邵 軍，李永飛，周永恒，王宏博，張 璟

沈陽地質礦產(chǎn)研究所/中國地質調(diào)查局沈陽地質調(diào)查中心，沈陽 110034

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中國東北額爾古納地塊新太古代巖漿事件
——鉆孔片麻狀二長花崗巖鋯石LA-ICP-MS測年證據(jù)

邵 軍，李永飛，周永恒，王宏博，張 璟

沈陽地質礦產(chǎn)研究所/中國地質調(diào)查局沈陽地質調(diào)查中心，沈陽 110034

額爾古納地塊基底巖石時代與構造屬性一直頗受爭議。筆者對額爾古納地塊南部比列亞鉛鋅多金屬礦區(qū)ZK6301鉆孔226 m片麻狀二長花崗巖巖心進行了鋯石LA-ICP-MS定年。測試結果顯示,24個測試點的數(shù)據(jù)均在諧和線上，207Pb/206Pb年齡包括4個不同年齡區(qū)段，分別為：2 549～2 562 Ma(加權平均年齡為(2 555±19) Ma，MSWD=0.17，n=3)，2 596～2 624 Ma(加權平均年齡為(2 606±17) Ma，MSWD=0.032，n=17)，2 688～2 715 Ma(加權平均年齡為(2 702±18) Ma, MSWD=0.70,n=3)，2 786 Ma(n=1)。通過鋯石的Th，U質量分數(shù)與Th/U值分析，207Pb/206Pb年齡((2 606±17) Ma)代表了該片麻狀二長花崗巖的結晶年齡；207Pb/206Pb年齡((2 549～2 562) Ma)很可能代表了構造熱事件的作用年齡；本次報道的巖石結晶年齡，揭示了額爾古納地塊上存在新太古代的結晶基底。結合前人研究資料分析可知，額爾古納地塊上該期變質結晶基底可能在該地塊的南、北部均有分布，并且得爾布干斷裂可能并非該地塊的南部邊界。綜合分析前寒武紀古老地塊的演化歷史可得出，額爾古納地塊經(jīng)歷了全球大陸構造旋回演化的完整過程。

額爾古納地塊；片麻狀二長花崗巖；鋯石U-Pb年齡；新太古代；得爾布干斷裂；比列亞鉛鋅多金屬礦區(qū)

0 引言

固體地球的早期演化特征與歷史一直是早前寒武紀地球科學研究領域的重要內(nèi)容。額爾古納地塊地處大興安嶺北部，大地構造上隸屬于中亞造山帶東部，具有長期而復雜的地質演化歷史[1-2]。該地塊的前寒武紀變質巖系被稱為“興華渡口群”[3]，由于該巖群經(jīng)歷了長期的變質作用過程，對于其形成時代與組成單元一直存在爭議[3-12]。近年來，隨著區(qū)測工作與研究程度的不斷深入，原興華渡口群被賦予了新的含義，可以劃分為變質表殼巖和變質深成巖兩部分(綠巖-花崗巖帶)[5-6];而目前所及的興華渡口群專指由變質基性--酸性火山巖及部分變質沉積巖系構成的變質表殼巖系，該巖系的時代主要歸屬于古元古代[6]。但是，隨著同位素定年測試方法的更新與改進，該巖群的年齡又有了寒武紀或者新元古代的報道[5,8-14]。對額爾古納地塊上分布的變質深成巖來說，研究發(fā)現(xiàn)莫爾道嘎--太平川、奇乾、阿龍山、風水山等地侵入體時代為新元古代[2,6,13,15-20]。綜合前人研究資料分析，根據(jù)巖石測年數(shù)據(jù)當中部分捕獲圍巖的鋯石年代學信息，推測額爾古納地塊內(nèi)存在著相當于新太古代--早元古代的古老結晶基底[5]，但是，目前一直未有發(fā)現(xiàn)新太古代古老結晶基底的巖石報道。究其原因，主要是由于額爾古納地塊上的興華渡口群分布較為零散，加之不同地區(qū)對于興華渡口群組合的認識不盡相同所致。

