伊春地区青岭经营所晚二叠世花岗岩的发现及地质意义

刘宝山，王少轶，牛延宏

（1.黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，哈尔滨 150036;2.中国地质大学，北京 100083）

伊春地区青岭经营所晚二叠世花岗岩的发现及地质意义

刘宝山1，王少轶2，牛延宏1

（1.黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，哈尔滨 150036;2.中国地质大学，北京 100083）

伊春市青岭经营所花岗岩具有高硅、富碱和过铝质特点，稀土元素配分模式以轻稀土元素富集且缓向右倾斜、重稀土元素较为平坦、铕略亏损－弱正异常型式，微量元素大离子亲石元素Ba、K、Sr显示为负异常，高场强元素Hf、Zr为正异常，P、Ti、Nb为负异常，岩石地球化学显示S型花岗岩特点。R1－R2图解中样品落入造山晚期，具后碰撞花岗岩特征。中细粒花岗闪长岩锆石U-Pb同位素测年206Pb/238U加权平均年龄为258±3Ma，细中粒二长花岗岩两个样品锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为261±1 Ma、267.3±1.4 Ma，三个样品测年表明花岗岩形成于晚二叠世。该花岗岩的锆石U-Pb年龄的确定和成因的探讨对于深入研究伊春地区晚古生代构造岩浆演化具有十分重要的意义。关键词：晚二叠世；锆石；U-Pb定年；青岭经营所；伊春

研究区位于伊春－延寿花岗岩带上，该带分布有巨量花岗岩，岩性十分复杂，有元古宙、晚奥陶世，晚石炭世及晚三叠世和早白垩世花岗岩类，以晚三叠世花岗岩分布最为广泛。对该地质单元研究的文献较多[1-4]，研究程度相对较高。从地质勘查单位已完成的1∶25万、1∶20万和1∶5万区域地质调查工作①及科研院所开展的课题研究成果②来看，伊春－延寿花岗岩带上几乎很少见到二叠纪花岗岩侵入体，同时对该岩体的研究少之又少。2010－2011年，黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院承担朱拉比拉河幅、东风经营所幅1∶5万区域地质调查项目时发现了二叠世花岗岩。本文通过青岭经营所二叠世花岗岩详细的岩石地球化学研究和精确成岩年龄测定，探讨区域岩浆作用特征及其地质意义。

1 地质背景和岩石学特征

研究区位于张广才岭地块伊春－延寿岩浆弧内，东临佳木斯地块，靠近牡丹江深大断裂[5]。本文所研究的花岗岩体位于伊春地区青岭经营所一带（图1），呈近南北向展布，由中细粒花岗闪长岩和细中粒二长花岗岩构成。前者出露面积约14.07 km2，后者出露面积约45.39 km2。

中细粒花岗闪长岩呈灰白色，块状构造，主要由斜长石、钾长石、石英和黑云母、角闪石组成。其中，石英，他形粒状，波状消光，边缘呈锯齿状，大小0.20～2.50mm，含量20%～30%；斜长石，半自形板状，聚片双晶，环带构造，以中长石为主，大小0.3～3.0mm,，含量45%～55%；钾长石，半自形－他形板状，细微格子状双晶，条纹长石，微斜长石，微斜条纹长石，个别晶体中可见包裹斜长石颗粒，大小0.5～3.0mm，含量15%～20%；黑云母，褐色片状，多色性明显，Ng-褐绿色，Np-浅黄色，部分黑云母晶体具绿帘石化、绿泥石化，绿帘石多在晶体中心和边缘进行交代，绿泥石多呈条带状交代黑云母，局部可见解理纹弯曲，部分晶体解理纹不清晰，大小0.2～1.5mm，含量5%～10%；角闪石呈绿色，部分晶面具碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化，粒度0.2～1.0 mm，含量1%～2%。

