黑龙江省五道岭地区花岗斑岩地球化学特征及地质意义

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郗爱华, 王明智, 葛玉辉, 等. 黑龙江省五道岭地区花岗斑岩地球化学特征及地质意义[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(4): 1159-1171 复制到剪切板

Xi Aihua, Wang Mingzhi, Ge Yuhui, et al. Geochemistry and Geological Significance of Granite Porphyry in Wudaoling, Heilongjiang Province[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(4): 1159-1171. 复制到剪切板

黑龙江省五道岭地区花岗斑岩地球化学特征及地质意义

郗爱华^1,2, 王明智², 葛玉辉¹, 李碧乐², 王泉³, 朱靓¹

1. 西南石油大学地球科学与技术学院, 成都 610500;
2. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061;
3. 黑龙江省有色金属地质勘查703队, 哈尔滨 150300

收稿日期: 2016-10-15

作者简介: 郗爱华(1963—), 女, 博士, 教授, 主要从事矿床学方面研究, E-mail:aihuaxi@163.com

通信作者: 王明智(1990—), 男, 硕士, 主要从事岩石学、矿物学、矿床学方面研究, E-mail:284415993@qq.com

基金项目: 国家自然科学基金项目（41272095）

摘要: 五道岭钼矿床是伊春—延寿成矿带上最南部的矽卡岩型矿床。本次工作通过调研矿床寄主岩石边缘的花岗斑岩发现，花岗斑岩与赋矿正长花岗岩不仅形成时代一致，还存在岩石地球化学的相似性：花岗斑岩的锆石U-Pb年代学显示其形成时代为（194.1±2.0）Ma，寄主岩石正长花岗岩形成时代为（193. 9±1.3）Ma；花岗斑岩为I型向A型花岗岩过渡的岩石类型，更趋近于A型花岗岩，正长花岗岩属于典型的A型花岗岩，且两者均为高Si、富K-Na、富Al的高钾钙碱性-弱碱性、准铝-过铝质的岩石，具有富集大离子亲石元素Rb、K和轻稀土元素，亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti等特点，两者微量和稀土元素分布趋势一致，显示它们可能是同源岩浆的产物。花岗斑岩的初始Sr比值⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr为0.723 123，结合区域地质演化特征认为，五道岭花岗质岩体可能形成于古太平洋板块俯冲挤压后期的伸展环境，矽卡岩型钼矿床的成矿作用或许与花岗斑岩的侵入密切相关，暗示区域上存在这期花岗斑岩成矿的可能性。

关键词: 五道岭花岗岩 U-Pb年代学 A型花岗岩地球化学伊春—延寿成矿带黑龙江省

Geochemistry and Geological Significance of Granite Porphyry in Wudaoling, Heilongjiang Province

Xi Aihua^1,2, Wang Mingzhi², Ge Yuhui¹, Li Bile², Wang Quan³, Zhu Qian¹

1. School of Geoscience & Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China;
2. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China;
3. No.703 Team of Heilongjiang Geological Prospecting Bureau for Non-Ferrous Metals, Harbin 150300, China

Supported by National Natural Science Foundation of China (41272095)

Abstract: Located in the southern end of Yichun-Yanshou metallogenic belt, Wudaoling molybdenum deposit is a typical skarn type deposit. Through researching on the granite porphyry on the edge of the host rocks, we found that the granite porphyry and ore-bearing syenogranite have not only the same formation age, but also the similar geochemical characteristics: the zircon U-Pb ages of the granite porphyry are 194.1±2.0 Ma, and the ore-bearing syenogranite ages are 193.9+1.3 Ma; the type of granite porphyry is transitional from I-type to A-type granites, and is more closer to A-type granites. The syenogranite typically belongs to A-type granites. Besides, both of the granites are high potassium calc-alkaline-weak-alkaline and metaluminous-peraluminous granites with enrichment in Si, K-Na and Al. The granites are enriched in LILE (Rb, K) and light rare earth elements, depleted of HFSE (Nb, Ta, P, Ti). The microelements follow the same trends as that of the rare earth elements, showing that they might be comagmatic products. The initial Sr isotope ratio ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr of granite porphyry is 0.723 123. Combining with the regional geological evolution characteristics, the authors suggest that the formation of Wudaoling granitic complex was related to the extended environment after the subduction of the Ancient Pacific plate; and the mineralization of skarn type molybdenum deposit may closely relate to the granite porphyry intrusion. Regionally, it implies a mineralization possibility of the granite porphyry in this phase.