本文所報道的額爾古納新太古代基底變質深成巖，發(fā)現(xiàn)于得爾布干鎮(zhèn)西南部比列亞鉛鋅多金屬礦區(qū)ZK6301鉆孔226 m中巖心。該期片麻狀二長花崗巖的首次發(fā)現(xiàn)，進一步佐證了額爾古納地塊上存在該時期巖漿事件的事實，并為研究額爾古納地塊新太古代時期巖漿熱事件在造山帶的形成與演化過程中的作用，以及對中亞造山帶的古構造格局、形成演化具有重要的意義。

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)地處額爾古納地塊中部，該地塊的變質基底主要由角閃巖相興華渡口群、綠片巖相佳疙瘩組和額爾古納河組中淺變質巖系組成。其中:興華渡口群出露在奇乾--莫爾道嘎一帶，呈大小不等的塊體產(chǎn)出于前中生代花崗巖中，是由黑云斜長角閃巖、黑云斜長片巖、白云質大理巖、云英片巖、黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖、大理巖、片麻巖、磁鐵石英巖等組成的變質表殼巖；佳疙瘩組總體規(guī)模不大，集中分布于莫爾道嘎--佳疙瘩村一帶，下部巖性為云母片巖、千枚巖、大理巖、變長石石英砂巖、(綠簾石化)板巖、變石英砂巖、石英二云片巖等,上部巖性為變中基性火山巖、千枚巖、微晶片巖、變砂巖、大理巖等構成的一套火山-沉積建造組合，形成于活動陸緣構造環(huán)境；額爾古納河組為一套微晶--隱晶灰?guī)r、結晶灰?guī)r。

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的花崗巖及中生代火山巖?；◢弾r主要為新元古代、華力西期、印支期、燕山期。新元古代變質深成巖出露于得爾布干深斷裂以北，構成北東向展布的新元古代構造巖漿巖帶。華力西期--印支期--燕山早期中酸性侵入巖疊加于新元古代變質深成巖之上，呈巖基、巖株產(chǎn)出，主要巖性為石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、斑狀花崗巖等。燕山晚期研究區(qū)作為大興安嶺火山巖帶的一部分，火山活動十分強烈，主要為以中性火山熔巖夾火山碎屑巖為主，巖漿侵入活動較弱(圖1)。

1.甘河組；2.白音高老組；3.龍江組；4.瑪尼吐組；5.滿克頭鄂博組；6.塔木蘭溝組；7.莫爾道嘎組；8.早白堊世流紋斑巖；9.早白堊世花崗閃長巖；10.早白堊世閃長巖；11.晚侏羅世花崗斑巖；12.晚侏羅世二長花崗巖；13.侏羅紀正長花崗巖；14.晚侏羅世流紋斑巖；15.晚侏羅世正長巖；16.三疊紀花崗閃長巖；17.二疊紀花崗閃長巖；18.新元古代正長花崗巖；19.晚侏羅世英安巖；20.花崗斑巖；21.斷裂；22.推測斷裂；23.鉛鋅礦；24.地名。 F1.牡丹江斷裂；F2.敦化--密山斷裂；F3.依蘭--伊通斷裂；F4.西拉木倫--長春斷裂；F5.嫩江斷裂；F6.塔源--喜桂圖斷裂；F7.躍進山斷裂；F8.赤峰--開原斷裂。圖1 研究區(qū)地質簡圖及采樣位置Fig.1 Sketch geological map of the study area and sampling location

2 巖體與巖石特征

本次研究的樣品(K12B4)采自內(nèi)蒙古自治區(qū)根河市得爾布干鎮(zhèn)西南比列亞鉛鋅多金屬礦區(qū)ZK6301鉆孔(坐標為：120°58′08.7″E，50°59′06.4″N)226 m深處(圖1)，該井段巖石主要為片麻狀二長花崗巖，上部巖層主要為大興安嶺北段廣泛發(fā)育的中侏羅世塔木蘭溝組火山熔巖與碎屑巖(圖1)。在區(qū)域地質圖(圖1)上，研究區(qū)發(fā)育大量中生代花崗巖體，位于研究區(qū)西北部的太平川巖體是該區(qū)發(fā)育最老的巖體，年齡為791.4 Ma[2]。

