DOI:10.13686/j.cnki.dzyzy.2012.02.001
第21卷第2期2012年4月
文章编号：1671-1947（2012）02-0188-06
地质与资源
GEOLOGY AND RESOURCES
中图分类号：P597
文献标识码：A
Vol. 21No. 2
Apr. 2012
黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩锆石U-Pb 年龄及其地质意义
代宇1，刘江领2，刘旭光1，王建民1
（1. 黑龙江地质调查研究院，黑龙江哈尔滨150000；2. 陕西中核资源有限公司，陕西西安710077）
摘
要：为查明出露于黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩体的时代和形成的地质背景，对其进行了锆石SHRIMP U-Pb 同位素
Th/U比值为0.41~0.99，是典型的岩浆型锆石. 大岔子正长花岗岩锆石共分地质年代学研究. 结果显示该锆石具有明显环带结构，
206
析了11个测点，Pb/238U 加权平均年龄为345±3Ma （n =11，SMWD=0.99）. 该年龄代表了正长花岗岩的结晶年龄，表明正长花岗岩
该花岗岩属于富钾钙碱性花岗岩类，成因类型属于A 型形成时代为早石炭世. 对正长花岗岩的主量元素及微量元素的分析表明，花岗岩.
关键词：正长花岗岩；SHRIMP 锆石U-Pb 定年；早石炭世花岗岩；岩石地球化学；多宝山地区；黑龙江省
ZIRCON U -Pb AGE OF THE DACHAZI SYENOGRANITE IN DUOBAOSHAN AREA,
HEILONGJIANG PROVINCE:Geological implication
DAI Yu 1, LIU Jiang -ling 2, LIU Xu -guang 1, WANG Jian -min 1
（1. Heilongjiang Institute of Geological Survey , Harbin 161005, China ; 2. Shaanxi Zhonghe Resources Co ., Ltd ., Xi ' an 710077, China ）
Abstract ：The geochronology with zircon SHRIMP U -Pb isotope of the Dachazi syenogranite, cropped in Duobaoshan area,
Heilongjiang Province, is studied to find out its age and geological background. The result suggests that the zircon has significant zonal structure, with Th/Uratio of 0.41-0.99, which is a typical granitic magma -type zircon. Zircons in the syenogranite from 11observation points are analyzed, obtaining the weighted average 206Pb/235U age of 345±3Ma （n =11, SMWD =0.99）, which represents the crystallizing age of the syenogranite, showing the formation age of Early Carboniferous. The analysis on the major elements and geochemistry shows that the syenogranite belongs to high potassium calc -alkaline series, genetically as A -type granite.
Key words ：syenogranite; zircon SHRIMP U -Pb age; Early Carboniferous; lithogeochemistry; Duobaoshan area; Heilongjiang Province
多宝山地区位于大兴安岭与小兴安岭交界处兴蒙造山带的东段，主要由额尔古纳、兴安和松嫩地块组成. 区内地质演化历史漫长，地质构造复杂，火山作用和岩浆活动频繁，矿产资源丰富. 自古元古代以来区内经历了古陆块裂解—俯冲碰撞—伸展裂陷—挤压俯冲、碰撞拼合—造山后伸展—多期韧脆性断裂活动—地壳差异性升降等多期构造变形的改造，形成现今的地质地貌景观［1-3］. 在该造山带的大兴安岭中北部加格达奇-呼玛地区和小兴安岭嫩江-黑河地区出露
收稿日期：2011－10－31；修回日期：2011-12-08. 编辑：张哲．
基金项目：中国地质调查局“黑龙江多宝山地区矿产远景调查”项目（[1**********]24）资助.
大量显生宙侵入岩［4-6］，特别是大面积分布的石炭纪花岗岩正在引起人们的关注. 笔者在该区开展1∶5万区域地质调查工作时，因原归属为华力西晚期花岗岩组的花岗岩缺乏精确的年代学资料，而对多宝山大岔子正长花岗岩进行了SHRIMP 锆石U-Pb 同位素侧年，利用可靠的同位素年代学资料和地球化学数据来探讨该区花岗岩的年代学及地球化学特征，以期能对大兴安岭多宝山地区花岗岩的地质演化提供科学依据.
第2期代宇等:黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩锆石U-Pb 年龄及其地质意义189
1
区域地质背景
研究区位于大兴安岭与小兴安岭结合部，北侧为额尔古纳地块南缘早古生代陆缘增生带，南侧为松嫩地块，中间为贺根山-黑河蛇绿混杂岩带（图1），是研究该造山带构造演化的关键地区之一.
