黑龍江衛(wèi)林花崗閃長(zhǎng)巖U-Pb測(cè)年及巖石地球化學(xué)特征

肖一鑫，羅 霄，李新鵬

（1．武漢中地環(huán)科水工環(huán)科技咨詢有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430200；2．黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院，黑龍江 哈爾濱 150036）

研究區(qū)位于黑龍江省小興安嶺地區(qū)，屬中亞造山帶之興蒙造山帶東段。盡管中亞造山帶古生代巖漿活動(dòng)構(gòu)造背景與地殼增長(zhǎng)方式已經(jīng)有較為詳盡的研究，然而作為該帶南部興蒙造山帶東段的中生代地殼增長(zhǎng)與再活化方式目前仍認(rèn)識(shí)不足[1]。因此，對(duì)小興安嶺地區(qū)中生代巖漿巖的研究具有重要的科學(xué)意義。本文以黑龍江衛(wèi)林花崗閃長(zhǎng)巖為研究對(duì)象，選取樣品進(jìn)行鋯石U-Pb測(cè)年及巖石地球化學(xué)分析，探討其形成年代、成因類型以及構(gòu)造環(huán)境，為進(jìn)一步研究興蒙造山帶東段巖漿區(qū)域活動(dòng)、構(gòu)造演化提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

黑龍江衛(wèi)林行政區(qū)劃屬鐵力市，大地構(gòu)造位置屬于興蒙造山系（Ⅰ級(jí)）、小興安嶺—張廣才嶺巖漿弧（Ⅱ級(jí)）、松嫩地塊（Ⅲ級(jí)）與伊春延壽巖漿弧（Ⅲ級(jí)）的交界部位。區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了古亞洲洋擴(kuò)張、萎縮、陸緣增生演化階段、古太平洋板塊活動(dòng)階段及濱太平洋大陸邊緣活動(dòng)階段三個(gè)大的構(gòu)造發(fā)展階段。早古生代地層是本區(qū)最老的地層，屬于屬活動(dòng)陸緣沉積，由于經(jīng)過(guò)中奧陶世、晚二疊世-早侏羅世及早白堊世花崗巖侵入破壞，早古生代地層呈頂懸體形式出現(xiàn)，地質(zhì)構(gòu)造的主體表現(xiàn)為古生代和中生代的構(gòu)造層。區(qū)內(nèi)早侏羅世巖漿侵入活動(dòng)規(guī)模較大，分布面積廣，遍布于工作區(qū)內(nèi)，總體受北東向構(gòu)造控制，區(qū)域上呈北東向展布，以花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖-正長(zhǎng)花崗巖-堿長(zhǎng)花崗巖為巖石組合。本文以花崗閃長(zhǎng)巖為研究對(duì)象。

2 巖石LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

本次工作采集了1件鋯石U-Pb測(cè)年樣品。鋯石顆粒大小在50μm～100μm，多數(shù)為70μm左右，從形態(tài)結(jié)構(gòu)上看，多為粒狀、短柱狀，自形-半自形，長(zhǎng)寬比多為1：1，在CL圖像上（圖1），可以看出鋯石具有顯示密集的巖漿振蕩環(huán)帶，為典型巖漿成因鋯石。其形成時(shí)代可以反映巖石結(jié)晶時(shí)代。

圖1 鋯石陰極發(fā)光圖像

樣品共分析24個(gè)點(diǎn)。從鋯石年齡諧和圖（圖2）可以看出，除3個(gè)點(diǎn)距離諧和線較遠(yuǎn)外，其余點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)大都在諧和線上，鋯石協(xié)和年齡為180.2±1.4Ma，加權(quán)平均年齡為180.7±1.1Ma，兩者年齡完全一致，顯示樣品的形成年齡為180Ma，為早侏羅世。

