白城晚二疊世二長花崗巖地質特征、年代學及其地質意義

張 寧，張建澤，聶立軍

吉林省區域地質礦產調查所，吉林 長春 130022

0 引言

白城地區位于興蒙造山帶東段，東側與松遼盆地為鄰。那金—瓦房巖體為該區侵入巖主要出露巖體，巖石類型為二長花崗巖，呈巖基產出。但其研究程度較低，具體形成時代一直未有定論，1∶5萬好田、長久幅區調將其置于華力西期(1985)，吉林省資源潛力評價將其置于中二疊世(2013)。通過對該巖體年代學、地球化學研究，討論那金—嶺下侵入巖的形成時代和成因等問題，進而探討形成的大地構造背景。

1 地質概況

那金—嶺下巖體主要分布于吉林省西部那金鎮、嶺下鎮、瓦房鎮等地，向南延伸至松遼盆地邊緣，總體呈南北展布，出露面積約350 km2，呈巖基或巖株狀產出(圖1)。取樣地點位于白城市嶺下鎮采石場，巖石新鮮(圖2)，地理坐標(東經122°21′18.40″，北緯45°51′09.61″)。

圖1 白城洮南那金—嶺下一帶地質略圖(圖(a)據[1]，圖(b)據[2])Fig.1 Geological sketch map of the Najin-Lingxia area of Taonan, Baicheng(figure (a) according to [1]，figure (b) according to [2])1.第四系;2.白堊系;3.侏羅系;4.二疊系;5.二疊紀二長花崗巖;6.斷層;7.地質界線;8.角度不整合界線;9.鄉鎮

圖2 那金—嶺下巖體宏觀特征Fig.2 Macro-characteristics of the Najin-Lingxia rocks

該巖體侵入中二疊統吳家組，被下白堊統白音高老組角度不整合覆蓋，1∶5萬好田、長久幅區調將其劃分為華力西晚期二云母斜長花崗巖、黑云母斜長花崗巖，本次工作根據巖石特征及巖石化學命名圖解綜合確定為二長花崗巖。

2 巖石學特征

中細粒花崗閃長巖新鮮面灰白色，風化面灰黃色，花崗結構，塊狀構造。巖石主要由石英、斜長石、堿性長石及黑云母等組成。石英：約占>20%，呈不規則狀、他形粒狀充填。堿性長石：約占10%～15%，呈不規則狀、粒狀，粒度主要在0.25～2.0 mm及2～2.5 mm不等，具條紋結構及格子雙晶，局部見有包裹斜長石現象。斜長石：約占60%～65%，呈半自形板狀，粒度主要在0.25～2.0 mm及部分粒度在2～2.5 mm不等，見有絹云母化及碳酸鹽化現象。黑云母：約占3%～5%，呈片狀，見有較強烈的綠泥石化現象，并伴有鐵質析出。

該巖體在QAP圖解中，4件樣品均投入二長花崗巖區，據此將那金—嶺下巖體主體巖性厘定為二長花崗巖。

3 巖石化學、地球化學特征

那金—嶺下巖體巖石化學成分(表1)與中國二長花崗巖(遲清華，2007)相比，氧化物含量相似，TiO2、Fe2O3、FeO、CaO、K2O、P2O5等含量低于平均值，SiO2、Na2O略高于平均值。顯示富硅、鈉，貧鈦、鉀的特點。σ平均值為2.16，屬里特曼劃分的鈣堿性巖類。A/CNK平均值1.01，A/NK平均值為1.37，在山德圖解中(圖3)所有樣品投入區過鋁質區。DI平均值為83.59，SI平均值為14.58，反映巖漿結晶、分異程度較高。通過硅-堿圖解(圖4)以及F-A-M圖解，該巖體為過鋁質鈣堿性系列。

稀土元素特征(表2)，二長花崗巖稀土元素總量為(71.64～103.46)×10-6，含量變化范圍較寬，偏低。LREE/HREE為7.74～9.86，La/Yb為8.11～11.35，表現為輕稀土富集，δEu=0.61～0.89，Eu弱虧損。模式曲線(圖5)為右傾下滑曲線，斜率較小。

