王建民 ，宿曉明 ，李文龍，李德勝，李國棟

1.黑龍江省自然資源調查院，黑龍江 哈爾濱 150036；2.中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心黑龍江總隊，黑龍江 哈爾濱 150036

0 引言

研究區(qū)位于大興安嶺的北部，即興蒙造山帶的東北段，是研究造山帶構造演化的重要地區(qū)。在早古生代該地區(qū)經(jīng)歷了古亞洲洋演化，在晚古生代又受北側的蒙古—鄂霍茨克構造體系的影響，在中生代又遭受了蒙古—鄂霍茨克構造體系和環(huán)太平洋構造體系的疊加與改造[1-2]，因此,給地質研究工作帶來很多困難。近年來一些學者在該地區(qū)地質研究取得了許多進展[3]，張興洲等[4]將興蒙造山帶劃分為多個古老微陸塊，由北向南依次劃分為額爾古納陸塊、興安陸塊和松嫩陸塊等。但對于興蒙造山帶是否存在前寒武紀結晶基底、是否存在前寒紀地塊、各地塊的形成時代等一直存在爭論。筆者通過對大林河巖體形成時代和構造環(huán)境的探討，豐富了額爾古納地塊研究內(nèi)容，為該地塊構造演化的研究提供了火成巖方面的證據(jù)。

1 地質概況與樣品描述

研究區(qū)位于黑龍江省漠河縣西南大林河北側一帶，出露地層主要為前寒武系和中生界，其中前寒武系主要為興華渡口巖群，區(qū)域上多在漠河—塔河一帶零星出露。巖性主要為黑云斜長片巖、斜長角閃片巖、斜長角閃巖、大理巖、二云母片巖、石榴石紅柱石白云片巖、二云斜長變粒巖、黑云角閃斜長變粒巖、含石墨片巖等，其形成時代為中—新元古代。研究區(qū)主要見有新元古代、寒武紀—奧陶紀及早侏羅世等三期侵入巖出露。其中新元古代花崗質片麻巖呈殘塊狀分布于寒武紀—奧陶紀、晚三疊世、早侏羅世巖體中(見圖1)。其巖石類型主要為花崗質片麻巖、花崗閃長質片麻巖等，發(fā)育條帶狀、眼球狀構造及礦物拉伸線理，片麻理方向和興華渡口巖群構造線方向基本一致呈北西向。該期侵入巖中零星見有興華渡口巖群捕虜體，規(guī)模大小不等，多呈橢圓狀、圓狀，因此二者時空關系密切為侵入接觸關系，并且它們至少有一次共同經(jīng)受了同期變質變形。寒武紀—奧陶紀侵入巖呈殘塊狀分布于早侏羅世巖體中，其侵入興華渡口巖群，被早侏羅世、晚侏羅世花崗巖侵入，巖石類型主要有片麻狀花崗巖、片麻狀細中粒二長花崗巖等，局部發(fā)育條帶狀、眼球狀構造及礦物拉伸線理，其片麻理方向為北東向，與興華渡口巖群及新元古代花崗質片麻巖構造線方向不同。早侏羅世侵入巖呈巨大的巖基出露，多呈北東向展布，巖石類型主要有細粒石英(二長)閃長巖、細中粒花崗閃長巖、中細粒二長花崗巖、粗中粒二長花崗巖、細中粒似斑狀二長花崗巖、(中)細粒正長花崗巖等。在巖體中常見有大小不等的二云斜長變粒巖、黑云斜長片巖、花崗質片麻巖、片麻狀花崗巖等捕虜體。

圖1 研究區(qū)地質略圖Fig.1 Geological sketch of the study area

本次工作所采樣品位于漠河縣西南大林河北岸編號D9005，坐標為：東經(jīng)122°12′13″，北緯52°49′05″，巖性為花崗質片麻巖，灰褐—灰綠色，片狀粒狀變晶結構、糜棱結構，片麻狀構造、條帶狀構造。巖石原巖為花崗巖，遭受變質作用，其中黑云母斷續(xù)定向分布具片麻狀構造。巖石主要由片狀礦物及粒狀礦物組成，片狀礦物多為黑云母，少量白云母。黑云母體積分數(shù)10%～15%，白云母體積分數(shù)1%～3%。黑云母：褐色片狀，多色性明顯，平行消光，沿解理縫偶見綠泥石化，總體定向分布；白云母：無色片狀，干涉色鮮艷；粒狀礦物多長石和石英，長石體積分數(shù)45%～50%，石英體積分數(shù)30%～40%，粒度多為0.2～2.0 mm，其中長石：多為斜長石，少量鉀長石，斜長石呈灰白色、板狀見聚片雙晶，常具環(huán)帶，多為中長石，晶面略臟，具黏土化、絹云母化；鉀長石呈淺肉紅色，可見格子雙晶、條紋結構，多為微斜條紋長石；石英：粒狀，多定向拉長，波狀消光；副礦物：磷灰石。

