嫩江-黑河構造帶中花崗質糜棱巖的確定及地質意義

汪 巖，楊曉平，那福超，張廣宇，康 莊，劉英才，張文龍，毛朝霞

（1.沈陽地質礦產研究所/中國地質調查局沈陽地質調查中心，遼寧沈陽110034；2.黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院，黑龍江哈爾濱150036）

位于大興安嶺北段東坡的嫩江-黑河構造帶為二連-賀根山-黑河構造帶的北東段，是興安地塊與松嫩-張廣才嶺地塊的接合部位.長期以來，圍繞華北板塊與西伯利亞板塊最終縫合位置及縫合時期問題，專家存在不同認識.有的認為在二連-賀根山-扎蘭屯一線［1］，縫合時期為泥盆紀；有的認為在索倫山-西拉木倫一線［2-3］，縫合時期為二疊紀.本文選擇二連-賀根山-扎蘭屯構造帶北東延部分，即綜合研究較為薄弱的嫩江-黑河構造帶開展工作，通過對構造帶內的巖石建造及變質變形改造的分析研究，查明構造帶的性質及其發展演化歷史，從而探討興安地塊與松嫩-張廣才嶺地塊的拼合時期和拼合作用機制，為探討二連-賀根山-扎蘭屯-黑河構造帶的性質奠定基礎，也為確定華北板塊與西伯利亞板塊最終縫合位置、縫合時期提供依據，對正確認識西伯利亞板塊南緣大陸地殼演化及動力學機制具有理論及實踐意義.筆者近幾年收集整理了該地區一些區域地質調查資料?黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院.黑龍江省1/5萬嫩北農場、石頭溝子、山河農場、科洛幅區域地質調查報告.2013.?黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院.黑龍江省1/25萬黑河市幅區域地質調查報告.2009.，發現構造帶內巖石主要為花崗質糜棱巖、深熔花崗巖、片麻巖、變粒巖和變質的中酸性火山巖，多數巖石具有不同程度的糜棱巖化.通過對其中花崗質糜棱巖類的同位素年代學和巖石地球化學特征的研究，了解巖體形成的構造背景，對于研究嫩江-黑河構造帶的形成和活動演化歷史具有一定的意義.

1 區域地質構造背景

圖1 大興安嶺地區大地構造位置簡圖（據文獻［5］修改）Fig.1 Tectonic map of Daxinganling region（modified from Reference［5］）

嫩江-黑河構造帶位于大興安嶺北段東坡，向北東延伸入俄羅斯境內，具有左形剪切性質.構造帶西側為興安地塊，南東側為松嫩-張廣才嶺地塊（圖1）.興安地塊核部以出露古元古代加格達旗基底殘塊及落馬湖基底殘塊為核心，向外依次發育新元古代—早寒武世陸緣增生帶、奧陶—泥盆紀島弧-巖漿巖帶、晚石炭—早二疊世陸緣巖漿弧.松嫩-張廣才嶺地塊南側由于多被第四系覆蓋，僅據近年深部鉆井的晚古生代—早中生代火山巖中發現有古元古代的同位素年齡，證明其存在古老基底［4］.

2 花崗質糜棱巖的確定

嫩江-黑河構造帶內多發育北東向韌性剪切帶，出露地層以糜棱巖系列的各類韌性變形巖石為主（圖1），巖石變質變形較強，以花崗質糜棱巖和糜棱巖化花崗巖為主，局部有碎裂巖和糜棱片麻巖.該套巖石普遍具變余巖漿結構，糜棱結構（圖2a），眼球狀（圖2b）、片麻狀和條帶狀構造.巖石中塑性流變特征明顯，發育有流動褶皺、S-C組構等變形構造.碎斑呈眼球狀，由長石、石英組成.長石、石英有明顯的定向拉長，與基質條帶定向構成糜棱葉理，大小1～6 mm，含量為5%～40%.基質粒度小于1 mm，含量為60%～95%，由斜長石、石英、鉀長石、黑云母、白云母組成，局部含石榴石.基質呈條帶分布，黑云母、白云母定向排列，構成糜棱葉理.受韌性剪切作用影響，原巖礦物遭受了不同程度的破壞，部分巖石無法恢復原巖成分，且局部礦物成分變化較大，表現為花崗閃長質、二長花崗質和正長花崗質糜棱巖.前人通過1∶20萬區調工作曾將上述糜棱巖系列巖石歸為新元古代混合巖和片麻狀侵入巖體?黑龍江省地質礦產局第二區域地質調查大隊.1/20萬嫩江縣幅區域地質調查報告.1991..近年開展的1∶25萬黑河市幅和1∶5萬嫩北農場等幅區調發現該套巖石多侵入中元古界新開嶺巖群，且分別取得了鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年齡345 Ma?黑龍江省地質礦產局第一區域地質調查大隊.1/20萬霍龍門公社幅區域地質調查報告.1984.和325 Ma?，該年齡基本代表了巖石原巖結晶年齡.綜合上述，本文將其重新厘定為早石炭世花崗質糜棱巖.

