華永成　趙振荃　熊鵬磊　張樹岐

(1.河北地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院；2.黑龍江地球物理勘察院)

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黑龍江寶清地區(qū)早二疊世二長花崗巖年代學(xué)及地球化學(xué)特征

華永成1趙振荃1熊鵬磊2張樹岐2

(1.河北地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院；2.黑龍江地球物理勘察院)

對黑龍江寶清地區(qū)早二疊世二長花崗巖的年代學(xué)、地球化學(xué)特征進(jìn)行了詳細(xì)分析，結(jié)果表明：①LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測年結(jié)果顯示樣品2029的分析年齡為(275.9±1.8)Ma，樣品4228的分析年齡為(298.8±3.6)Ma，測年結(jié)果表明該類樣品形成于早二疊世；②該類巖石主量元素為高硅、富鋁、貧鈣，低鎂、低鐵，在侵入巖w(SiO2)-AR圖解中，亦屬堿性，在侵入巖 w(K2O)-w(Na2O)鉀質(zhì)鈉質(zhì)系列圖解中，屬于鉀質(zhì)巖石系列；③微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖顯示，4條蛛網(wǎng)模式曲線形態(tài)趨于一致，Rb、La、Nd顯現(xiàn)峰值，Ta、Sr呈現(xiàn)谷，P為負(fù)異常；③稀土元素總量153.77%～219.88%，平均186.29%，輕稀土元素富集，重稀土虧損，δEu為0.64～1.35，平均0.97，除龍慶河301高地二長花崗巖體屬由上地殼經(jīng)不同程度的部分熔融形成外，其他巖體屬基性巖漿分異型；④在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖解中顯示斜率(La/Yb)N為6.69～21.58，4條曲線形態(tài)不盡一致，總體曲線右傾，輕稀土富集型，結(jié)合區(qū)域研究資料表明為地幔深熔火山弧邊緣碰撞帶的構(gòu)造環(huán)境，同屬火山弧邊緣侵入巖。

二長花崗巖早二疊世年代學(xué)特征地球化學(xué)特征鋯石U-Pb定年構(gòu)造環(huán)境

黑龍江寶清地區(qū)位于興凱湖與布列亞山地塊區(qū)，屬于佳木斯隆起帶與寶清過渡帶的接觸部位[1]，地質(zhì)歷史漫長，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。近年來，有關(guān)西部和中部地質(zhì)單元的研究成果較多，但對佳木斯地塊東部地質(zhì)單位的研究相對薄弱[2-4]。為此，本研究對寶清地區(qū)早二疊世二長花崗巖年代學(xué)及地球化學(xué)特征進(jìn)行探討。

1　地質(zhì)背景

黑龍江寶清地區(qū)區(qū)域大地構(gòu)造上屬于佳木斯地塊東緣，佳木斯地塊東緣位于黑龍江省東部寶清—密山地區(qū)，東側(cè)為躍進(jìn)山拼貼帶，南側(cè)為敦化—密山斷裂帶[1]。樣品5340采集于寶清縣圖幅西南角的古井子二長花崗巖體，其巖體以北為第四系更新統(tǒng)的階地堆積層。樣品4228采集于青龍山圖幅東北角的大梨樹溝王庵溝頂二長花崗巖體，該巖體以東與侏羅系上統(tǒng)松木溝組的巖體呈不整合接觸，以西為第四系全新統(tǒng)的大梨樹溝低漫灘堆積層。樣品1057采集于青龍山圖幅中部的大百石河西小溝叉428.1高地巖體，該巖體以東為第四系全新統(tǒng)的大百石河低漫灘堆積層。樣品2029采集于防火站圖幅西側(cè)的龍慶河301高地巖體，該巖體以西為早二疊系花崗閃長巖體，以東為第四系全新統(tǒng)龍慶河低漫灘堆積層。

2　巖相學(xué)特征

樣品5340為肉紅色粗中—中粒二長花崗巖，中粒半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，在顯微鏡下鉀長石為條紋長石，條紋結(jié)構(gòu)，粒度0.5～5mm，含量45%；斜長石為半自形板狀，聚片雙晶絹云母化，部分出現(xiàn)高嶺土化，An27，粒度0.5～4mm，含量30%～45%；石英為半自形粒狀；粒度0.7～3.5mm，含量20%～25%；暗色礦物為黑云母，少量，向白云母轉(zhuǎn)化，含量2%，此外，含少量磁鐵礦。