本次采樣片麻狀二長花崗巖，片麻狀構造，細?；◢徑Y構；巖石中板條狀黑云母和長英質礦物沿其長軸方向大致呈定向排列，其中黑云母多沿其條狀方向以大致平行的似脈狀或長扁豆狀的不連續(xù)條帶產(chǎn)出(圖2)。主要由石英、鉀長石、斜長石和黑云母組成。其中，石英體積分數(shù)約為30%，半自形--他形，過半數(shù)石英顆粒被拉長呈條狀，其余的多呈粒狀。條狀的石英多為他形晶且多沿其長軸方向定向排列，粒徑大多為0.07～0.12 mm；粒狀石英多呈半自形--他形晶，粒度大多為(0.50 mm×1.00 mm)～(0.12 mm×0.50 mm)；斜長石呈半自形晶，短板狀，具聚片雙晶且有的雙晶條帶很細密，顯示其應為更長石。斜長石多數(shù)輕微絹云母化，粒度基本上與粒狀石英相同。鉀長石呈他形粒狀或半自形板狀，有時隱約可見格狀雙晶，屬微斜長石。鉀長石和斜長石合計體積分數(shù)約為50%；黑云母多呈板條狀自形--半自形晶，少數(shù)呈板狀，具淺黃褐色--褐色多色性，多沿長軸方向定向排列，常以條帶狀的集合體形式出現(xiàn)，體積分數(shù)約為10%。副礦物磷灰石呈針柱狀或粒狀，鋯石呈粒狀。

Q.石英；Kfs.鉀長石；Pl.斜長石；Bi.黑云母。圖2 研究區(qū)片麻狀二長花崗巖鏡下相片F(xiàn)ig.2 Micrographs of the gneissic monzogranite in the study area

3 分析方法

樣品采用常規(guī)方法進行破碎，經(jīng)浮選和磁選后，在雙目鏡下挑選出晶形和透明度較好的鋯石顆粒制成樣品靶，鋯石樣品靶的制備與SHRIMP定年鋯石樣品制備方法相同[21]。鋯石的陰極發(fā)光(CL)顯微照相在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成。

鋯石LA-ICP-MS原位U-Pb同位素年齡分析在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成。測試儀器為電感耦合等離子體質譜儀(Agilent 7500c)和準分子激光剝蝕系統(tǒng)(COMPExPro102)聯(lián)機，激光器為ArF準分子激光器。激光剝蝕束斑直徑為32 μm，激光能量密度為10 J/cm2，剝蝕頻率為5 Hz。實驗中采用He作為剝蝕物質的載氣，Ar為輔助氣。鋯石年齡計算采用標準鋯石Plesovice(337 Ma)作為外標[22]，標準鋯石91500為監(jiān)控盲樣[23]。元素含量采用國際標樣NIST610作為外標，29Si為內(nèi)標元素進行校正。剝蝕樣品前先進行15次激光脈沖的預剝蝕，采集20 s的空白，隨后進行62 s的樣品剝蝕，剝蝕完成后在樣品池沖洗2 min。采樣方式為單點剝蝕，每完成5個測點的樣品測定，加測標樣1次。在15個鋯石樣品點前、后各測2次NIST610。樣品的同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用GLITTER4.4.2程序計算，普通鉛校正使用Anderson[24]給出的程序計算，加權平均年齡及諧和圖的繪制使用Isoplot/Ex(3.0)完成[25]。分析數(shù)據(jù)及鋯石U-Pb諧和圖給出誤差為1σ，95%的置信度。

4 分析結果

圖3 研究區(qū)片麻狀二長花崗巖(K12B4)鋯石陰極發(fā)光圖像與測點位置Fig.3 CL images and dating spots of Zircon grains from the gneissic monzogranite in the study area

