大兴安岭环二库地区新元古代晚期花岗岩发现及其地质意义

刘宇崴 ，杜兵盈 ，张铁安 ，赵明胜，赵雨生，刘宇奇，甄 淼，罗佳欣

1.黑龙江省区域地质调查所，黑龙江哈尔滨150080；2.沈阳师范大学古生物学院，辽宁沈阳110034

大兴安岭环二库地区新元古代晚期花岗岩发现及其地质意义

刘宇崴1，杜兵盈1，张铁安1，赵明胜2，赵雨生1，刘宇奇1，甄 淼1，罗佳欣1

1.黑龙江省区域地质调查所，黑龙江哈尔滨150080；2.沈阳师范大学古生物学院，辽宁沈阳110034

最近的研究成果表明，在大兴安岭新林－喜桂图旗断裂东段的吉峰、嘎仙、环二库地区存在一些蛇绿岩岩石组合.在大兴安岭地区大扬气林场环二库蛇绿混杂岩中的花岗岩中获得锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为557.2±2.2 Ma，表明其形成于新元古代晚期.岩石总体上具略贫碱，弱过铝质钙碱性，具有不明显的Eu负异常，为弱过铝钙碱性I型花岗岩.岩石富集轻稀土元素和Hf、Ba、Nd、U等元素，相对亏损Th、Nb、Ta、Zr等元素.结合新元古代末期新林－吉峰地区存在新元古代洋盆，认为该岩体可能形成于该大洋俯冲环境.

花岗岩；锆石U－Pb年龄；地球化学；大兴安岭环二库

0 引言

东北大兴安岭地区大地构造位置上处于兴蒙造山带东段，自西向东划分为额尔古纳地块和兴安地块.最近在新林－喜桂图旗断裂东段的吉峰、嘎仙、环二库、新林地区断续发现零星出露一些蛇绿岩岩石组合，并将新林－喜桂图缝合带作为额尔古纳地块和兴安地块的拼贴界线［1-13］.佘宏全［7］、Feng Z Q［8］、1∶25 万加格达奇幅区调修测项目❶黑龙江省区域地质调查所.1∶25万加格达奇幅、新林镇幅区域地质调查修测报告.2016.等在嘎仙、吉峰、环二库地区的超镁铁质岩和辉长岩中获得同位素测年资料为新元古代，显示SSZ型蛇绿岩的特征，认为在额尔古纳地块和兴安地块之间发育新元古代的洋盆.Feng Z Q等［8］认为新林－喜桂图旗洋从新元古代开启以来，晚寒武世洋壳俯冲消减，并于早奥陶世期间完全闭合，额尔古纳地块和兴安地块完成拼贴.葛文春等［11］对塔河县附近后造山花岗岩组合（494～480 Ma）进行了研究，认为额尔古纳和兴安地块的碰撞拼贴在古生代早期之前已完成.上述看出东北大兴安岭新林－吉峰地区蛇绿混杂岩中的超镁铁质岩和辉长岩研究较多，但缺少相应的俯冲消减阶段花岗岩方面的资料.本文选择位于大兴安岭地区大扬气林场环二库西的花岗岩作为研究对象（图1），进行了相应的同位素年代学、岩石学及岩石地球化学的研究，确定该处花岗岩的时代和探讨了构造背景，为进一步新林－吉峰间的新元古代洋盆的演化提供了最新数据资料.

图1 研究区地质略图Fig.1 Geological sketch map of the study area

1 区域地质背景及岩性特征

环二库西花岗岩位于大兴安岭地区大扬气林场环二库西一带，出露于环二库蛇绿构造混杂岩中，范围较小，呈透镜状产出于基质中，呈菱形网络状分布，周围出露地质体主要有超镁铁质岩－镁铁质岩岩块（二辉橄榄岩、滑石化蛇纹石化橄榄岩、角闪石岩）、辉长岩岩块、变玄武岩块岩、大理岩岩块、混杂岩基质部分、中生代火山岩和燕山期侵入岩.上述岩块和基质均不同程度的遭受了糜棱岩化.