Key words: Wudaoling granite zircon U-Pb dating A-type granites geochemistry Yichun-Yanshou metallogenic belt Heilongjiang Province

0 引言

斑岩型矿床作为金属Cu的最主要来源和Mo、Au等金属的重要来源，构成了从斑岩型Cu、Mo、Au到斑岩型Cu-Mo、Cu-Au以及斑岩型Pb-Zn矿床的连续成矿谱系^[1]。世界斑岩型矿床主要产于中亚蒙古成矿带、环太平洋和特提斯成矿带，分别为古生代、中生代和新生代汇聚板块最活跃的地区^[2]。伊春延寿成矿带地处中亚蒙古成矿带的东端，兴凯运动及其以后的加里东、海西、印支和燕山运动导致了诸如古亚洲洋的裂解与闭合、滨太平洋构造域的形成及转换等大型构造运动，都在一定程度上影响着该成矿带构造格局的演化及区内不同期次岩浆岩的时空分布，对花岗质岩浆及其成矿起到至关重要的制约作用。目前已经在成矿带的北部和中部，相继发现了大黑山、霍吉河、鹿鸣等一系列斑岩型Mo矿床，并且刘翠等^[3]提出鹿鸣斑岩型矿床致矿岩体为细脉状产出的花岗斑岩，并非前人认为的二长花岗岩。根据花岗岩成矿规律，同样位于伊春延寿成矿带上的五道岭矽卡岩型钼矿床，成矿作用是否与花岗斑岩的侵入相关有待考证。

五道岭位于哈尔滨市阿城区小岭镇附近，位于伊春延寿成矿带的最南端，长期以来以矽卡岩型钼矿床的存在广受关注。笔者在五道岭进行矿床地质研究时发现，矽卡岩型钼矿床时间和空间上与正长花岗岩和小型的花岗斑岩密切相关。尽管前人在此做了大量的探讨性工作^[4-6]，认为印支期白岗质花岗岩是五道岭钼矿床的成矿母岩，但随着测年技术方法的日益完善和基础地质研究程度的不断深化，一些诸如赋矿岩体形成时代、赋矿岩体是否为矿床母岩、花岗斑岩与钼金属成矿有何内在联系等系列问题仍有待进一步厘定。为此，本文系统地采集了五道岭钼矿区出露的花岗质岩石样品，并进行岩石地球化学及同位素年代学分析，力图判定岩浆的成因类型、形成时代及形成环境，推测花岗质岩石与钼金属成矿之间的内在联系，为伊春延寿成矿带花岗质岩浆活动及成矿作用提供证据。

1 地质背景和样品描述

伊春延寿成矿带位于松辽盆地东部，是松嫩地块的重要组成部分，与伊春张广才岭早古生代陆缘构造带的范围相对应^[7]。该区曾经历了古生代时期微陆块之间的碰撞拼合以及古亚洲洋闭合的褶皱隆起^[8-15]，也叠加了中、新生代环太平洋构造体系和蒙古鄂霍茨克构造体系的构造岩浆作用^[16-18]，形成了一系列NE向深断裂，切穿了早期的华北克拉通北缘的赤峰开原断裂和西拉木伦河断裂，大量中酸性岩浆沿构造断裂带侵入形成伊春延寿区域上近SN向的构造岩浆成矿带。

研究区位于伊春延寿成矿带南部哈尔滨市阿城区小岭镇附近(图 1)。区内主要出露的地层有下二叠统土门岭组的砂板岩夹灰岩和上二叠统五道岭组中酸-中性火山碎屑岩，其中五道岭组为主要的赋矿地层。矿区侵入岩主要为正长花岗岩、花岗斑岩和二长斑岩。正长花岗岩被称为“一撮毛”岩体，与花岗斑岩及二长斑岩一同沿构造裂隙不规则侵入到土门岭组和五道岭组围岩中，在接触带发生强烈的矽卡岩化并伴随热液成矿作用。矿体空间呈漏斗状，金属矿物主要为粒度粗大的辉钼矿、磁铁矿、方铅矿、黄铁矿及镜铁矿等组合，矿石主要呈自形他形斑状及粗晶结构，少量为反应边结构和交代残余结构，块状构造和浸染状构造，局部发育角砾状构造。围岩蚀变类型主要为矽卡岩化、黄铁细晶岩化、硅化、碳酸盐化和镜铁矿化。根据矿石结构和矿物共生组合关系，将成矿作用划分为3个阶段：1) 早期的石英-氧化物阶段，主要形成石英和磁铁矿；2) 中期的石英-硫化物阶段，主要形成辉钼矿、黄铁矿及少量的方铅矿；3) 晚期的低温热液阶段，以典型的碳酸盐化蚀变为特征。

