大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

骆念岗，高莲凤，张璟，张振国，尹志刚，谢忠，崔建宇，吴子杰

1)辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁阜新，123000；2)辽宁省地质矿产调查院有限责任公司，沈阳，110031；3)中国地质调查局沈阳地质调查中心，沈阳，110034；4)辽宁省地质勘查院有限责任公司；辽宁大连，116100

内容提要:本文对大兴安岭北段宜里地区二长花岗岩进行了系统的地球化学及锆石U-Pb同位素年代学研究，旨在查明其成岩时代及岩石成因，并探讨其构造意义。宜里地区二长花岗岩中的锆石均呈半自形—自形，振荡生长环带明显，暗示其岩浆成因。锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年结果显示，宜里地区二长花岗岩形成于175.8～174.5 Ma，为早侏罗世岩浆事件的产物。岩石具有富硅(SiO2=71.23%～74.52%)、富碱更富钾(Na2O+K2O=6.31%～8.31%，K2O=2.58%～4.78%)、贫镁(MgO=0.43%～1.50%)、贫钙(CaO=0.91%～1.81%)的特征，铝饱和指数(A/CNK=0.97～1.16)，属于准铝质—弱过铝质高钾钙碱性花岗岩。富集Rb、Th、K等大离子亲石元素，相对亏损Nb、Ta等高场强元素和P、Ti等元素，轻重稀土元素分馏较强(La/Yb)N=14.07～50.34，无明显Eu异常(δEu=0.88～1.71)。花岗岩熔体的锆石饱和温度(714～745℃)明显低于A型花岗岩(>800℃)，显示出高分异I型花岗岩的特征。岩石学及地球化学特征表明，宜里地区二长花岗岩的形成与俯冲形成的上涌热流加热新增生下地壳发生部分熔融有关。结合区域构造演化及构造判别，认为研究区早侏罗世二长花岗岩形成于蒙古—鄂霍茨克大洋板片南向俯冲作用相关的活动大陆边缘环境。

鉴于此，本文以大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩为研究对象，通过岩石学、地球化学和锆石LA-ICP-MS测年综合研究，探讨其岩浆的来源及其形成的大地构造背景，为该区的基础地质研究提供重要的可靠证据。

1 区域地质背景及岩石岩相学特征

研究区位于兴蒙造山带东段的大兴安岭北段地区，大地构造位置上属于兴安地块。兴安地块位于于新林—喜桂图缝合带和贺根山—黑河缝合带之间(Wu Fuyuan et al.,2011；徐备等，2014)，包含了海拉尔盆地和大兴安岭的大部分区域(Zhang Jiheng et al.,2010)。兴安地块主体由古生代花岗质岩石及火山岩、沉积岩地层组成，之后又被中生代火山岩破坏或沉积岩覆盖(刘永江等，2010；Ying Jiheng et al.,2010；Wu Fuyuan et al.,2011)。其“前寒武纪变质岩基底”问题仍存在较大争议(Cui Fanghua et al.,2015)，早期认为其存在统一的前寒武纪变质基底和后期盖层(Liu Yongsheng et al.,2010)，而后来的研究发现这些原定寒武纪结晶基底的变质岩系实际是由古生代—中生代不同类型的岩浆岩、变质岩以及沉积岩组成(Miao Laicheng et al.,2007；Sui Zhenmin,2007)，暗示兴安地块可能并不存在大规模的前寒武纪变质结晶基底。

研究区内出露地层自古生界至新生界，从老到新分别为古生界志留系上统卧都河组、中生界火山岩、新生界全新统现代河流堆积物。其中，古生界志留系上统卧都河组分布于区域的西南部，岩石类型主要为细粒变质砂岩、硅质板岩、板岩等，中生界火山岩分布广泛，在区域东部大面积出露，西南部零星出露，岩性主要为早白垩世中性—中酸性火山岩及火山碎屑岩类。区内岩浆活动较强烈，活动规模大，时间跨度长，古生代、中生代侵入岩均有出露。古生代侵入岩总体呈北东向分布，包括早石炭世糜棱岩化二长花岗岩，分布于区域中西部；二叠纪二长花岗岩，在西南部零星出露，侵入上志留统卧都河组，部分区域被中生代火山岩角度不整合覆盖；中—晚三叠世花岗闪长岩，主要分布在区域的中部，被中生代火山岩角度不整合覆盖。区内分布着大量中生代花岗岩，以早侏罗世和早白垩世为主，其中，早侏罗世侵入岩为二长花岗岩，分布在西北部，面积较大，以岩株产出，侵入中—晚三叠世花岗闪长岩之中，也被后期中生代岩浆活动破坏(图2a、b)；早白垩世侵入岩主要为二长花岗岩，可见少量花岗岩斑岩，出露面积较小，仅在北部和南部零星出露。区内中生代岩体主要受鄂霍茨克洋闭合及古太平洋构造域活动影响(Wu Taotao et al.,2016；图1c、d)。

