黑龍江省東部佳木斯地區(qū)八角山巖體形成時(shí)代探討

王建民,顏秉超

1.黑龍江省自然資源調(diào)查院，黑龍江 哈爾濱 150036;2.吉林省地礦信息中心，吉林 長(zhǎng)春 130061

0 引言

近年來(lái)許多地質(zhì)學(xué)者對(duì)東北地區(qū)中生代構(gòu)造機(jī)制進(jìn)行了研究探討，取得了較多成果。在中生代早期，古亞洲洋已經(jīng)基本閉合，東北地區(qū)可能開(kāi)始受到后造山伸展、古太平洋和蒙古—鄂霍次克古大洋三種構(gòu)造機(jī)制的疊加作用[1]；通過(guò)對(duì)東北地區(qū)中生代火山巖鋯石U-Pb定年結(jié)果的研究，許文良等認(rèn)為在中生代期間，中國(guó)東北地區(qū)經(jīng)歷了環(huán)太平洋構(gòu)造體系和蒙古鄂霍茨克構(gòu)造體系的疊加與改造[2]。劉愷等對(duì)分布在小興安嶺—張廣才嶺造山帶和佳木地塊的巖漿巖進(jìn)行了研究，認(rèn)為古太平洋板塊在佳木斯地塊的俯沖作用最早可能始于早二疊世，在三疊紀(jì)—早侏羅世時(shí)，其俯沖影響到牡丹江斷裂兩側(cè)，形成了南北向分布的巖漿巖帶以及由黑龍江雜巖為代表的增生雜巖帶[3]。但是以上關(guān)于中生代構(gòu)造的研究多采用大、小興安嶺和張廣才嶺一帶巖漿活動(dòng)的證據(jù)，對(duì)佳木斯地塊上中生代巖漿活動(dòng)研究較少。本次研究的八角山巖體位于佳木斯市東南約90 km，依蘭縣西南約30 km。該巖體呈不規(guī)則狀出露，大致呈北北西向展布，長(zhǎng)約9 km，寬約3 km，產(chǎn)狀為中深成相的巖瘤、巖株?duì)睿瑒兾g深度為剝蝕中等，出露面積為31 km2。該巖體侵入晚二疊世二長(zhǎng)花崗巖，被晚三疊世正長(zhǎng)花崗巖侵入。原1∶20萬(wàn)依蘭幅區(qū)域地質(zhì)測(cè)量報(bào)告將該巖體形成時(shí)代厘定為白堊紀(jì)(1)黑龍江省地質(zhì)局區(qū)測(cè)隊(duì)五分隊(duì)．1∶20萬(wàn)依蘭幅區(qū)域地質(zhì)測(cè)量報(bào)告[R].1972.。筆者作為《1∶25萬(wàn)佳木斯市幅區(qū)調(diào)修測(cè)》項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人在該巖體南部采取了1件鋯石U-Pb測(cè)年樣品，編號(hào)為D4281，其座標(biāo)為：129°48′43″、46°04′28″，通過(guò)測(cè)試獲得了高精度測(cè)年結(jié)果(2)黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院．1∶25萬(wàn)佳木斯市幅區(qū)調(diào)報(bào)告[R].2013.，通過(guò)對(duì)該巖體的巖石學(xué)、巖石化學(xué)、形成時(shí)代、構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行研究和探討，為吉黑東部中生代構(gòu)造演化提供了新的證據(jù)和認(rèn)識(shí)。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