区内出露的地层主要包括古生代多宝山组的一套蚀变安山岩、英安岩，裸河组、泥鳅河组、腰桑南组的一套互层的砂板岩. 中生代火山岩主要为早白垩世龙江组、光华组、甘河组的流纹岩、安山岩、玄武岩及火山碎
正长花岗岩、碱长花屑岩. 侵入岩主要由花岗闪长岩、
岗岩及二长闪长岩组成. 其石炭纪花岗岩被前人髴划归为华力西期和燕山期. 经过对区内花岗岩单颗粒锆石U-Pb 同位素年龄及相关的地球化学数据资料的分析，结合野外地质接触关系对侵入岩进行重新划分与对比后，可以看出本区石炭纪侵入岩岩石类型复杂，主要呈
带状分布在图幅中南部，可划分为早石炭世花岗质糜
棱岩（C 1γ）、早石炭世正长花岗岩（C 1ξγ）、晚石炭世花岗闪长岩（C 2γδ）、晚石炭世二长花岗岩（C 2ηγ）、晚石炭世碱长花岗岩（C 2χργ）. 其中早石炭世花岗质糜棱岩遭受了大规模的糜棱岩化作用，形成糜棱岩和初糜棱岩，局部可见超糜棱岩. 本文的研究对象为晚古生代具有代表性的大岔子正长花岗岩体，前人髴划归为华力西晚期花岗岩组（γ43-2b ），本文将对其进行年代学与地球化学特征的研究.
岩石学特征
大岔子正长花岗岩体主要出露于大岔子河一带，总体呈北东向展布，呈岩株产出，面积约为42km 2，侵入中泥盆统腰桑南组，被下白垩统光华组不整合覆盖. 经岩矿鉴定主要为两种岩性. 2
图1
Fig. 1
多宝山地区地质简图
Simplified geological map of Duobaoshan area
1—新生代地层（Cenozoic stratum ）；2—中生代地层（Mesozoic stratum ）；3—古生代地层（Paleozoic stratum ）；4—中生代花岗岩（Mesozoic granite ）；5—古生
代花岗岩（Mesozoic granite ）；6—测年样品采样点（sampling position for dating sample ）
190地质与资源2012年
（1）黄褐色细中粒正长花岗岩：新鲜面呈黄褐色，细中粒花岗结构，块状构造. 岩石由斜长石11%、钾长石62%、石英25%、黑云母2%组成. 矿物粒度1.6～3.9mm ，以中粒为主. 斜长石为半自形板状，聚片双晶细密，更长石，晶面弱黏土化，部分为钾长石交代残留. 钾长石呈他形粒状，为条纹长石，条纹细脉状、斑点状，晶面
波状消弱，黏土化，部分晶面有裂纹. 石英为他形粒状，
光. 黑云母为片状，分解成绢云母小片集合体并有铁质晰出. 副矿物为磁铁矿.
（2）浅肉红色细中粒碱长花岗岩：新鲜面呈浅肉红色，细中粒花岗结构，局部为文象结构，块状构造. 岩石
钾长石65%～70%，石英25%～30%由斜长石5%～8%，
组成. 矿物粒度1～3.2mm. 斜长石与石英、钾长石形成文象集合体一起充填在中粒级间，并多有铁质一起分布. 钾长石为他形粒状，晶面泥化，为条纹长石和隐纹长石，条纹细纹状稀疏，与斜长石接触处见交代蠕虫结构. 石英为他形粒状，少部分与长石呈嵌晶或文象充填.
结合野外观察与标本对比，大岔子岩体应以正长花岗岩为主，局部为碱长花岗岩. 3
地球化学特征
本次工作对正长花岗岩的主量元素分析结果（表1）
表1
表明，该花岗岩的SiO 2含量为73.42%～78.68%，平均
76.37%；Al 2O 3含量11.25%～13.43%，平均12.33%；Na 2O+K2O 值较高，为7.39%～8.48%，平均7.95%，且K 2O 大于Na 2O. 岩石在QAP 图解（图2）中，多落入正长花岗岩. 在SiO 2-（AR ）花岗岩碱度率图解上，正长花
图2Fig. 2
Q-A-P 图解Q-A-P diagram
（据Streckeisen, 1973；Maitre, 1989）（after Streckeisen, 1973；Maitre, 1989）
2—碱长花岗岩（alkali -feldspar granite ）；3a —正长花岗岩（syenogranite ）
多宝山地区正长花岗岩主量元素分析结果表
Table 1Major element content of the Duobaoshan syenogranite
序号123456
样品号P8TC39P8TC73PM039LT27PM039LT31D3604-1P34TC8
岩性细中粒正长花岗岩细粒正长花岗岩细中粒碱长花岗岩细中粒正长花岗岩细中粒碱长花岗岩花岗质碎裂岩
SiO 277.3674.6473.4276.3877.7878.68
TiO 20.190.200.220.090.050.08
Al 2O 311.7813.4313.2312.1712.1011.25
Fe 2O 31.141.201.651.440.470.55
FeO 0.300.210.390.110.620.11
MnO 0.030.010.050.020.040.03
MgO 0.380.430.570.300.190.10
CaO 0.240.270.530.430.320.15
Na 2O 3.203.203.543.982.273.89
K 2O 4.195.094.944.255.144.03
P 2O 50.020.050.090.030.020.03
LOS 0.861.341.100.620.780.50
分析单位：黑龙江省地质矿产测试应用研究所. 含量单位：%.
