大興安嶺北部福草山侵入巖體特征及構造環境

宋丙劍

（1.中國地質大學地球科學與資源學院，北京 100083；2.武警警種學院，北京 102202）

0 引言

大興安嶺是我國16個重點礦產勘查區之一，福草山中酸性侵入巖體位于其北部，處于西伯利亞板塊南緣，興蒙造山帶東段大興安嶺中段華力西期－燕山期鐵、鎢、銀、金、鉬、銅成礦帶二十四號橋成礦亞帶上，北側為額爾古納地塊，南側為松嫩地塊，東側為結雅－布列亞地塊［1－3］，近年發現了椿葉山、福草山、北寬河、真理山等金礦（化）點。本文以黑龍江省嫩江縣嘎拉山、福草山幅1∶5萬區域地質礦產調查［4］資料為基礎，通過對福草山中酸性侵入巖體的地球化學研究，探討中酸性巖體的成因、構造環境和成礦作用，以便促進與找礦有關的基礎地質問題研究。

1 區域地質背景

區內由古元古界興華渡口巖群（Pt1xh）中深變質巖系構成了結晶基底——落馬湖微地塊，巖性為片麻巖、變粒巖、片巖、大理巖等；新元古界－下寒武統落馬湖巖群嘎拉山巖組（Pt3∈1g）為陸源碎屑沉積建造，巖性為（含石榴）二云石英片巖、黑云斜長變粒巖；北寬河巖組（Pt3∈1b）為淺海相陸源細碎屑沉積建造，巖性為粉砂質絹云板巖、片理化長石砂巖、含砂質綠泥板巖、絹云板巖、大理巖、變質石英砂巖、微晶片巖等；志留系臥都河組（S3w）為典型的海相沉積巖，巖性為長石石英砂巖、大理巖、綠泥板巖等，板巖、砂巖互層明顯；下白堊統龍江組（K1l）為陸相裂隙式火山噴發沉積建造，巖性為玄武安山巖、黑色安山巖；光華組（K1gn）為火山碎屑巖及酸性熔巖建造，巖性主要為灰白色酸性凝灰巖、沉凝灰巖、流紋巖。

中生代火成巖隸屬于大興安嶺火山巖帶，由龍江期－光華期中－中酸性巖漿組成，其中，侵入巖主要為燕山期早白堊世閃長玢巖（K1δμ）、晚侏羅世二長花崗巖（J3ηγ）、晚三疊世二長花崗巖（T3ηγ）和海西期晚石炭世花崗閃長巖（C2γδ）等（圖1）；脈巖主要為閃長巖脈，分布較為分散。變質巖主要為古元古代、晚元古代－古生代、志留紀區域變質巖，華力西期及燕山期形成的角巖類接觸變質巖，與中生代火山－巖漿作用有關的氣液蝕變巖。褶皺和斷裂構造主要為嘎拉山林場—刑澗山復式向斜（M1）、NE向及NW向斷裂。

圖1 福草山地區地質簡圖［1］Fig.1 Geological sketch of Fucaoshan area

2 巖相學特征

研究區中酸性侵入巖體共出露9處，包括海西期晚石炭世花崗閃長巖（C2γδ）1處（1號巖體），燕山期晚三疊世二長花崗巖（T3ηγ）6處（2號—7號巖體）、晚侏羅世二長花崗巖（J3ηγ）1處（8號巖體）、早白堊世閃長玢巖（K1δμ）1處（9號巖體）。

2.1 1號巖體

主要為晚石炭世花崗閃長巖，以小巖株形式出露于研究區北部，由1個巖體組成，向北未封閉，產出面積約為3.42 km2，與新元古界－下寒武統嘎拉山巖組呈侵入接觸。巖石多呈灰白色－灰褐色，主要礦物成分為鉀長石、斜長石、石英和暗色礦物。其中，斜長石（占50％～60％）為更長石，呈板柱狀、他形粒狀，粒度2～5 mm，發育聚片雙晶和明顯的環帶構造，具絹云母化；鉀長石（占10％～15％）為微斜長石、條紋長石，呈他形粒狀，粒徑2～4 mm，局部被綠簾石交代；石英（占20％～25％）呈他形粒狀，粒徑2 mm，波狀消光；暗色礦物為角閃石、黑云母（占5％～10％），粒徑1～2 mm。副礦物組合主要為鋯石、石榴子石、磁鐵礦和磷灰石。

