景妍,張彥龍,王清海,劉希雯,陳會(huì)軍

1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061；2.吉林大學(xué) 東北亞國(guó)際地學(xué)研究與教學(xué)中心，長(zhǎng)春 130026；3.吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，長(zhǎng)春 130021；4.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，沈陽(yáng) 110034

0 引言

作為大陸地殼的重要組成部分，花崗巖是地殼內(nèi)部/殼幔間物質(zhì)與能量傳輸?shù)谋憩F(xiàn)產(chǎn)物，包含大陸地殼演化的關(guān)鍵信息[1--2]。因此，有關(guān)花崗巖年代學(xué)、成因及構(gòu)造背景的討論有助于揭示地球演化歷史，尤其對(duì)有“花崗巖?！敝Q(chēng)的大興安嶺地區(qū)來(lái)說(shuō)，其研究意義更為顯著[3]。前人研究曾認(rèn)為大興安嶺地區(qū)規(guī)模巨大的花崗巖大部分形成于古生代[4]，但是缺乏高精度年代學(xué)資料的支持。近年來(lái)，大量高精度年齡數(shù)據(jù)的發(fā)表，已經(jīng)證實(shí)東北地區(qū)大多數(shù)花崗巖形成于中生代[5--6]。同時(shí)，這些中生代花崗巖和火山巖普遍具有正εNd(t)和εHf(t)值，以及較年輕的二階段模式年齡(TDM2)，暗示東北地區(qū)在顯生宙期間曾發(fā)生顯著的地殼增生事件[7]。然而，目前關(guān)于中國(guó)東北地區(qū)中生代構(gòu)造演化歷史的認(rèn)識(shí)還存在很多問(wèn)題，其中大興安嶺地區(qū)中生代花崗巖及火山巖形成的構(gòu)造背景仍然存在很大爭(zhēng)議：這些中生代巖漿巖的形成是與蒙古—鄂霍茨克洋閉合后造山帶伸展作用有關(guān)[8]，還是與古太平洋板塊西向俯沖作用有關(guān)[9--10]？其中，大興安嶺中生代花崗巖和火山巖作為研究中國(guó)東北地區(qū)中生代構(gòu)造演化歷史的關(guān)鍵媒介，將是解決上述問(wèn)題的重要研究對(duì)象。為此，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)大興安嶺北段龍江地區(qū)頭道溝巖體進(jìn)行鋯石 U--Pb 年代學(xué)、全巖地球化學(xué)以及鋯石Lu--Hf 同位素研究，來(lái)探討研究區(qū)花崗巖的形成時(shí)代、成因類(lèi)型、源區(qū)性質(zhì)及其相關(guān)的地球動(dòng)力學(xué)背景。

1 地質(zhì)背景與巖石學(xué)特征

中國(guó)東北地區(qū)位于中亞造山帶的東延部分，主要由一系列不同屬性的微陸塊和縫合帶拼貼而成，自西北向東南依次為額爾古納地塊、興安地塊、松嫩—張廣才嶺地塊、佳木斯—興凱地塊和那丹哈達(dá)地體[11](圖 1a)。興安地塊作為東北地區(qū)重要組成部分，古生代主要遭受古亞洲洋構(gòu)造域的改造作用，表現(xiàn)為向北與額爾古納地塊沿塔源—喜桂圖縫合帶于早古生代(～490 Ma之前)碰撞拼合[3,12]，向南則與松嫩—張廣才嶺地塊沿賀根山—黑河縫合帶于晚古生代拼貼[3,13]。中生代以來(lái)，興安地塊又經(jīng)歷古太平洋板塊的西向俯沖作用，同時(shí)可能遭受蒙古—鄂霍茨克洋構(gòu)造域的疊加改造作用，巖漿活動(dòng)劇烈，盆嶺構(gòu)造發(fā)育，具有復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史[9]。

