黑龍江省多寶山地區中-晚三疊世侵入U-Pb年齡及礦石地球化學特征

徐東海

（黑龍江省自然資源調查院，黑龍江 哈爾濱 150036）

調查區位于額爾古納地塊東南部邊緣地帶，為我國興蒙造山帶的東段，區內地層出露較全，從奧陶系至第四系均有出露，巖漿活動較頻繁，不同力學性質的構造形跡均有出露，在古生代地層出露區域各種構造變形尤其復雜，反應了該區經歷了多次不同時期構造運動。然而這些不同時期的構造運動又必然控制著反映其基本面貌的地層、巖漿巖和各種不同力學性質的結構面等，在該地區有學者認為北東向構造與北西向構造交匯部位利于成礦[1]。測區地質演化歷史漫長，地質構造復雜、火山作用和巖漿活動頻繁，礦產資源豐富，區內典型礦床主要包括多寶山銅礦、銅山銅礦、爭光金礦及近年來新發現的二道坎銀礦，各典型礦床均有不同程度印支期測年數據的出現。前人在該區采取了較多的測年數據[2]，對該地區各時期侵入巖的巖石成因[2，3]、巖石地球化學及其構造背景進行了大量研究。本文依據近年來開展的1：5萬區域地質調查工作，針對中-晚三疊世侵入巖入手，探討該期侵入巖鋯石U-Pb年齡及巖石地球化學特征，以期對多寶山地區印支期構造巖漿活動與成礦作用的研究提供一些資料。

1 地質概況

多寶山地區位于大興安嶺東北部，額爾古納地塊東南部邊緣地帶，為我國興蒙造山帶的東段，大地構造位于松嫩地塊與興安地塊拼合帶附近（圖1）。區內古生代地層主要發育在多寶山銅礦一帶及裸河兩岸，關鳥河兩岸，是黑龍江省古生代地層出露較完整的地區，含豐富的海相生物化石；中生界出露有三疊紀火山巖、白堊紀火山地層，沉積地層以白堊系最為發育。三疊紀火山地層主要為石國明等2018年新建的非正式填圖單位-上三疊統清水河火山巖；區內構造—巖漿活動頻繁，加里東期、華力西期、印支期—燕山期、燕山早期均有不同規模的巖漿活動，其中印支期—燕山期巖漿活動占主體地位。印支期主要以中-晚三疊世花崗閃長巖為主。

中-晚三疊世侵入巖分布在多寶山銅礦北及裸河水庫一帶，呈巖株狀產出，巖石類型主要為中細粒花崗閃長巖，前人在該巖體測得K-Ar年齡分別為249Ma、242Ma、235Ma、223Ma、232Ma，本次工作在花崗閃長巖巖體上取得一個年齡樣品，獲得一組諧和較好的鋯石U-Pb年齡238.9±1.4Ma。

2 巖石礦物特征

中細粒花崗閃長巖：巖石由斜長石60%、鉀長石15%~20%和石英20%組成。粒徑0.3mm~2.2mm，以細粒為主。斜長石：半自形粒狀，聚片雙晶、環帶構造發育，常見沿著環帶或者晶面中心蝕變較強，鈉黝簾石化絹云母化，為更中長石。鉀長石：它形，晶面渾濁，主要為微斜長石，見格子狀雙晶發育。 石英：它形，無色，晶面干凈，波狀消光。副礦物：磷灰石。在深成巖Q-A-P實際礦物和標準礦物分類命名圖解中，樣品落入花崗閃長巖區，與巖石學定名相符。

人工重砂樣品分析結果顯示副礦物組合為鋯石、磷灰石、黃鐵礦、方鉛礦、磁鐵礦、鈦鐵礦、榍石、綠黝簾石、褐簾石、角閃石、及赤褐鐵礦。

圖1 多寶山地區地質簡圖

3 巖石地球化學特征

3.1 常量元素

根據中-晚三疊世侵入巖常量元素分析結果及其主要參數、CIPW標準礦物可以看出以下特征：

圖2 花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖

SiO2含量在65.36%~72.32%之間，平均69.69%，為酸性巖類；里特曼指數（σ）在1.77~2.94之間，為鈣堿性巖系；全堿(Na2O+K2O）=6.98%~8.11%，在（SiO2）-（Na2O+K2O）圖解中投影點全部落于亞堿性系列區；堿度率AR值為2.25~2.69，在堿度率圖解中，多數樣品落入鈣堿性區；在AFM圖解中落入鈣堿性區；在Al2O3=15.75%~17.06%，A／CNK=1.09~1.36多數樣品＞1.1，為過鋁質花崗巖類巖石；Na2O/K2O ＞1，富鈉貧鉀，在SiO2- K2O圖解中落入中鉀區；CIPW標準礦物磁鐵礦（mt）含量為1.07%~2.89%。

