漠河縣洛古河巖體巖石地球化學(xué)特征

漠河縣洛古河巖體巖石地球化學(xué)特征

額爾古納地塊北東向延伸，全長(zhǎng)超過1500公里。是中亞-蒙古-興安適應(yīng)山地帶的重要大地形構(gòu)造單元。地塊北側(cè)是蒙古-鄂霍茨克褶皺帶。西南邊緣被蒙古南部的海上沉積物覆蓋。該地塊的東北部與莫馬恩地塊相連。東南部以蒙古-達(dá)古安古生代南部的褶皺帶為邊界，與松仁地塊和布萊亞-達(dá)古斯哈丁縣南部的邊界接壤。受古代冷武系基底的影響，它完全轉(zhuǎn)化為年輕的基生代。尤其是年輕的古生代。黑龍江省和阿爾吉拉的沖突[12.22]。（3）根據(jù)對(duì)額爾古納地塊及其鄰區(qū)的基本地質(zhì)調(diào)查，該區(qū)在晚三疊紀(jì)早侏羅世和蒙古-奧霍茨克造山帶前的洋盆地中獲得了許多具有前冷武系晶體基礎(chǔ)的古代微花崗巖[8.12]。（2）從蒙古-奧古納地塊及其鄰區(qū)的基本地質(zhì)調(diào)查取得了一些新的成果。從莫米倫盆地的角度來看，古代的冷武系基質(zhì)形成的造山帶，如杭州蓋-肯特洋不是古代亞洲的組成部分。造山帶西部的沖突發(fā)生在晚侏羅世，東部封閉于中侏羅世。代表著北方克拉通與黑龍江超地體和中朝克拉通之間的沖突[12.22]。（3）關(guān)于額爾古納地塊、莫米倫地塊和蘇木地塊中的某些巖石的年齡報(bào)告表明，優(yōu)秀化的早古生代，如赫羅姆-恩格爾布。10月，黑云母紅棕色、二氧化鉀和單氧化鋯u-pb。置于西伯利亞克拉通南部的貝加爾湖地區(qū)西南部，波西米亞金屬絲巖中。根據(jù)上述提到的早期和早期的古生代，在同一學(xué)年的早古生代中，在北緣和西拉板塊的南緣，在東部的古生代中，莫加爾湖-干古生代。高等教育機(jī)構(gòu)和伊金拉通古代的人口報(bào)告，結(jié)果表明，在中亞-蒙古-興安地區(qū)，前寒武系基的錯(cuò)誤被質(zhì)疑，指出蘇木地塊的晚泛非造山效應(yīng)。此外，與上述有關(guān)的早期和早期古生代花崗巖。1研究區(qū)地質(zhì)背景傳統(tǒng)上認(rèn)為,額爾古納地塊的基底由太古宙～古元古代片麻巖、結(jié)晶片巖和古元古代～中元古代角閃質(zhì)侵入巖組成;新元古代砂巖、片巖和碳酸鹽巖組成最初的蓋層沉積;文德～奧陶紀(jì)構(gòu)成晚期蓋層,自下而上由下部的碎屑巖、中部的碳酸鹽巖及上部的砂巖和片巖組成.但近年來對(duì)佳木斯地塊基底麻山群[26～30]和嫩江縣新開嶺雜巖的年代學(xué)研究表明,作為額爾古納地塊基底的興華渡口群最大形成年齡似應(yīng)不超過中元古代晚期,而不是以前認(rèn)為的古元古代,甚至太古宙.研究區(qū)位于額爾古納地塊北緣,出露的地層主要為早寒武世額爾古納河組大理巖、二云母石英片巖、千枚巖、板巖等和早～中侏羅世陸相礫巖、砂礫巖、長(zhǎng)石石英細(xì)砂巖及粉砂巖等.侵入巖可劃分為兩期,其一為早古生代花崗巖類,主要巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖;其二為晚中生代細(xì)?；◢弾r、花崗斑巖等(圖1).研究區(qū)西南部及東北部北極村一帶有少量泥盆紀(jì)泥灰?guī)r、板巖出露;在俄國(guó)境內(nèi)的奧利多伊帶有志留紀(jì)～石炭紀(jì)的陸棚沉積.額爾古納地塊北緣受到了中～晚侏羅世形成的蒙古-鄂霍茨克縫合帶的強(qiáng)烈改造及上黑龍江中生代沉積層的覆蓋,致使額爾古納地塊北緣早古生代花崗巖類呈孤島狀產(chǎn)出.本文僅研究洛古河早古生代巖體特征,探討其成因及大地構(gòu)造意義,晚中生代巖體特征將另文發(fā)表.2巖石學(xué)和礦物學(xué)特征洛古河巖體主要巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖,另有少量的閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖及堿長(zhǎng)花崗巖.根據(jù)巖體野外產(chǎn)出狀態(tài),巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和主要礦物類型及含量,可將洛古河巖體劃分為石英閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖2個(gè)單元.