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)齊齊哈爾市龍江縣頭道溝附近，大地構(gòu)造位置屬于興安地塊[14](圖1a)。區(qū)內(nèi)零星出露有元古代地層、古生代地層和中生代地層。其中，元古代地層包括郝家溝組(Pt1h)和劉家崴子組(Pt1l)，主要巖石組合類(lèi)型為絹云母石英片巖、綠泥斜長(zhǎng)石英片巖和二云母石英片巖等；古生代地層包括高家窩棚組(C3g)和老龍頭組(P2l)，主要由砂巖、灰?guī)r、花崗質(zhì)礫巖和中酸性熔巖等組成；中生代地層主要出露南平組(J2n)、太平川組(J2t)、龍江組(J3l)和九峰山組(J3j)，由玄武巖、安山玢巖、火山角礫巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r和酸性熔巖等組成。同時(shí)，研究區(qū)內(nèi)巖漿作用強(qiáng)烈，其活動(dòng)期次可大致劃分為華力西期、印支期和燕山期，主要巖石類(lèi)型為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖和混合花崗巖，多呈巖基產(chǎn)出，少量呈巖株出露[4]。

巖相學(xué)研究顯示：大興安嶺北段龍江地區(qū)頭道溝巖體主要由二長(zhǎng)花崗巖組成，發(fā)育晶洞構(gòu)造，主要礦物組合為石英(～40%)、堿性長(zhǎng)石(～32%)、斜長(zhǎng)石(～23%)和黑云母(～5%)(圖2)。石英呈他形粒狀，粒徑為0.3～2.5 mm，局部發(fā)生熔蝕作用，呈港灣狀，多數(shù)具波狀消光；堿性長(zhǎng)石主要為正長(zhǎng)石，可見(jiàn)少量的條紋長(zhǎng)石，粒徑為0.2～1.5 mm，部分可見(jiàn)卡式雙晶；斜長(zhǎng)石多為自形--半自形板柱狀，粒徑為0.5～2 mm，聚片雙晶發(fā)育，絹云母化蝕變明顯；黑云母呈鱗片狀，平行消光，發(fā)育一組極完全解理，可見(jiàn)淺黃--黃綠色吸收性，粒徑變化于0.1～0.8 mm，邊部綠泥石化和暗化現(xiàn)象明顯；含少量鋯石、磷灰石和榍石等副礦物(圖2a)。

圖1 東北地區(qū)大地構(gòu)造圖(a)和龍江地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)Fig.1 Geotectonic map of Northeast China(a) and sketched geological map of Longjiang area(b)

Qtz.石英；Kfs.鉀長(zhǎng)石；Pl.斜長(zhǎng)石；Bi.黑云母.圖2 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖的顯微照片F(xiàn)ig.2 Microphotographs of Early Cretaceous monzogranite from Longjiang area

2 分析方法

測(cè)試樣品的鋯石分選和制靶工作分別由河北省廊坊宇能礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司和北京凱德正科技有限公司完成，鋯石U--Pb同位素測(cè)試分析在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所進(jìn)行。鋯石U--Pb同位素測(cè)試分析采用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA--ICP--MS)，其中激光束斑直徑為36 μm，脈沖頻率為10 Hz，測(cè)定過(guò)程以高純度氦氣(He)為剝蝕物質(zhì)的載氣。U--Pb同位素分餾以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校正，以澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ--1作為輔助標(biāo)樣。其中GJ--1的年齡測(cè)定范圍為612.2～614.6 Ma (加權(quán)平均年齡為612.9 Ma)，該值與GJ--1的標(biāo)準(zhǔn)年齡613±6 Ma在誤差范圍內(nèi)一致。鋯石U--Pb同位素比值及相應(yīng)的元素含量的數(shù)據(jù)處理采用Glitter (ver. 4.4，Macquarie University)程序進(jìn)行，同位素比值的普通鉛校正采用Andersen (2002)[15]的方法，運(yùn)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)程序Isoplot/Ex(3.0)完成樣品的年齡計(jì)算并繪制諧和圖。實(shí)驗(yàn)原理和具體操作流程參見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。

