大兴安岭北段甘河地区中生代火山岩玛尼吐期岩石地球化学特征及年代学研究

大兴安岭北段甘河地区中生代火山岩玛尼吐期岩石地球化学特征及年代学研究

孟祥坤赵雷

（黑龙江省区域地质调查所黑龙江哈尔滨150080）

摘要：大兴安岭北段甘河地区中生代火山岩玛尼吐期为一套中性-中酸性火山岩火山岩，岩石类型为安山岩、英安岩、英安质晶屑凝灰岩、英安质含角砾晶屑凝灰岩、英安质凝灰熔岩等。岩石地球化学特征特征显示玛尼吐期火山岩属一套似岛弧高钾的钙碱—碱性中酸性岩石系列，轻稀土富集，铀亏损明显。通过锆石U-Pb（LA-ICP-MS）同位素测年结果，其加权平均年龄为145~158Ma，时代为晚侏罗世。

关键词：大兴安岭北段玛尼吐期岩石地球化学特征年代学研究

工作区位于大兴安岭主脊北段东坡，大地构造位置落于大兴安岭弧盆系中额尔古纳岛弧南部，向南毗邻海拉尔—呼玛弧后盆地。工作区内中生代火山岩玛尼吐期出露范围广，沿大兴安岭火山岩带呈北东向分布，玛尼吐期为一套中性-中酸性火山岩，局部夹酸性火山岩，岩石类型为安山岩、英安岩、英安质晶屑凝灰岩、英安质岩屑凝灰岩、英安质凝灰熔岩、英安质含角砾晶屑凝灰岩、英安质角砾凝灰岩、英安质熔结凝灰岩、英安质晶屑熔结凝灰岩、安山质熔结凝灰岩等。

一、岩石学特征

1.英安岩：岩石风化面呈灰、浅灰色，新鲜面呈灰白色、紫灰色、灰色，斑状结构、基质为隐晶质结构，块状构造。斑晶斜长石5-15%、石英2-3%、黑云母3-5%组成。斜长石：灰白色，自形-半自形，柱状，粒径0.2—2.5mm。石英：灰色，半自形，粒状，粒径0.2—2.0mm。黑云母：黑色，片状，粒径0.2—1.0mm。基质由隐晶的长英质组成。

2.英安质岩屑晶屑凝灰熔岩：风化面土黄色，新鲜面黄绿色，熔结结构，假流纹构造。岩石由岩屑、晶屑和熔岩组成，岩屑含量约5%，晶屑含量约30%，熔岩含量约为65%。岩屑，灰黑色、灰色，棱角状-次棱角状，成分为安山岩、英安岩、英安质凝灰岩，晶屑由斜长石、石英、碱性长石组成，粒径<2mm。胶结物由熔岩部分组成，为隐晶质，由长英质物质组成。

3.英安质岩屑晶屑熔结凝灰岩：风化面黄褐色，新鲜面灰白色，熔结凝灰结构，块状构造。岩石由岩屑、晶屑和胶结物组成，含量分别为5%、60%、35%。晶屑主要由斜长石、石英、碱性长石组成，粒径1—2mm，个别可达4—6mm。斜长石，黄白色或白色，粒径1—2mm，部分4—6mm，个别被高岭土化；石英，无色透明，断口油脂光泽，粒径0.5—1mm；碱性长石，浅肉红色，粒径1—2mm，个别达到4mm含量较少。胶结物主要为火山灰，隐晶质结构，由长英质组成。

4.英安质岩屑晶屑凝灰岩：风化面黄褐色，新鲜面灰白色，凝灰结构，块状构造。岩石由岩屑、晶屑和胶结物组成，含量分别为5%、50%和45%。晶屑主要由斜长石、碱性长石、石英组成，粒径0.5—2mm。石英，无色透明，断口油脂光泽，粒径1—2mm；斜长石，黄白色或白色，粒径1—2mm；碱性长石，浅肉红色，粒径1—2mm。胶结物为一些细小的火山灰或火山尘隐晶质结构，由长英质物质组成。