樣品4228為暗肉紅色—肉紅色二長花崗巖，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)隱晶質(zhì)-球粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，在顯微鏡下鉀長石為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，斑晶他形，粒度1.9～5mm，含量2%，基質(zhì)占70%，為長英礦物；斜長石為斑晶，半自形板狀，聚片雙晶，絹云母化，An31，粒度0.2～1.8mm，含量20%；石英為他形粒狀，具溶蝕現(xiàn)象，粒度0.4～1.8mm，含量5%，暗色礦物為黑云母，向白云母轉(zhuǎn)化，粒度0.35～1mm，含量1%，其他礦物為磁鐵礦。

樣品1057為肉紅色中—細(xì)粒二長花崗巖，中—細(xì)粒半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，在顯微鏡下鉀長石為條紋長石和微斜長石，半自形板狀—他形條紋結(jié)構(gòu)和格子雙晶，粒度0.8～5mm，含量40%～50%；斜長石為半自形板狀，聚片雙晶，絹云母化，An26～33，粒度1.5～4mm，含量25%～35%；石英為半自形粒狀，波狀消光，粒度0.8～2.5mm，含量20%～25%，個別35%～40%，暗色礦物為黑云母，片狀，平行消光，部分泥石化，含量1%～5%；其他礦物為綠簾石、磷灰石、磁鐵礦。

樣品2029為淺肉紅色粗—中粒二長花崗巖，中粒半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，在顯微鏡下鉀長石為條紋長石，半自形板狀，且包裹著斜長石，粒度2～5mm，含量35%；斜長石為半自形板狀，聚片雙晶和卡鈉聯(lián)合雙晶，粒度2～5mm，含量30%；石英為他形粒狀，粒度2～5mm，含量30%。

3　U-Pb同位素測年

用于鋯石U-Pb定年的樣品為TW2029、TW4228，將樣品清凈，在河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室挑選鋯石。首先將鋯石樣品放于環(huán)氧樹脂中，然后進(jìn)行磨蝕與拋光直至鋯石核部出露。鋯石U-Pb年齡在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用LA-ICP-MS方法測定，試驗(yàn)中采用He氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，鋯石91500作為外標(biāo)，NIST600作為內(nèi)標(biāo)。鋯石測定點(diǎn)的同位素比值、U-Pb表面年齡和U-Pb含量計算采用GLIT-TER程序，采用ISO-PLOT程序計算鋯石加權(quán)平均年齡及繪制諧和圖。在龍慶河301高地巖體2029點(diǎn)采集同位素樣品，獲得鋯石單礦物L(fēng)A-ICP-MS法分析的年齡值為(275.9±1.8)Ma(圖1、表1)。另外，在王庵溝頂二長花崗巖體4228點(diǎn)獲得鋯石單礦物L(fēng)A-ICP-MS法分析的年齡值為(298.8±3.6)Ma(圖2、表2)。據(jù)上述分析可確定該巖組時代為早二疊世。

圖1　TW2029樣品鋯石LA-ICP-MS U-Pb

圖2　TW4228樣品鋯石LA-ICP-MS U-Pb

樣品編號含量/(×10-6)PbUTh同位素比值w(206Pb)/w(238U)1σw(207Pb)/w(235U)1σw(207Pb)/w(206Pb)1σw(208Pb)/w(232Th)TW2029-01224001970.04360.00050.31450.01600.05270.00280.0143TW2029-02183531180.04390.00070.33180.01470.05570.00260.0145TW2029-03122291100.04380.00070.31200.02010.05200.00350.0126TW2029-04469152860.04390.00050.33610.01230.05560.00200.0134TW2029-05204001310.04380.00090.33820.01720.05620.00280.0128TW2029-06193671050.04390.00070.34030.01600.05710.00270.0143TW2029-07152851290.04380.00100.36320.02360.06030.00370.0141TW2029-08213971310.04370.00090.33660.02260.05570.00370.0149TW2029-0913251920.04380.00070.30890.01960.05230.00350.0141TW2029-10213991330.04370.00080.33470.02570.05560.00440.0136TW2029-11244073220.04390.00050.30200.01380.04940.00220.0136TW2029-12163001290.04390.00090.30500.02580.04970.00390.0133TW2029-13295133230.04290.00050.32170.01200.05450.00220.0131TW2029-14152791120.04380.00090.29920.01670.05060.00300.0142TW2029-15438263260.04390.00050.30210.01000.04980.00160.0135