表2多宝山地区正长花岗岩稀土元素分析结果表
Table 2REE content of the Duobaoshan syenogranite
序号123456
样品号P8TC39P8TC73
岩性
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Y
∑REE LR/HRδEu
细中粒正长花岗岩46.5595.608.2328.514.550.334.050.583.210.661.740.291.870.329.03205.5214.450.23细粒正长花岗岩
20.2944.855.3418.103.350.572.490.422.610.541.640.302.330.407.93111.158.620.58
PM039LT27细中粒碱长花岗岩30.30106.006.0821.913.940.883.360.553.280.671.850.301.990.3310.20191.6313.720.72PM039LT31细中粒正长花岗岩22.7886.614.9317.473.450.463.030.543.570.782.100.352.430.4111.48160.3910.270.42D3604-1P34TC8
细中粒碱长花岗岩41.25117.7010.2338.918.450.247.631.428.671.805.691.116.360.9649.22299.646.440.09花岗质碎裂岩
39.1679.629.3934.197.000.516.181.137.341.574.150.654.230.7045.09240.916.550.23
第2期代宇等:黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩锆石U-Pb 年龄及其地质意义191
岗岩落入碱性区. 在K 2O-SiO 2图解上，正长花岗岩多正长花岗岩多落入落入高钾区. 在Na 2O-K 2O 图解上，
A 型花岗岩区. 结合矿物特征，正长花岗岩相当于富钾碱性花岗岩类.
正长花岗岩稀土元素分析结果见表2，稀土元素总量（∑REE ）在111.15×10-6～299.64×10-6之间，多高于陆LR/HR在6.44～14.45之间，δEu 在0.09～0.72壳平均值；
之间. 稀土配分曲线图显示为燕翼型（图3），且左高右Eu 的中等—强烈亏损，在源区部分熔融或原始岩低，
浆分离结晶过程中有斜长石参与矿物-熔体平衡［7］. 岩石具有重稀土富集和高Y （7.93×10-6～49.22×10-6）的特
征，反映了岩浆源区较深、源岩含石榴石等富HREE 和Y 的副矿物. 由于岩浆演化过程中并未发生结晶Eu 强烈负异常说明源区残留相存在斜长分异作用，
石，可能暗示岩浆形成于源区由深至浅的一个减压过程之中.
正长花岗岩微量元素分析结果见表3，微量元素中大离子不相容元素Rb 、Th 相对富集，Ce 、Sm 也相对富集；相容元素Ba 、Ta 、Nb 、Zr 含量相对偏低. 从曲线形态（图4）上看，大离子半径的微量元素含量相对偏高，各模式曲线的总体形态基本相近，它们应该是由同源岩浆形成的产物.
图3大岔子正长花岗岩稀土元素（岩石/球粒陨石）图解
（据Coryell ，1963）
图4Fig. 4
大岔子正长花岗微量元素（花岗岩/洋脊花岗岩）图解
（据Pearce ，1984）
Fig. 3Chondrite -normalized REE patterns of the Dachazi
syenogranite
（after Coryell, 1963）
Ocean ridge granite normalized spidergram of the Dachazi
syenogranite
（after Pearce, 1984）
表3多宝山地区正长花岗岩微量元素分析结果表
Table 3Trace element content of the Duobaoshan syenogranite
序号123456
样品号P8TC39P8TC73
岩性
Cs
Rb 77.00
Sr 99.00
Ba
Nb
Ta 1.502.131.421.313.331.90
Zr 124.00166.0081.00152.00171.00
Hf 3.805.704.304.805.70
Th 8.4628.3212.6911.1216.309.83
Cr 1.4214.196.081.343.101.29
1.31Sc 1.653.303.721.76
Li 9.337.1815.102.99
Ti 1336.00456.00509.00505.00
细中粒正长花岗岩1.96细粒正长花岗岩
256.0026.20609.0012.3014.411341.0015.372104.00
4.63166.00108.00297.0018.60
60.0025.0054.00
355.0013.70111.0045.90348.0025.80
PM039LT27细中粒碱长花岗岩4.07143.00305.00868.0015.30PM039LT31细中粒正长花岗岩3.17127.00D3604-1P34TC8
细中粒碱长花岗岩3.58204.00花岗质碎裂岩
1.31
87.00
192地质与资源2012年
44.1
SHRIMP 锆石U-Pb 定年测试方法
SHRIMP 锆石U-Pb 同位素地质年代学研究所用
SHRIMP 锆石U-Pb 同位素分析在北京离子探针中心SHRIMP Ⅱ型离子探针上完成. 详细分析流程和
［8］
原理参考Williams et al. 、刘敦一等［9］. 原始数据的处
的样品取自多宝山地区大岔子北2km 的D3920点，岩性为正长花岗岩.
样品的挑选、制靶与测试均在北京离子探针中心粉碎样品后，将过筛后的岩石粉末进完成. 清洗原岩、
行淘洗，去除轻矿物，保留重砂部分. 将重砂部分进行磁选和重液分选，从中选出锆石含量为主的部分，然后在双目镜下挑选出纯的锆石晶体. 将锆石晶体与标准样品TEM 一起置于环氧树脂中做成的样品靶. 打磨并抛光至靶上锆石的中心部位暴露出来. 对样品靶上的锆石进行透射光、反射光和阴极发光照相（CL 图像），再进行镀金以备分析.