图1 中亚造山带构造简图(a，Jahn et al.,2004)、东北地区构造简图(b，据Wu Fuyuan et al.,2007b)和宜里地区地质简图(c、d)Fig.1 Simplified tectonic map of the Central Asian Orogenic Belt (a，after Jahn et al.,2004),NE China (b，after Wu Fuyuan et al.,2007b)and geological sketch map of Yili area with the sample locations shown (c,d)F1—塔源—喜桂图缝合带；F2—贺根山—黑河缝合带；F3—西拉木伦—长春缝合带；F4—赤峰—开原断裂带；F5—嘉荫—牡丹江断裂带F1—Tayuan—Xiguitu Suture belt；F2—Hegenshan—Heihe Suture belt；F3—Xar Moron—Changchun Suture belt；F4—Chifeng—Kaiyuan fault belt；F5— Jiayin—Mudanjiang fault belt

本次工作对出露于宜里镇北部乌鲁布铁西侧的二长花岗岩进行了岩相学、岩石地球化学和年代学样品分析，共采集了8件地球化学样品，2件锆石U-Pb 定年样品。通过岩体不同部位的天然露头或采石坑中的人工露头观测发现，该岩体不同部位岩石的矿物成分、含量、颗粒大小等变化均较小，说明该岩体在空间上较为均一稳定。代表岩性描述如下：

二长花岗岩：岩石新鲜面呈肉红色，中细粒花岗结构，块状构造(图2c)。岩石主要由石英、斜长石和正长石和少量黑云母和角闪石构成。其中正长石：无色，他形粒状，见大颗的正长石中包裹小颗粒的石英和斜长石，粒度约3.5～5 mm，含量约20%；斜长石：无色、呈黄褐色，自形板柱状，粒度约2～3.5 mm，含量约50%；石英：无色，不规则粒状，充填于晶间空隙，粒度约2～3.5 mm，含量25%以上；此外见少许黑云母，含量约4%，黑云母：褐色、片状，发生绿泥石化现象，粒度约2～5 mm。主要副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石、榍石(图2d、e)。

图2 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩野外及镜下照片Fig.2 Field and microscopic photographs of the Early Jurassic monzogranite in Yili area， Northern Great Hinggan Mountains(a)、(b)早侏罗世二长花岗岩与中—晚三叠世花岗闪长岩接触关系；(c)二长花岗岩手标本；(d)、(e)二长花岗岩镜下特征。Or—正长石；Pl—斜长石；Qtz—石英；ηγ—二长花岗岩；γδ—花岗闪长岩(a)，(b)Filed contact between Early Jurassic monzogranite and Middle to Late Triassic granodiorite；(c)hand specimen of monzogranite；(d),(e)microscope feature of monzogranite.Or—orthoclase；Pl—plagioclase；Qtz—quartz；ηγ— monzogranite；γδ— granodiorite

2 分析方法

2.1 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年

野外采集了2块年龄分析样品，编号为LT007TW1、LT006TW1。锆石制靶及阴极发光(CL)图像拍摄工作由北京锆年领航科技有限公司完成。首先，将岩石样品粉碎成80～100目，经过淘洗后用电磁法分离得到较高纯度的矿样，在双目镜下挑选晶形完好，没有裂痕，透明度较高且不含包裹体的锆石进行制靶，将其粘贴在树脂上，干燥后将表面打磨抛光，拍摄阴极发光图像。锆石原位U-Pb年龄测试工作在中国地质调查局成都地质调查中心完成，采用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法，使用仪器为Finnigan Neptune型MC-ICP-MS和Newwave VP213紫外激光剥蚀系统。根据锆石大小，选择剥蚀直径为32 μm 的激光束进行单点剥蚀，使用氦气作为载气，采用Plesovice(年龄337.00±0.37 Ma，Slama et al.,2008)和SL标准锆石(年龄572.2±0.4 Ma，Jonathan et al.,1995)作为外标进行机体校正。获得的测年数据通过ICP-MS DataCal软件处理(Liu Yongsheng et al.,2010)，经过铅校正去除普通铅的影响后(Ludwing，2001；Andersen，2002)，使用ISOPLOT3.0绘制U-Pb谐和图，年龄误差为1σ。

