	122.2	179.3	8.2	175.6	2.6
1104-18	64.08	377.65	1 212.02	0.31	0.050 60	0.002 53	0.193 16	0.009 33	0.027 89	0.000 40	233.4	121.3	179.3	7.9	177.3	2.5
1104-19	76.97	576.88	970.25	0.59	0.052 24	0.002 63	0.195 52	0.009 31	0.027 69	0.000 47	294.5	114.8	181.3	7.9	176.1	3.0
1104-21	85.89	713.67	1 094.24	0.65	0.050 38	0.002 84	0.179 06	0.009 75	0.025 99	0.000 42	213.0	131.5	167.3	8.4	165.4	2.6
1109-01	53.70	166.13	354.64	0.47	0.054 62	0.002 41	0.399 15	0.016 03	0.054 43	0.001 14	398.2	100.0	341.0	11.6	341.7	7.0
1109-02	20.16	87.38	298.86	0.29	0.050 65	0.003 07	0.243 03	0.013 70	0.035 16	0.000 54	233.4	143.5	220.9	11.2	222.8	3.3
1109-03	4.85	12.94	158.86	0.08	0.055 53	0.008 16	0.203 96	0.023 59	0.029 87	0.000 81	435.2	326.8	188.5	19.9	189.7	5.1
1109-04	28.02	216.98	315.53	0.69	0.050 28	0.003 88	0.198 47	0.011 72	0.030 23	0.000 66	209.3	179.6	183.8	9.9	192.0	4.1
1109-05	15.57	88.73	375.03	0.24	0.049 30	0.003 02	0.181 43	0.010 49	0.026 83	0.000 44	161.2	142.6	169.3	9.0	170.7	2.8
1109-06	28.89	89.48	164.55	0.54	0.056 50	0.002 82	0.553 93	0.026 56	0.071 22	0.001 15	472.3	111.1	447.6	17.4	443.5	6.9
1109-07	13.82	84.06	183.61	0.46	0.053 12	0.003 60	0.232 29	0.013 52	0.033 28	0.000 55	344.5	153.7	212.1	11.1	211.1	3.4
1109-08	24.39	69.26	142.69	0.49	0.056 74	0.003 27	0.569 93	0.034 77	0.073 31	0.001 24	483.4	127.8	458.0	22.5	456.1	7.5
1109-09	62.39	192.13	363.80	0.53	0.053 13	0.002 21	0.464 11	0.018 80	0.063 51	0.000 94	344.5	99.1	387.1	13.0	396.9	5.7
1109-10	13.85	100.21	252.22	0.40	0.049 94	0.003 37	0.176 99	0.010 43	0.026 03	0.000 47	190.8	157.4	165.5	9.0	165.7	3.0
1109-11	110.78	75.33	188.31	0.40	0.104 12	0.002 68	4.285 54	0.114 36	0.298 19	0.003 76	1 699.1	47.7	1 690.6	22.0	1 682.3	18.7
1109-13	32.02	101.47	195.92	0.52	0.052 69	0.003 11	0.466 43	0.024 20	0.066 08	0.001 08	322.3	133.3	388.7	16.8	412.5	6.5
1109-14	12.70	104.21	158.42	0.66	0.054 21	0.005 48	0.191 32	0.018 64	0.026 63	0.000 62	388.9	195.4	177.8	15.9	169.4	3.9
1109-15	14.09	30.74	589.31	0.05	0.047 44	0.003 46	0.168 59	0.011 86	0.025 86	0.000 42	77.9	157.4	158.2	10.3	164.6	2.6
1109-16	21.90	51.47	148.29	0.35	0.054 71	0.003 99	0.537 29	0.037 05	0.070 77	0.001 23	466.7	169.4	436.6	24.5	440.8	7.4
1109-18	19.18	88.96	409.50	0.22	0.046 57	0.003 44	0.180 90	0.011 91	0.027 80	0.000 49	33.4	161.1	168.8	10.2	176.8	3.0
1109-20	34.66	96.05	173.08	0.55	0.057 21	0.003 82	0.541 36	0.032 11	0.070 60	0.001 43	498.2	146.3	439.3	21.2	439.8	8.6
3129-1	5.87	141.32	204.28	0.69	0.051 26	0.002 66	0.198 15	0.010 11	0.028 24	0.000 51	253.8	120.4	183.6	8.6	179.5	3.2
3129-2	10.17	267.87	315.54	0.85	0.052 14	0.008 03	0.215 34	0.032 93	0.029 66	0.000 95	300.1	309.2	198.0	27.5	188.4	6.0
3129-3	5.85	111.49	193.50	0.58	0.051 75	0.004 59	0.198 84	0.014 90	0.028 79	0.000 70	276.0	203.7	184.1	12.6	183.0	4.4
3129-4	4.57	96.76	157.93	0.61	0.052 67	0.005 37	0.202 55	0.019 59	0.028 65	0.000 64	322.3	233.3	187.3	16.5	182.1	4.0
3129-5	4.63	104.41	157.87	0.66	0.049 86	0.006 30	0.198 55	0.026 45	0.028 72	0.001 32	187.1	270.3	183.9	22.4	182.5	8.3
3129-6	5.33	134.32	189.96	0.71	0.050 27	0.003 33	0.189 18	0.012 49	0.027 45	0.000 53	209.3	149.1	175.9	10.7	174.6	3.4
3129-7	4.89	95.40	175.76	0.54	0.052 41	0.005 39	0.203 15	0.020 19	0.028 26	0.000 58	301.9	237.0	187.8	17.0	179.7	3.6
3129-8	9.12	275.76	309.15	0.89	0.053 38	0.005 44	0.203 26	0.019 75	0.028 00	0.000 55	346.4	233.3	187.9	16.7	178.0	3.5
3129-9	3.89	86.51	146.31	0.59	0.054 76	0.003 39	0.197 21	0.011 90	0.027 10	0.000 57	466.7	171.3	182.8	10.1	172.4	3.6
3129-10	9.07	253.64	314.55	0.81	0.050 06	0.002 48	0.190 70	0.009 54	0.027 62	0.000 30	198.2	114.8	177.2	8.1	175.7	1.9
3129-11	6.75	149.20	241.48	0.62	0.053 19	0.004 58	0.197 40	0.015 38	0.027 84	0.000 56	344.5	196.3	182.9	13.0	177.0	3.5
3129-12	3.98	75.60	146.84	0.51	0.051 70	0.003 42	0.193 45	0.012 14	0.027 31	0.000 50	272.3	147.2	179.6	10.3	173.7	3.2
3129-13	6.58	79.73	253.02	0.32	0.053 38	0.002 99	0.197 54	0.009 69	0.027 87	0.000 43	346.4	132.4	183.0	8.2	177.2	2.7
3129-14	5.49	90.72	193.08	0.47	0.052 14	0.005 81	0.206 68	0.021 86	0.029 20	0.000 89	300.1	257.4	190.8	18.4	185.5	5.6
3129-15	8.15	168.39	284.12	0.59	0.051 87	0.007 85	0.195 31	0.027 04	0.027 90	0.001 01	279.7	314.8	181.2	23.0	177.4	6.4
3129-16	6.03	83.76	223.73	0.37	0.048 74	0.005 52	0.195 39	0.023 06	0.028 46	0.000 81	200.1	188.9	181.2	19.6	180.9	5.1
3129-17	7.95	149.19	283.15	0.53	0.052 68	0.002 67	0.200 92	0.009 48	0.028 12	0.000 39	322.3	119.4	185.9	8.0	178.7	2.5
3129-18	3.38	70.62	118.37	0.60	0.052 26	0.005 49	0.202 40	0.019 11	0.029 30	0.000 82	298.2	240.7	187.2	16.1	186.2	5.2
3129-19	2.70	44.19	102.60	0.43	0.053 18	0.009 12	0.197 04	0.029 45	0.028 53	0.001 50	344.5	338.9	182.6	25.0	181.3	9.4
3129-20	11.37	232.83	403.62	0.58	0.049 86	0.001 95	0.195 08	0.007 65	0.028 37	0.000 32	187.1	90.7	181.0	6.5	180.4	2.0