本次研究的片麻狀二長花崗巖(K12B4)樣品，采自比列亞鉛鋅多金屬礦區(qū)ZK6301鉆孔226 m深處。從片麻狀二長花崗巖選取的鋯石晶體形態(tài)多為短柱狀，個別呈長柱狀。鋯石粒徑為100～150 μm，長寬比大部分為2∶1左右，晶面和錐體形態(tài)完好(圖3)。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示，該組鋯石發(fā)育明顯的振蕩環(huán)帶(圖3)，同時鋯石Th/U值均大于0.4(表1)，具有典型巖漿鋯石的特點[26]。

對該樣品進行了29個點的分析，分析結果見表1。一般來說，對于大于1 000 Ma的鋯石年齡數(shù)據(jù)，鋯石207Pb/206Pb年齡值較為可信。除去5個諧和度小于95%的數(shù)據(jù)點(點號02，05，06，23，25)外，其余24個點的數(shù)據(jù)均在諧和線上(圖4)。4個不同年齡區(qū)段分別為：2 549～2 562 Ma(點號12、14、24，3顆鋯石);2 596～2 624 Ma(17顆鋯石)，2 688～2 715 Ma(點號01、15、28，3顆鋯石)，2 786 Ma(點號13，1顆鋯石)。其中，17顆鋯石微區(qū)記錄的207Pb/206Pb年齡十分一致，集中變化于2 596～2 624 Ma，加權平均年齡為(2 606±17) Ma(n=17，MSWD=0.032)，代表其結晶年齡，表明片麻狀二長花崗巖形成于新太古代。

圖4 研究區(qū)片麻狀二長花崗巖鋯石U-Pb諧和圖與加權平均年齡圖Fig.4 Zircon U-Pb Concordia diagram and weight mean age diagram for the gneissic monzogranite in the study area

點號13年齡為(2 786±29) Ma，這顆鋯石具有明顯的韻律環(huán)帶，Th/U值為0.52，應該為巖漿鋯石，說明巖漿在結晶過程中捕獲老鋯石的結晶年齡。

點號01、15、28年齡為2 689～2 715 Ma(加權平均年齡為(2 702±18) Ma, MSWD=0.70,n=3)，這3顆鋯石同樣具有明顯的韻律環(huán)帶，Th/U值分別為0.52、0.71、0.59，說明為巖漿鋯石，代表巖漿結晶過程中捕獲老鋯石的結晶年齡。

點號12、14、24年齡為2 549～2 562 Ma(加權平均年齡為(2 555±19) Ma, MSWD=0.17，n=3)，這3顆鋯石中點號14、24兩顆鋯石具有明顯的韻律環(huán)帶，點號12這顆鋯石具有韻律環(huán)帶結構，同時見有暗色的核；這3顆鋯石的Th/U值分別為0.99、0.75、0.65，說明為巖漿鋯石。但是，在所有的分析數(shù)據(jù)中，這3顆鋯石具有明顯的高Th、U質量分數(shù)，分別為(136.0×10-6，138.0×10-6)、(148.0×10-6，196.0×10-6)、(117.0×10-6，179.0×10-6)，明顯高于最老鋯石(點號13)的Th、U質量分數(shù)(46.9×10-6，90.0×10-6)(表1)。因此，這3顆鋯石年齡(2 549～2 562 Ma)很可能是受到了后期構造熱事件的影響，代表了構造熱事件的作用時期。

綜上分析，筆者研究的片麻狀二長花崗巖的形成時代為(2 606±17) Ma的新太古代。

5 討論

5.1 額爾古納地塊的時代屬性

眾所周知，中亞造山帶是古亞洲洋及其中眾多微大陸塊體長期演化的結果，也是全球顯生宙大陸地殼增生最為顯著的地區(qū)[27-28]。額爾古納地塊[4，6，29-31]是中亞造山帶東部重要的微地塊之一,因此，對于該地塊構造屬性的研究是了解中亞造山帶演化歷史的基本途徑。