基于鋯石U--Pb同位素年齡的測(cè)定，鋯石原位Lu--Hf同位素分析在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究完成。實(shí)驗(yàn)采用193 nm激光取樣系統(tǒng)的多接收電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA--MC--ICP--MS)，測(cè)試過(guò)程中激光束斑直徑為60 μm，脈沖頻率為10 Hz，激光脈沖能量為10 J/cm2。使用哈佛大學(xué)標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500進(jìn)行儀器最佳化，實(shí)驗(yàn)原理和具體操作流程參見(jiàn)文獻(xiàn)[17]。

待測(cè)樣品的全巖主量、微量化學(xué)分析在北京核工業(yè)地質(zhì)研究院進(jìn)行，主量元素和微量元素分析采用的儀器分別是PW2404型熒光光譜儀(XRF)和ELEMENT XR型電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP--MS)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試流程參照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14506.14--2010和GB/T14506.30--2010。對(duì)比國(guó)家標(biāo)樣GDW07104分析，測(cè)試樣品的主量和微量元素分析精度和準(zhǔn)確度分別優(yōu)于5%和10%。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U--Pb年代學(xué)

圖3 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖的鋯石U--Pb諧和圖及陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 Zircon U--Pb concordia diagram and CL image of Early Cretaceous monzogranite from Longjiang area

為了準(zhǔn)確厘定大興安嶺北段龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖的形成時(shí)代，對(duì)樣品(13GW248)進(jìn)行LA--ICP--MS鋯石U--Pb同位素分析(表1)。陰極發(fā)光圖像(CL)顯示鋯石多呈自形--半自形棱柱狀，自形程度較好，具有清晰的振蕩生長(zhǎng)環(huán)帶和韻律結(jié)構(gòu)(圖3)，結(jié)合其較高的Th/U比值(0.35～1.26)，表明其為巖漿成因鋯石[18]。鋯石U--Pb測(cè)試結(jié)果如表1和圖3所示。

對(duì)樣品13GW248(采樣位置坐標(biāo)：47°39′32.9″N，122°33′21.4″E)的23個(gè)鋯石顆粒進(jìn)行測(cè)試分析，結(jié)果顯示除13GW248--7測(cè)試點(diǎn)的206Pb/238U年齡值為203±3 Ma (圖3)，可能代表捕獲鋯石年齡，其余22個(gè)測(cè)試點(diǎn)的年齡均較年輕，其206Pb/238U年齡值介于125～133 Ma之間，加權(quán)平均年齡為129±2 Ma(n=22，MSWD=0.23)，表明龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶時(shí)代為早白堊世。

表1 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖LA--ICP--MS 鋯石U--Pb定年結(jié)果

注：13GW248--5點(diǎn)由于鋯石顆粒過(guò)小，被打穿，故未將該測(cè)試點(diǎn)列入表內(nèi)。

3.2 巖石地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素特征

大興安嶺北段龍江地區(qū)早白堊世頭道溝二長(zhǎng)花崗巖的SiO2含量為74.23%～75.88%，全堿含量(K2O+Na2O)介于8.26%～9.44%之間，Al2O3含量變化范圍為12.61%～13.60%。此外，花崗巖樣品的TFe2O3(0.86%～1.30%)和MgO含量(0.14%～0.27%， Mg#值=22.5～32.9)明顯較低(表2)。在火山巖(K2O+Na2O)- SiO2分類(lèi)圖解中(TAS)，花崗巖樣品均落入亞堿性范圍內(nèi)[19](圖4a)。在SiO2-K2O分類(lèi)圖中，花崗巖樣品均屬于高鉀鈣堿性系列[20](圖4b)。在A/CNK-A/NK圖解中，樣品表現(xiàn)為準(zhǔn)鋁質(zhì)--弱過(guò)鋁質(zhì)系列特征[21](圖4c)，相應(yīng)的鋁飽和指數(shù)(A/CNK值)為1.03～1.11。