2.2 化学全分析

本项研究选择8组新鲜的岩石样品进行化学全分析，编号为LT006-1～LT006-5；LT007-1～LT007-3。岩石粉末破碎、化学全分析工作在东北矿产资源监督检测中心测试分析。将岩石碎块在玛瑙研钵中压碎磨成小于200目的粉末，主量元素在样品制成熔片后通过X射线荧光光谱法(XRF)测试，相对误差在元素丰度>1.0%时为±1%，元素丰度<1.0%时为±10%；FeO 采用氢氟酸、硫酸溶样、重铬酸钾滴定容量法，分析误差优于2%，微量元素使用ICP MS测试，样品测定值和推荐值的相对误差小于10%，且绝大多数值在5%以内。

3 结果

3.1 锆石年代学

锆石LA-ICP-MS测试结果见表1。

表1 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年分析结果Table 1 Results of LA-ICP-MS dating analysis of the zircon from monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains

样品LT006TW1共选取16颗锆石进行U-Pb同位素测试，阴极电子发光照片显示(图3)，锆石在透射光和反射光下呈无色、半透明—透明状，除个别晶型不完整，大部分呈半自形短柱状，大小介于100～200 μm，长宽比大部分介于1∶1～1∶2，个别锆石长宽比可达1∶3，锆石CL图像中呈现出岩浆成因锆石所具有的振荡生长环带，属典型岩浆锆石。此外，锆石的Th和U的含量分别为104×10-6～1097×10-6和226×10-6～1187×10-6，锆石的Th/U值在0.44～1.08之间，显示锆石具有岩浆锆石的特点。16个分析点年龄比较一致(图4a)，n(206Pb)/n(238U)年龄变化于167～190 Ma，相应数据点均集中在谐和线上或其附近，其加权平均年龄为为175.8±1.0 Ma(MSWD=1.6)。

图3 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩锆石阴极发光(CL)图像Fig.3 Cathodoluminescence (CL)images of the Early Jurassic monzogranite in Yili area，the Northern Great Hinggan Mountains

样品LT007TW1共选取27颗锆石进行U-Pb同位素测试，阴极电子发光照片显示(图3)，锆石呈半透明—透明状，晶型相对完整，呈半自形短柱状，大小介于100～150 μm，长宽比介于1∶1～1∶2，锆石CL图像中呈现出岩浆成因锆石所具有的振荡生长环带，属典型岩浆锆石。此外，锆石的Th和U的含量分别为100×10-6～874×10-6和201×10-6～1162×10-6，锆石的Th/U值在0.52～0.98之间，显示锆石具有岩浆锆石的特点。除2个分析点外，其余25个分析点年龄比较一致，n(206Pb)/n(238U)年龄变化于165～185 Ma，相应数据点均集中在谐和线上或其附近(图4b)，其加权平均年龄为为174.5±1.0 Ma(MSWD=0.36)。

图4 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩U-Pb年龄谐和图及加权平均年龄Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams and weighted average ages diagrams of the Early Jurassic monzogranite in Yili area， Northern Great Hinggan Mountains

3.2 地球化学

3.2.1 主量元素

没有异于常人的天赋，没有良好的身体素质，没有童话般的幸运。吴敏霞的教练刘恒林曾这样说道：“她先天性贫血，先天性胯、髋关节有点突出……”但是吴敏霞从未控诉过现实的不公，因为梦想让她始终坚持着自已生活的方向。为了追梦，她用高强度的训练来补足身体缺陷。如今，她从郭晶晶的陪衬到跳水队的王牌，“不完美”的她一走就是十八年，因为她一直有一个梦想，正是这个梦想，让她在残酷的现实中坚强地走下去。是梦想这颗璀璨的启明星让我们看到了一个不一样却依旧精彩的吴敏霞。

主量元素分析结果表明(表2)，宜里二长花岗岩SiO2含量较为一致，变化范围较小，介于71.23%～74.52%之间；全碱(Na2O+K2O)含量较高，介于6.31%～8.31%之间，相对富钾，K2O含量高于Na2O，K2O/Na2O平均值1.04；富铁，TFeO(TFeO=FeO+Fe2O3×0.898)含量较高，介于1.60%～2.97%之间，MgO含量变化较大，介于0.43%～1.50%之间；CaO含量较低，介于0.91%～1.81%，Al2O3含量较低，介于12.98%～14.44%，A/CNK介于0.97～1.16之间，A/NK介于1.21～1.47之间。在TAS图解中，样品全部落入花岗岩区域内(图5a)；在SiO2—K2O图解中，样品基本全部落入高钾钙碱性系列区域(图5c)；在SiO2—(Na2O+K2O—CaO)图解中，样品全部落入钙碱性区域(图5d)；在A/CNK—A/NK图解中(图5b)，样品落入准铝质—过铝质区域。随着SiO2含量增加，K2O含量增加，而Al2O3、TiO2、TFeO、MgO、CaO含量减少，反映岩浆向富硅钾贫铁镁钙钠的方向演化，并具有明显的钙碱性岩系的演化特征。因此，宜里二长花岗岩属于准铝质—弱过铝质高钾钙碱性岩石。

