蒙古-鄂霍茨克洋俯冲的记录：额尔古纳地区八大关变质杂岩的证据*

2014-04-11曾维顺周建波董策曹嘉麟王斌

岩石学报 2014年7期

曾维顺　周建波　董策,2　曹嘉麟　王斌

1.吉林大学地球科学学院，长春　1300612.中国科学院地质与地球物理研究所，北京　1000291.

1　引言

中国东北位于西伯利亚板块和华北板块之间的中亚造山带东缘(图1a)，经历了古生代古亚洲洋构造域、中-新生代太平洋构造域及中生代蒙古-鄂霍茨克构造域的叠加，构造行迹十分复杂(Sengor and Natalin,1996; Li,2006; Natal’in and Borukayev,1991; 任纪舜等,1999; Zhouetal.,2009; Wuetal.,2007,2011; 周建波等,2012)。对中国东北已有的研究主要集中在古亚洲洋构造域和环太平洋构造域，而对于蒙古-鄂霍次克构造域对东北地区的影响的研究相对较少。目前，对蒙古-鄂霍茨克洋是否存在向南的俯冲作用的认识上存在争论。一种观点认为晚二叠纪蒙古-鄂霍茨克洋向北部西伯利亚方向俯冲，而此时蒙古-鄂霍茨克洋停止向南的俯冲作用(Van der Vooetal.,1999; Zorin,1999; Meng,2003)；而Wuetal.(2011)则认为额尔古纳地块北段早中生代花岗岩的形成与蒙古-鄂霍次克洋向南的俯冲作用有关。值得注意的是，一些研究者在额尔古纳地块相继发现了三叠纪斑岩型铜钼矿床，并认为在中生代蒙古-鄂霍次克洋存在向额尔古纳地块的俯冲作用(江思宏等,2010; 陈志广等,2010)。因此，重新认识蒙古-鄂霍茨克洋的构造演化历史及其作用的空间范围，将为我们全面了解中国东北地区的构造演化具有重要意义。

中生代以来，蒙古-鄂霍次克洋自西向东呈剪刀式闭合，代表西伯利亚克拉通与中朝克拉通的碰撞(Zorinetal.,1993,1995; Zorin,1999; Sorokinetal.,2004; Lietal.,1999; Parfenov,2001)。额尔古纳地区位于蒙古-鄂霍茨克缝合带的南缘，因此是研究蒙古-鄂霍次克构造带对我国东北地区影响的理想地区之一。本文选取研究程度相对较低的额尔古纳八大关地区出露的变质杂岩为研究对象，通过岩相学、地球化学及同位素年代学等分析方法，并结合前人研究成果，探讨其岩石成因、形成时代和构造环境，从而为限定蒙古-鄂霍次克洋的构造演化历史提供约束。

2　区域地质背景

研究区位于满洲里北部黑山头地区，大地构造位置上处于蒙古-鄂霍茨克缝合带东南部德尔布干断裂带附近，属于传统的额尔古纳地块范畴(图1a)。根据1:20万地质图资料(内蒙古自治区地质矿产局,1991)，研究区主要出露的岩石单元主要包括新元古代佳疙瘩组、侏罗纪塔木兰沟组和满克头鄂博组。其中塔木兰沟组为一套陆相中性、中基性火山岩，形成时代为中侏罗世末-晚侏罗世初(陈志广等,2006; 孟恩等,2011)；满克头鄂博组主要为流纹岩、英安岩夹酸性熔结凝灰岩及碎屑岩沉积组合，含叶肢介及植物化石，形成时代为晚侏罗世(陈志广等,2006)。同时，研究区发育大面积分布的花岗岩，分为石炭纪和侏罗纪两期 (图1b)。

