内蒙古乌兰浩特古元古代变质岩系的发现及其地质意义

地质通报

GEOLOGICALBULLETINOFCHINA

Vol.37,No.9Sep.,2018

内蒙古乌兰浩特古元古代变质岩系的发现及其地质意义

程招勋1，汪岩2，钱程2，杨晓平2，李中会1，刘洪伟3，肖林1

CHENGZhaoxun1,WANGYan2,QIANCheng2,YANGXiaoping2,LIZhonghui1,LIUHongwei3,XIAOLin1

1.黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，黑龙江哈尔滨150036；2.中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳110034；3.黑龙江省齐齐哈尔矿产勘查开发总院，黑龙江齐齐哈尔161006

1.QiqiharBranchofHeilongjiangGeologicalSurveyResearchInstitute,Harbin150036,Heilongjiang,China；2.ShenyangInstituteofGeologyandMineralResources,Shenyang110034,Liaoning,China；

3.GeneralInstituteofMineralExplorationandDevelopmentinQiqihar,Qiqihar161006,Heilongjiang,China

摘要：在乌兰浩特东白音乌苏一带新发现一套斜长角闪片岩、透辉透闪岩、斜长角闪片麻岩的岩石组合，岩石普遍经高绿片岩相-低角闪岩相变质，经受了后期多期构造改造。斜长角闪片岩经原岩恢复为基性火山岩，锆石晶形、阴极发光、背散射图像及高Th/U值等特征显示为岩浆锆石。采用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年技术，在变质岩系中获得了1864.1±7.3Ma的同位素年龄，时代归属为古元古代，该年龄为岩浆形成年龄。此年龄限定了该套变质岩系的形成时代，证明乌兰浩特地区可能存在前寒武纪结晶基底。与区域上松嫩地块南部新发现的古元古元代岩浆锆石年龄进行对比发现，松嫩地块西缘可延伸至乌兰浩特一带。关键词：乌兰浩特；古元古代；变质岩系中图分类号：P534.3；P588.3

文献标志码：A

文章编号：1671-2552（2018）09-1599-08

ChengZX,WangY,QianC,YangXP,LiZH,LiuHW,XiaoL.ThediscoveryofthePaleoproterozoicmetamorphicrocksinUlanhot，InnerMongolia,anditsgeologicalsignificance.GeologicalBulletinofChina,2018,37(9):1599-1606

Abstract:Asetofamphiboliteschist,diopsidetremoliteschistandamphibolitegneisssupracrustalrockassemblagewasnewlydiscov⁃eredinDongbaiyinwusuarea.Therockshavegenerallyexperiencedhighgreenschistfaciesandlowamphibolitefaciesmetamorphismandthemultipletectonictransformationofplagioclaseinlaterstage.Thehornblendeschistprotolithcomprisedbasicvolcanicrocks,whosezirconcrystal,cathodoluminescence,backscatteringimageandhighTh/Uratiocharacteristicssuggestmagmaticzircon.Byus⁃ingzirconU-PbdatingLA-ICP-MStechnology,theauthorsobtainedtheisotopicageof1864.1±7.3Ma,suggestingPaleoproterozo⁃icandrepresentingmagmaformationage,whichconstrainstheformationageofsupracrustalrocksandprovestheexistenceofPrecam⁃briancrystallinebasementinUlanhotarea.AcomparisonwiththePaleoproterozoicmagmaticzirconagesofsouthernSongnenmassifshowsthatthewestmarginofSongnenmassifcanextendtotheUlanhotarea.Keywords:Ulanhot;Palaeoproterozoic;metamorphicseries

兴蒙造山带属中亚-蒙古造山带东段，其东部各块体的组成和相互关系一直是争议的热点。松嫩地块位于兴蒙造山带东段，其是否存在前寒武纪

收稿日期：2018-05-20；修订日期：2018-06-21

结晶基底及基底组成和岩浆活动期次的研究存在不同的认识，部分学者认为松辽盆地不存在前寒武纪结晶基底[1]，但有的学者认为松辽盆地存在老的

资助项目：中国地质调查局项目《内蒙古1∶5万前公主陵等六幅区域地质调查》（编号：DD20160048-10）作者简介：程招勋（1984-），男，学士，高级工程师，从事区域地质矿产调查工作。E-mail:158840286@qq.com

1600地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2018年

结晶基底[2-9]。乌兰浩特地区位于兴安地块与松嫩地块的交界附近，本文通过对该区新发现的变质岩系进行锆石U-Pb年龄研究，为该区的前寒武纪地质演化提供可靠的年代学信息。

