于泓超 和鐘鏵 隋振民 董玉 朱凱

1. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 1300612. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)春 1301183. 中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所，貴陽(yáng) 5500811.

興蒙造山帶延綿于蒙古、俄羅斯東部以及我國(guó)境內(nèi)的內(nèi)蒙古和東北地區(qū)，是中亞造山帶的組成部分之一，因此具有重要的研究意義。其中，大興安嶺地區(qū)位于興蒙造山帶的東段，存在廣泛的顯生宙巖漿作用，形成了舉世矚目的“花崗巖?！?吳福元等, 1999; Wuetal., 2011)。同時(shí)，這些顯生宙花崗質(zhì)巖石的發(fā)現(xiàn)也為探討興蒙造山帶東段的構(gòu)造演化歷史和地殼增生事件等科學(xué)問(wèn)題提供了重要的地質(zhì)證據(jù)。近年來(lái)大量相關(guān)的高精度年代學(xué)與地球化學(xué)研究(Wuetal., 2002, 2003; Yangetal., 2016; 葛文春等, 2005a, b, 2007; 隋振民等, 2007; 王興安等, 2012; 王偉等, 2012)已初步建立了大興安嶺顯生宙花崗質(zhì)巖石的年代學(xué)格架(Wuetal., 2011)，深化了關(guān)于該地區(qū)構(gòu)造-巖漿作用的認(rèn)識(shí)。早期研究曾普遍認(rèn)為大興安嶺廣泛發(fā)育的花崗質(zhì)巖石主要為海西期巖漿作用的產(chǎn)物，屬于古生代板塊俯沖和碰撞的產(chǎn)物(趙春荊和李之彤, 1983; 內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991)，但是該認(rèn)識(shí)缺乏高精度的年代學(xué)資料的證實(shí)。近年來(lái)高精度的年代學(xué)研究不斷開(kāi)展，已發(fā)現(xiàn)大興安嶺地區(qū)顯生宙花崗質(zhì)巖石主要形成于中生代，而非早前認(rèn)識(shí)的晚古生代(Dongetal., 2016b; 葛文春等, 2005b; 張健等, 2011; 王興安等, 2012; 崔芳華等, 2013; 施璐等, 2013; 陳飛等, 2016; 紀(jì)政等, 2016)。此外，目前關(guān)于這些中生代花崗質(zhì)巖石形成相關(guān)的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制等問(wèn)題仍然存在很大爭(zhēng)議(Dongetal., 2016b; 葛文春等, 2005b; 隋振民等, 2007; 張彥龍等, 2010; 王偉等, 2012; 陳飛等, 2016; 紀(jì)政等, 2016; 唐杰等, 2016)，其中部分學(xué)者認(rèn)為大興安嶺地區(qū)中生代花崗質(zhì)巖石的形成與古太平洋板塊的俯沖作用有關(guān)(Dongetal., 2016b; 葛文春等, 2005b; 隋振民等, 2007; 張彥龍等, 2010)，而另外一些學(xué)者提出這些花崗質(zhì)巖石的產(chǎn)生與蒙古-鄂霍茨克構(gòu)造域的演化關(guān)系密切(王偉等, 2012; 陳飛等, 2016; 紀(jì)政等, 2016; 唐杰等, 2016)。大興安嶺地區(qū)中生代構(gòu)造-巖漿作用的認(rèn)識(shí)是東北地學(xué)研究的重點(diǎn)問(wèn)題，同時(shí)也制約了東北地學(xué)研究的發(fā)展。綜上，本文選擇大興安嶺中部塔爾氣雜巖體為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的巖相學(xué)、鋯石U-Pb-Hf測(cè)試分析以及地球化學(xué)研究，從而準(zhǔn)確厘定該巖體的形成時(shí)代、成因以及構(gòu)造背景，為深入探討興蒙造山帶中生代構(gòu)造-巖漿演化歷史提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景及樣品特征

