内蒙古黑山头花岗岩的形成时代及地质意义

王崇文*梁中朋王富强康志鹏毛学超

1.石家庄经济学院，河北石家庄 050931 2.中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州 072754 3.内蒙古地质矿产勘查院，内蒙古呼和浩特 010010



内蒙古黑山头花岗岩的形成时代及地质意义

王崇文*1梁中朋2王富强2康志鹏3毛学超2

1.石家庄经济学院，河北石家庄 050931 2.中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州 072754 3.内蒙古地质矿产勘查院，内蒙古呼和浩特 010010

提 要 通过对额尔古纳地区黑山头花岗岩体的岩石学和激光剥蚀等离子质谱法（LA-ICP-MS）锆石U-Pb 年代学研究，揭示了研究区内花岗岩形成的准确时间。在研究区内共采集 2个花岗岩样品，其中的锆石均呈自形—半自形晶，并显现典型的岩浆生长环带，结合其较高的Th/U比值 （0.74/0.77），暗示其岩浆成因——即定年结果应代表了花岗岩体的形成时代。经测定，在黑山头南采集的两块样品。锆石U-Pb年龄分别为 255.2 ±4.4Ma和247.8 ±4.1Ma， 表明研究区内的花岗岩为印支期晚二叠世-早三叠世。花岗岩呈条带状分布在得尔布干大断裂东南侧，形成时期在得尔布干断裂发生之后，岩石云英岩化、孔雀石化较发育，与附近许多斑岩型矿床成矿母岩类似，具有很好的对比性，为该区内寻找铜钼矿床提供了有利条件。

关键词黑山头南 LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄 印支期

研究区位于内蒙古自治区的东北部，行政区划隶属内蒙古自治区额尔古纳市黑山头镇。自20世纪30年代以来，许多专家和学者对研究区及外围开展了系统的地质调查研究工作，取得了较多成果。1960年，内蒙古地质局呼和浩特幅地质队对M-50幅进行了1∶100万区域地质调查工作，对区内的地层、构造、岩石、矿产进行了较多研究；1982～1985年，内蒙古区调一队在本区开展了1∶20万区域地质调查，为M-50-（12）（恩和村）、M-51-（7）（上护林）、M-50-（18）（建设屯）三幅联测，全面总结了区内的地层、侵入岩、火山岩、构造、矿产等。本文通过在研究区内所采集的 2个花岗岩样品，利用 LA-ICP-MS对锆石 U-Pb年龄进行测年，厘定了研究区花岗岩的准确年龄。

1 地质背景

研究区地处额尔古纳地块基底隆起区（隆）与陈巴尔虎旗-额尔古纳中生代火山岩盆地（凹）交接处（图1）。区域构造演化经兴凯期、加里东、华力西、印支和燕山期多期构造活动影响，中生代火山岩叠加在早期结晶或褶皱基底之上，形成了一系列总体呈北东向展布的隆-凹构造带和一系列与晚中生代火山岩同源的侵入岩，主要为花岗岩杂岩体及相关矿产。

1.1 地层

研究区地层分区归属复杂，古生界地层区隶属达来-兴隆地层分区；中、新生界地层属滨太平洋地层区-大兴安岭-燕山地层分区博克图-二连浩特地层小区。出露的地层主要有新元古界震旦系额尔古纳河组（Ze）、中生界中侏罗统塔木兰沟组（J2tm）、上侏罗统满克头鄂博组（J3mk）和新生界第四系（Q） （图1）。

1.1.1 新元古界震旦系额尔古纳河组（Ze） 主要岩性为灰白色白云质硅质大理岩，含炭质粉砂质板岩、绢云母板岩、炭质结晶灰岩，底部见变质含砾石英长石砂岩组成，局部夹薄层变质钙质石英细砂岩，其横向上白云质硅质大理岩下部相变为变质钙质长石石英砂岩。该组上与侏罗系塔木兰沟组断层接触，局部呈角度不整合接触。