表2 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖主量元素(10-2)和微量元素(10-6)分析結(jié)果

3.2.2 微量元素特征

大興安嶺北段龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖的稀土元素總量變化范圍較大，其ΣREE介于85.2×10-6～320.0×10-6之間，平均值為169.2×10-6(表2)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖上，花崗巖樣品表現(xiàn)為右傾型，富集輕稀土元素(LREEs)，虧損重稀土元素(HREEs)，具有較高的(La/Yb)N比值(7.4～68.9)[22](圖5a)，暗示原始巖漿在演化過(guò)程中曾發(fā)生強(qiáng)烈的輕重稀土元素分餾作用。此外，花崗巖樣品具有明顯--中等的銪負(fù)異常(δEu=0.50～0.85，平均值為0.69)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中[23](圖5b)，龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖樣品具有虧損Nb、Ta、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素，富集Rb、K等大離子親石元素和Th、U等高場(chǎng)強(qiáng)元素的地球化學(xué)屬性(表2)。

3.3 Lu--Hf同位素特征

在鋯石U--Pb同位素測(cè)試分析的基礎(chǔ)上，本文對(duì)14顆鋯石進(jìn)行Lu--Hf同位素研究(表3)。其中，13顆巖漿鋯石(～129 Ma)的176Hf/177Hf比值介于0.282 883～0.282 976之間，相應(yīng)的εHf(t)值和Hf二階段模式年齡(TDM2)分別為+6.6～+12.3和549～760 Ma[24](圖6)。此外，單個(gè)捕獲鋯石(～203 Ma)的176Hf/177Hf比值為0.283 058，相應(yīng)的εHf(t)值和Hf二階段模式年齡(TDM2)分別為+12.7和374 Ma[24]。

圖4 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖TAS圖解[19] (a)，K2O- SiO2圖解[20](b)和A /NK-A/CNK圖解[21](c)Fig.4 TAS (a)，K2O versus SiO2 (b) and A/NK versus A/CNK (c) diagrams for Early Cretaceous monzogranite from Longjiang area

圖5 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖稀土元素配分模式圖[22](a)和微量元素蛛網(wǎng)圖(b) [23]Fig.5 Chondrite-normalized REE distribution patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (b) of Early Cretaceous monzogranite from Longjiang area

圖6 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖εHf(t)-T(Ma)圖解[24]Fig.6 Diagram of εHf(t)-T(Ma) for Early Cretaceous monzogranite from Longjiang area

表3 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果

4 討論

4.1 形成時(shí)代

大興安嶺地區(qū)廣泛出露花崗質(zhì)巖石，其主要巖性包括堿長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖[5,7]。前人研究已基本確定大興安嶺地區(qū)中生代花崗巖的巖漿期次可劃分為中--晚三疊世(235～225 Ma)、早--中侏羅世(182～175 Ma)和早白堊世(140～125 Ma)[10]。研究區(qū)位于大興安嶺北段龍江地區(qū)，大規(guī)模出露晶洞二長(zhǎng)花崗巖，前人依據(jù)巖石組合類(lèi)型類(lèi)比的方法將其劃為混合花崗巖，但缺少高精度同位素年齡數(shù)據(jù)的支持[4]。為此，通過(guò)對(duì)龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行鋯石U--Pb同位素測(cè)試，結(jié)果顯示其結(jié)晶年齡為129±2 Ma，表明龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖為早白堊世巖漿作用的產(chǎn)物。結(jié)合鄰區(qū)報(bào)道的阿爾山綠水堿長(zhǎng)花崗巖(139 Ma)[25]、蛤蟆溝林場(chǎng)花崗巖(126～137 Ma)[26]、扎蘭屯西部畢家店巖體(128～139.5 Ma)[27]和愛(ài)林源巖體(132～137 Ma)等[28]，以及大興安嶺地區(qū)已報(bào)道的大規(guī)模同時(shí)期的火山巖[29--30]，表明早白堊世為大興安嶺地區(qū)構(gòu)造--巖漿活動(dòng)的高峰期。