5.安山岩：岩石新鲜面呈灰褐色，风化面呈深灰色，斑状结构、基质为隐晶质结构或交织结构，块状构造。斑晶占30%，基质占70%。斑晶主要为斜长石，灰白色，自形-半自形，柱状，粒径1—2mm，少量黑云母，含量3~5%，黑色，片状，粒径0.2—1.0mm。基质由长英质物质呈隐晶结构组成。

二、岩石地球化学特征

（一）主量元素特征

玛尼吐期火山岩岩石类型为一套中性、中酸性熔岩及火山碎屑岩。SiO2：53.72-72.03%，平均为62.87%；Al2O3：12.29-17.96%，平均15.79%；TiO2：0.14-1.25%，平均为0.74%；Na2O+K2O=3.88-12.45%，平均7.08%。岩系指数（σ）为1.78-5.19，碱度指数（A.R）为1.71-5.09。分异指数（DI）为53.43-97.18，固结指数（SI）为0.56-22.02，Na2O高于K2O。

根据火山岩碱度率图解，本期次火山岩应属钙碱—碱性岩石系列；火山岩系列SiO2—K2O图解中，多数样品位于高钾系列；在TAS图解中，样品主要位于玄武质粗面安山岩、粗面安山岩、粗面岩及流纹岩区；AFM三角图解中，样品位于钙碱性系列火山岩区。综上所述，工作区内玛尼吐期火山岩属一套高钾的钙碱—碱性中酸性岩石系列。

（二）微量元素特征

据微量蛛网图，本期火山岩微量元素，表现出与满克头鄂博期火山岩类似的特征，亏损Th、Hf、Ti等高场强不相容元素，尤其亏损Nb、Ta；Ba、Ce、Sm、Sc具正异常，表现出类似岛弧钙碱性岩的特征。

（三）稀土元素特征

测区玛尼吐期火山岩稀土总量（∑REE）87.56-359.96×10-6范围内；轻稀土总量（∑LREE）76.36-341.92×10-6，重稀土总量（∑HREE）在8.76-24.11×10-6，轻重稀土比值LREE/HREE为6.82-18.95；（La/Yb）N=2.75-25.75，稀土元素配分曲线右倾，且斜率较大，属轻稀土富集型，轻稀土富集程度高且轻重稀土分馏明显。δEu=0.32-1.09，亏损明显。

三、年代学研究

选取玛尼吐期火山岩同位素年龄样品3件，岩性为英安质熔结凝灰岩（D4071）、英安岩（PM004LT207）、安山岩（PM014LT17）。运用锆石U-Pb（LA-ICP-MS）同位素测年方法，在样品中挑选具有较明显的振荡环带锆石，在环带的边部进行激光打点。其中样品D4071挑选了27粒有效锆石，其206Pb/238U年龄值介于136±2～244±3Ma之间，5个点偏离协和曲线较多，不计入，另其中22个测点的加权平均年龄145.0±2.7Ma。样品PM004LT207中26粒有效锆石的206Pb/238U年龄值介于148±2～168±3Ma之间，26个测点的加权平均年龄154.6±1.7Ma，MSWD=1.6。样品PM014LT17中20粒有效锆石的206Pb/238U年龄值介于147±2～169±3Ma之间，20个测点的加权平均年龄158.1±2.8Ma，MSWD=5.4。结合区域岩石特征及同位素年龄，确定其时代为晚侏罗世。

参考文献：

[1]黑龙江省地质矿产局．黑龙江省区域地质志［M］．北京：地质出版社，1993．

[2]黑龙江省地质矿产局．黑龙江省岩石地层［M］．武汉：中国地质大学出版社，1997．

[3]黑龙江省区域地质调查所．1∶5万区域地质矿产调查报告伊斯罕幅、三十六林场幅、甘河幅、布苏里幅［R］，2017．

[4]叶天竺，张智勇，肖庆辉等.全国矿产资源潜力评价—成矿地质背景研究工作技术要求.内部资料，2009.