大興安嶺得耳布爾地區中侏羅世流紋巖成因及成巖地球動力學背景

摘要：大興安嶺西坡北段得耳布爾地區廣泛分布中侏羅世酸性火山巖-次火山巖類，巖石組合以流紋巖、流紋質巖屑晶屑凝灰巖和石英斑巖組合為主，有關它們的成巖時代、巖石成因以及成巖動力學機制尚未開展過系統的年代學與地球化學研究。本文對該區比利亞鉛鋅多金屬礦區流紋巖進行了巖相學、LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年、元素地球化學及鋯石Hf同位素研究。LA-ICP-MS單顆粒鋯石U-Pb諧和年齡為（164.2±1.6） Ma（MSWD=7.7，n=14），成巖時間為中侏羅世。巖石中主量元素Si、K、Al質量分數較高，屬高鉀、鈣堿性、過鋁質巖石系列。微量元素顯示它們富集大離子親石元素，弱富集高場強元素，明顯虧損Ba、Sr、Ti等元素，Nb/Ta、Zr/Hf和Th/U值分別為13.05～22.36、39.57～43.57和3.37～3.51。稀土元素存在明顯負銪異常（δEu=0.69～0.76），LaN/YbN、La/Ce和La/Yb值分別為9.95～10.12、0.48～0.50和14.13～15.05。此外，它們的元素地球化學還呈現出低的10 000Ga/Al值（2.33～2.34）與（K2O+Na2O）/CaO值（9.54～9.96）。根據鋯石中Ti元素計算獲取的鋯石飽和溫度介于683～756 ℃之間。這些特征表明該區中侏羅世流紋巖具有Ⅰ型流紋巖屬性，成巖巖漿均具有火山弧或者活動大陸邊緣巖漿特征。鋯石中176Hf/177Hf值為0.282 853～0.282 990，對應的εHf（t）為6.22～10.83，Hf二階段模式年齡為734.2～474.0 Ma，與一階段模式年齡（592.6～410.1 Ma）相近，指示了它們的成巖巖漿主要來源于新生下地殼部分熔融。巖漿上侵或成巖過程中受到了殼源物質混染，并與該區同時代中基性火山巖構成了“雙峰式火山巖”特征。結合區域巖漿巖時空分布規律與地球物理資料證據，進一步認為區內中侏羅世酸性熔巖（流紋巖、流紋質巖屑晶屑凝灰巖和石英斑巖）成巖地球動力學背景適值古太平洋板塊向歐亞大陸下行俯沖的大陸邊緣環境。

關鍵詞：

流紋巖；鋯石U-Pb測年；地球化學；Hf同位素；巖石成因；大興安嶺西坡；得耳布爾地區

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20210316

中圖分類號：P581；P59

文獻標志碼：A

Abstract： The Middle Jurassic acidic volcanicsubvolcanic rocks are widely distributed in" Derbur area of the northern part of the western slope of the Great Xing’an Range. The rock assemblages are mainly composed of rhyolite， rhyolitic lithic tuff and quartz porphyry， and no systematic chronological and geochemical studies have been carried out on their diagenetic age， petrogenesis and diagenetic dynamic mechanism. In this paper， petrography， LA-ICP-MS zircon U-Pb dating， geochemistry and zircon Hf isotope studies were carried out on the rhyolites in" Biliya lealzine polymetallic mining area. LA-ICP-MS single grain zircon U-Pb concordance age is （164.2±1.6） Ma （MSWD=7.7， n=14）， belongs to Middle Jurassic. They have relatively high contents of major elements Si， K and Al， and belong to highK， calcalkaline and peraluminous rock series.

Trace elements show that they are enriched in large ion lithophile elements， weakly enriched in high field strength elements， and obviously depleted in Ba， Sr， Ti and other elements.

The ratios of Nb/Ta， Zr/Hf and Th/U are 13.05-22.36， 39.57-43.57 and 3.37-3.51， respectively. There are negative Eu anomalies in REE （the values of" δEu are 0.69-0.76）， the ratios of LaN/YbN， La/Ce and La/Yb are" 9.95-10.12， 0.48-0.50 and 14.13-15.05， respectively. In addition， they also have low 10 000Ga/Al （2.33-2.34） and （K2O+Na2O）/Cao （9.54-9.96） ratios. According to the calculation of Ti element in zircon， the saturation temperatures of zircon are between 683 and 756 ℃. These characteristics indicate that the Middle Jurassic rhyolite has the property of Itype rhyolite， and the diagenetic magma has the characteristics of volcanic arc or active continental margin magma. The 176Hf/177Hf ratios in zircons are 0.282 853-0.282 990， the corresponding εHf（t） values range from 6.22 to 10.83， and the twostage Hf model ages range from 734.2 to 474.0 Ma， which are similar to the onestage Hf model ages （592.6-410.1 Ma）， indicating that their diagenetic magma is mainly derived from the partial melting of the juvenile lower crust. The magma was contaminated by crustal materials during the process of emplacement or diagenesis， and constituted the characteristics of “bimodal volcanic rocks” with the contemporaneous intermediatebasic volcanic rocks in this area. Combined with the temporal and spatial distribution of regional magmatic rocks and the evidence of geophysical data， it is further believed that the diagenetic geodynamic background of the Middle Jurassic acid lavas （rhyolite， rhyolitic lithic tuff and quartz porphyry） in this area is closely related to the passive continental margin which influenced by the subduction of the paleoPacific plate into Eurasia.