图1额尔古纳黑山头区域地质图Fig.1 Regional geological map of the Heishantou in Ergun

1.1.2 中侏罗统塔木兰沟组（J2tm） 塔木兰沟组广泛分布于研究区的东部和南部地区，该组分布广泛，但出露程度较差。塔木兰沟组岩性以中性、中基性熔岩与中性火山碎屑岩互层为特征。岩性主要为辉石安山岩、安山岩、玄武安山岩、火山角砾岩、含火山角砾晶屑岩屑凝灰岩等。不同地区岩性组合有所不同，黑山头南一带地层下部岩性为辉石安山岩、晶屑岩屑凝灰岩互层，上部主要为杏仁状安山岩；黑山头北一带，下部岩性以火山角砾岩、含火山角砾凝灰岩与辉石安山岩互层，上部岩性以杏仁状安山岩、玄武安山岩和凝灰质安山岩为主。下未见底，满克头鄂博组不整合覆于本组之上。

1.1.3 上侏罗统满克头鄂博组（J3mk） 满克头鄂博组主要分布于研究区东部。主要岩性为流纹质、英安质火山碎屑岩，底部含巨砾火山角砾岩，灰黑色岩屑凝灰岩、灰白色玻屑晶屑凝灰岩、灰黄色凝灰角砾岩、灰绿色薄层状变泥岩、灰绿色含粉砂泥岩等。下部与塔木兰沟组接触部位被第四系覆盖，接触关系不清。

1.1.4 第四系（Q） 本区出露第四系中下更新统（Qp1-2）、上更新统（Qp3）和全新统（Qh），出露面积较大，约占全区面积55%，主要分布于河床、河漫滩、平缓低洼等处。

1.2 构造

研究区经历了多期次构造运动，各个时期的断裂构造均有发育，尤其燕山期，一些老断裂重新复活，在原来的基础上，更加复杂和多样化。区内断裂发育，无褶皱。断裂有北东向、北西向和东西向和近南北向，以北东向规模较大。

1.2.1 北东向断裂 得尔布干大断裂（F1）：得尔布干大断裂在本区为推测断裂，纵贯全区，断裂通过处为得尔布尔河谷。从卫星照片上看，得尔布干大断裂显示出线性影像特征，从航磁等值线图上看，断裂与航磁异常梯度带相吻合。得尔布干大断裂是一个切割地壳以至上地幔的深大断裂。该断裂最初发育在加里东期，当时北西侧上升，南东侧下降；经华力西构造运动，该断裂的活动方式由早期南东侧下降，转变为上升；燕山运动早期，断裂显示为正断层性质；到燕山运动晚期，又经历了三次构造变动，即早期北西-南东向挤压，中期北东-南西向的斜滑移，晚期左行平移。自加里东运动得尔布干大断裂形成以来，从未间断过活动，其活动方式及性质是多种多样的。

1.2.2 东西向断裂 根河北断裂（F4）：该断裂通过处即为根河河谷，主体位于东部临幅，全长约300km，研究区内长约25km。在研究区内为近东西向展布，倾向南，正断层。形成于燕山期至喜山期。根河南断裂（F3）：该断裂位于根河河谷南岸，走向近东西向，倾向北，正断层。形成于燕山期至喜山期。

1.2.3 北西向断裂 东南沟推测断裂（F2）：走向北西，调查区内延伸长约20km。断裂通过处岩石受动力作用而强烈破碎，具有扭动的特点，见断层擦痕面及构造角砾岩。形成于燕山期。

古里也奴山东逆断层（F8）：走向北西，调查区内延伸约2km。倾向245°，倾角75°，形成于燕山期。断层通过处岩层极度破碎，次级节理密集成带，可见断层擦痕面。

古里也奴山西逆断层（F7）：走向北北西，调查区内延伸约2.5km，倾向255°。

1.2.4 近南北向断裂 小园包山断裂（F9）：走向约190°，倾向100°，倾角67°，正断层，形成于燕山期。断层通过处岩石破碎强烈，石英脉沿断裂大量侵入，具断层擦痕等。

石灰窑断裂（F5）：走向约4°，长约2km。上盘为侏罗系塔木兰沟组，下盘为震旦系额尔古纳河组，正断层，形成于燕山期。断层两侧岩层产状不协调，地层不连续，沿断裂有大量石英脉侵入，硅化作用强烈，可见构造角砾。