细中粒二长花岗岩呈浅灰褐色、灰黄色，细中粒结构，块状构造。碱性长石为条纹长石、微斜条纹长

石和微斜长石，肉红色，半自形－他形结构，条纹长石发育条纹结构，微斜条纹长石和微斜长石发育条纹结构、格子状双晶和卡氏双晶发育，粒径0.2～5mm，含量25%～45%；斜长石，灰白色，粒径0.2～2mm，含量25%～40%，自形－半自形板柱状，部分更长石和更中长石发育环带构造，聚片双晶细密；石英，浅灰－灰色，他形粒状，可见波状消光，大小0.5～4 mm，含量20%～35%；黑云母呈褐色，片状，分布不均匀，粒径0.5～2mm，含量5%～10%。

图1 研究区地质简图及构造位置图Fig.1 Geo logica l ske tch m ap o f the study a rea and its tec tonic loca tion

2 样品及分析方法

P4TC39样品采于青岭经营所东山300m处山脊露头上，岩石新鲜坚硬，岩性为花岗闪长岩，中细粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分为斜长石、钾长石、石英、黑云母，矿物粒度多介于0.5～4.0mm，以0.5～2.0mm为主；D2310、D0049样品分别采于青岭经营所南山900m及1700m处的山脊露头上，岩石新鲜坚硬，岩性为细中粒二长花岗岩，细中粒花岗结构，块状构造，由斜长石、钾长石、石英、黑云母、角闪石矿物组成，矿物大小0.3～4.5mm，以2～4mm为主。

样品P4TC39、D2310、D0049在河北省地矿局廊坊实验室用常规方法从样品中分离出锆石，在双目镜下挑选出晶形和透明度较好的锆石颗粒，将它们粘贴在环氧树脂表面，抛光后将锆石进行透射光、反射光和阴极发光显微照相。样品在天津地质矿产研究所进行LA-MC-ICPMSU-Pb测年分析，主要仪器设备为NEPTUNE质谱仪，三个样品的测试部位基本都位于锆石的边部。

3 分析结果

P4TC39花岗闪长岩样品LA-MC-ICPMSU-Pb法测年数据见表1。共对样品P4TC39的25个锆石颗粒进行测年，校正后的有效数据20个，16个点的206Pb/238U加权平均年龄为258±3Ma（图2）。D2310

二长花岗岩样品LA-MC-ICPMSU-Pb法测年数据见表2。共对样品D2310的32个锆石颗粒进行了测年，校正后的有效数据32个，27个点的206Pb/238U加权平均年龄为261±1Ma（图3）。共对样品D0049的25个锆石颗粒进行了定年，校正后的有效数据25个，25个点的206Pb/238U加权平均年龄为267.3±1.4Ma（图4）。D0049二长花岗岩样品LA-MC-ICPMSU-Pb法测年数据见表3。

表1 花岗闪长岩（P4TC39号样品）锆石LA-MC-ICPMS U-Pb分析结果表Table 1 Zircon LA-MC-ICPMS U-Pb ana lytica l resu lts o f the granodiorite(sam p le NO.P4TC39)

图2 P4TC39锆石U-Pb年龄谐和图Fig.2 P4TC39 U-Pb age o f the granodiorite

测试结果表明，本次分析点多数在一相对集中的区域，且数据分析获得的锆石206Pb/238U加权平均年龄为花岗闪长岩（P4TC39）258±3 Ma、二长花岗岩（D2310、D0049）261±1Ma、267.3±1.4Ma，应代表锆石的结晶年龄，即本区的花岗闪长岩、二长花岗岩形成于二叠纪。

从测试结果表中看出，个别测点年龄值偏大（如：P4TC39花岗闪长岩10号测点895Ma远大于平均年龄258±3Ma；又如：D2310二长花岗岩20号测点960M a远大于平均年龄261±1M a），这可能是岩浆在上侵过程中捕获了更早期地层中的锆石，也可能是早期构造－岩浆－热事件的反映。

4 主量元素、稀土元素和微量元素

主量、稀土和微量元素分析结果（表4－6）。

（1）主量元素特征

中细粒花岗闪长岩SiO2含量67.90%～69.04%，平均含量68.47%，A l2O3含量15.56%～16.12%，铝饱和指数A/CNK为1.45～1.51＞1.1，为过铝质岩石。全碱含量8.39%～8.44%，显示岩石富碱，里特曼指数（δ）为2.70～2.86＜3.3，为钙碱性岩石。

