駱念崗，高蓮鳳，張璟，張振國，尹志剛，謝忠，崔建宇，吳子杰

1)遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧阜新，123000；2)遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院有限責(zé)任公司，沈陽，110031；3)中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，沈陽，110034；4)遼寧省地質(zhì)勘查院有限責(zé)任公司；遼寧大連，116100

內(nèi)容提要:本文對大興安嶺北段宜里地區(qū)二長花崗巖進(jìn)行了系統(tǒng)的地球化學(xué)及鋯石U-Pb同位素年代學(xué)研究，旨在查明其成巖時代及巖石成因，并探討其構(gòu)造意義。宜里地區(qū)二長花崗巖中的鋯石均呈半自形—自形，振蕩生長環(huán)帶明顯，暗示其巖漿成因。鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年結(jié)果顯示，宜里地區(qū)二長花崗巖形成于175.8～174.5 Ma，為早侏羅世巖漿事件的產(chǎn)物。巖石具有富硅(SiO2=71.23%～74.52%)、富堿更富鉀(Na2O+K2O=6.31%～8.31%，K2O=2.58%～4.78%)、貧鎂(MgO=0.43%～1.50%)、貧鈣(CaO=0.91%～1.81%)的特征，鋁飽和指數(shù)(A/CNK=0.97～1.16)，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性花崗巖。富集Rb、Th、K等大離子親石元素，相對虧損Nb、Ta等高場強(qiáng)元素和P、Ti等元素，輕重稀土元素分餾較強(qiáng)(La/Yb)N=14.07～50.34，無明顯Eu異常(δEu=0.88～1.71)。花崗巖熔體的鋯石飽和溫度(714～745℃)明顯低于A型花崗巖(>800℃)，顯示出高分異I型花崗巖的特征。巖石學(xué)及地球化學(xué)特征表明，宜里地區(qū)二長花崗巖的形成與俯沖形成的上涌熱流加熱新增生下地殼發(fā)生部分熔融有關(guān)。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化及構(gòu)造判別，認(rèn)為研究區(qū)早侏羅世二長花崗巖形成于蒙古—鄂霍茨克大洋板片南向俯沖作用相關(guān)的活動大陸邊緣環(huán)境。

鑒于此，本文以大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖為研究對象，通過巖石學(xué)、地球化學(xué)和鋯石LA-ICP-MS測年綜合研究，探討其巖漿的來源及其形成的大地構(gòu)造背景，為該區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供重要的可靠證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖石巖相學(xué)特征

研究區(qū)位于興蒙造山帶東段的大興安嶺北段地區(qū)，大地構(gòu)造位置上屬于興安地塊。興安地塊位于于新林—喜桂圖縫合帶和賀根山—黑河縫合帶之間(Wu Fuyuan et al.,2011；徐備等，2014)，包含了海拉爾盆地和大興安嶺的大部分區(qū)域(Zhang Jiheng et al.,2010)。興安地塊主體由古生代花崗質(zhì)巖石及火山巖、沉積巖地層組成，之后又被中生代火山巖破壞或沉積巖覆蓋(劉永江等，2010；Ying Jiheng et al.,2010；Wu Fuyuan et al.,2011)。其“前寒武紀(jì)變質(zhì)巖基底”問題仍存在較大爭議(Cui Fanghua et al.,2015)，早期認(rèn)為其存在統(tǒng)一的前寒武紀(jì)變質(zhì)基底和后期蓋層(Liu Yongsheng et al.,2010)，而后來的研究發(fā)現(xiàn)這些原定寒武紀(jì)結(jié)晶基底的變質(zhì)巖系實際是由古生代—中生代不同類型的巖漿巖、變質(zhì)巖以及沉積巖組成(Miao Laicheng et al.,2007；Sui Zhenmin,2007)，暗示興安地塊可能并不存在大規(guī)模的前寒武紀(jì)變質(zhì)結(jié)晶基底。

研究區(qū)內(nèi)出露地層自古生界至新生界，從老到新分別為古生界志留系上統(tǒng)臥都河組、中生界火山巖、新生界全新統(tǒng)現(xiàn)代河流堆積物。其中，古生界志留系上統(tǒng)臥都河組分布于區(qū)域的西南部，巖石類型主要為細(xì)粒變質(zhì)砂巖、硅質(zhì)板巖、板巖等，中生界火山巖分布廣泛，在區(qū)域東部大面積出露，西南部零星出露，巖性主要為早白堊世中性—中酸性火山巖及火山碎屑巖類。區(qū)內(nèi)巖漿活動較強(qiáng)烈，活動規(guī)模大，時間跨度長，古生代、中生代侵入巖均有出露。古生代侵入巖總體呈北東向分布，包括早石炭世糜棱巖化二長花崗巖，分布于區(qū)域中西部；二疊紀(jì)二長花崗巖，在西南部零星出露，侵入上志留統(tǒng)臥都河組，部分區(qū)域被中生代火山巖角度不整合覆蓋；中—晚三疊世花崗閃長巖，主要分布在區(qū)域的中部，被中生代火山巖角度不整合覆蓋。區(qū)內(nèi)分布著大量中生代花崗巖，以早侏羅世和早白堊世為主，其中，早侏羅世侵入巖為二長花崗巖，分布在西北部，面積較大，以巖株產(chǎn)出，侵入中—晚三疊世花崗閃長巖之中，也被后期中生代巖漿活動破壞(圖2a、b)；早白堊世侵入巖主要為二長花崗巖，可見少量花崗巖斑巖，出露面積較小，僅在北部和南部零星出露。區(qū)內(nèi)中生代巖體主要受鄂霍茨克洋閉合及古太平洋構(gòu)造域活動影響(Wu Taotao et al.,2016；圖1c、d)。

