黑龙江省丰峦—鹤林农场一带晚三叠—早侏罗世二长花岗岩地球化学特征及其意义

李春娟

（黑龙江省有色金属地质勘查七〇七队，黑龙江绥化152054）

黑龙江省丰峦—鹤林农场一带晚三叠—早侏罗世二长花岗岩地球化学特征及其意义

李春娟*

（黑龙江省有色金属地质勘查七〇七队，黑龙江绥化152054）

通过对丰峦—鹤林农场晚三叠—早侏罗世二长花岗岩的岩石化学分析，表明该地区晚三叠—早侏罗世二长花岗岩轻、重稀土分馏明显，重稀土分馏较弱；球粒陨石标准化稀土配分模式为轻稀土富集，重稀土亏损的右倾型。研究区花岗岩Zr/Hf值为18.78～43.84，地幔平均值为34～60，显示出壳幔混源的特征。通过花岗岩MgO-FeOT和CaO-MgO+FeOT构造环境判别图可知二长花岗岩形成于俯冲带的构造环境。

丰峦—鹤林农场；二长花岗岩；地球化学特征

黑龙江小兴安岭—张广才岭地区位于松辽盆地的东缘，属于松嫩地块的组成部分；东以嘉荫—依兰—牡丹江断裂为界与佳木斯地块相接；北以黑河—嫩江断裂为界与兴安地块相连。该区是我国东北的一条重要的铅、锌成矿带。近年来在该区的找矿取得了很大的突破，相继发现了一批大、中、小型矿床、矿点，经研究发现，这些矿床的成因均与晚三叠—早侏罗世二长花岗岩密切相关。丰峦、鹤林农场一带位于小兴安岭—张广才岭成矿带内，且区内大面积出露花岗类岩石，但关于该区花岗岩研究的文献却寥寥无几。对与成矿关系最为密切的晚三叠—早侏罗世二长花岗岩进行岩石地球化学特征研究，以期能够对找矿有进一步的意义。

1　区域地质背景

研究区地层区划属张广才岭—完达山地层大区松花江地层区伊春—尚志地层分区。区域出露地层有古生界二叠系下统土门岭组（P1t）细砂岩、粉砂岩互层、中粗粒长石石英砂岩夹大理岩、粉砂质板岩，新生界第四系现代河床河漫滩堆积层（Qhal）。

研究区大地构造位置位于兴安岭—内蒙地槽褶皱区，伊春—延寿褶皱系，丰茂—亚布力地槽褶皱带、格金河—双河断褶束［7］。

区域岩浆活动频繁，未见火山岩，侵入岩发育，按侵入期次分为晚奥陶世角闪辉长岩、似斑状黑云母二长花岗岩；中石炭世片麻状黑云母二长花岗岩；晚三叠—早侏罗世辉石闪长岩、中粗粒二长花岗岩、斜长花岗岩、正长花岗岩；早白垩世花岗斑岩、石英斑岩、正长斑岩。该区内脉岩为闪长岩、闪长玢岩、花岗细晶岩。

2　岩石学特征

岩石风化面呈浅肉红、褐色，新鲜面多呈灰色。具中粗粒似斑状花岗结构，局部岩石具由中粗—粗中粒似斑状结构的渐变变化，块状构造。钾长石似斑晶：多呈浅肉红、褐色，半自形宽板状，大小1～2cm，为巨粒级，条纹长石为主，次为微斜条纹长石，占5%～15%；基质：中粗粒结构，主要矿物有：钾长石：浅肉红、浅灰色宽板状半自形，以条纹长石为主，次为微斜条纹长石，条纹斑块状、树枝状、脉状和鳞片状，卡氏双晶发育白色、褐色，半自形宽板状、板柱状、他形粒状，弱环带—环带清晰，格子状双晶隐约可见，聚片双晶残留边缘局部与石英呈文象交生，晶体包含斜长石小晶体呈交代净边结构，粒径2～7mm，含量30%～40%；斜长石：呈宽窄不一的细密聚片双晶纹，以更长石为主，少为更中—中长石，大小2～6mm，含量25%～35%；石英：灰白色、烟灰色，他形粒状集合体，波状消光，局部与钾长石或黑云母镶嵌分布，粒径2～5mm，含量20%～45%；暗色矿物以黑云母为主，较富铁质，褐色，片状集合体，吸收性明显，粒径0.5～2.0mm，含量2%～5%，为铁质黑云母；角闪石：绿色，不规则或半自形柱状。