八大关杂岩呈北东-南西向展布，岩石类型主要为黑云角闪斜长片麻岩、花岗质糜棱岩、细粒黑云斜长片麻岩及花岗闪长质糜棱岩。黑云角闪斜长片麻岩的片理产状为70°∠20°，线理产状为 300°∠20°，岩石中的角闪石呈透镜状定向排列，变形较强。花岗质糜棱岩中石英发生拔丝现象。野外可见浅色花岗岩脉侵入到花岗闪长质糜棱岩中，并发生强烈变形，根据前人在相邻地区的研究结果，以韧性变形的花岗闪长质片麻岩为代表的变形时代为早白垩世(郑常青等，2009)。前人将八大关地区变质杂岩笼统划为“佳疙疸组”(内蒙古自治区地质矿产局,1991)。但是典型的佳疙疸组建组剖面位于额尔古纳右旗安格列河左岸佳疙瘩村，主要为绢云母千枚岩-变质粉细砂岩-绢云母千枚岩-炭质板岩-结晶灰岩的岩石组合，并在绢云母板岩、泥灰岩和细晶灰岩中采到大量新元古代典型微古植物化石Lophosphaeridium,Lophominuscula,Trachysphaeridium和Symplasosphaeridium等(郭灵俊等,2005)，原岩为一套一套被动大陆边缘沉积环境的陆源碎屑岩(吕志成等,2002)。因此，八大关变质杂岩与典型的佳疙疸组无论岩石组合、变质变形特征及其形成时代均有较大差别，因此本文将研究区变质杂岩暂定为“八大关杂岩”。对八大关杂岩进行岩石学、岩石地球化学和同位素年代学研究，不仅有助于确定该区变质杂岩的变质-变形特征，同时对深入探讨其形成时代和形成的动力学背景具有重要的理论意义。

3　样品及其岩相学特征

本文选取八大关杂岩中2个黑云角闪斜长片麻岩样品(D09-20A、D09-21A)和1个花岗质糜棱岩样品(D09-23A)进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及地球化学分析，采样位置见图1b。

3.1　黑云角闪斜长片麻岩(D09-20A、D09-21A)

样品D09-20A及D09-21A为黑云角闪斜长片麻岩，采自额尔古纳市八大关牧场西(图1b)，采样坐标：49°56′30.7″N、118°49′54.9″E。岩石呈灰黑色，中粒变晶结构，片麻状构造(图2a)；主要矿物成分有斜长石(40%～45%)、微斜长石(3%～5%)、石英(10%～15%)、角闪石(30%～35%)及黑云母(5%～10%)；副矿物主要有绿帘石、榍石、锆石和磷灰石等(图2b)。斜长石呈半自形-他形板状，约0.8～2mm，发育聚片双晶，普遍发生糟化。石英呈他形粒状，具有不均匀消光、波状消光，局部可见石英亚颗粒集合体，分布于长石或角闪石颗粒之间。角闪石大多呈半自形短柱状，黄褐-绿色多色性，偶见双晶发育。黑云母为黄褐-红棕色的片状。黑云母和角闪石具有明显定向排列，与浅色矿物呈条带状构造。

3.2　花岗质糜棱岩(D09-23A)

样品D09-23A为花岗质糜棱岩，采样坐标：49°57′22.9″N、118°53′19.0″E。岩石呈灰白色-浅肉红色，糜棱结构，片麻状构造，野外露头可见矿物定向排列，石英定向拔丝拉长，局部有眼球状长石斑晶，说明岩石遭受强烈的韧性剪切变形(图2c)。岩石主要矿物成分为石英(35%～40%)、斜长石(45%～50%)及黑云母(10%～15%)。石英为他形粒状，与斜长石呈集合体分布；斜长石呈他形粒状，具有定向拉长变形；黑云母为细粒鳞片状，定向连续均匀分布。副矿物有石榴石(<1%)，呈不规则粒状(0.5mm)，正交偏光镜下全消光，有裂隙、弱变形。除长石残斑外，矿物细粒化明显，显示出强糜棱岩化特征(图2d)。

图2　额尔古纳八大关变质杂岩野外照片及显微照片(正交偏光)(a、b)-黑云角闪斜长片麻岩(D09-20A，D09-21A)；(c、d)-花岗质糜棱岩(D09-23A).Pl-斜长石；Q-石英；Bt-黑云母；Hb-角闪石；Gr-石榴子石Fig.2　Photographs of outcrops and photomicrographs of Badagaun complexes in the Erguna(a,b)-biotite amphibolite gneiss (D09-20A,D09-21A); (c,d)-granitic mylonite (D09-22A).Pl-plagioclase; Q-quartz; Bt-biotite; Hb-hornblende; Gr-garnet

