四站林場地區正長花崗巖巖石 礦物及地球化學特征與成因探討

姜海洋 石國明

摘要：四站林場巖體出露于四站林場北及門魯河下游北岸等處，面積141.7km2，主要巖石類型為正長花崗巖，本文從巖石礦物學特征、巖相學及巖石地球化學特征結合同位素年齡及實物資料等，對四站林場地區正長花崗巖特征與時代成因進行了探討。

關鍵詞：四站林場；正長花崗巖；礦物及地球化學；時代；成因

1、巖石及礦物學特征

1.1一般特征

根據巖性結構演化特征可將本期正長花崗巖巖劃分為兩個序次，早期為中粗粒正長花崗（ξγ1C2P1），晚期為粗中粒正長花崗（ξγ2C2P1）。整體呈南北向帶狀展布，個體呈不規則面狀。門魯河下游北岸的西北部以粗中粒為主，東南部以中粗粒為主。四站林場北側的大面積正長花崗巖內見有甘河組火山巖不整合覆蓋其上，此處花崗巖內見有多支沿花崗巖裂隙噴出的小巖株，其特征為接觸部位見烘烤邊。

1.2巖相學及人工重砂分析

正長花崗巖：淺肉紅色，粗中粒花崗結構，塊狀構造。礦物組合：斜長石（15%）、鉀長石（40%）、石英（45%），不含云母類礦物。人工重砂樣品分析結果，副礦物組合為鋯石、磷灰石、銳鈦礦、白鈦礦、磁鐵礦、榍石、白鈦石、螢石、黃鐵礦、鈦鐵礦及赤褐鐵礦。

鋯石晶型特征：見二種晶型，黃粉色，自形柱狀，晶內氣液及固相包體發育，少數晶體表面光亮，透明-半透明，金剛光澤，部分晶體破碎，晶形不完整，部分表面剝離脫落，凹坑較發育，部分晶體透明度較差。

2、巖石地球化學特征：

2.1主量元素特征

在晚石炭-早二疊世正長花崗巖（ξγC2P1）常量元素分析數據中。從數據中可以看出其主量元素具有以下特征：①富硅，ω（SiO2）=63.96～78.06%，平均72.05%，屬酸性巖類，與野外及鏡下定名相符；②鋁弱飽和至過飽和，ω（Al2O3）=11.35～17.75%，平均14.21%，含量適中，鋁飽和指數A/CNK=1.02～1.23，大于1，屬于過鋁質花崗巖，A/CNK-A/NK圖解中，基本均落入過鋁質區。③堿含量適中，堿度率AR值為3.44～6.21，全堿（Alk）ω（Na2O+K2O）含量適中，為7.65～10.83%，平均9.51；里特曼指數（σ）在1.80～4.58之間，但大部分小于3.3，為鈣堿性巖石；在（Na2O+K2O）-（SiO2）圖解中投影點基本落于亞堿性系列區，在AFM圖解中，投影點全部落于鈣堿性系列區。④相對富鉀貧鈉，ω（K2O）=3.66～5.98%，平均5.29%，ω（Na2O）=2.04～4.99%，平均4.22%，ω（Na2O）/ω（K2O）=0.34～1.69，除一個樣外，均小于1，相對富鉀貧鈉；⑤FeOT含量適中，MgO、CaO含量低，CaO=0.04～1.11%，平均0.23%，ω（MgO）=0.04～0.41%，平均0.16%，ω（FeOT）=0.72～5.35%，平均2.03%。

巖石固結指數（SI）在0.33～3.09之間，相對偏低；分異指數（DI）在83.26～97.06，相對偏高；長英指數（FL）介于89.83～99.58之間，鎂鐵指數（MF）介于91.64～99.58之間；說明巖漿酸性程度較高，分異演化作用較強。