圖2 鋯石U-Pb測(cè)年協(xié)和圖和加權(quán)平均年齡

3 主量元素特征

衛(wèi)林花崗閃長(zhǎng)巖中SiO2：68.18%～68.69%，平均為68.44%，為酸性巖類；Al2O3：15.12%～15.53%，MgO：0.95%～1.49%，CaO：2.58%～3.12%，K2O/Na2O：0.86-0.89＜1，巖石具富鋁，高鉀高鈉，低鈣、鎂的特征。Na2O+K2O：7.25%～7.73%，里特曼指數(shù)（σ）：2.09-2.33，小于3.3，為鈣堿性巖石；A/CNK=1.46-1.51，平均值1.49＞1，為富鋁質(zhì)巖石。在QAP圖解（3）上投在花崗閃長(zhǎng)巖中，在K2O-SiO2圖中（圖4）落入高鉀鈣堿性系列內(nèi)。

圖3 早侏羅世花崗閃長(zhǎng)巖QAP分類命名圖解

圖4 早侏羅世花崗閃長(zhǎng)巖K2O-SiO2圖解

4 微量、稀土元素特征

稀土元素總量∑REE為116.12-171.04×10-6，輕稀土元素（LREE）為106.22-160.81×10-6，重稀土元素（HREE）9.9-10.23×10-6，輕重稀土比值（LREE/HREE）為10.72-15.72，為輕稀土富集型，δEu為0.67-0.78，為銪負(fù)異常（圖5），可能表明斜長(zhǎng)石曾經(jīng)參與過(guò)分離結(jié)晶作用，曲線整體呈右傾模式，曲線斜率較小。

圖5 稀土元素球粒隕石蛛網(wǎng)圖

微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6)上大離子親石元素Ba、Rb富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Th、Hf富集，Nb、P、Ti虧損。

圖6 微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖

5 成因類型及構(gòu)造環(huán)境討論

（1）早侏羅世花崗閃長(zhǎng)巖富鋁，全堿含量為7.25%～7.73%，K2O/Na2O為0.86-0.89＜1，里特曼指數(shù)（δ）為：2.09-2.33，小于3.3，為鈣堿性花崗巖。在K2O-SiO2圖解中投在高鉀鈣堿性系列中，為鈣堿性巖，鋁飽和指數(shù)（ASI）A/CNK＞1，為過(guò)鋁質(zhì)巖石。在Na2O-K2O圖解（圖7）上落于I型區(qū)，總體顯示為I型花崗巖特征。

圖7 早侏羅世花崗閃長(zhǎng)巖Na2O-K2O圖解

（2）在陽(yáng)離子R1-R2圖解(圖8)中落入同碰撞花崗巖中。在Nb-Y判別圖解（圖9中，位于火山弧+同碰撞花崗巖區(qū)，在Rb-(Yb+Nb)判別圖解（圖10）中，落入火山弧區(qū)。微量元素地球化學(xué)特征上，該期花崗巖中富集Ba、Rb等大離子親石元素，明顯虧損Nb、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素，具有板塊邊緣火山弧花崗巖的地球化學(xué)特征。

圖8 早侏羅世花崗閃長(zhǎng)巖R1-R2因子判別圖解

圖9 Nb-Y判別圖解

圖10 Rb-(Yb+Nb)判別圖解

6 結(jié)論

①U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示該樣品的形成年齡為180Ma，代表黑龍江衛(wèi)林花崗閃長(zhǎng)巖的成巖時(shí)代為早侏羅世。②黑龍江衛(wèi)林花崗閃長(zhǎng)巖具有富硅、富堿、低鈣、鎂的特征，鋁飽和指數(shù)A/CNK=1.46-1.51，里特曼指數(shù)σ小于3.3，應(yīng)為過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性花崗巖，總體顯示為I型花崗巖特征。③黑龍江衛(wèi)林花崗閃長(zhǎng)巖富集Ba、Rb等大離子親石元素，明顯虧損Nb、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素，表明其可能形成于大陸邊緣弧環(huán)境。