4　分析方法

锆石由河北省区域地质矿产调查研究所实验室分选并挑纯。制靶在中国科学院地质与地球物理研究所离子探针实验室进行，锆石阴极发光图像采集在中国科学院地质与地球物理研究所扫描电镜实验室完成。锆石微量元素含量和U-Th-Pb同位素分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)利用LA-ICP-MS同时分析完成。详细的仪器操作条件、分析过程和数据处理方法同Liuetal.(2010)。U-Pb同位素定年中采用标准锆石91500作外标进行同位素分馏校正，每分析5个样品点，分析2次91500。对于与分析时间有关的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用91500的变化采用线性内插的方式进行校正(Liuetal.,2010).锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot/Ex_ver3 (Ludwig,2003)完成。

主量、微量和稀土元素在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。全岩主量元素含量利用日立180-70原子吸收光谱仪、UV-754紫外可见分光光度计完成。

全岩微量元素含量利用Agilent 7500a ICP-MS分析完成。详细的样品消解处理过程、分析精密度和准确度同Liuetal.(2008)。

5　分析结果

5.1　锆石U-Pb定年

5.1.1黑云角闪斜长片麻岩(D09-20A、D09-21A)

图3　八大关杂岩锆石微区阴极发光图像及U-Pb年龄Fig.3　The cathodoluminescence (CL) images and U-Pb ages of zircon domains from Badagaun complexes

本文对2个黑云角闪斜长片麻岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb分析。样品D09-20A的锆石主要为无色、透明的等轴-长柱状晶体，粒径主要分布在100～300μm之间，长宽比介于1～4之间，发育典型的岩浆振荡环带(图3a)。对24颗锆石进行了24个点分析，锆石的稀土元素配分曲线表现为轻稀土元素亏损、重稀土元素富集的特征(图4a)，具有明显的Eu负异常(Eu/Eu*=0.13～0.35)和Ce的正异常(Ce/Ce*=12.21～183.9)及高的Th/U比值(0.49～1.42；表1)，进一步说明该组锆石为岩浆锆石。尽管D09-20A-2锆石的稀土元素配分曲线具有轻稀土相对富集的特点，但是其Th/U为0.49，仍具岩浆锆石的特征。分析数据表明(表1)，23个数据点均分布在谐和线附近，得到的谐和年龄为210±2Ma(MSWD=0.06，n=24，图4b),代表该样品的原岩形成年龄。

样品D09-21A的锆石呈无色，自形晶，以柱状、板状为主，粒径介于120～300μm之间，长短轴之比在1～3之间，同样发育岩浆振荡环带，并有条痕状吸收的的特点(图3b)。对其中24颗锆石进行的24次分析表明，锆石的稀土元素配分曲线显示亏损轻稀土元素、富集重稀土元素，具有明显的Eu负异常和Ce正异常(图4c)以及高的Th/U值(Th/U=0.35～1.18,平均值为0.94，表1)，具典型的岩浆成因锆石的特征。24次分析得到了两组年龄：第一组年龄为22个分析点组成，均分布在谐和线附近，给出的206Pb/238U加权平均年龄为214±2Ma(MSWD=0.13，图4d)；第二组年龄包含2个分析点(D09-21A-11、D09-21A-20)，其明显偏离谐和线，206Pb/238U年龄分别为163Ma及172Ma。第一组年龄代表了黑云角闪斜长片麻岩原岩的形成时代，第二组年龄可能与中侏罗世构造-热事件中发生过铅丢失有关。

5.1.2花岗质糜棱岩(D09-23A)

花岗质糜棱岩中的锆石为无色，晶形较好，以长柱状为主，大部分粒径在150～350μm之间，长短轴之比为1～3(图3c)。锆石的阴极发光图像显示锆石具有典型的岩浆振荡环带，锆石的稀土元素特征表现为轻稀土元素亏损、重稀土元素富集，明显的Ce正异常和Eu负异常(图4e)且其Th/U比值介于0.13～1.06之间，平均值为0.58(表1)，显示出岩浆成因锆石的特点。对该样品的18颗锆石进行了18次分析，其均分布在谐和线上及其附近，其206Pb/238U表面年龄介于198±8～802±19Ma之间，其中11颗锆石的谐和年龄为203±3Ma(MSWD=0.07,图4f)，另5颗锆石的206Pb/238U加权平均年龄为(795±16Ma，MSWD=0.09)；剩余2颗锆石给出500±13、502±12 Ma的206Pb/238U年龄。我们认为203±3Ma代表了花岗质糜棱岩原岩的形成时代，而其它年龄应为捕获锆石的结晶年龄，说明研究区可能存在～501Ma和～795Ma的岩浆-构造热事件。