塔爾氣地區(qū)位于大興安嶺中部，大地構(gòu)造位置屬于興安地塊(圖1b)。其中，興安地塊北側(cè)為額爾古納地塊，南側(cè)為松嫩地塊。古生代時(shí)期，大興安嶺地區(qū)主要受古亞洲洋構(gòu)造域演化的影響(Wuetal., 2002; 孫德有等, 2004)，并從中生代以來(lái)進(jìn)入古太平洋構(gòu)造域或蒙古-鄂霍茨克洋構(gòu)造域演化階段(Wuetal., 2011; 葛文春等, 2005b; 許文良等, 2013)。研究區(qū)前中生代地層零星出露，主要為新元古代佳疙瘩組和奧陶系裸河組，其中佳疙瘩組巖性為黑云母石英片巖、黑云綠泥石英片巖、角閃綠泥片巖等；奧陶系裸河組巖性主要為絹云長(zhǎng)英片巖、綠泥石英片巖和粉砂巖。研究區(qū)中生代地層主要為中侏羅世-早白堊世的火山-沉積巖(塔木蘭溝組、滿克頭鄂博組、瑪尼吐組和白音高老組)，新生代地層主要為大黑溝期玄武巖和第四紀(jì)沉積物。此外，研究區(qū)廣泛發(fā)育花崗質(zhì)巖石，前人在1:20萬(wàn)綽爾幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告中(黑龍江省地質(zhì)局, 1981(1)黑龍江省地質(zhì)局. 1981. 1:20萬(wàn)喜桂圖旗幅-塔爾其幅-綽爾幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告)將這些花崗質(zhì)巖石主要?jiǎng)澐譃楹Ｎ髌诤脱嗌狡冢渲泻Ｎ髌诨◢徺|(zhì)巖石主要以巖基狀產(chǎn)出，燕山期花崗巖零星分布，呈小巖株產(chǎn)出(圖1a)。

圖1 塔爾氣雜巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch map of the Taerqi complex

塔爾氣雜巖體位于塔爾氣鎮(zhèn)東側(cè)，在1:20萬(wàn)綽爾幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(黑龍江省地質(zhì)局, 1981)中稱之為大牛圈-塔爾巴干臺(tái)布其和-塔爾其巖體(本文稱其為“塔爾氣雜巖體”)。由于該巖體侵入到奧陶紀(jì)裸河組地層中，原將其時(shí)代定為海西中期。根據(jù)野外地質(zhì)特征和總結(jié)同位素年代學(xué)研究成果，本文認(rèn)為塔爾氣雜巖體為一個(gè)多期侵入的復(fù)式巖體，發(fā)育三期巖漿作用(早石炭世、中侏羅世和早白堊世三期)。其中，早石炭世巖體主要分布在塔爾氣鎮(zhèn)東部，被中侏羅世花崗巖侵入，該期巖漿作用產(chǎn)物主要為石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖-正長(zhǎng)花崗巖(張健等, 2011)。中侏羅世花崗質(zhì)巖石構(gòu)成了塔爾氣雜巖體的主體部分，主要巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖及少量花崗閃長(zhǎng)巖。此外，早白堊世花崗斑巖呈小巖株或巖脈形式零散發(fā)育于巖體內(nèi)，并與中侏羅世花崗質(zhì)巖石具有侵入接觸關(guān)系。

花崗閃長(zhǎng)巖 巖石呈灰白色，中細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2a)。巖石主要由石英(20%～25%)、斜長(zhǎng)石(45%～60%)、堿長(zhǎng)石(5%～15%)和黑云母(5%～10%)組成，含少量鋯石、磷灰石和磁鐵礦等副礦物。斜長(zhǎng)石為半自形-自形板狀，粒徑為1～4mm；堿長(zhǎng)石為半自形板狀，主要為條紋長(zhǎng)石，少量正長(zhǎng)石，粒徑為1～4mm；石英為他形粒狀，粒徑為1～3mm；黑云母為片狀，具有淺褐-深褐色吸收性，粒徑為0.5～1mm。

圖2 塔爾氣中侏羅世花崗質(zhì)巖石巖石學(xué)特征照片 Q-石英；Pl-斜長(zhǎng)石； Kfs-鉀長(zhǎng)石；Af-堿性長(zhǎng)石；Bi-黑云母Fig.2 The petrological photographs of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

二長(zhǎng)花崗巖 巖石呈淺褐色，中粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2b)。巖石主要由石英(25%～30%)、斜長(zhǎng)石(30%～45%)、堿長(zhǎng)石(25%～35%)、黑云母(1%～5%)組成，含少量鋯石、磷灰石、磁鐵礦等副礦物。斜長(zhǎng)石為半自形-自形板狀，發(fā)育細(xì)密的聚片雙晶，粒徑為2～4mm；堿長(zhǎng)石為半自形板狀，主要為微斜長(zhǎng)石，少量條紋長(zhǎng)石，粒徑為2～5mm；石英為他形粒狀，粒徑為1～5mm；黑云母為片狀，具有淺褐-深褐色吸收性，粒徑為1～2mm。

正長(zhǎng)花崗巖 巖石呈肉紅色，礦物粒徑變化較大，為中粗粒、中粒及中細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)，礦物主體粒徑為1～7mm，塊狀構(gòu)造(圖2c)。巖石主要由石英(20%～30%)、堿長(zhǎng)石(45%～65%)、斜長(zhǎng)石(10%～15%)、黑云母(3%～10%)組成，含少量鋯石、磷灰石、磁鐵礦等副礦物。局部斜長(zhǎng)石含量減少，巖石類型過(guò)渡為堿長(zhǎng)花崗巖。斜長(zhǎng)石為半自形-自形板狀，可見(jiàn)聚片雙晶，粒徑為1～5mm；堿長(zhǎng)石為半自形板狀，主要為微斜長(zhǎng)石、條紋長(zhǎng)石，粒徑多在為2～7mm；石英為他形粒狀，粒徑為1～4mm；黑云母為片狀，具有淺褐-深褐色吸收性，粒徑在為1～2mm(圖2d)。

