张广才岭南部中侏罗世似斑状二长花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义

张广才岭位于黑龙江省中南部和吉林省中部,区内发育的南北向岩浆弧是微板块碰撞-拼贴的产物,能有效限定松嫩地块和佳木斯地块的碰撞-拼合时代。本文以张广才岭南部青松乡中侏罗世似斑状二长花岗岩为研究对象,开展系统的锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究,探讨其地质意义。锆石U-Pb年代学研究结果显示:张广才岭南部青松乡似斑状中细粒二长花岗岩成岩年龄为(172.1±1.3)Ma,似斑状中粗粒二长花岗岩成岩年龄为(172.1±1.2)、(172.4±1.2)、(172.2±1.7)Ma,为中侏罗世早期。岩石元素地球化学研究结果显示:似斑状中细粒二长花岗岩和似斑状中粗粒二长花岗岩贫硅、贫铝,高碱、富钾,高TFeO/MgO值,稀土元素配分模式图为轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾型,相对富集Rb、K、U、Th、La元素,亏损Nb、P、Ti、Y、Yb、Lu元素,属于I型花岗岩,岩浆来源于壳幔混合源区。结合年代学和地球化学特征,研究区中侏罗世似斑状二长花岗岩形成于同碰撞构造环境,成岩构造环境与佳木斯地块和松嫩地块碰撞-拼合作用密切相关。

张广才岭南部杨木岗组的厘定及物源分析

本文通过岩石组合特征和区域对比,将张广才岭南部西蛤拉河子—大锅盔一带分布的浅变质地层重新厘定为杨木岗组。为了确定杨木岗组的形成时代和沉积物源,进行了碎屑锆石U-Pb年代学和微体古生物地层学研究。锆石大多数呈自形—半自形晶,显示典型振荡岩浆生长环带,暗示其岩浆成因。该地层中测得的两组碎屑锆石U-Pb产生多组谐和年龄,其中PM010-TW样品56个测点最小峰值(谐和)年龄为307 Ma,DB02-TW样品51个测点最小峰值(谐和)年龄为275 Ma;覆盖在杨木岗组之上的中生代二浪河组安山岩的定年结果为181.1±0.9 Ma,表明杨木岗组形成于早二叠世晚期。杨木岗组中获取疑源类化石组合出现了新元古代晚期—早寒武世和奥陶纪地层常见分子,结合碎屑锆石年龄结果,反映杨木岗组沉积时周围存在早古生代和中—新元古代地质体。碎屑沉积岩Al_(2)O_(3)/TiO_(2)平均值为24.44,稀土元素球粒陨石标准化曲线具有轻稀土富集、重稀土稳定和负Eu异常特征,结合碎屑锆石的年龄频数可以看出,确定杨木岗组的沉积物主要来源于沉积盆地周围的晚古生代早期中酸性火成岩,次要物源由沉积盆地周边的早古生代地质体和近地表的中—新元古代地质体提供。佳木斯地块为松嫩-张广才岭地块上晚古生代地层的形成提供了部分物源,暗示佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块于早二叠世之前已完成拼合。

张广才岭南部杨木岗组疑源类化石特征及其意义

本文通过实测地质剖面,在张广才岭南部杨木岗组中获得了富含疑源类在内的较多孢型化石。化石组合主要为光面球藻(未定多种)Leiosphaeridia sp.,瘤面球藻(未定种)Lophosphaeridium sp.,网面球藻(未定种)Dictyotidium sp.,丝状藻类碎片fragment of filamentous algae,底栖藻类碎片fragment of benthonic algae,始瓣藻(未定种)Priscogalea sp.,黑色穴面膜片Brocholaminaria nigrita,连球藻(未定种)Synsphaeridium sp.。研究表明,获取的这些疑源类化石明显分为炭化、成熟度截然不同的两个孢型化石组合:早寒武世地层的常见分子,如瘤面球藻、网面球藻;奥陶纪地层的常见分子始瓣藻。结合区域构造背景,反映了杨木岗组属于再沉积地层。上述微体化石组合特征进一步表明,新元古代晚期-早寒武世随着大洋板块的俯冲作用,地层接受剥蚀,化石表现为高度成熟、炭化;早奥陶世开始再沉积了一套富含始瓣藻的地层,反映此时研究区仍处于大洋环境。保存较好的化石组合,说明搬运距离短,揭示杨木岗组沉积期间周边存在一个古老沉积物源区,该认识为松嫩-张广才岭与佳木斯地块于早古生代晚期拼合的观点提供了新的证据。

张广才岭南部早—中侏罗世花岗质岩浆作用及构造演化

近年来对张广才岭南部中生代花岗岩成因和演化等问题的研究较少,对其进行系统的同位素年代学和岩石地球化学研究有助于加深对张广才岭南部早-中侏罗世构造岩浆演化及地球动力学背景的认识。张广才岭南部早侏罗世花岗岩主要由黑云母石英闪长岩、黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗岩组成,3件样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为172.7~182.4Ma,属于早侏罗世。黑云母石英闪长岩和花岗闪长岩以含有大量暗色微粒包体为特点,具有钙碱性、A/CNK值小于1.1、Eu具弱负异常(δEu=0.55~1.03)等地球化学特征,属于I型花岗岩,具有壳幔混合成因机制;黑云母二长花岗岩为过铝质高钾钙碱性岩石,具有S型花岗岩特征;中侏罗世黑云英云闪长岩富含暗色微粒包体,其A/CNK值小于1.1(0.88~0.93),为钙碱性I型花岗岩;正长花岗岩和碱长花岗岩具有高硅(SiO2=76.89%~77.82%)、富碱(K2O+Na2O=6.36%~8.5%)、富铁贫镁(FeOT/MgO=6.2~20.6)的特征,并且稀土总量高、Eu负异常明显(δEu=0.01~0.74)、轻稀土富集、重稀土亏损,属于A2型花岗岩。对张广才岭南部早-中侏罗世花岗岩的研究表明,早侏罗世早期(172.7~182.4Ma),由于古太平洋板块的俯冲及后续的岩石圈拆沉效应,导致地幔上隆及幔源岩浆的板底垫托造成古老地壳和新生地壳的部分熔融,由此形成具壳幔混合成因的花岗岩体;早侏罗世晚期(172.7Ma),东侧佳木斯板块与张广才岭地块碰撞造山作用形成黑云母二长花岗岩体;中侏罗世早期(168.1Ma),东侧大洋板块的俯冲作用持续,形成具壳幔混合成因的黑云英云闪长岩;中侏罗世晚期(166Ma),构造环境逐渐由挤压造山向造山后伸展环境转变。