黑龍江省豐巒—鶴林農(nóng)場(chǎng)一帶晚三疊—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征及其意義

李春娟

（黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查七〇七隊(duì)，黑龍江綏化152054）

黑龍江省豐巒—鶴林農(nóng)場(chǎng)一帶晚三疊—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征及其意義

李春娟*

（黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查七〇七隊(duì)，黑龍江綏化152054）

通過(guò)對(duì)豐巒—鶴林農(nóng)場(chǎng)晚三疊—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖的巖石化學(xué)分析，表明該地區(qū)晚三疊—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖輕、重稀土分餾明顯，重稀土分餾較弱；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分模式為輕稀土富集，重稀土虧損的右傾型。研究區(qū)花崗巖Zr/Hf值為18.78～43.84，地幔平均值為34～60，顯示出殼幔混源的特征。通過(guò)花崗巖MgO-FeOT和CaO-MgO+FeOT構(gòu)造環(huán)境判別圖可知二長(zhǎng)花崗巖形成于俯沖帶的構(gòu)造環(huán)境。

豐巒—鶴林農(nóng)場(chǎng)；二長(zhǎng)花崗巖；地球化學(xué)特征

黑龍江小興安嶺—張廣才嶺地區(qū)位于松遼盆地的東緣，屬于松嫩地塊的組成部分；東以嘉蔭—依蘭—牡丹江斷裂為界與佳木斯地塊相接；北以黑河—嫩江斷裂為界與興安地塊相連。該區(qū)是我國(guó)東北的一條重要的鉛、鋅成礦帶。近年來(lái)在該區(qū)的找礦取得了很大的突破，相繼發(fā)現(xiàn)了一批大、中、小型礦床、礦點(diǎn)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些礦床的成因均與晚三疊—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖密切相關(guān)。豐巒、鶴林農(nóng)場(chǎng)一帶位于小興安嶺—張廣才嶺成礦帶內(nèi)，且區(qū)內(nèi)大面積出露花崗類巖石，但關(guān)于該區(qū)花崗巖研究的文獻(xiàn)卻寥寥無(wú)幾。對(duì)與成礦關(guān)系最為密切的晚三疊—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行巖石地球化學(xué)特征研究，以期能夠?qū)φ业V有進(jìn)一步的意義。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)地層區(qū)劃屬?gòu)垙V才嶺—完達(dá)山地層大區(qū)松花江地層區(qū)伊春—尚志地層分區(qū)。區(qū)域出露地層有古生界二疊系下統(tǒng)土門嶺組（P1t）細(xì)砂巖、粉砂巖互層、中粗粒長(zhǎng)石石英砂巖夾大理巖、粉砂質(zhì)板巖，新生界第四系現(xiàn)代河床河漫灘堆積層（Qhal）。

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于興安嶺—內(nèi)蒙地槽褶皺區(qū)，伊春—延壽褶皺系，豐茂—亞布力地槽褶皺帶、格金河—雙河斷褶束［7］。

區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁，未見(jiàn)火山巖，侵入巖發(fā)育，按侵入期次分為晚奧陶世角閃輝長(zhǎng)巖、似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖；中石炭世片麻狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖；晚三疊—早侏羅世輝石閃長(zhǎng)巖、中粗粒二長(zhǎng)花崗巖、斜長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖；早白堊世花崗斑巖、石英斑巖、正長(zhǎng)斑巖。該區(qū)內(nèi)脈巖為閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖、花崗細(xì)晶巖。