Key words： rhyolite; zircon U-Pb dating; geochemistry; Hf isotope; petrogenesis; western slope of Great Xing’an Range; Derbur area

0 引言

研究區位于內蒙古大興安嶺西坡北段得耳布爾鎮比利亞鉛鋅多金屬礦區，大地構造位置處在額爾古納地塊東部與得爾布干斷裂北段西側，是古亞洲洋、古太平洋和蒙古—鄂霍茨克洋三大構造域疊加復合影響的部位。該區域經歷了復雜的構造-巖漿演化歷史，并以普遍發育中生代巖漿巖和內生金屬礦床為主要特征，其復雜的構造-巖漿演化過程引起了諸多地質學者的關注。根據區域火山巖、次火山巖和侵入巖先后侵位接觸關系，匹配同位素測年數據，前人初步厘定大興安嶺西坡北段火山作用或巖漿作用初始階段應為早侏羅世，并在中侏羅世區域巖漿作用趨于明顯，以晚侏羅世最為強烈，直至早白堊世逐漸減弱。同時，將晚中生代巖漿作用劃分為3個期次，即早期為滿克頭鄂博組和上庫力組下段酸性火山巖，中期為瑪尼吐組和上庫力組中段中性或堿性火山巖，晚期為白音高老組和上庫力組上段酸性火山巖。近些年來，許多地質學者相繼對該地區晚中生代火山巖-次火山巖開展了大量的年代學研究工作（例如，40Ar/39Ar坪年齡、Rb-Sr等時線、鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年等），對區域研究工作主要圍繞與礦化相關的巖漿作用期開展（如晚侏羅世和早白堊世），這在一定程度上制約了對地區巖漿作用時限與火山巖地層歸屬的整體認識。

大興安嶺北段出露一套中侏羅世酸性火山巖組合（流紋巖+流紋質巖屑晶屑凝灰巖），對于它們的年代學與火山巖地層時代歸屬，尚缺乏精確年代學約束。而關于中侏羅世酸性火山巖成因存在3種觀點：1）區域酸性巖成巖巖漿來源于鎂鐵質地殼；2）該區中—基性巖成巖巖漿來源于富集型上地幔的部分熔融，并伴有少量殼源物質，而酸性火山巖成巖巖漿則起源于新生下地殼部分熔融作用，并有少量幔源物質加入；3）區域酸性巖漿起源與地幔物質上涌導致的上覆巖石圈伸展有密切關聯。整體而言，目前對大興安嶺北段中侏羅世酸性火山巖研究不夠系統且存在爭議。葛文春等根據該區流紋巖中元素地球化學特征將流紋質火山巖劃分為Ⅰ型和Ⅱ型兩類，前者形成與鈣堿性系列玄武巖漿的結晶分異作用有關，后者與地殼巖石的非理想熔融作用相關，并與區域堿性玄武巖類構成“雙峰式火山巖”組合。但這些研究仍缺乏對大興安嶺北段酸性火山巖鋯石年代學、元素地球化學和同位素地球化學的系統性分析。

有關區域中侏羅世成巖動力學機制研究方面，研究區酸性火山巖是否存在多期成巖事件？它們的成巖動力學機制屬于蒙古—鄂霍茨克洋板塊俯沖構造體系，還是太平洋板塊俯沖構造體系觸發的系列區域構造-巖漿事件？亦或是大洋板塊俯沖影響下觸發的加厚陸殼拆沉引發的區域性巖漿作用？此外，得耳布爾地區普遍發育一套中—晚侏羅世酸性火山巖-次火山巖組合，對該套巖石缺乏系統的巖石類型、巖相學、共生組合等調查研究，亦未開展過詳細的年代學與巖石地球化學工作，一定程度上制約了對該套巖石成因與成巖機制的認識。本文對該套酸性火山巖-次火山巖進行了詳細的野外地質與礦區井下調查，并重點針對流紋巖進行了鋯石U-Pb同位素測年、元素地球化學和鋯石Hf同位素分析，以期分析其巖漿系列屬性，探討其成巖動力學機制。

