黑龙江省多宝山地区中-晚三叠世侵入U-Pb年龄及矿石地球化学特征

2021-04-05徐东海

中国金属通报 2021年1期

徐东海

（黑龙江省自然资源调查院，黑龙江哈尔滨 150036）

调查区位于额尔古纳地块东南部边缘地带，为我国兴蒙造山带的东段，区内地层出露较全，从奥陶系至第四系均有出露，岩浆活动较频繁，不同力学性质的构造形迹均有出露，在古生代地层出露区域各种构造变形尤其复杂，反应了该区经历了多次不同时期构造运动。然而这些不同时期的构造运动又必然控制着反映其基本面貌的地层、岩浆岩和各种不同力学性质的结构面等，在该地区有学者认为北东向构造与北西向构造交汇部位利于成矿[1]。测区地质演化历史漫长，地质构造复杂、火山作用和岩浆活动频繁，矿产资源丰富，区内典型矿床主要包括多宝山铜矿、铜山铜矿、争光金矿及近年来新发现的二道坎银矿，各典型矿床均有不同程度印支期测年数据的出现。前人在该区采取了较多的测年数据[2]，对该地区各时期侵入岩的岩石成因[2，3]、岩石地球化学及其构造背景进行了大量研究。本文依据近年来开展的1：5万区域地质调查工作，针对中-晚三叠世侵入岩入手，探讨该期侵入岩锆石U-Pb年龄及岩石地球化学特征，以期对多宝山地区印支期构造岩浆活动与成矿作用的研究提供一些资料。

1 地质概况

多宝山地区位于大兴安岭东北部，额尔古纳地块东南部边缘地带，为我国兴蒙造山带的东段，大地构造位于松嫩地块与兴安地块拼合带附近（图1）。区内古生代地层主要发育在多宝山铜矿一带及裸河两岸，关鸟河两岸，是黑龙江省古生代地层出露较完整的地区，含丰富的海相生物化石；中生界出露有三叠纪火山岩、白垩纪火山地层，沉积地层以白垩系最为发育。三叠纪火山地层主要为石国明等2018年新建的非正式填图单位-上三叠统清水河火山岩；区内构造—岩浆活动频繁，加里东期、华力西期、印支期—燕山期、燕山早期均有不同规模的岩浆活动，其中印支期—燕山期岩浆活动占主体地位。印支期主要以中-晚三叠世花岗闪长岩为主。

中-晚三叠世侵入岩分布在多宝山铜矿北及裸河水库一带，呈岩株状产出，岩石类型主要为中细粒花岗闪长岩，前人在该岩体测得K-Ar年龄分别为249Ma、242Ma、235Ma、223Ma、232Ma，本次工作在花岗闪长岩岩体上取得一个年龄样品，获得一组谐和较好的锆石U-Pb年龄238.9±1.4Ma。

2 岩石矿物特征

中细粒花岗闪长岩：岩石由斜长石60%、钾长石15%~20%和石英20%组成。粒径0.3mm~2.2mm，以细粒为主。斜长石：半自形粒状，聚片双晶、环带构造发育，常见沿着环带或者晶面中心蚀变较强，钠黝帘石化绢云母化，为更中长石。钾长石：它形，晶面浑浊，主要为微斜长石，见格子状双晶发育。石英：它形，无色，晶面干净，波状消光。副矿物：磷灰石。在深成岩Q-A-P实际矿物和标准矿物分类命名图解中，样品落入花岗闪长岩区，与岩石学定名相符。

人工重砂样品分析结果显示副矿物组合为锆石、磷灰石、黄铁矿、方铅矿、磁铁矿、钛铁矿、榍石、绿黝帘石、褐帘石、角闪石、及赤褐铁矿。

图1 多宝山地区地质简图

3 岩石地球化学特征

3.1 常量元素

根据中-晚三叠世侵入岩常量元素分析结果及其主要参数、CIPW标准矿物可以看出以下特征：

图2 花岗闪长岩锆石U-Pb年龄谐和图

SiO2含量在65.36%~72.32%之间，平均69.69%，为酸性岩类；里特曼指数（σ）在1.77~2.94之间，为钙碱性岩系；全碱(Na2O+K2O）=6.98%~8.11%，在（SiO2）-（Na2O+K2O）图解中投影点全部落于亚碱性系列区；碱度率AR值为2.25~2.69，在碱度率图解中，多数样品落入钙碱性区；在AFM图解中落入钙碱性区；在Al2O3=15.75%~17.06%，A／CNK=1.09~1.36多数样品＞1.1，为过铝质花岗岩类岩石；Na2O/K2O ＞1，富钠贫钾，在SiO2- K2O图解中落入中钾区；CIPW标准矿物磁铁矿（mt）含量为1.07%~2.89%。