（图1）。岩石普遍遭受区域变质作用，岩性主要为黑云斜长片岩、黑云角闪斜长变粒岩、斜长角闪片岩、黑云斜长片麻岩等。岩石受后期构造作用影响，变形强烈。该套地层与上二叠统林西组变细砂岩呈断层接触，被晚侏罗世粗中粒二长花岗岩、早白垩世流纹岩及后期闪长玢岩侵入，其北东侧约200m见中二叠世蛇纹岩出露。

在乌兰浩特市东白音乌苏一带实测剖面中（图2），该套地层无顶无底，内部为断层接触，面理倾向15°~55°，倾角20°~45°，岩石经区域变质作用形成斜长角闪片岩、黑云斜长变粒岩、斜长角闪片麻岩等，变

1地质概况

研究区位于乌兰浩特市附近，大地构造位置位

于兴安地块与松嫩地块晚古生代拼合带附近[10-13]。本次发现的古元古代变质岩系是在1∶5万区域地质调查工作中，在晚侏罗世粗中粒二长花岗岩中发现的，分布于研究区南部乌兰浩特市东白音乌苏一带

图1研究区地质简图（大地构造位置图据参考文献[10]）Fig.1Geologicalschematicmapofthestudyarea

第37卷第9期程招勋等：内蒙古乌兰浩特古元古代变质岩系的发现及其地质意义1601

图2内蒙古乌兰浩特市东古元古代斜长角闪片岩岩组人工露头实测剖面Fig.2MeasuredsectionofeasternProterozoicepidermalrocksinUlanhot,InnerMongolia

质矿物组合为角闪石+斜长石+绿帘石+石英，角闪石Ng蓝绿色，一般代表低温条件，斜长石中的钠长石、更长石一般为高绿片岩相产物，初步判断其变质级别为高绿片岩相-低角闪岩相。该套岩石中可见顺层脉体产出，形成早期S1面理，由于后期多期构造改造，该期变形仅在局部残留。晚期随应力作用进一步加强，岩石及变质分异的脉体发生褶皱变形，以顺层剪切作用为主，形成转折端圆滑而紧闭的同斜褶皱，总体显示北东—南西的应力方向（图3、图4）。

2原岩恢复

本次工作中发现的变质岩系主要是一套黑云斜

长片岩夹斜长角闪片岩、斜长角闪片麻岩的岩石组合，呈片状或层状产出，与围岩呈构造接触，由于受到多期次构造作用的影响，原生组构已经被破坏，主要是借助岩石化学、地球化学资料进行原岩恢复，主要选用：米斯拉TiO2-F图解、(al+fm)-(c+alk)-Si图解、仿J.K.威尔逊1972年的(al-alk)-c图解进行判别。岩石化学分析结果见表1，图解投影见图5、图6、图7。

图3斜长角闪片岩和斜长角闪片麻岩宏观照片Fig.3Macrophotographofplagioclaseamphiboleschistand

plagioclaseamphibolegneiss

图4变质岩系中脉体的褶皱变形Fig.4Folddeformationofthemiddleveinof

metamorphicrockseries

1602地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2018年

图5F-TiO2图解Fig.5DiagramofF-TiO2

在区分正副变质基性岩的F-TiO2图解（图5）中，斜长角闪片岩及黑云阳起片岩均落入正变质岩中；在变质岩原岩恢复图解及c-(al-alk)图解（图7）中，斜长角闪片岩及黑云阳起片岩落入基性火山岩区（附近）或细碧岩-玄武岩区，角闪斜长片岩和黑云斜长片岩落入中酸性-中性火山岩区或二长安山质凝灰岩区。从原岩恢复结果看，该套变质岩系的原岩应为中-基性火山岩。

图6((al+fm)-(c+alk))-Si图解Fig.6Diagramof((al+fm)-(c+alk))-Si

状变晶结构，片状构造，主要由普通角闪石（65%）、斜长石（23%）、绿帘石（10%）和石英（2%）组成。普通角闪石绿色柱状，横切面菱形，多色性明显，Ng’-蓝绿色，Np’-淡黄绿色，两组完全解理，角闪石式解理可见，最高干涉色可达二级蓝，斜消光，整体定向分布，消光角c∧Ng’=20°，大小0.2~1.7mm。斜长石多他形粒状，聚片双晶偶见，多钠长石-更长石，晶体略脏，多被粘土矿物、绢云母交代，大小0.06~0.32mm。绿帘石为绿色粒状，颜色分布不均，多呈粒状集合体分布，正高突起，干涉色鲜艳，分布不均，粒度多小于0.07mm。石英为他形粒状，波状

