李利陽，韓 瑤，伍光英，侯紅星，劉 博，劉根源

1.中國地質(zhì)調(diào)查局 廊坊自然資源綜合調(diào)查中心，河北 廊坊 065000；

2.山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，山東 濟(jì)南 250014；

3.中國地質(zhì)調(diào)查局 地球物理調(diào)查中心，河北 廊坊 065000

中亞造山帶（CAOB）是世界最大的顯生宙增生型造山帶之一，經(jīng)歷了漫長而又復(fù)雜的增生造山過程，其形成與古亞洲洋的構(gòu)造演化密切相關(guān).

大興安嶺地區(qū)位于中亞造山帶東段，是研究造山帶構(gòu)造演化的重要窗口之一.該區(qū)自北向南依次跨越額爾古納、興安和松嫩3個(gè)地塊，各地塊之間分別以新林-喜桂圖縫合帶、黑河-賀根山縫合帶和牡丹江縫合帶為界［1-17］.額爾古納地塊與興安地塊以新林-喜桂圖縫合帶為界，研究區(qū)位于新林-喜桂圖縫合帶內(nèi).一些學(xué)者認(rèn)為新林-喜桂圖縫合帶形成于新元古代［17-19］，于早古生代（約500 Ma）時(shí)期碰撞拼貼.該條縫合帶以新林蛇綠巖、塔源輝長巖、吉峰蛇綠巖、頭道橋藍(lán)片巖等為標(biāo)志，空間展布特征較為清晰［2，5-6］.大烏蘇蛇綠巖的形成時(shí)代和侵入新林蛇綠巖的斜長花崗巖的年齡顯示，新林蛇綠巖可能形成于早奧陶世，詳細(xì)的地球化學(xué)研究表明，其為弧后盆地?cái)U(kuò)張過程中的早期產(chǎn)物，就位時(shí)代可能為早石炭世［20］.近年來，隨著大興安嶺地質(zhì)工作的深入研究，在頭道橋南側(cè)識(shí)別出烏爾其汗-烏奴耳多處蛇綠混雜巖，巖石組合為變玄武巖→變輝長巖→變輝綠巖→變輝綠玢巖→放射蟲硅質(zhì)巖，多以斷塊形式分布于奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)地層之間，其中烏奴耳地區(qū)變輝長巖的鋯石U-Pb年齡為344～328 Ma［15］，烏奴耳東南雅魯?shù)貐^(qū)的扁輝長巖的形成時(shí)代為430±8 Ma［9］.因此，額爾古納地塊與興安地塊可能并未是一次性的簡單的地塊拼合，兩者之間可能經(jīng)歷過多次洋盆俯沖作用與巖漿弧形成事件.

研究區(qū)發(fā)育大量的晚古生代花崗巖，記錄了這一時(shí)期的構(gòu)造演化過程.但其研究程度很低，一直缺少精確的年代學(xué)和系統(tǒng)的地球化學(xué)研究，形成環(huán)境一直存在爭議.本文通過對牙克石烏奴耳地區(qū)的花崗閃長巖進(jìn)行年代學(xué)、巖石地球化學(xué)研究，探討巖石成因及形成的構(gòu)造背景，以期為區(qū)域構(gòu)造演化提供新的依據(jù).

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古大興安嶺北部牙克石市烏奴耳鎮(zhèn)，構(gòu)造上位于新林-喜桂圖縫合帶內(nèi)（圖1）.區(qū)內(nèi)古生界為北疆-興安地層大區(qū)之興安地層區(qū)，主體屬東烏-呼瑪?shù)貙臃謪^(qū)；中、新生界屬濱太平洋地層區(qū)之大興安嶺-燕山地層分區(qū)，博克圖-二連浩特地層小區(qū).奧陶紀(jì)出露地層主要為多寶山組和裸河組，多寶山組為一套具有島弧特征的中酸性火山巖［21］，裸河組是一套具有活動(dòng)大陸邊緣性質(zhì)的陸緣碎屑巖系［22-23］.區(qū)內(nèi)志留紀(jì)地層缺失.泥盆紀(jì)出露地層主要為泥鰍河組和大民山組，泥鰍河組為一套陸緣碎屑巖［24］，大民山組為一套具有島弧性質(zhì)的中酸性火山巖地層［25-26］.中生代以來受鄂霍次克洋閉合和環(huán)太平洋構(gòu)造域的雙重影響，早期北東向斷裂復(fù)活，形成了一系列受北東向斷裂構(gòu)造控制的火山隆起及火山斷（拗）陷盆地，發(fā)生強(qiáng)烈的火山噴發(fā)活動(dòng)，形成滿克頭鄂博組、瑪尼吐組及白音高老組火山巖.滿克頭鄂博組主體為一套中酸性火山巖，瑪尼吐組主體為一套中性火山巖，白音高老組主體為一套酸性火山巖.研究區(qū)發(fā)育大量晚古生代花崗巖，主要為閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、正長花崗巖，這些花崗巖普遍侵入于奧陶系、泥盆系之中，被中生代火山巖及第四系覆蓋.本研究的花崗閃長巖侵入于閃長巖中，被第四系覆蓋（圖1）.

