發(fā)布時間：2014-09-14 20:09

【摘要】 論文較為詳細的研究了黑龍江省嫩江地區(qū)莫爾根河組火山巖的地層層序、巖石組合、形成時代、地球化學特征，探討了火山巖的成因及其形成的構造背景。莫爾根河組火山巖的空間分布明顯受嫩江-黑河構造混雜巖帶的控制，可明顯分為上下兩部分：下部發(fā)育一套中性-中酸性火山巖組合，主要為安山巖、英安巖、英安質熔火山角礫巖、英安質凝灰?guī)r等；上部為一套酸性火山巖組合，主要為流紋巖、流紋質火山角礫凝灰?guī)r、變酸性火山巖等。以四站林場為中心，其南西側以酸性火山巖為主，其北東側以中性火山巖為主�；鹕綆r的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為353±2Ma，說明其形成于早石炭世。地球化學特征顯示，莫爾根河組火山巖屬于鈣堿性系列，富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損Nb、Ta等高場強元素，類似于島弧鈣堿性火山巖，巖漿演化過程中存在分離結晶作用。綜合研究認為該火山巖形成于島弧構造環(huán)境，代表了古亞洲洋強烈俯沖過程中產(chǎn)生的一套弧火山巖組合。
 
【關鍵詞】 莫爾根河組火山巖； 巖石組合； 地球化學； 構造環(huán)境； 嫩江地區(qū)；

第 1 章 引言

1.1 選題依據(jù)和項目依托
1.1.1選題依據(jù)
王鴻禎教授等(1990)認為，西伯利亞-蒙古-興安亞構造域、布列亞-松遼亞構造域及哈薩克斯坦-準噶爾亞構造域在石炭紀前后相繼碰撞連結，形成了巨型北亞(安加拉斯坦)構造域，該構造域以發(fā)育安加拉植物區(qū)系為特征。但是，長期以來對華北與西伯利亞兩大板塊拼貼的最后位置一問題上仍存在以下兩種認識：一種觀點認為沿西拉木倫深大斷裂最后拼貼；另一種觀點認為最后俯沖位置是索倫山-賀根山-黑河深斷裂帶。
劉永江（2010）等通過對傳統(tǒng)認識的賀根山-黑河構造帶進行了詳細的野外地質調查認為除了賀根山地區(qū)外，傳統(tǒng)認識的賀根山-黑河構造帶的中、北段即扎蘭屯-嫩江-黑河段沒有發(fā)現(xiàn)殘留洋殼的證據(jù)，該構造帶西南段賀根山蛇綠巖向東延至松遼盆地西緣后，被中生代形成的嫩江-八里罕走滑斷裂所截。
劉永江（2010）等通過對傳統(tǒng)認識的賀根山-黑河構造帶進行了詳細的野外地質調查認為除了賀根山地區(qū)外，傳統(tǒng)認識的賀根山-黑河構造帶的中、北段即扎蘭屯-嫩江-黑河段沒有發(fā)現(xiàn)殘留洋殼的證據(jù)，該構造帶西南段賀根山蛇綠巖向東延至松遼盆地西緣后，被中生代形成的嫩江-八里罕走滑斷裂所截。
吳福元（2005）等和張興洲（2006）等對東北地區(qū)各地塊開展了 Nd 模式年齡研究，通過該研究指出，興安地塊和松嫩地塊具有一致的 Nd 同位素模式年齡（1200～500 Ma），該 Nd 同位素模式年齡明顯與額爾古納和佳木斯兩地塊不同，這說明興安地塊和松嫩地塊具有相同時代的基底，兩地塊很可能為統(tǒng)一的興安-松嫩地塊，其現(xiàn)今的不同構造演化的差異主要是由于受到中生代以來構造演化改造所致的。劉永江（2011）等認為可以推測傳統(tǒng)上劃分的興安地塊和松嫩地塊具有統(tǒng)一的基底，兩地塊間發(fā)育的晚古生代火山巖和花崗巖帶應該是興安-松嫩地塊區(qū)域拉張構造背景下的產(chǎn)物。
張興洲(2011)等認為東北地區(qū)晚古生代構造-巖漿事件的年齡范圍為（350～300Ma），其對應的地質時代為石炭紀，峰期年齡（320Ma）對應地質時代為早石炭世末或晚石炭世初。這一峰期年齡（320Ma）對應的事件與松嫩地塊和額爾古納-興安地塊拼合，形成統(tǒng)一佳蒙地塊的時間基本上一致。并指出在黑龍江地區(qū)存在 1 條重要的地球物理異常界線，即黑河-嫩江-白城一線北東向展布的串珠狀強磁異常帶，這一地球物理異常特征為嫩江-孫吳地區(qū)晚古生代期間的構造演化提供了重要的空間約束。
