大興安嶺環二庫地區新元古代晚期花崗巖發現及其地質意義

劉宇崴 ，杜兵盈 ，張鐵安 ，趙明勝，趙雨生，劉宇奇，甄 淼，羅佳欣

1.黑龍江省區域地質調查所，黑龍江哈爾濱150080；2.沈陽師范大學古生物學院，遼寧沈陽110034

大興安嶺環二庫地區新元古代晚期花崗巖發現及其地質意義

劉宇崴1，杜兵盈1，張鐵安1，趙明勝2，趙雨生1，劉宇奇1，甄 淼1，羅佳欣1

1.黑龍江省區域地質調查所，黑龍江哈爾濱150080；2.沈陽師范大學古生物學院，遼寧沈陽110034

最近的研究成果表明，在大興安嶺新林－喜桂圖旗斷裂東段的吉峰、嘎仙、環二庫地區存在一些蛇綠巖巖石組合.在大興安嶺地區大揚氣林場環二庫蛇綠混雜巖中的花崗巖中獲得鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為557.2±2.2 Ma，表明其形成于新元古代晚期.巖石總體上具略貧堿，弱過鋁質鈣堿性，具有不明顯的Eu負異常，為弱過鋁鈣堿性I型花崗巖.巖石富集輕稀土元素和Hf、Ba、Nd、U等元素，相對虧損Th、Nb、Ta、Zr等元素.結合新元古代末期新林－吉峰地區存在新元古代洋盆，認為該巖體可能形成于該大洋俯沖環境.

花崗巖；鋯石U－Pb年齡；地球化學；大興安嶺環二庫

0 引言

東北大興安嶺地區大地構造位置上處于興蒙造山帶東段，自西向東劃分為額爾古納地塊和興安地塊.最近在新林－喜桂圖旗斷裂東段的吉峰、嘎仙、環二庫、新林地區斷續發現零星出露一些蛇綠巖巖石組合，并將新林－喜桂圖縫合帶作為額爾古納地塊和興安地塊的拼貼界線［1-13］.佘宏全［7］、Feng Z Q［8］、1∶25 萬加格達奇幅區調修測項目?黑龍江省區域地質調查所.1∶25萬加格達奇幅、新林鎮幅區域地質調查修測報告.2016.等在嘎仙、吉峰、環二庫地區的超鎂鐵質巖和輝長巖中獲得同位素測年資料為新元古代，顯示SSZ型蛇綠巖的特征，認為在額爾古納地塊和興安地塊之間發育新元古代的洋盆.Feng Z Q等［8］認為新林－喜桂圖旗洋從新元古代開啟以來，晚寒武世洋殼俯沖消減，并于早奧陶世期間完全閉合，額爾古納地塊和興安地塊完成拼貼.葛文春等［11］對塔河縣附近后造山花崗巖組合（494～480 Ma）進行了研究，認為額爾古納和興安地塊的碰撞拼貼在古生代早期之前已完成.上述看出東北大興安嶺新林－吉峰地區蛇綠混雜巖中的超鎂鐵質巖和輝長巖研究較多，但缺少相應的俯沖消減階段花崗巖方面的資料.本文選擇位于大興安嶺地區大揚氣林場環二庫西的花崗巖作為研究對象（圖1），進行了相應的同位素年代學、巖石學及巖石地球化學的研究，確定該處花崗巖的時代和探討了構造背景，為進一步新林－吉峰間的新元古代洋盆的演化提供了最新數據資料.

圖1 研究區地質略圖Fig.1 Geological sketch map of the study area

1 區域地質背景及巖性特征

環二庫西花崗巖位于大興安嶺地區大揚氣林場環二庫西一帶，出露于環二庫蛇綠構造混雜巖中，范圍較小，呈透鏡狀產出于基質中，呈菱形網絡狀分布，周圍出露地質體主要有超鎂鐵質巖－鎂鐵質巖巖塊（二輝橄欖巖、滑石化蛇紋石化橄欖巖、角閃石巖）、輝長巖巖塊、變玄武巖塊巖、大理巖巖塊、混雜巖基質部分、中生代火山巖和燕山期侵入巖.上述巖塊和基質均不同程度的遭受了糜棱巖化.