1 地質背景

研究區位于我國東北部地區（圖1a）內蒙古得耳布爾鎮以西約5 km（圖1b）。區域地質演化受到西伯利亞板塊南緣側向增生、蒙古—鄂霍茨克洋閉合、陸-陸碰撞、造山后伸展和古太平洋板片俯沖引起的遠程效應影響，是一個經歷了前寒武紀、古生代及中—新生代多期次構造-巖漿作用而形成的一個地塹式構造區。該區域同樣也是我國東北部重要的陸緣大—中型鉛鋅多金屬礦床分布區，得耳布干斷裂西側由南向北分布著二道河子、得耳布爾和比利亞等多個鉛鋅多金屬礦床（圖1b）。區域出露基底地層主要為一套元古宇變質巖組合，巖性主要為長英片麻巖、斜長角閃巖、綠片巖、長英片巖、石英巖和大理巖，蓋層巖性主要為寒武系—奧陶系淺海相碎屑巖，古生界在區內零星分布，廣泛發育中—晚侏羅世陸相中—基性和中—酸性火山巖（166～159 Ma）。中侏羅統塔木蘭溝組研究區內出露較為普遍，出露巖性為一套中—基性火山熔巖與火山碎屑巖或兩者互層出現的火山巖組合。中侏羅統滿克頭鄂博組分布較為廣泛，巖性為一套火山碎屑沉積巖、酸性火山碎屑巖及火山熔巖。下白堊統瑪尼吐組巖性以中性火山巖為主，巖石組合為火山碎屑沉積巖、粗面質晶屑凝灰巖及凝灰質角礫巖。下白堊統白音高老廟組呈島弧狀零星分布，出露面積較小，主要為火山熔巖、火山碎屑沉積巖及凝灰巖等，巖石組合為雜色流紋質巖屑晶屑凝灰巖、粗面巖、流紋巖等。更新統在研究區內出露較少，主要由沖積、冰水沉積的砂礫石、砂、粉砂等組成。第四系全新統在研究區內分布也較為廣泛，主要由砂礫石、砂土碎石、沼澤淤泥及風積砂土組成（圖1b、c）。

區域巖漿-構造活動強烈，侵入巖石類型與成因類型多樣，根據區域侵入巖成巖時代大致可分為華力西期、加里東期和燕山期3個期次。華力西期侵入

a據文獻修編；b據文獻修編；c據文獻修編。

巖在研究區內最為發育，以二疊紀鉀長花崗巖和石炭紀花崗巖類最為常見，巖體多以巖基狀產出。加里東期中酸性侵入巖以志留系花崗巖類為主，巖石主要為二長花崗巖和正長花崗巖，多呈巖基狀較小面積出露，主要分布于研究區的西側。燕山期巖漿巖侵入活動呈現西強東弱的特點，巖石組合為鉀長花崗巖、二長花崗巖、斜長花崗巖、花崗閃長巖、花崗斑巖、正長斑巖和石英斑巖。其中燕山早期侵入巖類廣泛分布于得耳布干斷裂兩側，晚期侵入巖類零星出露，巖石類型組合主要有花崗閃長巖、流紋巖和粗面巖。區域構造方面，燕山期斷裂構造相當發育，各種性質的斷裂均可見及，該期斷裂不僅改造了中生代以前的區域地質構造形跡，而且控制了區域構造基本格局。研究區內（圖1b）斷裂主要可劃分為北東向得耳布干斷裂和北北東向吉爾布干斷裂。

研究區內出露地層相對簡單，主要為中侏羅統塔木蘭溝組中—基性火山巖與滿克頭鄂博組流紋質熔巖、火山碎屑巖，它們均為研究區內鉛鋅礦體的主要含礦圍巖。其次為一套由沖洪積和殘坡積沉積組成的第四紀沉積地層，主要分布于研究區西南側比利亞河谷內。地表及井下揭露的侵入巖體主要為晚侏羅世石英斑巖、早白堊世安山玢巖和晚白堊世二長巖。研究區內構造可劃分為比利亞谷背斜構造（圖1c）和北西向張扭性斷裂。其中，北西向斷裂及附近次級斷裂是區內主要容礦構造。