圖1 中亞造山帶構(gòu)造簡圖(a，Jahn et al.,2004)、東北地區(qū)構(gòu)造簡圖(b，據(jù)Wu Fuyuan et al.,2007b)和宜里地區(qū)地質(zhì)簡圖(c、d)Fig.1 Simplified tectonic map of the Central Asian Orogenic Belt (a，after Jahn et al.,2004),NE China (b，after Wu Fuyuan et al.,2007b)and geological sketch map of Yili area with the sample locations shown (c,d)F1—塔源—喜桂圖縫合帶；F2—賀根山—黑河縫合帶；F3—西拉木倫—長春縫合帶；F4—赤峰—開原斷裂帶；F5—嘉蔭—牡丹江斷裂帶F1—Tayuan—Xiguitu Suture belt；F2—Hegenshan—Heihe Suture belt；F3—Xar Moron—Changchun Suture belt；F4—Chifeng—Kaiyuan fault belt；F5— Jiayin—Mudanjiang fault belt

本次工作對出露于宜里鎮(zhèn)北部烏魯布鐵西側(cè)的二長花崗巖進(jìn)行了巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)和年代學(xué)樣品分析，共采集了8件地球化學(xué)樣品，2件鋯石U-Pb 定年樣品。通過巖體不同部位的天然露頭或采石坑中的人工露頭觀測發(fā)現(xiàn)，該巖體不同部位巖石的礦物成分、含量、顆粒大小等變化均較小，說明該巖體在空間上較為均一穩(wěn)定。代表巖性描述如下：

二長花崗巖：巖石新鮮面呈肉紅色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2c)。巖石主要由石英、斜長石和正長石和少量黑云母和角閃石構(gòu)成。其中正長石：無色，他形粒狀，見大顆的正長石中包裹小顆粒的石英和斜長石，粒度約3.5～5 mm，含量約20%；斜長石：無色、呈黃褐色，自形板柱狀，粒度約2～3.5 mm，含量約50%；石英：無色，不規(guī)則粒狀，充填于晶間空隙，粒度約2～3.5 mm，含量25%以上；此外見少許黑云母，含量約4%，黑云母：褐色、片狀，發(fā)生綠泥石化現(xiàn)象，粒度約2～5 mm。主要副礦物有磁鐵礦、磷灰石、鋯石、榍石(圖2d、e)。

圖2 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖野外及鏡下照片F(xiàn)ig.2 Field and microscopic photographs of the Early Jurassic monzogranite in Yili area， Northern Great Hinggan Mountains(a)、(b)早侏羅世二長花崗巖與中—晚三疊世花崗閃長巖接觸關(guān)系；(c)二長花崗巖手標(biāo)本；(d)、(e)二長花崗巖鏡下特征。Or—正長石；Pl—斜長石；Qtz—石英；ηγ—二長花崗巖；γδ—花崗閃長巖(a)，(b)Filed contact between Early Jurassic monzogranite and Middle to Late Triassic granodiorite；(c)hand specimen of monzogranite；(d),(e)microscope feature of monzogranite.Or—orthoclase；Pl—plagioclase；Qtz—quartz；ηγ— monzogranite；γδ— granodiorite

2 分析方法

2.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

野外采集了2塊年齡分析樣品，編號為LT007TW1、LT006TW1。鋯石制靶及陰極發(fā)光(CL)圖像拍攝工作由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。首先，將巖石樣品粉碎成80～100目，經(jīng)過淘洗后用電磁法分離得到較高純度的礦樣，在雙目鏡下挑選晶形完好，沒有裂痕，透明度較高且不含包裹體的鋯石進(jìn)行制靶，將其粘貼在樹脂上，干燥后將表面打磨拋光，拍攝陰極發(fā)光圖像。鋯石原位U-Pb年齡測試工作在中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心完成，采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年方法，使用儀器為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS和Newwave VP213紫外激光剝蝕系統(tǒng)。根據(jù)鋯石大小，選擇剝蝕直徑為32 μm 的激光束進(jìn)行單點剝蝕，使用氦氣作為載氣，采用Plesovice(年齡337.00±0.37 Ma，Slama et al.,2008)和SL標(biāo)準(zhǔn)鋯石(年齡572.2±0.4 Ma，Jonathan et al.,1995)作為外標(biāo)進(jìn)行機(jī)體校正。獲得的測年數(shù)據(jù)通過ICP-MS DataCal軟件處理(Liu Yongsheng et al.,2010)，經(jīng)過鉛校正去除普通鉛的影響后(Ludwing，2001；Andersen，2002)，使用ISOPLOT3.0繪制U-Pb諧和圖，年齡誤差為1σ。