1.第四系；2.白垩系宁远村组；3.侏罗系太安屯组；4.上二叠统五道岭组；5.下二叠统土门岭组；6.下二叠统玉泉组；7.花岗斑岩；8.正长花岗岩；9.推测断层；10.矿床(点)。据文献[6]修编。图 1 研究区大地构造位置(a)和五道岭地区地质略图(b) Figure 1 Geological regional location of the study area(a) and simplified geological map of Wudaoling area (b)

图选项

本次采取的样品包括正长花岗岩、花岗斑岩和五道岭组火山碎屑岩。其中：花岗斑岩位于一撮毛岩体的南部，自岩体的边缘到内部斑晶矿物的粒径逐渐变粗，基质中矿物颗粒也具有由小变大的趋势；正长花岗岩则取自一撮毛岩体的中南部，围岩是安山质岩屑晶屑凝灰岩。岩石学特征(图 2)鉴定如下：

Kf.钾长石；Pl.碱性长石；Q.石英；Bi.黑云母。图 2 花岗斑岩(a, b)和正长花岗岩(c, d)显微照片特征 Figure 2 Photomicrographs of granite porphyry(a, b) and thesyenogranite (c, d)

图选项

花岗斑岩(图 2a、b)：斑状结构，基质显微晶结构细粒结构，块状构造。斑晶矿物主要为钾长石(条纹长石)和石英，岩体内部和边缘过渡部位不等，体积分数为30%~60%。以钾长石斑晶居多，粒径为2~5 mm，常见条纹结构及高岭土化蚀变；石英斑晶粒径2~3 mm，体积分数不足10%，局部可见不规则裂纹；黑云母体积分数较少(＜2%)，多数蚀变边缘有不透明矿物富集。基质主要成分为石英和长石，少量云母，体积分数为40%~70%。岩体的不同部位基质矿物粒度大小略有变化，粒径为0.1~0.5 mm，长石及云母均不同程度弱蚀变。

正长花岗岩(图 2c、d)：中粗粒半自形他形粒状结构，块状构造，主要矿物组合为碱性长石、斜长石和石英。其中：碱性长石主要为条纹结构发育的条纹长石，粒径为4~7 mm，体积分数为40%~45%；斜长石可见密集的聚片双晶，粒径为3~5 mm，体积分数为15%~20%；石英呈他形粒状，粒径为2~4 mm，多位于长石颗粒间，体积分数为35%~45%。暗色矿物极少，局部见少量黑云母，体积分数不足1%。

安山质岩屑晶屑凝灰岩：浅紫灰色，火山凝灰结构，块状构造，主要由碎屑和填隙物两部分构成。碎屑主要为岩屑和晶屑，填隙物主要为火山灰。其中：岩屑体积分数为20%，主要为安山岩和凝灰岩碎屑；晶屑体积分数为30%，主要为斜长石和极少量的钾长石。未见石英晶屑，显示出中性火山碎屑岩的成分特点。

2 分析测试方法

用于测年的锆石由廊坊市诚信地质服务公司负责分选。锆石LA-ICP-MS法U-Pb同位素测定在天津地质调查中心实验室完成，实验室利用激光烧蚀多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)进行锆石微区原位U-Th-Pb同位素测定，仪器配置和实验流程见文献[19]。分馏校正之后的U、Pb同位素数据采用中国地质大学(武汉)刘勇胜博士^[20]研发的ICP-MS DataCal程序并结合Ludwig研发的Isoplot程序进行综合处理，采用²⁰⁸Pb校正法对普通铅进行校正，利用NIST612玻璃标样作为外标计算锆石样品的Pb、U和Th。

