白城晚二疊世二長花崗巖地質(zhì)特征、年代學(xué)及其地質(zhì)意義

張 寧，張建澤，聶立軍

吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，吉林 長春 130022

0 引言

白城地區(qū)位于興蒙造山帶東段，東側(cè)與松遼盆地為鄰。那金—瓦房巖體為該區(qū)侵入巖主要出露巖體，巖石類型為二長花崗巖，呈巖基產(chǎn)出。但其研究程度較低，具體形成時代一直未有定論，1∶5萬好田、長久幅區(qū)調(diào)將其置于華力西期(1985)，吉林省資源潛力評價將其置于中二疊世(2013)。通過對該巖體年代學(xué)、地球化學(xué)研究，討論那金—嶺下侵入巖的形成時代和成因等問題，進(jìn)而探討形成的大地構(gòu)造背景。

1 地質(zhì)概況

那金—嶺下巖體主要分布于吉林省西部那金鎮(zhèn)、嶺下鎮(zhèn)、瓦房鎮(zhèn)等地，向南延伸至松遼盆地邊緣，總體呈南北展布，出露面積約350 km2，呈巖基或巖株?duì)町a(chǎn)出(圖1)。取樣地點(diǎn)位于白城市嶺下鎮(zhèn)采石場，巖石新鮮(圖2)，地理坐標(biāo)(東經(jīng)122°21′18.40″，北緯45°51′09.61″)。

圖1 白城洮南那金—嶺下一帶地質(zhì)略圖(圖(a)據(jù)[1]，圖(b)據(jù)[2])Fig.1 Geological sketch map of the Najin-Lingxia area of Taonan, Baicheng(figure (a) according to [1]，figure (b) according to [2])1.第四系;2.白堊系;3.侏羅系;4.二疊系;5.二疊紀(jì)二長花崗巖;6.斷層;7.地質(zhì)界線;8.角度不整合界線;9.鄉(xiāng)鎮(zhèn)

圖2 那金—嶺下巖體宏觀特征Fig.2 Macro-characteristics of the Najin-Lingxia rocks

該巖體侵入中二疊統(tǒng)吳家組，被下白堊統(tǒng)白音高老組角度不整合覆蓋，1∶5萬好田、長久幅區(qū)調(diào)將其劃分為華力西晚期二云母斜長花崗巖、黑云母斜長花崗巖，本次工作根據(jù)巖石特征及巖石化學(xué)命名圖解綜合確定為二長花崗巖。

2 巖石學(xué)特征

中細(xì)粒花崗閃長巖新鮮面灰白色，風(fēng)化面灰黃色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由石英、斜長石、堿性長石及黑云母等組成。石英：約占>20%，呈不規(guī)則狀、他形粒狀充填。堿性長石：約占10%～15%，呈不規(guī)則狀、粒狀，粒度主要在0.25～2.0 mm及2～2.5 mm不等，具條紋結(jié)構(gòu)及格子雙晶，局部見有包裹斜長石現(xiàn)象。斜長石：約占60%～65%，呈半自形板狀，粒度主要在0.25～2.0 mm及部分粒度在2～2.5 mm不等，見有絹云母化及碳酸鹽化現(xiàn)象。黑云母：約占3%～5%，呈片狀，見有較強(qiáng)烈的綠泥石化現(xiàn)象，并伴有鐵質(zhì)析出。

該巖體在QAP圖解中，4件樣品均投入二長花崗巖區(qū)，據(jù)此將那金—嶺下巖體主體巖性厘定為二長花崗巖。

3 巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征

那金—嶺下巖體巖石化學(xué)成分(表1)與中國二長花崗巖(遲清華，2007)相比，氧化物含量相似，TiO2、Fe2O3、FeO、CaO、K2O、P2O5等含量低于平均值，SiO2、Na2O略高于平均值。顯示富硅、鈉，貧鈦、鉀的特點(diǎn)。σ平均值為2.16，屬里特曼劃分的鈣堿性巖類。A/CNK平均值1.01，A/NK平均值為1.37，在山德圖解中(圖3)所有樣品投入?yún)^(qū)過鋁質(zhì)區(qū)。DI平均值為83.59，SI平均值為14.58，反映巖漿結(jié)晶、分異程度較高。通過硅-堿圖解(圖4)以及F-A-M圖解，該巖體為過鋁質(zhì)鈣堿性系列。

稀土元素特征(表2)，二長花崗巖稀土元素總量為(71.64～103.46)×10-6，含量變化范圍較寬，偏低。LREE/HREE為7.74～9.86，La/Yb為8.11～11.35，表現(xiàn)為輕稀土富集，δEu=0.61～0.89，Eu弱虧損。模式曲線(圖5)為右傾下滑曲線，斜率較小。

