大兴安岭十三站林场一带晚三叠世花岗岩岩石地球化学特征、形成时

大兴安岭十三站林场一带晚三叠世花岗岩岩石地球化学特征、形成时

间及构造环境探讨

李秀芳,侯洪宽

黑龙江省地质科学研究所

摘要：大兴安岭十三站林场一带晚三叠世花岗岩包括二长花岗岩及正长花岗岩。其中二长花岗岩主要为中细粒二长花岗岩，具酸性、相对富钾、过铝质、钙碱性的特点，为轻稀土富集、重稀土亏损型，高场强元素（HFSE）相对于大离子亲石元素（LILE）亏损不明显；正长花岗岩以中细粒正长花岗岩为主，次之为中粗粒结构的正长花岗岩，偶见糜棱岩化，较二长花岗岩富钾，具酸性、过铝质、钙碱性的特点，为轻稀土富集、重稀土亏损型，高场强元素（HFSE）相对于大离子亲石元素（LILE）亏损不明显；二长花岗岩LA-ICP-MS锆石激光原位定年值为222±1.6Ma，正长花岗岩LA- ICP-MS锆石激光原位定年值为227±1.9Ma，属于晚三叠世。该期花岗岩具“S”型花岗岩特点，其形成于活动陆缘构造环境下的同碰撞构造环境，与晚三叠世时古太平洋板块向东北联合地块的俯冲有关。

关键词：晚三叠世，二长花岗岩，正长花岗岩，轻稀土富集、重稀土亏损，“S”型花岗岩，同碰撞

大兴安岭十三站林场一带晚三叠世花岗岩主要包括二长花岗岩（ηγT3）及正长花岗岩（ξγT3），详细介绍如下：

1 岩石及矿物学特征、岩石化学及地球化学特征

1.1 晚三叠世二长花岗岩（ηγT3）

主要出露于十三站—五道沟一带，北西向展布，出露面积142.5km2。

（1）岩石及矿物学特征

二长花岗岩为黄褐色，中细粒花岗结构，块状构造，岩石中钾长石含量为30-35%，为微斜长石、条纹长石，他形粒状，具格子双晶，轻微土化，粒度1-3mm，个别见5mm。斜长石含量为30-35%，为更长石，板柱状，发育聚片双晶，双晶纹细密，个别双晶弯曲，绢云母化，黝帘石化，粒度为1-3mm。石英含量为30%左右，他形粒状，具波状消光，粒度为1-3.5mm。暗色矿物含量少，主要为黑云母，大部分被绿泥石交代，个别见白云母交代，粒度为1-2mm。

（2）岩石化学及地球化学特征

1）岩石化学特征

SiO2含量71.58%～75.7%，平均73.64%，根据岩浆岩大类划分标准，属酸性岩；Al2O3含量12.8～14.94%，平均14.87%；Na2O+K2O值7.58%～8.73%，平均8.16%，样品中的Na2O含量小于K2O含量；CaO含量0.43%～1.06%，平均0.75%。岩石相对富钾。岩石化学类型属于铝过饱和-SiO2过饱和。岩石固结指数（SI）1.89～4.47，分异指数（DI）88.56～94.75，固结指数偏低，分异指数偏高，说明岩石的酸性程度及结晶分异程度均较高。里特曼指数（σ）1.87～2.53，属钙碱性岩石。山德指数A/CNK值在1.43～1.66之间，大于1.1，呈过铝质特点。

2）稀土元素特征

稀土元素总量（ΣREE）272.95～352.95，平均值为312.95×10-6，高于陆壳平均值（154.7×10-6，黎彤）；反映轻重稀土元素分馏程度的ΣLREE/ΣHREE比值和(La/Yb)N比值分别为9.48～15.83和6.65～18.87，为轻稀土富集、重稀土亏损型。在球粒陨石标准化后的稀土元素配分模式，为不对称右倾“V”字型，轻稀土元素曲线相对较陡，重稀土元素曲线相对较缓，表明轻稀土元素分馏作用较强，重稀土元素分馏作用相对较弱。δEu=0.33～0.6，多为弱负亏损，说明源区岩浆发生过斜长石的分离结晶，导致残余熔体中Eu的亏损。

3）微量元素特征

从微量元素蛛网图上看，大离子亲石元素（LILE）Rb、Sr 亏损，Ba较富集；高场强元素（HFSE）Th、U、Ce、Ta相对富集，Zr、Nb、Nd亏损。高场强元素（HFSE）相对于大离子亲石元素（LILE）亏损不明显。元素Sr显负异常，引起负异常的原因可能为斜长石晶体的结晶分离时有Sr带入。

1.2 晚三叠世正长花岗岩（ξγT3）

分布在二根河下游—五道沟一带，出露面积16.3km2，共解体出5个岩体，以岩株状产出，岩体的分布方向受北东，北西向区域构造控制，部分岩石具糜棱岩化。正长花岗岩与前述二长花岗岩密切伴生。