主量元素和微量元素分析在澳实分析检测(广州)有限公司完成。主量元素采用荷兰PANalytical公司生产的Axios型荧光光谱仪(XRF)进行检测，检测元素范围为1%~100%，准确度优于5%；微量元素采用ME-MS81方法(ICP735-ES)检测，将样品加入到LiBO₂溶剂中均匀混合，然后置于高于1 000 ℃的熔炉中熔化，用硝酸将冷却后的溶液进行定容，之后采用离子体质谱仪分析检测，分析精度优于5%。

3 分析结果 3.1 锆石U-Pb年代学

五道岭花岗斑岩代表性锆石的CL图像见图 3，锆石的U-Pb同位素测定结果见表 1。阴极发光CL图像显示，黑龙江省五道岭花岗斑岩的锆石呈半自形自形晶形态，内部结构清晰，大多数锆石边部发育震荡生长环带，少数具条痕状吸收的特点，结合较高的Th/U值(0.24~1.39，多数大于0.5) 显示它们为典型的岩浆成因。33颗锆石的分析点大多数落在谐和线附近(图 4)，少部分偏离谐和线，可能是Pb丢失造成的。岩浆锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U定年结果为100~245 Ma，峰值年龄为186~200 Ma，加权平均年龄为(194.1±2.0) Ma，指示五道岭花岗斑岩形成于中生代的早侏罗世。

图 3 五道岭花岗斑岩中代表性锆石的阴极发光图像 Figure 3 Part of the zircon CL images of the granite porphyry in Wudaoling

图选项

表 1 五道岭花岗斑岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of the granite porphyry in Wudaoling

样品编号	w_B/10^-6			Th/U	同位素比值						年龄/Ma
样品编号	Pb	Th	U	Th/U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ
WDNL1-1	27	397	880	0.45	0.049 36	0.000 96	0.214 31	0.004 40	0.031 49	0.000 33	200	2	197	4
WDNL1-2	5	73	174	0.42	0.049 11	0.001 74	0.208 92	0.008 04	0.030 86	0.000 35	196	2	193	7
WDNL1-3	10	323	338	0.95	0.050 38	0.001 12	0.203 40	0.004 84	0.029 28	0.000 31	186	2	188	4
WDNL1-4	5	120	165	0.73	0.050 97	0.001 56	0.204 10	0.006 47	0.029 04	0.000 32	185	2	189	6
WDNL1-5	9	177	296	0.60	0.049 75	0.001 35	0.214 80	0.006 08	0.031 31	0.000 33	199	2	198	6
WDNL1-6	13	947	682	1.39	0.138 67	0.003 05	0.298 48	0.006 46	0.015 61	0.000 18	100	1	265	6
WDNL1-7	19	214	459	0.47	0.144 58	0.002 28	0.712 68	0.012 92	0.035 75	0.000 39	226	2	546	10
WDNL1-8	6	121	206	0.59	0.050 96	0.001 48	0.221 54	0.007 03	0.031 53	0.000 36	200	2	203	6
WDNL1-9	26	547	603	0.91	0.257 93	0.004 46	1.070 77	0.018 63	0.030 11	0.000 33	191	2	739	13
WDNL1-10	10	161	324	0.50	0.047 82	0.001 37	0.211 20	0.007 02	0.032 03	0.000 38	203	2	195	6
WDNL1-11	80	654	2 686	0.24	0.118 35	0.001 56	0.429 92	0.006 75	0.026 35	0.000 29	168	2	363	6
WDNL1-12	14	161	374	0.43	0.146 68	0.003 89	0.606 99	0.019 59	0.030 01	0.000 40	191	3	482	16
WDNL1-13	103	1 412	1 293	1.09	0.479 76	0.007 02	2.566 18	0.061 93	0.038 79	0.000 61	245	4	1 291	31
WDNL1-14	16	276	511	0.54	0.049 67	0.001 26	0.206 25	0.005 58	0.030 12	0.000 32	191	2	190	5
WDNL1-15	21	275	675	0.41	0.049 83	0.000 75	0.215 40	0.003 57	0.031 35	0.000 34	199	2	198	3
WDNL1-16	42	652	894	0.73	0.239 88	0.004 37	1.001 31	0.023 47	0.030 27	0.000 36	192	2	704	17
WDNL1-17	26	390	787	0.50	0.049 67	0.001 28	0.215 05	0.006 39	0.031 40	0.000 35	199	2	198	6
WDNL1-18	12	258	380	0.68	0.049 94	0.001 11	0.210 22	0.004 86	0.030 53	0.000 33	194	2	194	4
WDNL1-19	13	410	391	1.05	0.049 95	0.001 24	0.212 13	0.005 57	0.030 80	0.000 33	196	2	195	5
WDNL1-20	18	358	572	0.63	0.051 62	0.000 86	0.212 32	0.004 14	0.029 83	0.000 33	190	2	195	4
WDNL1-21	41	790	1 273	0.62	0.116 01	0.002 35	0.419 36	0.006 36	0.026 22	0.000 35	167	2	356	5
WDNL1-22	13	288	390	0.74	0.050 28	0.001 28	0.214 68	0.005 94	0.030 97	0.000 34	197	2	197	5
WDNL1-23	21	418	609	0.69	0.050 45	0.001 25	0.229 49	0.006 23	0.032 99	0.000 36	209	2	210	6
WDNL1-24	31	584	898	0.65	0.049 49	0.000 90	0.213 12	0.004 06	0.031 23	0.000 34	198	2	196	4
WDNL1-25	18	480	504	0.95	0.134 02	0.003 23	0.479 84	0.011 51	0.025 97	0.000 34	165	2	398	10
WDNL1-26	15	306	464	0.66	0.050 56	0.001 55	0.210 93	0.006 73	0.030 26	0.000 32	192	2	194	6
WDNL1-27	22	442	693	0.64	0.050 64	0.001 13	0.208 79	0.004 93	0.029 90	0.000 32	190	2	193	5
WDNL1-28	19	395	386	1.02	0.132 68	0.002 88	0.692 26	0.016 70	0.037 84	0.000 42	239	3	534	13
WDNL1-29	21	477	638	0.75	0.049 75	0.001 32	0.213 34	0.006 37	0.031 10	0.000 34	197	2	196	6
WDNL1-30	21	430	662	0.65	0.064 32	0.001 46	0.255 77	0.006 01	0.028 84	0.000 31	183	2	231	5
WDNL1-31	19	394	440	0.90	0.088 60	0.001 86	0.450 92	0.010 55	0.036 91	0.000 40	234	3	378	9
WDNL1-32	45	744	1 524	0.49	0.050 98	0.001 89	0.208 21	0.008 55	0.029 62	0.000 32	188	2	192	8
WDNL1-33	19	419	626	0.67	0.050 14	0.000 97	0.207 31	0.004 40	0.029 99	0.000 32	190	2	191	4