2.2 2號—7號巖體

主要為晚三疊世二長花崗巖，以巖基形式出露于研究區的南部，由6個大小巖體組成，面積約240 km2。巖石類型單一，結構上可分為粗粒及中細粒，呈肉紅色－灰褐色，主要礦物成分為鉀長石、斜長石、黑云母。鉀長石（約占30％）呈他形粒狀，粒徑1～2.5 mm，低負突起，條紋構造；斜長石（約占43％）為更長石，呈半自形板狀，粒徑1.0～2.5 mm，鈉長雙晶發育，雙晶紋彎曲變形；黑云母約占2％，呈褐色，片狀，粒徑0.4～1 mm，個別蝕變為白云母。斑晶主要為鉀長石和石英，鉀長石（約占35％）的粒度為10 mm，其中包裹著斜長石和黑云母；石英（占25％）呈他形粒狀，粒度大小不等，具波狀消光。副礦物為磁鐵礦。

2.3 8號巖體

為晚侏羅世二長花崗巖，主要呈巖株狀出露于研究區的中部，面積約8.7 km2。巖石呈肉紅色－灰褐色，主要礦物成分為鉀長石、石英、黑云母。其中鉀長石（約占35％）為微斜長石和條紋長石，呈他形粒狀，無色，低負突起，弱土化，交代斜長石局部邊緣形成交代蠕蟲結構；石英（約占30％）呈他形粒狀，粒度大小不等，具波狀消光，少量局部粒化鑲嵌生長；斜長石（約占30％）為細密聚片雙晶的酸性斜長石，自形－半自形板柱狀、板粒狀，個別大顆粒達3.0 mm，具弱絹云母化；黑云母（約占5％）呈片狀、鱗片狀、寬片狀，一組極完全解理，以白云母為主，無色，中正突起，鮮艷干涉色，片徑＜1.3 mm。

2.4 9號巖體

為早白堊世閃長玢巖，呈巖株狀出露于研究區東部，由1個小巖體組成，面積2.05 km2，K-Ar法年齡（61.25±1.54）Ma，與晚侏羅世二長花崗巖呈侵入接觸。巖石類型為細粒閃長玢巖，多為斑狀結構。斑晶主要為斜長石（占40％）和角閃石（占15％）。基質為大量自形長條狀、板粒狀斜長石微晶，呈顯微半自形粒狀結構。暗色礦物為綠泥石、綠簾石集合體。

3 地球化學特征

武警黃金第三支隊在侵入巖體中采集了4件新鮮的、具代表性的巖石樣品，進行了主量元素、微量元素、稀土元素分析。筆者結合分析結果對中酸性侵入巖體巖石地球化學特征進行研究。

3.1 主量元素特征

主量元素是指地幔和地殼的主要組成元素，其成分數值一般以氧化物質量分數的形式給出［5］。分析測試結果（表1）表明，晚石炭世花崗閃長巖w（SiO2）＝68.48％，w（Al2O3）＝14.35％，含量較高，w（Na2O＋K2O）＝7.72％（＞5.45％），Na2O/K2O＞1，說明巖石具有弱酸性、富硅、偏堿、富鈉和鈣堿性特點，鋁飽和指數（A/CNK）為1，屬弱過鋁型；晚三疊世二長花崗巖w（SiO2）＝58.84％～75.30％，w（Al2O3）＝14.08％～8.17％，含量較高，w（Na2O＋K2O）＝5.83％～8.79％，Na2O/K2O＞1，說明巖石具有略富堿質和低鈣、鎂的鈣堿性巖石特點；晚侏羅世二長花崗巖的w（SiO2）＝72.32％～82.46％，w（Al2O3）＝8.46％～14.77％，含量較高，w（Na2O＋K2O）＝3.41％～9.14％，K2O/Na2O＝1.23～1.39（＞1），說明巖石具有富硅、偏堿、富鉀和鈣堿性的特點，鋁飽和指數（A/CNK）為1～1.6，屬偏鋁型；早白堊世閃長玢巖的w（SiO2）約為66.97％，w（Al2O3）＝14.44％，含量較高，w（Na2O＋K2O）＝5.62％，K2O/Na2O＝0.29，說明巖石具有富硅、富鈉和鈣堿性特點，鋁飽和指數（A/CNK）＞1.17，屬鋁過飽和型。這與Chappell（1983）所劃分的“S型”花崗巖的特征具有可比性。