2.2 化學(xué)全分析

本項研究選擇8組新鮮的巖石樣品進(jìn)行化學(xué)全分析，編號為LT006-1～LT006-5；LT007-1～LT007-3。巖石粉末破碎、化學(xué)全分析工作在東北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心測試分析。將巖石碎塊在瑪瑙研缽中壓碎磨成小于200目的粉末，主量元素在樣品制成熔片后通過X射線熒光光譜法(XRF)測試，相對誤差在元素豐度>1.0%時為±1%，元素豐度<1.0%時為±10%；FeO 采用氫氟酸、硫酸溶樣、重鉻酸鉀滴定容量法，分析誤差優(yōu)于2%，微量元素使用ICP MS測試，樣品測定值和推薦值的相對誤差小于10%，且絕大多數(shù)值在5%以內(nèi)。

3 結(jié)果

3.1 鋯石年代學(xué)

鋯石LA-ICP-MS測試結(jié)果見表1。

表1 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年分析結(jié)果Table 1 Results of LA-ICP-MS dating analysis of the zircon from monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains

樣品LT006TW1共選取16顆鋯石進(jìn)行U-Pb同位素測試，陰極電子發(fā)光照片顯示(圖3)，鋯石在透射光和反射光下呈無色、半透明—透明狀，除個別晶型不完整，大部分呈半自形短柱狀，大小介于100～200 μm，長寬比大部分介于1∶1～1∶2，個別鋯石長寬比可達(dá)1∶3，鋯石CL圖像中呈現(xiàn)出巖漿成因鋯石所具有的振蕩生長環(huán)帶，屬典型巖漿鋯石。此外，鋯石的Th和U的含量分別為104×10-6～1097×10-6和226×10-6～1187×10-6，鋯石的Th/U值在0.44～1.08之間，顯示鋯石具有巖漿鋯石的特點。16個分析點年齡比較一致(圖4a)，n(206Pb)/n(238U)年齡變化于167～190 Ma，相應(yīng)數(shù)據(jù)點均集中在諧和線上或其附近，其加權(quán)平均年齡為為175.8±1.0 Ma(MSWD=1.6)。

圖3 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 Cathodoluminescence (CL)images of the Early Jurassic monzogranite in Yili area，the Northern Great Hinggan Mountains

樣品LT007TW1共選取27顆鋯石進(jìn)行U-Pb同位素測試，陰極電子發(fā)光照片顯示(圖3)，鋯石呈半透明—透明狀，晶型相對完整，呈半自形短柱狀，大小介于100～150 μm，長寬比介于1∶1～1∶2，鋯石CL圖像中呈現(xiàn)出巖漿成因鋯石所具有的振蕩生長環(huán)帶，屬典型巖漿鋯石。此外，鋯石的Th和U的含量分別為100×10-6～874×10-6和201×10-6～1162×10-6，鋯石的Th/U值在0.52～0.98之間，顯示鋯石具有巖漿鋯石的特點。除2個分析點外，其余25個分析點年齡比較一致，n(206Pb)/n(238U)年齡變化于165～185 Ma，相應(yīng)數(shù)據(jù)點均集中在諧和線上或其附近(圖4b)，其加權(quán)平均年齡為為174.5±1.0 Ma(MSWD=0.36)。

圖4 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖U-Pb年齡諧和圖及加權(quán)平均年齡Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams and weighted average ages diagrams of the Early Jurassic monzogranite in Yili area， Northern Great Hinggan Mountains

3.2 地球化學(xué)

3.2.1 主量元素

沒有異于常人的天賦，沒有良好的身體素質(zhì)，沒有童話般的幸運。吳敏霞的教練劉恒林曾這樣說道：“她先天性貧血，先天性胯、髖關(guān)節(jié)有點突出……”但是吳敏霞從未控訴過現(xiàn)實的不公，因為夢想讓她始終堅持著自已生活的方向。為了追夢，她用高強(qiáng)度的訓(xùn)練來補(bǔ)足身體缺陷。如今，她從郭晶晶的陪襯到跳水隊的王牌，“不完美”的她一走就是十八年，因為她一直有一個夢想，正是這個夢想，讓她在殘酷的現(xiàn)實中堅強(qiáng)地走下去。是夢想這顆璀璨的啟明星讓我們看到了一個不一樣卻依舊精彩的吳敏霞。

主量元素分析結(jié)果表明(表2)，宜里二長花崗巖SiO2含量較為一致，變化范圍較小，介于71.23%～74.52%之間；全堿(Na2O+K2O)含量較高，介于6.31%～8.31%之間，相對富鉀，K2O含量高于Na2O，K2O/Na2O平均值1.04；富鐵，TFeO(TFeO=FeO+Fe2O3×0.898)含量較高，介于1.60%～2.97%之間，MgO含量變化較大，介于0.43%～1.50%之間；CaO含量較低，介于0.91%～1.81%，Al2O3含量較低，介于12.98%～14.44%，A/CNK介于0.97～1.16之間，A/NK介于1.21～1.47之間。在TAS圖解中，樣品全部落入花崗巖區(qū)域內(nèi)(圖5a)；在SiO2—K2O圖解中，樣品基本全部落入高鉀鈣堿性系列區(qū)域(圖5c)；在SiO2—(Na2O+K2O—CaO)圖解中，樣品全部落入鈣堿性區(qū)域(圖5d)；在A/CNK—A/NK圖解中(圖5b)，樣品落入準(zhǔn)鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)區(qū)域。隨著SiO2含量增加，K2O含量增加，而Al2O3、TiO2、TFeO、MgO、CaO含量減少，反映巖漿向富硅鉀貧鐵鎂鈣鈉的方向演化，并具有明顯的鈣堿性巖系的演化特征。因此，宜里二長花崗巖屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖石。