2　巖石學(xué)特征

巖石風(fēng)化面呈淺肉紅、褐色，新鮮面多呈灰色。具中粗粒似斑狀花崗結(jié)構(gòu)，局部巖石具由中粗—粗中粒似斑狀結(jié)構(gòu)的漸變變化，塊狀構(gòu)造。鉀長(zhǎng)石似斑晶：多呈淺肉紅、褐色，半自形寬板狀，大小1～2cm，為巨粒級(jí)，條紋長(zhǎng)石為主，次為微斜條紋長(zhǎng)石，占5%～15%；基質(zhì)：中粗粒結(jié)構(gòu)，主要礦物有：鉀長(zhǎng)石：淺肉紅、淺灰色寬板狀半自形，以條紋長(zhǎng)石為主，次為微斜條紋長(zhǎng)石，條紋斑塊狀、樹枝狀、脈狀和鱗片狀，卡氏雙晶發(fā)育白色、褐色，半自形寬板狀、板柱狀、他形粒狀，弱環(huán)帶—環(huán)帶清晰，格子狀雙晶隱約可見(jiàn)，聚片雙晶殘留邊緣局部與石英呈文象交生，晶體包含斜長(zhǎng)石小晶體呈交代凈邊結(jié)構(gòu)，粒徑2～7mm，含量30%～40%；斜長(zhǎng)石：呈寬窄不一的細(xì)密聚片雙晶紋，以更長(zhǎng)石為主，少為更中—中長(zhǎng)石，大小2～6mm，含量25%～35%；石英：灰白色、煙灰色，他形粒狀集合體，波狀消光，局部與鉀長(zhǎng)石或黑云母鑲嵌分布，粒徑2～5mm，含量20%～45%；暗色礦物以黑云母為主，較富鐵質(zhì)，褐色，片狀集合體，吸收性明顯，粒徑0.5～2.0mm，含量2%～5%，為鐵質(zhì)黑云母；角閃石：綠色，不規(guī)則或半自形柱狀。

3　花崗巖地球化學(xué)特征

本次工作選取了3件具有代表性的樣品進(jìn)行主量元素、微量元素、稀土元素分析，分析測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，表2，表3。

3.1主量元素地球化學(xué)特征

表1　研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖巖硅酸鹽分析結(jié)果表

表2　研究區(qū)侵入巖微量元素分析結(jié)果一覽表

表3　研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖稀土元素分析結(jié)果表

晚三疊世—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖SiO2含量介于73.68%～76.90%之間，平均含量為75.27%，屬酸性巖石；Na2O+K2O含量介于8.06%～8.65%之間，W （K2O）/W（Na2O）介于1.13～1.83之間，屬富鉀質(zhì)巖系；A/CNK主要介于1.04～1.05之間，屬過(guò)鋁質(zhì)巖石，SiO2過(guò)飽和型巖石；里特曼指數(shù)δ為1.25～2.12，主要屬于鈣堿性系列（見(jiàn)圖1、圖2）。顯示出富K鈣堿性系列花崗巖特征，Al含量相對(duì)稍偏高，A/CNK均＞1.1，表現(xiàn)出S型花崗巖特征。巖石分異指數(shù)（DI）為88.33～95.84，反映分異程度較高。

圖1　研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖全堿SiO2圖

3.2稀土元素地球化學(xué)特征

研究區(qū)晚三疊—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖稀土元素總量∑REE為（61.88～212.52）×10-6，平均值為123.34× 10-6；LREE為（56.50～192.78）×10-6，平均值為110.71× 10-6；LREE/HREE的變化范圍為6.49～10.50，平均值為8.92；（La/Yb）N變化范圍為5.79～14.55，平均值為10.11，（Gd/Yb）N變化范圍為1.20～3.96，平均值為2.24，總體看區(qū)內(nèi)巖石輕、重稀土分餾明顯，重稀土分餾較弱；具有Eu負(fù)異常（δEu=0.19～0.25，平均值為0.23）及弱Ce負(fù)異常（δCe=0.82～0.89，平均值為0.86），球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分模式（圖4）為輕稀土富集，重稀土虧損的右傾型。Eu的負(fù)異常可能是由斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用引起的。

圖2　研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖FAM圖

圖3　研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖SiO2-K2O圖

3.3微量元素地球化學(xué)特征

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖5）中，相對(duì)富集Rb、K和化學(xué)性質(zhì)活潑的不相容元素Pb等大離子親石元素（LILEs），虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、P、Ti等，樣品中P、Ti的強(qiáng)烈虧損表明巖漿經(jīng)歷了磷灰石、鈦鐵礦、榍石、角閃石、黑云母等含P、Ti礦物的分離結(jié)晶。Nb、Ta的虧損反映了巖漿來(lái)源于地殼或是受到了地殼物質(zhì)的強(qiáng)烈混染。Sr含量隨著巖漿的演化，降低趨勢(shì)加劇，這同Eu的變化基本一致，反映巖漿演化晚期發(fā)生了以斜長(zhǎng)石為主的分離結(jié)晶。

圖4　稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖

圖5　微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

3.4花崗巖的源區(qū)組成

研究區(qū)花崗巖屬于典型的高鉀鈣堿性花崗巖，稀土元素總量∑REE含量較低，在（38.94～256.86）×10-6之間，平均值為138.14×10-6，明顯低于A型花崗巖的∑REE平均值，與S型花崗巖的∑REE基本一致。

