Question

岩石成因、源区性质及其形成构造背景探讨

Answer 1

1.岩石成因类型探讨

小兴安岭东南地区的碱性花岗岩矿物组合以条纹长石、石英为主，铁钠闪石、星叶石、霓石、斜长石等，见铁钠闪石、霓石等碱性暗色矿物，岩石中出现较自形的高温锥状石英，以及晶洞构造，碱性花岗岩包裹体测温成岩温度750℃～1050℃（表3-19），略高于正长－碱长花岗岩，反映出高温岩浆浅部就位结晶的A 型花岗岩的主要特征（Eby, 1990；卢成忠等，2006；吴锁平等， 2007）。

岩石具富Si、富碱质和富Al和低Ca、Mg的特点，碱性花岗岩岩石的主要氧化物SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO、Na₂O、K₂O等含量（表3-15、表3-18），与世界A型花岗岩平均值最为接近（Whalen,1987; King et al.,1997；吴锁平等，2007）。岩石的NK/A（分子数比）大多数为0.98～1.12>0.85，符合Whalen （1987）的划分碱性和偏碱性花岗岩的界限。在（Al₂O₃+CaO）/（TFeO+Na₂O+K₂O） -100（MgO+TFeO+TiO₂）/SiO₂图中均落入碱性岩区（图3-31），与张广才岭地区的晚三叠世毛家屯、密林岩体和大王折子等典型碱性花岗岩一致（黑龙江省地质志，1993；彭玉鲸等，1995; Wu at al,2002；孙德有等，2005）。

岩石的稀土配分曲线呈轻、重稀土均较为平坦、前者略向右缓倾斜的、铕亏损的“海鸥型”和微量元素蛛网图（图3-32b）中显示出Sr、Ba、Ti谷，与碱性A 型花岗岩完全类似（Whalen,1987;Eby,1990、1992;Martin et al.,1994；洪大卫等，1995; King et al.,1997；赵广涛等，1997；范春方等，2000；刘昌实等，2003a、b；吴锁平等，2007）。岩石稀土元素总量高，为252.98 ×10^-6～367.87 ×10^-6（平均为304.15 ×10^-6），远高于I型花岗岩（114.71 ×10^-6）和S 型花岗岩（173.14 ×10^-6），也明显高于区域上广泛出露的同时代略早期的似斑状二长花岗岩（154.94 ×10^-6） （吴锁平等，2007），δEu为0.06～0.24（平均为0.16），为铕强亏损型，岩石中低场强元素（LFS） Ba、Sr含量低，Sr为8.4 × 10^-6～31.9 ×10^-6, Ba为43.0 ×10^-6～131.0 ×10^-6, Ga含量较高，为29 ×10^-6～37 ×10^-6（表3-17、18），略高于中国、世界的典型A 型花岗岩的平均值（18.54 × 10^-6～24.6 ×10^-6）。

岩石在TFeO/MgO图（图3-33）、Na₂O-K₂O图（图3-33）中，岩石均落入A型花岗岩区。在10000×Ga/Al-（Na₂O+K₂O）图、10000×Ga/Al-（Na₂O+K₂O）/CaO图、10000×Ga/Al-K₂O/MgO图、10000 ×Ga/Al-TFeO/MgO图、10000 ×Ga/Al-Zr、Nb、Ce、Y图（图3-35）等成因类型判别图解中，碱性花岗岩岩石样品点均落入A型花岗岩区。在10000 ×Ga/Al-（Zr+Nb+Ce+Y）图（图3-34）中，岩石样品投点也落入A型花岗岩区。

以上充分说明了正长－碱长花岗岩的岩石学、岩石化学、地球化学特征上具A型花岗岩的特征。

2、岩浆源区性质探讨

碱性花岗岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值（表3-8）为0.83460，与区域上的A型花岗岩类相比明显偏大（内蒙古巴尔哲碱性花岗岩体I_Sr值为0.69800），可能说明其源区物质来源和形成过程的复杂性（李之彤等，2001）。碱性花岗岩I_Sr值高，可能表明其直接来源于亏损地幔的可能性不大，这可能与底侵作用下的古老花岗岩类重熔有关（魏春生等，1997；吴福元等，1999；肖庆辉等，2002；李志昌等， 2004），这与岩石t_DM模式年龄（1244±18Ma）反映的岩浆源区物质均为中元古代变质基底物质的特征相吻合。