圖5 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖主量元素判別圖解：(a)TAS圖解(據(jù)Irvine et al.,1971)；(b)A/CNK—A/NK圖解(據(jù)Maniar et al.,1989)；(c)SiO2—K2O圖解(據(jù)Rickwood，1989)；(d)SiO2—Na2O+K2O—CaO圖解(據(jù)Frost et al.,2001)Fig.5 Diagrams of major elements plots for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains：(a)TAS diagram(modified after Irvine et al.,1971)；(b)A/CNK—A/NK diagram (modified after Maniar et al.,1989)；(c)SiO2—K2O diagram(modified after Rickwood，1989)；(d)SiO2—Na2O+K2O—CaO diagram (modified after Frost et al.,2001)

3.2.2 微量元素

宜里地區(qū)二長花崗巖樣品稀土總量較為穩(wěn)定，稀土總量(ΣREE)在63.58×10-6～93.30×10-6之間，其中，輕稀土元素總量(LREE)介于60.62×10-6～89.24×10-6之間，重稀土元素總量(HREE)介于2.96×10-6～6.42×10-6之間，LREE/HREE值為12.13～25.14，稀土配分曲線右傾；(La/Yb)N=14.07～50.34，輕重稀土分餾明顯。稀土配分曲線呈現(xiàn)明顯的右傾型曲線，具有微弱的Eu異常，δEu值介于0.88～1.71之間(圖6a)，說明斜長石結(jié)晶分離不明顯。

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上(圖6b)，所有樣品的微量元素分布形式相似，總體表現(xiàn)為向右傾斜的型式，呈現(xiàn)多峰谷“W”型模式。巖石相對富集Rb、Th、K等大離子親石元素(LILE)；相對虧損Nb、Ta、等高場強(qiáng)元素(HFSE)和P、Ti等元素，富集不相容元素Th、U，與俯沖帶巖漿巖地球化學(xué)特征類似(Wilson，1989)。

圖6 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(a)及微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)Sun et al.,1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE parterns (a)and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b)for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains (normalization values from Sun et al.,1989)

4 討論

4.1 巖體形成時代

前人對本區(qū)巖漿巖年代學(xué)研究不足，高精度測年工作僅在鄰區(qū)有少量報道，其它數(shù)據(jù)均源于區(qū)調(diào)工作，且存在不一致性。鑒于此本文對研究區(qū)2個花崗巖樣品的43顆鋯石(LT006TW1、LT007TW1)進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石年代學(xué)分析。研究區(qū)所有鋯石的Th/U均大于0.4，鋯石為自形晶且具有明顯的振蕩環(huán)帶，表明宜里地區(qū)花崗巖是巖漿結(jié)晶成因的，鋯石結(jié)晶年齡可以代表花崗巖的形成時代。樣品LT007TW1中含有兩個晚三疊世鋯石年齡(分別是223 Ma和233 Ma)，其余測年數(shù)據(jù)點都投影在諧和線及其附近(圖3)，這一特征說明鋯石中沒有或較少有Pb 的丟失。區(qū)內(nèi)存在～233 Ma 的花崗巖，且該時期花崗巖與本文研究花崗巖空間距離較近，兩者呈侵入接觸關(guān)系，因此LT007TW1中晚三疊世鋯石應(yīng)為捕獲鋯石。剔除捕獲鋯石年齡，2個花崗巖樣品的加權(quán)平均年齡分別為175.8±1.0 Ma 和174.5±1.0 Ma，表明該區(qū)的花崗巖形成于早侏羅世。

目前對大興安嶺地區(qū)的花崗質(zhì)巖漿活動，吳福元(2005)認(rèn)為主要分為3個階段：三疊紀(jì)(233～212 Ma)、侏羅紀(jì)(180～156 Ma)和早白堊世(131～117 Ma)。許多學(xué)者針對大興安嶺地區(qū)是否存在早侏羅世巖漿事件進(jìn)行了同位素年代學(xué)研究：興蒙造山帶東段興安地塊的三礦溝巖體、花朵山巖體的形成時代分別為177±3 Ma、176±3 Ma(Ge Wenchun et al．，2007)，大興安嶺中部的景陽黑云母花崗閃長巖的形成時代為174±4 Ma(葛文春等，2005)，位于松嫩地塊上的石長巖體、江密峰巖體的形成時代為175±2 Ma、173±4 Ma(Wu Fuyuan et al．，2011)，帽兒山組火山巖的形成時代為179～184 Ma(唐杰等，2011)；在黑河三間房—臥牛湖地區(qū)獲取花崗巖、二長花崗巖的鋯石U-Pb年齡分別為177.3±1.2 Ma、175.53±0.53 Ma(趙院東等，2017；劉繼旭等，2020)。上述定年結(jié)果均表明在大興安嶺地區(qū)存在大規(guī)模的早侏羅世巖漿事件。