石英閃長(zhǎng)巖單元:巖體呈近東西向展布于研究區(qū)北部,出露面積約30km2.巖體西南部侵入額爾古納河組大理巖中,并在兩者接觸帶形成由透輝石、透閃石、綠簾石、陽(yáng)起石等礦物組成的矽卡巖化帶;巖體東部侵入額爾古納河組千枚巖、二云母片巖中,在兩者接觸帶形成角巖;巖體南部被中侏羅統(tǒng)二十二站組覆蓋.巖石呈深灰色,主要巖石類型為石英閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖.柱粒結(jié)構(gòu)、花崗結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,巖石基本上未變形,主要礦物成分為斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母及鉀長(zhǎng)石和石英斜長(zhǎng)石半自形板狀、他形粒狀,可見聚片雙晶及卡鈉聯(lián)合雙晶,晶體一般長(zhǎng)0.4～1mm,寬0.1～0.5mm,最大晶體長(zhǎng)僅1.5mm,含量45%～65%;鉀長(zhǎng)石他形粒狀,顆粒較小,一般無(wú)雙晶,偶見卡雙晶,可見交代包俘斜長(zhǎng)石現(xiàn)象,含量2%～10%;石英呈他形粒狀顆粒較小,在0.3～0.5mm之間,有微弱波狀消光,含量2%～15%;角閃石柱狀,晶體較細(xì)小,最長(zhǎng)柱約1.0mm,具多色性,解理清晰,干涉色二級(jí),斜消光,為普通角閃石,含量15%～30%;黑云母鱗片狀,多色性明顯,解理發(fā)育,其與角閃石常伴生,大小在0.3～0.5mm之間,含量10%～15%.常見副礦物為榍石和磷灰石.二長(zhǎng)花崗巖單元:分布于研究區(qū)北部,兩個(gè)巖體均呈近橢圓狀產(chǎn)出,面積約40km2.巖石呈灰色、灰白色,中細(xì)不等?；◢徑Y(jié)構(gòu),巖體無(wú)明顯變形,基本不發(fā)育類似片麻理的定向構(gòu)造,但由于受到中生代蒙古-鄂霍茨克海剪刀式閉合作用的影響[18～20],巖體局部地段已糜棱巖化,片理構(gòu)造發(fā)育,野外可見長(zhǎng)石、石英均被拉長(zhǎng),呈長(zhǎng)2.0～5.0mm的小透鏡狀,圍繞其為細(xì)碎暗色礦物.主要巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖另有少量的花崗閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖和堿長(zhǎng)花崗巖.鏡下觀察,花崗結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造.主要礦物有斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英及黑云母和角閃石.斜長(zhǎng)石半自形板狀,為更-中長(zhǎng)石,大小在0.5～3.5mm,聚片雙晶發(fā)育,但有的雙晶模糊或漸趨消失,含量一般30%～50%,有個(gè)別樣品斜長(zhǎng)石含量在10%左右;鉀長(zhǎng)石他形粒狀、個(gè)別半自形板狀,未見雙晶,有的包俘斜長(zhǎng)石,大小在0.3～3.3mm,含量一般在20%～40%,個(gè)別樣品鉀長(zhǎng)石含量在55%左右;石英他形粒狀,有裂紋及波狀消光,顆粒較小,在0.3～0.6mm之間,含量約15%～30%;黑云母鱗片狀,多碎裂、褪色和析鐵,分布不均勻,大小0.05～0.4mm,含量5%～10%;有的巖石中見角閃石,柱狀,最長(zhǎng)柱可達(dá)5mm,多色性明顯,含量5%～8%.常見副礦物為磷灰石和榍石.3羅古河巖體的地球化學(xué)特征3.1洛古河質(zhì)區(qū)適合巖石類型的地球化學(xué)特征本次工作選取8件樣品進(jìn)行了主量元素、稀土元素及微量元素分析,結(jié)果見表1.石英閃長(zhǎng)巖單元SiO2含量介于54.79%～58.30%之間,為中性侵入巖二長(zhǎng)花崗巖單元SiO2含量介于65.29%～66.45%之間為中酸性侵入巖.前者TiO2,Fe2O3,FeO,MgO和CaO含量明顯高于后者,但兩者的Al2O3,Na2O和K2O含量差別不大,Al2O3≥15.71%,Na2O與K2O的比值平均為1.57,巖石總體上反映出高Al、高Na特點(diǎn).