黑龍江地區(qū)位于中亞造山帶東段，在古生代期間具有多塊體拼合的構(gòu)造屬性，自西北至東南劃分為：額爾古納地塊、興安地塊、松嫩地塊、佳木斯地塊和興凱地塊[4]。近年來(lái)的研究表明，東北地區(qū)古亞洲洋的閉合經(jīng)歷了多地塊的拼貼過(guò)程，具有演化時(shí)間長(zhǎng)、多階段增生、縫合的特點(diǎn)[5]。葛文春等(2005年)根據(jù)額爾古納地塊上出露的塔河巖體后造山構(gòu)造背景，巖體的成巖時(shí)代為480～494 Ma，認(rèn)為額爾古納地塊與興安地塊的拼貼沿塔源—喜桂圖一線(xiàn)，拼貼時(shí)間至少發(fā)生在490 Ma以前[6]；興安地塊與松嫩地塊在早石炭世沿北北東向展布的開(kāi)魯—嫩江—黑河一線(xiàn)碰撞拼合，晚石炭世開(kāi)始東北亞大陸板塊整體處于伸展構(gòu)造背景[7]；松嫩—張廣才嶺地塊與佳木斯地塊沿南北向的嘉蔭—牡丹江斷裂于晚古代至早中生代碰撞拼合[8,9]。其中佳木斯地塊其結(jié)晶基底主要由麻粒巖相—角閃巖相變質(zhì)的麻山、興東雜巖和大面積出露的寒武紀(jì)花崗質(zhì)巖石組成[10]。麻山雜巖主要出露在雞西市西麻山—密山一帶，為一套含長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、矽線(xiàn)石榴片麻巖、石墨片巖和高鎂大理巖等變質(zhì)巖的孔茲巖系，興東雜巖主要在嘉蔭—雙鴨山一帶出露，為一套片巖、片麻巖、變粒巖為主，其次為大理巖、石英巖、磁鐵石英巖、斜長(zhǎng)角閃巖等海相碎屑巖-碳酸鹽-夾火山巖硅鐵建造[11,12]，其變質(zhì)作用主要發(fā)生在500 Ma左右[13,14]。佳木斯地塊上出露的花崗巖巖主要存在兩期：540～515 Ma和290～254 Ma，其形成可能分別與泛非期變質(zhì)造山作用和古大洋板塊的西向俯沖作用有關(guān)[15,16]。

研究區(qū)位于佳木斯地塊西部，東鄰松嫩地塊，緊鄰嘉蔭—牡丹江斷裂。嘉蔭—牡丹江斷裂東側(cè)出露中新元古界興東巖群大盤(pán)道巖組片巖、片麻巖、石英巖、石墨大理巖等，二疊系黑龍江巖群變玄武巖、藍(lán)閃石片巖、鈉長(zhǎng)片巖、角閃片巖等，中生界樺山群猴石溝組、白堊系下統(tǒng)淘淇河砂巖、砂礫巖等、白堊系松木河組中酸性火山巖及火山碎屑巖等。嘉蔭—牡丹江斷裂西側(cè)出露東風(fēng)山巖群云母片巖、大理巖、變質(zhì)粉砂巖、磁鐵石英巖等、古生界寒武系下統(tǒng)晨明組灰?guī)r、板巖、粉砂巖、砂巖等、奧陶系下—中統(tǒng)寶泉組片理化流紋質(zhì)凝灰?guī)r、砂巖、白色大理巖、片理化流紋巖等。二疊系中統(tǒng)土門(mén)嶺組黑板巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r等。侏羅系中統(tǒng)太安屯組中酸性火山巖及火山碎屑巖等(圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch of the study area

2 巖石學(xué)、巖石化學(xué)特征

巖石多成褐色、深灰色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)、輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。巖石主要由斜長(zhǎng)石和輝石組成，粒度多0.5～2.5 mm，個(gè)別輝石粒度0.1～0.2 mm。斜長(zhǎng)石：半自形板狀，聚片雙晶較寬，具環(huán)帶發(fā)育，為中拉長(zhǎng)石，占65%。輝石：無(wú)色柱狀，短柱狀，近正交解理，具簡(jiǎn)單雙晶，少部分被綠色粘土礦物交代，占35%。副礦物主要為鋯石、螢石、方鉛礦、鈦鐵礦、黃鐵礦。

巖石化學(xué)分析(表1)，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為41.68%～46.38%，平均值為44.57%；Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.69%～22.08%，平均值19.96%；CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.83%～15.20%，平均值14.39%；Na2O+K2O為0.67%～1.39%，平均值1.13%；Na2O/K2O為2.29～3.42，平均值2.73，K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)；σ值平均值0.30。通過(guò)以上數(shù)據(jù)可知巖石為富鋁質(zhì)巖石，分異指數(shù)(DI)3.8～10.88，對(duì)應(yīng)橄欖輝長(zhǎng)巖區(qū)。顯示巖石分異程度較低；大部分A/CNK(分子數(shù))值0.68～0.75。

