大兴安岭北段克-河地区满克头鄂博组流纹岩的年代及地球化学特征

王春宇 ， 王东彬， 屈嘉骥

(1.黑龙江科技大学 矿业工程学院, 哈尔滨 150022； 2.黑龙江石宝科技有限公司， 哈尔滨 150030)

大兴安岭北段克-河地区满克头鄂博组流纹岩的年代及地球化学特征

王春宇1， 王东彬1， 屈嘉骥2

(1.黑龙江科技大学 矿业工程学院, 哈尔滨 150022； 2.黑龙江石宝科技有限公司， 哈尔滨 150030)

为了确定大兴安岭北段克-河地区的满克头鄂博组形成时代及其构造环境，对满克头鄂博组流纹岩开展年代学、岩石地球化学的研究。年代学研究采用U-Pb测年法，岩石地球化学研究是对流纹岩样品进行主量元素、微量元素及稀土元素测试，通过数据分析研究确定其构造背景。结果表明：满克头鄂博组流纹岩属钙碱性岩石系列中的高钾低铝质类型；年龄为132.20±0.49 Ma，形成于早白垩世，并不是以往认为的晚侏罗世；满克头鄂博组流纹岩的形成可能与蒙古-鄂霍次克洋闭合后的造山带伸展作用有关。

U-Pb年龄； 满克头鄂博组； 流纹岩； 克-河； 大兴安岭

大兴安岭地区广泛分布大面积中生代火山岩，众多学者对该区中生代火山岩进行了较为详细的研究工作[1-7]。同时，也对该区的岩浆构造演化及成矿条件进行分析探讨[8-10]，并对中生代火山岩的成因、形成年代及控矿特征持有不同观点[11-12]。研究区位于大兴安岭北段主脊上，森林覆盖严重，露头出露极差，以往地质工作程度较低。笔者在该区1∶5万区域矿产地质调查工作基础上，对研究区内满克头鄂博组火山岩进行年代学、岩石学、地球化学特征研究，并对其形成时代，构造背景进行探讨，为大兴安岭北段中生代火山岩的研究提供新的佐证。

1 地质概况及岩石学特征

研究区中生代-新生代受东部滨太平洋板块对欧亚板块俯冲的影响，属于滨太平洋陆缘构造带。区域构造活动强烈、岩浆活动频繁，区内中生代火山岩极其发育，出露的地层主要有侏罗系塔木兰沟组(J2tm)，早白垩世满克头鄂博组(K1mk)、玛尼吐组(K1mn)、白音高老组(K1b)，全新统现代河谷冲洪积层(Qh)。区内侵入岩不发育，构造以北东向为主，北西向次之，见图1。

图1 克-河地区地质示意

满克头鄂博组在研究区内出露面积极大，岩性主要为流纹岩、流纹质火山碎屑岩夹少量英安质岩石、凝灰砾岩、凝灰砂岩、沉凝灰岩等。其中流纹岩为该组的主体岩性，岩石手标本多见灰色、灰白色、浅紫色，多以少斑和隐晶质结构为主，构造可见块状构造、流纹构造、石泡构造。通过对石泡流纹岩显微镜下观察，见图2，发现石泡流纹岩为斑状结构、基质球粒结构。组成岩石的矿物成分主要为斑晶、基质及球形石泡三部分，斑晶主要有石英、钾长石，基质主要由显微细粒石英、长石组成；蚀变矿物为高岭石等；副矿物为不透明铁质矿物。斑晶：钾长石，呈板柱状、破碎状，具有明显的卡氏双晶，最高干涉色一级灰白，发生高岭土化，以正长石和透长石为主，钾长石被高温熔蚀，含量占斑晶整体的80%；石英，呈它形粒状，边部被熔蚀呈港湾状，具有较窄的反应边，最高干涉色一级黄白，一轴晶正光性，正低突起，含量占斑晶整体的20%。基质：显微细粒石英、长石，主要充填于球形石泡之间，另有呈拔丝状长英质物质充填其中，含量占岩石整体的15%。球形石泡：为该岩石的主要组成部分，呈球形、椭球形，石泡内部主要充填玻璃质、显微隐晶质长英质物质，石泡后期发生脱玻化，形成放射状球粒结构，其中有少量的石英和长石，部分石泡可见同心环，含量占岩石整体的80%。