石英閃長(zhǎng)巖單元的Na2O/CaO為0.79～1.53,Shand指數(shù)介于0.77～0.82之間,標(biāo)準(zhǔn)礦物中不出現(xiàn)剛玉分子Mg#指數(shù)介于24～40之間,平均為35;二長(zhǎng)花崗巖單元Na2O/CaO為1.73～3.43,Shand指數(shù)多數(shù)<1.05,為弱過鋁質(zhì)巖石,Mg#指數(shù)介于22～38之間,平均為30.與巴爾巴林(Barbarin)花崗巖類分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比,石英閃長(zhǎng)巖單元相當(dāng)于含角閃石鈣堿性花崗巖類(ACG),而二長(zhǎng)花崗巖單元相當(dāng)于高鉀鈣堿性花崗巖類(KCG).主量元素特征表明,洛古河巖體主要形成于構(gòu)造轉(zhuǎn)換時(shí)期,從石英閃長(zhǎng)巖單元到二長(zhǎng)花崗巖單元巖漿演化程度不斷提高,殼源物質(zhì)逐漸增多,而幔源物質(zhì)逐漸減少.在實(shí)際礦物含量QAP分類圖解中(圖2(a)),石英閃長(zhǎng)巖單元為中性巖組合,巖石類型為石英閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖;二長(zhǎng)花崗巖單元為中酸性巖組合,巖石類型主要為二長(zhǎng)花崗巖,其次為花崗閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖及堿長(zhǎng)花崗巖.在SiO2-K2O圖解中(圖2(b)),石英閃長(zhǎng)巖單元與二長(zhǎng)花崗巖單元基本上都為高鉀鈣堿性系列個(gè)別為橄欖安粗巖系列.3.2洛古河巖體稀土元素地球化學(xué)特征由表1可知,石英閃長(zhǎng)巖單元稀土元素總量為180.18～216.99μg/g,具有弱的Eu負(fù)異常(0.70～0.82)稀土元素分餾不明顯((La/Yb)N介于4.12～4.73);二長(zhǎng)花崗巖單元稀土元素總量為255.97～344.32μg/g,具明顯的Eu負(fù)異常(0.33～0.45),稀土元素分餾中等((La/Yb)N介于6.01～10.45),稀土配分曲線為輕稀土富集型(圖3(a)).從石英閃長(zhǎng)巖單元到二長(zhǎng)花崗巖單元,稀土總量增加,Eu負(fù)異常越來越明顯,輕重稀土分餾程度增大,表明巖漿分異程度越來越高.但總體上看,洛古河巖體具有弱～中等程度的輕重稀土分餾.研究表明,典型島弧、山弧環(huán)境下的鈣堿性安山巖和英安巖HREE較富集(Yb≥2.50μg/g),REE分異程度較低((La/Yb)N<10),具有Eu的負(fù)異常.洛古河巖體稀土元素配分曲線特征與典型島弧、山弧環(huán)境下的鈣堿性中酸性火成巖相似,但其稀土總量明顯高于島弧、山弧環(huán)境下的鈣堿性中酸性火成巖.說明該巖體成因的復(fù)雜性.3.3洛古河巖體微量元素特征從微量元素豐度(表1)來看,洛古河巖體的大離子親石元素如Sr和Ba等含量較低(分別為276,602μg/g),與安第斯活動(dòng)大陸邊緣火成巖微量元素特征明顯不同.與島弧火成巖對(duì)比,兩者在Sr,Ba,Nb,Y,Ni,Cr,V和Sc等元素含量上相近,而放射性元素如Th和U及稀有元素Rb和Cs等含量高于島弧火成巖.洛古河巖體微量元素特征與泛非(Pan-Afrian)運(yùn)動(dòng)后的Tuareg地盾后碰撞花崗巖類微量元素特征相似.在微量元素蛛網(wǎng)圖(圖3(b))上,富集Rb,Th,U,K,La,Ce,Nd,Hf,Zr和Sm等元素,而強(qiáng)烈虧損Ba,Nb,Ta,Sr,P和Ti等元素,與海西期科西嘉造山花崗巖基的微量元素蛛網(wǎng)圖相比,兩者在許多方面相近.上述微量元素特征表明洛古河巖體為與陸-陸碰撞有關(guān)的后碰撞造山花崗巖類,形成于額爾古納地塊與西伯利亞板塊主碰撞之后的陸內(nèi)超碰撞階段.4羅古河巖體的shrimp鋯u-pb年齡4.1體長(zhǎng):4:12:1的晶體結(jié)構(gòu)鋯石由沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所地質(zhì)實(shí)驗(yàn)組按常規(guī)重力和磁選方法分選,為保證各粒級(jí)鋯石顆粒的完整性,將重約十公斤的巖石經(jīng)過粗碎及中碎,將粉碎后的樣品分粒級(jí)進(jìn)行淘洗.