王 兴，郑 涛，谷华娟，牛延宏，梁城喆

1.黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，黑龙江齐齐哈尔161005；2.中国地质大学，北京100083

黑龙江滨东地区唐家屯组火山岩时代的U-Pb年代学证据

王 兴1，郑 涛1，谷华娟1，牛延宏1，梁城喆2

1.黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，黑龙江齐齐哈尔161005；2.中国地质大学，北京100083

黑龙江省滨东地区广泛发育唐家屯组火山岩，其以强片理化酸性、中酸性火山岩为主，夹少量中性火山岩及片理化变质的正常沉积岩.唐家屯组火山岩SiO2含量为61.50%～68.96%，TiO2、Fe2O3、MgO和CaO的含量分别为0.61%～0.88%、1.21%～4.24%、0.30%～2.08%和0.77%～4.57%.Mg#为4～25，Al2O3＝15.12%～16.99%，K2O＝2.68%～5.2%，Na2O/K2O＝0.94～2.18，Na2O+K2O＝7.05%～9.99%，较富碱.稀土元素总量（∑REE）为140.81×10-6～276.36×10-6，LREE／HREE比值为7.72～9.70，明显富轻稀土元素，贫重稀土元素.δEu＝0.77～1.03，具有负异常—弱的正异常，稀土元素配分曲线为右倾性.微量元素总体上富集大离子亲石元素（LILE）Zr、Ba，亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素和Sr、P，具有双峰式火山岩的特点.该火山岩LA-ICP-MS U-Pb定年的结果显示，其加权平均年龄分别为300±1 Ma，形成时代为晚石炭世，其形成于引张环境.

唐家屯组；火山岩；U-Pb年龄；滨东地区；黑龙江省

兴蒙造山带东段的大兴安岭及其邻区，晚古生代至早中生代经历了古亚洲洋、蒙古-鄂霍次克洋的闭合及区内多块体拼贴的过程［1-3］.中新生代又叠加了环太平洋构造体系的改造［3-4］.晚中生代进入造山后作用阶段，火山喷发活动及盆岭构造极为发育［3-4］，中生代火山岩出露广泛，岩石类型复杂，是东亚大陆边缘中生代巨型火山岩带的重要组成部分.近年来，各专家和学者对滨东地区进行了大量研究［3-9］，但对唐家屯组火山岩研究较少.针对这些问题，笔者对滨东地区唐家屯组火山岩进行了岩石地球化学及年代学的研究，以揭示区内唐家屯组火山岩的形成时代.

1 区域地质背景

研究区位于松辽盆地以东，佳木斯地块、兴凯地块以西，佳伊断裂以北的张广才岭的滨东地区，大地构造位置归属于小兴安岭-松嫩地块滨东隆起带上［4］，玉泉断陷中北部，东邻伊春-延寿地槽褶皱系［8］（图1）.

研究区内出露的花岗岩以早侏罗世花岗岩和晚侏罗世碱长花岗岩为主.区内地层主要发育上石炭统唐家屯组、上石炭统—下二叠统杨木岗组和中二叠统土门岭组，另西部大面积发育第四系沉积物.

研究区内唐家屯组火山岩发育，整体沿北东向展布，被晚石炭世碱长花岗岩及早侏罗世花岗闪长岩、二长花岗岩、碱长花岗岩、花岗斑岩侵入，与上石炭统—下二叠统杨木岗组整合接触，与中二叠统土门岭不整合接触.

1.2 样品描述

上石炭统唐家屯组以强片理化酸性、中酸性火山岩为主，夹少量中性火山岩及片理化变质的正常沉积岩［9］.本次工作只对唐家屯组火山岩进行了研究.

本文同位素测年样品D4036采自三道街屯北采石场处英安岩中部的新鲜岩石.取样点坐标为：东经127°11′44″，北纬45°38′47″.岩石呈灰黑色，斑状结构，基质隐晶质结构，斑晶由斜长石和石英组成.斜长石半自形板状，聚片双晶.石英呈粒状，大小0.1～0.2mm.角闪石，柱状，黄绿色，斜消光，0.2～1 mm.黑云母，片状，黄褐色，平行消光，大小0.2～1.2mm.基质主要由长英质隐晶集合体组成，黏土鳞片稠密不均分布其间，局部石英微粒集合体呈斑块状.

2 样品分析方法

同位素测年样品为D4036，样品新鲜，表面无风化，呈灰黑色，重16 kg.锆石U-Pb定年样品均在河北省区域地质矿产调查研究所采用常规方法进行粉碎，并用浮选和电磁选方法进行分选，然后在双目镜下挑选出晶形、颗粒大小、磨蚀程度以及颜色不同的锆石颗粒，进而确保所选锆石的代表性.在此基础上，将锆石粘在双面胶上，用无色透明的环氧树脂浇灌固定，待环氧树脂充分固化后抛光，使锆石暴露出内部结构，从而进行透射光、反射光和阴极发光扫描电镜显微照像，根据锆石阴极发光（CL）图像.尽量选择包裹体较少且吸收程度均匀的区域进行分析测试［10］.