图2 环二库西花岗岩正交偏光镜下照片Fig.2 Polarizing microphotos of granite in west Huanerku

花岗岩（遭受糜棱岩化）（D9180）（图 2）：岩石发生韧性变形，岩石粒化重结晶作用较强，但仍见保持原岩成分及组构特征的岩石碎块10%、斜长石残斑10%，碎基由长石50%、石英30%及少量黑云母、绿帘石组成.残留的原岩碎块（图2a），蚀变强烈的板柱状斜长石（Pl）分布在条纹长石中（Pth），斜长石（Pl）有一圈洁净的边缘，形成交代净边结构；不规则状、枝状斜长石（Pl）条纹分布在钾长石主晶中，形成条纹长石（Pth）；褐色鳞片状黑云母（Bt）围绕岩石碎块连续定向分布.斜长石残斑（图2b）轻微绢云母化、泥化，表面混浊，显微鳞片绢云母星散分布交代斜长石，隐约见聚片双晶；重结晶的长石、石英及少量绿帘石（Ep）、黑云母碎基围绕斜长石残斑分布.

2 样品分析方法和结果

2.1 样品分析方法

选择新鲜样品经过无污染碎样后在廊坊市河北省区域地质矿产调查研究所实验室进行主量、微量和稀土元素分析.主量元素采用X射线荧光光谱法（XRF）分析.微量元素和稀土元素的分析采用电感耦合等离子质谱（ICP－MS）分析方法.测试数据见表1.测年锆石矿物挑选工作在廊坊市河北省区域地质矿产调查研究所实验室进行.锆石U－Pb同位素测年在中国地质调查局天津地质调查中心实验室进行.将人工重砂分选的锆石颗粒用环氧树脂固定并抛光，使锆石颗粒露出核部，清洗样品表面后，进行透射光、反射光和阴极发光（CL）照相.实验采用激光剥蚀等离子体分析技术（LA－ICP－MS）.样品的同位素比值计算采用 GLITTER（Ver4.0 Macquarie University） 程序. 年龄计算采用Isoplot程序（Ver3.23）.详细流程和原理参见文献［14-15］的阐述.

表1 环二库花岗岩主量元素、微量元素、稀土元素分析结果Table 1 Analysis results of major，trace and rare earth elements in Huanerku granite

2.2 测试结果

大兴安岭地区环二库西花岗岩（D9180）（采样位置 51°4′8.4″N、123°52′48″E）锆石 CL 显示（图 3），锆石为长柱状，环带构造发育，测年数据结果见表2，Th/U比值多在0.3～0.65之间，显示为岩浆锆石.获得的24个分析点206Pb/238U年龄变化于550～564 Ma之间，24个测试点集中分布在谐和线上，得到206Pb/238U加权平均年龄为 557.2±2.2 Ma（MSWD＝0.78，n＝24）（图 4），其年龄代表花岗岩结晶年龄，形成时代为新元古代晚期.

图3 环二库西花岗岩锆石的CL图像Fig.3 CL images of zircons from granite in west Huanerku

3 地球化学特征

环二库西花岗岩主量元素、微量元素和稀土元素分析结果见表1.

环二库西花岗岩体SiO2含量为64.51%～66.06%，Al2O3含量为 14.87%～16.12%，（Na2O＋K2O） 为 5.91%～6.66%，CaO 含量为 3.41%～4.06%；且多以 Na2O＞K2O为特征.在侵入岩主元素分类图解中均落入花岗闪长岩区（图5a），在K2O－SiO2图解中落入高钾钙碱性系列区域（图 5b）.A/CNK 为 0.98～1.35，过铝质；A/NK 为1.79～2.32；在 A/CNK－A/NK 图解中多数落入过铝质区域，个别落入强过铝质区域（图6）.副矿物特征显示富磁铁矿，也显示属于I型花岗岩.综上所述，本期花岗闪长岩为略富碱弱过铝质高钾钙碱性花岗岩.