3 花崗質糜棱巖的同位素年代學

在嫩江-黑河構造帶中嫩北農場一帶采取了花崗質糜棱巖和糜棱巖化花崗巖同位素測年樣品，進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試?，測試數據見表1.鋯石重砂挑選由河北省廊坊地質調查所實驗室完成，在天津地質礦產研究所同位素實驗室利用激光燒蝕多接收器等離子體質譜儀進行了鋯石微區U-Pb同位素測定.測年礦物鋯石短軸/長軸比為1/2～1/3，鋯石多為短柱狀到長柱狀，自形到半自形，多具有較好的振蕩環帶構造，Th/U比值多在0.2～0.6之間，顯示巖漿型鋯石特征.花崗質糜棱巖中個別鋯石見有殘留的結晶核心，鋯石普遍發育變質增生邊，寬度較窄，說明后期變質熱事件重結晶作用弱.糜棱巖化花崗巖中鋯石普遍發育裂隙，并具有氣體及黑色包體.

表1 花崗質糜棱巖類巖石鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析結果Table 1 LA-ICP-MS U-Pb isotopic data of zircons from the granitic mylonite

續表（Continued）

圖2 嫩北農場一帶花崗質糜棱巖鏡下顯微結構照片Fig.2 Microphotographs of granitic mylonite in Nenbei Farm

花崗質糜棱巖樣品（P25LT25）的地理坐標：49°22′55″N，125°39′57″E.樣品中 30 個鋯石 U-Pb 同位素數據點測定結果見表1（1～30點）.其數據點沿諧和線或其附近分布（圖3a），206Pb/238U表面年齡加權平均值為325 Ma（95%置信度，MSWD=2.7，n=30）.鋯石 U-Pb 同位素體系基本上保持封閉，不存在明顯鉛丟失，其年齡可以代表原巖結晶年齡.

糜棱巖化花崗巖樣品（D9034）的地理坐標：49°27′30″N，125°42′12″E.樣品中 30 個鋯石 U-Pb 同位素數據點測定結果見表1（31～60點）.除掉58號異常點外，其余29個數據點沿諧和線或其附近分布（圖3b），206Pb/238U表面年齡加權平均值為184 Ma（95%置信度，MSWD=2.3，n=29）.由于該樣品中鋯石普遍發育裂隙，導致了一定程度上的Pb丟失，影響了準確定年.因此，184 Ma年齡可能代表了巖石遭受動力變質作用年齡.

4 花崗質糜棱巖的巖石地球化學特征

成分含量見表2.由于本期侵入巖巖石類型總體較單一，為偏酸性侵入巖，其化學成分及稀土、微量元素含量變化不大.

表2 花崗質糜棱巖類巖石地球化學分析結果Table 2 Geochemical analysis results of the granitic mylonite

由表2可以看出：巖石中SiO2含量64.78%～75.80%，平均72.44%，偏高；鉀、鈉含量較高，Na2O+K2O為5.93%～8.36%，里特曼指數σ為1.61～2.29.巖石化學成分以鈣堿性系列為主，在K2O-SiO2圖解上多投影于高鉀鈣堿性系列巖石區（圖4）.鋁飽和指數A/CNK為1.42～1.71，屬于過鋁質巖石，CIPW標準礦物中出現剛玉（c=0.50%～1.77%），具S型花崗巖特征.巖石中稀土元素含量偏高，∑REE 為 23.64×10-6～200.29×10-6，平均 108.75×10-6；δEu 為 0.31～2.51，銪具弱負異常到局部正異常，正異?？赡芘c部分巖石中石榴石的存在有關；輕稀土富集，（La/Yb）N為2.59～28.07.稀土元素配分模式（圖5）屬輕稀土富集型，曲線呈向右陡傾型，輕稀土曲線陡，重稀土曲線呈陡緩兩種，反映為遭受不同程度變質作用的同期巖漿活動的產物.偏高的稀土含量和輕稀土富集可能與巖石的韌性剪切變形有一定的關系［6］.在微量元素分配模式圖（圖6）上，所有樣品的曲線特征較一致，均顯示出大離子親石元素的富集，具有 P、Ti及 Nb的負異常和 K、Rb、Th、Ce等元素的正異常，說明元素具一定程度的磷灰石、鈦鐵礦和斜長石的分離結晶.一些微量元素比值較好地反映了殼源深熔巖漿特點，如Nb/La比值變化范圍0.02～0.40，小于1（原始地幔和洋中脊的Nb/La>1，大陸地殼平均值0.7左右）（Green，1995）；Nb/Ta比值在 0.19～16.22 之間，多數介于分異型花崗巖的Nb/Ta比值（2.3～9.9）（Dostal and Chatterjee,2000）之間.