样品在天津地质矿产所重点实验室通过锆石LAMC-ICP-MS U-Pb测年方法进行了同位素年龄测定.实验方法：将锆石用双面胶粘在载玻片上，罩上PVC环，然后将环氧树脂和固化剂进行充分混合后注入PVC环中，待树脂充分固化后将样品靶从载玻片上剥离，并对其进行打磨和抛光，然后对靶上样品进行显微镜下的反射光和透射光照像以及阴极荧光照像.根据锆石阴极发光照片、反射光和透射光照片选择锆石的合适（感兴趣）的测年晶域，利用193 nm激光器对锆石进行剥蚀.通常采用的激光剥蚀的斑束直径为35或50 μm.采用TEMORA作为外部锆石年龄标准.采用中国地质大学刘勇胜博士研发的ICPMSDataCal程序和Kenneth R1 Ludwig的Isoplot程序进行数据处理.采用208Pb校正法对普通铅进行校正.利用NIST612玻璃标样作为外标计算锆石样品的Pb、U、Th含量［11］.

3 火山岩地球化学特征

研究区内火山岩地球化学特征见表1.

3.1 主量元素

从表1可以看出，唐家屯组火山岩的SiO2含量为61.50%～68.96%，其中64.48%～68.3%之间出现明显的间断，具有双峰式火山岩组合的特点.TiO2、Fe2O3、MgO和CaO的含量分别为0.61%～0.88%、1.21%～4.24%、0.30%～2.08%和 0.77%～4.57%.Mg#为 4～25，Al2O3＝15.12%～16.99%，K2O＝2.68%～5.2%，Na2O/K2O＝0.94～2.18，Na2O+K2O＝7.05%～9.99%，较富碱.在TAS图解（图2）中落入粗安岩、粗面岩和英安岩区域，碱性范围和亚碱性范围都有样品落入.在SiO2-K2O图解（图3）中位于高钾钙碱系列和钾玄武系列内.

图2 唐家屯组火山岩的TAS图Fig.2 TheTASdiagramforthevolcanicrocksofTangjiatunFormation

3.2 微量元素

唐家屯组稀土元素总量（∑REE）为140.81×10-6～276.36×10-6，LREE/HREE比值为7.72～9.70，明显富轻稀土元素，贫重稀土元素.δEu＝0.77～1.03，具有负异常—弱的正异常，稀土元素配分曲线（图4）为右倾性.微量元素原始地幔标准化蛛网图（图5）中，总体上富集大离子亲石元素Zr、Ba，亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素和Sr、P.

表1 滨东地区唐家屯组火山岩主量、稀土和微量元素分析结果表Table1 Major and trace element contents of volcanic rocks of Tangjiatun Formation in East Harbin area

4 锆石U－Pb测年

滨东地区唐家屯组2个火山岩样品中锆石阴极发光体图像（图6）显示，内部结构复杂，既有发育振荡生长环带的粒状或短柱状锆石，也有具有条痕状吸收特点的板状或短柱状锆石，还有少量锆石不发光，但它们均具有高的Th/U比值（0.317～1.428），暗示其岩浆成因.

D4036样品共进行了25个锆石颗粒的测定，其中15个锆石的测试结果位于谐和线上及附近，定年结果显示15个测点锆石206Pb/238U年龄值（表2）加权平均年龄为300±1 Ma（图7），代表其岩浆结晶年龄，表明其形成时代应为晚石炭世.

基于本文定年结果可以看出，唐家屯组火山岩形成时代为晚石炭世.

5 讨论

5.1 唐家屯组火山岩的形成时代

对于该组火山岩的形成时代，在《黑龙江省岩石地层》［9］及宾县、五常县幅1∶20万区调中将其归为晚石炭世，郝文丽等［10］在五常地区通过LA－ICP－MS U-Pb测年测得其年龄为289～302 Ma，加权平均值为295±1 Ma，将其时代确定为早二叠世.

图3 唐家屯组火山岩的SiO2－K2O图Fig.3 The SiO2-K2O diagram of the volcanic rocks of Tangjiatun Formation

图4 唐家屯组火山岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns of the volcanic rocks of Tangjiatun Formation

表2 D4036样品LA-MC-ICP-MS U-Pb年代学分析结果表Table2 Zircon LA-MC-ICP-MS U-Pb geochronologic analysis results for sample No.D4036

图5 唐家屯组火山岩微量元素原始地幔标准化蛛网图Fig.5 Primitive mantle-normalized spider diagram of the volcanic rocks of Tangjiatun Formation

笔者对唐家屯组火山岩的锆石进行了矿物学定年研究，CL图像显示其典型的岩浆成因——即定年结果应代表了火山岩的形成时代，LA－ICP－MS U－Pb定年的结果显示，其加权平均年龄为300±1 Ma.结合其他研究者所获得的U－Pb定年结果，唐家屯组火山岩的形成时代应为晚石炭世.

