四站林场地区正长花岗岩岩石 矿物及地球化学特征与成因探讨

姜海洋 石国明

摘要：四站林场岩体出露于四站林场北及门鲁河下游北岸等处，面积141.7km2，主要岩石类型为正长花岗岩，本文从岩石矿物学特征、岩相学及岩石地球化学特征结合同位素年龄及实物资料等，对四站林场地区正长花岗岩特征与时代成因进行了探讨。

关键词：四站林场；正长花岗岩；矿物及地球化学；时代；成因

1、岩石及矿物学特征

1.1一般特征

根据岩性结构演化特征可将本期正长花岗岩岩划分为两个序次，早期为中粗粒正长花岗（ξγ1C2P1），晚期为粗中粒正长花岗（ξγ2C2P1）。整体呈南北向带状展布，个体呈不规则面状。门鲁河下游北岸的西北部以粗中粒为主，东南部以中粗粒为主。四站林场北侧的大面积正长花岗岩内见有甘河组火山岩不整合覆盖其上，此处花岗岩内见有多支沿花岗岩裂隙喷出的小岩株，其特征为接触部位见烘烤边。

1.2岩相学及人工重砂分析

正长花岗岩：浅肉红色，粗中粒花岗结构，块状构造。矿物组合：斜长石（15%）、钾长石（40%）、石英（45%），不含云母类矿物。人工重砂样品分析结果，副矿物组合为锆石、磷灰石、锐钛矿、白钛矿、磁铁矿、榍石、白钛石、萤石、黄铁矿、钛铁矿及赤褐铁矿。

锆石晶型特征：见二种晶型，黄粉色，自形柱状，晶内气液及固相包体发育，少数晶体表面光亮，透明-半透明，金刚光泽，部分晶体破碎，晶形不完整，部分表面剥离脱落，凹坑较发育，部分晶体透明度较差。

2、岩石地球化学特征：

2.1主量元素特征

在晚石炭-早二叠世正长花岗岩（ξγC2P1）常量元素分析数据中。从数据中可以看出其主量元素具有以下特征：①富硅，ω（SiO2）=63.96～78.06%，平均72.05%，属酸性岩类，与野外及镜下定名相符；②铝弱饱和至过饱和，ω（Al2O3）=11.35～17.75%，平均14.21%，含量适中，铝饱和指数A/CNK=1.02～1.23，大于1，属于过铝质花岗岩，A/CNK-A/NK图解中，基本均落入过铝质区。③碱含量适中，碱度率AR值为3.44～6.21，全碱（Alk）ω（Na2O+K2O）含量适中，为7.65～10.83%，平均9.51；里特曼指数（σ）在1.80～4.58之间，但大部分小于3.3，为钙碱性岩石；在（Na2O+K2O）-（SiO2）图解中投影点基本落于亚碱性系列区，在AFM图解中，投影点全部落于钙碱性系列区。④相对富钾贫钠，ω（K2O）=3.66～5.98%，平均5.29%，ω（Na2O）=2.04～4.99%，平均4.22%，ω（Na2O）/ω（K2O）=0.34～1.69，除一个样外，均小于1，相对富钾贫钠；⑤FeOT含量适中，MgO、CaO含量低，CaO=0.04～1.11%，平均0.23%，ω（MgO）=0.04～0.41%，平均0.16%，ω（FeOT）=0.72～5.35%，平均2.03%。

岩石固结指数（SI）在0.33～3.09之间，相对偏低；分异指数（DI）在83.26～97.06，相对偏高；长英指数（FL）介于89.83～99.58之间，镁铁指数（MF）介于91.64～99.58之间；说明岩浆酸性程度较高，分异演化作用较强。

