The age determination of Late Paleozoic volcanic rocks in Shuanghetun area, Mulan County, Heilongjiang Province and its constraints on tectonic environment
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摘要:
黑龙江省木兰县双合屯地区出露一套酸性火山岩, 前人根据岩性组合将其划分为下二叠统五道岭组, 通过对其中的流纹岩进行锆石U-Pb测年, 获得年龄为303±4 Ma, 结合岩石地层特征, 将其重新厘定为唐家屯组, 形成时代为晚石炭世。该套火山岩属于准铝质-过铝质高钾钙碱性火山岩, 具有A型花岗岩的地球化学特征。轻、重稀土元素分异明显, 具有强烈的负Eu异常, 富集大离子亲石元素Rb、K、U等, 亏损高场强元素Nb、P、Ti等, 表明岩浆来源于下地壳的部分熔融, 可能为碰撞造山后伸展机制下的产物。结合区域地质构造背景, 火山岩可能形成于额尔古纳-兴安地块与松嫩-张广才岭地块发生碰撞造山后的伸展环境, 表明研究区在晚石炭世已由碰撞造山转向造山后伸展阶段。
Abstract:A set of acidic volcanic rocks are exposed in Shuanghetun area, Mulan County, Heilongjiang Province.According to the lithologic association, they were divided into Early Permian Wudaoling Formation.In this work, the zircon U-Pb age of the rhyolite is 303±4 Ma.Based on the lithostratigraphic characteristics and zircon U-Pb dating data, they are redefined as Tangjiatun Formation and formed in Late Carboniferous.The quasi aluminous-peraluminous high-K calc alkaline volcanic rocks have geochemical characteristics of A-type granite.The obvious differentiation of LREE and HREE, with strong negative Eu anomaly, enrichment of large ion lithophile elements Rb, K, U, etc., and depletion of high field strength elements Nb, P, Ti, etc., indicate that the magma originated from partial melting of the lower crust, which may be the product of post collisional orogenic extension mechanism.Combined with the regional geological tectonic setting, it may have formed in the collision between Erguna -Xing'an block and Songnen -Zhangguangcailing block.The post orogenic extensional environment indicates that the study area changed from collisional orogeny to post orogenic extension in the Late Carboniferous.
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表 1 研究区流纹岩U-Pb锆石测年数据
Table 1. U-Pb zircon dating result of rhyolite in the study area
序号 含量/10-6 同位素比值 年龄/Ma Pb U 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 208Pb/232Th 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 1 14 262 0.0464 0.0006 0.3882 0.0085 0.0607 0.0013 0.0079 0.0002 292 4 333 7 628 46 2 6 110 0.0491 0.0006 0.3795 0.0143 0.0561 0.0021 0.0076 0.0002 309 4 327 12 456 83 3 5 86 0.0496 0.0006 0.5466 0.0305 0.0800 0.0043 0.0103 0.0002 312 4 443 25 1197 105 4 5 99 0.0501 0.0006 0.4003 0.0186 0.0580 0.0027 0.0089 0.0002 315 4 342 16 529 103 5 4 83 0.0479 0.0006 0.3492 0.0178 0.0529 0.0027 0.0077 0.0001 302 4 304 16 323 116 6 4 87 0.0475 0.0006 0.3526 0.0150 0.0539 0.0023 0.0083 0.0002 299 4 307 13 365 94 7 5 100 0.0495 0.0006 0.3791 0.0150 0.0556 0.0022 0.0091 0.0002 311 4 326 13 436 88 8 4 75 0.0503 0.0006 0.4039 0.0227 0.0582 0.0033 0.0105 0.0002 317 4 344 19 537 124 9 7 138 0.0488 0.0006 0.3857 0.0123 0.0573 0.0018 0.0093 0.0001 307 3 331 11 504 70 10 9 152 0.0493 0.0006 0.3808 0.0106 0.0560 0.0015 0.0090 0.0001 310 4 328 9 454 60 11 12 202 0.0486 0.0005 0.3442 0.0089 0.0514 0.0013 0.0090 0.0002 306 3 300 8 259 57 12 