黑龍江二股營林場二長花崗巖地球化學特征及成因*

江 峰 李 慧 張國賓

(1.黑龍江省有色金屬地質勘查局七〇三隊；2.遼寧工程技術大學地質工程系)

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·地質·測量·

黑龍江二股營林場二長花崗巖地球化學特征及成因*

江 峰1李 慧1張國賓2

(1.黑龍江省有色金屬地質勘查局七〇三隊；2.遼寧工程技術大學地質工程系)

黑龍江二股營林場二長花崗巖位于小興安嶺東北部，為伊春—延壽巖漿構造帶的重要組成部分。在分析區域地質背景的基礎上，結合相關測試結果，對區內二長花崗巖地球化學特征及成因進行了詳細討論，結果表明：①二長花崗巖具有富硅(w(SiO2)65.23%～71.20%)、高鋁(w(Al2O3)13.46%～17.07%)、富堿(w(Na2O+K2O)6.56%～8.27%)的特征，為偏鋁質高鉀鈣堿性巖石系列；②二長花崗巖相對富集大離子親石元素(如K、Rb、Ba)和化學性質活潑的不相容元素(如U、Th)，相對虧損高場強元素(如Nb、Sr、Ti)及重稀土元素(如Y、Yb、Lu)，具有與I型花崗巖相似的地球化學特征；③二長花崗巖形成于與太平洋板塊俯沖作用相關的火山弧構造環境。

二長花崗巖 地球化學特征 成因 火山弧構造環境

花崗巖是大陸地殼的基本組成部分，記錄著陸殼形成、殼—幔相互作用、巖石圈演化的豐富信息，在大陸的形成與再循環過程中扮演著十分重要的角色[1-7]。近年來，有關花崗巖成因的研究受到了學者們的廣泛關注[8-12]。經黑龍江伊春二股林場1∶5萬區域地質礦產調查，發現二股營林場二長花崗巖體與二股鐵鉛鋅多金屬礦在成因上有直接聯系。通過對二股營林場二長花崗巖進行系統取樣分析，對其地球化學特征及成因進行分析，為二股鐵鉛鋅多金屬礦及東北中生代“花崗巖海”成因的研究提供新的證據。

1 區域地質背景

二股營林場二長花崗巖位于小興安嶺東北段，區內出露地層有寒武系大理巖、砂巖、板巖夾凝灰巖，奧陶系中—酸性熔巖、凝灰質砂巖、板巖，泥盆系凝灰質砂巖、板巖夾大理巖，二疊系砂巖、中—酸性火山巖夾大理巖，白堊系中—酸性熔巖、凝灰巖，第四系礫石夾砂質黏土。研究區經歷了多次拉張裂解和擠壓閉合，具有多旋回發展特點，地質構造以NW、SN、NE向斷裂構造為主。區內巖漿巖發育，主要包括奧陶紀花崗巖，晚二疊世—晚三疊紀花崗巖，侏羅紀—早白堊世二長花崗巖、正長花崗巖、堿長花崗巖及花崗閃長巖，晚侏羅世花崗巖，晚白堊世花崗巖。二股營林場二長花崗巖為二股—豐林巖體的一部分，二股—豐林巖體出露面積約800 km2，大體呈NE向展布，巖石類型為二長花崗巖、正長花崗巖、堿長花崗巖及花崗閃長巖(圖1)。二長花崗巖多具塊狀構造，似斑狀結構，主要由斜長石(25%～30%)、堿性長石(35%～40%)、石英(30%～35%)、黑云母(1%～2%)及微量角閃石組成，多含閃長質包裹體，副礦物為磁鐵礦。巖石斑晶為斜長石、堿性長石和石英，粒度5～20 mm，含量5%～10%；基質為斜長石、堿性長石、石英、黑云母和角閃石，粒度0.5～3 mm，為中—細粒半自形粒狀結構。

圖1 二股營林場區域地質概況

2 巖石地球化學特征

二長花崗巖樣品主量及微量元素測試工作在國土資源部國家地質實驗測試中心進行。主量元素采用XRF(X熒光光譜儀3080E)方法測試，分析精度為5%；稀土微量元素通過等離子質譜儀(ICP-MS-Excell)進行分析，測試精度為5%。相關分析結果分別見表1、表2。

二股營林場二長花崗巖w(SiO2)65.23%～71.20%，平均67.83%；w(Al2O3)13.46%～17.07%，平均15.08%；w(K2O)2.80%～4.16%，平均3.86%；w(Na2O)3.35%～4.30%，平均3.83%；w(Na2O+K2O)6.56%～8.27%，平均6.69%；w(K2O)/w(Na2O)為0.89～1.21，平均1.02；里特曼指數σ為1.60～2.64(σ<3.3)，w(Al2O3)/w(Na2O+K2O)為1.31～1.66，平均1.44；鋁飽和指數w(Al2O3)/w(CaO+Na2O+K2O)為0.86～1.05，平均0.93。在A/CNK-ANK圖解(圖2)中，樣品主要落入偏鋁質-弱過鋁質區域內；在w(SiO2)-w(K2O)圖解(圖3)上，樣品主要落入高鉀鈣堿性系列中；在硅-堿圖解(圖4)中，樣品點絕大多數落入亞堿性花崗巖范圍內，由此確定二長花崗樣品屬偏鋁質高鉀鈣堿性巖石系列。

表1 二股營林場二長花崗巖主量元素分析結果

表2 二股營林場二長花崗巖稀土微量元素分析結果

圖3 二長花崗巖w(K2O)-w(SiO2)圖解[14]