图5 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩主量元素判别图解：(a)TAS图解(据Irvine et al.,1971)；(b)A/CNK—A/NK图解(据Maniar et al.,1989)；(c)SiO2—K2O图解(据Rickwood，1989)；(d)SiO2—Na2O+K2O—CaO图解(据Frost et al.,2001)Fig.5 Diagrams of major elements plots for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains：(a)TAS diagram(modified after Irvine et al.,1971)；(b)A/CNK—A/NK diagram (modified after Maniar et al.,1989)；(c)SiO2—K2O diagram(modified after Rickwood，1989)；(d)SiO2—Na2O+K2O—CaO diagram (modified after Frost et al.,2001)

3.2.2 微量元素

宜里地区二长花岗岩样品稀土总量较为稳定，稀土总量(ΣREE)在63.58×10-6～93.30×10-6之间，其中，轻稀土元素总量(LREE)介于60.62×10-6～89.24×10-6之间，重稀土元素总量(HREE)介于2.96×10-6～6.42×10-6之间，LREE/HREE值为12.13～25.14，稀土配分曲线右倾；(La/Yb)N=14.07～50.34，轻重稀土分馏明显。稀土配分曲线呈现明显的右倾型曲线，具有微弱的Eu异常，δEu值介于0.88～1.71之间(图6a)，说明斜长石结晶分离不明显。

在微量元素原始地幔标准化蛛网图上(图6b)，所有样品的微量元素分布形式相似，总体表现为向右倾斜的型式，呈现多峰谷“W”型模式。岩石相对富集Rb、Th、K等大离子亲石元素(LILE)；相对亏损Nb、Ta、等高场强元素(HFSE)和P、Ti等元素，富集不相容元素Th、U，与俯冲带岩浆岩地球化学特征类似(Wilson，1989)。

图6 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分图(a)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(标准化数据据Sun et al.,1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE parterns (a)and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b)for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains (normalization values from Sun et al.,1989)

4 讨论

4.1 岩体形成时代

前人对本区岩浆岩年代学研究不足，高精度测年工作仅在邻区有少量报道，其它数据均源于区调工作，且存在不一致性。鉴于此本文对研究区2个花岗岩样品的43颗锆石(LT006TW1、LT007TW1)进行了LA-ICP-MS锆石年代学分析。研究区所有锆石的Th/U均大于0.4，锆石为自形晶且具有明显的振荡环带，表明宜里地区花岗岩是岩浆结晶成因的，锆石结晶年龄可以代表花岗岩的形成时代。样品LT007TW1中含有两个晚三叠世锆石年龄(分别是223 Ma和233 Ma)，其余测年数据点都投影在谐和线及其附近(图3)，这一特征说明锆石中没有或较少有Pb 的丢失。区内存在～233 Ma 的花岗岩，且该时期花岗岩与本文研究花岗岩空间距离较近，两者呈侵入接触关系，因此LT007TW1中晚三叠世锆石应为捕获锆石。剔除捕获锆石年龄，2个花岗岩样品的加权平均年龄分别为175.8±1.0 Ma 和174.5±1.0 Ma，表明该区的花岗岩形成于早侏罗世。

目前对大兴安岭地区的花岗质岩浆活动，吴福元(2005)认为主要分为3个阶段：三叠纪(233～212 Ma)、侏罗纪(180～156 Ma)和早白垩世(131～117 Ma)。许多学者针对大兴安岭地区是否存在早侏罗世岩浆事件进行了同位素年代学研究：兴蒙造山带东段兴安地块的三矿沟岩体、花朵山岩体的形成时代分别为177±3 Ma、176±3 Ma(Ge Wenchun et al．，2007)，大兴安岭中部的景阳黑云母花岗闪长岩的形成时代为174±4 Ma(葛文春等，2005)，位于松嫩地块上的石长岩体、江密峰岩体的形成时代为175±2 Ma、173±4 Ma(Wu Fuyuan et al．，2011)，帽儿山组火山岩的形成时代为179～184 Ma(唐杰等，2011)；在黑河三间房—卧牛湖地区获取花岗岩、二长花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为177.3±1.2 Ma、175.53±0.53 Ma(赵院东等，2017；刘继旭等，2020)。上述定年结果均表明在大兴安岭地区存在大规模的早侏罗世岩浆事件。