表选项

主量、微量、稀土元素由核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。其中，主量元素采用飞利浦AB-104L PW2404 X射线荧光光谱仪测定，微量、稀土元素采用德国Finnigan-MAT公司制造的ELEMENT I离子体质谱仪测定。ICP-MS主要工作条件：ICP条件为载气流量0.99 L/min；冷却气流量13.00 L/min；射频功率1 350 W，辅助气流量0.85 L/min，玻璃同心雾化器，带水冷的玻璃雾室，带膜去溶进样装置。MS条件为镍锥，孔径0.8 mm，双聚焦磁质谱系统，分辨率300~10 000。

4 年代学特征

本地区岩浆岩年代学工作相对不足，高精度测年工作仅有隋振民等^[3]在小新屯附近对黑花山岩体的(171±2) Ma(MSWD=1.3) 报道，其他均源于区调工作，但多为早期K-Ar法、Rb-Sr法年龄，精确度较低，且不同方法获得年龄存在不一致性。如原1:5万任家地营子幅依据Rb-Sr法获得的441.0 Ma的年龄，将白石砬子岩体确认为晚奥陶世，依据K-Ar年龄获得的153.1 Ma确定柏树山岩体形成于晚侏罗世，托牛河岩体也有198~164 Ma变化。为便于对比，本文对白石砬子岩体、托牛河岩体、大克朗河岩体和柏树山岩体采用锆石U-Pb LA-ICP-MS法进行年代学测定。测试结果如下。

4.1 白石砬子岩体(1003)