3　花岗岩地球化学特征

本次工作选取了3件具有代表性的样品进行主量元素、微量元素、稀土元素分析，分析测试结果见表1，表2，表3。

3.1主量元素地球化学特征

表1　研究区二长花岗岩岩硅酸盐分析结果表

表2　研究区侵入岩微量元素分析结果一览表

表3　研究区二长花岗岩稀土元素分析结果表

晚三叠世—早侏罗世二长花岗岩SiO2含量介于73.68%～76.90%之间，平均含量为75.27%，属酸性岩石；Na2O+K2O含量介于8.06%～8.65%之间，W （K2O）/W（Na2O）介于1.13～1.83之间，属富钾质岩系；A/CNK主要介于1.04～1.05之间，属过铝质岩石，SiO2过饱和型岩石；里特曼指数δ为1.25～2.12，主要属于钙碱性系列（见图1、图2）。显示出富K钙碱性系列花岗岩特征，Al含量相对稍偏高，A/CNK均＞1.1，表现出S型花岗岩特征。岩石分异指数（DI）为88.33～95.84，反映分异程度较高。

图1　研究区二长花岗岩全碱SiO2图

3.2稀土元素地球化学特征

研究区晚三叠—早侏罗世二长花岗岩稀土元素总量∑REE为（61.88～212.52）×10-6，平均值为123.34× 10-6；LREE为（56.50～192.78）×10-6，平均值为110.71× 10-6；LREE/HREE的变化范围为6.49～10.50，平均值为8.92；（La/Yb）N变化范围为5.79～14.55，平均值为10.11，（Gd/Yb）N变化范围为1.20～3.96，平均值为2.24，总体看区内岩石轻、重稀土分馏明显，重稀土分馏较弱；具有Eu负异常（δEu=0.19～0.25，平均值为0.23）及弱Ce负异常（δCe=0.82～0.89，平均值为0.86），球粒陨石标准化稀土配分模式（图4）为轻稀土富集，重稀土亏损的右倾型。Eu的负异常可能是由斜长石分离结晶作用引起的。

图2　研究区二长花岗岩FAM图

图3　研究区二长花岗岩SiO2-K2O图

3.3微量元素地球化学特征

原始地幔标准化微量元素蛛网图（图5）中，相对富集Rb、K和化学性质活泼的不相容元素Pb等大离子亲石元素（LILEs），亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti等，样品中P、Ti的强烈亏损表明岩浆经历了磷灰石、钛铁矿、榍石、角闪石、黑云母等含P、Ti矿物的分离结晶。Nb、Ta的亏损反映了岩浆来源于地壳或是受到了地壳物质的强烈混染。Sr含量随着岩浆的演化，降低趋势加剧，这同Eu的变化基本一致，反映岩浆演化晚期发生了以斜长石为主的分离结晶。

图4　稀土元素球粒陨石标准化分布型式图

图5　微量元素原始地幔标准化蛛网图

3.4花岗岩的源区组成

研究区花岗岩属于典型的高钾钙碱性花岗岩，稀土元素总量∑REE含量较低，在（38.94～256.86）×10-6之间，平均值为138.14×10-6，明显低于A型花岗岩的∑REE平均值，与S型花岗岩的∑REE基本一致。

研究区花岗岩铝饱和指数Al2O3/（CaO+Na2O+ K2O）（分子数之比）一般介于0.62～1.83之间，基本均大于1，里特曼指数σ介于2.07～7.87之间，应属过铝质钙碱性岩石系列。K2O含量一般介于2.99%～6.82%之间，多数大于4%，CaO含量介于0.23%～6.80%之间，平均值1.59，属高钾低钙岩系，为富钾钙碱性花岗岩类（KCG），岩石具明显的低Sr高Yb的微量元素特征，与斜长石平衡，源区相当于斜长角闪岩相，形成于较浅的深度。稀土元素曲线图反映该花岗岩类岩浆是岩浆经结晶分异后的残余岩浆、上升侵位形成的，也具有部分幔源岩浆的成分，但花岗岩类地壳物质参与的比例大一些。表明花岗岩类的岩浆为地壳+地幔混合来源。研究区花岗岩Zr/Hf值为18.78～43.84，地幔平均值为34～60（Wedepohl et al.，1977），同样也显示出壳幔混源的特征。