在雙目顯微鏡下對(duì)所選鋯石觀察發(fā)現(xiàn),石英閃長(zhǎng)巖單元中的鋯石為無(wú)色-淡黃色,透明,四方柱狀,多數(shù)錐體發(fā)育不完整,晶體完整者少見,大部分顆粒較純凈,少數(shù)含有暗色包體,金剛光澤,長(zhǎng)寬比4:1～2:1,晶體大者0.25mm×0.1mm,一般0.05mm×0.02mm～0.1mm×0.03mm;二長(zhǎng)花崗巖單元中的鋯石為褐黃色-淡黃色,透明-半透明,四方柱體發(fā)育,晶體完整者較少,鋯石顆粒純凈,無(wú)包體,玻璃光澤,長(zhǎng)寬比3:1～2:1,個(gè)別鋯石長(zhǎng)寬比可達(dá)5:1,晶體大者0.25mm×0.1mm,一般0.15mm×0.06mm～0.06mm×0.03mm.最后,將鋯石與數(shù)粒RSES參考樣TEM置于環(huán)氧樹脂中,磨制約一半大小,使鋯石內(nèi)部暴露,用于陰極發(fā)光和SHRIMPU-Pb分析.鋯石陰極發(fā)光研究在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所電子探針研究室完成,SHRIMPU-Pb分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所SHRIMPⅡ上完成樣品分析流程及原理參見文獻(xiàn)[47,48].應(yīng)用RSES參考鋯石TEM(417Ma)進(jìn)行元素間的分餾校正,應(yīng)用SL13(年齡為572Ma,U含量238μg/g)標(biāo)定樣品的UTh和Pb含量.數(shù)據(jù)處理采用LudwingSQUID1.0及ISOPLT程序.應(yīng)用實(shí)測(cè)204Pb校正鋯石中的普通鉛采用年齡為206Pb/238U年齡.4.2洛古河巖體u-pb年齡樣品中鋯石陰極發(fā)光圖像顯示,石英閃長(zhǎng)巖單元的ML-7樣品中大多數(shù)鋯石晶體形態(tài)較好,呈單錐或雙錐狀,具清楚的生長(zhǎng)韻律環(huán)帶,個(gè)別鋯石晶體呈不規(guī)則四邊形(圖4(a));二長(zhǎng)花崗巖單元的ML-14樣品鋯石晶形均為單錐或雙錐狀,生長(zhǎng)韻律環(huán)帶清楚鋯石晶形較ML-7樣品好(圖4(b)).反映了洛古河巖體巖漿鋯石結(jié)構(gòu)特征.鋯石SHRIMP分析結(jié)果見表2.可以看出,石英閃長(zhǎng)巖單元的U和Th含量相對(duì)較低,分別介于414～787μg/g和116～436μg/g之間,而二長(zhǎng)花崗巖單元的U和Th含量相對(duì)較高,分別介于415～2484和132～633μg/g之間.經(jīng)計(jì)算,洛古河巖體的Th/U比值變化較小,且都大于0.1(介于0.25～0.77之間).研究表明,巖漿型鋯石的Th/U比值大于0.1,而且各鋯石的Th,U之間具有正相關(guān)關(guān)系.據(jù)此說明洛古河巖體中的鋯石為巖漿型鋯石.鋯石SHRIMPU-Pb測(cè)年結(jié)果顯示,石英閃長(zhǎng)巖單元ML-7樣品中鋯石10個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U年齡為503～527Ma,變化范圍較小,在一致曲線圖中,數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布(圖5(a)),其206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為517±9Ma,代表洛古河石英閃長(zhǎng)巖單元巖體的結(jié)晶年齡.