2 分析方法

鋯石U-Pb年齡和Lu-Hf同位素測(cè)試均在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所進(jìn)行。鋯石的挑選和處理工作在廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所進(jìn)行，采用重液和磁選方法進(jìn)行分選，并在雙目鏡下對(duì)鋯石進(jìn)行制靶工作，隨后對(duì)其進(jìn)行透射光、反射光和陰極發(fā)光(CL)圖像的采集。鋯石制靶與CL圖像的采集在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)采用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)對(duì)鋯石進(jìn)行U-Pb同位素測(cè)年分析，鋯石定年過(guò)程中激光脈沖為10Hz，激光束斑直徑為30μm，剝蝕深度為20～40μm，試驗(yàn)中采用高純度He氣作為剝蝕物質(zhì)載氣。實(shí)驗(yàn)分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法見(jiàn)(Wuetal., 2006)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)文獻(xiàn)(Andersen, 2002)中方法對(duì)同位素比值進(jìn)行校正。Lu-Hf同位素分析選用配有193nm激光取樣系統(tǒng)的Neptune多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS)，激光束斑直徑為40μm，激光脈沖寬度為15ns，在εHf(t)和模式年齡計(jì)算中，二階段模式年齡采用平均地殼fcc=-0.548(Veeversetal., 2005)進(jìn)行計(jì)算，詳細(xì)分析方法參見(jiàn)謝烈文等(2008)。

主量和微量元素分析在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成，主量元素采用壓片法X射線熒光光譜(XRF)分析，微量元素采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)分析完成，主量元素分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于5%，痕量元素的分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于10%。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb定年

本文對(duì)塔爾氣雜巖體中4個(gè)代表性樣品進(jìn)行了鋯石U-Pb測(cè)試分析(表1)。樣品的陰極發(fā)光圖像顯示，大部分鋯石為自形-半自形晶，普遍發(fā)育典型的巖漿震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶(圖3)，鋯石Th/U比值介于0.35～2.02之間，暗示其為巖漿成因鋯石。鋯石U-Pb測(cè)試分析結(jié)果列于表1，相關(guān)鋯石U-Pb諧和圖如圖4所示，其結(jié)果以206Pb/238U年齡計(jì)算， 年齡誤差為1σ。

表1 塔爾氣地區(qū)中侏羅世花崗質(zhì)巖石LA-ICP-MS U-Pb分析結(jié)果

續(xù)表1Continued Table 1測(cè)點(diǎn)號(hào)ThU(×10-6)Th/U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/206Pb (Ma)207Pb/235U(Ma)206Pb/238U(Ma)比值1σ比值1σ比值1σAge1σAge1σAge1σ-215592881.940.049380.002360.183530.008840.026950.000401668417181715-221521700.890.049520.003450.185600.012890.027180.00045173126173111735-231081210.890.049850.005060.190090.019030.027660.00048188231177161765-24141010051.400.049120.001550.177730.005750.026240.000371544916651673-251672130.780.048540.004240.184890.015890.027630.00043126198172141765PM01-6-1 正長(zhǎng)花崗巖-011902070.920.049600.002610.178600.009320.026110.000401769216781663-024673881.200.049440.001630.176540.005810.025890.000351695216551652-033692841.300.049460.002360.182070.008620.026690.000391708317071702-043452981.150.049140.002340.181070.008580.026720.000381558316971702-053872971.300.049120.002380.176010.008470.025990.000371548516571652-065653961.430.049310.001870.178760.006730.026290.000371636216761672-079018081.120.049460.001520.175270.005380.025690.000351704616451642-084364960.880.049600.001800.176430.006380.025790.000351765916561642-097177340.980.051820.001780.182650.006250.025560.000352775317051632-101901761.080.049340.002890.180610.010480.026550.0004216410316991693-114122561.610.050480.003040.184320.011050.026480.0003821711117291682-123252951.100.049400.002020.178840.007240.026250.000371676816761672-132102550.820.049340.002430.181660.008880.026700.000401648616981703-144224460.950.049340.001760.179400.006360.026360.000371645716851682-151661471.130.049440.003050.181660.011110.026650.00042169110169101703-163213380.950.049150.002110.175280.007480.025860.000371557316461652-177564401.720.049410.001730.179130.006230.026290.000361675616751672-182612810.930.049260.002320.175750.008180.025870.000391608016471652-191001280.780.049070.003330.174380.011740.025770.00041151122163101643-204583271.400.050010.002180.180130.007760.026120.000371957416871662-211221201.010.049450.002910.178060.010370.026110.0004116910416691663-223224100.780.049370.001940.179220.006960.026320.000371656416761672-232632521.040.049270.002160.178340.007730.026250.000381617416771672-242242480.900.049520.002520.182020.009190.026650.000391739017081702-253343081.080.049560.002510.180490.009070.026410.000381749016881682PM01-27-1 正長(zhǎng)花崗巖-015327370.720.049070.001190.174370.004340.025770.000341513416341642-028689670.900.049360.001130.175710.004120.025810.000331653216441642-033543271.080.049350.001850.182140.006850.026760.000371646217061702-0410899661.130.049300.001100.179340.004120.026380.000341623016741682-053234530.710.049410.001530.178150.005560.026150.000351674816651662-069664782.020.052570.001960.186950.007000.025790.000363106017461642-0755.552.81.050.049480.006950.181420.025310.026590.00056171260169221694-0896.41180.810.049380.003720.181200.013580.026610.00044166138169121693-092112640.800.049850.002500.181020.009060.026330.000371889016981682-103705180.710.049220.001610.175600.005770.025870.000351585116451652-111632090.780.046050.002700.163960.009400.025820.0003312815481642-122623380.780.049170.001810.178210.006570.026280.000361566116761672-134865080.960.049400.001530.172320.005370.025290.000341674816151612-142092670.780.049340.002280.180760.008310.026570.000381648016971692-153843811.010.049290.002000.176960.007190.026030.000361626916561662