图4　八大关杂岩锆石微区稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(标准化值据Sun and McDonough,1989)及锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4　REE distribution patterns normalized by chondrite for zircon from Badaguan complexes (normalization values after Sun and McDonough,1989) and U-Pb concordia diagrams for zircons

定年结果表明，额尔古纳八大关杂岩中黑云角闪斜长片麻岩和花岗质糜棱岩的形成时代均为晚三叠世(203～214Ma),但其中还存在163～172Ma的不谐和年龄，可能是中侏罗世构造热扰动事件的结果。此外，还存在～501Ma、～795Ma的捕获/继承锆石年龄，这与东北地区广泛发育的泛非期Gondwana和新元古Rodinia两期重大地质事件一致(Zhouetal.,2010a,b)。

5.2　地球化学

对上述3件进行年龄测试的样品还进行了常量、微量及稀土元素地球化学分析，分析结果见表2。

5.2.1常量元素

常量元素分析结果(表2)显示，黑云角闪斜长片麻岩和花岗质糜棱岩的SiO2含量为59.46%～69.76%，Al2O3含量介于15.81%～16.93%之间，Na2O含量在3.89%～4.38%之间，全碱含量为5.84%～7.24%，Na2O/K2O介于1.53～2.11之间，TiO2、MnO及P2O5含量较低，分别在0.28%～0.75%、0.04%～0.13%、0.15%～0.19%之间，Mg#指数在47.5～53.8之间。在长石Ab-An-Or标准化三角图解上，它们分布投到英云闪长岩及花岗闪长岩区域(图5a)。在SiO2-K2O图解上落入钙碱性岩区(图5b)。铝饱和指数A/CNK均小于1.1(0.86～1.05)，A/NK在1.53～1.97之间(表2)，为准铝质到弱过铝质系列(图5c)。在SiO2-FeOT/(FeOT+MgO)分类图上，所有样品均落在镁质系列区域(图5d)。

表1八大关杂岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄
Table 1LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the Badaguan complexes

测点号稀土元素数据Eu/Eu∗Ce/Ce∗Th(×10-6)U(×10-6)Th/U同位素比值±1σ年龄(Ma)±1σ207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238UD09⁃20A⁃010．1631．836836251．090．04883±0．001660．22144±0．008120．03289±0．00085139±78203．1±7209±5D09⁃20A⁃020 35183 986717610 490 05030±0 001170 22978±0 006320 03313±0 000842089±53210±5210±5D09⁃20A⁃030 1813 147706991 100 05091±0 001440 23331±0 007370 03324±0 00085237±64212 9±6211±5D09⁃20A⁃040 1563 253063390 900 04922±0 002220 22549±0 010550 03322±0 00088159±102206 5±9211±6D09⁃20A⁃050 1388 589548401 140 04906±0 001420 22437±0 007230 03317±0 00085151±66205 5±6210±5D09⁃20A⁃060 1723 786165761 070 05048±0 001500 22991±0 007570 03304±0 00085217±67210±6210±5D09⁃20A⁃070 1713 2212428761 420 05198±0 001370 23982±0 007230 03347±0 00085284±59218±6212±5D09⁃20A⁃080 1941 332854070 700 05049±0 004570 23106±0 020770 03319±0 00106218±197211 1±17211±7D09⁃20A⁃090 1720 495755361 070 05013±0 001560 22899±0 007820 03313±0 00085201±71209±6210±5D09⁃20A⁃100 1616 826536710 970 08819±0 002400 