4.2 巖石成因

4.2.1 成因類(lèi)型

依據(jù)源區(qū)特征和構(gòu)造背景，花崗巖的成因分類(lèi)可普遍劃分為I型、S型、M型和A型，為花崗巖的相關(guān)研究提供新的思路[31--32]。上述研究表明龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖具有高硅、富堿、貧鐵和貧鎂的地球化學(xué)屬性，并且富集大離子親石元素Rb、K和高場(chǎng)強(qiáng)元素Th、U，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti和P，表明其與大陸地殼物質(zhì)具有明顯的親緣性。結(jié)合花崗巖中少量的捕獲鋯石，因而可以排除其屬于M型花崗巖的可能。其次，龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)--弱過(guò)鋁質(zhì)系列，巖相學(xué)研究也并未發(fā)現(xiàn)典型的過(guò)鋁質(zhì)礦物，如紅柱石、堇青石、白云母和石榴子石等，反而出現(xiàn)黑云母、角閃石和榍石等礦物組合類(lèi)型，表明其并不屬于S型花崗巖。同時(shí)，樣品表現(xiàn)出P2O5和SiO2的負(fù)相關(guān)(表2)以及Rb和Th的正相關(guān)(表2)[33]，因此初步推斷大興安嶺龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖可能為I型或A型花崗巖。由于A型花崗巖和高分異I型花崗巖在礦物組合和化學(xué)成分上的相似性，準(zhǔn)確區(qū)分二者需要基于多方面的綜合考慮。首先，Whalen等[31]將10 000×Ga/Al值作為區(qū)分A型和其他類(lèi)型花崗巖的重要指標(biāo)：龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖的10 000 Ga/Al介于2.1～2.5，平均值為2.2，明顯<2.6。其次，龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖中并未發(fā)育堿性暗色礦物，如鈉鐵閃石、鈉閃石和霓輝石等，表明其可能并不屬于A型花崗巖。此外，在Whalen[31]和Eby[2]等提出的以Zr+Nb+Ce+Y為基礎(chǔ)的判別圖解中，所有巖石樣品均落入高分異I型花崗巖區(qū)域(圖7)。綜合樣品的鋯飽和溫度(739～751℃)和較低的Zr(<250×10-6)、Nb(<20×10-6)、Ce(<100×10-6)、Y(<80×10-6)含量(均低于典型A型花崗巖)，認(rèn)為龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖為高分異I型花崗巖。

圖7 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖成因類(lèi)型判別圖解Fig.7 Discrimination diagrams of genetic types for Early Cretaceous monzogranite from Longjiang area

4.2.2 分離結(jié)晶

在哈克圖解中，龍江地區(qū)早白堊世頭道溝二長(zhǎng)花崗巖的主要氧化物與SiO2均顯示良好的線性演化趨勢(shì)(除K2O，表2)，結(jié)合它們基本一致的不相容元素比值(Ti/Y、Zr/Hf及La/Ce)，表明巖漿曾經(jīng)歷一定程度的分離結(jié)晶作用[34]。其中，樣品具有Al2O3與SiO2的負(fù)相關(guān)變化(表2)，結(jié)合其Eu負(fù)異常和Sr虧損特征，暗示巖漿發(fā)生了斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分異作用。同時(shí)，隨著SiO2含量的升高，TFe2O3和MgO的含量逐漸減少(表2)，暗示角閃石和黑云母等暗色礦物的結(jié)晶分異過(guò)程[35]。此外，Ti、P 的強(qiáng)烈虧損也反映巖漿經(jīng)歷了磷灰石和鈦鐵礦的分離結(jié)晶作用(圖5 b)。