全岩δ¹⁸O也能作为物质来源的示踪剂（吴锁平等，2007）。Taylor（1988）认为，一般花岗岩只要δ¹⁸O>8‰，其物质来源中有沉积岩或风化、热液蚀变岩石的加入。研究区碱性花岗岩的δ¹⁸O值大多为5.40‰＜6‰，为低δ¹⁸O花岗岩类（表3-9），其全岩δ¹⁸O值明显低于正长－碱长花岗岩和似斑状二长花岗岩等其他岩石，但仍高于碾子山A 型碱性花岗岩岩体（－1.6‰～2.4‰）表明岩体遭受岩浆期后各种地质作用的扰动相对有限，但在拉张环境下碱性花岗岩就位时与围岩、大气降水之间仍有一定的氧同位素交换（魏春生等，1997、2001）。

3.岩石形成构造环境探讨

A型花岗岩从岩石化学组成上涵盖了碱性岩类、碱钙性、偏碱性、准铝质到过铝质等花岗岩类。尽管两类A型花岗岩在岩石学、地球化学诸方面存在一系列的差别，它们在总体特征上是类似的，均形成于拉张性的构造环境，从而使A 型花岗岩成为判断造山作用结束时间的重要岩石学标志（Eby,1992；洪大卫等，1995；King .t al.，1997；王德滋等，2002）。研究区内正长－碱长－碱性花岗岩的稀土配分模式曲线、微量元素蛛网图（图3-32），以及Nd同位素特征基本相似，说明两类A型花岗岩具有相似的岩浆源区，两者均为幔壳物质混熔的产物，两类岩石在地球化学特征的略微差异可能是因岩浆分异演化的途径不同所致，并非由岩浆源区的差异所引起。

小兴安岭东南地区的正长－碱长花岗岩岩体中均无主动侵位造成的定向组构、岩浆面理构造等构造应变特征。岩体与围岩接触界面多见有岩枝、岩脉等，与围岩构造线方向不一致，围岩不因岩体侵入而发生变形，说明岩体的就位构造总体上显示出拉张环境下的被动就位的构造样式。

岩石在多阳离子R₁-R₂构造环境判别图（图3-39）中落入非造山花岗岩区，在微量元素Rb-（Y+Nb）和Ta-Yb构造环境判别图解（图3-38）中均落入碰撞后花岗岩（POG）区，说明了大陆碰撞结束、崩塌时的张性构造环境。在Nb-Y-3Ga的A₁、A₂型判别图解（图3-40）中，样品投点落入了A₂型花岗岩区，在岩石微量元素比值Rb/Nb-Y/Nb－图（图3-40）中，岩石也大多落入A₂型花岗岩区。在岩石微量元素Sr-Yb图中，碱性花岗岩落入低Sr高Yb的南岭－浙闽型花岗岩区（图3-39），说明其形成可能与碰撞后崩塌－伸展构造背景有关（张旗等，2005、2009）。

韩振哲等（2009a）研究认为，该地区早中生代碱性花岗岩与正长－碱长花岗岩（175.1～222Ma）等时空上较为紧密伴生，并且共同构成了小兴安岭东南地区独特的构造峰林——花岗岩石林地貌，且其岩石学及主微量元素、Sr-Nd同位素特征也很为相似，这些似乎暗示了两者为统一的构造－岩浆作用的产物。

综上所述，小兴安岭东南地区晚三叠世—早侏罗世碱性A 型花岗岩的发现，说明了该地区从晚三叠世—早侏罗世开始进入了古亚洲洋最终闭合之后大陆碰撞后垮塌、伸展体制构造背景，说明本区从晚三叠世—早侏罗世以后开始进入与东北亚构造域协调一致的滨太平洋构造域的陆缘增生构造环境（唐克东等，2004），这对确定古亚洲洋构造域和古太平洋构造域的转换时间具有极为重要的意义，而在构造格局上的近SN、NNE向，与古亚洲洋EW、NE向构造格局不协调，很可能与后期鄂霍次克洋盆的封闭、侏罗纪东北亚构造转动有关（万天丰，2007）。