5 地質意義

嫩江-黑河構造帶是二連-賀根山-扎蘭屯構造帶向北東的延伸，是古亞洲洋晚古生代消減閉合的重要板塊拼接帶［7-10］.構造帶內主要出露有中元古界新開嶺巖群、新元古代片麻狀侵入雜巖、早石炭世的陸相磨拉石沉積（洪湖吐河組、小河里河組、花達氣組）、晚石炭世至早二疊世的陸相酸性火山巖（寶力高廟組、大石寨組）和早石炭世同熔花崗巖（本次厘定的花崗質糜棱巖類）.

從花崗質糜棱巖和糜棱巖化花崗巖中挑選出來的鋯石年齡分別代表了巖體的侵位年齡和遭受動力變質作用年齡，即嫩江-黑河構造帶中花崗質糜棱巖的侵位年齡為325 Ma，屬于早石炭世；構造帶發生大規模的韌性剪切變質作用改造年齡為184 Ma，屬于早侏羅世.

在構造帶內新開嶺巖群中采集了3個鋯石LAICP-MS U-Pb同位素測年樣品［10］.其中斜長角閃巖中獲得了一組162 Ma基本諧和年齡，代表了變質峰期深熔作用年齡.黑云斜長片麻巖中獲得了3組年齡：230～238、210～216 和 170～185 Ma.其中 230～238 和210～216 Ma年齡較少，反映了早期變質年齡，多數集中在170～185 Ma，174 Ma基本諧和年齡代表了變質峰期深熔作用年齡；角閃石巖中獲得了4組U-Pb年齡：918、412、250～280 和 160～175 Ma.918 Ma代表了變質原巖結晶年齡，412 Ma代表了早期變質構造事件年齡，250～280和160～175 Ma年齡較多，代表峰期變質作用年齡和后期深熔熱事件年齡.苗來成等［11］在嫩江縣科洛鎮西5 km處黑云斜長片麻巖中獲得了4組UPb SHRIMP 年齡：383、333、216 和 166 Ma.認為 383～333Ma為早期變質構造事件年齡，與嫩北農場一帶角閃石巖中412Ma早期變質構造年齡接近.而325 Ma花崗質糜棱巖侵位年齡可能與新開嶺巖群早期變質構造事件有關.216 Ma數據點較多，與嫩北農場一帶黑云斜長片麻巖中210～238 Ma年齡相當，為變質峰期年齡.166 Ma與嫩北農場一帶新開嶺巖群中3種巖石160～185 Ma和糜棱巖化花崗巖中獲得的184 Ma年齡相當，代表后期變質深熔熱事件年齡（早—中侏羅世）.

在構造帶內下二疊統大石寨組變流紋巖鋯石中獲得了一組266Ma的諧和鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡?黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院.黑龍江省1/5萬嫩北農場、石頭溝子、山河農場、科洛幅區域地質調查報告.2013.，基本代表了變流紋巖的結晶年齡.苗來成等［11］在嫩北農場一帶糜棱巖化中酸性火山巖中獲得了2組SHRIMP U-Pb年齡：292和172 Ma.認為292 Ma與變流紋巖266 Ma接近，為原巖結晶年齡.172 Ma與嫩北農場一帶新開嶺巖群中160～185 Ma年齡及糜棱巖化花崗巖中184 Ma相當，為后期變質深熔熱事件年齡.