圖3 中侏羅世花崗質(zhì)巖石鋯石CL照片F(xiàn)ig.3 CL images of zircons of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

圖4 塔爾氣中侏羅世花崗質(zhì)巖石鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

樣品PM02-31-1(47°59′13″N、121°18′15″E)巖性為花崗閃長(zhǎng)巖。23個(gè)鋯石顆粒分析結(jié)果顯示，所有測(cè)點(diǎn)均位于U-Pb諧和線上，其206Pb/238U表面年齡介于167～196Ma之間(表1)，加權(quán)平均年齡為 173.0±1.3Ma(圖4a)。

樣品PM01-10-1(48°00′18″N、121°16′03″E)巖性為二長(zhǎng)花崗巖。21個(gè)鋯石顆粒分析結(jié)果顯示，所有測(cè)點(diǎn)均位于U-Pb諧和線上，其206Pb/238U表面年齡介于164～175Ma之間(表1)，加權(quán)平均年齡為169.4±1.6Ma(圖4b)。

樣品PM01-6-1(48°00′05″N、121°15′39″E)巖性為正長(zhǎng)花崗巖。25個(gè)鋯石顆粒分析結(jié)果顯示，所有測(cè)點(diǎn)均位于U-Pb諧和線上，其206Pb/238U表面年齡介于163～170Ma之間(表1)，加權(quán)平均年齡為166.7±0.8Ma(圖4c)。

樣品PM01-27-1(48°02′17″N、121°21′20″E)巖性為正長(zhǎng)花崗巖。24個(gè)鋯石顆粒分析結(jié)果顯示，所有測(cè)點(diǎn)均位于U-Pb 諧和線上，其206Pb/238U表面年齡介于161～170Ma之間(表1)，加權(quán)平均年齡為166.3±1.2Ma(圖4d)，說(shuō)明該巖體形成時(shí)代為中侏羅世。有1個(gè)鋯石的表面年齡205Ma，可能為巖漿上升過(guò)程中捕獲的早期巖漿鋯石。

3.2 地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

塔爾氣雜巖體中中侏羅世花崗質(zhì)巖石樣品的主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2?；◢徺|(zhì)巖石樣品的SiO2含量較高，介于70.54%～77.96%之間；K2O含量介于4.12%～5.13%之間；Na2O含量介于3.73%～4.97%之間；Na2O/K2O介于0.86～1.28之間，平均為1.09；Al2O3含量介于11.67%～14.83%之間；TiO2含量介于0.07%～0.60%之間；MgO含量介于0.02%～0.74%之間；CaO含量介于0.05%～1.44%之間。從鋁飽和指數(shù)圖解(圖5a)上可以看出，A/CNK值在0.9～1.1之間，為準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過(guò)鋁質(zhì)；在SiO2-K2O圖解(圖5b)中，位于高鉀鈣堿性系列。

3.2.2 微量元素

塔爾氣雜巖體中中侏羅世花崗質(zhì)巖石樣品的微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖見(jiàn)圖6。