图4 环二库西花岗岩锆石U－Pb谐和图（a）和频数图（b）Fig.4 Concordia diagram（a）and frequency diagram（b）showing zircon U-Pb dating of granite in west Huanerku

图5 环二库西花岗岩SiO2－全碱TAS图解（a）和SiO2－K2O图解（b）Fig.5 The SiO2-alkali TAS diagram and SiO2-K2O diagram for granite in west Huanerku

环二库西花岗岩体稀土元素总量∑REE为103.08×10－6～153.86×10－6，平均值为 130.17.轻、重稀土比值（LREE/HREE）为 9.48～11.59，分馏较弱.（La/Yb）N＝0.39～0.79，LREE 相对富集，HREE 相对亏损.δEu 为0.87～1，具不明显负铕异常.稀土配分模式曲线总体上呈左高右低的不对称右倾型，显示出轻稀土富集型，铕总体上显示不明显富集，表明岩浆演化早期存在斜长石分离结晶或者岩浆源区有斜长石的残留（图7a）.环二库西花岗岩体微量元素在原始地幔标准化的蛛网图显示富集轻稀土元素和Hf、Ba、Nd、U等元素，相对亏损 Th、Nb、Ta、Zr等元素.大离子亲石元素（LILE）相对于高场强元素（HFSE）富集，Nb、Ta亏损（图 7b）.

图6 环二库西花岗岩A/CNK－A/NK图解Fig.6 The A/CNK-A/NK diagram for granite in west Huanerku

4 讨论

4.1 形成时代及构造背景

1994年进行的1∶20万六十林场幅区调❶黑龙江省地质矿产局第二区域地质调查大队.1∶20万六十林场、阿里河幅区域地质调查报告.1994.研究区的填图单位为震旦系倭勒根群吉祥沟组，1∶25万加格达奇幅区调修测❷黑龙江省区域地质调查所.1∶25万加格达奇幅、新林镇幅区域地质调查修测报告.2016将研究区的震旦系倭勒根群吉祥沟组按蛇绿构造混杂岩进行了解体和重新划分.目前在新林－喜桂图缝合带东段吉峰－新林地区之间的吉峰林场九支线辉长岩（646.9 ±5.3 Ma）［12］、嘎仙辉石岩（626.7±9.7 Ma）［11］、环二库辉长岩（696.8± 2.9 Ma）等同位素测年结果指出了研究区存在新元古代的洋壳.环二库西新元古代晚期花岗岩在Y－Nb图解（图8a）上落入火山弧花岗岩＋同碰撞花岗岩区域，在Y＋Nb－Rb图解（图8b）上落入于火山弧花岗岩区域，在R1－R2图解（图9）上落入板块碰撞前区域.环二库西花岗岩体亏损Th、Nb、Ta、Zr等元素，显示俯冲作用特征，综合构造环境判别图解，总体显示其形成岛弧背景.

4.2 地质意义

图7 环二库西花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分图（a）和原始地幔标准化微量元素蛛网图（b）Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spidergram of granite in west Huanerku

表2 环二库西花岗岩（D9108）锆石LA－ICP－MS U－Pb分析结果Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope data of the granite in west Huanerku

图8 环二库西花岗岩构造判别图解Fig.8 Y-Nb diagram and（Y＋Nb）-Rb diagram for granite in west Huanerku