样品为英云闪长岩，采于白石砬子村北，坐标为50°45′22.51″N，127°14′13.90″E。

锆石为白色或浅黄白色，晶形完好，粒径为100~300 μm，长柱状、针柱状，长宽比为3:1~4:1，部分大于10。具有清晰、致密的韵律环带结构(图 3)。选取23个点进行测试分析。锆石Th/U值较高，为0.44~1.01，其中14个测点谐和度高且分布集中，其他9个测点谐和度较低，14个测点数据获得²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(171.1±1.3) Ma(MSWD=0.65)(图 4a)。根据锆石CL图像(图 3)和化学特征，我们认为测年锆石为岩浆成因锆石，获得的年龄为岩体的侵位年龄。

图 4 研究区白石砬子、托牛河英云闪长岩(a, b)和大克朗河石英闪长岩(c)锆石U-Pb年龄谐和图 Figure 4 Zircon U-Pb concordian diagrams for Baishilazi and Tuoniu River tonalite(a, b) and Dakelang River quartzes diorite(c) in the study area

图选项

4.2 托牛河岩体(1104)

样品为英云闪长岩，采于马点西处天然露头，坐标为50°38′19.90″N，127°10′07.50″E。

锆石为白色或浅黄白色，晶形与1003样锆石相似，大部分具有清晰、致密的韵律环带结构，部分具有核幔结构(图 3)。选取25个点进行测试分析。锆石Th/U值较高，为0.08~1.32，其中的16个测点分布集中，获得²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(173.9±3.9) Ma (MSWD=2.2) (图 4b)；另外1粒锆石核部获得(473.7±3.8) Ma的谐和年龄，我们认为核部年龄为捕获锆石年龄，反映岩浆侵位过程捕获早—古生代火山岩。其他8个测点谐和度较低，不参与年龄计算。整体而言，根据锆石CL图像和化学特征，我们认为测年锆石为岩浆成因锆石，获得的(173.9±3.9) Ma年龄为岩体的侵位年龄。

4.3 大克朗河岩体(3129)

样品为石英闪长岩，采于三角苑西，坐标为50°45′37.05″N，127°57′35.74″E。

该样品锆石为白色，晶型较好，为短轴状自形晶，粒径为60~250 μm，长宽比一般为1:1~2:1，个别达5:1。CL图像明亮，发育清晰、致密的韵律环带结构(图 3)。选取20个点进行测试分析。锆石Th/U值为0.32~0.89，所有测点分布于谐和线上，获得²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(178.3±1.5) Ma (MSWD=1.02) (图 4c)。根据锆石CL图像(图 3)和化学特征，我们认为测年锆石为岩浆成因锆石，获得的年龄反映岩体的侵位年龄。

4.4 柏树山岩体(1109)

样品为花岗闪长岩，采于大新屯大理石矿西1 km，坐标为50°49′37.50″N，127°04′ 32.50″E。

锆石为白色或浅黄白色，按照晶形和CL图像(图 5a)特征，可以分为2类：一类晶型完整，呈长柱状、CL图像明亮，发育清晰、致密的韵律环带结构，粒径为100~300 μm，长宽比为2:1~4:1；另一类呈短柱状，具有核幔结构，核部锆石CL图像(图 5a)具有对称扇形暗色区，粒径为100~200 μm，长宽比为1:1~2:1。选取20个点进行测试分析。两类锆石Th/U值没有区别，均较低，为0.05~0.69。第一类锆石中5个测点分布集中，获得²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(169.1±6.2) Ma (MSWD=2.8) (图 5b, c)；第二类锆石4个测点获得²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(445.3±7.4) Ma (MSWD=0.98) (图 5d)；另有1粒获得(1 699.1±47.7) Ma的²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb表面年龄；此外10粒锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为220~400 Ma。我们认为：第一类锆石为同岩浆锆石，其年龄代表岩体的侵位时间；第二类锆石为捕获锆石，所得年龄与笔者对柏树山岩体侵入的兴华渡口群变质岩碎屑锆石测年结果一致(另文发表)，说明岩浆侵位过程捕获围岩原元古宇兴华渡口群(或中上奥陶统)。

图 5 柏树山岩体花岗闪长岩(1109) 代表性锆石CL图像和U-Pb年龄谐和图 Figure 5 Representative zircon CL images and U-Pb concordian diagrams of Baishushan granodiorite(1109)

图选项

本次工作证明所谓“黑花山岩体”外带的白石砬子岩体、托牛河岩体、大克朗河和柏树山岩体在形成时间上一致，形成于170 Ma左右，这一结果与隋振民等^[3]在研究区北部获得花岗闪长岩年龄一致。岩石组合方面，这一系列花岗岩包括英云闪长岩-花岗闪长岩-石英闪长岩和少量闪长岩岩石，区域上相同的岩石组合在多宝山三矿沟一带^[15]、孙吴一带^[16]均有出露，因此该期岩浆作用具有较大的分布范围，应为早—中侏罗世同时侵位的同一中酸性岩浆系统的产物。是早—中侏罗世区域强烈构造岩浆作用的产物。

