黑龍江省東部佳木斯地區八角山巖體形成時代探討

王建民,顏秉超

1.黑龍江省自然資源調查院，黑龍江 哈爾濱 150036;2.吉林省地礦信息中心，吉林 長春 130061

0 引言

近年來許多地質學者對東北地區中生代構造機制進行了研究探討，取得了較多成果。在中生代早期，古亞洲洋已經基本閉合，東北地區可能開始受到后造山伸展、古太平洋和蒙古—鄂霍次克古大洋三種構造機制的疊加作用[1]；通過對東北地區中生代火山巖鋯石U-Pb定年結果的研究，許文良等認為在中生代期間，中國東北地區經歷了環太平洋構造體系和蒙古鄂霍茨克構造體系的疊加與改造[2]。劉愷等對分布在小興安嶺—張廣才嶺造山帶和佳木地塊的巖漿巖進行了研究，認為古太平洋板塊在佳木斯地塊的俯沖作用最早可能始于早二疊世，在三疊紀—早侏羅世時，其俯沖影響到牡丹江斷裂兩側，形成了南北向分布的巖漿巖帶以及由黑龍江雜巖為代表的增生雜巖帶[3]。但是以上關于中生代構造的研究多采用大、小興安嶺和張廣才嶺一帶巖漿活動的證據，對佳木斯地塊上中生代巖漿活動研究較少。本次研究的八角山巖體位于佳木斯市東南約90 km，依蘭縣西南約30 km。該巖體呈不規則狀出露，大致呈北北西向展布，長約9 km，寬約3 km，產狀為中深成相的巖瘤、巖株狀，剝蝕深度為剝蝕中等，出露面積為31 km2。該巖體侵入晚二疊世二長花崗巖，被晚三疊世正長花崗巖侵入。原1∶20萬依蘭幅區域地質測量報告將該巖體形成時代厘定為白堊紀(1)黑龍江省地質局區測隊五分隊．1∶20萬依蘭幅區域地質測量報告[R].1972.。筆者作為《1∶25萬佳木斯市幅區調修測》項目的負責人在該巖體南部采取了1件鋯石U-Pb測年樣品，編號為D4281，其座標為：129°48′43″、46°04′28″，通過測試獲得了高精度測年結果(2)黑龍江省地質調查研究總院．1∶25萬佳木斯市幅區調報告[R].2013.，通過對該巖體的巖石學、巖石化學、形成時代、構造環境進行研究和探討，為吉黑東部中生代構造演化提供了新的證據和認識。

1 研究區地質特征

黑龍江地區位于中亞造山帶東段，在古生代期間具有多塊體拼合的構造屬性，自西北至東南劃分為：額爾古納地塊、興安地塊、松嫩地塊、佳木斯地塊和興凱地塊[4]。近年來的研究表明，東北地區古亞洲洋的閉合經歷了多地塊的拼貼過程，具有演化時間長、多階段增生、縫合的特點[5]。葛文春等(2005年)根據額爾古納地塊上出露的塔河巖體后造山構造背景，巖體的成巖時代為480～494 Ma，認為額爾古納地塊與興安地塊的拼貼沿塔源—喜桂圖一線，拼貼時間至少發生在490 Ma以前[6]；興安地塊與松嫩地塊在早石炭世沿北北東向展布的開魯—嫩江—黑河一線碰撞拼合，晚石炭世開始東北亞大陸板塊整體處于伸展構造背景[7]；松嫩—張廣才嶺地塊與佳木斯地塊沿南北向的嘉蔭—牡丹江斷裂于晚古代至早中生代碰撞拼合[8,9]。其中佳木斯地塊其結晶基底主要由麻粒巖相—角閃巖相變質的麻山、興東雜巖和大面積出露的寒武紀花崗質巖石組成[10]。麻山雜巖主要出露在雞西市西麻山—密山一帶，為一套含長英質片麻巖、矽線石榴片麻巖、石墨片巖和高鎂大理巖等變質巖的孔茲巖系，興東雜巖主要在嘉蔭—雙鴨山一帶出露，為一套片巖、片麻巖、變粒巖為主，其次為大理巖、石英巖、磁鐵石英巖、斜長角閃巖等海相碎屑巖-碳酸鹽-夾火山巖硅鐵建造[11,12]，其變質作用主要發生在500 Ma左右[13,14]。佳木斯地塊上出露的花崗巖巖主要存在兩期：540～515 Ma和290～254 Ma，其形成可能分別與泛非期變質造山作用和古大洋板塊的西向俯沖作用有關[15,16]。

研究區位于佳木斯地塊西部，東鄰松嫩地塊，緊鄰嘉蔭—牡丹江斷裂。嘉蔭—牡丹江斷裂東側出露中新元古界興東巖群大盤道巖組片巖、片麻巖、石英巖、石墨大理巖等，二疊系黑龍江巖群變玄武巖、藍閃石片巖、鈉長片巖、角閃片巖等，中生界樺山群猴石溝組、白堊系下統淘淇河砂巖、砂礫巖等、白堊系松木河組中酸性火山巖及火山碎屑巖等。嘉蔭—牡丹江斷裂西側出露東風山巖群云母片巖、大理巖、變質粉砂巖、磁鐵石英巖等、古生界寒武系下統晨明組灰巖、板巖、粉砂巖、砂巖等、奧陶系下—中統寶泉組片理化流紋質凝灰巖、砂巖、白色大理巖、片理化流紋巖等。二疊系中統土門嶺組黑板巖、英安質凝灰巖等。侏羅系中統太安屯組中酸性火山巖及火山碎屑巖等(圖1)。

