王春宇 ， 王東彬， 屈嘉驥

(1.黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院, 哈爾濱 150022； 2.黑龍江石寶科技有限公司， 哈爾濱 150030)

大興安嶺北段克-河地區(qū)滿克頭鄂博組流紋巖的年代及地球化學(xué)特征

王春宇1， 王東彬1， 屈嘉驥2

(1.黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院, 哈爾濱 150022； 2.黑龍江石寶科技有限公司， 哈爾濱 150030)

為了確定大興安嶺北段克-河地區(qū)的滿克頭鄂博組形成時(shí)代及其構(gòu)造環(huán)境，對(duì)滿克頭鄂博組流紋巖開展年代學(xué)、巖石地球化學(xué)的研究。年代學(xué)研究采用U-Pb測年法，巖石地球化學(xué)研究是對(duì)流紋巖樣品進(jìn)行主量元素、微量元素及稀土元素測試，通過數(shù)據(jù)分析研究確定其構(gòu)造背景。結(jié)果表明：滿克頭鄂博組流紋巖屬鈣堿性巖石系列中的高鉀低鋁質(zhì)類型；年齡為132.20±0.49 Ma，形成于早白堊世，并不是以往認(rèn)為的晚侏羅世；滿克頭鄂博組流紋巖的形成可能與蒙古-鄂霍次克洋閉合后的造山帶伸展作用有關(guān)。

U-Pb年齡； 滿克頭鄂博組； 流紋巖； 克-河； 大興安嶺

大興安嶺地區(qū)廣泛分布大面積中生代火山巖，眾多學(xué)者對(duì)該區(qū)中生代火山巖進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究工作[1-7]。同時(shí)，也對(duì)該區(qū)的巖漿構(gòu)造演化及成礦條件進(jìn)行分析探討[8-10]，并對(duì)中生代火山巖的成因、形成年代及控礦特征持有不同觀點(diǎn)[11-12]。研究區(qū)位于大興安嶺北段主脊上，森林覆蓋嚴(yán)重，露頭出露極差，以往地質(zhì)工作程度較低。筆者在該區(qū)1∶5萬區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)內(nèi)滿克頭鄂博組火山巖進(jìn)行年代學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)特征研究，并對(duì)其形成時(shí)代，構(gòu)造背景進(jìn)行探討，為大興安嶺北段中生代火山巖的研究提供新的佐證。

1 地質(zhì)概況及巖石學(xué)特征

研究區(qū)中生代-新生代受東部濱太平洋板塊對(duì)歐亞板塊俯沖的影響，屬于濱太平洋陸緣構(gòu)造帶。區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈、巖漿活動(dòng)頻繁，區(qū)內(nèi)中生代火山巖極其發(fā)育，出露的地層主要有侏羅系塔木蘭溝組(J2tm)，早白堊世滿克頭鄂博組(K1mk)、瑪尼吐組(K1mn)、白音高老組(K1b)，全新統(tǒng)現(xiàn)代河谷沖洪積層(Qh)。區(qū)內(nèi)侵入巖不發(fā)育，構(gòu)造以北東向?yàn)橹鳎蔽飨虼沃?，見圖1。

圖1 克-河地區(qū)地質(zhì)示意

滿克頭鄂博組在研究區(qū)內(nèi)出露面積極大，巖性主要為流紋巖、流紋質(zhì)火山碎屑巖夾少量英安質(zhì)巖石、凝灰礫巖、凝灰砂巖、沉凝灰?guī)r等。其中流紋巖為該組的主體巖性，巖石手標(biāo)本多見灰色、灰白色、淺紫色，多以少斑和隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，構(gòu)造可見塊狀構(gòu)造、流紋構(gòu)造、石泡構(gòu)造。通過對(duì)石泡流紋巖顯微鏡下觀察，見圖2，發(fā)現(xiàn)石泡流紋巖為斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)球粒結(jié)構(gòu)。組成巖石的礦物成分主要為斑晶、基質(zhì)及球形石泡三部分，斑晶主要有石英、鉀長石，基質(zhì)主要由顯微細(xì)粒石英、長石組成；蝕變礦物為高嶺石等；副礦物為不透明鐵質(zhì)礦物。斑晶：鉀長石，呈板柱狀、破碎狀，具有明顯的卡氏雙晶，最高干涉色一級(jí)灰白，發(fā)生高嶺土化，以正長石和透長石為主，鉀長石被高溫熔蝕，含量占斑晶整體的80%；石英，呈它形粒狀，邊部被熔蝕呈港灣狀，具有較窄的反應(yīng)邊，最高干涉色一級(jí)黃白，一軸晶正光性，正低突起，含量占斑晶整體的20%。基質(zhì)：顯微細(xì)粒石英、長石，主要充填于球形石泡之間，另有呈拔絲狀長英質(zhì)物質(zhì)充填其中，含量占巖石整體的15%。球形石泡：為該巖石的主要組成部分，呈球形、橢球形，石泡內(nèi)部主要充填玻璃質(zhì)、顯微隱晶質(zhì)長英質(zhì)物質(zhì)，石泡后期發(fā)生脫?；?，形成放射狀球粒結(jié)構(gòu)，其中有少量的石英和長石，部分石泡可見同心環(huán)，含量占巖石整體的80%。