5 岩石地球化学特征

本次工作采集9件样品进行岩石化学分析，详细数据见表 2。

表 2 白石砬子系列花岗岩主量元素、微量元素与稀土元素分析结果 Table 2 Major element, trace element and REE compositions ofthe Baishilazi series granites

样品号	岩石单元	岩性	SiO₂	TiO₂	MgO	Al₂O₃	Fe₂O₃	FeO	CaO	Na₂O	K₂O	MnO	P₂O₅	烧失量	总和	A/CNK
3086		英云闪长岩	71.01	0.35	0.86	15.25	0.36	1.98	2.87	4.46	1.52	0.04	0.10	0.97	99.77	1.07
3087		英云闪长岩	67.35	0.46	1.22	16.63	1.00	2.04	2.63	4.60	2.48	0.06	0.15	1.12	99.73	1.11
3088	白石砬	英云闪长岩	73.29	0.39	0.87	14.31	0.59	1.44	2.07	3.91	1.55	0.03	0.03	1.31	99.79	1.21
3090	子岩体	闪长岩	63.19	0.57	2.30	17.28	1.99	3.04	3.70	4.04	1.96	0.11	0.23	1.22	99.64	1.12
3091		英云闪长岩	66.20	0.57	1.62	16.50	1.65	2.45	3.21	4.37	1.98	0.08	0.19	0.80	99.62	1.09
3092		闪长岩	63.34	0.66	2.09	17.13	1.89	3.29	3.74	4.26	2.05	0.10	0.22	0.86	99.63	1.07
1104	托牛河岩体	花岗闪长岩	67.75	0.48	1.58	15.60	1.04	2.51	2.87	4.23	2.39	0.10	0.20	0.85	99.60	1.06
1109	柏树山岩体	花岗闪长岩	69.21	0.39	0.77	16.31	0.78	1.25	2.70	5.26	2.49	0.02	0.17	0.50	99.86	1.00
3129	大克朗河岩体	石英闪长岩	60.12	0.84	3.36	17.25	2.25	3.86	5.08	3.51	2.23	0.09	0.21	0.76	99.55	0.99
显生宙TTGs(n=698)			65.90	0.47	1.67	16.50		4.11	4.36	4.00	2.14	0.09	0.12		99.36
样品号	AR	Mg^#	Li	Be	Sc	V	Cr	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Rb	Sr	Pb	Y
3086	1.99	40.11	16.20	1.12	4.25	28.70	3.36	3.30	2.71	8.50	62.80	23.10	34.10	415.00	12.20	15.70
3087	2.16	42.79	12.50	1.71	7.80	54.80	6.13	6.44	4.76	7.23	66.80	16.90	56.90	359.00	15.00	19.00
3088	2.00	44.34	5.40	0.88	9.42	39.40	4.67	2.70	2.63	22.20	47.90	13.90	39.50	286.00	38.50	12.60
3090	1.80	46.17	10.90	2.58	10.80	88.80	7.13	12.50	4.71	31.80	116.00	17.50	72.20	390.00	11.00	27.10
3091	1.95	42.56	10.10	1.54	10.50	74.00	9.43	9.67	7.12	28.20	105.00	18.80	49.70	413.00	13.50	18.60
3092	1.87	42.99	10.40	1.82	9.52	94.10	6.02	12.40	5.86	16.00	111.00	17.80	54.80	415.00	12.00	13.60
1104	2.12	45.00	40.40	1.80	7.36	63.20	9.06	7.53	5.28	2.77	63.00	17.30	55.60	383.00	12.50	13.00
1109	2.38	41.59	18.80	1.93	3.79	38.80	2.24	3.42	1.82	1.08	20.10	19.20	48.80	792.00	12.90	8.90
3129	1.69	50.70	11.30	1.66	13.70	152.00	45.10	19.60	19.60	33.20	102.00	17.10	69.30	535.00	11.70	19.10
显生宙TTGs		45.40					32.00		12.00				63.00	493.00
样品号	Mo	Cd	In	Sb	Cs	Ba	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho
3086	0.08	0.04	0.03	0.89	3.46	737	71.30	135.00	15.30	56.20	8.27	1.72	6.10	0.84	3.64	0.62
3087	0.76	0.04	0.04	1.41	3.71	713	25.00	50.20	6.00	24.20	4.36	1.23	3.73	0.66	3.49	0.68
3088	2.96	0.12	0.13	0.13	1.80	460	22.60	43.40	5.01	20.00	3.83	0.94	3.02	0.50	2.48	0.46
3090	0.12	0.43	0.05	0.23	5.59	283	16.90	34.60	4.40	17.80	4.07	0.97	4.19	0.89	5.02	1.03
3091	0.11	0.31	0.04	0.56	3.64	587	31.20	61.30	7.44	29.70	4.92	1.17	4.33	0.70	3.47	0.68
3092	0.15	0.10	0.05	0.31	4.15	479	21.00	41.90	5.42	22.40	3.77	0.93	3.08	0.52	2.52	0.48
1104	0.34	0.03	0.04	0.36	3.30	503	20.90	39.20	4.61	18.40	3.29	0.84	2.94	0.47	2.35	0.45
1109	0.16	0.05	0.01	0.10	1.74	805	20.30	40.30	4.75	19.60	3.45	0.87	2.81	0.40	1.66	0.28
3129	0.84	0.12	0.06	0.17	3.66	548	12.80	30.00	4.33	19.50	4.09	1.14	3.88	0.69	3.50	0.65
显生宙TTGs(n=698)						716	17.00	34.00		16.00	3.10	0.84	2.80	0.40
样品号	Er	Tm	Yb	Lu	W	Tl	Th	U	Nb	Ta	Zr	Hf	∑REE	δEu	(La/Yb)_N	Nb/Ta
3086	1.59	0.21	1.30	0.18	0.70	0.19	12.10	0.61	5.93	0.32	137.00	4.00	317.97	0.74	39.34	18.71
3087	1.96	0.30	1.97	0.29	0.83	0.31	7.13	1.60	8.41	0.61	151.00	4.44	143.07	0.93	9.10	13.83
3088	1.25	0.19	1.24	0.18	2.63	0.24	7.46	0.69	9.75	0.36	123.00	4.01	117.70	0.84	13.07	27.16
3090	2.84	0.44	2.82	0.38	0.48	0.45	4.26	0.93	11.60	1.01	178.00	4.69	123.45	0.72	4.30	11.49
3091	1.87	0.27	1.85	0.25	0.34	0.32	5.94	1.35	8.09	0.37	181.00	5.41	167.75	0.77	12.10	21.63
3092	1.34	0.21	1.37	0.23	0.32	0.35	4.70	0.78	8.70	0.34	161.00	4.53	118.77	0.84	11.00	25.59
1104	1.26	0.21	1.26	0.19	0.23	0.32	4.07	0.60	8.17	0.70	38.20	1.22	109.35	0.83	11.90	11.67
1109	0.81	0.12	0.66	0.09	0.22	0.25	3.82	0.94	4.20	0.31	47.30	1.80	105.01	0.86	21.93	13.42
3129	1.83	0.28	2.06	0.27	0.35	0.44	2.70	0.97	7.81	0.47	60.10	1.86	104.12	0.87	4.46	16.48
显生宙TTGs(n=698)			1.16	0.18			7.60	1.90	6.70	0.75	122	3.40			11.30	12.20
注：主量元素质量分数单位为10^-2；微量元素、稀土元素质量分数单位为10^-6。

