白城晚二叠世二长花岗岩地质特征、年代学及其地质意义

张 宁，张建泽，聂立军

吉林省区域地质矿产调查所，吉林 长春 130022

0 引言

白城地区位于兴蒙造山带东段，东侧与松辽盆地为邻。那金—瓦房岩体为该区侵入岩主要出露岩体，岩石类型为二长花岗岩，呈岩基产出。但其研究程度较低，具体形成时代一直未有定论，1∶5万好田、长久幅区调将其置于华力西期(1985)，吉林省资源潜力评价将其置于中二叠世(2013)。通过对该岩体年代学、地球化学研究，讨论那金—岭下侵入岩的形成时代和成因等问题，进而探讨形成的大地构造背景。

1 地质概况

那金—岭下岩体主要分布于吉林省西部那金镇、岭下镇、瓦房镇等地，向南延伸至松辽盆地边缘，总体呈南北展布，出露面积约350 km2，呈岩基或岩株状产出(图1)。取样地点位于白城市岭下镇采石场，岩石新鲜(图2)，地理坐标(东经122°21′18.40″，北纬45°51′09.61″)。

图1 白城洮南那金—岭下一带地质略图(图(a)据[1]，图(b)据[2])Fig.1 Geological sketch map of the Najin-Lingxia area of Taonan, Baicheng(figure (a) according to [1]，figure (b) according to [2])1.第四系;2.白垩系;3.侏罗系;4.二叠系;5.二叠纪二长花岗岩;6.断层;7.地质界线;8.角度不整合界线;9.乡镇

图2 那金—岭下岩体宏观特征Fig.2 Macro-characteristics of the Najin-Lingxia rocks

该岩体侵入中二叠统吴家组，被下白垩统白音高老组角度不整合覆盖，1∶5万好田、长久幅区调将其划分为华力西晚期二云母斜长花岗岩、黑云母斜长花岗岩，本次工作根据岩石特征及岩石化学命名图解综合确定为二长花岗岩。

2 岩石学特征

中细粒花岗闪长岩新鲜面灰白色，风化面灰黄色，花岗结构，块状构造。岩石主要由石英、斜长石、碱性长石及黑云母等组成。石英：约占>20%，呈不规则状、他形粒状充填。碱性长石：约占10%～15%，呈不规则状、粒状，粒度主要在0.25～2.0 mm及2～2.5 mm不等，具条纹结构及格子双晶，局部见有包裹斜长石现象。斜长石：约占60%～65%，呈半自形板状，粒度主要在0.25～2.0 mm及部分粒度在2～2.5 mm不等，见有绢云母化及碳酸盐化现象。黑云母：约占3%～5%，呈片状，见有较强烈的绿泥石化现象，并伴有铁质析出。

该岩体在QAP图解中，4件样品均投入二长花岗岩区，据此将那金—岭下岩体主体岩性厘定为二长花岗岩。

3 岩石化学、地球化学特征

那金—岭下岩体岩石化学成分(表1)与中国二长花岗岩(迟清华，2007)相比，氧化物含量相似，TiO2、Fe2O3、FeO、CaO、K2O、P2O5等含量低于平均值，SiO2、Na2O略高于平均值。显示富硅、钠，贫钛、钾的特点。σ平均值为2.16，属里特曼划分的钙碱性岩类。A/CNK平均值1.01，A/NK平均值为1.37，在山德图解中(图3)所有样品投入区过铝质区。DI平均值为83.59，SI平均值为14.58，反映岩浆结晶、分异程度较高。通过硅-碱图解(图4)以及F-A-M图解，该岩体为过铝质钙碱性系列。

稀土元素特征(表2)，二长花岗岩稀土元素总量为(71.64～103.46)×10-6，含量变化范围较宽，偏低。LREE/HREE为7.74～9.86，La/Yb为8.11～11.35，表现为轻稀土富集，δEu=0.61～0.89，Eu弱亏损。模式曲线(图5)为右倾下滑曲线，斜率较小。

图3 白城那金—岭下岩体SHAND图解Fig.3 SHAND index diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

