小兴安岭北部逊克地区早古生代花岗岩年代学及岩石地球化学特征.pdf

第 卷 第 期 年 月 世 界 地 质 文章编号:()小兴安岭北部逊克地区早古生代花岗岩年代学及岩石地球化学特征马天宇 赵立东 宋志韬 董艳秋 高永志黑龙江省自然资源调查院 哈尔滨 摘要:逊克岩体位于小兴安岭北部 主要由正长花岗岩组成 锆石 定年结果表明逊克岩体形成于中志留世()花岗岩样品具有较高的()()富碱()()和()()为高钾钙碱性、准铝质岩系列岩石 逊克岩体具有强烈的 负异常 富集大离子亲石元素(、)亏损高场强元素(、)和、稀土元素总量高 轻重稀土比值显示为轻稀土富集型 岩石类型为 型 低、高 特征暗示岩浆来源于中、上部地壳的部分熔融 结合前人研究成果 认为小兴安岭北部中志留世花岗岩与松嫩地块和佳木斯地块的碰撞拼合有关关键词:花岗岩 中志留世 锆石 定年 逊克地区 小兴安岭北部中图分类号:文献标识码:/收稿日期:修订日期:基金项目:黑龙江省资源补偿费项目()第一作者:马天宇()男 工程师 主要从事地质调查与矿产勘查研究工作:.().()()().()().(/).:引言逊克地区位于黑龙江省小兴安岭北麓 大地构造位置属兴蒙造山带东段 兴蒙造山带包括额尔古纳地块、兴安地块、松嫩张广才岭地块(也称松辽地块)、佳木斯地块和兴凯地块 这些地块在古亚洲洋中以微陆块形式存在 古生代期间经历多个微陆块之间的碰撞并最终随着二叠纪古亚洲洋的闭合拼合在一起 在松嫩张广才岭地块东部(小兴安岭)存在一个近南北向的花岗岩带 被认为是松嫩张广才岭地块和佳木斯地块碰撞形成的 关于松嫩地块和佳木斯地块之间大洋闭合时间有不同认识 部分学者认为中侏罗世以前大洋一直存在 还有学者通过对佳木斯地块与松嫩地块泥盆纪沉积时限对比 认为它们具有相同的物质来源 表明两地块在泥盆纪前已拼合在一起 孙德有等 魏连喜等 王志伟等通过研究小兴安岭张广才岭南北向花岗岩带的地球化学特征证明两地块在志留纪发生拼合 拼合过程为从北向南逐渐完成的 以往研究表明志留纪花岗岩主要出露在花岗岩带的中部和南部地区 而北部地区关于志留纪时期花岗岩年龄鲜有报道 笔者通过对小兴安岭北麓志留纪花岗岩的岩石成因、同位素年代学、地球化学特征等研究为小兴安岭张广才岭花岗岩带区域构造演化提供基础资料 地质概况及岩石特征研究区位于黑龙江省小兴安岭北麓 大地构造位置属兴蒙造山带东段的小兴安岭弧盆系 佳木斯地块与松嫩张广才岭地块沿着嘉荫一牡丹江缝合带于志留纪完成对接 又受到中生代滨太平洋构造事件影响 引发早古生代中生代的多期次岩浆活动 如图 所示 研究区出露地层主要为中生代火山岩地层 上二叠统五道岭组酸性火山岩及火山碎图 逊克地区地质简图 黑龙江省有色金属地质勘查研究总院.黑龙江省克林幅、东克林林场幅 万区域地质矿产调查报告.哈尔滨:黑龙江省自然资源厅.世 界 地 质 第 卷屑岩被晚三叠早侏罗世二长花岗岩()侵入分割 呈不规则残留体出现 早古生代侵入岩零星出露于库尔滨水库以西木林山一带 受后期晚三叠早侏罗世侵入岩的吞噬 岩体多呈大小不等的孤岛状 总体展布方向为北东向 主要岩性为黑云母正长花岗岩正长花岗岩(图)中主要矿物包括条纹长石()斜 长 石()石 英()黑云母()不透明矿物少许其中条纹长石粒度变化较大 为 具条纹结构 个别具卡氏双晶 常有细粒斜长石包晶 偶见颗粒较粗者明显 普遍风化 被褐色黏土质替代斜长石为半自形板柱状 粒度 左右 呈细密聚片双晶、弱绢云母化和泥化 石英呈不规则粒状 有的具波状消光和带状消光 黑云母呈暗棕黄色 半自形板状 粒度多为 不等 不透明矿物零星分布 局部呈聚集状粒度 碎裂结构 矿物颗粒边缘普通碎裂化 呈 左右的碎颗粒围绕 并连续成不规则网状 约占总体积的 石英 条纹长石 斜长石图 正长花岗岩的显微结构和矿物组合照片 样品制备与分析方法 样品的锆石单矿物挑选在河北省区域地质调查研究所实验室完成 用常规方法粉碎至 目 