理和锆石U-Pb 谐和图的绘制采用Ludwig 博士编写的Squid 程序和Isoplot 程序［10］. 4.2
锆石阴极发光特征及定年结果
单矿物颗粒大部分呈短柱状，粒度变化在40～260μm. 锆石阴极发光（CL ）图像如图5所显示. 主要为发育有清晰规则的韵律环带特征的锆石，显示岩浆热液锆石的特点.
多宝山大岔子正长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb 测定数据见表4、U-Pb 谐和图（图6）. 分析结果显示：U 和Th 含量（质量分数）分别为395×10-6~1937×10-6和325×10-6~824×10-6，锆石Th/U比值为0.41~0.99，表现
图5
Fig. 5
大岔子正长花岗岩锆石阴极发光（CL ）图像
Cathodoluminescence image of zircon （CL ）from the Dachazi syenogranite 表4多宝山大岔子正长花岗岩D3920的锆石SHRIMP 数据
Table 4Zircon SHRIMP result of the Dachazi syenogranite in Duobaoshan area
点号D3920-1.1D3920-2.1D3920-3.1D3920-4.1D3920-5.1D3920-6.1D3920-7.1D3920-8.1D3920-9.1D3920-10.1D3920-11.1
U/10-[***********][***********]169
Th/10-[***********][**************]7
232
Th/238U 0.420.780.530.440.580.650.530.490.990.410.57
同位素比值
207
表面年龄/Ma
206
Pb/206Pb 相对误差/%
2.43.02.51.02.41.82.11.32.61.41.9
207
Pb/235U 相对误差/%
2.73.32.81.52.82.22.41.83.01.92.3
Pb/238U 相对误差/%
1.31.31.31.21.31.31.21.21.51.21.4
206
Pb/238U
207
Pb/206Pb
208
Pb/232Th
0.05280.05690.05370.054220.05660.053250.05240.051310.05500.054230.05355
0.3990.4240.4050.41810.4250.40300.39670.38630.4110.42050.4057
0.054790.053950.054680.055930.054430.054890.054910.054600.054110.056240.05495
343.9±4.3338.7±4.4343.2±4.2350.8±4.0341.7±4.3344.5±4.2344.6±4.1342.7±4.1339.7±4.8352.7±4.1344.8±4.5
321±54490±66360±57380±23476±54339±42303±47255±30414±59380±32352±42
337±9332±9336±8353±5332±8329±6338±7328±5338±7353±6327±7
第2期代宇等:黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩锆石U-Pb 年龄及其地质意义193
综上所述，本期花岗岩的岩石学及地球化学特征花岗显示其属于富钾碱性花岗岩类，为A 型花岗岩，岩来源于壳幔源，属造山期后产物. 因此，本期正长花岗岩应形成于碰撞后的一个伸展环境［12-13］. 6
结论
（1）大岔子正长花岗岩锆石SHRIMP 锆石206Pb/238U 加权平均年龄为345±3Ma （n =11，SMWD=0.99），地质时代为早石炭世，该年龄代表了大岔子正长花岗岩的结晶年龄.
（2）大岔子正长花岗岩地球化学分析结果表明，该花岗岩属于富钾碱性花岗岩类，成因类型属于A 型花
图6Fig. 6
大岔子正长花岗岩锆石SHRIM P U-Pb 年龄谐和图Concordia diagram of zircon SHRIMP U-Pb dating result
from the Dachazi syenogranite
岗岩，花岗岩来源于壳幔源，与碰撞后期作用有关，应形成于碰撞后的一个伸展环境. 参考文献：
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岩的特征及其地质意义［J ］. 岩石学报，2009，25（10）:2679—2686.
出岩浆锆石的同位素地球化学特征. 共分析了11个测
点，均位于有明显环带结构的部位，这种环带结构是岩浆型锆石的典型特征，因而其年龄应代表花岗岩的结晶年龄. 11个测点的206Pb/238U 年龄都集中在（338.7±4.4）Ma ~（352.7±4.1）Ma ，206Pb/238U 加权平均年龄为345±3Ma （n =11，SMWD=0.99），该年龄被解释为正长花岗岩的结晶年龄，即岩体为早石炭世侵入. 5讨论
5.1正长花岗岩形成时代
大岔子正长花岗岩SHRIMP 锆石206Pb/238U 年龄代表了岩石的结晶年龄. 同时邻幅同期花岗岩中D1530点取得样品，其SHRIMP 锆石206Pb/238U 年龄为351.5±3.5Ma. 因此，大岔子正长花岗形成于早石炭世.
5.2岩浆成因
正长花岗岩属于富钾碱性花岗岩类，成因类型属于A 型. 微量元素Ba 、Ta 、Nb 含量相对偏低，Ce 相对
样品中Th 含量比富集，具有正异常. 本岩体富集Th ，
Ta 含量高6～10倍［11］，在（La/Yb）可以N -δEu 变异图上，
正长花看出岩浆来源应为壳幔源. 在Nb-Y 判别图上，
岗岩部分落入火山弧花岗岩和同碰撞花岗岩区，部分落入板内花岗岩区. 在R 1-R 2主要花岗岩类岩石组合的示意性图解中，正长花岗岩多落入造山期后，少数落入造山期后与同碰撞期交界处. 在Hf-Rb/30-Ta×3判别图解上，正长花岗岩多落入碰撞晚期—碰撞后花岗岩区和板内花岗岩区.