图4 白城那金—岭下岩体硅-碱图解 Fig.4 Silica-alkali diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

图5 白城那金—岭下岩体稀土配分曲线图Fig.5 The REE distribution curves of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

微量元素特征(表3)，二长花岗岩仅Sr、Ni元素略高于中国二长花岗岩平均值，其余元素均较低于中国二长花岗岩平均值。在微量元素蛛网图(图6)，图谱特征为曲线呈锯齿状，Ba、Rb、Th、Ta、Ce等元素隆起， Nb、Cr元素为负异常，图谱特征可与同碰撞花岗岩曲线形态对比。

图6 白城那金—岭下岩体微量元素蛛网图Fig.6 The trace element spider diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

4 成因类型、侵位机制及构造环境分析

A/CNK平均值为1.01，A/NK平均值为1.37，即A≥CNK，A/CNK>1，σ平均值为2.16，说明那金岭下晚二叠世二长花岗岩为过铝质钙碱性系列。常见矿物有黑云母、白云母、磷灰石等，据Barbarin(1999)，相当于其划分的含白云母过铝花岗岩(MPG)。在Y-Nb图解(图7)中，样品均投入同碰撞或火山弧花岗岩区(VAG+Syn-COLG)。综合上述情况，那金—岭下岩体其构造环境为同碰撞造山。

图7 白城那金—岭下岩体Y-Nb图解Fig.7 Y-Nb diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

5 形成时代

该岩体一直未有代表性年龄数据，前人根据区域地质情况将其置于华力西晚期。本次工作获得二长花岗岩(D067)11个锆石U-Pb、LA-ICP-MS年龄数据，锆石成因较复杂，未获得谐和年龄，其中6颗锆石分布谐和线上，206Pb/238U年龄值最大为(1 878±22.9) Ma，可能为捕获的松嫩地块基底锆石年龄；其次为(275±4.6)Ma、(254±3.0)Ma，可能代表该岩体侵位年龄；最年青3个年龄为(191±3.2)Ma、(167±2.3)Ma、(143±2.1)Ma(表4，图8)，可能代表后期岩浆侵入的锆石。结合区域地质及岩浆岩带特征将其置于晚二叠世。

表4 白城晚二叠世二长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb分析结果

图8 白城晚二叠世二长花岗岩锆石阴极发光CL图像(左)和锆石U-Pb年龄谐和图(右)Fig.8 CL images of zircons (left) and U-Pb concordia diagrams of zircons (right) of Late Permian monzogranite in Baicheng area

6 讨论

最新的年代学研究表明，苏尼特左旗碰撞相关的岩浆岩指示华北板块同其北侧南蒙古微地块闭合时间在296～234 Ma (Chenetal.，2009) ；西拉木伦河沿岸双井地区同碰撞花岗岩体侵位时间主要集中在晚二叠世—早三叠世[3-5]；西拉木伦河缝合带东段吉中地区同碰撞花岗岩、碰撞相关的变质事件的年龄也主要集中在二叠纪末—早三叠世[6]，吉林省东部山区如大玉山岩体锆石U-Pb同位素年龄为(248±3)Ma[7]，百里坪岩体似斑状花岗闪长岩锆石U-Pb年龄243 Ma、248 Ma(张艳斌)，亮兵岩体获得(247±1)Ma(4个锆石U-Pb单点206Pb/238U平均值)的同位素测试年龄(吴福元、张艳斌)，猴石小四平二长花岗岩3个SHRIMP年龄，(243 Ma±5Ma、242 Ma±7 Ma)、(243±5)Ma，因此那金—岭下岩体形成时代与上述年龄是一致的，可能是古亚洲洋闭合碰撞造山的产物[8-10]。

7 结论

那金—岭下二长花岗岩本次工作取得单点测年数据为(275±4.6)Ma、(254±3.0)Ma，时代为晚二叠世。岩石系列为过铝质钙碱性系列，结合区域岩浆地质事件认为与古亚洲洋闭合同碰撞造山密切相关。