圖3 白城那金—嶺下巖體SHAND圖解Fig.3 SHAND index diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

圖4 白城那金—嶺下巖體硅-堿圖解 Fig.4 Silica-alkali diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

圖5 白城那金—嶺下巖體稀土配分曲線圖Fig.5 The REE distribution curves of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

微量元素特征(表3)，二長花崗巖僅Sr、Ni元素略高于中國二長花崗巖平均值，其余元素均較低于中國二長花崗巖平均值。在微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6)，圖譜特征為曲線呈鋸齒狀，Ba、Rb、Th、Ta、Ce等元素隆起， Nb、Cr元素為負(fù)異常，圖譜特征可與同碰撞花崗巖曲線形態(tài)對比。

圖6 白城那金—嶺下巖體微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.6 The trace element spider diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

4 成因類型、侵位機(jī)制及構(gòu)造環(huán)境分析

A/CNK平均值為1.01，A/NK平均值為1.37，即A≥CNK，A/CNK>1，σ平均值為2.16，說明那金嶺下晚二疊世二長花崗巖為過鋁質(zhì)鈣堿性系列。常見礦物有黑云母、白云母、磷灰石等，據(jù)Barbarin(1999)，相當(dāng)于其劃分的含白云母過鋁花崗巖(MPG)。在Y-Nb圖解(圖7)中，樣品均投入同碰撞或火山弧花崗巖區(qū)(VAG+Syn-COLG)。綜合上述情況，那金—嶺下巖體其構(gòu)造環(huán)境為同碰撞造山。

圖7 白城那金—嶺下巖體Y-Nb圖解Fig.7 Y-Nb diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

5 形成時代

該巖體一直未有代表性年齡數(shù)據(jù)，前人根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況將其置于華力西晚期。本次工作獲得二長花崗巖(D067)11個鋯石U-Pb、LA-ICP-MS年齡數(shù)據(jù)，鋯石成因較復(fù)雜，未獲得諧和年齡，其中6顆鋯石分布諧和線上，206Pb/238U年齡值最大為(1 878±22.9) Ma，可能為捕獲的松嫩地塊基底鋯石年齡；其次為(275±4.6)Ma、(254±3.0)Ma，可能代表該巖體侵位年齡；最年青3個年齡為(191±3.2)Ma、(167±2.3)Ma、(143±2.1)Ma(表4，圖8)，可能代表后期巖漿侵入的鋯石。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)及巖漿巖帶特征將其置于晚二疊世。

表4 白城晚二疊世二長花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析結(jié)果

圖8 白城晚二疊世二長花崗巖鋯石陰極發(fā)光CL圖像(左)和鋯石U-Pb年齡諧和圖(右)Fig.8 CL images of zircons (left) and U-Pb concordia diagrams of zircons (right) of Late Permian monzogranite in Baicheng area

6 討論

最新的年代學(xué)研究表明，蘇尼特左旗碰撞相關(guān)的巖漿巖指示華北板塊同其北側(cè)南蒙古微地塊閉合時間在296～234 Ma (Chenetal.，2009) ；西拉木倫河沿岸雙井地區(qū)同碰撞花崗巖體侵位時間主要集中在晚二疊世—早三疊世[3-5]；西拉木倫河縫合帶東段吉中地區(qū)同碰撞花崗巖、碰撞相關(guān)的變質(zhì)事件的年齡也主要集中在二疊紀(jì)末—早三疊世[6]，吉林省東部山區(qū)如大玉山巖體鋯石U-Pb同位素年齡為(248±3)Ma[7]，百里坪巖體似斑狀花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡243 Ma、248 Ma(張艷斌)，亮兵巖體獲得(247±1)Ma(4個鋯石U-Pb單點(diǎn)206Pb/238U平均值)的同位素測試年齡(吳福元、張艷斌)，猴石小四平二長花崗巖3個SHRIMP年齡，(243 Ma±5Ma、242 Ma±7 Ma)、(243±5)Ma，因此那金—嶺下巖體形成時代與上述年齡是一致的，可能是古亞洲洋閉合碰撞造山的產(chǎn)物[8-10]。

7 結(jié)論

那金—嶺下二長花崗巖本次工作取得單點(diǎn)測年數(shù)據(jù)為(275±4.6)Ma、(254±3.0)Ma，時代為晚二疊世。巖石系列為過鋁質(zhì)鈣堿性系列，結(jié)合區(qū)域巖漿地質(zhì)事件認(rèn)為與古亞洲洋閉合同碰撞造山密切相關(guān)。