黑龙江省东部佳木斯地区八角山岩体形成时代探讨

王建民,颜秉超

1.黑龙江省自然资源调查院，黑龙江 哈尔滨 150036;2.吉林省地矿信息中心，吉林 长春 130061

0 引言

近年来许多地质学者对东北地区中生代构造机制进行了研究探讨，取得了较多成果。在中生代早期，古亚洲洋已经基本闭合，东北地区可能开始受到后造山伸展、古太平洋和蒙古—鄂霍次克古大洋三种构造机制的叠加作用[1]；通过对东北地区中生代火山岩锆石U-Pb定年结果的研究，许文良等认为在中生代期间，中国东北地区经历了环太平洋构造体系和蒙古鄂霍茨克构造体系的叠加与改造[2]。刘恺等对分布在小兴安岭—张广才岭造山带和佳木地块的岩浆岩进行了研究，认为古太平洋板块在佳木斯地块的俯冲作用最早可能始于早二叠世，在三叠纪—早侏罗世时，其俯冲影响到牡丹江断裂两侧，形成了南北向分布的岩浆岩带以及由黑龙江杂岩为代表的增生杂岩带[3]。但是以上关于中生代构造的研究多采用大、小兴安岭和张广才岭一带岩浆活动的证据，对佳木斯地块上中生代岩浆活动研究较少。本次研究的八角山岩体位于佳木斯市东南约90 km，依兰县西南约30 km。该岩体呈不规则状出露，大致呈北北西向展布，长约9 km，宽约3 km，产状为中深成相的岩瘤、岩株状，剥蚀深度为剥蚀中等，出露面积为31 km2。该岩体侵入晚二叠世二长花岗岩，被晚三叠世正长花岗岩侵入。原1∶20万依兰幅区域地质测量报告将该岩体形成时代厘定为白垩纪(1)黑龙江省地质局区测队五分队．1∶20万依兰幅区域地质测量报告[R].1972.。笔者作为《1∶25万佳木斯市幅区调修测》项目的负责人在该岩体南部采取了1件锆石U-Pb测年样品，编号为D4281，其座标为：129°48′43″、46°04′28″，通过测试获得了高精度测年结果(2)黑龙江省地质调查研究总院．1∶25万佳木斯市幅区调报告[R].2013.，通过对该岩体的岩石学、岩石化学、形成时代、构造环境进行研究和探讨，为吉黑东部中生代构造演化提供了新的证据和认识。

1 研究区地质特征

黑龙江地区位于中亚造山带东段，在古生代期间具有多块体拼合的构造属性，自西北至东南划分为：额尔古纳地块、兴安地块、松嫩地块、佳木斯地块和兴凯地块[4]。近年来的研究表明，东北地区古亚洲洋的闭合经历了多地块的拼贴过程，具有演化时间长、多阶段增生、缝合的特点[5]。葛文春等(2005年)根据额尔古纳地块上出露的塔河岩体后造山构造背景，岩体的成岩时代为480～494 Ma，认为额尔古纳地块与兴安地块的拼贴沿塔源—喜桂图一线，拼贴时间至少发生在490 Ma以前[6]；兴安地块与松嫩地块在早石炭世沿北北东向展布的开鲁—嫩江—黑河一线碰撞拼合，晚石炭世开始东北亚大陆板块整体处于伸展构造背景[7]；松嫩—张广才岭地块与佳木斯地块沿南北向的嘉荫—牡丹江断裂于晚古代至早中生代碰撞拼合[8,9]。其中佳木斯地块其结晶基底主要由麻粒岩相—角闪岩相变质的麻山、兴东杂岩和大面积出露的寒武纪花岗质岩石组成[10]。麻山杂岩主要出露在鸡西市西麻山—密山一带，为一套含长英质片麻岩、矽线石榴片麻岩、石墨片岩和高镁大理岩等变质岩的孔兹岩系，兴东杂岩主要在嘉荫—双鸭山一带出露，为一套片岩、片麻岩、变粒岩为主，其次为大理岩、石英岩、磁铁石英岩、斜长角闪岩等海相碎屑岩-碳酸盐-夹火山岩硅铁建造[11,12]，其变质作用主要发生在500 Ma左右[13,14]。佳木斯地块上出露的花岗岩岩主要存在两期：540～515 Ma和290～254 Ma，其形成可能分别与泛非期变质造山作用和古大洋板块的西向俯冲作用有关[15,16]。

研究区位于佳木斯地块西部，东邻松嫩地块，紧邻嘉荫—牡丹江断裂。嘉荫—牡丹江断裂东侧出露中新元古界兴东岩群大盘道岩组片岩、片麻岩、石英岩、石墨大理岩等，二叠系黑龙江岩群变玄武岩、蓝闪石片岩、钠长片岩、角闪片岩等，中生界桦山群猴石沟组、白垩系下统淘淇河砂岩、砂砾岩等、白垩系松木河组中酸性火山岩及火山碎屑岩等。嘉荫—牡丹江断裂西侧出露东风山岩群云母片岩、大理岩、变质粉砂岩、磁铁石英岩等、古生界寒武系下统晨明组灰岩、板岩、粉砂岩、砂岩等、奥陶系下—中统宝泉组片理化流纹质凝灰岩、砂岩、白色大理岩、片理化流纹岩等。二叠系中统土门岭组黑板岩、英安质凝灰岩等。侏罗系中统太安屯组中酸性火山岩及火山碎屑岩等(图1)。