4.2.3 源區(qū)性質(zhì)與地殼增生

目前，有關(guān)花崗巖成因的認(rèn)識(shí)主要存在以下2種主流觀點(diǎn)：①源于地殼物質(zhì)的部分熔融過(guò)程；②中基性巖漿經(jīng)歷強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用。首先，區(qū)域地質(zhì)資料顯示龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖分布面積較廣(約80 km2)且多呈獨(dú)立的巖基狀產(chǎn)出，結(jié)合缺失同時(shí)期中基性巖漿活動(dòng)的報(bào)道，基本可以排除結(jié)晶分異的成因模式。其次，上述研究表明頭道溝巖體具有高鉀鈣堿性的特性，屬于高分異I型花崗巖，具有高硅，富堿，貧鐵、鎂、鈣的特征，且富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素和重稀土元素，暗示其原始巖漿可能為地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物[34]。同時(shí)，該認(rèn)識(shí)得到不相容元素比值特征的支持，例如龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖的Zr/Hf與Nb/Ta比值分別為26.2～31.5(平均值27.8)和8.8～14.7(平均值10.9)，它們與原始地幔的相應(yīng)值(37和17.8)相差甚遠(yuǎn)，反而接近地殼的相應(yīng)值(33和11)[23]。Rb/Sr比值介于0.51～0.74(平均值0.64)，位于殼源巖漿的范圍(>0.5)，而不同于原始地幔(0.03)、E--MORB(0.033)和OIB(0.047)的相應(yīng)值。同時(shí)，Ti/Zr(10.5～13.4)、Ta/U(0.38～0.54)和Nb/U(3.32～7.18)等微量元素比值也更接近地殼的相應(yīng)值[23]。除此之外，龍江地區(qū)早白堊世頭道溝二長(zhǎng)花崗巖中巖漿鋯石的Hf同位素組成較為均一(即176Hf/177Hf比值介于0.282 883～0.282 976)，相應(yīng)的εHf(t)值均為正值(+6.6～+12.3)，在εHf(t)-T(Ma)圖解中(圖6)，所有測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)均靠近虧損地幔演化線，偏離古老地殼Hf演化線，落在虧損地幔和球粒隕石演化線之間的區(qū)域[24]。結(jié)合其較年輕的Hf二階段模式年齡(TDM2為549～760 Ma)，暗示龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖源于新元古代新增生的下地殼物質(zhì)的部分熔融，這與興安地塊新元古代—顯生宙期間發(fā)生的大規(guī)模地殼增生事件的認(rèn)識(shí)相一致[14]。值得注意的是，龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖樣品具有明顯較低的Yb(0.84×10-6～1.88×10-6)和Y(7.25×10-6～15.7×10-6)含量，表明石榴子石可能作為殘留相滯留在巖漿源區(qū)[34--35]。

4.3 構(gòu)造意義

圖8 龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解[26]Fig.8 Discrimination diagram for tectonic setting of Early Cretaceous monzogranite from Longjiang area