细中粒二长花岗岩SiO2含量67.90%～75.88%，

平均含量70.73%，A l2O3含量12.78%～16.86%，显示为富铝，铝饱和指数A/CNK为1.45～1.74＞1.1，为过铝质岩石。全碱含量8.07%～9.63%，里特曼指数（δ）为1.98～3.52，属于钙碱性－碱性过度的岩石。

表2 二长花岗岩（D 2310号样品）锆石LA-MC-ICPMS U-Pb分析结果表Table 2 Zircon LA-MC-ICPMS U-Pb ana lytica l resu lts o f themonzonite(sam p le NO.D2310)

图3 D 2310锆石U-Pb年龄谐和图Fig.3 D2310 U-Pb age o f them onzonitic granite

图4 D 0049锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4 D0049 U-Pb age o f themonzonitic granite

中细粒花岗闪长岩、细中粒二长花岗岩的A/ CNK＞1.1，在K2O-SiO2图解中，岩石样品投在高钾钙碱性系列区域，暗示其源岩物质来源于地壳，属于地壳物质重熔的S型花岗岩[6]。表明地壳物质对于岩浆的贡献较为明显。

（2）稀土元素特征

中细粒花岗闪长岩∑REE总量（95.62～105.30)× 10-6，LREE为（83.31～86.24）×10-6，HREE为（5.26～7.16）×10-6，LREE/HREE为12.04～15.82，为轻稀土富集型，δEu在0.93～1.16之间，为铕弱负异常－弱正异常。

细中粒二长花岗岩∑REE总量（138.96～178.45）× 10-6，LREE为（107.45～125.09）×10-6，HREE为（13.39～21.38）×10-6，LREE/HREE为5.85～8.02，为轻稀土富集型，δEu为0.13～0.97，为铕弱－强负异常型。

稀土元素标准化配分曲线呈右倾V字形曲线（图5），轻重稀土元素分馏程度较高，δEu总体亏损，这与斜长石分离结晶作用或部分熔融过程中源区中有斜长石的残留有关[7]。

（3）微量元素特征

微量元素大离子亲石元素Ba、K、Sr显示为负异常，在微量元素原始地幔标准化蛛网图中（图6），高场强元素Hf、Zr为正异常，P、Ti、Nb为负异常，P、Ti亏损可能与岩浆中富P、Ti的副矿物和长石的分离结晶作用有关。P、Ti、Nb、Ta为负异常一般表明与板块俯冲作用有关[8]。

表3 二长花岗岩锆石（D0049号样品）LA-MC-ICPMS U-Pb分析结果表Table 3 Zircon LA-MC-ICPMS U-Pb ana lytica l resu lts o f the m onzonite(sam p le NO.D 0049)

5 构造环境分析及成因探讨

西伯利亚板块与华北板块在二叠纪碰撞拼合，在吉林中部地区出现260Ma左右的铁镁质侵入岩[9]；伊春－鹤岗花岗岩位于西伯利亚板块和华北板块之间的兴蒙造山带东段，中－晚二叠纪花岗质岩石形成于266～251Ma之间，华北板块与西伯利亚板块最终碰撞拼合位置为西拉木伦河－长春－延吉一带，碰撞时间在晚古生代，主要集中在二叠纪[10]；伊春宝山

一带花岗岩锆石U-Pb测年结果为252.6±3Ma，该带花岗岩形成于后碰撞环境[11]；研究区花岗岩年龄258±3～267.3±1.4Ma，在R1-R2构造判别图解中样品多数落在造山晚期-同碰撞期附近。上述观点表明它们形成于统一的构造背景，与西伯利亚板块与华北板块板块碰撞有关。

在晚二叠世伊春地区花岗岩正处在后碰撞期，碰撞过程中由于地壳的碰撞折返作用，在高温高压作用下，导致先存底垫物质熔融，形成本期花岗岩。本期晚二叠世花岗岩的形成记录了张广才岭大陆地

壳垂向生长的又一岩浆－构造演化事件。

表4 主量元素分析值(%)Table 4 Ana lyses o f thema jor e lements(%)