塔爾氣雜巖體中中侏羅世花崗質(zhì)巖石樣品(除2個(gè)樣品PM01-11和JB5177，∑REE分別為96.34×10-6和81.69×10-6)的稀土元素總量較高，∑REE介于123.1×10-6～257.3×10-6之間，平均值為170.9×10-6。這些花崗質(zhì)巖石樣品具有輕稀土元素(LREE)相對(duì)富集，重稀土元素(HREE)相對(duì)虧損的特征，其中LREE/HREE、(La/Yb)N分別介于5.08～13.8、3.36～12.85之間，而且銪負(fù)異常較明顯(δEu介于0.04～0.60之間，平均為0.40)。此外，中侏羅世塔爾氣雜巖體中花崗質(zhì)巖石樣品表現(xiàn)出相對(duì)富集Rb、Th、U、Zr等元素，而虧損Ba、Nb、Ta、Sr、Ti等元素的特征。

3.2.3 Hf同位素

塔爾氣雜巖體中中侏羅世花崗質(zhì)巖石樣品(PM01-10-1)的鋯石進(jìn)行了25個(gè)測(cè)點(diǎn)分析(表3)，其中1個(gè)測(cè)點(diǎn)的176Hf/177Hf比值明顯偏高(0.283074)，εHf(t)=+14.0，兩階段模式年齡較低(269Ma)。其余24個(gè)測(cè)點(diǎn)的176Hf/177Hf介于0.282874～0.282985(圖7a)，加權(quán)平均值為0.282918±0.00001(n=24)，εHf(t)介于+7.01～+10.9，εHf(t)=+8.84±0.37，兩階段模式年齡為516～768Ma。

表2 塔爾氣地區(qū)中侏羅世花崗巖主量元素(wt%)及微量元素(×10-6)測(cè)試結(jié)果

續(xù)表2

圖5 塔爾氣中侏羅世花崗質(zhì)巖石的A/CNK-A/NK (a)和SiO2-K2O (b)圖解 后圖圖例同此圖Fig.5 Aluminous Saturation Index (a) and SiO2 vs. K2O (b) diagrams of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

圖6 塔爾氣中侏羅世花崗質(zhì)巖石的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(a,標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton, 1984)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b,標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a, normalization values after Boynton, 1984) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (b, normalization values after Sun and McDonough, 1989) of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area

4 討論

4.1 塔爾氣雜巖體的侵位時(shí)代

前人曾根據(jù)塔爾氣雜巖體的K-Ar年齡(234～289Ma；黑龍江省地質(zhì)局, 1981)，將塔爾氣雜巖體的侵位時(shí)代限定為海西期。但是K-Ar體系具有相對(duì)較低的封閉溫度，且研究區(qū)后期經(jīng)歷了多期次構(gòu)造巖漿熱事件的改造作用，導(dǎo)致獲得的K-Ar年齡可能并不能準(zhǔn)確反映巖漿的結(jié)晶時(shí)代。目前，由于鋯石富含Th、U而貧普通Pb，且鋯石U-Pb體系具有高封閉溫度，因此鋯石原位U-Pb同位素分析已在確定巖漿巖結(jié)晶年齡方面得到了廣泛應(yīng)用。其中，塔爾氣雜巖體中鋯石普遍具有典型的巖漿震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶，并具有較高的Th/U比值(0.35～2.02)，表明這些鋯石為典型的巖漿成因鋯石，因此鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果可以代表巖體的形成時(shí)代。