分异指数（DI）在81.66~90.11之间，表明岩浆分异结晶程度较高；岩石固结指数（SI）在1.53~5.78之间；长英指数（FL）介于74.9~92.58之间；镁铁指数（MF）介于82.56～93.55之间，说明岩浆酸性程度不高，分异演化作用不强。综上，该期侵入岩属中钾、过铝质钙碱性系列花岗岩，成因类型为I型。

3.2 稀土元素

根据稀土元素分析结果及特征参数表数据，中-晚三叠世侵入岩的稀土总量在63.91×10-6-159.53×10-6之间，平均为91.5×10-6，这个数值远低于世界上酸性岩的平均丰度值（288×10-6），轻重稀土比值在7.99-20.1之间，平均为15.42，根据（Ce/Yb）N＞1，稀土配分曲线右倾显示轻、重稀土分馏明显，属轻稀土富集型，δEu在0.79-1.2之间，铕呈弱-无亏损，具弱-无异常，其中一个样品出现弱的正异常，原因可能是该样品采样或数据分析出现问题。曲线形态与地壳重融型花岗岩的稀土分配型式相类似。总体上稀土配分曲线具有较为一致的分布型式，反映它们是同期、同成因岩浆活动的产物。

3.3 微量元素

根据微量元素分析结果，从微量元素蛛网图可看出，该时代侵入岩微量元素，Ba、K、Sr明显富集，La富集不明显，U、Nb、P、Ti明显亏损，显示钙碱性岩浆中Nb、P、Ti三元素的特征。其中一个样品明显与其它样品的曲线不一致，可能是该样品的取样或数据分析出现问题导致。

4 同位素年龄

本次工作在花岗闪长岩岩体上取得一个年龄样品，获得一组谐和较好的锆石U-Pb年龄（图2）238.9±1.4Ma，从阴极发光电子图像显示锆石多为自形-半自形粒状，晶形完好度一般，晶棱与晶面相对清晰，可见自形生长纹、生长环带。从分析结果可见Th/U大于0.4，显示为岩浆锆石特征，该组年龄基本代表了花岗闪长岩的结晶年龄，结合地质关系，其时代确定为中-晚三叠世。

5 探讨与结论

5.1 成因探讨

中-晚三叠世侵入岩，ω（SiO2）含量为介于65.36-72.32%之间，A/CNK大于1，且CIPW标准矿物中出现刚玉、磁铁矿，推测其为“I”型花岗岩（Chappell和White 1974，1983），总体上看，该期花岗岩属过铝质钙碱性系列岩石，成因类型为I型。

5.2 构造环境探讨

本期侵入岩属过铝质亚碱性系列岩石，成因类型为I型。岩石地球化学特征及REE配分型式均显示壳幔混源特点。结合其产出的地质背景来看，该期侵入岩具有被动侵位的特点。在构造环境R1-R2图解中样点落入同碰撞期和碰撞后抬升区，在Nb-Y判别图上，所有样品均落入火山弧花岗岩（VAG）区加同碰撞花岗岩区（VAG+COLG），在Rb-Yb+Nb判别图上，样品落入火山弧花岗岩（VAG）区，说明该期岩石形成构造环境与造山运动有关。在区域压性—剪切应力场的作用下，深大断裂进入活跃期，测区形成一套板块碰撞前→碰撞后的抬升→同碰撞→造山后伸展的一个连续构造的花岗质侵入岩浆系列，其与岛弧岩浆作用及陆—陆碰撞有关。在中晚三叠世地壳变薄拉张，中酸性岩浆侵入，形成本期花岗闪长岩岩体。