2 巖石化學特征

本次采自大林河巖體的硅酸鹽樣品由黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院實驗室完成。其中SiO2及燒失量采用重置法，CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3和FeO采用滴定法，K2O、Na2O和MnO采用原子吸收法，P2O5和TiO2采用分光光度法。巖石化學特征(見表1)：SiO2質量分數(shù)一般在60.68%～72.20%，平均68.11%，屬酸性巖；Al2O3質量分數(shù)在13.76%～16.43%，平均14.79%，質量分數(shù)較高；Na2O質量分數(shù)在2.75%～3.92%，平均3.30%，K2O質量分數(shù)在3.16%～5.33%，平均3.99%，Na2O+K2O質量分數(shù)6.78%～8.35%，平均7.29%，K2O/Na2O比值0.8～1.77，平均1.25，巖石表現(xiàn)出K2O質量分數(shù)略高于Na2O的特征。巖石固結指數(shù)(SI)5.07～19.80，分異指數(shù)(DI)70.31～86.86，SI偏低、DI偏高，說明其巖漿分離結晶作用較強烈，巖漿分異程度較高。里特曼指數(shù)(σ)平均為2.18，花崗巖堿性程度判別圖中樣品均投到了鈣性區(qū)域但靠近偏堿性區(qū)域，為鈣堿性巖系，(圖2)；在Al2O3-SiO2變異圖中所有樣品均投到低鋁質區(qū)，樣品的含鋁性A/CNK值多在0.9～1.1之間，屬低鋁質(圖3)。

圖2 花崗巖堿性程度的判別圖解Fig.2 Discrimination diagram of granite alkalinity

圖3 Al2O3-SiO2變異圖 Fig.3 Variation diagram of Al2O3-SiO2

表1 研究區(qū)新元代花崗質片麻巖巖石化學分析結果及特征參數(shù)表

采自大林河巖體的稀土、微量元素樣品測試由黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院實驗室完成。其中Cs、Hf、Li、Nb、Sc、Ta、Th、Ce、Dy、Er、Eu、Ho、La、Lu、Nd、Pr、Sm、Tb、Tm、Y、Yb采用等離子體質譜法(ICP-MS)進行測試，Cr、Ba、Rb、Sr、V采用等離子光譜法(ICP-OES)進行測試；Zr采用壓片法X射線熒光光譜法進行(XRF)測試。稀土元素特征(見表2、圖4)。稀土元素總量(∑REE)49.86×10-6～150.89×10-6，略低于陸殼平均值(154.7×10-6，黎彤)。反映輕重稀土分餾程度的輕重稀土比值(LREE/HREE)和(La/Yb)N比值分別為2.67～17.89和1.35～22.11，屬于輕稀土元素富集、重稀土元素虧損型。Ce出現(xiàn)較弱的正異常，δEu值在0.75～1.96之間，具弱虧損—富集特點，說明源區(qū)巖漿成分較復雜，也可能是由于巖漿中斜長石復雜的結晶熔融過程導致。稀土元素球粒隕石標準化模式圖中1號和4號樣品曲線與其它樣品的曲線不十分一致，可能是由于大林河巖體在形成過程混入較多圍巖致使巖石中元素分布不均勻。微量元素(表3、圖5)中大離子親石元素Rb、Ba、U、K、Th等相對富集，大離子不相容元素Nb、Ta、Zr、Ti、P等質量分數(shù)相對偏低，其中Nb、P、Ti質量分數(shù)較低。顯示巖漿源巖成分比較復雜，這可能是由于侵入巖形成時其巖漿源區(qū)遭受過俯沖帶流體的交代作用。