圖2 環二庫西花崗巖正交偏光鏡下照片Fig.2 Polarizing microphotos of granite in west Huanerku

花崗巖（遭受糜棱巖化）（D9180）（圖 2）：巖石發生韌性變形，巖石粒化重結晶作用較強，但仍見保持原巖成分及組構特征的巖石碎塊10%、斜長石殘斑10%，碎基由長石50%、石英30%及少量黑云母、綠簾石組成.殘留的原巖碎塊（圖2a），蝕變強烈的板柱狀斜長石（Pl）分布在條紋長石中（Pth），斜長石（Pl）有一圈潔凈的邊緣，形成交代凈邊結構；不規則狀、枝狀斜長石（Pl）條紋分布在鉀長石主晶中，形成條紋長石（Pth）；褐色鱗片狀黑云母（Bt）圍繞巖石碎塊連續定向分布.斜長石殘斑（圖2b）輕微絹云母化、泥化，表面混濁，顯微鱗片絹云母星散分布交代斜長石，隱約見聚片雙晶；重結晶的長石、石英及少量綠簾石（Ep）、黑云母碎基圍繞斜長石殘斑分布.

2 樣品分析方法和結果

2.1 樣品分析方法

選擇新鮮樣品經過無污染碎樣后在廊坊市河北省區域地質礦產調查研究所實驗室進行主量、微量和稀土元素分析.主量元素采用X射線熒光光譜法（XRF）分析.微量元素和稀土元素的分析采用電感耦合等離子質譜（ICP－MS）分析方法.測試數據見表1.測年鋯石礦物挑選工作在廊坊市河北省區域地質礦產調查研究所實驗室進行.鋯石U－Pb同位素測年在中國地質調查局天津地質調查中心實驗室進行.將人工重砂分選的鋯石顆粒用環氧樹脂固定并拋光，使鋯石顆粒露出核部，清洗樣品表面后，進行透射光、反射光和陰極發光（CL）照相.實驗采用激光剝蝕等離子體分析技術（LA－ICP－MS）.樣品的同位素比值計算采用 GLITTER（Ver4.0 Macquarie University） 程序. 年齡計算采用Isoplot程序（Ver3.23）.詳細流程和原理參見文獻［14-15］的闡述.

表1 環二庫花崗巖主量元素、微量元素、稀土元素分析結果Table 1 Analysis results of major，trace and rare earth elements in Huanerku granite

2.2 測試結果

大興安嶺地區環二庫西花崗巖（D9180）（采樣位置 51°4′8.4″N、123°52′48″E）鋯石 CL 顯示（圖 3），鋯石為長柱狀，環帶構造發育，測年數據結果見表2，Th/U比值多在0.3～0.65之間，顯示為巖漿鋯石.獲得的24個分析點206Pb/238U年齡變化于550～564 Ma之間，24個測試點集中分布在諧和線上，得到206Pb/238U加權平均年齡為 557.2±2.2 Ma（MSWD＝0.78，n＝24）（圖 4），其年齡代表花崗巖結晶年齡，形成時代為新元古代晚期.

圖3 環二庫西花崗巖鋯石的CL圖像Fig.3 CL images of zircons from granite in west Huanerku

3 地球化學特征

環二庫西花崗巖主量元素、微量元素和稀土元素分析結果見表1.

環二庫西花崗巖體SiO2含量為64.51%～66.06%，Al2O3含量為 14.87%～16.12%，（Na2O＋K2O） 為 5.91%～6.66%，CaO 含量為 3.41%～4.06%；且多以 Na2O＞K2O為特征.在侵入巖主元素分類圖解中均落入花崗閃長巖區（圖5a），在K2O－SiO2圖解中落入高鉀鈣堿性系列區域（圖 5b）.A/CNK 為 0.98～1.35，過鋁質；A/NK 為1.79～2.32；在 A/CNK－A/NK 圖解中多數落入過鋁質區域，個別落入強過鋁質區域（圖6）.副礦物特征顯示富磁鐵礦，也顯示屬于I型花崗巖.綜上所述，本期花崗閃長巖為略富堿弱過鋁質高鉀鈣堿性花崗巖.