圖3 白城那金—嶺下巖體SHAND圖解Fig.3 SHAND index diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

圖4 白城那金—嶺下巖體硅-堿圖解 Fig.4 Silica-alkali diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

圖5 白城那金—嶺下巖體稀土配分曲線圖Fig.5 The REE distribution curves of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

微量元素特征(表3)，二長花崗巖僅Sr、Ni元素略高于中國二長花崗巖平均值，其余元素均較低于中國二長花崗巖平均值。在微量元素蛛網圖(圖6)，圖譜特征為曲線呈鋸齒狀，Ba、Rb、Th、Ta、Ce等元素隆起， Nb、Cr元素為負異常，圖譜特征可與同碰撞花崗巖曲線形態對比。

圖6 白城那金—嶺下巖體微量元素蛛網圖Fig.6 The trace element spider diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

4 成因類型、侵位機制及構造環境分析

A/CNK平均值為1.01，A/NK平均值為1.37，即A≥CNK，A/CNK>1，σ平均值為2.16，說明那金嶺下晚二疊世二長花崗巖為過鋁質鈣堿性系列。常見礦物有黑云母、白云母、磷灰石等，據Barbarin(1999)，相當于其劃分的含白云母過鋁花崗巖(MPG)。在Y-Nb圖解(圖7)中，樣品均投入同碰撞或火山弧花崗巖區(VAG+Syn-COLG)。綜合上述情況，那金—嶺下巖體其構造環境為同碰撞造山。

圖7 白城那金—嶺下巖體Y-Nb圖解Fig.7 Y-Nb diagram of Najin-Lingxia rocks in Baicheng

5 形成時代

該巖體一直未有代表性年齡數據，前人根據區域地質情況將其置于華力西晚期。本次工作獲得二長花崗巖(D067)11個鋯石U-Pb、LA-ICP-MS年齡數據，鋯石成因較復雜，未獲得諧和年齡，其中6顆鋯石分布諧和線上，206Pb/238U年齡值最大為(1 878±22.9) Ma，可能為捕獲的松嫩地塊基底鋯石年齡；其次為(275±4.6)Ma、(254±3.0)Ma，可能代表該巖體侵位年齡；最年青3個年齡為(191±3.2)Ma、(167±2.3)Ma、(143±2.1)Ma(表4，圖8)，可能代表后期巖漿侵入的鋯石。結合區域地質及巖漿巖帶特征將其置于晚二疊世。

表4 白城晚二疊世二長花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析結果

圖8 白城晚二疊世二長花崗巖鋯石陰極發光CL圖像(左)和鋯石U-Pb年齡諧和圖(右)Fig.8 CL images of zircons (left) and U-Pb concordia diagrams of zircons (right) of Late Permian monzogranite in Baicheng area

6 討論

最新的年代學研究表明，蘇尼特左旗碰撞相關的巖漿巖指示華北板塊同其北側南蒙古微地塊閉合時間在296～234 Ma (Chenetal.，2009) ；西拉木倫河沿岸雙井地區同碰撞花崗巖體侵位時間主要集中在晚二疊世—早三疊世[3-5]；西拉木倫河縫合帶東段吉中地區同碰撞花崗巖、碰撞相關的變質事件的年齡也主要集中在二疊紀末—早三疊世[6]，吉林省東部山區如大玉山巖體鋯石U-Pb同位素年齡為(248±3)Ma[7]，百里坪巖體似斑狀花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡243 Ma、248 Ma(張艷斌)，亮兵巖體獲得(247±1)Ma(4個鋯石U-Pb單點206Pb/238U平均值)的同位素測試年齡(吳福元、張艷斌)，猴石小四平二長花崗巖3個SHRIMP年齡，(243 Ma±5Ma、242 Ma±7 Ma)、(243±5)Ma，因此那金—嶺下巖體形成時代與上述年齡是一致的，可能是古亞洲洋閉合碰撞造山的產物[8-10]。

7 結論

那金—嶺下二長花崗巖本次工作取得單點測年數據為(275±4.6)Ma、(254±3.0)Ma，時代為晚二疊世。巖石系列為過鋁質鈣堿性系列，結合區域巖漿地質事件認為與古亞洲洋閉合同碰撞造山密切相關。