表选项

5.1 主量元素特征

通过对32件(9件自测，23件来自区调资料^[9])白石砬子系列花岗岩岩石化学特征的分析，主要有如下特点：一是SiO₂质量分数变化对应于岩石组成，分布范围由闪长岩的60.12%，增加到花岗闪长岩的73.29%；二是该系列花岗岩整体属于钙碱性系列，少量为高钾钙碱性系列，在w(K₂O)-w(SiO₂)图、w(SiO₂)-AR图(图 6)中集中分布于钙碱性区域内，而且Na₂O/K₂O= 0.93~2.93，均值为1.98，属于钠质系列；三是铝饱和指数A/CNK为0.99~1.21，属于偏铝质-弱过铝质系列；四是各项化学指标从大克朗河岩体到白石砬子+托牛河岩体再到柏树山岩体连续变化(图 7)。其中：SiO₂、K₂O、Na₂O等质量分数不断增加，而MgO、Al₂O₃、TFe₂O₃、CaO等质量分数则降低。大克朗河岩体以低Si、K，富Al、Fe、Mg、Ca，属偏铝质系列为特征；白石砬子岩体和托牛河岩体相似，显示富硅、碱，高Al、Fe，低Mg、Ca、Ti等，属于偏铝质-弱过铝质系列；相对于其他岩体，柏树山岩体富Si、Na、K，低Ca、Mg、Fe，属于弱铝质系列，这一变化可能反映白石砬子地区早—中侏罗世岩浆源于不同程度部分熔融或者岩浆侵位过程发生混合作用。

底图据文献[17]；区调资料数据引自文献[9]。图 6 研究区w(K₂O) - w(SiO₂)图(a)和w(SiO₂) -AR图(b) Figure 6 Diagram of w(K₂O) - w(SiO₂)(a) and w(SiO₂) -AR(b) in the study area

图选项

图 7 研究区白石砬子系列花岗岩哈克图解 Figure 7 Harker diagrams of Baishilazi series qranites in the study area