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1.2 國內外研究現(xiàn)狀及存在的問題
1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀
火山巖是巖漿噴至地表的直接產(chǎn)物，其記載了大量的地球深部地質信息，其巖石結構、礦物組成、巖石組合及其地球化學特征能夠反映巖漿事件發(fā)生時巖石圈的結構和物質組成，也是探索巖石圈深部巖漿作用過程及巖漿演化的重要依據(jù)。由于不同的大地構造背景下巖漿源區(qū)性質和巖漿產(chǎn)生過程中存在明顯的差異，深部的地幔物質和地表巖石圈的相互作用方式也不同。因此，應用火山巖可以判別和分析地質歷史時期的的大地構造環(huán)境。
火山巖是大陸地殼的重要物質組成，其蘊含著探索大陸動力學和殼幔演化的重要地質信息、其可以提供探索大陸深部結構特征、殼幔相互作用演化，火山巖漿形成演化揭示了深部的大陸構造動力學和深部殼幔作用的某些特點。同位素年代學研究已成為重大地質事件，尤其是板塊俯沖和碰撞造山事件精確研究的重要手段，使得研究可以從定性到定量。通過火山巖形成構造環(huán)境的地球化學判別，進而探索區(qū)域構造演化特征，是造山帶研究的主要內容之一。根據(jù)火山巖的稀土和微量元素特征判斷火山巖形成的大地構造環(huán)境是火山巖研究的一個熱點，形成于不同大地構造環(huán)境的火山巖具有不同的地球化學特征，這為構造環(huán)境的研究提供了一個至為重要的方向，可以用地球化學特征方面 REE 和高場強元素這些地球化學參數(shù)來判斷別火山巖形成的大地構造環(huán)境，研究其構造意義。
1.2.2 研究現(xiàn)狀及存在問題
黑龍江省嫩江地區(qū)古生代火山巖發(fā)育，大面積分布。趙芝等（2010 年）在嫩江地區(qū)原大石寨組凝灰質流紋巖獲得同位素年齡 353.1±2.0Ma，在原大石寨組含火山角礫流紋巖獲得同位素年齡 353.8±2.4Ma、流紋質晶屑凝灰?guī)r獲得同位素年齡 307.5±2.1Ma，在原五道嶺組流紋質熔結凝灰?guī)r獲得同位素年齡352.5±3.0Ma，在寶力高廟組凝灰質流紋巖獲得同位素年齡為 306.9±2.2Ma。上述同位素測年結果表示莫爾根河組火山巖形成于石炭紀。
黑龍江省嫩江地區(qū)原 1:20 萬霍龍門公社幅區(qū)域地質調查劃分的核桃山組、哈列圖河組和白山組，原 1:20 萬嫩江縣幅區(qū)域地質調查劃分的核桃山組等地層單位限于當時測試手段落后等原因，地層時代有待進一步厘定。黑龍江省巖石地層（1997）黑龍江省區(qū)域地質志（1993）將核桃山組（P1h）厘定為晚石炭世、白山組（P1b）厘定為晚三疊世，黑龍江省巖石地層（1997）將核桃山組（P1h）歸入大石寨組（P1d）、白山組歸入五道嶺組（P2w）。鋯石 U-Pb 年齡集中在 353～352Ma 和 307～306Ma。上述年齡數(shù)據(jù)表明核桃山組、哈列圖河組、白山組該套火山巖大部分地層組合時代為石炭紀。
前人對該區(qū)核桃山組、哈列圖河組、白山組進行了基礎地質研究，測制了相應的剖面，后來又對該區(qū)上述各組的年代學進行了研究，得出了上述該組為一套石炭紀火山巖組合。
綜上可以看出該區(qū)石炭紀的火山巖具體涉及到的這套巖石組合系列為趙芝認為的早石炭世俯沖型火山巖。針對上述石炭紀火山巖的巖石組合、地球化學特征、年代學特征其構造環(huán)境意義有待進一步探討。
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第 2 章 莫爾根河組火山巖的地質-巖石學特征及形成時代

