大兴安岭塔林地区早白垩世花岗岩岩石成因机制及时代归属

 大兴安岭塔林地区早白垩世花岗岩岩石成因机制及时代归属

张男

黑龙江省地质科学研究所（黑龙江哈尔滨）150000

摘要：本文依托黑龙江省1:5万阿兴尼河等三幅地质矿产综合调查项目取得成果，通过综合分析，系统研究大兴安林塔林地区早白垩世花岗岩的岩石及矿物学、岩石地球化学、年代学等特征,探讨其成因机制及时代归属。

关键词：大兴安岭塔林地区 早白垩世花岗岩 成因机制 时代归属

一、研究区地质背景

研究区位于黑龙江省北部塔林林场，行政区划属大兴安岭地区塔河县管辖。大地构造位于额尔古纳地块-呼源-盘古火山岩带，早白垩世构造岩浆活动强烈,属大兴安岭构造岩浆带塔河岩浆弧。早白垩世花岗岩主要出露于塔林林场南部，岩石类型为石英二长岩及正长花岗岩，呈小岩株状，总体近东西向展布。

二、岩石学特征

1.早白垩世石英二长岩，

岩石呈肉红色、浅肉红色，细粒、中细粒半自形粒状结构，块状构造，由斜长石45%±、碱性长石38%±、石英15%±、黑云母2%±，副矿物：榍石组成。斜长石：自形板状，粒径主要为0.04-1mm，个别为2.4㎜，聚片双晶发育，见绢云母化、土化，有的边部被碱性长石环绕组成正边结构。碱性长石：部分他形粒状，粒径为0.2-1mm，晶面土化，见少量条纹，与石英、斜长石镶嵌分布；有的围绕斜长石分布组成正边结构；部分与石英组成共结文象体。石英：他形粒状，粒径为0.15-0.6mm，轻微波状消光，多与碱性长石共结分布。黑云母：浅黄-黄褐色，粒径0.02-0.5mm，部分轻微绿泥石化，有的晶面见铁质分布。岩石见不透明矿物，黑色，半自形粒状，粒径0.02-0.4 mm，少量。榍石：褐色，粒状，正极高突起，零星分布。

2. 早白垩世正长花岗岩

根据岩石结构特征将该期正长花岗岩分别为斑状正长花岗岩及中细粒-细粒正长花岗岩。

斑状正长花岗岩，肉红色，似斑状结构，基质具细粒花岗结构，文象结构，块状构造。由斜长石（约20-25%）、碱性长石（50-58%）、石英20%±及少量角闪石、黑云母2%±组成，副矿物：磷灰石。岩石斜长石率为25.6-33.3%。 斑晶为斜长石：板状，粒径1.2mm-1.6mm之间，晶面轻微绢云母化，发育聚片双晶，个别颗粒被碱性长石环绕，占岩石5%左右。碱性长石：板状，粒径2mm，发生泥化，见少量条纹，内部见交代残余斜长石。基质由斜长石、碱性长石、石英、黑云母、角闪石组成。斜长石：板柱状，粒径0.2-1mm，聚片双晶发育，晶面轻微绢云母化，部分见碱性长石环边。碱性长石：不规则状、他形粒状、板状，见土化，粒径0.15-1mm，部分为不规则状与石英共结呈显微文象结构；部分为他形粒状、半自形板状，见少量不规则状条纹、卡氏双晶；部分围绕斜长石分布。石英：他形粒状或与碱性长石组成共结文象体，粒径0.1-0.8mm，轻微波状消光。黑云母：黄褐—褐色，片状，粒径0.05-1mm，部分被绿泥石、绿帘石交代，晶面见铁质析出。角闪石：柱状，少数六边形横切面，粒径0.2-0.8mm，柱面一组解理，横切面角闪石型解理，部分见绿帘石化、绿泥石化，零星可见。岩石发生轻微绿泥石化、绿帘石化。绿泥石，主要交代黑云母、角闪石，见靛蓝异常干涉色；绿帘石，他形微晶粒状或小团块状分布。岩石中见少量0.05-0.25mm黑色不透明矿物，多为自形正方形晶形，零星分布。

中细粒-细粒正长花岗岩，肉红色，中细粒-细粒花岗结构，文象结构，块状构造。矿物成分及含量：由斜长石20%±、碱性长石（约55-60%）、石英（约20-25%）及少量角闪石、黑云母组成，副矿物：榍石、磷灰石、锆石。斜长石：板柱状，粒径为0.1-2mm，轻微绢云母化，见聚片双晶。碱性长石：他形粒状，粒径0.2-3mm，发生土化，见少量不规则状条纹、卡氏双晶，内部多见交代残余斜长石。石英：他形粒状、象形文字状，部分碎裂粒化，粒径＜2.6mm，部分与碱性长石共生为文象体。 角闪石：浅绿色，柱状、见似菱形横切面，横切面见角闪石型解理，粒径0.05-0.2mm，少量。黑云母：黄褐—褐色，粒径0.1-0.6mm，见较完全解理，轻微绿帘石化。