2 巖相學特征與樣品描述

本次用于巖石主量元素、微量元素、稀土元素、鋯石年代學和鋯石中Lu-Hf同位素分析的4件樣品均采自比利亞鉛鋅多金屬礦區井下990 m中段，為弱風化、弱蝕變和新鮮的流紋巖。井下揭露的流紋巖呈似層狀產出（圖2a），淺灰色（圖2b），流動構造，斑狀結構，造巖礦物主要由石英和透長石組成，副礦物可見鋯石。斑晶礦物由石英和透長石組成，約占礦物總量的30%～35%。其中：石英約占斑晶總量的25%～30%，晶體邊緣呈溶蝕狀，粒徑為0.5～0.8 mm；透長石約占斑晶總量的65%～70%，呈短柱狀，晶體邊緣普遍被溶蝕，粒度集中在0.3 mm×1.0 mm。基質礦物約占礦物總量60%～65%，由細粒石英、透長石和少量蝕變礦物高嶺土組成。其中，石英約占基質礦物總量的35%～40%，呈自形或半自形結構，細小粒狀，可見交代于長石邊緣，粒徑小于0.05 mm；透長石約占基質礦物總量的50%～55%，自形—半自形結構，均勻分布于基質中，粒徑小于0.05 mm（圖2c）。

3 分析方法

3.1 鋯石LA-ICP-MS年代學

本次LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年的流紋巖（BLY1-1a）鋯石分離與測年分析測試工作流程如下：將樣品進行刷洗，確保樣品無污染，之后進行稱重、破碎和粉碎；對巖石粉末（120目篩網）進行二次淘洗，除去輕礦物部分，保留重砂的部分；對重砂礦物部分進行電磁優選，獲取鋯石高純度試樣；在光學顯微鏡下挑選晶形發育完好的鋯石晶體進行制靶。以上樣品前處理工作全部在河北省區域地質礦產調查研究所實驗室完成。挑選后的鋯石制靶工作及陰極發光（CL）圖像采集工作先后在北京地時科技有限公司實驗室和北京大學物理學院電鏡實驗室完成。單顆粒鋯石年代學測定工作在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成。本次單顆粒鋯石測年分析工作儀器組合為電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS，美國，Agilent ICPMS 7500ce）和準分子激光（Coherent，德國，COMPexPro102）。激光剝蝕測試過程采用高純度氦氣作為運載氣，激光器工作頻率5 Hz，載氣流速為0.68 L/min，鋯石激光剝蝕直徑為32 μm。激光波長為193 nm，能量密度10 J/cm2。元素分析RSD（相對標準偏差）、分析值和參考值之間的相對標準偏差控制在≤10%，低質量分數元素控制在RSD≤25%。本次鋯石測試數據處理軟件為Glitter，具體測試分析流程請詳見文獻，實驗結果列于表1。

3.2 全巖主量元素、微量元素和稀土元素

本文3件流紋巖全巖主量元素、微量元素和稀土元素的分析測試工作均在河北省區域地質礦產調查研究所實驗室完成。我們在巖相鑒定基礎上，選擇結構構造均一的弱蝕變樣品進行分析測試工作。樣品分析測試前先經過純凈水洗凈，并在無塵環境中無污染碎至200目。全巖主量氧化物分析采用50 mL FeO滴定管進行滴定，其他氧化物分析測試按照1∶5放入Li2B4O7試劑中，并在1 050～1 250" ℃溫度區間范圍內熔化，之后將樣品制成硼鋰酸薄片按照分析序號置在Axios MaxX-熒光光譜儀下進行分析。本次實驗SiO2的分析精度優于1%，其他氧化物分析精度優于2%，實驗結果列于表2。

3件流紋巖的微量與稀土元素分析樣品前處理工作流程與全巖氧化物相同。ICP-MS分析測試前先將50 mg全巖樣品粉末篩選至200目，并置于Teflon燒瓶中，分別選用HNO3與HF強酸試劑溶解至2 d，加入HClO4試劑進一步充分溶解，并加熱促使揮發分揮發和逃逸，之后將樣品蒸干。完成以上基本實驗流程之后，將蒸干后樣品用HNO3（5%）溶液稀釋到50 mL，置于ICP-MS等離子質譜儀（X-serise2型）上進行微量與稀土元素分析，實驗分析結果見表2。具體實驗流程請參見文獻。

3.3 鋯石Hf同位素

原位微區鋯石Hf同位素比值測試實驗在南京大學內生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室測試完成，使用New Wave公司生產的UP193FX型固體激光剝蝕系統。在本次實驗分析過程中配備了信號平滑裝置，以提高信號穩定性和同位素比值測試精密度。測試載氣為氦氣，并在剝蝕池之后引入少量氮氣以提高Hf元素靈敏度。激光實際輸出能量密度約為7.0 J/cm2。采用單點剝蝕模式，斑束固定為44 μm。詳細儀器操作條件和分析方法可參照劉晨等。