古里也奴山西右行断裂（F6）：走向约175°，长约2.5km，属于平移断层。该断层两侧地层不连续，产状不协调，呈断层接触，岩石破碎，节理密集，形成于燕山期。

1.3 岩浆岩

区内侵入岩不发育，主要出露于调查区的西南部，呈不规则的岩株状产出，总体呈北东向展布。主要有正长花岗岩、二长花岗岩，局部见花岗闪长岩、闪长岩和石英斑岩，岩体的围岩蚀变普遍，绢云母化、绿泥石化、硅化等较强。岩体中原生构造不发育，次生构造及片理化带较发育，以北东向为主。岩体中脉岩发育，有石英斑岩脉、花岗斑岩脉、闪长玢岩脉等。

正长花岗岩：岩石风化面呈土黄色，新鲜面呈浅肉红色，花岗结构，块状构造，岩石由钾长石（50%）、斜长石（15%）、石英（25%）以及少量黑云母（3%）组成，其中钾长石为肉红色，它形粒状，粒径2～4mm，普遍泥化；斜长石，灰白色，半自形板状，粒径2～5mm；石英，灰色，它形粒状，粒径2～5mm；黑云母多已分解成铁质。

中粗粒二长花岗岩：岩石风化面呈土黄色，新鲜面呈浅灰色，中粗粒花岗结构，块状构造，岩石由斜长石（35%）、钾长石（35%）、石英（25%）及黑云母（5%）组成。斜长石呈灰白色，半自形板状，粒径2～5mm；钾长石，它形粒状，高岭土化，粒径2～5mm；石英，灰色，它形粒状，粒径2～4mm；黑云母，粒径2～5mm，片状，普遍褪色，常有铁质析出现象。

2 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年

2.1 样品描述

样品TW5与TW8均采自黑山头南部，TW5岩性为中粗粒二长花岗岩，TW8岩性为正长花岗岩。样品中锆石晶形完整，晶体较为透明，晶棱晶面清晰，均呈柱状，阴极发光图像显示其中的锆石均呈自形一半自形晶，并显现典型的岩浆生长环带，属于典型的岩浆结晶锆石（图2 ）。

图2 部分锆石阴极发光图像Fig.2 Partial zircon cathode luminescence image

2.2 分析方法

采用激光剥蚀等离子体质谱法（LA-ICP-MS）对样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定。测试是在中国地质科学院矿产资源研究所新引进的Thermo Element II型多接收等离子质谱上进行的，激光剥蚀系统为New Wave UP213。激光剥蚀系统能够产生213nm的紫外激光，经过激光匀化将能量聚焦在样品表面，激光剥蚀光斑的大小为30um【1】。

LA-ICP-MS系统主要由激光剥蚀装置LA、电感耦合等离子体源和质谱检测器三大部分组成。其中LA对样品进行剥蚀完成取样功能，ICP将形成的样品气溶胶通过高温等离子体将其离子化，MS作为质量过滤器检测离子。采用LA-ICP-MS方法进行锆石U-Pb年龄测定。其优点为：①制作流程简单；②空间分辨率较高（10～100um）；③分析速度快；④无需将样品溶解，从而减少了样品污染；⑤与SIMS和ID-TIMS相比，分析费用低【2】。

2.3 锆石U-Pb测试结果

镜下观察显示，所采集的两块样品中所含锆石均呈自形—半自形晶，长短轴比大多为1：1至1：2之间。在阴极发光图像上，多数锆石表现出很好的结晶环带，反应为岩浆锆石，另外也有少量锆石具有残留锆石核，并伴有溶蚀和退晶化现象。2个样品的锆石U-Pb分析数据列于表1中，207Pb/235U-206Pb/238U谐和图的分布特征见图3。本次分析对每个样品分别选取 20粒锆石，TW5 的206Pb/238U加权平均年龄为255.2 ±4.4Ma（2σ，MSWD = 5.2，n=20）（图3a），TW8的206Pb/238U加权平均年龄为247.8 ±4.1Ma（2σ，MSWD = 4.2，n=20）（图3b）。测试结果显示TW5形成时代为晚二叠世，TW8形成时代为早三叠世。详细数据见表1和表2。

图3 内蒙古黑山头南岩体中锆石U-Pb谐和图Fig.3 U-Pb zircon Concordia diagram of the Heishantou in Inner Mongolia

表1 中粗粒二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄Table 1 Zircon U-Pb age of medium-coarse grained monzonitic granite