DOI:10.13686/j.cnki.dzyzy.2012.02.001
第21卷第2期2012年4月
文章编号：1671-1947（2012）02-0188-06
地质与资源
GEOLOGY AND RESOURCES
中图分类号：P597
文献标识码：A
Vol. 21No. 2
Apr. 2012
黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩锆石U-Pb 年龄及其地质意义
代宇1，刘江领2，刘旭光1，王建民1
（1. 黑龙江地质调查研究院，黑龙江哈尔滨150000；2. 陕西中核资源有限公司，陕西西安710077）
摘
要：为查明出露于黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩体的时代和形成的地质背景，对其进行了锆石SHRIMP U-Pb 同位素
Th/U比值为0.41~0.99，是典型的岩浆型锆石. 大岔子正长花岗岩锆石共分地质年代学研究. 结果显示该锆石具有明显环带结构，
206
析了11个测点，Pb/238U 加权平均年龄为345±3Ma （n =11，SMWD=0.99）. 该年龄代表了正长花岗岩的结晶年龄，表明正长花岗岩
该花岗岩属于富钾钙碱性花岗岩类，成因类型属于A 型形成时代为早石炭世. 对正长花岗岩的主量元素及微量元素的分析表明，花岗岩.
关键词：正长花岗岩；SHRIMP 锆石U-Pb 定年；早石炭世花岗岩；岩石地球化学；多宝山地区；黑龙江省
ZIRCON U -Pb AGE OF THE DACHAZI SYENOGRANITE IN DUOBAOSHAN AREA,
HEILONGJIANG PROVINCE:Geological implication
DAI Yu 1, LIU Jiang -ling 2, LIU Xu -guang 1, WANG Jian -min 1
（1. Heilongjiang Institute of Geological Survey , Harbin 161005, China ; 2. Shaanxi Zhonghe Resources Co ., Ltd ., Xi ' an 710077, China ）
Abstract ：The geochronology with zircon SHRIMP U -Pb isotope of the Dachazi syenogranite, cropped in Duobaoshan area,
Heilongjiang Province, is studied to find out its age and geological background. The result suggests that the zircon has significant zonal structure, with Th/Uratio of 0.41-0.99, which is a typical granitic magma -type zircon. Zircons in the syenogranite from 11observation points are analyzed, obtaining the weighted average 206Pb/235U age of 345±3Ma （n =11, SMWD =0.99）, which represents the crystallizing age of the syenogranite, showing the formation age of Early Carboniferous. The analysis on the major elements and geochemistry shows that the syenogranite belongs to high potassium calc -alkaline series, genetically as A -type granite.
Key words ：syenogranite; zircon SHRIMP U -Pb age; Early Carboniferous; lithogeochemistry; Duobaoshan area; Heilongjiang Province
多宝山地区位于大兴安岭与小兴安岭交界处兴蒙造山带的东段，主要由额尔古纳、兴安和松嫩地块组成. 区内地质演化历史漫长，地质构造复杂，火山作用和岩浆活动频繁，矿产资源丰富. 自古元古代以来区内经历了古陆块裂解—俯冲碰撞—伸展裂陷—挤压俯冲、碰撞拼合—造山后伸展—多期韧脆性断裂活动—地壳差异性升降等多期构造变形的改造，形成现今的地质地貌景观［1-3］. 在该造山带的大兴安岭中北部加格达奇-呼玛地区和小兴安岭嫩江-黑河地区出露
收稿日期：2011－10－31；修回日期：2011-12-08. 编辑：张哲．
基金项目：中国地质调查局“黑龙江多宝山地区矿产远景调查”项目（[1**********]24）资助.
大量显生宙侵入岩［4-6］，特别是大面积分布的石炭纪花岗岩正在引起人们的关注. 笔者在该区开展1∶5万区域地质调查工作时，因原归属为华力西晚期花岗岩组的花岗岩缺乏精确的年代学资料，而对多宝山大岔子正长花岗岩进行了SHRIMP 锆石U-Pb 同位素侧年，利用可靠的同位素年代学资料和地球化学数据来探讨该区花岗岩的年代学及地球化学特征，以期能对大兴安岭多宝山地区花岗岩的地质演化提供科学依据.
第2期代宇等:黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩锆石U-Pb 年龄及其地质意义189
1
区域地质背景
研究区位于大兴安岭与小兴安岭结合部，北侧为额尔古纳地块南缘早古生代陆缘增生带，南侧为松嫩地块，中间为贺根山-黑河蛇绿混杂岩带（图1），是研究该造山带构造演化的关键地区之一.