4.2 巖石成因類型

本區(qū)花崗巖具有高的SiO2含量(最高可達(dá)74%)、全堿含量(K2O+Na2O=6.31%～8.41%)、TFeO/MgO值(2.9～4.6)和高分異指數(shù)(DI=83～92)等特征，反映巖體經(jīng)歷了較高程度的分異演化作用(吳福元等，2017)。研究表明，典型S型花崗巖是指含白云母、堇青石和石榴子石等礦物的強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖類巖石，其A/CNK值大于1.1，P2O5含量大于0.2%，剛玉含量大于1%(Sylvester，1998)。宜里地區(qū)花崗巖屬準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)系列，A/CNK值在0.95～1.15之間，僅一個樣品值大于1.1，P2O5含量較低(0.06%～0.13%)，CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中剛玉含量小于1%，具有明顯不同于S型花崗巖的特征。在SiO2—P2O5圖解中(圖8c)，花崗巖樣品均表現(xiàn)出與I型花崗巖相似的演化趨勢(Chappell，1999)，這種趨勢還可以得到Y(jié)—Rb圖解(圖7a)所表現(xiàn)出的正相關(guān)趨勢的支持，因為富Y 礦物不會在準(zhǔn)鋁質(zhì)I 型巖漿演化的早期階段結(jié)晶出來，從而引起分異的I 型花崗巖的Y 含量高，并與Rb含量呈正相關(guān)關(guān)系(李獻(xiàn)華等，2007)。因此，可排除本區(qū)花崗巖屬S型的可能。

圖8 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖YbN—(La/Yb)N圖解(a,據(jù)Defant et al.,1990)、La—La/Sm圖解(b)和Harker圖解(c—i)Fig.8 YbN—(La/Yb)N diagram (a,after Defant et al.,1990),La—La/Sm diagram (b)and Harker diagrams (c—i)for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains

圖7 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖成因類型判別圖解Fig.7 The genetic types discrimination diagrams for the Early Jurassic monzogranite in Yili area， Northern Great Hinggan Mountains(a)Rb—Y圖解；(b)SiO2—Ce圖解(據(jù)Collins et al.,1982)；(c)(Zr+Nb+Ce+Y)—TFeO/MgO圖解(據(jù)Whalen et al.,1987)；(d)(Zr+Nb+Ce+Y)—(Na2O+K2O)/CaO圖解(據(jù)Whalen et al.,1987)。I—I型花崗巖；S—S型花崗巖；M—M 型花崗巖；A—A型花崗巖；FG—分異花崗巖；OGT—未分異M、I、S型花崗巖(a)Rb—Y diagram；(b)SiO2—Ce diagram(after Collins et al.,1982)；(c)(Zr+Nb+Ce+Y)—TFeO/MgO diagram(after Whalen et al.,1987)；(d)(Zr+Nb+Ce+Y)—(Na2O+K2O)/CaO diagram(after Whalen et al.,1987).I—I-type granitoid；S—S-type granitoid；M—M-type granitoid；A—A-type granitoid；FG—field for fractioned I-and S-type granitoids；OGT— field for unfractioned M-，I-，and S-type granitoids

4.3 源區(qū)特征

前人研究表明，I型花崗巖的成因主要有鎂鐵質(zhì)熔體的結(jié)晶分異、殼?；旌虾蜌ぴ次镔|(zhì)的部分熔融3種(Champion et al.,1992；Richards，2011)。地幔部分熔融或者分離結(jié)晶作用形成的巖漿通常是基性或者中性的，具有低的SiO2含量和高的Mg#值(Valley et al.,2005)。與之相比，本區(qū)花崗巖SiO2范圍(71.2%～74.5%)比較高和低Mg#(17～28)值，表明其巖漿源區(qū)不可能直接來自幔源巖漿部分熔融與分離結(jié)晶(Champion et al.,2001)。