結(jié)合前人相關(guān)年代學(xué)研究結(jié)果，認(rèn)為塔爾氣雜巖體為復(fù)式巖體，是三期花崗質(zhì)巖漿作用疊加的產(chǎn)物(早石炭世、中侏羅世和早白堊世)。其中， 第一期早石炭世巖漿作用的產(chǎn)物主要為角閃石英閃長(zhǎng)巖、角閃花崗閃長(zhǎng)巖(333.4±2Ma; Yunetal., 2015)。該期巖漿作用時(shí)代與張健等(2011)報(bào)道的塔爾氣、狼峰附近花崗質(zhì)巖石的結(jié)晶時(shí)代相似(335～320Ma)。經(jīng)野外地質(zhì)踏勘發(fā)現(xiàn)研究區(qū)早石炭世侵入巖的出露面積較小，主要呈巖株?duì)町a(chǎn)出，并與侏羅紀(jì)中粗粒正長(zhǎng)花崗巖具有侵入接觸關(guān)系。第二期中侏羅世巖漿作用的范圍相對(duì)廣泛，其產(chǎn)物是塔爾氣雜巖體的主體部分，且可劃分為三階段：第一階段巖漿作用產(chǎn)物為花崗閃長(zhǎng)巖(鋯石U-Pb年齡為173.0±1.3Ma)，第二階段巖漿作用產(chǎn)物為二長(zhǎng)花崗巖(鋯石U-Pb年齡為169.4±1.6Ma)，第三階段巖漿作用產(chǎn)物正長(zhǎng)花崗巖(鋯石U-Pb年齡分別為166.7±0.8Ma和166.3±1.2Ma)。其中，第一階段巖漿作用的產(chǎn)物花崗閃長(zhǎng)巖被正長(zhǎng)花崗所侵入，暗示這些花崗閃長(zhǎng)巖為該期花崗質(zhì)巖漿作用的早期產(chǎn)物。雖然野外未直接觀察到二長(zhǎng)花崗巖與正長(zhǎng)花崗巖的侵入接觸關(guān)系，但依據(jù)鋯石U-Pb年齡結(jié)果，暗示二長(zhǎng)花崗巖的形成可能略早于正長(zhǎng)花崗巖。綜合上述花崗質(zhì)巖石形成時(shí)代的先后關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其與地球化學(xué)特征表現(xiàn)出的巖漿分離結(jié)晶程度逐漸升高的特點(diǎn)相一致(花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖-正長(zhǎng)花崗巖)。第三期早白堊世巖漿作用的產(chǎn)物主要為花崗斑巖(鋯石U-Pb年齡為136.5±1.3Ma; 陳飛等, 2016)，且經(jīng)野外踏勘發(fā)現(xiàn)其呈小巖珠或巖脈形式切穿中侏羅世二長(zhǎng)花崗巖和正長(zhǎng)花崗巖。此外，中生代花崗質(zhì)巖石廣泛發(fā)育于大興安嶺地區(qū)，這對(duì)理解東北地區(qū)巖漿-構(gòu)造演化歷史具有重要意義。

表3 二長(zhǎng)花崗巖(樣品PM01-10-1)鋯石Lu-Hf同位素測(cè)試結(jié)果

圖7 中侏羅世二長(zhǎng)花崗巖Hf同位素特征(a)和εHf(t)-年齡(Ma)圖解(b,底圖據(jù)Yang et al., 2006)Fig.7 Characteristics of Hf isotope (a) and εHf(t) vs. Age (Ma) diagram (b, base map after Yang et al., 2006) for the Middle Jurassic monzogranite

圖8 塔爾氣中侏羅世花崗質(zhì)巖石的(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO (a)、(Zr+Nb+Ce+Y)-10000×Ga/Al (b)及(100×(MgO+FeOT+TiO2)/SiO2)-(Al2O3+CaO)/(FeOT+Na2O+K2O) (c) 判別圖解(據(jù)Whalen et al., 1987)Fig.8 Zr+Nb+Ce+Y vs. (K2O+Na2O)/CaO (a), Zr+Nb+Ce+Y vs. 10000×Ga/Al (b) and 100×(MgO+FeOT+TiO2)/SiO2 vs. (Al2O3+CaO)/(FeOT+Na2O+K2O) (c) discrimination diagrams of the Middle Jurassic granitoids in Taerqi area (after Whalen et al., 1987)

4.2 中侏羅世花崗質(zhì)巖石的巖石成因

中侏羅世花崗質(zhì)巖石構(gòu)成了塔爾氣雜巖體的主體部分，主要巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖以及少量花崗閃長(zhǎng)巖，礦物組成主要為石英、鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石，含少量黑云母，未見(jiàn)堇青石、石榴子石等富鋁礦物，副礦物組合為磁鐵礦-榍石-鋯石。這些中侏羅世花崗質(zhì)巖石具有偏鋁質(zhì)-弱過(guò)鋁質(zhì)的地球化學(xué)特征(大多數(shù)樣品的A/CNK<1.1，且A/NK>1.0)，且Al2O3和P2O5含量與SiO2含量變化具有負(fù)相關(guān)性。綜合樣品的巖石學(xué)與地球化學(xué)特征，認(rèn)為研究區(qū)發(fā)育的中侏羅世花崗質(zhì)巖石并非S型花崗巖(Chappell and White, 1992)，可能為I型或A型花崗巖。同時(shí)，這些中侏羅世花崗質(zhì)巖石樣品的10000Ga/Al值(平均值2.34)明顯低于典型A型花崗巖(2.74)(Wuetal., 2007)，且樣品的平均鋯石飽和溫度為813.18℃(低于典型A型花崗巖，850℃)，因此塔爾氣雜巖體中中侏羅世花崗質(zhì)巖石可能具有I型花崗巖特征。此外，在(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO、(Zr+Nb+Ce+Y)-10000×Ga/Al及100×(MgO+FeOT+TiO2)/SiO2-(Al2O3+CaO)/(FeOT+Na2O+K2O)判別圖解中(圖8)，塔爾氣雜巖體中中侏羅世花崗質(zhì)巖表現(xiàn)出高分異I型花崗巖特征。