另外，劉靜蘭［12］在嫩江縣附近取得的藍片巖334Ma年齡也與上述早期變質年齡相近.趙芝等［13］對黑河、嫩江地區晚古生代火山巖的鋯石U-Pb年代學研究表明，早石炭世火山活動（353～352 Ma）伴有洪湖吐河組海相沉積，晚石炭世火山活動（307～306 Ma）伴有寶力高廟組陸相沉積.本期早炭世花崗質糜棱巖的325 Ma侵位年齡與上述年齡基本相當，進一步說明該巖體的侵位可能與嫩江-黑河地區早石炭世的變質構造事件有關，且與該地區早石炭世火山巖應屬同源巖漿產物.

結合區域構造特征分析，晚古生代石炭—二疊紀在華力西期構造驅動下，古亞洲洋進入萎縮與閉合階段.隨著洋殼收縮，洋內各地塊先后發生拼貼、陸陸碰撞（區域資料顯示石炭—二疊紀小興安嶺巖漿弧俯沖于興安地塊之下）.早石炭世，興安地塊和松嫩-張廣才嶺地塊開始沿嫩江-黑河一線匯聚拼貼，嫩江-黑河一帶遭受了強烈的擠壓造山作用.同碰撞時期，早石炭世花崗質巖石侵位，早期形成的新開嶺巖群、片麻狀侵入雜巖折返地下，遭受了區域變質作用，形成一系列片理和片麻理構造.333～307 Ma的U-Pb年齡記錄了這一時期構造巖漿作用和變質事件.早二疊世嫩江-黑河構造帶開始出現造山后的伸展，沿嫩江-黑河拼貼帶邊界斷裂（深大斷裂）有中酸性鈣堿質火山巖噴出（大石寨組）和堿長花崗巖的侵位.大石寨組糜棱巖化變流紋巖的292～266 Ma和A型花崗巖的290～262 Ma的U-Pb年齡［14］印證了該階段的巖漿作用.早中侏羅世（以中侏羅世為主）受蒙古-鄂霍次克洋閉合和伊佐奈岐板塊（200 Ma）向東亞大陸作斜向俯沖作用［15］影響，測區遭受了北西-南東向的擠壓剪切作用，造成奧陶—泥盆紀島弧帶（多寶山島弧帶）和二疊紀陸緣島弧巖漿巖帶（小興安嶺巖漿?。┲g的拼貼帶等構造帶活化，北東向深大斷裂發生左旋走滑運動（圖7）.楊巍然等［16］認為在強烈的走滑剪切作用下，相鄰塊體擠壓堆垛，可導致斷夾塊隆起造山；鄧晉福等［17］也強調了陸內斷裂剪切造山作用.在嫩江-黑河構造帶左旋走滑作用下，形成了一系北東、北北東、北東東、北西和南北向等次生走滑剪切（擠壓和拉分）斷裂，在北北東向主走滑斷裂及北東、北北東向次生走滑斷裂（里德爾剪切斷裂）的剪切作用下，形成北北東向剪切擠壓應力，導致嫩江-黑河構造帶內發生強烈的碎裂和脆、韌性變形，淺部相形成斷層角礫和碎裂巖系，中深部構造相形成糜棱巖系和糜棱片麻巖系.新開嶺巖群、大石寨組、早石炭世花崗巖中的185～160 Ma變質鋯石U-Pb年齡證實了早中侏羅世的韌性剪切變質深熔事件.

圖7 構造帶早中侏羅世構造應力分析示意圖Fig.7 Early-Middle Jurassic tectonic stress analysis

6 結論

（1）嫩江-黑河構造帶中花崗質糜棱巖形成于早石炭世，為板塊拼貼造山過程中同碰撞期的產物.巖石具有高鉀鈣堿性花崗巖的化學成分特征，稀土含量較高，輕稀土富集，具有弱銪負異常—正銪異常，大離子親石元素富集，具有同碰撞花崗巖的巖石地球化學特征.

（2）根據花崗質糜棱棱巖的形成時代和變形時代，結合區域資料分析，嫩江-黑河構造帶較早期的活動發生于早石炭世，而大規模的剪切-走滑造山作用發生于早中侏羅世，該期構造事件使得先期地質體發生了變質深熔作用的改造.

（3）花崗質糜棱巖類的鋯石U-Pb年齡說明了嫩江-黑河構造帶具有漫長而復雜的演化歷史，其剪切活動持續時間由早石炭世直到早中侏羅世，同時也表明了嫩江-黑河構造帶最后一次剪切活動時間應為早中侏羅世.

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