長期以來，前人對于額爾古納地塊是否存在新太古代的變質結晶基底以及該時期變質結晶基底的分布范圍，一直未有明確的定論[2，6，8-20，32]。盡管各種巖類鋯石U-Pb年齡均顯示出有新太古代變質結晶基底信息[11-12]，但是并未真正發(fā)現(xiàn)代表該時期的變質結晶基底形成的巖石。額爾古納地塊上發(fā)育的變質深成巖主要分布于得爾布干深斷裂以北漠河--富克山--奇乾與盤古林場--滿歸--加疙瘩地區(qū)[6]，構成一條北東向分布構造巖漿巖帶，對于這些變質深成巖的年代學研究表明，其形成時代主要為新元古代[2，13，15-20，32]，并未有早于新元古代的變質深成巖發(fā)現(xiàn)。值得一提的是，近年來通過對東北地區(qū)傳統(tǒng)上認為的前寒武紀地質體(地層)的研究表明，它們主要形成于古生代和早中生代[8，33-34]。但是，微陸塊上發(fā)育大量的晚古生代地層中的碎屑鋯石年齡卻含有元古宙乃至新太古代的信息[35]，可能暗示東北地區(qū)應該存在元古宙與新太古代的地質體。

本次樣品采于得爾布干西南比列亞鉛鋅多金屬礦區(qū)ZK6301鉆孔226 m深處，巖性為片麻狀二長花崗巖，其鋯石LA-ICP-MS 定年結果為(2 606±17)Ma(n=17，MSWD=0.032)，進一步證實額爾古納地塊上不僅存在前寒武紀的變質結晶基底這一事實，而且將該地塊上發(fā)育的變質深成巖時代由新元古代更新為新太古代。同時，將傳統(tǒng)上額爾古納地塊上發(fā)育的變質深成巖的分布范圍向南推移至得爾布干斷裂地區(qū)，改變了變質深成巖分布于該深大斷裂以北這一認識。再者，根據(jù)對中國北方孔茲巖系的研究表明[36]，前人推測漠河地區(qū)門都里河一帶出露的“興華渡口群”可能為額爾古納地塊的新太古代?--古元古代結晶基底[5];但是，新近的研究結果表明，這一巖群原巖形成時代為新元古代，而變質年齡為泛非期[9-12]。本次得爾布干地區(qū)發(fā)現(xiàn)的新太古代片麻狀二長花崗巖，是在額爾古納地塊南部地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的新太古代的結晶基底。

5.2 構造意義

綜觀全球各大陸的演化歷史，新太古代末期至古元古代早期(2.6～2.4 Ga)，大陸在完成克拉通化之后經(jīng)歷廣泛的裂解作用[37-39]。額爾古納地塊發(fā)育的變質表殼巖系和變質深成侵入體均可與世界及我國典型地區(qū)花崗巖-綠巖地體相對比，巖石組合反映了一個類似于大陸邊緣弧后裂谷型火山-沉積盆地的構造環(huán)境[6]。近年來，額爾古納地塊上相繼發(fā)現(xiàn)了古元古代末期的巖漿事件與中新元古代時期重要的地殼增生事件[2，30-32]。值得一提的是，在額爾古納地塊上分布的南華系綠片巖相佳疙瘩組中新發(fā)現(xiàn)了枕狀玄武巖，地球化學特征顯示其形成于大洋板內(nèi)洋島環(huán)境[40]。通過以上資料的列舉與分析，可以反映出額爾古納地塊經(jīng)歷了前寒武紀全球大陸構造旋回演化的完整歷史——其演化過程與巖漿熱事件標志為：新太古代陸核的形成與古元古代裂解(額爾古納地塊上花崗巖-綠巖的形成)、古元古代Columbia超大陸的形成(地塊古元古代地殼增生事件)[41]、中元古代超大陸裂解(變質表殼巖)、Rodinia超大陸的形成(中新元古代的地殼增生)與裂解(南華系洋島玄武巖)，最終在泛非期與其他地體相互作用聯(lián)合為統(tǒng)一的東北地塊[12]。