圖1 大興安嶺烏奴耳地區(qū)地質(zhì)簡圖及采樣位置Fig.1 Geological sketch map and sampling location of Wunuer area，Daxinganling Mountains

2 巖石學(xué)特征

本研究的花崗閃長巖位于烏奴耳鎮(zhèn)六十四米橋南西3 km處，呈巖基或巖枝產(chǎn)出.風(fēng)化面為灰褐色，新鮮面為淺灰黃色，花崗結(jié)構(gòu)（圖2），塊狀構(gòu)造.主要礦物成分有石英、斜長石、鉀長石、角閃石.斜長石無色，透明，自形—半自形板狀，聚片雙晶，粒徑0.30～2.00 mm，含量50%～60%；石英無色，透明，他形粒狀，粒徑0.20～2.00 mm，含量20%～30%；鉀長石無色，半自形板狀，粒徑0.20～1.50 mm，含量約為10%；角閃石淡綠色，透明，半自形—他形柱狀，粒徑0.10～1.00 mm，含量10%～15%.巖石蝕變現(xiàn)象普遍，可見綠簾石化、綠泥石化、絹云母化.

圖2 大興安嶺烏奴耳地區(qū)花崗閃長巖顯微鏡下照片F(xiàn)ig.2 Microphotographs of granodiorites in Wunuer area，Daxinganling Mountains

3 年代學(xué)特征

鋯石分選由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成.經(jīng)重液浮選和電磁分離分選后，在雙目鏡下挑選出晶型完好、透明度高、無包裹體和無裂紋的鋯石顆粒作為測定對象.挑選好的鋯石和標(biāo)樣一起固定在環(huán)氧樹脂中拋光制靶，進(jìn)行陰極發(fā)光、透射光和單偏光照相.鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像分析在北京鋯石領(lǐng)航科技有限公司高分辨熱場發(fā)射能譜陰極發(fā)光室進(jìn)行，鋯石原位LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分析測年在北京科薈測試技術(shù)有限公進(jìn)行，測年所用分析儀器為Thermo Fisher Neptune型多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀及SIUP193FXArF型激光剝蝕系統(tǒng)（LA-ICPMS），激光剝蝕斑束35 μm，激光量密度10～13 J/cm2，頻率8～10 Hz，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行普通鉛校正，年齡計(jì)算及諧和圖繪制采用Isoplot程序［27-29］.

樣品（U-Pb20171003）采自工作區(qū)烏奴耳鎮(zhèn)六十四米橋南西（取樣點(diǎn)位置：X 359475.33，Y 5394925.6，由GPS確定），重約5 kg，測年采用單顆粒鋯石激光剝蝕法.鋯石陰極發(fā)光圖像顯示，鋯石多呈短柱狀，個(gè)別為長柱狀，自形程度較好，棱角平直，晶形完整，顆粒大小不一，長寬比在3∶1～1∶1之間，可觀察到清晰的韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)（圖3），較高的Th/U比值（表1）表明其具有巖漿鋯石的特征.鋯石晶體測定位置的選取，需要結(jié)合透射光、反射光和CL圖像，以避開鋯石晶體中的裂紋和包裹體，選取的分析點(diǎn)均位于明顯的巖漿環(huán)帶部位，剔除早期變質(zhì)鋯石及后期熱事件形成的鋯石，花崗閃長巖11顆鋯石顆粒的LA-ICP-MS U-Pb年齡測定顯示，花崗閃長巖的年齡在332.6±6.9 Ma（圖4），為早石炭世.