图选项

5.2 微量元素和稀土元素特征

白石砬子系列花岗岩整体表现为低的稀土元素含量，轻重稀土元素发生分馏作用(图 8a)；具有岛弧岩浆岩的富集Rb、Ba、Th、U、Sr等大离子亲石元素，相对亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素的特点(图 8b)，而Eu负异常不明显。其中：大克朗河岩体w(ΣREE)为104.12×10^-6，(La/Yb)_N= 4.46，δEu=0.87；白石砬子岩体w(ΣREE)为(117.70~317.97)×10^-6，(La/Yb)_N= 4.30~39.34，δEu=0.72~0.93；托牛河岩体w(ΣREE)为109.35×10^-6，(La/Yb)_N= 11.90，δEu= 0.83；柏树山岩体w(ΣREE)为105.01×10^-6，(La/Yb)_N= 21.93，δEu=0.86。与主量元素特征对应，由大克朗河岩体、白石砬子岩体到柏树山岩体，轻重稀土元素分馏程度增加，显示同岩浆演化特点。

图 8 研究区白石砬子系列花岗岩稀土元素C1球粒陨石标准化图解(a)和微量元素初始地幔标准化图解(b) Figure 8 C1 chondrite-normalized REE pattern(a) and primitive mantle-normalized trace element patterns(b) of Baishilazi series granites in the study area

图选项

6 讨论 6.1 TTG花岗岩的确定

TTG花岗岩在岩石学上以英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩为组合，并常与石英闪长岩和闪长岩共生，在地球化学上具有富硅(SiO₂质量分数＞64%)、钠质(Na₂O质量分数为3%~7%，且K₂O/Na₂O一般小于0.5)，贫铁镁[w(TFe₂O₃+MgO+MnO+TiO₂) ≤ 5%]，部分具有埃达克岩特征；它既是不成熟的新生陆壳的组成部分，又是成熟陆壳花岗岩的源岩，主要分布在太古宙花岗绿岩带内，也是显生宙岛弧活动陆缘带内重要的组成部分^[17-19]。因此对其识别和成因研究具有重要的意义。

研究区内的白石砬子系列岩体组成岩石以英云闪长岩和花岗闪长岩为主，还有闪长岩和石英闪长岩。笔者采用冯艳芳等^[19]推荐的O’Connor(1965) An-Ab-Or标准矿物分类命名方案，对32件样品(23件搜集，9件自测)主量元素进行分析(图 9)，除了3件富碱样品落于G₂(花岗岩)区外，其他均落于T₁T₂G₁(英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩)范围内。另外绝大部分白石砬子系列花岗岩Al₂O₃质量分数大于15%，属于高Al₂O₃型。其他元素地球化学成分，如K₂O/Na₂O、Mg^#、(La/Yb)_N、Sr/Y等均与显生宙TTG^[18]组成一致。因此白石砬子系列花岗岩是一套早—中侏罗世高Al₂O₃型T₁T₂G₁花岗岩。

底图据文献[19]。a为TAS图，其中4为闪长岩，5为花岗闪长岩，6为花岗岩；b为An-Ab-Or标准矿物分类图解，其中1为英云闪长岩，2为奥长花岗岩，3为花岗闪长岩，4为狭义花岗岩，5为石英二长岩。图 9 研究区白石砬子系列花岗岩TTG类型判别图解 Figure 9 TAS diagram (a) and An-Ab-Or classification diagram (b) of Baishilazi series granites in the study area

图选项

6.2 岩浆起源演化

高铝型TTG花岗岩成因研究表明，其岩浆源于变玄武质岩石的部分熔融，残留相为石榴石+辉石或角闪石，形成压力较大，往往大于1.6 GPa，其源区大致可分为加厚下地壳新底侵的玄武岩和俯冲洋壳板片的部分熔融两种，并常与埃达克类岩石相联系^{[17, 20-22]}。白石砬子系列TTG花岗岩具有明显的富集轻稀土元素、亏损重稀土元素，HSFE(Nb、Ta、Zr、Hf等)相对LILE(La、K等)亏损等岛弧岩浆岩特征；与典型埃达克岩相比，轻重稀土元素之间分异程度较弱，(La/Yb)_N平均值为14.13(n=9)，重稀土元素相对含量高，分馏也较弱，δEu值存在轻微的负异常(平均值约为0.82)。另外Sr质量分数中等((286.00~792.00)×10^-6，均值为443.11×10^-6)，Sr/Y一般较低。在(La/Yb)_N-Yb _N和Sr/Y-w(Y)图(图 10)上，大部分样品分布在典型的岛弧岩石区，少量样品落于埃达克岩区内；其中在(La/Yb)_N-Yb_N图上样品落点显示源区残留相为角闪岩相或含有10%石榴子石角闪岩相。上述微量元素地球化学特征反映其源区残留相以角闪石、辉石为主，有少量斜长石，石榴石可能有少量残留，温压条件可能为含石榴石角闪岩相，这一特征支持岩浆源于俯冲板片发生部分熔融的模式，而不支持加厚下地壳底侵玄武岩部分熔融模式(源区需要达到具有较高压力的榴辉岩相)。另外，白石砬子TTG花岗岩Nb质量分数较高，Nb/Ta值与E-MORB^[23]相接近，这可能与岩体中存在富Ti矿物(如榍石)有关，可能与源区岩石物质有关，但不表明源区压力较大，存在金红石作为残留矿物^{[22, 24]}。