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

2 巖石學、巖石化學特征

巖石多成褐色、深灰色，中細粒結構、輝長結構。巖石主要由斜長石和輝石組成，粒度多0.5～2.5 mm，個別輝石粒度0.1～0.2 mm。斜長石：半自形板狀，聚片雙晶較寬，具環帶發育，為中拉長石，占65%。輝石：無色柱狀，短柱狀，近正交解理，具簡單雙晶，少部分被綠色粘土礦物交代，占35%。副礦物主要為鋯石、螢石、方鉛礦、鈦鐵礦、黃鐵礦。

巖石化學分析(表1)，SiO2質量分數為41.68%～46.38%，平均值為44.57%；Al2O3質量分數為17.69%～22.08%，平均值19.96%；CaO質量分數為12.83%～15.20%，平均值14.39%；Na2O+K2O為0.67%～1.39%，平均值1.13%；Na2O/K2O為2.29～3.42，平均值2.73，K2O質量分數小于Na2O質量分數；σ值平均值0.30。通過以上數據可知巖石為富鋁質巖石，分異指數(DI)3.8～10.88，對應橄欖輝長巖區。顯示巖石分異程度較低；大部分A/CNK(分子數)值0.68～0.75。

表1 巖石化學分析結果表

3 稀土微量特征

通過稀土元素分析結果(表2)可以看出，晚三疊世中細粒輝長巖:稀土元素總量(∑REE)(13.5～21.1)×10-6，平均16.2×10-6，輕重稀土比值(LREE/HREE)為4.4～4.9，平均4.6，反映了明顯的富集輕稀土，δEu平均為2.3，具正銪異常。通過對微量元素分析結果(表3)可以看出Cr、Th、Sr元素相對富集，而Cs、Zr元素相對虧損，其中Zr元素重度虧損。

表2 稀土元素分析結果及部分特征參數表

表3 微量元素分析結果表

4 鋯石同位素測年

測年樣品破碎和鋯石的挑選在河北省區域地質調查所實驗室完成。由天津地質調查中心重點實驗室采用激光剝蝕等離子體分析技術(LA-ICP-MS)對樣品進行了微區原位單點U-Pb同位素數據采集及整理。D4281樣品巖性為中細粒輝長巖，鋯石呈粉黃色、淺黃色，多為短柱狀、粒狀，透明，金剛光澤，粒徑約為0.02～0.15 mm，形態較完整，長寬比1∶1～2∶1，環帶較清晰。232Th/238U多數大于0.5，僅有一個鋯石小0.1，因此具巖漿鋯石特征。選取25顆鋯石進行數據采集，25顆鋯石206Pb/238U年齡在203～210 Ma之間(表4)，從圖2可以看出測年數值均位于諧和線上，因此年齡數據可靠，加權平均為(207.15 ±0.86)Ma(圖3)，該年齡應為八角山巖體的結晶年齡。

圖2 D4281點鋯石同位素測年諧和圖Fig.2 Zircon isotopic concordance map of point D4281

圖3 D4281點鋯石同位素測年加權平均值圖Fig.3 Weighted average of zircon isotopic dating at point D4281

5 構造環境討論

近年來吉黑東部晚三疊世A型流紋巖的發現[17]、小興安嶺—張廣才嶺發育晚三疊世雙峰式火山巖和晚三疊世堿長花崗巖大面積的出露[18]等，均顯示晚三疊世期間吉黑東部應處于一種伸展環境。唐杰等統計分析了松嫩—張廣才嶺地塊東緣、佳木斯地塊以及興凱地塊古生代—中生代火成巖的鋯石U-Pb年代學資料及其空間分布特征，認為吉黑東部晚三疊世火成巖可能形成于古亞洲洋閉合后的伸展環境，亦可能與揚子和華北克拉通之間俯沖碰撞后伸展環境有關，還可能形成于蒙古—鄂霍茨克大洋板塊南向俯沖所形成的類似弧后的伸展環境[19]。研究區位于吉黑東部的北部，晚三疊世輝長巖可能形成于古亞洲洋閉合陸殼增生后的伸展環境。

6 結論

(1)八角山輝長巖體巖石為富鋁質，化學成分對應為橄欖輝長巖；輕稀土富集，具正銪異常；微量元素Cr、Th、Sr元素相對富集，而Cs、Zr元素相對虧損，其中Zr元素重度虧損。

(2)高精度U-Pb測年結果顯示八角山輝長巖體的結晶年齡為(207.15±0.86)Ma，其形成時代為晚三疊世。

表4 D4281點鋯石同位素測年數值一覽表

續表4 D4281點鋯石同位素測年數值一覽表