2.2稀土元素特征

晚石炭-早二叠世正长花岗岩（ξγC2P1）稀土元素分析结果中可看出，稀土元素含量变化较大，稀土元素总量（∑REE）147.59～2336.13×10-6，高于陆壳平均值（154.7×10-6，黎彤）；反映轻重稀土元素分馏程度的LR/HR介于2.05～26.17之间，（La/Yb）N比值除两个为0.5、47.82外，其余介于1.1～15.67之间，（Ce/Yb）N比值除一个为27.45，其余介于1.29～10.92之间，属于轻稀土元素富集型。经球粒陨石标准化后的稀土元素配分模式，显示曲线总体呈左高右低的右倾形式，轻稀土陡右倾，重稀土元素分配曲线呈缓右倾状，显示轻、重稀土及重稀土分馏明显，轻稀土分馏明显，重稀土分馏不明显。δEu除一个为1.21，其余为0.05～0.64，δEu呈负异常。曲线形态与地壳重融型花岗岩的稀土分配型式相类似。

2.3微量元素特征

在微量元素分析结果里，微量元素蛛网图中正长花岗岩（ξγC2P1）岩微量元素组成与原始地幔微量元素相比，除Sr外各元素均较富集，大离子亲石元素（LILE）内部富集Rb、Th、U、La、Ce，亏损Ba、Ta、Nb，高场强元素（HFSE）相对大离子亲石元素（LILE）亏损。

正长花岗岩中Nb/La比值大部分为0.09～2.72，（原始地幔和MORB的Nb/La>1，大陆地壳平均值0.7±）；Nb/Ta比值在5.31～28.84之间，多数与原始地幔的Nb/Ta比值（17.5±2.0）（Green，1995）和分异型花岗岩的Nb/Ta比值（2.3～9.9）（Dostal and Chatterjee，2000）相当；Th/Ta比值在6.07～27.25之间，高于原始地幔的Th/Ta比值（2.3）。接近大陆地壳的Th/Ta比值（10）。上述这些特征反映了源区受地壳物质混染。

3、形成时代及成因探讨

3.1时代探讨

本次工作在四站林场北部和八一一三四部队农场二连西南正长花岗岩去取得两组样品（Pm036U-Pb55、U-Pb7402），获得两组谐和度较好的锆石年龄，分别为299.6±3.1 Ma、292.9±0.7 Ma（LA-ICP-MS），从阴极发光电子图像上可见锆石多为自形-半自形，晶形完好度一般，晶棱与晶面相对清晰，可见自形生长纹及生长环带。

从锆石分析结果表中可见多数Th/U大于0.4，显示为岩浆锆石特征，本组年龄基本代表了正长花岗岩结晶年龄，其时代厘定为晚石炭世-早二叠世。

3.2 成因探讨

A型花岗岩由Loiselle和Wones于1979年提出，被定义为Alkaline（碱性）、Anhydrous（贫水）和Anorogenic（非造山）的花岗岩。与Chappess等（1974）定义的I型和S型花岗岩不同，A型花岗岩物质来源具有多样性。

晚石炭-早二叠世正长花岗岩（ξγC2P1）高硅、富碱、贫钙、低镁，富集REE及高场强元素（HFSE）。在Zr、Y、Nb、（Na2O+K2O）/CaO、MgO+K2O、FeOT/MgO对10000Ga/Al判别图解中，样品基本均落入A型花岗岩区域。故推测晚石炭-早二叠世正长花岗岩为A型花岗岩中的碱质A型花岗岩（AAG）。总体上看，该期花岗岩属铝弱饱和至过饱和、钙碱性系列岩石，成因类型为A型。

结论：

1、本期次正长花岗岩源区受地壳物质混染。

2、本期次正長花岗岩时代厘定为晚石炭世-早二叠世。

3、本期次正长花岗岩为A型花岗岩中的碱质A型花岗岩，成因类型为A型。

参考文献：

[1]黑龙江省地质矿产局 1993 黑龙江省区域地质志 北京 地质出版社

[2.黑龙江省地质矿产局 黑龙江省岩石地层 中国地质大学出版社]

[3]建边农场等四幅区域地质矿产调查报告 2016

[4]嫩北农场四队等四幅区域地质矿产调查报告 2015