底图据文献[25]。图 10 研究区(La/Yb)_N- Yb _N图(a)与Sr/Y-w(Y)图(b) Figure 10 Diagrams of (La/Yb)_N- Yb _N(a)and Sr/Y-w(Y) (b) in the study area

图选项

野外调查可见闪长质岩浆与英云(花岗)闪长质岩浆机械不完全混合的现象(图 11)。白石砬子村北可见白石砬子岩体内发育闪长质微粒包体，包体含量和大小自东向西逐渐增加，初始包体含量较少，以透镜状小包体出现，包体含量逐渐增加，并呈脉状、团块状分布于寄主英云闪长岩内，进一步形成闪长质小岩株或岩体出现。闪长质和英云(花岗)闪长质岩浆间接触关系多为突变接触，个别呈渐变过渡或呈混合状、迷雾状。闪长质岩石以细粒结构为主，部分为似斑状结构，个别发育冷凝边，局部具有明显的流动构造，上述结构构造特征反映了中基性岩浆与酸性岩浆半塑性混合的特点。说明本套岩浆岩源区可能有2个(或以上)，分别形成闪长质岩浆和花岗闪长质或英云闪长质岩浆，其中闪长质岩浆La、K等LILE含量、(La/Yb)_N和Sr/Y值相对更低，而花岗闪长质或英云闪长质岩浆更接近埃达克质岩浆。隋振民等^[3]对“黑花山岩体”研究认为上述差异不是岩浆结晶分异的结果，可能是由于两种岩浆起源于不同地壳深度，两套不同的岩浆在同时侵位过程中发生机械混合。

a.英云闪长岩呈脉状、条带状侵入闪长岩；b, c.英云闪长岩中条带状、透镜状、迷雾状闪长质包体。图 11 研究区白石砬子TTG花岗岩闪长质岩浆与英云(花岗)闪长质岩浆机械不完全混合现象 Figure 11 Incomplete and mechanical magmatic mixing of dioritic and tonalitic (granodioritic) magma of Baishilazi TTGs in the study area

图选项

另外, 可见花岗岩明显地侵入到变质地层(包括兴华渡口群和落马湖群)中，变质岩地层呈捕掳体分布，形态有透镜状、条带状等，大小从几厘米到几十米大小不等，局部发育交代混染作用，如形成矽卡岩等。在托牛河岩体和柏树山岩体内发现的450~470 Ma和1 699 Ma捕获锆石，同样表明老变质岩参与到岩浆演化中。因此，白石砬子TTG花岗岩在后期演化过程中与变质岩围岩发生一定的同化混染作用，变质地层成分的加入可引起原岩K、Al等元素含量增加，使得该岩体相对典型TTG花岗岩富钾和过铝。

对于本期岩浆的源区性质，隋振民等^[3-4]获得“黑花山岩体”具有正的ε_Nd(t)值(0.23~1.51)、ε_Hf(t)(7.25~11.64) 和较低的I_Sri(0.704 8~0.706 5)，Nd二阶模式年龄(T_DM2)为0.76~ 0.95 Ga，Hf二阶模式年龄(T_DM2)为0.493~0.754 Ga；苟军等^[16]对黑河西部英云闪长岩和褚少雄等^[15]对三矿沟花岗闪长岩也获得相似的Sr-Nd-Hf同位素结果，共同反映了黑河西北部早中侏罗世TTG花岗岩类具有高Nd、Hf和低Sr同位素特征，而岩浆源区可能是新元古代—早古生代从亏损地幔新增生的玄武质岩石。

6.3 白石砬子TTG花岗岩形成构造背景及意义

对大兴安岭中生代大面积花岗岩的形成构造背景存在不同的认识，近年来主要观点有：1) 与古太平洋板块俯冲体制有关^{[3-4, 15-16]}；2) 与由古亚洲洋古生代板块消亡产生的冷地幔柱或造山后伸展作用或陆内造山有关^[26-27]；3) 与蒙古—鄂霍茨克洋的俯冲闭合、碰撞造山有关^[28-34]。

本次工作确认的白石砬子系列花岗岩，以花岗闪长岩-英云闪长岩-石英闪长岩-闪长岩-二长花岗岩等为岩石组合，岩石地球化学特征具有富硅碱，低铁、镁、钙，钠质，偏铝质-弱过铝质，属于钙碱性系列，其类型可归于Maniar和Piccoli^[35]划分的岛弧-大陆弧花岗岩类(图 12)。另外该系列花岗岩化学成分在R₂-R₁构造环境判别图中落于2区和3区内，在w(Nb)-w(Y)构造环境判别图中主要落于火山弧与同碰撞造山火山岩区内(图 13)。因此，白石砬子系列花岗岩的存在反映出早—中侏罗世小兴安岭西北部属于与洋壳俯冲有关的活动陆缘环境。