圖2 滿克頭鄂博組流紋巖顯微照片

2 年代學(xué)研究

對(duì)研究區(qū)內(nèi)滿克頭鄂博組流紋巖進(jìn)行鋯石測年，鋯石由河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所實(shí)驗(yàn)室分選，鋯石制靶及LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所完成測試，所使用儀器為Finnigan Neptune 型MC-ICP-MS和Newwave UP 213 紫外激光剝蝕系統(tǒng)。

天然鈾有234U、235U、238U 三 種同位素，235U和238U以不同衰變速率分別衰變成207Pb 和206Pb；232Th 衰變成208Pb。衰變過程中中間子體壽命很短可以忽略，因此可將207Pb、206Pb、208Pb 視為由235U、238U、232Th 直接形成。鋯石中富含U 和Th，貧普通Pb，可以認(rèn)為鋯石形成時(shí)不含普通Pb，即測定的所有Pb 都為U 和Th 衰變而成。則通過測定樣品中的235U、238U、207Pb 和206Pb 含量，一個(gè)樣品可以同時(shí)獲得3個(gè)獨(dú)立的年齡( 即206Pb/238U 年齡、207Pb/235U年齡和207Pb/206Pb 年齡)。U-Pb 諧和圖，見圖3，U-Pb 同位素定年數(shù)據(jù)見表1。

表1 滿克頭鄂博組流紋巖鋯石同位素分析結(jié)果

a 諧和圖

b 加權(quán)值

Fig. 3 Zircon U-Pb concordia diagrams from Manketou’ebo rhyolites

如果這3個(gè)年齡在誤差范圍內(nèi)一致，說明礦物形成以來其U-Pb 體系是封閉的，其U-Pb 同位素年齡是諧和的，這3個(gè)年齡中的任何一個(gè)都可以代表礦物形成的年齡[13]，數(shù)據(jù)方法處理參見YUAN Hong-lin(2004)的參考文獻(xiàn)[14]，年齡誤差為σ。由表1可知同位素樣品T3的19個(gè)測點(diǎn)206Pb /238U 年齡為130.9～133.9 Ma，加權(quán)平均年齡為132.20±0.49 Ma，通過測年結(jié)果可知，大興安嶺北段克一河地區(qū)滿克頭鄂博組流紋巖形成于早白堊世，并不是以往所認(rèn)為的晚侏羅世[7]。

3 地球化學(xué)特征

對(duì)該地區(qū)流紋巖樣品進(jìn)行常量元素、微量元素及稀土元素分析，元素測定是由澳實(shí)分析檢測( 廣州) 有限公司完成，主量元素分析測試采用X-射線熒光法，微量和稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法。

3.1 常量元素特征

樣品常量元素測試數(shù)據(jù)見表2。由表2可知，滿克頭鄂博期流紋巖SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70.14%～76.83%，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.55%～15.13%，K2O為3.85%～4.3%，K2O + Na2O 為7. 42% ～ 8.56%，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2% ～ 1.34%，里特曼指數(shù)σ=1.68～2.75，分異指數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為86.98～93.53%，堿度率為3.18～3.84，在K2O-SiO2圖解上樣品落入高鉀質(zhì)區(qū)(圖4a)，在Al2O3-SiO2圖上樣品落入低鋁質(zhì)區(qū)內(nèi)(圖4b)。故該區(qū)流紋巖屬鈣堿性巖石系列中的高鉀低鋁質(zhì)類型。

表2 滿克頭鄂博組流紋巖樣品主量元素分析結(jié)果

Table 2 Major elementcompositions of Manketou’ebo rhyolites%

樣品K10K11 SiO276．8370．14 TiO20．150．36 Al2O312．5515．13 Fe2O30．571．54 FeO0．200．79 MnO0．040．05 MgO0．170．64 CaO0．201．34 Na2O3．124．71 K2O4．303．85

a SiO2-K2O圖解

b Al2O3-SiO2圖解

3.2 稀土元素及微量元素特征

樣品稀土元素及微量元素測試數(shù)據(jù)見表3和表4，由表3和表4可知，滿克頭鄂博組流紋巖稀土總量∑REE為165.26×10-6～188.44×10-6，輕重稀土含量比值為3.87～6.09，輕稀土元素富集程度明顯增高，重稀土較為貧化，稀土配分曲線右傾，標(biāo)準(zhǔn)值n見圖5，重稀土一側(cè)很平緩，斜率不大，而輕稀土曲線傾斜大、陡直。w(La)/w(Sn)=4.53～6.49，說明輕稀土不僅富集，而且分餾明顯，重稀土則不富集而且分餾也差。δEu=0.47～0.60，曲線中銪無異常，有明顯虧損，而重稀土各元素含量均低，說明其分餾不明顯。親鐵元素w(Co)為0.43～2.75×10-6、w(Ni)為2.56～5.25×10-6，均低于維氏豐度值；親硫元素Cu、Zn等含量均低于維氏豐度值，Pb元素略高于維氏豐度值。