圖4 環二庫西花崗巖鋯石U－Pb諧和圖（a）和頻數圖（b）Fig.4 Concordia diagram（a）and frequency diagram（b）showing zircon U-Pb dating of granite in west Huanerku

圖5 環二庫西花崗巖SiO2－全堿TAS圖解（a）和SiO2－K2O圖解（b）Fig.5 The SiO2-alkali TAS diagram and SiO2-K2O diagram for granite in west Huanerku

環二庫西花崗巖體稀土元素總量∑REE為103.08×10－6～153.86×10－6，平均值為 130.17.輕、重稀土比值（LREE/HREE）為 9.48～11.59，分餾較弱.（La/Yb）N＝0.39～0.79，LREE 相對富集，HREE 相對虧損.δEu 為0.87～1，具不明顯負銪異常.稀土配分模式曲線總體上呈左高右低的不對稱右傾型，顯示出輕稀土富集型，銪總體上顯示不明顯富集，表明巖漿演化早期存在斜長石分離結晶或者巖漿源區有斜長石的殘留（圖7a）.環二庫西花崗巖體微量元素在原始地幔標準化的蛛網圖顯示富集輕稀土元素和Hf、Ba、Nd、U等元素，相對虧損 Th、Nb、Ta、Zr等元素.大離子親石元素（LILE）相對于高場強元素（HFSE）富集，Nb、Ta虧損（圖 7b）.

圖6 環二庫西花崗巖A/CNK－A/NK圖解Fig.6 The A/CNK-A/NK diagram for granite in west Huanerku

4 討論

4.1 形成時代及構造背景

1994年進行的1∶20萬六十林場幅區調?黑龍江省地質礦產局第二區域地質調查大隊.1∶20萬六十林場、阿里河幅區域地質調查報告.1994.研究區的填圖單位為震旦系倭勒根群吉祥溝組，1∶25萬加格達奇幅區調修測?黑龍江省區域地質調查所.1∶25萬加格達奇幅、新林鎮幅區域地質調查修測報告.2016將研究區的震旦系倭勒根群吉祥溝組按蛇綠構造混雜巖進行了解體和重新劃分.目前在新林－喜桂圖縫合帶東段吉峰－新林地區之間的吉峰林場九支線輝長巖（646.9 ±5.3 Ma）［12］、嘎仙輝石巖（626.7±9.7 Ma）［11］、環二庫輝長巖（696.8± 2.9 Ma）等同位素測年結果指出了研究區存在新元古代的洋殼.環二庫西新元古代晚期花崗巖在Y－Nb圖解（圖8a）上落入火山弧花崗巖＋同碰撞花崗巖區域，在Y＋Nb－Rb圖解（圖8b）上落入于火山弧花崗巖區域，在R1－R2圖解（圖9）上落入板塊碰撞前區域.環二庫西花崗巖體虧損Th、Nb、Ta、Zr等元素，顯示俯沖作用特征，綜合構造環境判別圖解，總體顯示其形成島弧背景.

4.2 地質意義

圖7 環二庫西花崗巖球粒隕石標準化稀土元素配分圖（a）和原始地幔標準化微量元素蛛網圖（b）Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spidergram of granite in west Huanerku

表2 環二庫西花崗巖（D9108）鋯石LA－ICP－MS U－Pb分析結果Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope data of the granite in west Huanerku

圖8 環二庫西花崗巖構造判別圖解Fig.8 Y-Nb diagram and（Y＋Nb）-Rb diagram for granite in west Huanerku