4.2 岩石成因类型

本区花岗岩具有高的SiO2含量(最高可达74%)、全碱含量(K2O+Na2O=6.31%～8.41%)、TFeO/MgO值(2.9～4.6)和高分异指数(DI=83～92)等特征，反映岩体经历了较高程度的分异演化作用(吴福元等，2017)。研究表明，典型S型花岗岩是指含白云母、堇青石和石榴子石等矿物的强过铝质花岗岩类岩石，其A/CNK值大于1.1，P2O5含量大于0.2%，刚玉含量大于1%(Sylvester，1998)。宜里地区花岗岩属准铝质—弱过铝质系列，A/CNK值在0.95～1.15之间，仅一个样品值大于1.1，P2O5含量较低(0.06%～0.13%)，CIPW标准矿物中刚玉含量小于1%，具有明显不同于S型花岗岩的特征。在SiO2—P2O5图解中(图8c)，花岗岩样品均表现出与I型花岗岩相似的演化趋势(Chappell，1999)，这种趋势还可以得到Y—Rb图解(图7a)所表现出的正相关趋势的支持，因为富Y 矿物不会在准铝质I 型岩浆演化的早期阶段结晶出来，从而引起分异的I 型花岗岩的Y 含量高，并与Rb含量呈正相关关系(李献华等，2007)。因此，可排除本区花岗岩属S型的可能。

图8 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩YbN—(La/Yb)N图解(a,据Defant et al.,1990)、La—La/Sm图解(b)和Harker图解(c—i)Fig.8 YbN—(La/Yb)N diagram (a,after Defant et al.,1990),La—La/Sm diagram (b)and Harker diagrams (c—i)for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains

图7 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩成因类型判别图解Fig.7 The genetic types discrimination diagrams for the Early Jurassic monzogranite in Yili area， Northern Great Hinggan Mountains(a)Rb—Y图解；(b)SiO2—Ce图解(据Collins et al.,1982)；(c)(Zr+Nb+Ce+Y)—TFeO/MgO图解(据Whalen et al.,1987)；(d)(Zr+Nb+Ce+Y)—(Na2O+K2O)/CaO图解(据Whalen et al.,1987)。I—I型花岗岩；S—S型花岗岩；M—M 型花岗岩；A—A型花岗岩；FG—分异花岗岩；OGT—未分异M、I、S型花岗岩(a)Rb—Y diagram；(b)SiO2—Ce diagram(after Collins et al.,1982)；(c)(Zr+Nb+Ce+Y)—TFeO/MgO diagram(after Whalen et al.,1987)；(d)(Zr+Nb+Ce+Y)—(Na2O+K2O)/CaO diagram(after Whalen et al.,1987).I—I-type granitoid；S—S-type granitoid；M—M-type granitoid；A—A-type granitoid；FG—field for fractioned I-and S-type granitoids；OGT— field for unfractioned M-，I-，and S-type granitoids

4.3 源区特征

前人研究表明，I型花岗岩的成因主要有镁铁质熔体的结晶分异、壳幔混合和壳源物质的部分熔融3种(Champion et al.,1992；Richards，2011)。地幔部分熔融或者分离结晶作用形成的岩浆通常是基性或者中性的，具有低的SiO2含量和高的Mg#值(Valley et al.,2005)。与之相比，本区花岗岩SiO2范围(71.2%～74.5%)比较高和低Mg#(17～28)值，表明其岩浆源区不可能直接来自幔源岩浆部分熔融与分离结晶(Champion et al.,2001)。

宜里地区花岗岩具有高硅、富铝、富碱、贫镁、贫铁、富集大离子亲石元素，贫高场强元素的特征，表明这些花岗岩应为地壳物质部分熔融的产物(Taylor et al.,1985；Hofmann，1988；吴福元等，2007；张旗等，2008)。样品的Nb/Ta和Zr/Hf比值相对均一，分别为(6.9～11.1，平均值为9.5)和(16.9～34.5，平均值为26.5)，与原始地幔组成(Nb/Ta=17.8，Zr/Hf=37；Sun et al.,1989)相差甚远，而与地壳组成(Nb/Ta =11.4，Zr/Hf =33；Taylor et al.,1985)更为接近；Rb/Sr值(0.26～0.33，平均值0.29)、Sm/Nd值(0.13～0.17，平均值0.16)和值(3.08～10.51，平均值6.1)，均更接近地壳和远离地幔的比值(Rb/Sr地壳值0.35、地幔值0.034，Sm/Nd地壳值0.25、地幔值0.33和Th/U地壳值6.00、地幔值4.05;Taylor et al.，1985；Rudnick et al.,2003)。此外，样品Sr(311.3×10-6～429.8×10-6，平均值378.6小于400×10-6)和Yb(0.34×10-6～1.01×10-6，平均值0.71×10-6)，属于低Sr低Yb型花岗岩(Sr<400×10-6，Yb<2×10-6)，相关研究表明，该类花岗岩可能是在中等压力作用下形成的，估计形成压力至少>0.8GPa，相应的形成深度为30km(张旗，2006)，在(La/Yb)N—YbN图解上(图8a)，岩体样品均落入埃达克岩范围，显示岩浆来源较深。以上特征均表明岩体可能来源于新增生下地壳的部分熔融。