宜里地區(qū)花崗巖具有高硅、富鋁、富堿、貧鎂、貧鐵、富集大離子親石元素，貧高場強(qiáng)元素的特征，表明這些花崗巖應(yīng)為地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物(Taylor et al.,1985；Hofmann，1988；吳福元等，2007；張旗等，2008)。樣品的Nb/Ta和Zr/Hf比值相對均一，分別為(6.9～11.1，平均值為9.5)和(16.9～34.5，平均值為26.5)，與原始地幔組成(Nb/Ta=17.8，Zr/Hf=37；Sun et al.,1989)相差甚遠(yuǎn)，而與地殼組成(Nb/Ta =11.4，Zr/Hf =33；Taylor et al.,1985)更為接近；Rb/Sr值(0.26～0.33，平均值0.29)、Sm/Nd值(0.13～0.17，平均值0.16)和值(3.08～10.51，平均值6.1)，均更接近地殼和遠(yuǎn)離地幔的比值(Rb/Sr地殼值0.35、地幔值0.034，Sm/Nd地殼值0.25、地幔值0.33和Th/U地殼值6.00、地幔值4.05;Taylor et al.，1985；Rudnick et al.,2003)。此外，樣品Sr(311.3×10-6～429.8×10-6，平均值378.6小于400×10-6)和Yb(0.34×10-6～1.01×10-6，平均值0.71×10-6)，屬于低Sr低Yb型花崗巖(Sr<400×10-6，Yb<2×10-6)，相關(guān)研究表明，該類花崗巖可能是在中等壓力作用下形成的，估計形成壓力至少>0.8GPa，相應(yīng)的形成深度為30km(張旗，2006)，在(La/Yb)N—YbN圖解上(圖8a)，巖體樣品均落入埃達(dá)克巖范圍，顯示巖漿來源較深。以上特征均表明巖體可能來源于新增生下地殼的部分熔融。

La/Sm—La判別圖解(圖8b)顯示，該區(qū)花崗巖在巖漿演化過程中主要經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用(Allègre et al.,1978)。樣品隨著SiO2含量的升高，Al2O3、MgO、TFeO、CaO、TiO2、P2O5含量降低，K2O含量增高，暗示巖漿在演化過程中存在結(jié)晶分異(圖8c—i)。Fe2O3、FeO、MgO、CaO含量隨SiO2含量的增加而明顯降低，表明巖漿演化過程中發(fā)生了以角閃石為主的鐵鎂礦物分離結(jié)晶作用。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖6b)，巖石的Nb、Ta、P、Ti表現(xiàn)出明顯的負(fù)異常。其中，Nb、Ta和Ti負(fù)異常與鈦鐵礦、榍石和金紅石等含鈦礦物的分離結(jié)晶有關(guān)；P負(fù)異常與磷灰石的結(jié)晶分異有關(guān)；樣品的Ba、Sr、Eu異常不明顯，表明巖漿演化過程中，斜長石并非主要結(jié)晶分離相(王智慧等，2016)。Yb的含量高低可能與形成的深度有關(guān)，可以反饋源區(qū)是否存在石榴子石的殘留(Zhang Qi et al.,2010)。本次樣品具有低的Yb(0.34×10-6～1.01×10-6)含量和HREE右傾型的配分型式暗示源區(qū)有石榴子石的殘留。在Ba—Sr(圖9a)及Dy—Er(圖9b)圖解中，表現(xiàn)出角閃石結(jié)晶分異的趨勢；(Dy/Yb)N、Nb/Ta與(La/Yb)N呈正相關(guān)性(圖9c、d)，進(jìn)一步說明源區(qū)有石榴子石的殘留。綜上所述，宜里地區(qū)花崗巖起源于新增生下地殼的部分熔融，巖漿在演化過程中主要經(jīng)歷了角閃石、磷灰石、鈦鐵礦的結(jié)晶分異作用。

圖9 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖微量元素協(xié)變關(guān)系圖Fig.9 Trace element convariant diagrams for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，the Northern Great Hinggan Mountains (a)Sr—Ba圖解(據(jù)Janousek et al.,2004)；(b)Er—Dy圖解；(c)(La/Yb)N—(Dy/Yb)N圖解(據(jù)Hanson，1978)；(d)(La/Yb)N—Nb/Ta圖解(據(jù)Hanson，1978)(a)Sr—Ba diagram(after Janousek et al.,2004)；(b)Er—Dy diagram；(c)(La/Yb)N—(Dy/Yb)N diagram(after Hanson，1978)；(d)(La/Yb)N—Nb/Ta diagram(after Hanson，1978)

4.4 構(gòu)造背景

前人對大興安嶺中生代巖漿巖進(jìn)行了大量研究，由于大興安嶺地區(qū)中生代處在蒙古—鄂霍次克構(gòu)造體系和古太平洋構(gòu)造體系疊加的部位，古太平洋構(gòu)造體系對東亞大陸下的俯沖始于早侏羅世，蒙古—鄂霍茨克構(gòu)造體系則經(jīng)歷了中生代早期的俯沖事件和中侏羅世及早白堊世早期兩次陸內(nèi)推覆事件(Wu Guang et al.,2008；Xu Wenliang et al.,2009)。因此，本區(qū)早侏羅世構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜，存在眾多分歧，主要觀點有3種：① 與蒙古—鄂霍次克洋的俯沖消減有關(guān)，是其閉合后的伸展作用下形成的(Cen Zhiguang et al.,2006；Zhang Yutao et al.,2007；Ying Jiheng et al.,2010)；② 與古太平洋板塊俯沖作用有關(guān)(Wang Fei et al.,2006；Zhang Jiheng et al.,2008)；③ 與古太平洋板塊向歐亞大陸下的俯沖作用和蒙古—鄂霍茨克洋向額爾古納地塊之下的俯沖作用—即雙向俯沖作用有關(guān)(徐美君等，2013；尹志剛等，2020)。