圖4 樣品（U-Pb20171003）U-Pb年齡諧和圖及加權(quán)平均年齡Fig.4 U-Pb concordia diagram and weighted mean age for granodiorite sample

表1 花崗閃長巖（U-Pb20171003）LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡結(jié)果一覽表Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating results of granodiorite sample（U-Pb20171003）

圖3 樣品（U-Pb20171003）鋯石CL圖像特征及測年結(jié)果Fig.3 CL images of zircons in granodiorite sample and dating results

4 巖石化學(xué)特征

4.1 樣品采集及測試方法

巖石地球化學(xué)測試樣品均為未風(fēng)化、未蝕變的新鮮樣品.樣品在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析中心測試完成.將測試樣品粉碎，研磨至200目以下的粉末備用.主量元素采用X射線熒光分析，使用儀器為AxiosmAX X射線熒光光譜儀，檢測方法和依據(jù)參照GB/T 14506.14—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第14部分：氧化亞鐵量測定》，GB/T 14506.28—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第28部分：16個(gè)主次成分量測定》；微量元素采用NexION300D等離子體質(zhì)譜儀，檢測方法和依據(jù)參照GB/T 14506.30—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第30部分：44個(gè)元素量測定》.

4.2 主量元素

測試結(jié)果（表2，掃描首頁OSID二維碼可見）顯示，樣品燒失量范圍在1.76%～2.40%之間，平均值2.15%.首先對所測巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)去掉燒失量以后，將其余的主元素氧化物分析數(shù)據(jù)換算成100%，而后進(jìn)行地球化學(xué)投圖，識(shí)別巖漿巖的巖類.SiO2含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為62.00%～64.74%，平均值為63.92%，屬中性巖范疇.在侵入巖TAS分類圖上（圖5），樣品均落于花崗閃長巖區(qū)域，屬亞堿性系列.分異指數(shù)DI＝53.09～59.83，平均值為56.87，固結(jié)指數(shù)SI＝34.01～36.61，平均值為35.06，表明巖漿分異程度一般，符合中性巖演化特征.侵入巖SiO2-K2O圖（圖6）顯示樣品均落于低鉀（拉斑）系列.Al2O3含量為12.81%～13.77%，鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.79～0.87.在A/CNKA/NK判別圖解（圖7）中樣品落于準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)，因此研究區(qū)花崗閃長巖屬準(zhǔn)鋁質(zhì)低鉀（拉斑）系列.

圖5 烏奴耳地區(qū)花崗閃長巖TAS分類圖Fig.5 The TAS diagram for granodiorites in Wunuer area

圖6 烏奴耳地區(qū)花崗閃長巖SiO2-K2O圖解Fig.6 The SiO2-K2O diagram for granodiorites in Wunuer area

圖7 烏奴耳地區(qū)花崗閃長巖A/CNK-A/NK判別圖解Fig.7 The A/CNK-A/NK diagram for granodiorites in Wunuer area

4.3 微量元素特征

花崗閃長巖的微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖8a）顯示整體呈斜率較小的右傾.微量元素分析結(jié)果（表2，掃描首頁OSID二維碼可見）顯示，總體富集大離子親石元素，虧損高場強(qiáng)元素.Th、U表現(xiàn)為明顯的正異常，Nb、Ta、Zr、Ti表現(xiàn)為明顯負(fù)異常，La、Hf、Lu等富集，符合火山弧花崗巖的特征，表明該侵入巖的形成與俯沖作用有關(guān).

圖8 大興安嶺烏奴耳地區(qū)花崗閃長巖微量元素蛛網(wǎng)圖和稀土元素配分曲線圖Fig.8 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams and chondrite-normalized REE patterns of granodiorites in Wunuer area

4.4 稀土元素特征

花崗閃長巖稀土元素含量（表2，掃描首頁OSID二維碼可見）顯示：稀土總量ΣREE為48.58×10-6～59.03×10-6，平均值為53.93×10-6，稀土含量較低.LREE/HREE為4.64～4.98，平均值為4.78.LaN/YbN為3.78～4.28，均值為3.98.總體上巖體富集輕稀土，重稀土相對虧損且較平坦，輕重稀土分異明顯.LaN/SmN＝3.14～3.50，均值為3.32.GdN/YbN＝1.13，表明輕稀土分餾程度較高，重稀土基本不分餾.稀土元素配分型式（圖8b）顯示花崗閃長巖樣品具有明顯的負(fù)Eu異常，Eu具“V”谷的曲線特征，δEu值為0.61～0.69，平均值為0.65，指示具有基性斜長石的分離結(jié)晶作用發(fā)生.