La/Sm—La判别图解(图8b)显示，该区花岗岩在岩浆演化过程中主要经历了分离结晶作用(Allègre et al.,1978)。样品随着SiO2含量的升高，Al2O3、MgO、TFeO、CaO、TiO2、P2O5含量降低，K2O含量增高，暗示岩浆在演化过程中存在结晶分异(图8c—i)。Fe2O3、FeO、MgO、CaO含量随SiO2含量的增加而明显降低，表明岩浆演化过程中发生了以角闪石为主的铁镁矿物分离结晶作用。原始地幔标准化微量元素蛛网图中(图6b)，岩石的Nb、Ta、P、Ti表现出明显的负异常。其中，Nb、Ta和Ti负异常与钛铁矿、榍石和金红石等含钛矿物的分离结晶有关；P负异常与磷灰石的结晶分异有关；样品的Ba、Sr、Eu异常不明显，表明岩浆演化过程中，斜长石并非主要结晶分离相(王智慧等，2016)。Yb的含量高低可能与形成的深度有关，可以反馈源区是否存在石榴子石的残留(Zhang Qi et al.,2010)。本次样品具有低的Yb(0.34×10-6～1.01×10-6)含量和HREE右倾型的配分型式暗示源区有石榴子石的残留。在Ba—Sr(图9a)及Dy—Er(图9b)图解中，表现出角闪石结晶分异的趋势；(Dy/Yb)N、Nb/Ta与(La/Yb)N呈正相关性(图9c、d)，进一步说明源区有石榴子石的残留。综上所述，宜里地区花岗岩起源于新增生下地壳的部分熔融，岩浆在演化过程中主要经历了角闪石、磷灰石、钛铁矿的结晶分异作用。

图9 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩微量元素协变关系图Fig.9 Trace element convariant diagrams for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，the Northern Great Hinggan Mountains (a)Sr—Ba图解(据Janousek et al.,2004)；(b)Er—Dy图解；(c)(La/Yb)N—(Dy/Yb)N图解(据Hanson，1978)；(d)(La/Yb)N—Nb/Ta图解(据Hanson，1978)(a)Sr—Ba diagram(after Janousek et al.,2004)；(b)Er—Dy diagram；(c)(La/Yb)N—(Dy/Yb)N diagram(after Hanson，1978)；(d)(La/Yb)N—Nb/Ta diagram(after Hanson，1978)

4.4 构造背景

前人对大兴安岭中生代岩浆岩进行了大量研究，由于大兴安岭地区中生代处在蒙古—鄂霍次克构造体系和古太平洋构造体系叠加的部位，古太平洋构造体系对东亚大陆下的俯冲始于早侏罗世，蒙古—鄂霍茨克构造体系则经历了中生代早期的俯冲事件和中侏罗世及早白垩世早期两次陆内推覆事件(Wu Guang et al.,2008；Xu Wenliang et al.,2009)。因此，本区早侏罗世构造环境复杂，存在众多分歧，主要观点有3种：① 与蒙古—鄂霍次克洋的俯冲消减有关，是其闭合后的伸展作用下形成的(Cen Zhiguang et al.,2006；Zhang Yutao et al.,2007；Ying Jiheng et al.,2010)；② 与古太平洋板块俯冲作用有关(Wang Fei et al.,2006；Zhang Jiheng et al.,2008)；③ 与古太平洋板块向欧亚大陆下的俯冲作用和蒙古—鄂霍茨克洋向额尔古纳地块之下的俯冲作用—即双向俯冲作用有关(徐美君等，2013；尹志刚等，2020)。