續(xù)表

表2　TW4228樣品鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年齡測試結(jié)果

續(xù)表

4　巖石地球化學(xué)特征

4.1巖石化學(xué)特征

黑龍江寶清地區(qū)二長花崗巖主量元素分析結(jié)果見表3。由表3可知，主要氧化物含量：高硅，w(SiO2)平均73.01%；富鋁，w(Al2O3)平均14.33%；富鈉，w(Na2O)平均3.99%；貧鈣，w(CaO)平均1.07%；低鎂，w(MgO)平均0.03%；低鐵，w(FeO)平均0.66%。在侵入巖w(SiO2)-AR圖解(圖3)中，屬堿性；在侵入巖w(K2O)-w(Na2O)鉀質(zhì)鈉質(zhì)系列圖解(圖4)中，屬鉀質(zhì)巖石系列；A/CNK值平均1.29%，據(jù)A/CNK=1.1判別值，大梨樹溝王庵溝頂花崗斑巖體屬S型，其余為I型；依A-C-F三角圖解屬I-S型，I型花崗巖居多。由I型花崗巖的元素特征可知，源巖物質(zhì)可能為敦化—密山斷裂帶的產(chǎn)物。由S型花崗巖的元素特征可知，以殼源沉積物質(zhì)為源巖，經(jīng)部分熔融、結(jié)晶產(chǎn)生的花崗巖，可能是佳木斯地塊與興凱地塊之間古亞洲洋消失同碰撞期的產(chǎn)物。

圖3　侵入巖w(SiO2)-AR圖解

樣品編號含量/%SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgO534072.600.2015.260.700.080.020.07422872.020.3714.841.160.450.050.50105771.220.3413.800.561.760.030.82202972.720.1314.660.920.390.020.13465276.480.1613.080.260.610.020.24樣品編號含量/%CaONa2OK2OP2O5燒失量w(Na2O+K2O)53400.375.643.860.020.589.3242280.554.003.820.101.727.8210571.153.224.970.061.208.1920291.043.815.020.040.688.8346522.233.272.420.010.5013.08樣品編號總量/%里特曼指數(shù)A/CNKw(K2O)/w(Na2O)534099.402.931.570.71422899.622.111.770.96105799.352.381.481.54202999.602.621.491.32465299.3576.481.650.26

圖4　w(K2O)-w(Na2O)鉀質(zhì)鈉質(zhì)系列圖解

4.2巖石稀土元素特征

黑龍江寶清地區(qū)二長花崗巖稀土元素含量及特征參數(shù)見表4。由表4可知：w(ΣREE)183.57%～240.51%，平均207.82%；w(LREE)132.8%～203.37%，平均170.4%，LREE富集；w(HREE)10.26%～20.97%平均15.84%，HREE虧損；δEu0.64～1.35，平均0.97，Eu異常較弱；w(LREE)/ w(HREE) 6.33～19.57，平均11.87；在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖解(圖5)中顯示，(La/Yb)N6.69～21.58，4條曲線形態(tài)不盡一致，總體曲線右傾，輕稀土富集型。古井子二長花崗巖體顯示重稀土富集，Eu富集，為正異常。龍慶河301高地二長花崗巖體Eu虧損，呈負(fù)異常；西小溝叉428.1高地二長花崗巖體(XT1057)、王奄溝頂花崗斑巖體(XT4228)Eu表現(xiàn)不明顯，曲線分布型式顯示為同期異源產(chǎn)物。在w(Rb)-w(Yb+Ta)不同類型侵入巖圖解中，屬火山弧花崗巖；在w(Rb)-w(Y+Nb)圖解中，則為火山弧邊緣花崗巖。

表4　黑龍江寶清地區(qū)二長花崗巖稀土元素分析結(jié)果

圖5　稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式

4.3巖石微量元素特征

黑龍江寶清地區(qū)二長花崗巖微量元素含量及特征參數(shù)見表5。由表5可知：樣品中除Ba、Zr、Th外，其余所有微量元素的含量都很低，特別強(qiáng)烈表現(xiàn)出虧損U、Ta、Hf等元素，據(jù)張琪[5-6]提出的花崗巖分類方法，古井子二長花崗巖體(樣品5340)、大梨樹溝王庵溝頂花崗斑巖體(樣品4228)為低Sr、高Yb的島弧成因的埃達(dá)克巖型花崗巖類; 大百石河西小溝叉428.1高地二長花崗巖體(樣品1057)、龍慶河301高地二長花崗巖體(樣品2029)為低Sr、低Yb的喜馬拉雅型花崗巖類。據(jù)微量元素組合判別，侵入巖成因類型趨向I型；據(jù)w(Rb)/w(Sr)值，巖組趨向同熔型；據(jù)w(Rb)/w(Li)值，則為同熔型-改造型。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6)顯示，4條蛛網(wǎng)模式曲線形態(tài)趨于一致，Rb、La、Nd顯現(xiàn)峰值，Ta、Sr呈現(xiàn)谷，P為負(fù)異常，WL3530曲線表現(xiàn)離散，可能為同期次。