二股營林場二長花崗巖樣品的稀土元素配分模式均為輕稀土元素富集、重稀土元素虧損的右傾型(圖5)。稀土元素總量(ΣREE)為(152.08～211.20)×10-6，平均182.28×10-6；輕、重稀土元素分餾程度中等，w(LREE)/w(HREE)為7.19～15.01，平均10.12，(La/Yb)N值為5.07～21.04，平均11.16；重稀土元素之間分餾較弱，(Gd/Yb)N為1.03～3.02，具有Eu負異常，δEu為0.38～0.81，平均0.55，基本無Ce異常，δCe為0.94～1.26，平均1.07。 Eu負異常可能是由巖石形成過程中，源巖部分熔融的殘留固相組合中有少量長石礦物的存在，或熔體從源區分離至大規模結晶之前發生了部分長石礦物的分離結晶所致[15]。原始地幔標準化微量元素蛛網圖(圖6)顯示，二長花崗巖樣品相對富集大離子親石元素(如K、Rb、Ba)和化學性質活潑的不相容元素(如U、Th)，相對虧損高場強元素(如Nb、Sr、Ti)及重稀土元素(如Y、Yb、Lu)。

3 巖石成因

花崗巖中K、Na含量主要與源巖及其演化過程密切相關，故可利用K、Na含量判斷花崗巖成因[18]。

圖4 二長花崗巖樣品硅-堿圖解

圖5 二長花崗巖稀土元素球粒隕石標準化圖解[16]

圖6 微量元素元素地幔標準化圖解[17]

在地殼漫長的歷史演化過程中，風化作用將原生巖漿巖中的鉀長石、鈉長石逐漸變為黏土及其他成分，由于K、Na活動性具有一定的差異(Na多溶入水，K易被吸附保存于土壤中)，因而殼源成因的花崗巖偏于富K[19]，K、Na含量既能反映地殼成熟度，又可為巖漿和成礦提供信息[20-21]。在w(Na2O)-w(K2O)圖解中二股營林場二長花崗巖樣品落入I 型花崗巖區內；在w(Ce)-w(SiO2)圖解中(圖7)，二股營林場二長花崗巖樣品均落于I 型花崗巖區內；在w(Na2O+K2O)/w(CaO)圖解中(圖8)，二股營林場二長花崗巖樣品均落于I 型花崗巖區內。由此可見，二股營林場二長花崗巖為I 型花崗巖。

圖7 二長花崗巖w(Ce)-w(SiO2)圖解

圖8 二長花崗巖w(Na2O+K2O)/w(CaO)圖解

4 成巖地球動力學背景

二股營林場二長花崗巖樣品為偏鋁質-弱過鋁質、高鉀鈣堿性巖石系列，輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損，具有Eu負異常，相對富集大離子親石元素(如K、Rb、Ba)和化學性質活潑的不相容元素(如U、Th)，相對虧損高場強元素(如Nb、Sr、Ti)及重稀土元素(如Y、Yb、Lu)，具有俯沖板片提供的流體交代地幔楔而形成的富集地幔源產生巖漿的特征[14,22]。在w(Rb)-w(Y+Nb)、w(Nb)-w(Y)圖解中，樣品均落入了火山弧與同碰撞花崗巖區域(圖9)，顯示出島弧或活動大陸邊緣的特征。可見，二股—豐林二長花崗巖形成于火山弧構造環境，與板塊俯沖作用相關。鑒于小興安嶺—張廣才嶺花崗巖帶的展布方向(近SN向)與太平洋板塊俯沖形成的構造帶方向近乎一致，結合日本和我國東北地區東部大量中生代增生雜巖的存在，認為區內中生代成巖成礦活動與太平洋俯沖密切相關。

圖9 二長花崗巖構造環境判別圖解[23]

5 結 語

結合黑龍江省二股營林場二長花崗巖樣品測試分析結果，對巖石地球化學特征及成因進行了詳細分析，對于區內開展二股鐵鉛鋅多金屬礦找礦工作有一定的參考價值。

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Petrogeochemistry Characteristics and Genesis of the Monzonitic Granite in Erguying Forest Farm in Heilongjiang Province

Jiang Feng1Li Hui1Zhang Guobin2

(1.The 703 team of Nonferrous Metals of Geology and Mineral Investigation Bureau of Heilongjiang Province; 2.Department of Geology, Liaoning Technical University)

The monzonitic granite in Erguying forest farm is located in the northeast area of Lesser Khingan Mountaines,it is the important part of the Yichun-Yanshou magma belt.Based on analyzing the regional geological background,combing with the related test results,the petrogeochemistry characteristics and genesis of the monzonitic granite in Erguying forest farm are discussed in detail.The results show that:①the monzonitic granite with the characteristics of high silica (w(SiO2) 65.23%～71.20%),alumina (w(Al2O3) 13.46%～17.07%) and rick alkali (w(Na2O+K2O)6.56%～8.27%),it belongs to the partial aluminum calc-alkalic rock series with high potassium;②the monzonitic granite is enriched in large ion lithophile elements (such as K、Rb、Ba) and incompatible elements with lively chemical properties (such as U, Th), it is relatively depleted in high field strength elements (such as Nb、Sr、Ti) and heavy rare earth elements (such as Y、Yb、Lu ),the petrogeochemistry characteristics of the monzonitic granite is similar to the ones of I type granite;③the monzonitic granite is formed in volcanic arc tectonic environment related to the Pacific plate subduction.

Monzonitic granite, Petrogeochemistry characteristics, Genesis, Volcanic arc tectonic environment

*黑龍江省礦產資源勘查基金項目( 編號: SD2002—022，SD20050—36)

2016-05-03)

江 峰(1983—)，男，工程師，150300 黑龍江省哈爾濱市阿城區金都大街地質大廈。