采用LA-MC-ICP-MS準確測試鋯石Hf同位素的實際操作過程中，實時獲取了鋯石樣品自身的質量分餾系數βYb用于干擾校正。179Hf/177Hf= 0.7325和173Yb/172Yb=0.73602被用于計算Hf和Yb的質量分餾系數（分別為βHf和βYb）。使用176Yb/173Yb=0.796 39扣除176Yb對176Hf的同量

異位干擾。在本實驗中離線分析數據處理采用軟件ICPMS DataCal完成。為確保分析數據可靠性，采用91500和GJ-1兩個國際鋯石標準與實際樣品同時分析。91500用于進行外標校正以進一步優化分析測試結果；GJ-1作為第二標樣監控數據校正質量。91500和GJ-1的外部精密度（2SD）優于0.000 020，測試值與推薦值確保在誤差范圍內保持一致，本次實驗分析結果列于表3。

4 實驗結果

4.1 鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年

研究區流紋巖中鋯石為淺灰色，自形為主，其次為半自形或他形粒狀，鋯石形態以呈長柱狀或雙錐狀為主（圖3a），長為65～130 μm，寬為35～100 μm，長寬比為1.0～2.2。CL圖像顯示單顆粒鋯石內部發育清晰均勻的韻律震蕩環帶，指示了具有巖漿成因鋯石的特點。鋯石微量元素中w（Th）為（44.8～1 552.6）×10-6、w（U）為（68.4～906.3）×10-6，對應Th/U值變化范圍為0.7～1.7，平均值為1.0（均大于0.5）。本次測試獲得的14組單顆粒鋯石U-Pb測年數據的諧和年齡均位于諧和線附近，計算后獲得諧和年齡值為（164.2±1.6） Ma（MSWD=7.7，n=14）（圖3a），對應206Pb/238U年齡為167～161 Ma，加權平均年齡為（163.7±1.1） Ma（MSWD=0.81，n=14）（圖3b）。因此，研究區流紋質巖漿的噴溢與結晶年齡應發生在中侏羅世（Callovian階段）。

4.2 主量元素

研究區3件流紋巖主量元素化學特征見表2和圖4。3個樣品點在火山巖w（Na2O+K2O）-w（SiO2）圖解（圖4a）中均落在亞堿性流紋巖范圍，圖解地球化學分類命名與野外、室內巖相觀察一致。主量元素含有較高的SiO2（72.11%～73.44%）、Al2O3（17.32%～17.68%）和K2O（6.54%～7.01%）質量分數，同時具有低的MgO（0.90%～0.98%）、P2O5（0.24%～0.28%）和TiO2（0.71%～0.72%）質量分數。Na2O+K2O總質量分數為6.66%～7.13%，Na2O/K2O值為0.02%～0.03%，（Na2O+K2O）/CaO值為9.49～ 9.96，對應的堿度率AR值為2.17～2.27（圖4b）。在w（K2O）-w（Na2O）圖解（圖4c）中，樣品點全部落入高鉀質巖石范圍內；在A/NK-A/CNK圖解（圖4d）中，它們均落入強過鋁質巖石系列。研究區流紋巖與區域上的中—晚侏羅世酸性火山巖-次火山巖主量元素都具有高鉀、鈣堿性、強過鋁質系列巖石特征，并表現出Ⅰ型酸性巖漿的主量元素地球化學屬性。

4.3 微量元素

研究區流紋巖3件微量元素分析結果見表2。在微量元素對原始地幔標準化蛛網圖（圖5a）中，3件樣品普遍富集大離子親石元素（LILE）Rb（（297.60～317.70）×10-6），相對富集高場強元素（HFSE），如Th（（7.47～8.30）×10-6）、U（（2.22～2.37）×10-6）、Hf（（4.88～4.99）×10-6）、Nd（（29.29～31.04）×10-6）和Zr（（197.12～212.60）×10-6），明顯虧損Ba（（679.71～896.10）×10-6）、Sr（（42.58～48.27）×10-6）和Ti（（4 296.49～4 364.54）×10-6）。

Sr元素明顯虧損指示巖漿演化過程中發生了斜長石分離結晶作用或殘余巖漿源區具有斜長石堆晶，而P、Ti和Nb元素虧損可能與磷灰石、金紅石等副礦物結晶分異有關。

w（Ta）與w（Nb）分別為（0.45～0.50）×10-6、（5.83～11.18）×10-6，Nb/Ta值為12.96～22.36，對應的Zr/Hf與Th/U值分別為39.58～43.57、3.36～3.50，均與大陸地殼比值相適。