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

2 岩石学、岩石化学特征

岩石多成褐色、深灰色，中细粒结构、辉长结构。岩石主要由斜长石和辉石组成，粒度多0.5～2.5 mm，个别辉石粒度0.1～0.2 mm。斜长石：半自形板状，聚片双晶较宽，具环带发育，为中拉长石，占65%。辉石：无色柱状，短柱状，近正交解理，具简单双晶，少部分被绿色粘土矿物交代，占35%。副矿物主要为锆石、萤石、方铅矿、钛铁矿、黄铁矿。

岩石化学分析(表1)，SiO2质量分数为41.68%～46.38%，平均值为44.57%；Al2O3质量分数为17.69%～22.08%，平均值19.96%；CaO质量分数为12.83%～15.20%，平均值14.39%；Na2O+K2O为0.67%～1.39%，平均值1.13%；Na2O/K2O为2.29～3.42，平均值2.73，K2O质量分数小于Na2O质量分数；σ值平均值0.30。通过以上数据可知岩石为富铝质岩石，分异指数(DI)3.8～10.88，对应橄榄辉长岩区。显示岩石分异程度较低；大部分A/CNK(分子数)值0.68～0.75。

表1 岩石化学分析结果表

3 稀土微量特征

通过稀土元素分析结果(表2)可以看出，晚三叠世中细粒辉长岩:稀土元素总量(∑REE)(13.5～21.1)×10-6，平均16.2×10-6，轻重稀土比值(LREE/HREE)为4.4～4.9，平均4.6，反映了明显的富集轻稀土，δEu平均为2.3，具正铕异常。通过对微量元素分析结果(表3)可以看出Cr、Th、Sr元素相对富集，而Cs、Zr元素相对亏损，其中Zr元素重度亏损。

表2 稀土元素分析结果及部分特征参数表

表3 微量元素分析结果表

4 锆石同位素测年

测年样品破碎和锆石的挑选在河北省区域地质调查所实验室完成。由天津地质调查中心重点实验室采用激光剥蚀等离子体分析技术(LA-ICP-MS)对样品进行了微区原位单点U-Pb同位素数据采集及整理。D4281样品岩性为中细粒辉长岩，锆石呈粉黄色、浅黄色，多为短柱状、粒状，透明，金刚光泽，粒径约为0.02～0.15 mm，形态较完整，长宽比1∶1～2∶1，环带较清晰。232Th/238U多数大于0.5，仅有一个锆石小0.1，因此具岩浆锆石特征。选取25颗锆石进行数据采集，25颗锆石206Pb/238U年龄在203～210 Ma之间(表4)，从图2可以看出测年数值均位于谐和线上，因此年龄数据可靠，加权平均为(207.15 ±0.86)Ma(图3)，该年龄应为八角山岩体的结晶年龄。

图2 D4281点锆石同位素测年谐和图Fig.2 Zircon isotopic concordance map of point D4281

图3 D4281点锆石同位素测年加权平均值图Fig.3 Weighted average of zircon isotopic dating at point D4281

5 构造环境讨论

近年来吉黑东部晚三叠世A型流纹岩的发现[17]、小兴安岭—张广才岭发育晚三叠世双峰式火山岩和晚三叠世碱长花岗岩大面积的出露[18]等，均显示晚三叠世期间吉黑东部应处于一种伸展环境。唐杰等统计分析了松嫩—张广才岭地块东缘、佳木斯地块以及兴凯地块古生代—中生代火成岩的锆石U-Pb年代学资料及其空间分布特征，认为吉黑东部晚三叠世火成岩可能形成于古亚洲洋闭合后的伸展环境，亦可能与扬子和华北克拉通之间俯冲碰撞后伸展环境有关，还可能形成于蒙古—鄂霍茨克大洋板块南向俯冲所形成的类似弧后的伸展环境[19]。研究区位于吉黑东部的北部，晚三叠世辉长岩可能形成于古亚洲洋闭合陆壳增生后的伸展环境。

6 结论

(1)八角山辉长岩体岩石为富铝质，化学成分对应为橄榄辉长岩；轻稀土富集，具正铕异常；微量元素Cr、Th、Sr元素相对富集，而Cs、Zr元素相对亏损，其中Zr元素重度亏损。

(2)高精度U-Pb测年结果显示八角山辉长岩体的结晶年龄为(207.15±0.86)Ma，其形成时代为晚三叠世。

表4 D4281点锆石同位素测年数值一览表

续表4 D4281点锆石同位素测年数值一览表