并用浮选和电磁选方法进行分选在双目镜下挑选出晶形和透明度较好的锆石颗粒锆石制靶和阴极发光图像采集以及锆石激光剥蚀等离子体质谱()同位素分析均在天津地质调查中心实验室完成 将分选好的锆石颗粒置于双面胶上 灌上环氧树脂制靶 固化后打磨抛光 使用扫描电镜对其进行阴极发光()图像的采集 激光剥蚀束斑直径为 频率为 采用高纯氦气作为剥蚀物质的载气 每个分析点的气体背景采集时间为 使用人工合成硅酸盐玻璃标准物质 进行仪器最佳化并用标准锆石 进行外部校正 实验获得的数据采用 程序进行同位素比值的校正 加权平均年龄及谐和图绘制采用 版本 实验数据采用 的方法进行同位素比值校正 以扣除普通 的影响 所给定的同位素比值和年龄的误差(标准误差)为 分析结果 锆石 测年研究区花岗岩锆石的 分析结果见表 正长花岗岩样品锆石 图像显示锆石具有较好的晶形 该类型锆石长宽比多数为 锆石有清晰规则的韵律环带 中心核部明显偏亮白 且变化较大 显示有古老的锆石核/比值为 表现为明显的岩浆成因锆石本次共分析 个锆石(表)其中 号测点远离谐和线 并在谐和线下方可能发生 丢失 其余 个测点谐和图上组成密集一簇/加权平均年龄为()()(图)正长花岗岩的结晶年龄为中志留世 岩石化学特征 主量元素侵入岩化学分析结果及有关参数见表 岩石()为 属 酸 性 岩 类/平 均 值 为 ()为 ()为 ()为 ()为 ()为 岩石总体表现为富硅、碱 相对富钾 贫铁、镁和钙 铝饱和指数(/)为 为准铝质岩石 里特曼指数()为 (图)属钙碱性岩系列 在 图解中(图)样品落入正长花岗岩序列中 固结指数第 期 马天宇 等:小兴安岭北部逊克地区早古生代花岗岩年代学及岩石地球化学特征 世 界 地 质 第 卷第 期 马天宇 等:小兴安岭北部逊克地区早古生代花岗岩年代学及岩石地球化学特征图 逊克地区中志留世花岗岩锆石 年龄谐和图 碱性 偏碱性 钙碱性 图 逊克地区中志留世花岗岩 ()()图解 ()()()为 分异指数()为 说明岩浆分异程度较高 微量和稀土元素在样品稀土元素球粒陨石配分模式图(图)中呈 现 出 不 对 称 右 倾“”字 形 稀 土 总 量 正长花岗岩 二长花岗岩 为数据投图点图 逊克地区中志留世花岗岩 图解 ()()偏高 轻 重 稀 土 比 值(/)显示轻稀土富集 重稀土元素亏损的右倾型曲线(/)一般为 具有明显的负异常 反映出下地壳的部分熔融形成的岩浆在演化过程中发生了斜长石的分离结晶作用 样品的微量元素蛛网图(图)显示 富集大离子亲石元素(、)亏损高场强元素(、)和、表现为岛弧岩浆岩的特征 讨论 岩石成因本次研究的中志留世花岗岩 主体属于高钾钙碱性、准 铝 质 岩 系 列 以 富 含 轻 稀 土 元 素()和大离子亲石元素()、亏损重稀土元素()和高场强元素(如、等)为特征 显示出活动大陆边缘火成岩的地球化学属性 图上(图)样品多落入同碰撞区内及造山晚期区内 在不同类型花岗岩()()(图)图解上 各期次侵入体投点均落入 (同碰撞花岗岩)区及造山晚期区内 其形成于板块碰撞后构造环境 在 世 界 地 质 第 卷图 稀土元素球粒陨石标准化配分模式图()和微量元素原始地幔标准化蛛网图()()()图 逊克地区中志留世花岗岩 图()和 ()()图()()()()()判别图解(图)中 投影点基本落入岩浆花岗岩区 在 图解中(图)样品多数落入 型花岗岩区域 表明花岗岩应来源于未经风化的火成岩的部分熔融逊克花岗岩低()的特点 表明岩浆源区形成于中上地壳 较低的/比值()较 低 的/比 值()结合其富集轻稀土元素和大离子亲石元素(、和)的特征 表明逊克岩体形成可能与 个大陆汇聚、碰撞过程中发生的 型俯冲对地幔造成扰动 导致来自地幔的热上涌熔融了中、上部地壳有关 地质意义依据前人 研究资料 佳木斯地块、松辽地块在早古生代早期同处于冈瓦纳超大陆西缘 共同经历泛非期岩浆及变质事件 冈瓦纳大陆裂解后 两地块经历了长距离的北漂 早古生代后期小兴安岭东部、南段以及佳木斯地块具有不同的构造演化过程(图)第 期 马天宇 等:小兴安岭北部逊克地区早古生代花岗岩年代学及岩石地球化学特征图 