底图据文献[33]。IAG.岛弧花岗岩类；CAG.大陆弧花岗岩类；CCG.大陆碰撞花岗岩类；POG.后造山花岗岩类；RRG.与裂谷有关的花岗岩类；CEUG.与大陆的造陆抬升有关的花岗岩类；OP.大洋斜长花岗岩类。图 12 研究区白石砬子系列花岗岩形成构造环境判别图 Figure 12 Tectonic environment discrimination diagram of Baishilazi series granite in the study area

图选项

a:1.地幔分异环境；2.板块碰撞前环境；3.碰撞后隆升环境；4.晚造山环境；5.非造山环境；6.同碰撞环境；7.造山后环境。图 13 研究区白石砬子系列花岗岩R₂-R₁(a)与w(Nb)-w(Y)构造环境判别图(b) Figure 13 Diagrams of R₂-R₁ (a)an w(Nb)-w(Y)(b)of Baishilazi granites in the study area

图选项

现有研究表明，古亚洲洋闭合造山后伸展作用形成于三叠纪阶段，而侏罗纪及之后形成的岩浆岩主要与蒙古—鄂霍茨克洋造山带演化和古太平洋的俯冲及弧后伸展体质有关；但早—中侏罗世岩浆岩与蒙古—鄂霍茨克洋的闭合及远程效应有关^{[33-34, 36-37]}。

虽然传统认为蒙古—鄂霍茨克洋中生代闭合过程不存在双向俯冲^[38]，但近来研究认为蒙古—鄂霍茨克洋存在向南俯冲的证据：佘宏全等、许文良等、Tang等、Wang等^[29-34]认为额尔古纳地块三叠纪—侏罗纪侵入岩和火山岩及相关斑岩型矿床形成与蒙古—鄂霍茨克洋的俯冲有关；Didenko等^[37]通过对126°E、40°N—56°N综合物探剖面分析认为，蒙古—鄂霍茨克洋在175 Ma存在向额尔古纳地块的俯冲作用，形成相应的岛弧火山岩和花岗岩。这与本次工作厘定的白石砬子TTG花岗岩具有时空上的一致性^[39]。区域地层方面，研究区及外围中生代沉积地层仅有山间盆地相和河流相的下三叠统老龙头组(T₁l)和中侏罗统七林河组(J₂q)，且分布范围有限，说明当时本地处于挤压隆升剥蚀阶段。因此，白石砬子早—中侏罗世TTG花岗岩的形成，反映了在早—中侏罗世蒙古—鄂霍茨克洋发生闭合并存在洋壳向南部微陆块的俯冲作用，当时大兴安岭北部及小兴安岭西北部的构造环境可能与现今安第斯造山带相似，洋壳俯冲作用引发原微陆块于新元古代—早古生代新增生的玄武质下地壳的部分熔融，进一步形成相应的TTG花岗岩以及具有埃达克岩特征的其他岩浆岩。

7 结论

通过对小兴安岭西北部黑河地区中生代花岗岩开展岩石学、岩石地球化学和年代学研究，结合已有工作资料，得出以下主要认识：

1) 小兴安岭西北部白石砬子系列花岗岩主要由英云闪长岩-花岗闪长岩以及石英闪长岩和闪长岩组成，锆石U-Pb LA-ICP-MS测年显示其侵位时间为178~169 Ma，为早—中侏罗世花岗岩。

2) 通过岩石地球化学方法确定白石砬子系列花岗岩为高Al₂O₃型TTG花岗岩，整体具有富硅、碱、铝，钠质，贫铁、镁、钛特征，属于钙碱性、偏铝质-弱过铝质系列，微量和稀土元素主体具有低Sr/Y、(La/Yb)_N，弱或无负δEu异常特征。

3) 岩浆源区残留相矿物可能以角闪石、辉石为主，有少量斜长石和石榴石残留，岩浆在上升侵位过程中发生两种岩浆的机械混合，并与围岩发生少量的同化混染作用。

4) 形成环境为与洋壳俯冲有关的岛弧活动陆缘环境，与蒙古—鄂霍茨克洋的闭合作用密切相关，反映侏罗纪蒙古—鄂霍茨克洋发生洋壳向南的俯冲作用。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201704112
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赵院冬, 车继英, 吴大天, 许逢明, 赵君, 李士超

Zhao Yuandong, Che Jiying, Wu Datian, Xu Fengming, Zhao Jun, Li Shichao

小兴安岭西北部早—中侏罗世TTG花岗岩年代学、地球化学特征及构造意义

Early-Middle Jurassic TTG Granites in Northwest of Lesser Xing'an Range: Its Geochronology, Geochemical Characteristics and Tectonic Significance

吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(4): 1119-1137

Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(4): 1119-1137.

http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201704112

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收稿日期: 2016-10-21

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