黑龙江卫林花岗闪长岩U-Pb测年及岩石地球化学特征

肖一鑫，罗 霄，李新鹏

（1．武汉中地环科水工环科技咨询有限责任公司，湖北 武汉 430200；2．黑龙江省地质调查研究总院，黑龙江 哈尔滨 150036）

研究区位于黑龙江省小兴安岭地区，属中亚造山带之兴蒙造山带东段。尽管中亚造山带古生代岩浆活动构造背景与地壳增长方式已经有较为详尽的研究，然而作为该带南部兴蒙造山带东段的中生代地壳增长与再活化方式目前仍认识不足[1]。因此，对小兴安岭地区中生代岩浆岩的研究具有重要的科学意义。本文以黑龙江卫林花岗闪长岩为研究对象，选取样品进行锆石U-Pb测年及岩石地球化学分析，探讨其形成年代、成因类型以及构造环境，为进一步研究兴蒙造山带东段岩浆区域活动、构造演化提供依据。

1 地质背景

黑龙江卫林行政区划属铁力市，大地构造位置属于兴蒙造山系（Ⅰ级）、小兴安岭—张广才岭岩浆弧（Ⅱ级）、松嫩地块（Ⅲ级）与伊春延寿岩浆弧（Ⅲ级）的交界部位。区内经历了古亚洲洋扩张、萎缩、陆缘增生演化阶段、古太平洋板块活动阶段及滨太平洋大陆边缘活动阶段三个大的构造发展阶段。早古生代地层是本区最老的地层，属于属活动陆缘沉积，由于经过中奥陶世、晚二叠世-早侏罗世及早白垩世花岗岩侵入破坏，早古生代地层呈顶悬体形式出现，地质构造的主体表现为古生代和中生代的构造层。区内早侏罗世岩浆侵入活动规模较大，分布面积广，遍布于工作区内，总体受北东向构造控制，区域上呈北东向展布，以花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩-碱长花岗岩为岩石组合。本文以花岗闪长岩为研究对象。

2 岩石LA-ICP-MS锆石U-Pb定年

本次工作采集了1件锆石U-Pb测年样品。锆石颗粒大小在50μm～100μm，多数为70μm左右，从形态结构上看，多为粒状、短柱状，自形-半自形，长宽比多为1：1，在CL图像上（图1），可以看出锆石具有显示密集的岩浆振荡环带，为典型岩浆成因锆石。其形成时代可以反映岩石结晶时代。

图1 锆石阴极发光图像

样品共分析24个点。从锆石年龄谐和图（图2）可以看出，除3个点距离谐和线较远外，其余点数据点大都在谐和线上，锆石协和年龄为180.2±1.4Ma，加权平均年龄为180.7±1.1Ma，两者年龄完全一致，显示样品的形成年龄为180Ma，为早侏罗世。

图2 锆石U-Pb测年协和图和加权平均年龄

3 主量元素特征

卫林花岗闪长岩中SiO2：68.18%～68.69%，平均为68.44%，为酸性岩类；Al2O3：15.12%～15.53%，MgO：0.95%～1.49%，CaO：2.58%～3.12%，K2O/Na2O：0.86-0.89＜1，岩石具富铝，高钾高钠，低钙、镁的特征。Na2O+K2O：7.25%～7.73%，里特曼指数（σ）：2.09-2.33，小于3.3，为钙碱性岩石；A/CNK=1.46-1.51，平均值1.49＞1，为富铝质岩石。在QAP图解（3）上投在花岗闪长岩中，在K2O-SiO2图中（图4）落入高钾钙碱性系列内。

图3 早侏罗世花岗闪长岩QAP分类命名图解

图4 早侏罗世花岗闪长岩K2O-SiO2图解

4 微量、稀土元素特征

稀土元素总量∑REE为116.12-171.04×10-6，轻稀土元素（LREE）为106.22-160.81×10-6，重稀土元素（HREE）9.9-10.23×10-6，轻重稀土比值（LREE/HREE）为10.72-15.72，为轻稀土富集型，δEu为0.67-0.78，为铕负异常（图5），可能表明斜长石曾经参与过分离结晶作用，曲线整体呈右倾模式，曲线斜率较小。

图5 稀土元素球粒陨石蛛网图

微量元素蛛网图(图6)上大离子亲石元素Ba、Rb富集，高场强元素Th、Hf富集，Nb、P、Ti亏损。

图6 微量元素原始地幔蛛网图

5 成因类型及构造环境讨论

（1）早侏罗世花岗闪长岩富铝，全碱含量为7.25%～7.73%，K2O/Na2O为0.86-0.89＜1，里特曼指数（δ）为：2.09-2.33，小于3.3，为钙碱性花岗岩。在K2O-SiO2图解中投在高钾钙碱性系列中，为钙碱性岩，铝饱和指数（ASI）A/CNK＞1，为过铝质岩石。在Na2O-K2O图解（图7）上落于I型区，总体显示为I型花岗岩特征。

图7 早侏罗世花岗闪长岩Na2O-K2O图解

（2）在阳离子R1-R2图解(图8)中落入同碰撞花岗岩中。在Nb-Y判别图解（图9中，位于火山弧+同碰撞花岗岩区，在Rb-(Yb+Nb)判别图解（图10）中，落入火山弧区。微量元素地球化学特征上，该期花岗岩中富集Ba、Rb等大离子亲石元素，明显亏损Nb、P、Ti等高场强元素，具有板块边缘火山弧花岗岩的地球化学特征。

图8 早侏罗世花岗闪长岩R1-R2因子判别图解

图9 Nb-Y判别图解

图10 Rb-(Yb+Nb)判别图解

6 结论

①U-Pb测年结果显示该样品的形成年龄为180Ma，代表黑龙江卫林花岗闪长岩的成岩时代为早侏罗世。②黑龙江卫林花岗闪长岩具有富硅、富碱、低钙、镁的特征，铝饱和指数A/CNK=1.46-1.51，里特曼指数σ小于3.3，应为过铝质高钾钙碱性花岗岩，总体显示为I型花岗岩特征。③黑龙江卫林花岗闪长岩富集Ba、Rb等大离子亲石元素，明显亏损Nb、P、Ti等高场强元素，表明其可能形成于大陆边缘弧环境。