塔爾氣雜巖體中中侏羅世二長(zhǎng)花崗巖樣品的鋯石176Hf/177Hf變化于0.282874～0.282985，εHf(t)介于+7.01～+10.9，兩階段模式年齡為516～768Ma。在εHf(t)-t圖解上，大多數(shù)鋯石樣品落入興蒙造山帶東段顯生宙火成巖εHf(t)值范圍內(nèi)(圖7b)，暗示中侏羅世花崗質(zhì)巖石的源區(qū)主要為新元古代-顯生宙期間新增生的陸殼物質(zhì)。通過(guò)總結(jié)包括研究區(qū)在內(nèi)整個(gè)興安地塊晚古生代-中生代花崗巖的鋯石Hf同位素資料，我們發(fā)現(xiàn)興安地塊晚古生代-中生代花崗巖普遍具有正εHf(t)值和新元古代-顯生宙的兩階段模式年齡(表4)，暗示興安地塊普遍存在新元古代-顯生宙地殼增生事件。此外，塔爾氣雜巖體中中侏羅世花崗質(zhì)巖石樣品普遍富硅、富堿、貧鐵、貧鎂以及貧鈣，并虧損Ba、Sr和Eu等元素，暗示其母巖漿經(jīng)歷了相對(duì)明顯的分離結(jié)晶作用。首先，根據(jù)分離結(jié)晶模擬矢量圖(圖9)中的變化趨勢(shì)，認(rèn)為Sr、Eu、Ba表現(xiàn)出的負(fù)異?？赡芘c斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用有關(guān)，其次，根據(jù)張旗等(2006, 2010)研究結(jié)果, 本文還將研究區(qū)塔爾氣雜巖體中侏羅世花崗質(zhì)巖石樣品按照Sr和Yb含量進(jìn)行分類，其中大多花崗質(zhì)巖石樣品表現(xiàn)出低或極低Sr(6.40×10-6～190×10-6)含量和高Yb(2.15×10-6～4.43×10-6)含量的特征，認(rèn)為屬于張旗等(2006, 2010)劃分的南嶺型(少量為華南型花崗巖)。結(jié)合張旗等(2006, 2010)的研究，認(rèn)為研究區(qū)塔爾氣雜巖體中侏羅世花崗質(zhì)巖石的源區(qū)壓力為<0.8GPa，源區(qū)殘留相主要為斜長(zhǎng)石和角閃石。

表4 興安地塊花崗質(zhì)巖石的鋯石Hf同位素組成特征

表5 大興安嶺及鄰區(qū)早中侏羅世花崗質(zhì)巖石鋯石U-Pb年齡

圖9 中侏羅世花崗質(zhì)巖石Sr-Ba/Sr (a)、Sr-Ba (b)和La-(La/Yb)N (c)關(guān)系圖及分離結(jié)晶趨勢(shì)Fig.9 Diagrams of Sr vs. Ba/Sr (a), Sr vs. Ba (b) and La vs. (La/Yb)N (c) for the Middle Jurassic granitoids

4.3 地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制

前人關(guān)于東北地區(qū)的地質(zhì)研究曾認(rèn)為該地區(qū)早-中侏羅世花崗質(zhì)巖石主要發(fā)育于小興安嶺和張廣才嶺，其巖石組合和地球化學(xué)特征類似于活動(dòng)大陸邊緣巖漿巖(葛文春等, 2005b; Geetal., 2007; 隋振民等, 2007; Wuetal., 2011; 王偉等, 2012)，并具有斑巖型鉬礦的成礦屬性特征(Geetal., 2007; Chenetal., 2011; 陳衍景等, 2012; 楊言辰等, 2012)，同時(shí)提出這些活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境下發(fā)育的早-中侏羅世花崗質(zhì)巖石與古太平洋板塊的俯沖作用密切相關(guān)(孫德有等, 2004; 葛文春等, 2005b; Geetal., 2007; 隋振民等, 2007; Wuetal., 2011)。但是近年來(lái)隨著地質(zhì)調(diào)查工作的逐步深入以及高精度測(cè)年方法的廣泛應(yīng)用，發(fā)育于興蒙造山帶東部的中生代侵入巖(或侵入變質(zhì)雜巖)逐漸被識(shí)別出來(lái)，其中無(wú)論在小興安嶺-張廣才嶺、松遼盆地，還是額爾古納和興安地塊均存在早中侏羅世花崗質(zhì)巖石(表5)。同時(shí)，古太平洋板塊俯沖作用對(duì)于我國(guó)東北地區(qū)的時(shí)空影響范圍還存在著較大爭(zhēng)議。近年來(lái)不斷有學(xué)者根據(jù)額爾古納和興安地塊發(fā)育的侏羅紀(jì)鈣堿性巖漿巖組合，提出由于大興安嶺地區(qū)遠(yuǎn)離古太平洋俯沖帶，因此松遼盆地以西地區(qū)侏羅紀(jì)巖漿作用的產(chǎn)生與蒙古-鄂霍茨克洋的南向俯沖有關(guān)(孟恩等, 2011; 王偉等, 2012; Xuetal., 2013; 許文良等, 2013; 李宇等, 2015; 唐杰等, 2016)。但是，部分學(xué)者認(rèn)為蒙古-鄂霍茨克大洋可能僅存在北向俯沖作用，并不存在雙向俯沖過(guò)程(Zorin, 1999)。隨著高精度年代學(xué)研究技術(shù)的不斷發(fā)展，目前額爾古納地塊已識(shí)別出大量中生代巖漿巖，暗示了蒙古-鄂霍茨克大洋板片南向俯沖過(guò)程(Wuetal., 2011; Xuetal., 2013; 唐杰等, 2016)。