在R1—R2图解(图10a)中，样品均落入同碰撞期区域；在Rb/30—Hf—3Ta图解、Yb—Ta图解和(Yb+Ta)—Rb图解中(图10b—d)，样品均落在火山弧区域；在CaO—(TFeO+MgO)图解和MgO—TFeO图解中(图10e、f)(Maniar et al.,1989)，样品均落入弧环境和同碰撞环境区域。本文花岗岩轻稀土相对富集，且具有较明显的Nb—Ta—Ti负异常，呈现出与俯冲有关的岩浆特征环境(Rock，1991；Muller et al.,1995)。岩石La/Nb平均值为4.4，而活动大陆边缘地区火成岩La/Nb值通常大于2(Salters et al.,1991)。发育于活动陆缘或者岛弧的俯冲板块的火成岩主量元素随着SiO2含量的变化有着特定的规律(Wilson，1989)，主要体现为Al2O3、MgO、TFeO、CaO、TiO2、P2O5等表现为相容，即随SiO2含量的增加而降低。这种相容主量元素对的变异特征反映了一种连续熔融分异的岩浆演化趋势，与典型的沿俯冲带发育的火成岩的变异特征相似(Wilson，1989)。综合以上特征表明，宜里地区花岗岩形成于活动大陆边缘环境。

图10 大兴安岭北段宜里地区早侏罗世二长花岗岩构造环境判别图解Fig.10 Tectonic discrimination diagrams for the Early Jurassic monzogranite in Yili area，Northern Great Hinggan Mountains (a)R1—R2图解(据Batchelor et al.,1985)；(b)Rb/30—Hf—3Ta图解(据Harris et al.,1986)；(c)Yb—Ta图解(据Pearce et al.,1984)；(d)(Yb+Ta)—Rb图解(据Pearce et al.,1984)；(e)CaO—(TFeO+MgO)图解(据Maniar et al.,1989)；(f)MgO—TFeO图解(据Maniar et al.,1989) (a)R1—R2 diagram(after Batchelor et al.,1985)；(b)Rb/30—Hf—3Ta diagram(after Harris et al.,1986)；(c)Yb—Ta diagram(after Pearce et al.,1984)；(d)(Yb+Ta)—Rb diagram(after Pearce et al.,1984)；(e)CaO—(TFeO+MgO)diagram (after Maniar et al.,1989)；(f)MgO—TFeO diagram (after Maniar et al.,1989)

位于兴安地块北部的宜里地区构造环境是与东部的古太平洋板块的俯冲有关，还是与该区西北部的蒙古—鄂霍茨克洋板块俯冲作用有关?研究区早侏罗世花岗岩分布在兴安地块，距离蒙古—鄂霍茨克缝合带较近(图11)。因此，本文更加倾向于与蒙古—鄂霍茨克洋的俯冲有关，同时，也可以从中生代火成岩的时空变化规律进一步讨论：

图11 东北亚早侏罗世花岗岩分布图(据唐杰等，2016修改)Fig.11 Distribution map of the Early Jurassic monzogranite in the NE Asia(modified after Tang Jie et al.,2016&)

从时间上看，由于西伯利亚板块相对于中蒙地块的旋转，造成了鄂霍茨克板块从西向东的剪刀式闭合(Zonenshain et al.,1990；Zorin，1999)。多数学者认为蒙古—鄂霍茨克大洋板块向北俯冲，是否存在向南俯冲一直存在争议(Wu Fuyuan et al.,2011)。然而，近年来许多学者从成岩成矿时代角度得出了蒙古—鄂霍茨克大洋板块从三叠纪到早侏罗世持续向南俯冲的证据(图12)：① 早—中三叠世在额尔古纳地块—兴安地块上发育一套高钾钙碱性特征的基性—中性—酸性岩石组合，岩石类型以花岗质岩石为主，包括正长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩，并伴随少量辉长闪长岩和闪长岩，钙碱性岩石组合的存在可作为判定古俯冲作用发生的有效标志(许文良等，2013)。此外，额尔古纳地块上的八八一斑岩型铜钼矿床(237 Ma)，中蒙古地块上的图木尔廷敖包矽卡岩型锌矿床(241 Ma；江思宏等，2010)，形成于活动陆缘弧环境。② 晚三叠世额尔古纳地块和兴安地块上火成岩岩石组合及地球化学特征与早—中三叠世火成岩类似，沿蒙古—鄂霍茨克缝合带展布；括额尔古纳地块上的太平川斑岩型铜钼矿床(202 Ma；陈志广等，2010)和八大关斑岩型铜钼矿床(228～218 Ma；Tang Jie et al．，2013)，以上说明额尔古纳地块和兴安地块上晚三叠世处于活动大陆边缘环境。③ 早侏罗世兴安地块东北部从呼玛至黑河一线发育一套中性—酸性岩石组合，该系列花岗岩形成于178～170 Ma，与活动大陆边缘环境产出的岩石组合相似(Pitcher，1983，1997)。同时，在靠近贺根山—黑河缝合带的龙镇岩体(187～169 Ma；张彦龙等，2010)和靠近新林—喜桂图缝合带的花岗岩体(190～188 Ma，181～171 Ma；隋振民等，2007)的地球化学特征为高钾钙碱性I型花岗岩，也暗示了俯冲构造背景；额尔古纳地块上发育早侏罗世乌奴格吐山斑岩型铜钼矿床(183～178 Ma；王伟等，2012)和兴安地块上发育早侏罗世三矿沟矽卡岩型铜铁矿床，与其成矿相关的花岗岩闪长岩(177～174 Ma)为弱过铝质高钾钙碱性I型花岗岩，形成于活动陆缘弧环境(葛文春等，2007；褚少雄等，2012)，这些特征揭示了蒙古—鄂霍茨克大洋板块发生了至少持续到早侏罗世的南向俯冲(唐杰等，2018)，表明位于兴安地块北部的研究区岩浆活动与蒙古—鄂霍茨克洋板块南向俯冲有关。