圖4 稀土元素/球粒隕石標準化配分模式圖Fig.4 Normalized REE / chondrite distribution pattern

圖5 微量元素蜘蛛網(wǎng)圖Fig.5 Spider web diagram of trace elements

表2 研究區(qū)新元代花崗質片麻巖稀土元素分析結果及特征參數(shù)表

表3 研究區(qū)新元代花崗質片麻巖微量元素分析結果表

3 同位素測年結果

樣品采自漠河縣西南大林河北岸(圖1)巖性為花崗質片麻巖，鋯石挑選由河北省廊坊區(qū)域地質調查所實驗室完成。鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像照射在天津地質調查中心重點實驗室電子探針室完成。通過對反射光、透射光和陰極發(fā)光圖像分析，在天津地質調查中心重點實驗室按照標準測定，采用激光剝蝕等離子體分析技術(LA-ICP-MS)對鋯石進行微區(qū)原位單點U-Pb同位素定年。從樣品分離出的鋯石晶體呈黃色，金剛光澤，透明，個別晶體內(nèi)可見黑色固相包體，粒徑多在0.01～0.15 mm之間、少量在0.15～0.25 mm之間，柱狀，大部分形態(tài)較完整，晶體棱角分明。鋯石陰極發(fā)光圖像中鋯石多呈長粒狀，個別呈圓粒狀、碎裂狀，鋯石表面光潔、清晰、發(fā)育晶面，多具振蕩環(huán)帶，具有結晶鋯石特征，個別鋯石核部黑色包體，具有一定的規(guī)則晶型(圖6)。數(shù)據(jù)采集位置多處于鋯石核部與邊部過渡位置，年齡測量結果24個鋯石點中有22個點加權平均值為(720.1±10)Ma(圖7、8)，該年齡應為巖石形成時間，而457 Ma、492 Ma應為構造熱事件年齡，從說明巖體形成的時間處于新元古代。

圖6 鋯石陰極發(fā)光像片及年齡Fig.6 Zircon cathodoluminescence photograph and age

圖7 鋯石年齡諧和圖Fig.7 Concordia diagram of zircon U-Pb

圖8 加權平均直方圖Fig.8 Weighted average histogram

表4 D9005鋯石 U-Pb同位素分析結果表

續(xù)表4 D9005鋯石 U- Pb 同位素分析結果表

4 額爾古納地塊變質深成巖形成時代探討

大興安嶺一帶近年來發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)模較小的變質深成巖體，其同位測年數(shù)據(jù)多集中在新元古代。在研究區(qū)內(nèi)大林河巖體花崗質片麻巖鋯石U-Pb測年為(720.1±10)Ma，該年齡應為巖體的形成時間。李中會等(1)李中會，于祥全，蘇航，等.黑龍江1∶25萬漠河縣幅區(qū)域地質報告 [R].哈爾濱：黑龍江省自然資源調查院，2010.在研究區(qū)南側富克山一帶對花崗質片麻巖體采用LA-ICP-MS法進行鋯石測年，鋯石顯示巖漿鋯石特征，年齡為(802±2)Ma。趙碩等[5-6]在黑龍江大興安嶺漠河—塔河地區(qū)發(fā)現(xiàn)了795～791 Ma花崗巖侵入體，漠河東南部發(fā)現(xiàn)了(846±5)Ma花崗巖侵入體。Wu等[7]在塔河地區(qū)發(fā)現(xiàn)了(749±17)Ma和(693±12)Ma兩期花崗巖侵入體，在塔河東部十八站一帶發(fā)現(xiàn)了(843±6)Ma花崗巖侵入體。Tang[8](唐杰等) 2013年在額爾古納地區(qū)發(fā)現(xiàn)了(737～851)Ma巖漿侵入事件。在大興安嶺北段奧陶紀—泥盆紀沉積建造中碎屑鋯石也存在大量新元古代巖漿鋯石[9-10]。從目前發(fā)現(xiàn)的前寒武紀侵入巖體的鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)多集中在700～850 Ma之間，出露的侵入體面積較小但分布較廣，而且碎屑鋯石中也存在大量新元古代巖漿鋯石，因此可以認為該期構造巖漿事件規(guī)模較大，多被后期的古生代、新生代巖漿巖吞噬，多呈捕虜體存于后期的巖體中。有可能在中—新元古代期間額爾古納和興安地塊間的洋殼持續(xù)向北不斷俯沖，形成了規(guī)模巨大的新元古代侵入巖帶，該期巖漿構造活動對古元古—中元代時期形成的興華渡口巖群進行了改造，變質程度達到角閃巖相。

5 結論

(1)大林河巖體進行鋯石U-Pb同位素測年，巖體形成時間為720 Ma，為新元古代。

(2)大林河巖體巖漿源巖成分比較復雜，可能是由于侵入巖形成時期巖漿源區(qū)遭受過俯沖帶流體的交代作用。

(3)中—新元古期間由于額爾古納和興安地塊間的洋殼持續(xù)不斷向北俯沖，在額古納地塊上形成了規(guī)模巨大的新元古代侵入巖帶。