在R1—R2圖解(圖10a)中，樣品均落入同碰撞期區(qū)域；在Rb/30—Hf—3Ta圖解、Yb—Ta圖解和(Yb+Ta)—Rb圖解中(圖10b—d)，樣品均落在火山弧區(qū)域；在CaO—(TFeO+MgO)圖解和MgO—TFeO圖解中(圖10e、f)(Maniar et al.,1989)，樣品均落入弧環(huán)境和同碰撞環(huán)境區(qū)域。本文花崗巖輕稀土相對富集，且具有較明顯的Nb—Ta—Ti負(fù)異常，呈現(xiàn)出與俯沖有關(guān)的巖漿特征環(huán)境(Rock，1991；Muller et al.,1995)。巖石La/Nb平均值為4.4，而活動大陸邊緣地區(qū)火成巖La/Nb值通常大于2(Salters et al.,1991)。發(fā)育于活動陸緣或者島弧的俯沖板塊的火成巖主量元素隨著SiO2含量的變化有著特定的規(guī)律(Wilson，1989)，主要體現(xiàn)為Al2O3、MgO、TFeO、CaO、TiO2、P2O5等表現(xiàn)為相容，即隨SiO2含量的增加而降低。這種相容主量元素對的變異特征反映了一種連續(xù)熔融分異的巖漿演化趨勢，與典型的沿俯沖帶發(fā)育的火成巖的變異特征相似(Wilson，1989)。綜合以上特征表明，宜里地區(qū)花崗巖形成于活動大陸邊緣環(huán)境。

圖10 大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.10 Tectonic discrimination diagrams for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains (a)R1—R2圖解(據(jù)Batchelor et al.,1985)；(b)Rb/30—Hf—3Ta圖解(據(jù)Harris et al.,1986)；(c)Yb—Ta圖解(據(jù)Pearce et al.,1984)；(d)(Yb+Ta)—Rb圖解(據(jù)Pearce et al.,1984)；(e)CaO—(TFeO+MgO)圖解(據(jù)Maniar et al.,1989)；(f)MgO—TFeO圖解(據(jù)Maniar et al.,1989) (a)R1—R2 diagram(after Batchelor et al.,1985)；(b)Rb/30—Hf—3Ta diagram(after Harris et al.,1986)；(c)Yb—Ta diagram(after Pearce et al.,1984)；(d)(Yb+Ta)—Rb diagram(after Pearce et al.,1984)；(e)CaO—(TFeO+MgO)diagram (after Maniar et al.,1989)；(f)MgO—TFeO diagram (after Maniar et al.,1989)

位于興安地塊北部的宜里地區(qū)構(gòu)造環(huán)境是與東部的古太平洋板塊的俯沖有關(guān)，還是與該區(qū)西北部的蒙古—鄂霍茨克洋板塊俯沖作用有關(guān)?研究區(qū)早侏羅世花崗巖分布在興安地塊，距離蒙古—鄂霍茨克縫合帶較近(圖11)。因此，本文更加傾向于與蒙古—鄂霍茨克洋的俯沖有關(guān)，同時，也可以從中生代火成巖的時空變化規(guī)律進(jìn)一步討論：

圖11 東北亞早侏羅世花崗巖分布圖(據(jù)唐杰等，2016修改)Fig.11 Distribution map of the Early Jurassic monzogranite in the NE Asia(modified after Tang Jie et al.,2016&)

從時間上看，由于西伯利亞板塊相對于中蒙地塊的旋轉(zhuǎn)，造成了鄂霍茨克板塊從西向東的剪刀式閉合(Zonenshain et al.,1990；Zorin，1999)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為蒙古—鄂霍茨克大洋板塊向北俯沖，是否存在向南俯沖一直存在爭議(Wu Fuyuan et al.,2011)。然而，近年來許多學(xué)者從成巖成礦時代角度得出了蒙古—鄂霍茨克大洋板塊從三疊紀(jì)到早侏羅世持續(xù)向南俯沖的證據(jù)(圖12)：① 早—中三疊世在額爾古納地塊—興安地塊上發(fā)育一套高鉀鈣堿性特征的基性—中性—酸性巖石組合，巖石類型以花崗質(zhì)巖石為主，包括正長花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖，并伴隨少量輝長閃長巖和閃長巖，鈣堿性巖石組合的存在可作為判定古俯沖作用發(fā)生的有效標(biāo)志(許文良等，2013)。此外，額爾古納地塊上的八八一斑巖型銅鉬礦床(237 Ma)，中蒙古地塊上的圖木爾廷敖包矽卡巖型鋅礦床(241 Ma；江思宏等，2010)，形成于活動陸緣弧環(huán)境。② 晚三疊世額爾古納地塊和興安地塊上火成巖巖石組合及地球化學(xué)特征與早—中三疊世火成巖類似，沿蒙古—鄂霍茨克縫合帶展布；括額爾古納地塊上的太平川斑巖型銅鉬礦床(202 Ma；陳志廣等，2010)和八大關(guān)斑巖型銅鉬礦床(228～218 Ma；Tang Jie et al．，2013)，以上說明額爾古納地塊和興安地塊上晚三疊世處于活動大陸邊緣環(huán)境。③ 早侏羅世興安地塊東北部從呼瑪至黑河一線發(fā)育一套中性—酸性巖石組合，該系列花崗巖形成于178～170 Ma，與活動大陸邊緣環(huán)境產(chǎn)出的巖石組合相似(Pitcher，1983，1997)。同時，在靠近賀根山—黑河縫合帶的龍鎮(zhèn)巖體(187～169 Ma；張彥龍等，2010)和靠近新林—喜桂圖縫合帶的花崗巖體(190～188 Ma，181～171 Ma；隋振民等，2007)的地球化學(xué)特征為高鉀鈣堿性I型花崗巖，也暗示了俯沖構(gòu)造背景；額爾古納地塊上發(fā)育早侏羅世烏奴格吐山斑巖型銅鉬礦床(183～178 Ma；王偉等，2012)和興安地塊上發(fā)育早侏羅世三礦溝矽卡巖型銅鐵礦床，與其成礦相關(guān)的花崗巖閃長巖(177～174 Ma)為弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性I型花崗巖，形成于活動陸緣弧環(huán)境(葛文春等，2007；褚少雄等，2012)，這些特征揭示了蒙古—鄂霍茨克大洋板塊發(fā)生了至少持續(xù)到早侏羅世的南向俯沖(唐杰等，2018)，表明位于興安地塊北部的研究區(qū)巖漿活動與蒙古—鄂霍茨克洋板塊南向俯沖有關(guān)。