表选项

图 4 五道岭花岗斑岩中锆石的U-Pb年龄谐和图 Figure 4 Concordia U-Pb diagrams of zircons of the granite porphyry in Wudaoling

图选项

3.2 主量元素

黑龙江省五道岭花岗质岩石的主量元素分析结果见表 2。花岗斑岩和正长花岗岩样品均表现出高Si、富K、贫Mg、低Ca的特点。SiO₂质量分数为75.40%~78.60%，Al₂O₃质量分数为11.85%~13.16%，且正长花岗岩高于花岗斑岩。全碱(Na₂O+K₂O)质量分数为6.55%~8.54%，Na₂O/K₂O值为0.69~0.99，平均值为0.75。在w(K₂O)-w(SiO₂)图解(图 5a)中，样品多数集中在高钾钙碱性系列范围区间；A/NK-A/CNK图解(图 5b)显示，样品点均落在准铝质-过铝质范围，符合高分异的I型花岗岩和A型花岗岩的部分特征。

表 2 五道岭花岗岩主量元素分析结果 Table 2 Major element analytical results for the samples of the granites in Wudaoling

样号	岩性	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MnO	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	P₂O₅	烧失量	总和	A/NK	A/CNK
WD-1	花岗斑岩	76.10	0.15	12.45	1.12	0.04	0.12	0.52	3.64	4.90	0.02	0.74	101.15	1.10	1.02
WD-2	花岗斑岩	75.40	0.15	12.30	1.27	0.04	0.12	0.52	3.50	4.93	0.01	0.76	100.35	1.11	1.02
WD-5	花岗斑岩	76.40	0.14	12.10	1.18	0.05	0.12	0.54	3.43	5.00	0.01	0.75	100.90	1.09	1.01
WD-6	花岗斑岩	76.00	0.12	11.85	0.94	0.05	0.07	0.41	3.41	4.83	0.01	0.58	99.30	1.09	1.02
WD-11	花岗斑岩	76.10	0.14	12.30	1.07	0.04	0.11	0.46	3.61	4.89	0.01	0.58	99.75	1.09	1.02
WDL-12	正长花岗岩	78.60	0.11	12.00	0.10	0.02	0.07	0.28	3.22	4.70	0.02	0.61	99.87	1.16	1.10
WDL-13	正长花岗岩	76.75	0.08	13.16	0.49	0.02	0.12	0.11	3.26	3.29	0.02	1.80	99.41	1.47	1.44
注：主量元素质量分数单位为%。