逊克地区中志留世花岗岩 图()和 图()()()图 中志留世全球板块构造格局(底图根据文献修改)()小兴安岭地块 的东风山片麻状石英二长岩、鸡岭斑状花岗闪长岩、汤旺河粗粒正长花岗岩 佳木斯地块汤原 片麻状花岗岩表明 两地块共同经历了从碰撞到碰撞后伸展构造环境的地球动力学背景(图)而后佳木斯地块和张广才岭地块之间发生分裂 岩浆作用在佳木斯地块不发育 而 期间张广才岭东部形成了一系列埃达克质的钾质二长花岗岩 地块南部形成了一套拉斑钙碱性系列的酸性火成岩 为佳木斯地块和张广才岭地块南部之间的洋壳发生北西向俯冲所致 晚奥陶世时期()张广才岭地块南部表现为类似弧后盆地的伸展作用 小兴图 小兴安岭张广才岭及邻区早古生代花岗岩分布 世 界 地 质 第 卷安岭南部美溪地区英安岩()、晨明地区二长花岗岩()为同碰撞花岗岩侵位 宝泉东北部的东风山群片麻岩中发现 的锆石 张广才岭东南部塔东地区富钠的英云闪长岩()和北部逊克岩体()均具有板内 特 征 说 明 两 地 块 中 志 留 世 彻 底 完 成 拼合 综上所述 逊克岩体形成与中志留世时期松嫩地块和佳木斯地块的碰撞拼合有关 结论()逊克地区中志留世火山岩岩性为黑云母正长花岗岩 锆石 年龄为()()花岗岩的地球化学分析结果显示 属高钾钙碱性、准铝质岩石 微量和稀土元素具有低、高 及明显的 负异常特征()逊克岩体的地球化学特征表明 其形成于板块碰撞后构造环境 岩浆源区为中、上部地壳参考文献:赵寒东.东北地区小兴安岭南段一张广才岭北段古生代火成岩组合与构造演化.北京:中国地质大学.:.:.:.颉颃强 张福勤 苗来成 等.东北牡丹江地区“黑龙江群”中斜长角闪岩与花岗岩的锆石 定年及其地质学意义.岩石学报 ():.“”.():.杨文麟.黑龙江依兰地区黑龙江杂岩年代学与形成机制研究.武汉:中国地质大学.:.:.(/):.():.孙德有 吴福元 高山.小兴安岭清水岩体的锆石激光探针 年龄测定.地球学报 ():.():.魏连喜 孙丰月 薛明轩 等.小兴安岭东南部晨明地区早古生代花岗岩锆石 年龄及岩石地球化学特征.世界地质 ():.():.王志伟.小兴安岭张广才岭早古生代火成岩的岩石学与地球化学:对块体拼合历史和地壳属性的制约.长春:吉林大学.:.:.():.李怀坤 耿建珍 郝爽 等.用激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪()测定锆石 同位素年龄的研究.矿物学报 (增第 期 马天宇 等:小兴安岭北部逊克地区早古生代花岗岩年代学及岩石地球化学特征刊):.():.:.():.():.杨言辰 韩世炯 孙德有 等.小兴安岭张广才岭成矿带斑岩型钼矿床岩石地球化学特征及其年代学研究.岩石学报 ():.():.():.王晓亮 陈军典 程识 等.辽东半岛金家岭花岗岩体 锆石 年代学、地球化学特征及地质意义.世界地质 ():.():.张旗 王焰 李承东 等.花岗岩的 分类及其地质意义.岩石学报 ():.():.吴福元 孙德有.佳木斯地块片麻状花岗岩的锆石离子探针 年龄.岩石学报 ():.():.:.李伟民 刘永江 赵英利 等.佳木斯地块构造演化.岩石学报 ():.():.:.:.:./:.黄宝春 周烑秀 朱日祥.从古地磁研究看中国大陆形成与演化过程.地学前缘 ():.():.黄少英 谢会文 侯贵廷 等.中国板块构造格局在早古生代末的重大转变.地球科学 ():.():.郭秀玮 于介江 李宏浩 等.小兴安岭“古元古代”东风山群早古生代片麻状花岗岩锆石 定年、同位素特征及地质意义.世界地质 ():.“”.():.世 界 地 质 第 卷董玉.佳木斯地块与松嫩张广才岭地块拼合历史:年代学与地球化学证据.长春:吉林大学.:.:.许文良 王枫 孟恩 等.黑龙江省东部古生代早中生代的构造演化:火成岩组合与碎屑锆石 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