5 討論

5.1 巖石成因

研究區(qū)花崗閃長巖具有較高的K2O＋Na2O和較低的MgO、P2O5含量，在Whalen等［30］提出的一系列以Ga/Al值為基礎(chǔ)的判別圖解中，所有樣品均落在I＆S型花崗巖區(qū)域（圖9）.從巖相學(xué)角度來看，典型S型花崗巖常含有堇青石、石榴石和原生的白云母等特征性的富鋁礦物，研究區(qū)花崗閃長巖未見典型S型花崗巖所含有的特征性的富鋁礦物；經(jīng)CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算，樣品中普遍含微量剛玉分子，含量均小于2%，從礦物學(xué)角度直接證明了巖石的弱過鋁特性；從地球化學(xué)的角度來看，早石炭世花崗閃長巖為準(zhǔn)鋁質(zhì)（A/CNK＝0.785～0.869），并沒有變質(zhì)沉積巖發(fā)生部分熔融形成熔體的強(qiáng)過鋁質(zhì)的特征.綜合分析認(rèn)為，早石炭世花崗閃長巖為準(zhǔn)鋁質(zhì)I型花崗巖.

圖9 大興安嶺烏奴耳地區(qū)花崗閃長巖Ga/Al-Ce和Ga/Al-（K2O＋Na2O）圖解（據(jù)文獻(xiàn)［30］）Fig.9 The Ga/Al-Ce and Ga/Al（-K2O＋Na2O）diagrams of granodiorites in Wunuer area（After Reference［30］）

5.2 大地構(gòu)造背景

在花崗巖（Y＋Nb）-Rb構(gòu)造判別圖（圖10a）中，花崗閃長巖樣品均落入VAG火山弧花崗巖區(qū).在花崗巖（Yb＋Ta）-Rb構(gòu)造判別圖（圖10b）中，花崗閃長巖樣品也均落入VAG火山弧花崗巖區(qū).綜合表明花崗閃長巖的形成環(huán)境為板塊俯沖作用下的火山弧環(huán)境.

圖10 大興安嶺烏奴耳地區(qū)花崗閃長巖（Y＋Nb）-Rb和（Yb＋Ta）-Rb構(gòu)造判別圖解（據(jù)文獻(xiàn)［30］）Fig.10 The（Y＋Nb）-Rb and（Yb＋Ta）-Rb tectonic distrimination diagrams of granodiorites in Wunuer area（After Reference［30］）

烏爾其汗、免渡河、多寶山地區(qū)發(fā)現(xiàn)島弧火山巖（373.2±5.3 Ma）和高鍶低釔（adakitic）花崗閃長巖（331.2±3.7 Ma），表明晚泥盆世—早石炭世發(fā)生過大洋板片的俯沖作用［31-34］，牙克石烏奴耳地區(qū)發(fā)現(xiàn)同碰撞背景下的正長花崗巖（310.8±2.5 Ma）［35-36］，在大興安嶺西部多寶山、嫩江地區(qū)發(fā)現(xiàn)310 Ma左右具碰撞后伸張的流紋巖，可見沿著頭道橋-新林縫合帶在晚泥盆世—早二疊世期間存在著俯沖→碰撞→后碰撞→造山后伸展的巖漿巖組合，內(nèi)蒙古狼山地區(qū)、錫林浩特毛登牧場、蘇尼特左旗北部阿登錫勒大隊(duì)一帶也發(fā)現(xiàn)了早石炭世古亞洲洋俯沖作用下的石英閃長巖、花崗閃長巖和二長花崗巖等［37-39］，本研究的花崗閃長巖可能就是這次俯沖作用下的產(chǎn)物.

6 結(jié)論

（1）LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示：內(nèi)蒙古牙克石烏奴耳地區(qū)花崗閃長巖成巖年齡為332.6±6.9 Ma，為早石炭世.

（2）巖石學(xué)、巖相學(xué)及地球化學(xué)特征顯示：花崗閃長巖為準(zhǔn)鋁質(zhì)低鉀（拉斑）系列I型花崗巖.

（3）結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，花崗閃長巖的區(qū)域構(gòu)造背景屬于俯沖作用下的火山弧環(huán)境，揭示了在早石炭世時(shí)期，古亞洲洋于研究區(qū)附近發(fā)生了一次俯沖作用.