4.4 稀土元素

研究區流紋巖3件稀土元素分析結果見表2，

在稀土元素對球粒隕石標準化配分圖解（圖5b）中，流紋巖稀土元素總量（w（ΣREE））為（166.75～

173.44）×10-6，其中輕稀土（LREE）質量分數為（136.17～ 142.39）×10-6，重稀土元素（HREE）質量分數為（13.09～13.59）×10-6，LREE/HREE=10.37～10.48，呈現輕稀土元素富集、重稀土元素相對虧損的右傾配分模式。LaN/YbN值為9.95～10.12，La/Ce值為0.48～0.50，La/Yb值為14.13～15.05，δEu值為0.69～ 0.76。研究區內流紋巖樣品中輕稀土與重稀土元素分異程度均較低，與該地區中—晚侏羅世酸性火山巖-次火山巖相比，它們整體上與該地區具有相類似的稀土元素質量分數或比值（圖5b）。

4.5 Hf同位素

本次測得研究區流紋巖（BLY1-1a）鋯石原位Hf同位素共13個點，鋯石中對應176Yb/177Hf與176Lu/177Hf值范圍分別為0.011 318～0.137 189和0.000 264～0.004 634（表3），表明鋯石封閉體系形成之后基本沒有放射性Hf的累計，對應的176Hf/

177Hf值（0.282 853～0.282 990）基本代表了其形成時體系中Hf同位素組成，計算后獲取的εHf（t）為6.22～10.83；一階段模式年齡（TDM1）為592.6～410.1 Ma，二階段模式年齡（TDM2）為737.2～474.0 Ma。在εHf（t）與鋯石U-Pb年齡圖（圖6）中，樣品均落入虧損地幔和球粒隕石之間的興蒙造山帶東段范圍內，靠近年輕下地殼演化線一側。

5 討論

5.1 成巖年代

我們在區域野外地質調查與井下調研基礎上，綜合前人在區域獲取的成巖年代學資料以及本文獲取的測年結果，獲得以下兩點認識：首先，認為170～160 Ma（中侏羅世至晚侏羅世）期間，得耳布爾地區中—基性巖漿作用或火山噴溢作用產物主要指塔木蘭溝組中—基性火山巖石組合，即玄武巖-玄武安山巖-玄武粗安巖-粗面安山巖-安山巖，它們的成巖年齡與Xu等獲取得耳布爾鉛鋅多金屬礦區內的粗面安山巖年齡167 Ma（單顆粒鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年）一致。其次，本次在研究區內獲取的流紋巖中鋯石諧和年齡為（164.2±1.6） Ma，與前人在區域上獲取的滿克頭鄂博組流紋巖中鋯石年齡160 Ma相近。結合研究區內出露的流紋質巖屑晶屑凝灰巖成巖年齡（164 Ma）與石英斑巖（168 Ma）初始成巖時間，從成巖時代方面而言，初步認為研究區流紋巖與流紋質巖屑晶屑凝灰巖組合屬于滿克頭鄂博組火山巖，它們的大規模成巖時間段應歸屬中侏羅世。

以上對研究區內塔木蘭溝組與滿克頭鄂博組火山巖成巖年代學分析結果表明：在中侏羅世時間段內，研究區近同步的發生了中—基性巖漿噴溢作用與酸性流紋質巖漿噴溢作用，這也進一步指示了研究區內酸性巖漿作用可能是伴隨塔木蘭溝組中—基性巖漿噴溢作用減弱過程發生的。兩類巖漿作用時間在區域上構成了“雙峰式火山巖”的巖漿作用特征。由于以上區內的火山巖組合均為賦礦圍巖，我們也進一步認為該時段內“雙峰式火山巖”巖漿作用為區域鉛鋅多金屬成礦作用奠定了基礎。

5.2 巖石類型及成因

研究區內的流紋巖多呈斑狀結構，斑晶由石英與透長石構成，基質則為隱晶質或玻璃質，呈現流動構造，它們屬高鉀質、鈣堿性系列、強過鋁質巖石（圖4）。主量元素具有富Si、K，貧Na、Ca、Mg的特征，同時具有低的（K2O+Na2O）/CaO（9.54～9.96）、FeO/MgO（2.87～3.33）和Na2O/K2O（0.02～0.03）值，與Ⅰ型酸性巖漿巖特征相符合（圖7a）。微量元素方面，相對富集Rb、Th、U、Zr、Hf等元素，明顯虧損Ba、Sr、Ti等元素，具有相對低的10 000Ga/Al值（2.33～2.34）。在稀土元素方面，富集輕稀土元素，相對虧損重稀土元素，且具有明顯的負銪異常。低w（Y）（（17.29～17.58）×10-6）與w（Ce）（（61.05～65.60）×10-6）（圖7b、c），LREE/HREE=10.37～10.48，LaN/YbN=9.95～10.12，均指示了該區中侏羅世流紋巖與近年來已報道的區內酸性火山巖-次火山巖（流紋質巖屑晶屑凝灰巖、流紋巖和石英斑巖）具有類似的巖相學及元素地球化學特征。在Whalen等與Collins等的巖石成因類別判別圖解（圖7）中，研究區流紋巖及區域酸性火山巖-次火山巖數據均投入Ⅰ型范圍或鄰近Ⅰ型酸性巖漿巖區域。結合鏡下造巖礦物組合，未發現有堿性暗色礦物，加之區內流紋巖元素地球化學表現出強過鋁質（A/CNK=2.06～2.20）、富集LREEs和明顯銪異常（0.69～0.76）的特征，區別于過堿性

