黑龍江衛林花崗閃長巖U-Pb測年及巖石地球化學特征

肖一鑫，羅 霄，李新鵬

（1．武漢中地環科水工環科技咨詢有限責任公司，湖北 武漢 430200；2．黑龍江省地質調查研究總院，黑龍江 哈爾濱 150036）

研究區位于黑龍江省小興安嶺地區，屬中亞造山帶之興蒙造山帶東段。盡管中亞造山帶古生代巖漿活動構造背景與地殼增長方式已經有較為詳盡的研究，然而作為該帶南部興蒙造山帶東段的中生代地殼增長與再活化方式目前仍認識不足[1]。因此，對小興安嶺地區中生代巖漿巖的研究具有重要的科學意義。本文以黑龍江衛林花崗閃長巖為研究對象，選取樣品進行鋯石U-Pb測年及巖石地球化學分析，探討其形成年代、成因類型以及構造環境，為進一步研究興蒙造山帶東段巖漿區域活動、構造演化提供依據。

1 地質背景

黑龍江衛林行政區劃屬鐵力市，大地構造位置屬于興蒙造山系（Ⅰ級）、小興安嶺—張廣才嶺巖漿?。á蚣墸?、松嫩地塊（Ⅲ級）與伊春延壽巖漿?。á蠹墸┑慕唤绮课?。區內經歷了古亞洲洋擴張、萎縮、陸緣增生演化階段、古太平洋板塊活動階段及濱太平洋大陸邊緣活動階段三個大的構造發展階段。早古生代地層是本區最老的地層，屬于屬活動陸緣沉積，由于經過中奧陶世、晚二疊世-早侏羅世及早白堊世花崗巖侵入破壞，早古生代地層呈頂懸體形式出現，地質構造的主體表現為古生代和中生代的構造層。區內早侏羅世巖漿侵入活動規模較大，分布面積廣，遍布于工作區內，總體受北東向構造控制，區域上呈北東向展布，以花崗閃長巖-二長花崗巖-正長花崗巖-堿長花崗巖為巖石組合。本文以花崗閃長巖為研究對象。

2 巖石LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

本次工作采集了1件鋯石U-Pb測年樣品。鋯石顆粒大小在50μm～100μm，多數為70μm左右，從形態結構上看，多為粒狀、短柱狀，自形-半自形，長寬比多為1：1，在CL圖像上（圖1），可以看出鋯石具有顯示密集的巖漿振蕩環帶，為典型巖漿成因鋯石。其形成時代可以反映巖石結晶時代。

圖1 鋯石陰極發光圖像

樣品共分析24個點。從鋯石年齡諧和圖（圖2）可以看出，除3個點距離諧和線較遠外，其余點數據點大都在諧和線上，鋯石協和年齡為180.2±1.4Ma，加權平均年齡為180.7±1.1Ma，兩者年齡完全一致，顯示樣品的形成年齡為180Ma，為早侏羅世。

圖2 鋯石U-Pb測年協和圖和加權平均年齡

3 主量元素特征

衛林花崗閃長巖中SiO2：68.18%～68.69%，平均為68.44%，為酸性巖類；Al2O3：15.12%～15.53%，MgO：0.95%～1.49%，CaO：2.58%～3.12%，K2O/Na2O：0.86-0.89＜1，巖石具富鋁，高鉀高鈉，低鈣、鎂的特征。Na2O+K2O：7.25%～7.73%，里特曼指數（σ）：2.09-2.33，小于3.3，為鈣堿性巖石；A/CNK=1.46-1.51，平均值1.49＞1，為富鋁質巖石。在QAP圖解（3）上投在花崗閃長巖中，在K2O-SiO2圖中（圖4）落入高鉀鈣堿性系列內。

圖3 早侏羅世花崗閃長巖QAP分類命名圖解

圖4 早侏羅世花崗閃長巖K2O-SiO2圖解

4 微量、稀土元素特征

稀土元素總量∑REE為116.12-171.04×10-6，輕稀土元素（LREE）為106.22-160.81×10-6，重稀土元素（HREE）9.9-10.23×10-6，輕重稀土比值（LREE/HREE）為10.72-15.72，為輕稀土富集型，δEu為0.67-0.78，為銪負異常（圖5），可能表明斜長石曾經參與過分離結晶作用，曲線整體呈右傾模式，曲線斜率較小。

圖5 稀土元素球粒隕石蛛網圖

微量元素蛛網圖(圖6)上大離子親石元素Ba、Rb富集，高場強元素Th、Hf富集，Nb、P、Ti虧損。

圖6 微量元素原始地幔蛛網圖

5 成因類型及構造環境討論

（1）早侏羅世花崗閃長巖富鋁，全堿含量為7.25%～7.73%，K2O/Na2O為0.86-0.89＜1，里特曼指數（δ）為：2.09-2.33，小于3.3，為鈣堿性花崗巖。在K2O-SiO2圖解中投在高鉀鈣堿性系列中，為鈣堿性巖，鋁飽和指數（ASI）A/CNK＞1，為過鋁質巖石。在Na2O-K2O圖解（圖7）上落于I型區，總體顯示為I型花崗巖特征。

圖7 早侏羅世花崗閃長巖Na2O-K2O圖解

（2）在陽離子R1-R2圖解(圖8)中落入同碰撞花崗巖中。在Nb-Y判別圖解（圖9中，位于火山弧+同碰撞花崗巖區，在Rb-(Yb+Nb)判別圖解（圖10）中，落入火山弧區。微量元素地球化學特征上，該期花崗巖中富集Ba、Rb等大離子親石元素，明顯虧損Nb、P、Ti等高場強元素，具有板塊邊緣火山弧花崗巖的地球化學特征。

圖8 早侏羅世花崗閃長巖R1-R2因子判別圖解

圖9 Nb-Y判別圖解

圖10 Rb-(Yb+Nb)判別圖解

6 結論

①U-Pb測年結果顯示該樣品的形成年齡為180Ma，代表黑龍江衛林花崗閃長巖的成巖時代為早侏羅世。②黑龍江衛林花崗閃長巖具有富硅、富堿、低鈣、鎂的特征，鋁飽和指數A/CNK=1.46-1.51，里特曼指數σ小于3.3，應為過鋁質高鉀鈣堿性花崗巖，總體顯示為I型花崗巖特征。③黑龍江衛林花崗閃長巖富集Ba、Rb等大離子親石元素，明顯虧損Nb、P、Ti等高場強元素，表明其可能形成于大陸邊緣弧環境。