区内出露的地层主要包括古生代多宝山组的一套蚀变安山岩、英安岩，裸河组、泥鳅河组、腰桑南组的一套互层的砂板岩. 中生代火山岩主要为早白垩世龙江组、光华组、甘河组的流纹岩、安山岩、玄武岩及火山碎
正长花岗岩、碱长花屑岩. 侵入岩主要由花岗闪长岩、
岗岩及二长闪长岩组成. 其石炭纪花岗岩被前人髴划归为华力西期和燕山期. 经过对区内花岗岩单颗粒锆石U-Pb 同位素年龄及相关的地球化学数据资料的分析，结合野外地质接触关系对侵入岩进行重新划分与对比后，可以看出本区石炭纪侵入岩岩石类型复杂，主要呈
带状分布在图幅中南部，可划分为早石炭世花岗质糜
棱岩（C 1γ）、早石炭世正长花岗岩（C 1ξγ）、晚石炭世花岗闪长岩（C 2γδ）、晚石炭世二长花岗岩（C 2ηγ）、晚石炭世碱长花岗岩（C 2χργ）. 其中早石炭世花岗质糜棱岩遭受了大规模的糜棱岩化作用，形成糜棱岩和初糜棱岩，局部可见超糜棱岩. 本文的研究对象为晚古生代具有代表性的大岔子正长花岗岩体，前人髴划归为华力西晚期花岗岩组（γ43-2b ），本文将对其进行年代学与地球化学特征的研究.
岩石学特征
大岔子正长花岗岩体主要出露于大岔子河一带，总体呈北东向展布，呈岩株产出，面积约为42km 2，侵入中泥盆统腰桑南组，被下白垩统光华组不整合覆盖. 经岩矿鉴定主要为两种岩性. 2
图1
Fig. 1
多宝山地区地质简图
Simplified geological map of Duobaoshan area
1—新生代地层（Cenozoic stratum ）；2—中生代地层（Mesozoic stratum ）；3—古生代地层（Paleozoic stratum ）；4—中生代花岗岩（Mesozoic granite ）；5—古生
代花岗岩（Mesozoic granite ）；6—测年样品采样点（sampling position for dating sample ）
190地质与资源2012年
（1）黄褐色细中粒正长花岗岩：新鲜面呈黄褐色，细中粒花岗结构，块状构造. 岩石由斜长石11%、钾长石62%、石英25%、黑云母2%组成. 矿物粒度1.6～3.9mm ，以中粒为主. 斜长石为半自形板状，聚片双晶细密，更长石，晶面弱黏土化，部分为钾长石交代残留. 钾长石呈他形粒状，为条纹长石，条纹细脉状、斑点状，晶面
波状消弱，黏土化，部分晶面有裂纹. 石英为他形粒状，
光. 黑云母为片状，分解成绢云母小片集合体并有铁质晰出. 副矿物为磁铁矿.
（2）浅肉红色细中粒碱长花岗岩：新鲜面呈浅肉红色，细中粒花岗结构，局部为文象结构，块状构造. 岩石
钾长石65%～70%，石英25%～30%由斜长石5%～8%，
组成. 矿物粒度1～3.2mm. 斜长石与石英、钾长石形成文象集合体一起充填在中粒级间，并多有铁质一起分布. 钾长石为他形粒状，晶面泥化，为条纹长石和隐纹长石，条纹细纹状稀疏，与斜长石接触处见交代蠕虫结构. 石英为他形粒状，少部分与长石呈嵌晶或文象充填.
结合野外观察与标本对比，大岔子岩体应以正长花岗岩为主，局部为碱长花岗岩. 3
地球化学特征
本次工作对正长花岗岩的主量元素分析结果（表1）
表1
表明，该花岗岩的SiO 2含量为73.42%～78.68%，平均
76.37%；Al 2O 3含量11.25%～13.43%，平均12.33%；Na 2O+K2O 值较高，为7.39%～8.48%，平均7.95%，且K 2O 大于Na 2O. 岩石在QAP 图解（图2）中，多落入正长花岗岩. 在SiO 2-（AR ）花岗岩碱度率图解上，正长花
图2Fig. 2
Q-A-P 图解Q-A-P diagram
（据Streckeisen, 1973；Maitre, 1989）（after Streckeisen, 1973；Maitre, 1989）
2—碱长花岗岩（alkali -feldspar granite ）；3a —正长花岗岩（syenogranite ）
多宝山地区正长花岗岩主量元素分析结果表
Table 1Major element content of the Duobaoshan syenogranite
序号123456
样品号P8TC39P8TC73PM039LT27PM039LT31D3604-1P34TC8
岩性细中粒正长花岗岩细粒正长花岗岩细中粒碱长花岗岩细中粒正长花岗岩细中粒碱长花岗岩花岗质碎裂岩
SiO 277.3674.6473.4276.3877.7878.68
TiO 20.190.200.220.090.050.08
Al 2O 311.7813.4313.2312.1712.1011.25
Fe 2O 31.141.201.651.440.470.55
FeO 0.300.210.390.110.620.11
MnO 0.030.010.050.020.040.03
MgO 0.380.430.570.300.190.10
CaO 0.240.270.530.430.320.15
Na 2O 3.203.203.543.982.273.89
K 2O 4.195.094.944.255.144.03
P 2O 50.020.050.090.030.020.03
LOS 0.861.341.100.620.780.50
分析单位：黑龙江省地质矿产测试应用研究所. 含量单位：%.