3.5花岗岩成岩构造环境判别

通过花岗岩MgO-FeOT和CaO-MgO+FeOT构造环境判别图（图6）可知，区内花岗岩均为IAG+ CAG+CCG型，属造山类花岗岩。在Rb-Y+Nb构造环境判别图中（图6）岩石样品点均落入VAG（火山弧花岗岩）区域内，在Nb-Y判别图中（图6），数据点主要落VAG+syn-COLG（火山弧花岗岩+同碰撞花岗岩）区域内，反映花岗岩为形成于俯冲带的构造环境。岩浆相对富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素，亏损Nb、P、Ti等高场强元素的特征也反映了岩浆形成于与俯冲带有关的陆缘环境或岛弧构造环境。

晚三叠—早侏罗世二长花岗岩R1-R2（图7）构造关系图解上投点较集中，主要落在同碰撞与造山后花岗岩区，而在微量元素构造环境判别图解中（图6）则主要落在火山弧花岗岩区，向板内花岗岩区靠近，显示造山作用晚期构造体制转换后的伸展作用伴随的岩浆活动响应。

图6　花岗岩形成的构造环境判别图

4　结论及认识

（1）研究区内二长花岗岩岩石轻、重稀土分馏明显，重稀土分馏较弱；球粒陨石标准化稀土配分模式为轻稀土富集，重稀土亏损的右倾型。多数二长花岗岩Eu呈现负异常，Eu的负异常可能是由斜长石分离结晶作用引起的。

（2）研究区二长花岗岩具明显的低Sr高Yb的微量元素特征，Zr/Hf值为18.78～43.84，地幔平均值为34～60（Wedepohl et al.，1977），显示出壳幔混源的特征。

图7　花岗岩类R1、R2构造环境判别图解

（3）通过花岗岩MgO-FeOT和CaO-MgO+ FeOT构造环境判别图可知，区内二长花岗岩属造山类花岗岩。在Rb-Y+Nb构造环境判别图中岩石样品点均落入VAG（火山弧花岗岩）区域内，在Nb-Y判别图中，数据点主要落VAG+syn-COLG（火山弧花岗岩+同碰撞花岗岩）区域内，反映晚三叠—早侏罗世二长花岗岩为形成于俯冲带的构造环境。

［1］Boynton W V.Geochemistry of the Rare Earth Elements：Meterorite Studies：In：Henderson P（ed），Rare Earth Element Geochemistry［J］.Elservier，1984：63-114.

［2］Hanson G N.Rare Earth Elements in Petrogenetic Studies of Igneous Systems［J］.Ann.Rev.Earth&Planet Sci，1980，8：371.

［3］黎彤.化学元素的地球丰度［J］.地球化学，1976，5（3）：167-174.

［4］韩振新，郝政平，侯敏.小兴安岭地区与加里东期花岗岩类有关的矿床成矿系列［J］.矿床地质，1995，14（4）：293-302.

［5］蔡明海，梁婷，吴德成，等.桂西北丹池成矿带花岗岩地球化学特征及其构造环境［J］.大地构造与成矿学，2004，28（3）：306-313.

［6］韩振新，徐衍强，郑庆道.黑龙江省重要金属和非金属矿产的成矿系列及其演化［M］.黑龙江人民出版社，2004.

［7］黑龙江省地质矿产局.黑龙江省区域地质志［M］.北京：地质出版社，1993.

［8］黑龙江省地质矿产局.区域地质志与区域矿产总结［R］.2004.

P59

A

1004-5716（2016）03-0145-05

2015-11-30

2015-12-15

李春娟（1984-），女（汉族），黑龙江绥化人，工程师，现从事地质勘查工作。