6 結論

1)額爾古納地塊得爾布干西南比列亞鉛鋅多金屬礦區(qū)ZK6301鉆孔226 m深處片麻狀二長花崗巖，其鋯石LA-ICP-MS 年齡分布于4個年齡區(qū)段，分別為：2 549～2 562 Ma，2 596～2 624 Ma，2 688～2 715 Ma，2 786 Ma，其中年齡(2 606±17) Ma(n=17，MSWD=0.032)代表了該其結晶年齡，證明了額爾古納地塊存在新太古代的結晶基底。

2)額爾古納地塊新太古代變質結晶基底的分布范圍，可能并不限于傳統(tǒng)認識上的該地塊北部地區(qū)，南部得爾布干深大斷裂帶附近亦有分布。

3)額爾古納地塊經(jīng)歷了前寒武紀全球大陸構造旋回演化的完整歷史，這對于研究中亞造山帶東部的形成與演化具有重要意義。

鋯石分選工作由河北廊坊地源巖石礦物測試分選技術服務有限公司張江滿高級工程師完成，鋯石制靶、陰極發(fā)光圖像采集由北京鋯年領航科技有限公司劉力高級工程師完成，在LA-ICP-MS U-Pb分析測試過程中北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室馬芳老師與程勝東同學給予了幫助與指導，在此對以上人員表示最誠摯的謝意。

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Neo-Archaean Magmatic Event in Erguna Massif of Northeast China：Evidence from the Zircon LA-ICP-MS Dating of the Gneissic Monzogranite from the Drill

Shao Jun, Li Yongfei, Zhou Yongheng, Wang Hongbo, Zhang Jing

ShenyangInstituteofGeologyandMineralResources/ShenyangCenterofGeologicalSurvey,ChinaGeologicalSurvey,Shenyang110034,China

The nature and age of the basement of Erguna massif had long been a geological controversy. The zircon LA-ICP-MS dating of the Gneissic monozgranite from the drill (No.ZK6301, Depth: 226 m) of the Pb-Zn polymetallic deposit in Biliya, southwestern Derbugan county has been conducted. The results yield 4 different groups of concordant age: 2 549-2 562 Ma(weighted-mean age:(2 555±19) Ma，MSWD=0.17，n=3)，2 596-2 624 Ma(weighted-mean age(2 606±17) Ma，MSWD=0.032，n=17)，2 688-2 715 Ma(weighted-mean age(2 702±18) Ma, MSWD=0.70,n=3),2 786 Ma(n=1). Their zircon U-Pb dating plots (24 out of 29 plots) show a remarkable consistence. Based on the zircon spot analysis for its Th,U content and Th/U ratios, the207Pb/206Pb age of 2 549-2 562 Ma implies a late tectono-thermal event; and the weighted-mean age 2 606±17 Ma (MSWD=0.032，n=17) reflects the crystallization age in corresponding to the period of Neo-Archaean.In connection with the previous studies, the old basement of Erguna massif probably widely distributes in the south and north region. This suggests a far south extension of this massif beyond Derbugan fault. This can help to understand the palinspastic reconstruction for the eastern part of the Central Asian Orogenic Belt(CAOB).

Erguna massif; gneissic monzogranite; zircon U-Pb dating; Neo-Proterozoic; Derbugan fault; Biliya Pb-Zn polymetallic deposit

10.13278/j.cnki.jjuese.201502103.

2014-07-12

中國地質調(diào)查局地質大調(diào)查項目(1212011120328，12120114001101，1212011121085)

邵軍(1963--)，男，研究員,博士，主要從事礦產(chǎn)資源普查與研究工作，E-mail:240756357@qq.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201502103

P588.12;P597

A

邵軍，李永飛，周永恒，等.中國東北額爾古納地塊新太古代巖漿事件：鉆孔片麻狀二長花崗巖鋯石LA-ICP-MS測年證據(jù).吉林大學學報:地球科學版,2015,45(2):364-373.

Shao Jun, Li Yongfei, Zhou Yongheng,et al.Neo-Archaean Magmatic Event in Erguna Massif of Northeast China：Evidence from the Zircon LA-ICP-MS Dating of the Gneissic Monzogranite from the Drill.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(2):364-373.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201502103.