表5 稀土元素分析值（10-6）Table 5 Ana lyses o f the REE e lements(10-6)

表6 微量元素分析值（10-6）Table 6 Ana lyses o f the trace e lements(10-6)

图5 球粒陨石标准化稀土元素配分图Fig.5 Chond rite-no rm a lized REE pa tte rns o f the granitic rocks

图6 原始地幔标准化微量元素蛛网图Fig.6 Prim itivem antle-norma lized trace spider diagram s o f the granitic rocks

从岩石学及地球化学看出，研究区花岗岩既有I型花岗岩特点，又有S型花岗岩特点，在后碰撞的构造环境中I和S型花岗岩都可以出现，且有时也难以区分花岗岩到底是何种类型[12]，但研究区花岗岩总体特征上更倾向于S型。

6 结论

（1）伊春地区青岭经营所一带分布的花岗闪长岩、二长花岗岩，形成时间介于258～267Ma，属于晚二叠世，岩体形成于后碰撞构造环境，与西伯利亚板块和华北板块碰撞作用有关。

（2）伊春青岭经营所二叠纪花岗岩的发现，说明南北向的伊春－延寿巨型花岗岩带上并非所有的花岗岩体都形成于印支期或燕山期,在古生代晚期同样也存在一期或多期岩浆构造热事件。

（3）古生代二叠纪花岗岩的发现，对探讨伊春地区构造岩浆演化具有十分重要的意义。

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Discovery and Geological Significantof the Late Perm ian Granite in Qingling Jingyingsuo Area,Yichun

LIU Bao-shan1,WANG Shao-yi2,NIUYan-hong1

(1.Qiqihar Branch,Research Institute of RegionalGeologicalSurvey of Heilongjiang,Harbin150036,Heilongjiang,China 2.ChinaUniversity of Geosciences,Beijing 100083,China)

Qingling Jingyingsuo grantie in Yichun region is characterized by high slica,high alkali,and peralum inous grantie.The corordrite-normalized rare earth element（REE）pattern shows light rare earth elements（LREE）enrichment,w ith a slightly rightoblique LREE pattern and a realtive flatHREE one,which constituesaweak positive anomaly curvew ith Eu nagtive anomaly.Large ion lithophile elements(LILE)such as Ba、K、Sr and P、Ti、Nb show nagtively anomaly while high-field strengh elements such as Hf and Zr show positive anomaly.Lithogeochem ical features indicate S type granite,the R1-R2 diagram shows the granite formed in the tectonic environmentof late orogenic epochwhich has the characteristic of post-tectonic granite.Theweightedmean206Pb/238U age of zircon from medium-fine granodiorite is about258±3Ma.The respectiveweightedmean206Pb/238U age of zircon from the two samples of fine-medium monzonitic granite is 267.1±1.4 Ma and 267.3±1.4 Ma,the result shows the grantie formed in Perm ian Epoch.The U-Pb isotopic age of zircon and the origin of the grantie are of significance for further study of late Paleozoic tectonic andmagmatic evolution in Yichun.

the late Perm ian;zircon;U-Pb isotopic age;QinglingJingyingsuo area;Yichun

P588.12+1

：A

：1672－4135（2014）04－0249-07

2014-06-23

黑龙江省资源补偿费项目：1∶5万朱拉比拉河幅、东风经营所幅区域地质调查（HLJKD2008-10）

刘宝山(1970-)，男，高级工程师，从事矿产地质调查研究，E-mail:liubaoshan1111@163.com。

①赵寒冬，韩振哲，赵立国，等.1∶25万鹤岗市幅区域地质调查，黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，2006;仲伟成，曲关生，蔡文华，等.1∶20万金山屯幅区域地质调查，黑龙江省地质局第一区测地质调查大队，1971;牛延宏，王兴，程招勋，等.1∶5万朱拉比拉河幅区域地质调查，黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，2011.

②林强，许文良，周燕，等.张广才岭花岗岩的成因与演化自然科学基金项目，长春地质学院，2000；吴福元，孙德有，葛文春，等.兴蒙造山带东段富碱花岗岩及其地球动力学背景专项基金项目，长春地质学院，1999.