區內的侵入巖以二長花崗巖出露面積最大，其投影點分別落入侵入巖QAP圖解的二長花崗巖、花崗閃長巖區和石英二長巖區內（圖2）。

3.2 微量元素特征

微量元素是指在體系中不作為任何物相的主要組分存在的非化學計量的分散元素，可以利用微量元素特征來示蹤巖漿源區的組成與特征，進而分析巖漿形成的構造環境［5］。微量元素測試結果（表2）和微量元素蛛網圖（圖3）分析表明，晚石炭世花崗閃長巖、晚侏羅世二長花崗巖、早白堊世閃長玢巖富集Rb，Ba，Sr，K，Th大離子親石元素，Cs，Th，Ce，Ta呈正異常，而Li，Rb，Y，Ta親石元素呈現負異常。其中，晚石炭世花崗閃長巖的Rb/Sr＝0.44，具同熔型花崗巖特征；晚三疊世二長花崗巖中Rb，K等元素相對富集，P，Ti，Y等元素質量分數相對偏低，P，Ti有明顯的負異常；晚侏羅世二長花崗巖的Rb/Sr＝0.4～0.8，具同熔型花崗巖特征；早白堊世閃長玢巖的Rb/Sr＝0.09，具改造型花崗巖的特征。微量元素模式曲線（圖3）總體形態相近，均呈右傾，表明是同源巖漿形成的產物。

圖2 侵入巖QAP判別圖（據after Streekeisen，1989）Fig.2 QAP plot for discriminating intrusive rocks

表1 侵入巖主量元素組成及特征參數Table 1 The main constituents and the characteristic parameters of intrusive bodies for various stages

表2 各期侵入巖體的微量元素組成Table 2 Trace elements of intrusive bodies for various stages

3.3 稀土元素特征

稀土元素分析測試結果（表3）表明，研究區中酸性侵入巖均為輕稀土富集型，兼具殼幔混源型與殼源型花崗巖特征（趙振華，1985）。其中，晚石炭世花崗閃長巖的稀土總量∑REE＝268.62×10－6，輕重稀土比值L/H＝6.96，La/Yb＝5.64（＜10），δ（Eu）＝0.63；晚三疊世二長花崗巖的稀土總量∑REE＝14.57×10－6～143.83×10－6，低于陸殼平均值（154.7×10－6，黎彤），輕重稀土比值L/H＝5.97～16.49，偏高些；δ（Eu）＝0.83～1.11（＞0.45）；晚侏羅世二長花崗巖的稀土總量∑REE＝42.73× 10－6～164.75×10－6，輕重稀土比值L/H＝5.12，La/Yb＝3.8（＜10），δ（Eu）＝0.45（＜0.5）；早白堊世閃長玢巖的稀土總量∑REE＝94.78×10－6，輕重稀土比值L/H＝5.12，La/Yb＝3.78（＜10），δ（Eu）＝0.45（＜0.5）。

在球粒隕石標準化模式配分曲線圖（圖4）中，晚石炭世花崗閃長巖、晚侏羅世二長花崗巖、早白堊世閃長玢巖具有明顯負銪異常的右緩傾斜的平滑曲線，晚三疊世二長花崗巖稀土配分曲線呈不對稱右傾型。

4 討論

4.1 巖石成因及構造背景

巖石氧化物的各種變異圖是研究火成巖的巖石類別和成因的常用圖解［5］。將本區巖石化學數據投入SiO2－（Na2O＋K2O）和AFM圖解，顯示區內中酸性侵入巖可劃為亞堿性系列和鈣堿性系列；在K2O－SiO2變異圖中，數據分別落入靠近低鉀區的中鉀區邊緣、靠近中鉀區的高鉀區邊緣、高鉀區；在ASI－A/CNK圖解中數據分別落入過鋁質區、偏鋁質區與過鋁質區的界線處；在A－C－F判別圖中，數據落入S型花崗巖區［3］。