圖12 大興安嶺北段宜里地區(qū)早三疊世—早侏羅世構(gòu)造演化模式圖Fig.12 The Early Triassic—Early Jurassic model for the tectonic evolution in Yili area，Northern Great Hinggan MountainsEM—額爾古納地塊；XM—興安地塊；JM—佳木斯地塊；MOO—蒙古—鄂霍茨克洋；PPO—古太平洋；SC—西伯利亞克拉通；SZM—松嫩—張廣才嶺地塊EM—Erguna Massif；XM— Xing’an Massif；JM— Jiamusi Massif；MOO— Mongol—Okhotsk Ocean；PPO—Paleo-Pacific Ocean；SC—Siberian Craton；SZM—Songnen—Zhangguangcailing Massif

從空間上看，研究區(qū)位于興安地塊東北端，處于興安地塊與松遼盆地交接部位，研究指出中生代蒙古—鄂霍茨克構(gòu)造體系的影響主要在松遼盆地以西地區(qū)(包括冀北—遼西地區(qū))，古太平洋構(gòu)造體系的影響空間主要集中在松遼盆地以東的地區(qū)(許文良等，2013)。在吉黑東部的佳木斯地塊東緣以及興凱地塊早侏羅世火成巖為一套鈣堿性系列巖石組合，與早侏羅世黑龍江增生雜巖一起揭示了古太平洋大洋板塊向歐亞大陸下的俯沖作用起始于早侏羅世(Wang Fei et al.,2006；Wu Fuyuan et al.,2007；Xu Wenliang et al.,2009；Zhou Jianbo et al.,2009；Tang Jie et al.,2013；許文良等，2013；唐杰等，2018)。小興安嶺—張廣才嶺出露早侏羅世的基性和酸性鈣堿性火成巖是玄武質(zhì)巖漿和流紋質(zhì)巖漿混合作用的產(chǎn)物，具有雙峰式火成巖組合特點，形成于古太平洋板塊俯沖于歐亞大陸下的弧后伸展環(huán)境(唐杰等，2011；圖12)。因此，興安地塊早侏羅世巖性組合與吉黑東部到小興安嶺—張廣才嶺早侏羅世巖石組合的構(gòu)造環(huán)境明顯不同。另外，在冀北遼西地區(qū)廣泛存在一個區(qū)域性的地層不整合，即在海房溝組之下存在自北向南的逆沖推覆構(gòu)造，逆沖推覆構(gòu)造時間在 170 Ma (Zhang et al.,2010)。在大興安嶺北部漠河存在與蒙古—鄂霍茨克造山帶的中生代演化相關(guān)的逆沖推覆構(gòu)造的形成(趙越等，1994，2004)。因此，早侏羅世，從大興安嶺至冀北—遼西地區(qū)存在了一次重要的陸殼加厚與逆沖推覆事件，其推覆方向與蒙古—鄂霍茨克縫合帶的閉合有關(guān)。綜上所述，大興安嶺北段宜里地區(qū)早侏羅世花崗巖形成于蒙古—鄂霍茨克大洋板片持續(xù)南向俯沖下的活動大陸邊緣環(huán)境，而與古太平洋構(gòu)造體系無關(guān)。

5 結(jié)論

(1)宜里地區(qū)二長花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果為175.8～174.5 Ma，表明其形成時代為早侏羅世。

(2)宜里地區(qū)花崗巖屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性I型花崗巖，其形成與俯沖形成的上涌熱流提供大量熱量使新增生下地殼發(fā)生部分熔融有關(guān)，巖漿演化過程中主要經(jīng)歷了普通角閃石、磷灰石、磁鐵礦的結(jié)晶分異作用。

(3)宜里地區(qū)早侏羅世二長花崗巖形成于蒙古—鄂霍茨克大洋板片南向俯沖下的活動大陸邊緣環(huán)境。