（1）岩石及矿物学特征

本期正长花岗岩基本以中细粒正长花岗岩为主，次之为中粗粒结构的正长花岗岩。

岩石中钾长石含量为45-55%，个别含量高达65-70%，均为微斜长石条纹长石，他形粒状，中等板柱状，轻微土化，粒度为1-3mm，部分岩体中见细粒或粗粒结构。斜长石含量20-30%、个别岩体中斜长石含量15-20%，为钠长石、更长石，具有不明显的环带，有的双晶弯曲，他形粒状，部分有较好的板柱状，具轻微绢云母化、黝帘石化，粒度1-3mm，个别粒度为0.2-2mm。暗色矿物为黑云母，含量＜1%，片状，被白云母交代，有的被绿泥石交代，粒度0.2-2mm。此外，部分岩石具糜棱岩化特征，石英动态重结晶，斜长石发生塑性变形。

（2）岩石化学及地球化学特征

1）岩石化学特征

SiO2含量71.9～76.8%，根据岩浆岩大类划分标准，属酸性岩；Al2O3含量12.11～16.23%；Na2O+K2O值7.07～8.5%，样品中的Na2O含量小于K2O含量；CaO含量0.58～1.43%。岩石富钾。岩石化学类型属于铝过饱和-SiO2过饱和。岩石固结指数（SI）0.91～3.57，分异指数（DI）86.9～94.84，固结指数偏低，分异指数偏高，说明岩石的酸性程度及结晶分异程度均较高。里特曼指数（σ）1.73～2.18，属钙碱性岩石。山德指数A/CNK值为1.37～1.91，大于1.1，呈过铝质特点。

2）稀土元素特征

∑REE=96.01～140.86，稀土总量偏低，LREE/HREE=2.58～3.35，轻稀土稍显富集。δEu=0.38～0.85，为铕负异常型。稀土分配曲线不对称，略右倾呈“V”字型，轻稀土部分较陡，重稀土部分近波状水平，为轻稀土稍显富集型。

3）微量元素特征

从微量元素蛛网图上看，大离子亲石元素（LILE）Rb、Sr 亏损，Ba较富集；高场强元素（HFSE）Th、U、Ce、Ta相对富集，Nb亏损。高场强元素（HFSE）相对于大离子亲石元素（LILE）亏损不明显。曲线整体上前半段呈锯齿状，后半段呈舒缓坡状，元素Sr显负异常，引起负异常的原因可能为斜长石晶体的结晶分离时有Sr带入。

2 时代讨论

于十三站林场一带589.0高地南西约1.0km处二长花岗岩岩体中采集U-Pb同位素样品，其LA-ICP-MS锆石激光原位定年值为222±1.6Ma。

在呼玛县红色边疆西约4km处的正长花岗岩岩体中采集了U-Pb同位素样品，其LA- ICP-MS锆石激光原位定年值为227±1.9Ma。

综合以上资料，依据岩石特征、演化规律、接触关系、测年资料，将该期花岗岩时代定为晚三叠世。

3 成因与构造环境

本期岩石的岩石学、地球化学等特征显示出总体上富Al、Si，总碱量（Na2O+K2O）偏高，贫Ca、Fe、Mg，体现出S型花岗岩的特点。另外，在S型、I型花岗岩判别图解上，投影点落入“S”型花岗岩区。因此将该期侵入岩定为“S”型花岗岩。

在Rb-(Yb+Nb)构造环境判别图解上，投影点主要落入山火弧花岗岩区。在主要花岗岩类岩石组合示意性图解上，投影点主要落入同碰撞期的区内及边缘，可能与岩浆分异过程有关。

在Na-K-Ca图解上，投影点基本落入岩浆花岗岩区内。这些均说明本区晚三叠世“S”型花岗岩是在陆－陆碰撞晚期产生的。

4 结论

综合区域地质特征，调查区晚三叠世花岗岩主要应为岩浆型花岗岩，主要具“S”型花岗岩特点，陆-陆碰撞可能是驱使陆壳发生重熔的重要原因，其形成于活动陆缘构造环境下的同碰撞构造环境，与晚三叠世时古太平洋板块向东北联合地块的俯冲有关。

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参考文献

[1]黑龙江省地质矿产局第一区域地质调查大队，M-51-（6）（兴隆沟幅）、M-52-（1）（呼玛镇幅）部分1∶20万区域地质调查报告，1983年，内部资料

[2]黑龙江省地质调查研究总院，黑龙江1:25万兴隆幅（M51C001004）、呼玛县幅（M52C001001）、卧都河幅（M51C002004）、黑河市幅（M52C002001）区调报告，2007，内部资料

[3] 黑龙江省地质科学研究所，黑龙江省1∶5万二根河幅（M51E003022）、十四站（M51E003023）、十三站林场幅（M51E004023）区域地质矿产调查报告，内部资料

[4]肖庆辉等，花岗岩研究思维与方法，2001年，地质出版社

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