3

3.1

同位素分析

样品采集及岩石学特征

样品采自乌兰浩特东白音乌苏一带实测剖面，

编号PM028B101（图8），采样坐标为北纬46°01′59.9″、东经122°23′9.8″，岩性为斜长角闪片岩，粒柱

表1古元古代变质岩系主量元素分析结果

Table1MajorelementofthePaleoproterozoicmetamorphicrocks

%

样品号镜下定名SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5烧失量总计

PM028B92-1斜长角闪片岩

49.262.4612.004.527.810.207.319.762.520.170.382.3498.7

PM028B101斜长角闪片岩

49.402.2211.961.599.640.187.6510.292.491.090.351.7498.6

PM028B103斜长角闪片岩

54.502.6515.492.674.210.143.737.994.382.061.131.18100.1

PM028B102-1黑云阳起片岩

48.922.5212.364.487.940.197.3710.012.631.060.371.5099.4

PM028B94-1角闪斜长片岩

61.800.8814.813.363.150.102.635.423.661.860.271.3099.2

PM028B98-2黑云斜长片岩

71.420.4213.702.860.500.0551.122.614.591.560.111.56100.5

PM028B116-1黑云斜长片岩

66.080.5915.693.250.620.0591.854.004.051.450.192.36100.2

注:测试单位为黑龙江地质矿产测试应用研究所

第37卷第9期程招勋等：内蒙古乌兰浩特古元古代变质岩系的发现及其地质意义1603

3.2测试分析及同位素测年结果

由北京天和信矿业技术开发有限公司完成锆

石分选、制靶、透射光、反射光及阴极发光照相，锆石U-Pb定年由中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室完成。激光剥蚀系统为Ge⁃oLas2005，ICP-MS为Agilent7500a，实验过程中采用氦气作为载气，氩气为补偿气以调节灵敏度。激光器工作频率为10Hz，测试点的激光束斑直径为40μm，剥蚀采样时间为50s。普通铅校正采用An⁃derson[14]的方法，并采用哈佛大学国际标准锆石

图7（al-alk）-c图解Fig.7Diagramof（al-alk）-c

Ⅳ—中酸性凝灰岩；Ⅴ—角斑岩；Ⅵ—细碧岩-玄武岩；

Ⅶ—二长安山质凝灰岩；Ⅷ—英安质凝灰岩Ⅰ—钙质泥岩；Ⅱ—白云质泥灰岩；Ⅲ—粘土岩；

91500作为外部校正，PL及GJ作质量监控，年龄计

[15]

算采用国际标准程序Isoplot（ver3.0）。

前人研究表明，岩浆锆石一般具特征的振荡环带，Th/U值一般大于0.1，中基性岩浆锆石形成的结晶环带较宽[16-20]。本次选取的样品中锆石呈粒状，具较宽的岩浆振荡环带（图9），Th/U值均大于等于0.1，多数大于0.4（表2），因此笔者将此年龄解释为岩浆形成年龄，锆石的U-Pb同位素组成位于

消光，晶面较干净，大小0.02~0.1mm。副矿物：榍石为不规则粒状，淡褐色，正极高突起，干涉色高级白，定向条带状分布。

图8样品野外和镜下照片Fig.8Fieldfeaturesandmicrophotograph

a—古元古代变质岩系岩貌特征；b—样品PM028B101斜长角闪片岩镜下照片；c—样品PM028B102斜长角闪片麻岩镜下照片；dsk—透光透闪矽卡岩；sch—黑云斜长片岩；hos—斜长角闪片岩；gnt—斜长角闪片麻岩；δμ—闪长玢岩；λ—流纹岩；γπ—花岗斑岩

1604地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2018年

表2PM028B101斜长角闪片岩锆石U-Th-Pb同位素分析结果

Table2PM028B101zirconU-Th-Pbisotopicsampleanalyticalresultsofplagioclaseamphiboleschist

含量/10-6Pb17422563525011147167613823020770323914014278544401992253191845769751991355110

U370487210254030130938414829248341424035033193522851574975449433700379123153153450269193226

207

样品号123456788-1910111213141516171819202122232425262728

Pb/206Pb

1σ0.0010.0020.0010.0010.0020.0010.0010.0020.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0020.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0030.002