图12 大兴安岭北段宜里地区早三叠世—早侏罗世构造演化模式图Fig.12 The Early Triassic—Early Jurassic model for the tectonic evolution in Yili area，Northern Great Hinggan MountainsEM—额尔古纳地块；XM—兴安地块；JM—佳木斯地块；MOO—蒙古—鄂霍茨克洋；PPO—古太平洋；SC—西伯利亚克拉通；SZM—松嫩—张广才岭地块EM—Erguna Massif；XM— Xing’an Massif；JM— Jiamusi Massif；MOO— Mongol—Okhotsk Ocean；PPO—Paleo-Pacific Ocean；SC—Siberian Craton；SZM—Songnen—Zhangguangcailing Massif

从空间上看，研究区位于兴安地块东北端，处于兴安地块与松辽盆地交接部位，研究指出中生代蒙古—鄂霍茨克构造体系的影响主要在松辽盆地以西地区(包括冀北—辽西地区)，古太平洋构造体系的影响空间主要集中在松辽盆地以东的地区(许文良等，2013)。在吉黑东部的佳木斯地块东缘以及兴凯地块早侏罗世火成岩为一套钙碱性系列岩石组合，与早侏罗世黑龙江增生杂岩一起揭示了古太平洋大洋板块向欧亚大陆下的俯冲作用起始于早侏罗世(Wang Fei et al.,2006；Wu Fuyuan et al.,2007；Xu Wenliang et al.,2009；Zhou Jianbo et al.,2009；Tang Jie et al.,2013；许文良等，2013；唐杰等，2018)。小兴安岭—张广才岭出露早侏罗世的基性和酸性钙碱性火成岩是玄武质岩浆和流纹质岩浆混合作用的产物，具有双峰式火成岩组合特点，形成于古太平洋板块俯冲于欧亚大陆下的弧后伸展环境(唐杰等，2011；图12)。因此，兴安地块早侏罗世岩性组合与吉黑东部到小兴安岭—张广才岭早侏罗世岩石组合的构造环境明显不同。另外，在冀北辽西地区广泛存在一个区域性的地层不整合，即在海房沟组之下存在自北向南的逆冲推覆构造，逆冲推覆构造时间在 170 Ma (Zhang et al.,2010)。在大兴安岭北部漠河存在与蒙古—鄂霍茨克造山带的中生代演化相关的逆冲推覆构造的形成(赵越等，1994，2004)。因此，早侏罗世，从大兴安岭至冀北—辽西地区存在了一次重要的陆壳加厚与逆冲推覆事件，其推覆方向与蒙古—鄂霍茨克缝合带的闭合有关。综上所述，大兴安岭北段宜里地区早侏罗世花岗岩形成于蒙古—鄂霍茨克大洋板片持续南向俯冲下的活动大陆边缘环境，而与古太平洋构造体系无关。

5 结论

(1)宜里地区二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为175.8～174.5 Ma，表明其形成时代为早侏罗世。

(2)宜里地区花岗岩属于准铝质—弱过铝质高钾钙碱性I型花岗岩，其形成与俯冲形成的上涌热流提供大量热量使新增生下地壳发生部分熔融有关，岩浆演化过程中主要经历了普通角闪石、磷灰石、磁铁矿的结晶分异作用。

(3)宜里地区早侏罗世二长花岗岩形成于蒙古—鄂霍茨克大洋板片南向俯冲下的活动大陆边缘环境。