表选项

图 5 五道岭花岗岩的w(K₂O)-w(SiO₂)图解(a)和A/NK-A/CNK图解(b) Figure 5 w(K₂O)-w(SiO₂) diagram(a) and luminous aturation(b) of the granites in Wudaoling area

图选项

3.3 痕量元素

五道岭花岗质岩石痕量元素分析结果见表 3。花岗斑岩稀土总量w(ΣREE)＝68.31×10^-6~110.62×10^-6，平均为99.43×10^-6，LREE/HREE为5.87~8.77，(La/Yb)_N为3.97~6.47，具明显的Eu负异常(δEu=0.33~0.61)。正长花岗岩稀土总量明显低于花岗斑岩，其w(ΣREE)为16.41×10^-6和31.58×10^-6，(La/Yb)_N为0.59和1.89，具有明显的Eu负异常(δEu=0.31和0.62)。稀土元素标准化配分图解(图 6a)显示，正长花岗岩和花岗斑岩具有相似的配分模式，轻稀土具有右倾趋势，重稀土呈现左倾特点，Eu元素负异常“谷”特征明显。这些稀土元素特征一方面暗示两者为同源岩浆的产物，另一方面显示出岩石具有高演化强分异浅色花岗岩的地球化学特点；暗示五道岭花岗质岩浆可能经历了多阶段结晶分异并伴随斜长石的分离结晶，岩石为富含挥发性组分的高演化花岗岩类。

表 3 五道岭花岗岩微量元素、稀土元素分析结果 Table 3 Trace and rare earth elements analytical results for the samples of the granites in Wudaoling

元素及	WD-1	WD-2	WD-5	WD-6	WD-11	WDL-12	WDL-13
相关值	花岗斑岩	花岗斑岩	花岗斑岩	花岗斑岩	花岗斑岩	正长花岗岩	正长花岗岩
Rb	140.00	143.00	137.00	143.00	136.00	146.10	125.20
Sr	46.30	45.80	36.80	20.10	37.50	24.01	9.91
Y	7.40	8.20	6.50	6.50	10.50	15.20	17.31
Zr	36.20	49.20	45.70	51.40	51.10	109.21	116.31
Nb	8.50	10.30	11.00	9.80	11.10	18.20	19.29
Ba	170.00	170.00	160.00	80.00	120.00	71.90	12.16
Hf	1.50	1.90	2.10	2.10	2.00	4.15	4.14
Ga	16.40	17.20	14.80	17.05	17.75	21.11	21.80
Ta	0.78	0.90	1.06	0.81	1.00	1.58	1.50
Th	12.70	14.50	16.70	12.90	15.70	5.40	2.01
U	4.40	4.40	4.60	6.00	4.20	1.15	1.37
Ge	0.10	0.11	0.08	0.10	0.11	0.07	0.07
Li	6.20	6.30	6.40	6.10	4.80	9.58	9.59
La	26.60	26.00	14.90	24.40	25.80	7.50	2.00
Ce	50.70	49.10	29.40	48.10	50.70	11.00	3.62
Pr	4.82	4.87	2.84	4.37	4.70	0.95	0.41
Nd	14.20	13.70	9.30	12.60	13.60	2.55	1.44
Sm	2.22	2.28	1.60	2.16	2.24	0.52	0.38
Eu	0.33	0.30	0.32	0.23	0.32	0.13	0.06
Gd	2.13	1.90	1.59	1.99	2.00	0.79	0.88
Tb	0.36	0.36	0.33	0.30	0.33	0.26	0.28
Dy	2.60	2.33	2.13	2.11	2.33	1.99	2.05
Ho	0.62	0.61	0.55	0.60	0.61	0.51	0.49
Er	2.15	2.17	1.96	2.06	2.17	1.91	1.80
Tm	0.42	0.38	0.35	0.41	0.38	0.37	0.36
Yb	2.90	2.71	2.53	2.62	3.02	2.68	2.27
Lu	0.57	0.51	0.51	0.56	0.50	0.42	0.37
∑REE	110.62	107.22	68.31	102.51	108.70	31.58	16.41
∑LREE	98.87	96.25	58.36	91.86	97.36	22.65	7.91
∑HREE	11.75	10.97	9.95	10.65	11.34	8.93	8.50
LREE/HREE	8.41	8.77	5.87	8.63	8.59	2.54	0.93
(La/Yb)_N	6.18	6.47	3.97	6.28	5.76	1.89	0.59
Th/U	2.89	3.30	3.63	2.15	3.74	4.70	1.47
δEu	0.46	0.43	0.61	0.33	0.45	0.62	0.31
注：微量、稀土元素质量分数单位为10^-6。