图2 满克头鄂博组流纹岩显微照片

2 年代学研究

对研究区内满克头鄂博组流纹岩进行锆石测年，锆石由河北省区域地质调查所实验室分选，锆石制靶及LA-ICP-MS 锆石U-Pb 定年在中国地质科学院矿产资源研究所完成测试，所使用仪器为Finnigan Neptune 型MC-ICP-MS和Newwave UP 213 紫外激光剥蚀系统。

天然铀有234U、235U、238U 三 种同位素，235U和238U以不同衰变速率分别衰变成207Pb 和206Pb；232Th 衰变成208Pb。衰变过程中中间子体寿命很短可以忽略，因此可将207Pb、206Pb、208Pb 视为由235U、238U、232Th 直接形成。锆石中富含U 和Th，贫普通Pb，可以认为锆石形成时不含普通Pb，即测定的所有Pb 都为U 和Th 衰变而成。则通过测定样品中的235U、238U、207Pb 和206Pb 含量，一个样品可以同时获得3个独立的年龄( 即206Pb/238U 年龄、207Pb/235U年龄和207Pb/206Pb 年龄)。U-Pb 谐和图，见图3，U-Pb 同位素定年数据见表1。

表1 满克头鄂博组流纹岩锆石同位素分析结果

a 谐和图

b 加权值

Fig. 3 Zircon U-Pb concordia diagrams from Manketou’ebo rhyolites

如果这3个年龄在误差范围内一致，说明矿物形成以来其U-Pb 体系是封闭的，其U-Pb 同位素年龄是谐和的，这3个年龄中的任何一个都可以代表矿物形成的年龄[13]，数据方法处理参见YUAN Hong-lin(2004)的参考文献[14]，年龄误差为σ。由表1可知同位素样品T3的19个测点206Pb /238U 年龄为130.9～133.9 Ma，加权平均年龄为132.20±0.49 Ma，通过测年结果可知，大兴安岭北段克一河地区满克头鄂博组流纹岩形成于早白垩世，并不是以往所认为的晚侏罗世[7]。

3 地球化学特征

对该地区流纹岩样品进行常量元素、微量元素及稀土元素分析，元素测定是由澳实分析检测( 广州) 有限公司完成，主量元素分析测试采用X-射线荧光法，微量和稀土元素采用电感耦合等离子体质谱法。

3.1 常量元素特征

样品常量元素测试数据见表2。由表2可知，满克头鄂博期流纹岩SiO2质量分数为70.14%～76.83%，Al2O3质量分数为12.55%～15.13%，K2O为3.85%～4.3%，K2O + Na2O 为7. 42% ～ 8.56%，CaO质量分数为0. 2% ～ 1.34%，里特曼指数σ=1.68～2.75，分异指数质量分数为86.98～93.53%，碱度率为3.18～3.84，在K2O-SiO2图解上样品落入高钾质区(图4a)，在Al2O3-SiO2图上样品落入低铝质区内(图4b)。故该区流纹岩属钙碱性岩石系列中的高钾低铝质类型。

表2 满克头鄂博组流纹岩样品主量元素分析结果

Table 2 Major elementcompositions of Manketou’ebo rhyolites%

样品K10K11 SiO276．8370．14 TiO20．150．36 Al2O312．5515．13 Fe2O30．571．54 FeO0．200．79 MnO0．040．05 MgO0．170．64 CaO0．201．34 Na2O3．124．71 K2O4．303．85

a SiO2-K2O图解

b Al2O3-SiO2图解

3.2 稀土元素及微量元素特征

样品稀土元素及微量元素测试数据见表3和表4，由表3和表4可知，满克头鄂博组流纹岩稀土总量∑REE为165.26×10-6～188.44×10-6，轻重稀土含量比值为3.87～6.09，轻稀土元素富集程度明显增高，重稀土较为贫化，稀土配分曲线右倾，标准值n见图5，重稀土一侧很平缓，斜率不大，而轻稀土曲线倾斜大、陡直。w(La)/w(Sn)=4.53～6.49，说明轻稀土不仅富集，而且分馏明显，重稀土则不富集而且分馏也差。δEu=0.47～0.60，曲线中铕无异常，有明显亏损，而重稀土各元素含量均低，说明其分馏不明显。亲铁元素w(Co)为0.43～2.75×10-6、w(Ni)为2.56～5.25×10-6，均低于维氏丰度值；亲硫元素Cu、Zn等含量均低于维氏丰度值，Pb元素略高于维氏丰度值。