研究區(qū)花崗巖鋁飽和指數(shù)Al2O3/（CaO+Na2O+ K2O）（分子數(shù)之比）一般介于0.62～1.83之間，基本均大于1，里特曼指數(shù)σ介于2.07～7.87之間，應(yīng)屬過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性巖石系列。K2O含量一般介于2.99%～6.82%之間，多數(shù)大于4%，CaO含量介于0.23%～6.80%之間，平均值1.59，屬高鉀低鈣巖系，為富鉀鈣堿性花崗巖類（KCG），巖石具明顯的低Sr高Yb的微量元素特征，與斜長(zhǎng)石平衡，源區(qū)相當(dāng)于斜長(zhǎng)角閃巖相，形成于較淺的深度。稀土元素曲線圖反映該花崗巖類巖漿是巖漿經(jīng)結(jié)晶分異后的殘余巖漿、上升侵位形成的，也具有部分幔源巖漿的成分，但花崗巖類地殼物質(zhì)參與的比例大一些。表明花崗巖類的巖漿為地殼+地幔混合來(lái)源。研究區(qū)花崗巖Zr/Hf值為18.78～43.84，地幔平均值為34～60（Wedepohl et al.，1977），同樣也顯示出殼幔混源的特征。

3.5花崗巖成巖構(gòu)造環(huán)境判別

通過(guò)花崗巖MgO-FeOT和CaO-MgO+FeOT構(gòu)造環(huán)境判別圖（圖6）可知，區(qū)內(nèi)花崗巖均為IAG+ CAG+CCG型，屬造山類花崗巖。在Rb-Y+Nb構(gòu)造環(huán)境判別圖中（圖6）巖石樣品點(diǎn)均落入VAG（火山弧花崗巖）區(qū)域內(nèi)，在Nb-Y判別圖中（圖6），數(shù)據(jù)點(diǎn)主要落VAG+syn-COLG（火山弧花崗巖+同碰撞花崗巖）區(qū)域內(nèi)，反映花崗巖為形成于俯沖帶的構(gòu)造環(huán)境。巖漿相對(duì)富集Rb、Ba、K等大離子親石元素，虧損Nb、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征也反映了巖漿形成于與俯沖帶有關(guān)的陸緣環(huán)境或島弧構(gòu)造環(huán)境。

晚三疊—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖R1-R2（圖7）構(gòu)造關(guān)系圖解上投點(diǎn)較集中，主要落在同碰撞與造山后花崗巖區(qū)，而在微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解中（圖6）則主要落在火山弧花崗巖區(qū)，向板內(nèi)花崗巖區(qū)靠近，顯示造山作用晚期構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換后的伸展作用伴隨的巖漿活動(dòng)響應(yīng)。

圖6　花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境判別圖

4　結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）研究區(qū)內(nèi)二長(zhǎng)花崗巖巖石輕、重稀土分餾明顯，重稀土分餾較弱；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分模式為輕稀土富集，重稀土虧損的右傾型。多數(shù)二長(zhǎng)花崗巖Eu呈現(xiàn)負(fù)異常，Eu的負(fù)異常可能是由斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用引起的。

（2）研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖具明顯的低Sr高Yb的微量元素特征，Zr/Hf值為18.78～43.84，地幔平均值為34～60（Wedepohl et al.，1977），顯示出殼幔混源的特征。

圖7　花崗巖類R1、R2構(gòu)造環(huán)境判別圖解

（3）通過(guò)花崗巖MgO-FeOT和CaO-MgO+ FeOT構(gòu)造環(huán)境判別圖可知，區(qū)內(nèi)二長(zhǎng)花崗巖屬造山類花崗巖。在Rb-Y+Nb構(gòu)造環(huán)境判別圖中巖石樣品點(diǎn)均落入VAG（火山弧花崗巖）區(qū)域內(nèi)，在Nb-Y判別圖中，數(shù)據(jù)點(diǎn)主要落VAG+syn-COLG（火山弧花崗巖+同碰撞花崗巖）區(qū)域內(nèi)，反映晚三疊—早侏羅世二長(zhǎng)花崗巖為形成于俯沖帶的構(gòu)造環(huán)境。

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A

1004-5716（2016）03-0145-05

2015-11-30

2015-12-15

李春娟（1984-），女（漢族），黑龍江綏化人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)勘查工作。