表3 流紋巖樣品稀土元素分析結(jié)果

Table 3 Trace elementand compositions of Manketou’ebo rhyolites10-6

樣品K10K11樣品K10K11La42．2037．70Tm0．250．47Ce61．4067．90Yb1．542．87Pr7．778．17Lu0．240．47Nd25．9029．70Y12．5021．30Sm4．095．23∑REE165．26188．44Eu0．601．02LREE141．96149．72Gd3．534．95HREE23．3038．72Tb0．510．73LR/HR6．093．87Dy2．834．36δEu0．470．60Ho0．520．92La/Sm6．494．53Er1．382．65La/Yb18．478．86

表4 流紋巖樣品微量元素分析結(jié)果

Table 4 Rare elementand compositions of Manketou’ebo rhyolites 10-6

a 配分曲線

b 微量元素株網(wǎng)圖

Fig. 5 REE patterns and trace element patterns from Manketou’ebo rhyolites

4 構(gòu)造背景

滿克頭鄂博組流紋巖具有高硅高鉀鈣堿性巖石特征，在微量元素構(gòu)造判別圖解上，樣品也落入造山晚期或造山期后構(gòu)造環(huán)境，與造山期后伸展構(gòu)造環(huán)境形成的花崗巖特征相似。眾多學(xué)者對(duì)大興安嶺地區(qū)早白堊世時(shí)期處于伸展環(huán)境的形成機(jī)制存在較大的分歧，目前主要有三種觀點(diǎn): 一是與地幔柱活動(dòng)有關(guān)[1,3]，二是與蒙古-鄂霍次克洋閉合后的造山帶伸展作用有關(guān)[12]，三是與古太平洋板塊的俯沖作用及俯沖后的伸展作用有關(guān)[4]。相關(guān)資料證實(shí)蒙古-鄂霍次克海形成于古生代早期，關(guān)閉于侏羅紀(jì)晚期[11]，大興安嶺地區(qū)早白堊世正處于造山期后伸展構(gòu)造環(huán)境，通過研究認(rèn)為大興安嶺北段克-河地區(qū)滿克頭鄂博組流紋巖的形成與蒙古-鄂霍次克洋閉合后的造山帶伸展作用有關(guān)。

5 結(jié) 論

(1)通過U-Pb同位素測年結(jié)果顯示，大興安嶺北段克-河地區(qū)滿克頭鄂博組流紋巖年齡為132.20±0.49 Ma，形成于早白堊世，并不是以往認(rèn)為的晚侏羅世。

(2)通過常量元素分析，滿克頭鄂博期流紋巖w(SiO2)為70.14%～76.83%，w(Al2O3)為12.55%～15.13%，w(K2O)為3.85%～4.30%，分異指數(shù)為86.98～93.53，堿度率為3.18～3.84，顯示大興安嶺北段克-河地區(qū)流紋巖屬鈣堿性巖石系列中的高鉀低鋁質(zhì)類型。

(3)大興安嶺北段克-河地區(qū)滿克頭鄂博組流紋巖的形成與蒙古-鄂霍次克洋閉合后的造山帶伸展作用有關(guān)。

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(編輯 晁曉筠 校對(duì) 李德根)

Chronology and geochemistry of rhyolites in Manketou’ebo Formation from Keyihe area，north-central Greater Xing’an Range

WangChunyu1，WangDongbin1，QuJiaji2

(1.School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology， Harbin 150022， China 2.Heilongjiang Stone Technology Co.Ltd., Harbin 150030， China)

This paper is a study on the chronology and geochemistry of the rhyolites in Manketou’ebo Formation as a way to determine the Manketou’ebo Formation time and tectonic environment of Keyihe area in north-central Greater Xing’an Range．The study of chronology uses U-Pb method and the study of geochemistry, defined as the test of Major, rare and trace elements of rhyolites samples, can determine the tectonic setting by the data analysis. The study reveals that the Manketou’ebo rhyolites is classified as a high-K low-Al type in calc-alkaline series, ranging in age between 132.20±0.49 Ma，which is the early Cretaceous rather than late Jurassic, as previously thought; the formation of the rhyolites in Manketou’ebo Formation is probably closely associated with the lithosphere extension after the closure of Mongol-Okhotsk Ocean．

U-Pb age; Manketou'ebo formation; Rhyolites; Keyihe; Greater Xing’an range

2016-12-10

王春宇(1982-)，男，黑龍江省依安人，高級(jí)工程師，研究方向：礦床學(xué)及成礦規(guī)律與成礦預(yù)測，E-mail：40218843@qq.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2017.01.010

P632.1

2095-7262(2017)01-0046-05

A