表2多宝山地区正长花岗岩稀土元素分析结果表
Table 2REE content of the Duobaoshan syenogranite
序号123456
样品号P8TC39P8TC73
岩性
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Y
∑REE LR/HRδEu
细中粒正长花岗岩46.5595.608.2328.514.550.334.050.583.210.661.740.291.870.329.03205.5214.450.23细粒正长花岗岩
20.2944.855.3418.103.350.572.490.422.610.541.640.302.330.407.93111.158.620.58
PM039LT27细中粒碱长花岗岩30.30106.006.0821.913.940.883.360.553.280.671.850.301.990.3310.20191.6313.720.72PM039LT31细中粒正长花岗岩22.7886.614.9317.473.450.463.030.543.570.782.100.352.430.4111.48160.3910.270.42D3604-1P34TC8
细中粒碱长花岗岩41.25117.7010.2338.918.450.247.631.428.671.805.691.116.360.9649.22299.646.440.09花岗质碎裂岩
39.1679.629.3934.197.000.516.181.137.341.574.150.654.230.7045.09240.916.550.23
第2期代宇等:黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩锆石U-Pb 年龄及其地质意义191
岗岩落入碱性区. 在K 2O-SiO 2图解上，正长花岗岩多正长花岗岩多落入落入高钾区. 在Na 2O-K 2O 图解上，
A 型花岗岩区. 结合矿物特征，正长花岗岩相当于富钾碱性花岗岩类.
正长花岗岩稀土元素分析结果见表2，稀土元素总量（∑REE ）在111.15×10-6～299.64×10-6之间，多高于陆LR/HR在6.44～14.45之间，δEu 在0.09～0.72壳平均值；
之间. 稀土配分曲线图显示为燕翼型（图3），且左高右Eu 的中等—强烈亏损，在源区部分熔融或原始岩低，
浆分离结晶过程中有斜长石参与矿物-熔体平衡［7］. 岩石具有重稀土富集和高Y （7.93×10-6～49.22×10-6）的特
征，反映了岩浆源区较深、源岩含石榴石等富HREE 和Y 的副矿物. 由于岩浆演化过程中并未发生结晶Eu 强烈负异常说明源区残留相存在斜长分异作用，
石，可能暗示岩浆形成于源区由深至浅的一个减压过程之中.
正长花岗岩微量元素分析结果见表3，微量元素中大离子不相容元素Rb 、Th 相对富集，Ce 、Sm 也相对富集；相容元素Ba 、Ta 、Nb 、Zr 含量相对偏低. 从曲线形态（图4）上看，大离子半径的微量元素含量相对偏高，各模式曲线的总体形态基本相近，它们应该是由同源岩浆形成的产物.
图3大岔子正长花岗岩稀土元素（岩石/球粒陨石）图解
（据Coryell ，1963）
图4Fig. 4
大岔子正长花岗微量元素（花岗岩/洋脊花岗岩）图解
（据Pearce ，1984）
Fig. 3Chondrite -normalized REE patterns of the Dachazi
syenogranite
（after Coryell, 1963）
Ocean ridge granite normalized spidergram of the Dachazi
syenogranite
（after Pearce, 1984）
表3多宝山地区正长花岗岩微量元素分析结果表
Table 3Trace element content of the Duobaoshan syenogranite
序号123456
样品号P8TC39P8TC73
岩性
Cs
Rb 77.00
Sr 99.00
Ba
Nb
Ta 1.502.131.421.313.331.90
Zr 124.00166.0081.00152.00171.00
Hf 3.805.704.304.805.70
Th 8.4628.3212.6911.1216.309.83
Cr 1.4214.196.081.343.101.29
1.31Sc 1.653.303.721.76
Li 9.337.1815.102.99
Ti 1336.00456.00509.00505.00
细中粒正长花岗岩1.96细粒正长花岗岩
256.0026.20609.0012.3014.411341.0015.372104.00
4.63166.00108.00297.0018.60
60.0025.0054.00
355.0013.70111.0045.90348.0025.80
PM039LT27细中粒碱长花岗岩4.07143.00305.00868.0015.30PM039LT31细中粒正长花岗岩3.17127.00D3604-1P34TC8
细中粒碱长花岗岩3.58204.00花岗质碎裂岩
1.31
87.00
192地质与资源2012年
44.1
SHRIMP 锆石U-Pb 定年测试方法
SHRIMP 锆石U-Pb 同位素地质年代学研究所用
SHRIMP 锆石U-Pb 同位素分析在北京离子探针中心SHRIMP Ⅱ型离子探针上完成. 详细分析流程和
［8］
原理参考Williams et al. 、刘敦一等［9］. 原始数据的处
的样品取自多宝山地区大岔子北2km 的D3920点，岩性为正长花岗岩.
样品的挑选、制靶与测试均在北京离子探针中心粉碎样品后，将过筛后的岩石粉末进完成. 清洗原岩、
行淘洗，去除轻矿物，保留重砂部分. 将重砂部分进行磁选和重液分选，从中选出锆石含量为主的部分，然后在双目镜下挑选出纯的锆石晶体. 将锆石晶体与标准样品TEM 一起置于环氧树脂中做成的样品靶. 打磨并抛光至靶上锆石的中心部位暴露出来. 对样品靶上的锆石进行透射光、反射光和阴极发光照相（CL 图像），再进行镀金以备分析.