2.1 莫爾根河組沿革及分布
莫爾根河組 1956 年創(chuàng)建于額爾古納右旗莫勒格爾河左岸，原始定義指“出露于海拉爾市及其以北地區(qū)的以中酸性噴出巖為主，夾有灰?guī)r及粉砂巖的地層”，時代為早石炭世，內蒙古自治區(qū)巖石地層（1996）指出莫爾根河組源于 1981 年-1985 年，黑龍江省區(qū)調二隊在大興安嶺地區(qū)開展 1:20 萬填圖，把原劃分的安清泰河組、紅水泉組、莫爾根河組、謝爾塔拉組和角高山組分為兩部分，將上述地層中的碎屑巖和灰?guī)r部分修訂為紅水泉組，將其中的火山巖部分復歸為莫爾根河組。莫爾根河組正層型剖面為內蒙古陳巴爾虎旗莫勒格爾河左岸剖面。該正型剖面很不理想，內蒙古自治區(qū)巖石地層認為莫爾根河組代表了蛇綠巖套的上部組合。

特征。本次研究工作厘定的莫爾根河組包括原 1:20 萬霍龍門公社幅劃分的核桃山組（P1h）、哈列圖河組（P1hl）和白山組（P1b）；原 1:20 萬嫩江縣幅幅劃分的核桃山組（C1h）。黑龍江省巖石地層（1997）黑龍江省區(qū)域地質志（1993）將核桃山組（P1h）厘定為晚石炭世、白山組（P1b）厘定為晚三疊世，黑龍江省巖石地層（1997）將核桃山組（P1h）歸入大石寨組（P1d）、白山組歸入五道嶺組（P2w）。該組出露 1:25 萬嫩江縣幅的中部，呈巨型的條帶近南北向斷續(xù)分布，主要出露于敖包山-孬石梁子-雙勝村-東華農(nóng)場西-白樺大門山一線。該組自下而上可以劃分為兩部分：上部分以酸性火山巖為主；下部分以中性火山巖為主，局部夾中酸性火山巖。
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2.2 典型剖面
在研究區(qū)的四站林場、額爾河鄉(xiāng)等地測制了該組的剖面。
（1）嫩江縣四站林場西大韭菜溝北山莫爾根河組火山巖修測剖面（圖 2-2）：該剖面控制厚度＞1414.94m，層序自下而上為：
————未見頂————
莫爾根河組下部 ＞1414.94 m17．
灰黑色變質英安質火山角礫巖 4.83 m16．
灰白色變流紋巖 33.81 m15．
灰綠色變質含角礫英安質凝灰?guī)r 97.68 m14．
灰白-灰綠色變質英安巖 21.62 m13．
灰綠色變質安山巖 19.05 m12．
灰綠色變流紋質火山角礫凝灰?guī)r 31.75 m11．
灰白色變質流紋巖，頂部見薄層流紋質凝灰?guī)r，下部夾英安質火山角礫巖 190.02 m10．
灰綠色變質安山巖，下部為變英安巖 54.0 m9．
灰白色變流紋質熔凝灰?guī)r、流紋質凝灰?guī)r，底部為英安質凝灰?guī)r 174.65 m8．
灰黑色變質安山巖與英安質凝灰?guī)r漸變過渡 19.8l m7．
灰黑色變質流紋質晶屑凝灰?guī)r 13.27 m6．
灰綠色變質英安質熔火山角礫巖 21.24 m5．
灰綠色變質流紋質凝灰?guī)r 226.28 m4．
灰綠色流紋質凝灰?guī)r，底部為流紋質角礫凝灰?guī)r 175.12 m3．
灰綠-灰黑色變質安山巖 106.66 m2．
灰綠-灰黑色杏仁狀或含杏仁變質安山巖 176.11 m1．
灰黑色變質安山巖，巖石呈致密塊狀 49.04m
————未見底————

本文編號：8922