40548±0 012440 03335±0 000861387±51345±9212±5D09⁃20A⁃110 1812 219057921 140 05011±0 002770 22604±0 012700 03272±0 00091200±23207±11208±6D09⁃20A⁃120 1823 294944781 040 05164±0 001840 23669±0 009040 03324±0 00087267±80216±7211±5D09⁃20A⁃130 1814 117946161 290 05072±0 001500 22873±0 007510 03271±0 00084228±67209±6208±5D09⁃20A⁃140 1813 878476841 240 05475±0 002890 25026±0 013460 03315±0 00092402±114227±11210±5D09⁃20A⁃150 1720 086625921 120 04975±0 002000 22670±0 009600 03305±0 00087183±91208±8210±5D09⁃20A⁃160 1712 249528001 190 05093±0 001460 23202±0 007440 03304±0 00085238±65212±6210±5D09⁃20A⁃170 1455 115605101 100 0512±0 001500 23533±0 007690 03334±0 00086250±66215±6211±5D09⁃20A⁃180 1719 546295381 170 05118±0 002710 23199±0 012550 03288±0 00091249±117212±10209±6D09⁃20A⁃190 1615 07117210101 160 05101±0 001560 23326±0 007870 03317±0 00086241±69213±6210±5D09⁃20A⁃200 1655 874614121 120 04952±0 001910 22624±0 009260 03314±0 00087172±88207±8210±5D09⁃20A⁃210 1435 757278020 910 05357±0 002760 24576±0 012950 03328±0 00092353±112223±11211±6D09⁃20A⁃220 1714 929136661 370 05082±0 006370 22767±0 028100 03250±0 00123232±266208±23206±8D09⁃20A⁃230 1718 086445061 270 05079±0 002120 23375±0 010220 03339±0 00089231±94213±8212±6D09⁃20A⁃240 1456 787926641 190 04801±0 001450 22131±0 007430 03343±0 0008699±71203±6212±5D09⁃21A⁃010 1445 984475690 790 05017±0 001830 23594±0 009210 03415±0 00089203±83215±8217±6D09⁃21A⁃020 1918 597317241 010 05768±0 002370 26438±0 011400 03329±0 00089517±88238±9211±6D09⁃21A⁃030 17109 42203250 680 04989±0 003230 23260±0 015160 03385±0 00097190±144212±12215±6D09⁃21A⁃040 177 668588740 980 06296±0 001670 29039±0 008780 03349±0 00086707±55259±7212±5D09⁃21A⁃050 1917 734624990 930 05054±0 001660 23415±0 008400 03363±0 00087220±74214±7213±5D09⁃21A⁃060 1723 566515971 090 05070±0 001630 23649±0 008320 03387±0 00087227±73216±7215±5D09⁃21A⁃070 1430 533865070 760 05134±0 001610 23913±0 008230 03381±0 00087256±70218±7214±5D09⁃21A⁃080 1715 706516281 040 05113±0 002330 23729±0 011220 03369±0 00090247±102216±9214±6D09⁃21A⁃090 1636 097506891 090 05076±0 001510 23855±0 007890 03411±0 00088230±67217±6216±5