通过近年研究，额尔古纳地块和兴安地块之间的新林－喜桂图缝合带在该地区已经被大多数学者接受.在吉峰－新林地区之间代表了洋盆拉张阶段的蛇绿岩的形成时代主要认为有元古宙［2-5，12］和晚奥陶—中志留世［6］.李瑞山［2］认为大兴安岭地区在萨拉伊尔旋回晚期进入横向挤压阶段，造成区内中—晚寒武世地层的缺失和新林蛇绿岩的逆冲推覆就位.葛文春等［15-16］对塔河县附近后造山花岗岩组合（494～480 Ma）进行了研究，认为额尔古纳和兴安地块的碰撞拼贴在古生代早期之前已完成.冯志强等［12］认为新林－喜桂图旗洋从新元古代开启以来，晚寒武世洋壳俯冲消减，并于早奥陶世期间完全闭合，额尔古纳地块和兴安地块完成拼贴.本次工作在环二库西花岗岩获得了锆石LA－ICP－MS U－Pb 年龄为 557.2±2.2 Ma，通过岩石地球化学分析和判别显示其形成俯冲构造背景的岛弧环境，环二库西花岗岩的形成可能与俯冲消减有关，其可能形成于洋内俯冲岛弧环境.结合资料，新林－吉峰地区在新元古代中晚期为拉张阶段，发育洋盆，在新元古代晚期－中寒武世之间存在俯冲消减作用，在晚寒武世—早奥陶世发生碰撞拼合和转入后造山阶段.

图9 环二库西花岗岩R1－R2图解Fig.9 The R1-R2 diagram for granite in west Huanerku

5 结论

（1）环二库西花岗岩呈岩块的形式存在于蛇绿构造混杂岩中，亏损 Th、Nb、Ta、Zr等元素，形成时代为新元古代（557.2±2.2 Ma），为略富碱弱过铝质高钾钙碱性花岗岩.

（2）结合区域资料新林－吉峰地区在新元古代时存在洋盆，在新元古代晚期—中寒武世之间存在俯冲消减作用，环二库西新元古代花岗岩形成可能与新元古代的新林－吉峰洋盆俯冲作用有关.

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DISCOVERY AND GEOLOGICAL SIGNIFICANCE OF THE LATE NEOPROTEROZOIC GRANITE IN HUANERKU,DAXINGANLING REGION

LIU Yu-wai1，DU Bing-ying1，ZHANG Tie-an1，ZHAO Ming-sheng2，ZHAO Yu-sheng1，LIU Yu-qi1，ZHEN Miao1，LUO Jia-xin1
1.Heilongjiang Institute of Regional Geological Survey，Harbin 150080，China；2.College of Paleontology，Shenyang Normal University，Shenyang 110034，China

The latest research shows that the assemblage of ophiolite is developed in Jifeng，Gaxian and Huanerku areas along the eastern part of Xinlin-Xiguituqi fault in Daxinganling Mountains.Based on the study，the LA-ICP-MS zircon U-Pb age of 557.2±2.2 Ma is obtained from the granite in the ophiolitic melange in Huanerku area，indicating it was formed in Neoproterozoic period.The rock is generally characterized by slightly poor alkali，weakly peraluminous calc-alkaline with indistinct negative Eu anomaly，enrichment of LREEs and Hf，Ba，Nd and U，and relative depletion of Th，Nb，Ta and Zr，belonging to weak peraluminous calc-alkaline I-type granite.Considering the existence of Neoproterozoic ocean basin in Xinlin-Jifeng area，it is concluded that the granite is possibly the product of ocean subduction.

granite；zircon U-Pb age；geochemistry；Huanerku of Daxinganling region

1671-1947（2017）05-0453-07

P588.12

A

2017－01－10；

2017－03－14.编辑：李兰英.

中国地质调查局项目“内蒙古1∶25万加格达奇、新林镇幅区调修测”（12120113053300）、“黑龙江区域地质调查片区总结与服务产品开发”（12120114033501）.

刘宇崴（1985—），男，工程师，从事区域地质调查及相关研究工作，通信地址黑龙江省哈尔滨市南岗区延兴路72号，E-mail//hljliuyuwei@126.com