2.2稀土元素特征

晚石炭-早二疊世正長花崗巖（ξγC2P1）稀土元素分析結果中可看出，稀土元素含量變化較大，稀土元素總量（∑REE）147.59～2336.13×10-6，高于陸殼平均值（154.7×10-6，黎彤）；反映輕重稀土元素分餾程度的LR/HR介于2.05～26.17之間，（La/Yb）N比值除兩個為0.5、47.82外，其余介于1.1～15.67之間，（Ce/Yb）N比值除一個為27.45，其余介于1.29～10.92之間，屬于輕稀土元素富集型。經球粒隕石標準化后的稀土元素配分模式，顯示曲線總體呈左高右低的右傾形式，輕稀土陡右傾，重稀土元素分配曲線呈緩右傾狀，顯示輕、重稀土及重稀土分餾明顯，輕稀土分餾明顯，重稀土分餾不明顯。δEu除一個為1.21，其余為0.05～0.64，δEu呈負異常。曲線形態與地殼重融型花崗巖的稀土分配型式相類似。

2.3微量元素特征

在微量元素分析結果里，微量元素蛛網圖中正長花崗巖（ξγC2P1）巖微量元素組成與原始地幔微量元素相比，除Sr外各元素均較富集，大離子親石元素（LILE）內部富集Rb、Th、U、La、Ce，虧損Ba、Ta、Nb，高場強元素（HFSE）相對大離子親石元素（LILE）虧損。

正長花崗巖中Nb/La比值大部分為0.09～2.72，（原始地幔和MORB的Nb/La>1，大陸地殼平均值0.7±）；Nb/Ta比值在5.31～28.84之間，多數與原始地幔的Nb/Ta比值（17.5±2.0）（Green，1995）和分異型花崗巖的Nb/Ta比值（2.3～9.9）（Dostal and Chatterjee，2000）相當；Th/Ta比值在6.07～27.25之間，高于原始地幔的Th/Ta比值（2.3）。接近大陸地殼的Th/Ta比值（10）。上述這些特征反映了源區受地殼物質混染。

3、形成時代及成因探討

3.1時代探討

本次工作在四站林場北部和八一一三四部隊農場二連西南正長花崗巖去取得兩組樣品（Pm036U-Pb55、U-Pb7402），獲得兩組諧和度較好的鋯石年齡，分別為299.6±3.1 Ma、292.9±0.7 Ma（LA-ICP-MS），從陰極發光電子圖像上可見鋯石多為自形-半自形，晶形完好度一般，晶棱與晶面相對清晰，可見自形生長紋及生長環帶。

從鋯石分析結果表中可見多數Th/U大于0.4，顯示為巖漿鋯石特征，本組年齡基本代表了正長花崗巖結晶年齡，其時代厘定為晚石炭世-早二疊世。

3.2 成因探討

A型花崗巖由Loiselle和Wones于1979年提出，被定義為Alkaline（堿性）、Anhydrous（貧水）和Anorogenic（非造山）的花崗巖。與Chappess等（1974）定義的I型和S型花崗巖不同，A型花崗巖物質來源具有多樣性。

晚石炭-早二疊世正長花崗巖（ξγC2P1）高硅、富堿、貧鈣、低鎂，富集REE及高場強元素（HFSE）。在Zr、Y、Nb、（Na2O+K2O）/CaO、MgO+K2O、FeOT/MgO對10000Ga/Al判別圖解中，樣品基本均落入A型花崗巖區域。故推測晚石炭-早二疊世正長花崗巖為A型花崗巖中的堿質A型花崗巖（AAG）。總體上看，該期花崗巖屬鋁弱飽和至過飽和、鈣堿性系列巖石，成因類型為A型。

結論：

1、本期次正長花崗巖源區受地殼物質混染。

2、本期次正長花崗巖時代厘定為晚石炭世-早二疊世。

3、本期次正長花崗巖為A型花崗巖中的堿質A型花崗巖，成因類型為A型。

參考文獻：

[1]黑龍江省地質礦產局 1993 黑龍江省區域地質志 北京 地質出版社

[2.黑龍江省地質礦產局 黑龍江省巖石地層 中國地質大學出版社]

[3]建邊農場等四幅區域地質礦產調查報告 2016

[4]嫩北農場四隊等四幅區域地質礦產調查報告 2015