续表1
Continued Table 1

测点号稀土元素数据Eu/Eu∗Ce/Ce∗Th(×10-6)U(×10-6)Th/U同位素比值±1σ年龄(Ma)±1σ207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238UD09⁃21A⁃100 1552 596746251 080 05015±0 001460 23639±0 007670 03421±0 00088202±66216±6217±5D09⁃21A⁃110 1633 6447313350 350 06348±0 007460 22417±0 025640 02563±0 00081724±231205±21163±5D09⁃21A⁃120 1813 696525961 090 05043±0 002180 23439±0 010550 03373±0 00090215±97214±9214±6D09⁃21A⁃130 1817 325895521 070 04873±0 002120 22867±0 010360 03404±0 00090135±99209±9216±6D09⁃21A⁃140 1827 185514911 120 05085±0 002070 23669±0 010100 03376±0 00089234±91216±8214±6D09⁃21A⁃150 1287 8086610970 790 05010±0 001440 23580±0 007560 03414±0 00087200±65215±6216±5D09⁃21A⁃160 1816 896425881 090 05100±0 001750 23328±0 008610 03318±0 00086241±77213±7210±5D09⁃21A⁃170 1537 145627360 760 05757±0 003710 26439±0 017110 03331±0 00097513±136238±14211±6D09⁃21A⁃180 1377 074065380 760 05024±0 001610 23065±0 008040 03330±0 00086206±72211±7211±5D09⁃21A⁃190 1814 576725691 180 05075±0 002050 23718±0 010050 03389±0 00089230±91216±8215±6D09⁃21A⁃200 2014 236007390 810 05928±0 004330 22089±0 015790 02702±0 00058577±151203±13172±4D09⁃21A⁃210 1380 2380810610 760 05015±0 001360 23444±0 007200 03389±0 00086202±62214±6215±5D09⁃21A⁃220 1452 136465991 080 05054±0 001670 23494±0 008410 03370±0 00087220±75214±7214±5D09⁃21A⁃230 1723 285015070 990 04959±0 001700 23177±0 008530 03388±0 00087176±78212±7215±5D09⁃21A⁃240 1813 746845971 140 05689±0 002420 26121±0 011540 03329±0 00088487±92236±9211±6D09⁃23A⁃010 293 963003110 970 04932±0 003920 21758±0 017230 03199±0 00092163±176200±14203±6D09⁃23A⁃020 1321 481743690 470 06413±0 003660 71247±0 040790 08057±0 00223746±116546±24500±13D09⁃23A⁃030 0713 243655510 660 06698±0 001761 20787±0 035110 13079±0 00318837±54804±16792±18D09⁃23A⁃040 2014 483325960 560 04859±0 002190 21506±0 009940 03210±0 00081128±103198±8204±5D09⁃23A⁃050 2620 201634720 350 05071±0 007870 21794±0 033210 03118±0 00129228±324200±28198±8D09⁃23A⁃060 146 691673110 540 06778±0 003141 21351±0 057380 12989±0 00344862±93807±26787±20D09⁃23A⁃070 2526 543033790 800 05108±0 004930 22477±0 021440 03193±0 00100245±208206±18203±6D09⁃23A⁃080 182 881982440 810 06614±0 002451 20679±0 046680 13240±0 00334811±76804±21802±19D09⁃23A⁃090 1651 472323140 740 04673±0 002860 21044±0 012980 03268±0 0008635±141194±11207±5D09⁃23A⁃100 355 373142961 060 04698±0 003220 20977±0 014440 03241±0 0008648±156193±12206±5D09⁃23A⁃110 2687 4920610290 200 04862±0 002720 21722±0 012230 03243±0 00086130±127200±10206±5D09⁃23A⁃120 253 0763015990 390 07035±0 001681 27211±0 034250 13125±0 00316939±49833±15795±18D09⁃23A⁃130 671 9244935080 130 05333±0 002710 22967±0 011790 03127±0 00082343±111210±10199±5D09⁃23A⁃140 2035 443365010 670 05368±0 002950 23435±0 012980 03170±0 00083358±119214±11201±5D09⁃23A⁃150 4063 08131820150 650 04980±0 004340 21973±0 018960 03204±0 00097186±191202±16203±6D09⁃23A⁃160 22115 14666770 690 04719±0 001980 20827±0 008980 03205±0 0008058±97192±8203±5D09⁃23A⁃170 11114 923810610 220 06353±0 001670 70827±0 020420 08097±0 00195726±55544±12502±12D09⁃23A⁃180 131 733456190 560 06653±0 001691 20854±0 033970 13194±0 00318823±52805±16799±18

5.2.2稀土及其微量元素

稀土元素及微量元素分析结果(表2)，黑云角闪斜长片麻岩和花岗质糜棱岩的稀土元素总量(∑REE)在133×10-6～176×10-6之间，稀土元素球粒陨石标准化配分曲线模式图上，黑云角闪斜长片麻岩及花岗质糜棱岩轻重稀土分馏明显，配分曲线均表现为明显的右倾型模式，轻稀土元素富集、重稀土元素亏损(图6a)，(La/Yb)N比值介于6～31之间。具有弱的Eu负异常(Eu/Eu*=0.50～1.01，平均值为0.70)。

表2　八大关杂岩地球化学数据表(主量元素：wt%；稀土和微量元素：×10-6)Table 2　The geochemical compositions of the Badaguan complexes (major elements: wt%; trace elements: ×10-6)

在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上(图6b)，黑云角闪斜长片麻岩和花岗质糜棱岩均表现出强烈亏损Nb、Ta、P、Ce及Ti等高场强元素，富集Rb、Ba、K及Sr等大离子亲石元素，这些特征与典型岛弧构造环境岩浆作用地球化学特征一致(Tatsumietal.,1986; Wilson,1989)。它们具有较高的Sr含量(378×10-6～598×10-6)及低的Yb含量(0.71×10-6～3.50×10-6)，并且具有较高的Nb/Ta及Sr/Y比值，分别介于13.0～19.3及11.7～40.7之间(表2)。