中生代以來(lái)，大興安嶺地區(qū)作為東亞大陸邊緣最為活躍的區(qū)域之一，構(gòu)造--巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，因此，大興安嶺中生代花崗巖和火山巖作為該期巖漿作用的表現(xiàn)產(chǎn)物，可能包含反演東北地區(qū)中生代構(gòu)造體制演化的關(guān)鍵信息。上述研究顯示：大興安嶺北段龍江地區(qū)主要出露二長(zhǎng)花崗巖，形成于早白堊世，并具有高分異I型花崗巖的屬性。同時(shí)，花崗巖樣品富集大離子親石元素(Rb、Ba和K)，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、Ti和P)，指示弧型巖漿巖的地球化學(xué)特征。在構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖8)，花崗巖樣品均落入火山弧(VAG)區(qū)域，顯示活動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造屬性[36]，該認(rèn)識(shí)同時(shí)得到研究區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖鋯石飽和溫度證據(jù)的支持(介于739℃～751℃，平均為745℃，屬于低溫花崗巖)，暗示龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖的形成過(guò)程可能與俯沖作用相關(guān)，且存在流體的參與。然而，近期研究顯示：大興安嶺地區(qū)除發(fā)育包括研究區(qū)在內(nèi)的早白堊世高分異I型花崗巖外，還出露有同時(shí)期的A型花崗巖[25--26, 37--39]，如臥都河巖體、明水—吉拉斯臺(tái)—索倫軍馬場(chǎng)巖體、碾子山巖體、南興安巖體和蛤蟆溝林場(chǎng)巖體等。Wu et al.[40]認(rèn)為早白堊 A 型花崗巖屬于非造山 A1型花崗巖，其形成與板內(nèi)拉張有關(guān)，該認(rèn)識(shí)同時(shí)得到變質(zhì)核雜巖(如內(nèi)蒙古甘珠爾廟變質(zhì)核雜巖)、拉張盆地(如內(nèi)蒙古海拉爾盆地)以及同時(shí)期的堿性流紋巖(如光華組堿流巖)和雙峰式火山巖(如扎蘭屯地區(qū)雙峰式火山巖)的支持[28]。那么，造成這種大規(guī)模伸展構(gòu)造背景的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制究竟與蒙古—鄂霍茨克洋碰撞造山后的重力垮塌有關(guān)，還是與古太平洋板塊西向俯沖作用相關(guān)？前人研究成果顯示，大興安嶺地區(qū)早白堊世花崗巖和火山巖均分布在賀根山—黑河縫合線附近和松遼盆地以西的地區(qū)，大致呈北北東向(NNE) 展布，其分布模式與由西南向東北呈剪刀式閉合的蒙古—鄂霍茨克洋構(gòu)造域明顯不同。其次，蒙古—鄂霍茨克洋具有自西向東呈剪刀式閉合的特點(diǎn)，其最終閉合時(shí)間目前仍存在較大爭(zhēng)論，且該地區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)典型的后碰撞或后造山階段的巖漿及變質(zhì)事件，因此筆者認(rèn)為早白堊世巖漿作用與蒙古—鄂霍茨克洋碰撞造山后的重力垮塌無(wú)關(guān)。相反，結(jié)合龍江地區(qū)頭道溝花崗巖活動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造屬性和低溫特征，其形成可能與古太平洋板塊西向俯沖作用有關(guān)[9]。目前，前人研究成果已基本確定古太平洋板塊在早侏羅世期間對(duì)中國(guó)東北地區(qū)啟動(dòng)西向俯沖，造就了東北地區(qū)南北走向的早侏羅世“弧型”侵入巖和火山巖[41]。中--晚侏羅世期間，大興安嶺地區(qū)廣泛發(fā)育具俯沖帶性質(zhì)的埃達(dá)克巖，暗示大興安嶺地區(qū)遭受古太平洋板塊持續(xù)俯沖，使得下地殼增厚[42--43]。晚侏羅世—早白堊世期間，由于古太平洋板塊相對(duì)亞洲大陸板塊運(yùn)動(dòng)方向的改變，導(dǎo)致東北亞地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)由擠壓轉(zhuǎn)換為伸展機(jī)制，壓力釋放使得增厚的下地殼密度失穩(wěn)而引發(fā)拆沉，導(dǎo)致地幔物質(zhì)上涌，加熱下地殼物質(zhì)，由此引發(fā)新元古代新增生的地殼物質(zhì)部分熔融，造就東北地區(qū)規(guī)模巨大的巖漿事件[9]。綜上所述，本文認(rèn)為大興安嶺北段龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖形成于伸展環(huán)境，可能與古太平洋板塊西向俯沖引發(fā)的拆沉作用相關(guān)。

5 結(jié)論

(1)大興安嶺北段龍江地區(qū)頭道溝二長(zhǎng)花崗巖形成于129±2 Ma(早白堊世)。

(2)大興安嶺北段龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖屬于高鉀鈣堿性系列，為高分異I型花崗巖，其巖漿源于新元古代新增生的地殼物質(zhì)的部分熔融。

(3)大興安嶺北段龍江地區(qū)早白堊世二長(zhǎng)花崗巖的形成與古太平洋板塊西向俯沖引發(fā)的拆沉作用相關(guān)。