表2 正长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄Table 2 Zircon U-Pb age of syenogranite

3 地质意义

研究区处于得尔布干成矿带，近年来成矿带内相继发现多个矿床，因此对该区的研究也逐步增多。额尔古纳地区黑山头南正长花岗岩原被定为海西中期（黑龙江省额尔古纳右旗黑山头屯铜矿点 1977年普查工作报告，黑龙江省地质第六队），后定为燕山早期晚侏罗统（1985年建设屯1：20万区调报告，内蒙古自治区第一区域地质调查队）。本次在黑山头南采集的两块样品锆石U-Pb年龄分别为 255.2 ±4.4Ma和247.8 ±4.1Ma，表明该地区正长花岗岩的年龄为印支期晚二叠世—早三叠世。该区附近分布许多较大的矿床，且大部分矿床均与区内侵入的岩浆岩-花岗岩有关，如位于陈巴尔虎旗的八大关斑岩型铜钼矿床，其中花岗岩锆石年龄为大部分为（244～231）Ma，属于印支期，部分为188Ma，属于燕山期【3】。同样位于得尔布干成矿带的太平川钼铜矿床，主要含矿母岩为花岗斑岩和花岗闪长斑岩，其测定的岩石单颗锆石年龄为863±15Ma，654±46Ma，属于新元古代，同时也存在着中生代花岗岩，具体年龄未测定【4】。从前人资料可以看出许多矿床控矿因素都与得尔布干断裂及侵入岩有关。

4 结论

（1）LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示岩石两块样品年龄分别为255.2 ±4.4Ma、247.8 ±4.1 Ma，表明研究区内岩石形成于印支期。

（2）结合前人年代学研究数据，我们可以认为研究区是元古宙陆核的基础上经多期次的造山花岗岩（以印支期和燕山期为主）的侵位焊接使其转化为稳定的陆块。

参 考 文 献

1侯可军，李延河，邹天人，等. LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素的分析方法及地质应用［J］. 岩石学报，2007，10：2595～2604

2周红英，李惠民.U-Pb同位素定年技术及其地质应用潜力［J］.地质调查与研究，2011，34（I）：63～70

3康永建，王亚君，黄光杰，等. 内蒙古八大关斑岩型铜钼矿床成岩成矿年代学研究［J］.矿床地质，2014，33（4）：795～806

4李占龙，金浚，王召林，等. 额尔古纳太平川钼铜矿床地质特征及找矿前景分析［J］.矿产勘查，2011，02（6）：681～689

By Petrology and LA-ICP-MS zircon U-Pb geochronology， this paper reveals the accurate formation time of the Heishantou granite in Ergun region. The zircon of two granite samples showed euhedral-subhedral， and showed a typical magmatic growth zoning， combined with the high Th/u ratios of 0.74/0.77， suggesting their magmatic origin that the data results should represent the formation time of granite. Zircon U-Pb ages of two samples collected in southern Heishantou are 255.2 ± 4.4 Ma and 247.8 ± 4.1Ma， shows that granite formed in the Indosinian. The granite is banding distributed in the southeast of the Derbugan fault， and the formation of the granite occurs after the fault activity. Greisenization and peacock petrochemical developed well in granite，which similar with many nearby porphyry deposit ore-forming parent rock， has provided favorable conditions for looking for copper molybdenum deposit in this area.

Keywords: Southern Heishantou， LA-ICP-MS， Zircon U-Pb age， the Indosinian

中图分类号：P588.121

文献标识码：A

文章编号：1006-5296（2016）02-0098-06

*第一作者简介：王崇文（1988～），男，地球化学专业，石家庄经济学院在读硕士研究生

收稿日期：2016-01-27；改回日期：2016-02-23

THE AGE AND GEOLOGICAL SIGNIFICANCE OF HEISHANTOU GRANITE HILLS IN INNER MONGOLIA

Wang Chongwen1Liang Zhongpeng2Wang Fuqiang2Kang Zhipeng3Mao Xuechao2
1.Shijiazhuang University of Economics， Shijiazhuang， Hebei， 050931 2.General Institute of Chemical Geology Survey of China Chemical Geology and Mine Bureau，Beijing 100013 3.Inner Mongolia Institute of Geology and mineral resources exploration， Hohehot 010010

Abstract