表选项

图 6 五道岭花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分型式(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b) Figure 6 Chondrite normalized REE patterns(a) and primitive mantle normalized trace element spidergrams(b) of the granites in Wudaoling

图选项

微量元素原始地幔标准化蛛网图(图 6b)显示，五道岭花岗质岩石普遍富集Rb、K等大离子亲石元素，强烈亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。由于Ti与其他元素相比相容性更好，因此，Ti的亏损可用来印证该岩浆有壳源物质的参与或岩浆来源于地壳^[21]；高场强元素U、Th为峰，表明岩浆富含挥发分且发生了高度的演化分异。同时，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr常被认为是判别岩浆物质壳幔来源的重要标志^[22]，五道岭花岗斑岩锶同位素(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)为0.723 123(本文)，从另一个侧面证实岩体属于壳源高演化岩浆产物。然而，前人对花岗岩的研究结果表明^[23-24]，幔源岩浆演化的花岗质岩石通常具有Zr /Hf值为33~40、Nb /Ta值为11的特征，五道岭花岗质岩石Zr /Hf为21.76~28.09，Nb /Ta为10.38~12.86，具有幔源花岗质岩浆的特征显示，或许暗示了五道岭花岗质岩浆是壳幔相互作用的产物，是幔源岩浆诱发下地壳部分熔融的产物。

4 讨论 4.1 五道岭花岗质岩石的成因类型及构造环境判别

传统上认为，A型花岗岩是产于裂谷带和稳定大陆板块内部的花岗质岩石。这类岩石通常呈弱碱性，由石英、钾长石、少量斜长石和富铁黑云母或少量碱性角闪石等组成。铝质A型花岗岩(A2型)大多形成于造山后期的环境，碱性A型花岗岩(A1) 主要形成于后造山伸展拉张环境或板内非造山的构造环境，是造山作用结束的标志^[25]。

本次工作的岩石地球化学分析显示，五道岭花岗质岩石属于高Si、富K-Na、富Al的高钾钙碱性-弱碱性、准铝-过铝质的岩石。普遍富集Rb、K等大离子亲石元素，强烈亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素，具有明显的Eu负异常，并显示出岩石地球化学的相似性。花岗斑岩的Ga元素质量分数为14.80×10^-6~17.75×10^-6，正长花岗岩Ga质量分数为21.11×10^-6和21.80×10^-6，在w(Zr)-10⁴Ga/Al图解(图 7a)中，花岗斑岩样品表现出I型向A型过渡的类型，正长花岗岩则全部表现为A型花岗岩的特点。利用Nb-Y-3Ga图解(图 7b)进行判别，所有样品全部落在A1与A2边界位置，具有造山后与非造山A型花岗岩过渡的成分特点。同时，岩石中大量条纹长石的出现也可以作为A型花岗岩的矿物学标志^[24]，说明五道岭花岗质岩石应属于A型花岗岩。

图 7 A型花岗岩判别图解 Figure 7 Discrimination diagrams of A-type granites

图选项

高场强元素活动性较低不易受各种地质作用的影响。利用w(Rb)-w(Y+Nb)(图 8a)和w(Nb)-w(Y)(图 8b)变异图解进行构造环境判别，样品均落在火山弧花岗岩和同碰撞花岗岩的范围内，显示岩浆源于挤压而非板内裂谷或洋中脊等拉张环境，证实五道岭花岗质岩石应属于A型花岗岩中的A1型，是造山后期总体挤压间歇伸展环境的产物。