分異指數（DI）在81.66~90.11之間，表明巖漿分異結晶程度較高；巖石固結指數（SI）在1.53~5.78之間；長英指數（FL）介于74.9~92.58之間；鎂鐵指數（MF）介于82.56～93.55之間，說明巖漿酸性程度不高，分異演化作用不強。綜上，該期侵入巖屬中鉀、過鋁質鈣堿性系列花崗巖，成因類型為I型。

3.2 稀土元素

根據稀土元素分析結果及特征參數表數據，中-晚三疊世侵入巖的稀土總量在63.91×10-6-159.53×10-6之間，平均為91.5×10-6，這個數值遠低于世界上酸性巖的平均豐度值（288×10-6），輕重稀土比值在7.99-20.1之間，平均為15.42，根據（Ce/Yb）N＞1，稀土配分曲線右傾顯示輕、重稀土分餾明顯，屬輕稀土富集型，δEu在0.79-1.2之間，銪呈弱-無虧損，具弱-無異常，其中一個樣品出現弱的正異常，原因可能是該樣品采樣或數據分析出現問題。曲線形態與地殼重融型花崗巖的稀土分配型式相類似。總體上稀土配分曲線具有較為一致的分布型式，反映它們是同期、同成因巖漿活動的產物。

3.3 微量元素

根據微量元素分析結果，從微量元素蛛網圖可看出，該時代侵入巖微量元素，Ba、K、Sr明顯富集，La富集不明顯，U、Nb、P、Ti明顯虧損，顯示鈣堿性巖漿中Nb、P、Ti三元素的特征。其中一個樣品明顯與其它樣品的曲線不一致，可能是該樣品的取樣或數據分析出現問題導致。

4 同位素年齡

本次工作在花崗閃長巖巖體上取得一個年齡樣品，獲得一組諧和較好的鋯石U-Pb年齡（圖2）238.9±1.4Ma，從陰極發光電子圖像顯示鋯石多為自形-半自形粒狀，晶形完好度一般，晶棱與晶面相對清晰，可見自形生長紋、生長環帶。從分析結果可見Th/U大于0.4，顯示為巖漿鋯石特征，該組年齡基本代表了花崗閃長巖的結晶年齡，結合地質關系，其時代確定為中-晚三疊世。

5 探討與結論

5.1 成因探討

中-晚三疊世侵入巖，ω（SiO2）含量為介于65.36-72.32%之間，A/CNK大于1，且CIPW標準礦物中出現剛玉、磁鐵礦，推測其為“I”型花崗巖（Chappell和White 1974，1983），總體上看，該期花崗巖屬過鋁質鈣堿性系列巖石，成因類型為I型。

5.2 構造環境探討

本期侵入巖屬過鋁質亞堿性系列巖石，成因類型為I型。巖石地球化學特征及REE配分型式均顯示殼幔混源特點。結合其產出的地質背景來看，該期侵入巖具有被動侵位的特點。在構造環境R1-R2圖解中樣點落入同碰撞期和碰撞后抬升區，在Nb-Y判別圖上，所有樣品均落入火山弧花崗巖（VAG）區加同碰撞花崗巖區（VAG+COLG），在Rb-Yb+Nb判別圖上，樣品落入火山弧花崗巖（VAG）區，說明該期巖石形成構造環境與造山運動有關。在區域壓性—剪切應力場的作用下，深大斷裂進入活躍期，測區形成一套板塊碰撞前→碰撞后的抬升→同碰撞→造山后伸展的一個連續構造的花崗質侵入巖漿系列，其與島弧巖漿作用及陸—陸碰撞有關。在中晚三疊世地殼變薄拉張，中酸性巖漿侵入，形成本期花崗閃長巖巖體。

5.3 結論

（1）多寶山地區多寶山銅礦北花崗閃長巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為238.9±1.4Ma，屬中-晚三疊世。

（2）巖石具有富鈉貧鉀（Na2O/K2O ＞1），過鋁質（A／CNK=1.09-1.36），富鎂和鐵（MaO+Fe2O3+ FeO+TiO2＞2%）的特征，屬中鉀、過鋁質鈣堿性系列花崗巖。

（3）該期花崗巖輕、重稀土分餾明顯，屬輕稀土富集型，銪呈弱-無虧損，具弱-無異常，其中一個樣品出現弱的正異常。曲線形態與地殼重融型花崗巖的稀土分配型式相類似。總體上稀土配分曲線具有較為一致的分布型式，反映它們是同期、同成因巖漿活動的產物。

（4）巖石地球化學特征及REE配分均顯示殼幔混源特點。δ18O值分別為6.8和8.9，均小于10，顯示來自陸殼火成物質部分熔融形成的I型花崗巖的特征。