207

Pb/235U

1σ0.0770.0790.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.06

206

Pb/238U

1σ0.0030.0040.0020.0020.0000.0030.0020.0000.0030.0030.0050.0030.0030.0030.0030.0000.0030.0020.0040.0040.0040.0040.0040.0030.0030.0030.0040.0000.008

207

232

比值0.120.110.110.120.050.110.110.050.110.110.110.110.110.110.110.050.120.110.110.110.110.110.110.110.110.120.110.050.12

比值5.285.133.975.260.135.195.090.205.255.135.284.125.205.265.060.135.375.245.155.275.215.165.115.155.295.385.290.175.42

比值0.330.330.250.330.020.330.330.030.330.330.330.260.330.330.330.020.340.330.330.330.330.330.330.330.330.340.340.020.34

Th/U

238

Pb/206Pb

1σ22181417671817931917172419171687191218122017222222192611023

207

Pb/235U

1σ1213129412961091613910104119121210101211121114722

206

Pb/238U

1σ152011121171121313241714141311612202018172115161521237

年龄/Ma1883186918431881209186218542721876185618661852185618721856154188018621839186318561850184718431876188418693911898

年龄/Ma1866184216281863128185118341851861184118661658185318621830128188018591845186418541846183818441868188218671601888

年龄/Ma1848181614631844124183818151791845183518601507185718521814127187718531848186218591842183218431859187718641451878

0.60.70.10.61.40.60.70.50.50.60.60.40.60.40.30.30.90.50.60.90.60.60.50.50.60.30.60.40.6

谐和线上或其附近，23个测点年龄加权平均值为1864.1±7.3Ma，时代为古元古代（图10），其中4个测

206点年龄分散，Pb/238U年龄分别为124±1Ma、127±

江中古生代造山带与大兴安岭弧盆系相接，东侧通过张广才岭中生代造山带与佳木斯地块拼贴，北侧为蒙古鄂霍次克造山带，南以吉中造山带与华北板块的弧盆系相隔。松嫩地块基底性质和时代的认识对东北亚大地构造演化历史的研究具有重要意义。关于该地块基底特征的报道仅限于零星残留于小兴安岭的元古宇东风山群、伊春地区古元古代花岗岩及松辽盆地北部发现的元古宙继承锆石的

1Ma、145±2Ma、179±2Ma，锆石普通铅含量及Th/U值明显偏低，可能与后期中生代岩浆活动的影响有关。

4地质意义

位于兴蒙造山带东部的松嫩地块，西侧通过嫩

第37卷第9期程招勋等：内蒙古乌兰浩特古元古代变质岩系的发现及其地质意义1605

图10PM028B101斜长角闪片岩年龄谐和图

图9PM028B101锆石阴极发光（CL）图像Fig.9CLimagesofzirconsinPM028B101

Fig.10PM028B101ageconcordentdiagramof

zirconinplagioclaseamphiboleschist

报道。近年来，随着锆石U-Pb测年技术的广泛应用，在松嫩地块南缘相继取得了一些前寒武纪年龄数据，裴福萍等[21]在火山角砾岩和变质辉长岩中分别获得了1808±21Ma和1873±13Ma的年龄，王颖等[22-23]在变闪长岩中获得的SHRIMP锆石年龄为1838±7Ma，这些数据说明，在松嫩地块南部应存在早前寒武纪结晶基底。松嫩地块西部大多被掩盖在松辽盆地晚中生代—新生代沉积物之下，对基底特征的报道较少。本次在松嫩地块西缘的斜长角闪片岩中获得的1864.1±7.3Ma岩浆年龄与松嫩地块南缘获得的一系列同位素年龄接近，另在研究区的2件林西组碎屑锆石中分别获得了1591Ma、1835Ma、2400Ma、2600Ma的锆石年龄（作者未发表数据），也暗示本区古元古代变质结晶基底的存在，同时该年龄与华北克拉通北缘古元古代末期发生的变质事件与岩浆侵入事件一致，暗示二者具有一定的亲缘关系，同时该发现为松嫩地块西缘边界的认识提供了新资料。

（2）该套岩系的发现，说明在松嫩地块西缘即乌兰浩特地区可能存在早前寒武纪结晶基底，且松辽盆地西缘可能延伸至乌兰浩特一带。

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5结论

（1）本次在乌兰浩特东白音乌苏一带新发现的斜长角闪片岩、黑云斜长片岩岩石组合，原岩恢复显示为中-基性火山岩，通过锆石特征分析，其U-Pb同位素年龄为1864.1±7.3Ma，代表其岩浆形成年龄，说明该变质岩系形成于古元古代。

1606地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA

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