三、岩石地球化学特征

1.主量元素

岩石地球化学特征显示，早白垩世石英二长岩SiO2含量为58.10-68.20%，平均64.92%，属中酸性岩类。正长花岗岩SiO2含量为64.9-75.24%，平均70.7%，属酸性岩类。在AR-SiO2图解早白垩世花岗岩几乎全部落入碱性岩区，石英二长岩里特曼指数σ均>3.3，指示其属于碱性岩系列。而正长花岗岩里特曼指数σ则普遍<3.3，指示其属于钙碱性岩些列。石英二长岩K2O含量2.86-5.46%，均值4.05%。正长花岗岩K2O含量4.27-5.36%，均值4.92%。早白垩世花岗岩K2O含量较高。在SiO2-K2O判别图解）早白垩世花岗岩落入高钾钙碱性岩区及钾玄岩区域。石英二长岩Al

2O3含量为15.12-17.68%，平均含量约16.31%。正长花岗岩Al2O3含量为13.11-16.68%，平均含量14.62%。铝饱和指数（A/CNK）差异不大，为0.827-1.14，且多数小于1。综上所述，早白垩世花岗岩为过铝质—偏铝制岩石，属富钾的碱性岩—钙碱性岩系列。

2.稀土元素

早白垩世石英二长岩稀土总量变化较大，含量较高，ΣREE为176.88×10-6-435.55×10-6，均值为262.65×10-6。LREE/HREE为10.96-16.21，均值为约13，LaN/YbN比值变化较大为9.71-30，均值为22.89。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线表现出轻稀土富集，重稀土略亏损的缓右倾形态，轻重稀土分异程度低。δEu为0.45-1.03，均值为0.71，表现较强的负铕异常。δCe为，0.94-1.51，均值为1.07，总体为微弱的正铈异常，且多数样品>1。

早白垩世正长花岗岩稀土总量变化较大，ΣREE为133.85×10-6-333.17×10-6，均值为232.2×10-6。LREE/HREE为11.19-17.19，均值为13.4，LaN/YbN比值变化较大为9.7-36.79，均值为21.88。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线表现出轻稀土富集，重稀土略亏损的缓右倾形态，轻重稀土分馏程度低。δEu为0.21-0.83，均值为0.49，表现强烈的负铕异常。δCe为0.93-1.12，均值为1.05，表现出微弱正铈异常。

综上所述，早白垩世花岗岩，稀土总量较高，轻重稀土分异程度较弱。δEu值普遍远小于1，由石英二长岩-正长花岗岩δEu由小-大，铕亏损程度加强，说明源区岩浆演化过程中存在紫苏辉石、斜长石等矿物的大量分离晶出，且分离结晶程度逐渐加强。早白垩世花岗岩的微弱正铈异常特征，说明岩浆源区可能存在富铈水流体的混入。

3.微量元素

早白垩世石英二长岩、正长花岗岩具有相似的的微量元素标准化特征。富集大离子亲石元素Rb、K，Sr、Ba强烈亏损，高场强元素Zr、Hf相对富集，Nb、Ta、P、Ti强烈亏损。放射性元素Th、U强烈富集，La、Ce等轻稀土元素轻度富集，Y、Lu等重稀土元素相对亏损. 从石英二长岩—正长花岗岩Rb/Sr比值总体表现为由小变大的特征，最小值为0.11大值为6.32，上述特征反映了岩浆演化过程中存在强烈的分离结晶作用，其中Sr、Ba的亏损可能与斜长石晶出有关，而P、Ti的亏损则可能与钙钛矿、磷灰石等矿物的晶出有关。强烈分离结晶作用的存在反映了该期花岗岩的形成长期处于较稳定非造山环境下。Sr、P、Ti、Nb、Ta的亏损，表现出与成熟大陆弧花岗岩相似的微量元素标准化的特征。说明早白垩世花岗岩主体形成于造山后期伸展构造环境，源区无亏损地幔玄武质岩浆的混入作用。

四、岩石成因类型及构造环境判别

岩石成因类型判别显示，早白垩世石英二长岩及正长花岗岩属A型花岗岩。在Rb/30-Hf-3Ta三角图解，早白垩世花岗岩主要落于火山弧及碰撞后花岗岩区；在R1-R2构造环境判别图解中，主要落入晚造山期花岗岩，少数样品点落入非造山期A型花岗岩区与同碰撞花岗岩边部。

综上所述早白垩世花岗岩是形成于造山后期向拉张环境转换的构造环境。

五、时代归属

锆石U-Pb同位素测年工作显示，石英二长岩加权平均年龄为115±1.5Ma、120.99±0.66Ma，正长花岗岩加权平均年龄为116±1.3Ma、124±1.4Ma。年龄数据表明测区内该期花岗岩形成时期为早白垩世。

六、结论

1.早白垩世花岗岩属过铝质—偏铝制岩石，属富钾的碱性-钙碱性岩系列。为A型花岗岩。

2.本期花岗岩成岩时代为115±1.5Ma~124±1.4Ma，时代为早白垩世。形成于造山后期向拉张环境转换的构造环境。可能与蒙古鄂霍次克洋盆关闭有关。

参考文献：

1.黑龙江省区域地质调查所. 1:5万地质矿产综合调查报告阿兴尼河幅、塔林、塔南公社幅［R］,2019.

2.黑龙江省地质矿产局.黑龙江省区域地质志［M］.北京：地质出版社，2019.