6　讨论

6.1　八大关杂岩的岩石组合及形成时代

八大关杂岩的岩石类型主要为黑云角闪斜长片麻岩、花岗质糜棱岩、细粒黑云斜长片麻岩及花岗闪长质糜棱岩，岩石出现不同程度的糜棱岩化。锆石微量元素和U-Pb定年分析表明黑云斜长角闪片麻岩和花岗质糜棱岩的锆石具有轻稀土元素亏损、重稀土元素富集及明显的Ce正异常和Eu负异常的特征和高的Th/U比值(0.13～1.57)；阴极发光图像揭示锆石具有典型的岩浆振荡环带，因此它们为岩浆成因锆石，所测得的年龄应代表岩体的形成时代。定年结果表明，2个黑云角闪斜长片麻岩的年龄为210±2Ma和214±2Ma，花岗质糜棱岩的年龄为203±3Ma。这充分说明八大关杂岩的岩石组合以岩浆岩为代表，形成时代为晚三叠世。这与传统划分的新元古代“佳疙瘩组”变质沉积岩组合明显不同(吕志成等,2002; 郭灵俊等,2005)。

区域资料表明，额尔古纳地区广泛发育有同期岩浆杂岩，如额尔古纳地块太平川花岗闪长斑岩的形成时代为204±5.7Ma(陈志广等,2010)，乌奴格吐山铜矿含矿二长花岗斑岩的形成时代为204.2±2.8Ma，莫尔道嘎风水山杂岩黑云角闪斜长片麻岩的形成时代为200.4±1.8Ma，室伟镇黑云母二长花岗岩的形成时代为201.1±3.2Ma，卡达吉岭岩体的形成时代为200.8±2Ma，莫尔道嘎二长花岗岩的形成时代为203～205Ma(佘宏全等,2012)，Wuetal.(2011)对额尔古纳地块33件样品的锆石U-Pb年代学研究表明，其存在182～220Ma的岩浆事件。因此，额尔古纳地块存在大规模的晚三叠世岩浆事件，并沿八大关至漠河呈北东向展布的特点，与蒙古-鄂霍茨克洋平行。

图5　八大关杂岩地球化学分类图(a)-An-Ab-Or分类图(据Barker,1979)；(b)-SiO2-K2O分类图(据Peccerillo and Taylor,1976)；(c)-A/CNK-A/NK分类图和(d)-SiO2-FeOT/(FeOT+MgO)分类图(据Frost et al.,2001)Fig.5　Geochemical classification diagrams of the Badaguan complexes

图6　八大关杂岩球粒陨石标准化稀土模式图(a)及原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(标准化值据Sun and McDonough,1989)Fig.6　Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) for Badaguan complexes (normalization values after Sun and McDonough,1989)

八大关杂岩同时存在～501Ma和～795Ma两期捕获/继承锆石。其中～501Ma的年龄与额尔古纳地块漠河杂岩(494±3Ma)(Zhouetal.,2011b)、十八站岩体(499±1Ma)、内河岩体(500±1Ma)(葛文春等,2007a)和洛古和岩体(504±8Ma)(武广等,2005)等的年龄一致，也与兴安地块的多宝山岩体(485±8Ma)(葛文春等,2007b)、兴华渡口群(496±7Ma)、松辽地块的铁力岩群(514±5Ma)、兴凯地块的虎头杂岩(490±4Ma)、佳木斯地块麻山群的变质作用年龄相吻合(Zhouetal.,2011a)。500Ma的岩浆作用在额尔古纳地块、兴安地块、松辽地块、佳木斯-兴凯地块均有出现，连同约500Ma的张广才岭岩浆热事件，暗示中国东北各地块都经历了早古生代构造事件，并具有共同的动力学背景(Zhouetal.,2011a,b)。八大关杂岩中～795Ma的捕获锆石同样发育典型的岩浆振荡环带，Th/U为0.39～0.81，为典型的岩浆锆石。这一年龄与额尔古纳地块基底岩石的年龄一致(Zhouetal.,2011b)，表明额尔古纳地块具有前寒武纪结晶基底，并与佳木斯-兴凯、松辽和兴安地块以及境外的图瓦地块具有相同的构造背景(Zhouetal.,2011a,b)。

6.2　八大关杂岩形成的构造背景

地球化学分析结果显示，研究区八大关杂岩晚三叠世黑云角闪斜长片麻岩和花岗质糜棱岩主要为镁质、准铝质到弱过铝质、钙碱性系列(图5b-d)，A/CNK比值介于0.86～1.05之间(表2)，不含白云母，堇青石等矿物，暗色矿物主要为黑云母、角闪石，具有活动大陆边缘岛弧环境I 型花岗质岩石的特征(Frostetal.,2001; Frost and Frost,2008)。那么，这种俯冲环境是与南部古亚洲洋、东部的古太平洋或是与北部蒙古-鄂霍次克洋的俯冲有关呢？