表1 巖石化學(xué)分析結(jié)果表

3 稀土微量特征

通過(guò)稀土元素分析結(jié)果(表2)可以看出，晚三疊世中細(xì)粒輝長(zhǎng)巖:稀土元素總量(∑REE)(13.5～21.1)×10-6，平均16.2×10-6，輕重稀土比值(LREE/HREE)為4.4～4.9，平均4.6，反映了明顯的富集輕稀土，δEu平均為2.3，具正銪異常。通過(guò)對(duì)微量元素分析結(jié)果(表3)可以看出Cr、Th、Sr元素相對(duì)富集，而Cs、Zr元素相對(duì)虧損，其中Zr元素重度虧損。

表2 稀土元素分析結(jié)果及部分特征參數(shù)表

表3 微量元素分析結(jié)果表

4 鋯石同位素測(cè)年

測(cè)年樣品破碎和鋯石的挑選在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所實(shí)驗(yàn)室完成。由天津地質(zhì)調(diào)查中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用激光剝蝕等離子體分析技術(shù)(LA-ICP-MS)對(duì)樣品進(jìn)行了微區(qū)原位單點(diǎn)U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)采集及整理。D4281樣品巖性為中細(xì)粒輝長(zhǎng)巖，鋯石呈粉黃色、淺黃色，多為短柱狀、粒狀，透明，金剛光澤，粒徑約為0.02～0.15 mm，形態(tài)較完整，長(zhǎng)寬比1∶1～2∶1，環(huán)帶較清晰。232Th/238U多數(shù)大于0.5，僅有一個(gè)鋯石小0.1，因此具巖漿鋯石特征。選取25顆鋯石進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，25顆鋯石206Pb/238U年齡在203～210 Ma之間(表4)，從圖2可以看出測(cè)年數(shù)值均位于諧和線(xiàn)上，因此年齡數(shù)據(jù)可靠，加權(quán)平均為(207.15 ±0.86)Ma(圖3)，該年齡應(yīng)為八角山巖體的結(jié)晶年齡。

圖2 D4281點(diǎn)鋯石同位素測(cè)年諧和圖Fig.2 Zircon isotopic concordance map of point D4281

圖3 D4281點(diǎn)鋯石同位素測(cè)年加權(quán)平均值圖Fig.3 Weighted average of zircon isotopic dating at point D4281

5 構(gòu)造環(huán)境討論

近年來(lái)吉黑東部晚三疊世A型流紋巖的發(fā)現(xiàn)[17]、小興安嶺—張廣才嶺發(fā)育晚三疊世雙峰式火山巖和晚三疊世堿長(zhǎng)花崗巖大面積的出露[18]等，均顯示晚三疊世期間吉黑東部應(yīng)處于一種伸展環(huán)境。唐杰等統(tǒng)計(jì)分析了松嫩—張廣才嶺地塊東緣、佳木斯地塊以及興凱地塊古生代—中生代火成巖的鋯石U-Pb年代學(xué)資料及其空間分布特征，認(rèn)為吉黑東部晚三疊世火成巖可能形成于古亞洲洋閉合后的伸展環(huán)境，亦可能與揚(yáng)子和華北克拉通之間俯沖碰撞后伸展環(huán)境有關(guān)，還可能形成于蒙古—鄂霍茨克大洋板塊南向俯沖所形成的類(lèi)似弧后的伸展環(huán)境[19]。研究區(qū)位于吉黑東部的北部，晚三疊世輝長(zhǎng)巖可能形成于古亞洲洋閉合陸殼增生后的伸展環(huán)境。

6 結(jié)論

(1)八角山輝長(zhǎng)巖體巖石為富鋁質(zhì)，化學(xué)成分對(duì)應(yīng)為橄欖輝長(zhǎng)巖；輕稀土富集，具正銪異常；微量元素Cr、Th、Sr元素相對(duì)富集，而Cs、Zr元素相對(duì)虧損，其中Zr元素重度虧損。

(2)高精度U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示八角山輝長(zhǎng)巖體的結(jié)晶年齡為(207.15±0.86)Ma，其形成時(shí)代為晚三疊世。

表4 D4281點(diǎn)鋯石同位素測(cè)年數(shù)值一覽表

續(xù)表4 D4281點(diǎn)鋯石同位素測(cè)年數(shù)值一覽表