表5　黑龍江寶清地區(qū)二長花崗巖微量元素分析結(jié)果

5　討　論

5.1巖石組合及演化特征

二長花崗巖體的巖性較均一，從粗粒到粗—中粒，無明顯界限，暗色礦物含量總體較少，同時含有少量的磁鐵礦。該巖體附近均發(fā)育第四系地層，且主量元素的特征參數(shù)變化較小，但稀土元素和微量元素的特征參數(shù)變化較大。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖解中4條曲線形態(tài)不盡相同，總體曲線右傾，輕稀土富集型。古井子二長花崗巖體顯示重稀土富集、Eu富集，為正異常。龍慶河301高地二長花崗巖體Eu虧損，呈負(fù)異常。西小溝叉428.1高地二長花崗巖體(XT1057)、王奄溝頂花崗斑巖體(XT4228)Eu表現(xiàn)不明顯，曲線分布型式顯示為同期異源產(chǎn)物。據(jù)w(Rb)-w(Yb+Ta)不同類型侵入巖圖解，屬火山弧花崗巖；據(jù)w(Rb)-w(Y+Nb)圖解，則為火山弧邊緣花崗巖。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖顯示，4條蛛網(wǎng)模式曲線形態(tài)趨于一致，Rb、La、Nd顯現(xiàn)峰值，Ta、Sr呈現(xiàn)谷，P為負(fù)異常，WL3530曲線表現(xiàn)離散，可能為不同期次。

圖6　微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)

5.2巖體形成年齡

在王庵溝頂二長花崗巖體4228點(diǎn)獲得的鋯石單礦物L(fēng)A-ICP-MS法分析年齡為(298.8±3.6)Ma。在龍慶河西301高地巖體2029點(diǎn)采集同位素樣品，獲得的鋯石單礦物L(fēng)A-ICP-MS法分析年齡為(275.9±1.8)Ma。該2個年齡值為巖漿鋯石的結(jié)晶年齡，即代表了二長花崗巖的形成年代。由于王庵溝頂二長花崗巖體的形成時代早于龍慶河301高地的巖體，說明他們?yōu)椴煌瑫r期的侵入體。

5.3構(gòu)造背景

在二長花崗巖礦物組成上，除主要礦物外，還含有少量磁鐵礦，常量元素具有高硅、富鋁、富鈉、貧鈣、低鎂、低鐵等特征，微量元素富集Ba、Zr、Th、LREE，貧U、Ta和Hf。稀土元素富集輕稀土，在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖中，4條曲線不盡一致，總體曲線右傾。在侵入巖w(Rb)-w(Yb+Ta)差別圖解(圖7)和w(Rb)-w(Yb+Nb)圖解(圖8)中，3個樣品投點(diǎn)同屬火山弧邊緣侵入巖，為地幔深熔火山弧邊緣碰撞帶的構(gòu)造環(huán)境，表明佳木斯地塊東部二疊紀(jì)期間處于活動大陸邊緣的構(gòu)造背景中，當(dāng)時應(yīng)該存在1個自東向西俯沖的大洋板塊。

圖7　不同類型花崗巖 w(Rb)-w(Yb+Ta)圖解

圖8　不同類型花崗巖w(Rb)-w(Yb+Nb)圖解

6　結(jié)　語

結(jié)合巖石U-Pb同位素測年、主量元素、微量元素、稀土元素測試結(jié)果，對黑龍江寶清地區(qū)早二疊世二長花崗巖的年代學(xué)、地球化學(xué)特征進(jìn)行了深入探究，將該地區(qū)二長花崗巖分為I型花崗巖和S型花崗巖兩大類，王庵溝頂二長花崗巖體的形成時代早于龍慶河301高地巖體，原巖物質(zhì)可能是一種敦化—密山斷裂帶的產(chǎn)物或佳木斯地塊與興凱地塊之間古亞洲洋消失同碰撞期的產(chǎn)物，產(chǎn)出于地幔深熔火山弧邊緣碰撞帶的構(gòu)造環(huán)境。

[1]黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.黑龍江省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1993.

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2016-03-10)

華永成(1989—)，男，碩士研究生，050000 河北省石家莊市裕華區(qū)槐安東路136號。