图 8 五道岭花岗质岩石w(Rb)-w(Y+Nb)和w(Nb)-w(Y)构造环境判别图 Figure 8 Discrimination diagrams of tectonic setting from w(Rb)-w(Y+Nb) and w(Nb)-w(Y)

图选项

4.2 岩体的成因及地质意义

本次测得花岗斑岩具有(194.1±2.0) Ma的锆石U-Pb年龄，该年龄与史鹏会等^[27]对五道岭正长花岗岩的定年结果(193.9±1.3) Ma基本一致。野外地质研究显示，正长花岗岩是五道岭一撮毛岩体的主体岩性，花岗斑岩以小岩枝状侵入在其南部边缘，空间上与之密切共生，表明花岗斑岩与正长花岗岩是同一岩浆事件的产物，侵入时代与伊春—延寿成矿带北部及中部的早侏罗世主岩浆事件相对应^[28-29]。

伊春—延寿成矿带地处中亚蒙古成矿带，主体上位于中亚造山带范围内，晚古生代以前，额尔古纳、兴安、松嫩3个地块发生相互碰撞并拼合成为一体，形成松嫩联合地块。中生代开始，松嫩联合地块与佳木斯地块沿牡丹江断裂带拼合^[30]，并使得佳木斯地块向松辽联合地块靠拢，在早侏罗世形成了加厚陆壳，发育形成了伊春—延寿花岗岩带^[31-32]。与此同时，蒙古—鄂霍茨克海与古太平洋板块相互俯冲，古亚洲洋洋壳的脱水及拆沉，各微小板块的碰撞后伸展，引起软流圈上涌：一方面带来大量热源，使地壳发生部分熔融，并与上涌的幔源岩浆发生混染形成区域岩浆-热液成矿系统；另一方面，幔源岩浆的底侵带来大量的Pb、Zn、Mo、Fe成矿元素，在壳幔混染的过程中进入岩浆-热液成矿系统中^[33-34]，岩浆的主体携带成矿流体沿巨大的裂隙带上涌，形成五道岭正长花岗岩及其周边的多金属矿床，富含挥发分的残余岩浆则侵位至浅部，冷凝成五道岭的花岗斑岩。

目前，已经在伊春—延寿成矿带的北部和中部相继发现了大黑山、霍吉河、鹿鸣等一系列斑岩型Mo矿床，成矿时代与五道岭相似^[35-37]，应为同期岩浆演化的结果。根据花岗岩成矿规律有理由推测：在五道岭钼矿床的周边或深部，或许会存在斑岩型的矿床类型，五道岭矽卡岩型钼矿床的成矿作用或许与花岗斑岩的侵入密切相关，五道岭花岗斑岩的存在为深部可能发现斑岩型矿床提供重要的地质线索。

5 结论

1) 黑龙江省五道岭存在锆石U-Pb年龄为(194.1±2.0) Ma的花岗斑岩体，形成时代与伊春—延寿成矿带中成矿的斑岩体时间相似。

2) 花岗质岩石具有准铝质-过铝质、高钾钙碱性系列A型花岗岩特征，具有富集Rb、K等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素地球化学特征。微量元素及同位素证实花岗质岩浆不仅具有壳源特征，也具有幔源物质成分的显示，可能是壳幔相互作用的产物。

3) 花岗质岩石具有形成于火山弧和同碰撞构造环境的地球化学特点，属于A型花岗岩中的A1型，是造山后期总体挤压间歇伸展环境的产物，形成于古太平洋板块俯冲挤压后期的伸展环境。

4) 五道岭矽卡岩型钼矿床的成矿作用一定意义上应该与本期的花岗斑岩侵入相关联，暗示研究区或许存在花岗斑岩成矿的可能性。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201704114
吉林大学主办、教育部主管的以地学为特色的综合性学术期刊

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郗爱华, 王明智, 葛玉辉, 李碧乐, 王泉, 朱靓

Xi Aihua, Wang Mingzhi, Ge Yuhui, Li Bile, Wang Quan, Zhu Qian

黑龙江省五道岭地区花岗斑岩地球化学特征及地质意义

Geochemistry and Geological Significance of Granite Porphyry in Wudaoling, Heilongjiang Province

吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(4): 1159-1171

Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(4): 1159-1171.

http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201704114

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收稿日期: 2016-10-15

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