5.2 火山岩地层的重新划分

在复杂的地质环境中，用岩石组合对比的方法划分火山岩地层容易发生混乱，需要高精度的测年数据来界定每组火山岩的具体形成时代［7］.前人对滨东地区火山岩地层的划分主要依靠岩石组成特征、古生物类型对比等方法.但在野外实际地质研究中发现，唐家屯组火山岩受后期的构造影响，原所标定的各组火山岩混杂了其他组的岩石.如前人原定的五道岭组火山岩样品应属于唐家屯组.

5.3 唐家屯组火山岩的成因

该组火山岩具有双峰式组合的特征.双峰式火山岩一般认为是引张环境的产物［3-4］.它们共同揭示了松嫩－张广才岭地块东部在早二叠世处于一种伸展环境.可以判定，松嫩－张广才岭地块与兴安地块一起，在早二叠世—晚石炭世期间共同经历了一次区域性的伸展事件［4］.

6 结论

滨东地区唐家屯组火山岩锆石LA－ICP－MS U－Pb年龄为300±1 Ma，形成于晚石炭世，具有双峰式火山岩的组合特点，其形成与松嫩-张广才岭地块与兴安地块在早二叠世—晚石炭世期间共同经历了一次区域性的伸展事件有关.

图6 D4036样品U-Pb锆石阴极发光图像Fig.6 Cathodoluminescence images of zircons U-Pb of sample No.D4036

致谢：本文是黑龙江省料甸、松江镇、全孝村幅1∶5万区域地质矿产调查项目全体成员的共同成果，特表感谢.

图7 唐家屯组火山岩锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄谐和曲线图和直方图Fig.7 Zircon LA-MC-ICP MS U-Pb dating concordia diagram and weighted average ages of the volcanic rocks of Tangjiatun Formation

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THE U-Pb CHRONOLOGICAL EVIDENCE FOR THE VOLCANIC ROCKS OF TANGJIATUN FORMATION IN EAST HARBIN，HEILONGJIANG PROVINCE

WANG Xing1，ZHENG Tao1，GU Hua-juan1，NIU Yan-hong1，LIANG Cheng-zhe2
1.Qiqihar Branch，Heilongjiang Institute of Geological Survey，Qiqihar 161005，Heilongjiang Province，China；2.China University of Geosciences，Beijing 100083，China

The Tangjiatun Formation，dominated by strong schisteous acidic and acidic-intermediate volcanic rocks，with minor intermediate volcanic rocks and metamorphosed normal sedimentary rocks，are widely exposed in East Harbin，Heilongjiang province.The volcanic rocks contain SiO2of 61.50%-68.96%，TiO2of 0.61%-0.88%，Fe2O3of 1.21%-4.24%，MgO of 0.30%-2.08%and CaO of 0.77%-4.57%，with Mg#of 4-25，Al2O3＝15.12%-16.99%，K2O＝2.68%-5.2%.The alkaline content is rich，with Na2O/K2O＝0.94-2.18，Na2O+K2O＝7.05%-9.99%.The total REE contents are 140.81×10-6-276.36×10-6，with LREE/HREE ratio of 7.72-9.70.The rocks are enriched in LREE but depleted in HREE，with δEu＝0.77-1.03，i.e.negative anomaly to slightly positive anomaly.The mode of REE patterns shows right-inclined curves.The trace elements of the rocks are rich with LILEs（Zr and Ba）and depleted with HFSEs（Nb，Ta and Ti），Sr and P，showing the characteristics of bimodal volcanic rocks.The LA-ICP-MS U-Pb dating result of the volcanic rocks yields the weighted average age of 300±1 Ma，indicating the forming age of Late Carboniferous Epoch，which was an extensional environment.

Tangjiatun Formation；volcanic rocks；U-Pb dating；East Harbin；Heilongjiang Province

1671-1947（2016）03-0237-07

P597

A

2016-08-12；

2015-12-02.编辑：李兰英.

“黑龙江省料甸幅、松江镇幅、全孝村幅1∶5万区域地质矿产调查”项目（编号HLJKD2009-10）.

王兴（1982—），男，工程师，现主要从事区域地质矿产调查研究工作，通信地址黑龙江省哈尔滨市香坊区中山路65号，E-mail// wx1103208@163.com