通過近年研究，額爾古納地塊和興安地塊之間的新林－喜桂圖縫合帶在該地區已經被大多數學者接受.在吉峰－新林地區之間代表了洋盆拉張階段的蛇綠巖的形成時代主要認為有元古宙［2-5，12］和晚奧陶—中志留世［6］.李瑞山［2］認為大興安嶺地區在薩拉伊爾旋回晚期進入橫向擠壓階段，造成區內中—晚寒武世地層的缺失和新林蛇綠巖的逆沖推覆就位.葛文春等［15-16］對塔河縣附近后造山花崗巖組合（494～480 Ma）進行了研究，認為額爾古納和興安地塊的碰撞拼貼在古生代早期之前已完成.馮志強等［12］認為新林－喜桂圖旗洋從新元古代開啟以來，晚寒武世洋殼俯沖消減，并于早奧陶世期間完全閉合，額爾古納地塊和興安地塊完成拼貼.本次工作在環二庫西花崗巖獲得了鋯石LA－ICP－MS U－Pb 年齡為 557.2±2.2 Ma，通過巖石地球化學分析和判別顯示其形成俯沖構造背景的島弧環境，環二庫西花崗巖的形成可能與俯沖消減有關，其可能形成于洋內俯沖島弧環境.結合資料，新林－吉峰地區在新元古代中晚期為拉張階段，發育洋盆，在新元古代晚期－中寒武世之間存在俯沖消減作用，在晚寒武世—早奧陶世發生碰撞拼合和轉入后造山階段.

圖9 環二庫西花崗巖R1－R2圖解Fig.9 The R1-R2 diagram for granite in west Huanerku

5 結論

（1）環二庫西花崗巖呈巖塊的形式存在于蛇綠構造混雜巖中，虧損 Th、Nb、Ta、Zr等元素，形成時代為新元古代（557.2±2.2 Ma），為略富堿弱過鋁質高鉀鈣堿性花崗巖.

（2）結合區域資料新林－吉峰地區在新元古代時存在洋盆，在新元古代晚期—中寒武世之間存在俯沖消減作用，環二庫西新元古代花崗巖形成可能與新元古代的新林－吉峰洋盆俯沖作用有關.

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DISCOVERY AND GEOLOGICAL SIGNIFICANCE OF THE LATE NEOPROTEROZOIC GRANITE IN HUANERKU,DAXINGANLING REGION

LIU Yu-wai1，DU Bing-ying1，ZHANG Tie-an1，ZHAO Ming-sheng2，ZHAO Yu-sheng1，LIU Yu-qi1，ZHEN Miao1，LUO Jia-xin1
1.Heilongjiang Institute of Regional Geological Survey，Harbin 150080，China；2.College of Paleontology，Shenyang Normal University，Shenyang 110034，China

The latest research shows that the assemblage of ophiolite is developed in Jifeng，Gaxian and Huanerku areas along the eastern part of Xinlin-Xiguituqi fault in Daxinganling Mountains.Based on the study，the LA-ICP-MS zircon U-Pb age of 557.2±2.2 Ma is obtained from the granite in the ophiolitic melange in Huanerku area，indicating it was formed in Neoproterozoic period.The rock is generally characterized by slightly poor alkali，weakly peraluminous calc-alkaline with indistinct negative Eu anomaly，enrichment of LREEs and Hf，Ba，Nd and U，and relative depletion of Th，Nb，Ta and Zr，belonging to weak peraluminous calc-alkaline I-type granite.Considering the existence of Neoproterozoic ocean basin in Xinlin-Jifeng area，it is concluded that the granite is possibly the product of ocean subduction.

granite；zircon U-Pb age；geochemistry；Huanerku of Daxinganling region

1671-1947（2017）05-0453-07

P588.12

A

2017－01－10；

2017－03－14.編輯：李蘭英.

中國地質調查局項目“內蒙古1∶25萬加格達奇、新林鎮幅區調修測”（12120113053300）、“黑龍江區域地質調查片區總結與服務產品開發”（12120114033501）.

劉宇崴（1985—），男，工程師，從事區域地質調查及相關研究工作，通信地址黑龍江省哈爾濱市南崗區延興路72號，E-mail//hljliuyuwei@126.com