二長(zhǎng)花崗巖單元ML-14樣品中鋯石12個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U年齡為492～518Ma,變化范圍亦較小在一致曲線圖中,除1個(gè)點(diǎn)外,其他數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布(圖5(b)),其206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為504±8Ma,代表了洛古河二長(zhǎng)花崗巖單元巖體的結(jié)晶年齡.5洛古河巖體的構(gòu)造屬性與構(gòu)造環(huán)境近年來,通過對(duì)大陸碰撞帶與花崗巖帶形成演化過程的深入研究[36,37,50～52]認(rèn)為,大陸之間的碰撞作用發(fā)生以后,雖然導(dǎo)致海洋消失進(jìn)入陸內(nèi)環(huán)境,但大陸之間還經(jīng)歷了一段相當(dāng)長(zhǎng)的仍然與碰撞作用有關(guān)的會(huì)聚作用;同時(shí)還發(fā)現(xiàn)大陸主碰撞期不利于巖漿上升,大量的巖漿作用發(fā)生在主碰撞期之后,板內(nèi)時(shí)期之前.Liegeois把主海洋關(guān)閉以后的,連續(xù)的板塊匯聚導(dǎo)致產(chǎn)生陸內(nèi)的逆沖、扭動(dòng)構(gòu)造和地塊的橫向擠壓或逃逸,或沿巨大剪切帶仍然有大量水平方向塊體運(yùn)動(dòng)的陸內(nèi)環(huán)境稱為“后碰撞作用”(post-collision).洛古河巖體以二長(zhǎng)質(zhì)巖石為主,主要巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖,另有少量的閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖及堿長(zhǎng)花崗巖,屬高鉀鈣堿性巖系,與后碰撞階段形成的高鉀鈣堿性花崗巖(KCG)巖石組合[53～55]相一致.微量元素湯氏蛛網(wǎng)圖上富集LILE,貧化HFSE,強(qiáng)烈虧損Nb,Ta,P和Ti等元素,顯示后碰撞高鉀鈣堿性I型花崗巖微量元素特征.在花崗巖類形成環(huán)境的R1-R2判別圖解(圖6(a))中,洛古河巖體石英閃長(zhǎng)巖單元投影點(diǎn)基本上都落入板塊碰撞后隆起期花崗巖區(qū)(Ⅲ區(qū)),二長(zhǎng)花崗巖單元投影點(diǎn)全部落入造山晚期花崗巖區(qū)(Ⅳ區(qū));在Rb-Yb+Ta(圖6(b))和Rb-Y+Nb判別圖(圖6(c))中,石英閃長(zhǎng)巖單元落入火山弧花崗巖與同碰撞花崗巖的過渡帶,而二長(zhǎng)花崗巖單元落入同碰撞花崗巖區(qū);在Nb-Y判別圖(圖6(d))中,樣品落入火山弧花崗巖、同碰撞花崗巖與板內(nèi)花崗巖的過渡帶.綜上所述,洛古河巖體形成于主碰撞之后的隆升期及造山晚期.其主量、微量元素特征與泛非運(yùn)動(dòng)后的Tuareg地盾花崗巖類特征相似,為后碰撞花崗巖類.洛古河巖體可能形成于額爾古納地塊與西伯利亞板塊增生-碰撞-造山階段的晚期,標(biāo)志著薩拉伊爾運(yùn)動(dòng)結(jié)束于500Ma左右.如前所述,近年來在額爾古納地塊及其毗鄰地區(qū)獲得了一批高精度的SHRIMP鋯石U-Pb年齡[5,23,24,27～30]及單顆粒鋯石U-Pb年齡.本文又在額爾古納地塊北緣漠河地區(qū)厘定出早古生代后碰撞花崗巖類,SHRIMP鋯石U-Pb年齡為504～517Ma區(qū)域上已知奧陶紀(jì)安娘娘橋組不整合于上述增生雜巖之上.上述事實(shí)說明在中蒙古地塊、額爾古納地塊和佳木斯地塊北緣與西伯利亞板塊南緣之間存在一條規(guī)模宏大的早古生代增生、碰撞造山帶,為薩拉伊爾運(yùn)動(dòng)的結(jié)果.在華北地臺(tái)北緣內(nèi)蒙古中部溫都爾廟圖林凱地區(qū)的石英閃長(zhǎng)巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為467±13Ma,被認(rèn)為是溫都爾廟洋殼在早古生代的一次消減事件;錫林浩特雜巖中的具島弧性質(zhì)的石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡分別為499,447和452Ma,表明早奧陶世(或稍早)開始出現(xiàn)溫都爾廟古海溝與華北古板塊之間的火山島弧堆積;白乃廟的花崗巖鋯石U-Pb年齡為454Ma表明華北北緣在奧陶紀(jì)時(shí)的洋殼俯沖和島弧活動(dòng);在嫩江斷裂以西發(fā)育有奧陶紀(jì)～泥盆紀(jì)島弧-弧后盆地火山沉積建造;多寶山、銅山地區(qū)的輝鉬礦Re-Os法同位素測(cè)年,獲得等時(shí)線年齡506±14Ma被認(rèn)