A型花崗巖。利用鋯石中Ti元素計算獲取的鋯石飽和溫度為

683～756 ℃（均小于800 ℃），低于大興安嶺地區報道的A型花崗巖鋯石飽和溫度（860 ℃）。以上證據均說明研究區內酸性火山巖-火山巖具有Ⅰ型流紋巖地球化學屬性。

關于Ⅰ型流紋質火山巖成因主要有以下3種：1）直接由鎂鐵質巖漿經過分離結晶作用形成；2）富鉀質玄武質熔體的部分熔融作用；3）殼幔混合作用或與圍巖同化混染作用。而目前有關區域上中侏羅世酸性火山巖成因主要有以下3種觀點：1）大陸地殼巖石部分熔融作用；2）玄武質或安山質巖漿分異結晶作用；3）與同時代中—基性巖類構成“雙峰式”巖漿作用。林強等認為大興安嶺額爾古納地區中生代火山巖組合中玄武巖分布稀少，而酸性火山巖在研究區乃至整個大興安嶺西坡地區廣泛發育，因此區域上大規模酸性巖漿并非直接由中—基性巖漿分異演化而來。

在巖石地球化學特征方面，研究區內流紋巖中w（∑REE）為（166.75～173.44）×10-6，明顯低于區內粗面安山巖與玄武安山巖中的w（∑REE）。同時，粗面安山巖與玄武安山巖中δEu平均值為0.81，具有弱分異-負銪異常特征，而研究區流紋巖中LREE/HREE值為10.37～10.48，銪異常較明顯（δEu均值為0.73），呈現出高分異-負銪異特征。此外，研究區內流紋巖富集大離子親石元素（LILEs，如Rb、Th、U等），弱富集高場強元素（HFSEs，如Nb、Ta、Y等），明顯強烈虧損Sr、Ba和Ti元素，與研究區流紋質巖屑晶屑凝灰巖、石英斑巖具有相似微量元素與稀土元素配分模式（圖5），而與區內中—基性火山巖具有明顯差異。因此，研究區酸性火山巖并不可能由玄武質巖漿或安山質巖漿分異作用形成，加之區內流紋巖具有高硅、低鎂特征，屬高鉀質鈣堿性系列（圖4b），Nb/Ta、Zr/Hf和Th/U值分別為13.05～22.36、39.57～43.57和3.37～3.51，具有殼幔混合的特征。它們的Ti/Zr值為20.21～21.85，（Na2O+K2O）/δEu值為9.54～9.96，Th/Nd值為0.26～0.27，Nb/La值為0.19～0.36，La/Yb值為14.13～15.05（圖8a、b），進一步指示了巖漿在上升過程中部分熔融了大陸地殼，并且受到了殼源物質混染。

在Sr-Nd-Hf同位素方面，茍軍獲得區域內流紋巖（87Sr/86Sr）i與εNd（t）值分別為0.705 6和0.3，與粗面安山巖和玄武安山質巖中對應值有明顯差異，暗示了上述兩類火山巖并不存在同源巖漿演化關系，前者成巖初始巖漿可能源自大陸地殼經部分熔融作用形成。區內流紋巖176Hf/177Hf值為0.282 853～0.282 990，在虧損型地幔與大陸下地殼兩個演化線之間，表明其成巖初始巖漿源區具有殼幔混合特點（圖8a），對應的εHf（0）和εHf（t）值分別為2.8～7.7和6.22～10.83，TDM1（592.6～410.1 Ma）與TDM2（734.2～474.0 Ma）相近，與區內流紋質巖屑晶屑凝灰巖和石英斑巖鋯石中Hf同位素組成相類似，這些證據表明了區內流紋巖成巖巖漿源區可能來自新元古代具有虧損型地幔屬性的玄武質巖漿部分熔融先存新生大陸下地殼。另外，根據閆佳和Xu等研究認為：區內中—基性火山巖與酸性火山熔巖兩類巖石中的w（SiO2）在56.54%～73.44%之間出現明顯組分間斷，而且在主要氧化物和微量元素對SiO2比值配分模式中，區內酸性流紋質火山熔巖與中—基性玄武巖、玄武安山巖、玄武粗安巖、粗面安山巖和安山巖之間存在明顯的TiO2、P2O5、Sr等組分間斷。綜合以上內容，結合本文獲得研究區內酸性火山熔巖成巖年齡與前人獲取的中—基性火山巖成巖年齡，我們認為兩類火山巖整體具有“雙峰式火山巖”成因特征。