5 103 0.0483 0.0006 0.3880 0.0150 0.0583 0.0022 0.0094 0.0002 304 4 333 13 540 83 13 5 96 0.0489 0.0006 0.3666 0.0147 0.0544 0.0022 0.0099 0.0002 308 4 317 13 387 90 14 6 124 0.0484 0.0006 0.4175 0.0139 0.0626 0.0021 0.0098 0.0002 304 4 354 12 695 70 15 6 121 0.0473 0.0005 0.3381 0.0128 0.0518 0.0020 0.0096 0.0002 298 3 296 11 277 86 16 8 150 0.0475 0.0006 0.4917 0.0125 0.0751 0.0018 0.0117 0.0002 299 3 406 10 1070 49 17 8 138 0.0471 0.0005 0.5350 0.0132 0.0823 0.0020 0.0106 0.0002 297 3 435 11 1253 47 18 6 106 0.0488 0.0006 0.4615 0.0178 0.0687 0.0026 0.0119 0.0002 307 4 385 15 888 78 19 18 311 0.0468 0.0005 0.3936 0.0078 0.0609 0.0011 0.0096 0.0002 295 3 337 7 637 40 20 6 120 0.0452 0.0005 0.5236 0.0201 0.0840 0.0031 0.0101 0.0002 285 3 428 16 1293 72 21 11 181 0.0470 0.0005 0.4407 0.0114 0.0680 0.0017 0.0109 0.0002 296 3 371 10 868 52 注：测试单位为天津地质矿产研究所测试中心 
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表 2 研究区火山岩主量、微量和稀土元素分析结果
Table 2. Analysis results of major, trace and rare earth elements of volcanic rocks in the study area
样品号 P7TC44 P17TC23 D2201 SGTC3 5346 5347 岩性 流纹质凝灰岩 流纹英安岩 流纹岩 流纹质凝灰岩 流纹质凝灰岩 流纹质熔结凝灰岩 SiO2 73.96 69.96 74.76 65.22 72.16 72.84 Al2O3 14.07 14.8 13.14 14.33 13.53 13.43 CaO 0.3 0.77 0.46 0.38 1.1 0.68 MgO 0.23 0.6 0.19 0.47 0.39 0.18 Fe2O3 0.35 1.22 0.88 3.87 0.21 0.56 FeO 1.47 1.52 0.83 3.06 1.99 1.43 P2O5 0.05 0.12 0.03 0.07 0.07 0.03 Na2O 3.76 4.52 3.57 2.44 3.85 4.63 K2O 4.09 4.32 4.66 6.09 4.54 4.52 MnO 0.08 0.09 0.05 0.91 0.11 0.15 TiO2 0.28 0.47 0.19 0.29 0.31 0.22 TFeO 1.79 2.62 1.62 6.54 2.18 1.93 烧失量 0.52 0.76 0.54 1.96 0.82 0.48 总计 99.16 99.15 99.3 99.09 99.08 99.15 σ 1.99 2.9 2.13 3.27 2.41 2.81 La 43.9 60.4 44.9 31.6 53.2 48.5 Ce 95 139 95.1 109 111 98.4 Pr 10.9 14 10.6 7.59 12.3 11.4 Nd 40.5 51.7 37 26.5 45.3 42.1 Sm 7.38 7.86 6.77 5.05 8.77 7.86 Eu 1.27 1.46 0.69 0.81 1.1 1.34 Gd 6.48 6.07 5.82 4.78 7.84 7.08 Tb 1.01 0.84 0.96 0.87 1.34 1.22 Dy 6.03 4.74 5.88 5.81 8.26 7.47 Ho 1.21 0.92 1.19 1.26 1.74 1.57 Er 3.69 2.72 3.71 4.16 5.26 4.74 Tm 0.55 0.39 0.55 0.67 0.87 0.79 Yb 3.6 2.53 3.69 4.54 5.82 5.51 Lu 0.55 0.38 0.56 0.7 0.93 0.87 Y 35.3 24.2 33.9 35.5 45.8 44.1 ΣREE 222.07 293.01 217.42 203.34 263.73 238.85 LREE 198.95 274.42 195.06 180.55 231.67 209.6 HREE 23.12 18.59 22.36 22.79 32.06 29.25 δEu 0.55 0.62 0.33 0.5 0.4 0.54 δCe 1.03 1.13 1.03 1.67 1.02 0.99 Rb 122 112 175 244 148 140 Ba 768 946 424 775 479 764 Th 13.7 7.39 17.8 19 14.5 12.4 U 3.17 0.98 2.49 6.15 3.82 4.04 K 33938 35847 38668 50534 37672 37506 Nb 18.6 14.6 21 22.8 20.5 20.1 Sr 95 84 69 76 98 41 Nd 40.5 51.7 37 26.5 45.3 42.1 Zr 292 445 237 261 328 174 Hf 8.7 9.7 6.1 8.3 11.8 6.2 Sm 7.38 7.86 6.77 5.05 8.77 7.86 Y 35.3 24.2 33.9 35.5 45.8 44.1 Yb 3.6 2.53 3.69 4.54 5.82 5.51 Lu 0.55 0.38 0.56 0.7 0.93 0.87 注: 测定单位为自然资源部哈尔滨矿产资源监督检测中心。主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6
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图(12)
表(2)
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