表3 流纹岩样品稀土元素分析结果

Table 3 Trace elementand compositions of Manketou’ebo rhyolites10-6

样品K10K11样品K10K11La42．2037．70Tm0．250．47Ce61．4067．90Yb1．542．87Pr7．778．17Lu0．240．47Nd25．9029．70Y12．5021．30Sm4．095．23∑REE165．26188．44Eu0．601．02LREE141．96149．72Gd3．534．95HREE23．3038．72Tb0．510．73LR/HR6．093．87Dy2．834．36δEu0．470．60Ho0．520．92La/Sm6．494．53Er1．382．65La/Yb18．478．86

表4 流纹岩样品微量元素分析结果

Table 4 Rare elementand compositions of Manketou’ebo rhyolites 10-6

a 配分曲线

b 微量元素株网图

Fig. 5 REE patterns and trace element patterns from Manketou’ebo rhyolites

4 构造背景

满克头鄂博组流纹岩具有高硅高钾钙碱性岩石特征，在微量元素构造判别图解上，样品也落入造山晚期或造山期后构造环境，与造山期后伸展构造环境形成的花岗岩特征相似。众多学者对大兴安岭地区早白垩世时期处于伸展环境的形成机制存在较大的分歧，目前主要有三种观点: 一是与地幔柱活动有关[1,3]，二是与蒙古-鄂霍次克洋闭合后的造山带伸展作用有关[12]，三是与古太平洋板块的俯冲作用及俯冲后的伸展作用有关[4]。相关资料证实蒙古-鄂霍次克海形成于古生代早期，关闭于侏罗纪晚期[11]，大兴安岭地区早白垩世正处于造山期后伸展构造环境，通过研究认为大兴安岭北段克-河地区满克头鄂博组流纹岩的形成与蒙古-鄂霍次克洋闭合后的造山带伸展作用有关。

5 结 论

(1)通过U-Pb同位素测年结果显示，大兴安岭北段克-河地区满克头鄂博组流纹岩年龄为132.20±0.49 Ma，形成于早白垩世，并不是以往认为的晚侏罗世。

(2)通过常量元素分析，满克头鄂博期流纹岩w(SiO2)为70.14%～76.83%，w(Al2O3)为12.55%～15.13%，w(K2O)为3.85%～4.30%，分异指数为86.98～93.53，碱度率为3.18～3.84，显示大兴安岭北段克-河地区流纹岩属钙碱性岩石系列中的高钾低铝质类型。

(3)大兴安岭北段克-河地区满克头鄂博组流纹岩的形成与蒙古-鄂霍次克洋闭合后的造山带伸展作用有关。

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(编辑 晁晓筠 校对 李德根)

Chronology and geochemistry of rhyolites in Manketou’ebo Formation from Keyihe area，north-central Greater Xing’an Range

WangChunyu1，WangDongbin1，QuJiaji2

(1.School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology， Harbin 150022， China 2.Heilongjiang Stone Technology Co.Ltd., Harbin 150030， China)

This paper is a study on the chronology and geochemistry of the rhyolites in Manketou’ebo Formation as a way to determine the Manketou’ebo Formation time and tectonic environment of Keyihe area in north-central Greater Xing’an Range．The study of chronology uses U-Pb method and the study of geochemistry, defined as the test of Major, rare and trace elements of rhyolites samples, can determine the tectonic setting by the data analysis. The study reveals that the Manketou’ebo rhyolites is classified as a high-K low-Al type in calc-alkaline series, ranging in age between 132.20±0.49 Ma，which is the early Cretaceous rather than late Jurassic, as previously thought; the formation of the rhyolites in Manketou’ebo Formation is probably closely associated with the lithosphere extension after the closure of Mongol-Okhotsk Ocean．

U-Pb age; Manketou'ebo formation; Rhyolites; Keyihe; Greater Xing’an range

2016-12-10

王春宇(1982-)，男，黑龙江省依安人，高级工程师，研究方向：矿床学及成矿规律与成矿预测，E-mail：40218843@qq.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2017.01.010

P632.1

2095-7262(2017)01-0046-05

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