5.3 成巖動力學背景

關于大興安嶺西坡北段額爾古納地區酸性巖漿作用動力學機制主要有以下觀點：1）蒙古—鄂霍茨克洋活動大陸邊緣模型；2）與古太平洋俯沖相關的活動大陸邊緣模型；3）地幔柱模型。根據現今區域地球物理資料與東北地區中生代巖漿巖時空分布特征，中侏羅世大興安嶺乃至中國東部中生代巖漿活動主要受古太平洋板塊俯沖作用影響。此時間段內，大洋板塊低角度俯沖作用達到了極限程度，所攜帶的大洋板片恰行至大興安嶺地區，加之洋殼自身俯沖方向的自然轉變，區域構造環境開始由擠壓向伸展轉換。從研究區內成巖時間段來看，流紋巖成巖時間為中侏羅世（（164.2±1.6） Ma），處于古太平洋板塊NW或NNW向伸展時間段（170～165 Ma），該過程至少引發了一次新生玄武質下地殼加厚過程。隨著古太平洋板塊俯沖后造山擠壓應力減弱，俯沖后伸展環境逐漸形成，軟流圈物質大量上涌導致增生玄武質下地殼的部分熔融形成了酸性巖漿，同時形成了區內以及區域上具有鈣堿性巖特征的酸性熔巖（流紋巖、流紋質巖屑晶屑凝灰巖和石英斑巖），它們與區域上中—基性火山巖（玄武粗安巖-粗安巖-

粗面巖）構成了“雙峰式火山巖”組合，均為大洋板片俯沖環境下引發的軟流圈地幔上涌部分熔融增生下地殼的產物。

另外，Xu等對區域上“雙峰式火山巖”年代學、元素地球化學和Sr-Nd-Pb同位素系統性研究認為，區內鉀玄質系列粗面安山巖與玄武安山巖成巖巖漿起源于大洋板片俯沖流體交代的巖石圈地幔經部分熔融作用形成玄武質巖漿底侵新生下地殼部分熔融的產物。而本文流紋巖則是新生下地殼部分熔融產物，并且在元素地球化學方面與流紋質巖屑晶屑凝灰巖、石英斑巖同屬高鉀（圖4a、c）、強過鋁質（圖4d）、鈣堿性（圖4b）巖石，它們均富集大離子親石元素，弱富集高場強元素，明顯虧損Sr、Ti、Ba等元素，具有大陸火山弧的巖石成因屬性（圖8c、d）。結合Th/Yb（2.30～23.85）、Ta/Yb（0.21～1.26）及Nb/Yb（2.78～13.83）值，它們又同時顯示出相似或相同的虧損型地幔與新生下地殼混源的巖石屬性。區內流紋巖與流紋質巖屑晶屑凝灰巖、石英斑巖鋯石中Hf同位素176Hf/177Hf值為0.282 721～0.282 886，εHf（t）值為1.68～10.83，我們進一步認為區內酸性火山巖-次火山巖應為古太平洋板塊俯沖后伸展構造環境下引發的新生下地殼部分熔融的產物。

6 結論

1）研究區流紋巖成巖年齡為（164.2±1.6） Ma，對應區內酸性巖漿作用時代應歸屬為中侏羅世卡洛維階段（Callovian）。

2）研究區中侏羅世流紋巖富集大離子親石元素，弱富集高場強元素，明顯虧損Sr、Ba和Ti元素。具有低的（K2O+Na2O）/CaO和10 000Ga/Al值，以及低的Ce、Y、Zr等元素質量分數，鋯石飽和溫度在683～756 ℃之間，顯示出Ⅰ型流紋巖的地球化學特征。

3）區內流紋質巖漿作用發生在中侏羅世古太平洋板塊向中國東北部陸塊俯沖作用影響下的伸展構造環境，成巖巖漿應來源于新生下地殼的部分熔融，與同時代中—基性火山巖在區域上構成了“雙峰式火山巖”組合。

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