理和锆石U-Pb 谐和图的绘制采用Ludwig 博士编写的Squid 程序和Isoplot 程序［10］. 4.2
锆石阴极发光特征及定年结果
单矿物颗粒大部分呈短柱状，粒度变化在40～260μm. 锆石阴极发光（CL ）图像如图5所显示. 主要为发育有清晰规则的韵律环带特征的锆石，显示岩浆热液锆石的特点.
多宝山大岔子正长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb 测定数据见表4、U-Pb 谐和图（图6）. 分析结果显示：U 和Th 含量（质量分数）分别为395×10-6~1937×10-6和325×10-6~824×10-6，锆石Th/U比值为0.41~0.99，表现
图5
Fig. 5
大岔子正长花岗岩锆石阴极发光（CL ）图像
Cathodoluminescence image of zircon （CL ）from the Dachazi syenogranite 表4多宝山大岔子正长花岗岩D3920的锆石SHRIMP 数据
Table 4Zircon SHRIMP result of the Dachazi syenogranite in Duobaoshan area
点号D3920-1.1D3920-2.1D3920-3.1D3920-4.1D3920-5.1D3920-6.1D3920-7.1D3920-8.1D3920-9.1D3920-10.1D3920-11.1
U/10-[***********][***********]169
Th/10-[***********][**************]7
232
Th/238U 0.420.780.530.440.580.650.530.490.990.410.57
同位素比值
207
表面年龄/Ma
206
Pb/206Pb 相对误差/%
2.43.02.51.02.41.82.11.32.61.41.9
207
Pb/235U 相对误差/%
2.73.32.81.52.82.22.41.83.01.92.3
Pb/238U 相对误差/%
1.31.31.31.21.31.31.21.21.51.21.4
206
Pb/238U
207
Pb/206Pb
208
Pb/232Th
0.05280.05690.05370.054220.05660.053250.05240.051310.05500.054230.05355
0.3990.4240.4050.41810.4250.40300.39670.38630.4110.42050.4057
0.054790.053950.054680.055930.054430.054890.054910.054600.054110.056240.05495
343.9±4.3338.7±4.4343.2±4.2350.8±4.0341.7±4.3344.5±4.2344.6±4.1342.7±4.1339.7±4.8352.7±4.1344.8±4.5
321±54490±66360±57380±23476±54339±42303±47255±30414±59380±32352±42
337±9332±9336±8353±5332±8329±6338±7328±5338±7353±6327±7
第2期代宇等:黑龙江多宝山地区大岔子正长花岗岩锆石U-Pb 年龄及其地质意义193
综上所述，本期花岗岩的岩石学及地球化学特征花岗显示其属于富钾碱性花岗岩类，为A 型花岗岩，岩来源于壳幔源，属造山期后产物. 因此，本期正长花岗岩应形成于碰撞后的一个伸展环境［12-13］. 6
结论
（1）大岔子正长花岗岩锆石SHRIMP 锆石206Pb/238U 加权平均年龄为345±3Ma （n =11，SMWD=0.99），地质时代为早石炭世，该年龄代表了大岔子正长花岗岩的结晶年龄.
（2）大岔子正长花岗岩地球化学分析结果表明，该花岗岩属于富钾碱性花岗岩类，成因类型属于A 型花
图6Fig. 6
大岔子正长花岗岩锆石SHRIM P U-Pb 年龄谐和图Concordia diagram of zircon SHRIMP U-Pb dating result
from the Dachazi syenogranite
岗岩，花岗岩来源于壳幔源，与碰撞后期作用有关，应形成于碰撞后的一个伸展环境. 参考文献：
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出岩浆锆石的同位素地球化学特征. 共分析了11个测
点，均位于有明显环带结构的部位，这种环带结构是岩浆型锆石的典型特征，因而其年龄应代表花岗岩的结晶年龄. 11个测点的206Pb/238U 年龄都集中在（338.7±4.4）Ma ~（352.7±4.1）Ma ，206Pb/238U 加权平均年龄为345±3Ma （n =11，SMWD=0.99），该年龄被解释为正长花岗岩的结晶年龄，即岩体为早石炭世侵入. 5讨论
5.1正长花岗岩形成时代
大岔子正长花岗岩SHRIMP 锆石206Pb/238U 年龄代表了岩石的结晶年龄. 同时邻幅同期花岗岩中D1530点取得样品，其SHRIMP 锆石206Pb/238U 年龄为351.5±3.5Ma. 因此，大岔子正长花岗形成于早石炭世.
5.2岩浆成因
正长花岗岩属于富钾碱性花岗岩类，成因类型属于A 型. 微量元素Ba 、Ta 、Nb 含量相对偏低，Ce 相对
样品中Th 含量比富集，具有正异常. 本岩体富集Th ，
Ta 含量高6～10倍［11］，在（La/Yb）可以N -δEu 变异图上，
正长花看出岩浆来源应为壳幔源. 在Nb-Y 判别图上，
岗岩部分落入火山弧花岗岩和同碰撞花岗岩区，部分落入板内花岗岩区. 在R 1-R 2主要花岗岩类岩石组合的示意性图解中，正长花岗岩多落入造山期后，少数落入造山期后与同碰撞期交界处. 在Hf-Rb/30-Ta×3判别图解上，正长花岗岩多落入碰撞晚期—碰撞后花岗岩区和板内花岗岩区.