近年研究成果表明，古亚洲洋在三叠纪中期沿索伦-西拉木伦-长春缝合带闭合(Wuetal.,2002,2007; Xiaoetal.,2009; 王玉净和樊志勇,1997; Li,2006)；并在大兴安岭、张广才岭、吉黑东部广泛发育A型火山岩(流纹岩)，时代为(230～200Ma)(Wuetal.,2002; Xuetal.,2009)，其成因与与中亚造山带闭合后的岩浆活动有关(Wuetal.,2002)。晚印支期形成以黑龙江蓝片岩带为特征的高压变质带(Zhouetal.,2009; 周建波等,2012)，其代表了环太平洋构造域演化的开始，同时，对火山岩的研究表明，东北地区从早侏罗世开始受古太平洋板块向西俯冲的巨大影响(Wuetal.,2011)，并广泛发育晚侏罗世到早白垩世火山岩(Zhangetal.,2008)。因此，研究区晚三叠世I型花岗质岩石不同于东北地区大量发育的晚三叠世A型火山岩和晚侏罗世到早白垩世火山岩，其成因应与古亚洲洋和古太平洋俯冲作用无关。目前，大部分学者认为蒙古-鄂霍次克洋存在向南的俯冲作用(Wuetal.,2011; 江思宏等,2010; 陈志广等,2010; Tomurtogooetal.,2005; Orolmaaetal.,2008; 佘宏全等,2012)。已有的研究表明：在中蒙边境Hangayn地区发育一套安第斯型大陆边缘弧火山岩，形成时代为(241.3±1.5Ma)(Tomurtogooetal.,2005; Orolmaaetal.,2008)；蒙古国额尔登特的大型斑岩型铜钼矿床容矿岩体为岛弧背景下的产物，与鄂霍茨克洋的俯冲有关，其形成时代为240Ma(江思宏等,2010); 额尔古纳地块中的太平川斑岩型铜钼矿床成矿斑岩具有埃达克岩的地球化学特征，矿床形成于蒙古-鄂霍次克洋向额尔古纳地块俯冲陆缘弧环境，时代为202±5.7Ma(陈志广等,2010)，Wuetal.(2011)则认为额尔古纳地块北段早中生代花岗岩形成于蒙古-鄂霍次克洋向南俯冲的环境。综合上述研究成果，说明蒙古-鄂霍次克洋三叠纪存在向南的俯冲作用，在额尔古纳地块上发育大量的早中生代花岗岩以及斑岩型铜钼矿床为特征(Wuetal.,2011; 江思宏等,2010; 陈志广等,2010; Tomurtogooetal.,2005; Orolmaaetal.,2008)。因此，研究区晚三叠世岛弧花岗质岩石应形成于晚三叠世蒙古-鄂霍茨克洋向额尔古纳地块俯冲的环境。这一认识也为蒙古-鄂霍次克洋向南俯冲提供了年代学的制约。

7　结论

(1)八大关杂岩的岩石类型主要为黑云角闪斜长片麻岩、花岗质糜棱岩及花岗闪长质糜棱岩。2个黑云斜长角闪片麻岩形成时代分别为210±2Ma、214±2Ma，花岗质糜棱岩的原岩年龄为203±3Ma；表明八大关杂岩的形成时代并不是前人所认为的新元古代，而是晚三叠世。

(2)八大关杂岩中存在～501Ma和～795Ma的捕获/继承锆石。500Ma的岩浆活动在中国东北各个地块均有出现，暗示中国东北所有地块都经历了早古生代构造事件，～795Ma的捕获锆石与额尔古纳地块孔兹岩的形成年龄一致，表明额尔古纳地块具有前寒武纪结晶基底。

(3)八大关杂岩具有高钠、铝等特点，A/CNK=0.86～1.05，A/NK为1.53～1.97，为准铝质到弱过铝质钙碱性系列，轻稀土元素富集、重稀土元素亏损，(La/Yb)N=6～31，Eu弱亏损(Eu/Eu*=0.50～1.01)，富集Rb、Ba、K、Sr等大离子亲石元素、强烈亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。显示出活动大陆边缘弧环境的地球化学特征，形成于蒙古-鄂霍茨克洋向额尔古纳地块俯冲的环境，证明了蒙古-鄂霍茨克洋在三叠纪晚期存在南向俯冲。

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