經(jīng)過(guò)總結(jié)前人相關(guān)研究成果(表5)，東北地區(qū)侏羅紀(jì)花崗質(zhì)巖石的主要巖石類型為花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖、堿長(zhǎng)花崗巖以及花崗斑巖，且這些侏羅紀(jì)花崗質(zhì)巖石主要為高鉀鈣堿性I型花崗巖。至于這些大面積展布橫跨不同構(gòu)造單元的侏羅紀(jì)花崗質(zhì)巖石相關(guān)的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制問(wèn)題，顯然任何板塊的俯沖作用都無(wú)法解釋。Barbarin (1999)曾提出高鉀鈣堿性花崗巖(KCG)可以從擠壓體制向拉張?bào)w制轉(zhuǎn)變的過(guò)程中產(chǎn)生，實(shí)際代表了構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)變。同時(shí)期，大興安嶺地區(qū)還發(fā)育一系列由斷層控制的裂陷盆地(李思田等, 1987)。此外，黑龍江新開(kāi)嶺變質(zhì)核雜巖形成于中侏羅世，其伸展隆升時(shí)間為171～164Ma(趙海濱等, 2007)。因此，同時(shí)期斷陷盆地的發(fā)育和變質(zhì)核雜巖的出露等地質(zhì)現(xiàn)象均為大興安嶺地區(qū)發(fā)育大規(guī)模伸展作用的重要證據(jù)。關(guān)于該期伸展作用的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制問(wèn)題，前人曾普遍認(rèn)為與古亞洲閉合后的伸展作用有關(guān)(吳福元等, 1998)，但是近年來(lái)通過(guò)對(duì)蒙古-鄂霍茨克造山帶的不斷研究，越來(lái)越多的研究者認(rèn)為該期伸展作用與蒙古-鄂霍茨克洋碰撞造山后的伸展作用密切相關(guān)(佘宏全等, 2012; 施璐等, 2017)。這些中侏羅世造山后花崗質(zhì)巖石的發(fā)現(xiàn)同時(shí)預(yù)示著蒙古-鄂霍茨克洋已于中侏羅世之前發(fā)生閉合，而不是前人定義的晚侏羅世-早白堊世(Kravchinskyetal., 2002)。此外，佘宏全等(2011)認(rèn)為蒙古-鄂霍茨克洋中段可能于三疊紀(jì)中期閉合，并在晚三疊世至三疊紀(jì)末期達(dá)到碰撞高峰。同時(shí)，這種碰撞擠壓過(guò)程將導(dǎo)致巖石圈發(fā)生變形并增厚隆升。東北地區(qū)大范圍缺失三疊紀(jì)-早侏羅世沉積記錄也表明該時(shí)期處于相對(duì)隆起的狀態(tài)。最后，由于受到造山后巖石圈拆沉作用的影響，深部巖漿底侵并誘發(fā)增厚的下地殼發(fā)生減壓熔融，進(jìn)而形成東北地區(qū)大面積發(fā)育的造山后花崗質(zhì)巖石。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)塔爾氣雜巖體進(jìn)行鋯石U-Pb年代學(xué)、全巖巖石地球化學(xué)以及鋯石Hf同位素研究，并結(jié)合前人研究成果，得出如下結(jié)論：

(1)中侏羅世花崗質(zhì)巖石構(gòu)成了塔爾氣雜巖體的主體，其主要巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖及少量花崗閃長(zhǎng)巖，鋯石U-Pb年代學(xué)表明其形成于173～166Ma。

(2)塔爾氣雜巖體中中侏羅世花崗質(zhì)巖石具有富硅、富堿、貧鐵、貧鎂以及貧鈣的地球化學(xué)特征，屬于I型花崗巖，其為新元古代-顯生宙期間新增生陸殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。

(3)塔爾氣雜巖體中侏羅世花崗質(zhì)巖石形成于造山后伸展環(huán)境，可能與蒙古-鄂霍茨克洋碰撞造山后的伸展作用密切相關(guān)。