研究區中酸性侵入巖隨SiO2的升高，全堿的質量分數亦升高，表現為連續的演化特征。晚石炭世花崗閃長巖、晚三疊世二長花崗巖具有S－I過渡型花崗巖的成因特征，可能是在陸殼重熔改造時有少量幔源物質的參與；晚侏羅世二長花崗巖和早白堊世閃長玢巖主要具有S型花崗巖的特點，兼具殼幔混源型與殼源型花崗巖特征（趙振華，1985）。

表3 侵入巖體稀土元素組成及參數Table 3 REE and parameters of intrusive bodies for various stages

圖3 侵入巖微量元素蛛網圖Fig.3 Spider diagram of trace elements for intrusive rocks○.K 1δμ；□.J3ηγ；■.T3ηγ；＋.C2γδ

圖4 侵入巖稀土元素配分曲線圖Fig.4 REE pattern of intrusive rocks○.K 1δμ；□.J3ηγ；■.T3ηγ；＋.C2γδ

微量元素可以用來示蹤巖漿源區的組成與特征，進而分析巖漿形成的構造環境［5］。在Rb－（Yb＋Nb）圖解（圖5a）、Nb－Y圖解（圖5b）和Ta－Yb圖解（圖5c）中，晚石炭世花崗閃長巖、晚三疊世二長花崗巖、晚侏羅世二長花崗巖和早白堊世閃長玢巖的投影點全部落入同碰撞和火山弧區，表明研究區花崗巖類形成于同碰撞—碰撞后抬升階段。

由于古亞洲洋在二疊紀已經閉合，晚古生代—早中生代形成蒙古—鄂霍茨克造山帶，中侏羅世末期—晚侏羅世地殼縮短、增厚，早白堊紀早期發生左行走滑韌性剪切作用，致使處于蒙古—鄂霍茨克縫合帶南側的額爾古納地塊向東逃逸［6］。因此，晚石炭世花崗閃長巖應形成于與俯沖作用有關的活動大陸邊緣環境，而晚三疊世二長花崗巖、晚侏羅世二長花崗巖、早白堊世閃長玢巖則不可能是俯沖洋殼部分熔融產生的，應與鄂霍茨克海在中生代的閉合有關；早白堊世閃長玢巖應形成于陸內俯沖的構造環境，并在區域構造應力場的作用下研究區也曾發生過陸殼的疊置。因此，筆者認為福草山中酸性侵入巖巖體形成于蒙古－中朝大陸與西伯利亞大陸同碰撞－后碰撞轉換環境，其形成與古亞洲洋的俯沖和閉合后的碰撞過程以及蒙古—鄂霍茨克造山帶具有一致的時空關系，可能是蒙古—鄂霍茨克造山帶陸陸碰撞期間加厚下地殼拆沉；部分熔融，并受到地幔混染的產物［6］。

4.2 成礦潛力分析

圖5 構造環境判別圖Fig.5 Tectonic setting discrimination diagramCOLG.碰撞花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；WPG.板內花崗巖；ORG.洋中脊花崗巖

目前，通過地球化學普查、詳查，共圈定了23處組合異常區，5個成礦遠景區，面積近44 km2，優選5個找礦靶區，發現了椿葉山、福草山、北寬河、真理山等金礦床（點），對該區的地質找礦工作具有很好的指導作用。

研究區的金礦類型為構造蝕變巖型，硅化、黃鐵礦化與金礦化關系密切，一些礦化特征與砂寶斯式淺成低溫熱液型金礦類似，成礦時代也一致。根據異常元素組合分析，并結合異常查證情況，預測在本區將會發現中型以上金礦床，礦床類型應為構造破碎蝕變巖型。

5 結論

福草山巖體為中酸性侵入巖，共有9處，分別呈巖基、巖株狀產出，為海西期和燕山期侵入的亞堿性系列和鈣堿性系列花崗閃長巖、閃長玢巖、二長花崗巖，為富硅、富鈉、鋁過飽和、輕稀土富集型。其形成與蒙古—鄂霍茨克造山帶陸陸碰撞有關，成因類型屬于S型花崗巖，具殼幔混源型與殼源型花崗巖特征，是同源巖漿演化的產物，為金和多金屬的運移、富集、沉淀提供了良好的地質環境，區內先后發現了椿葉山、福草山、北寬河、真理山等金礦（化）點，今后應加強構造破碎蝕變巖型金礦床的勘查工作。

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