辽吉地区岩石学、年代学特征及其形成时代探讨

辽吉地区岩石学、年代学特征及其形成时代探讨

辽吉地区是中国典型的冷武系地壳暴露区之一，由花岗岩-绿岩带和高级变质带组成。丰富的矿产资源如au、cu、zn和fe，一直为国内外的科学家所关注[1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12]。1花岗岩-绿岩带1.1绿岩带类型及产出环境本区主要绿岩带包括辽北地区的清原绿岩带和吉南地区的夹皮沟、板石沟、金城洞和辉南绿岩带,呈大小不等的长条状或不规则状分布在龙岗古陆核的边缘。根据绿岩带层序及原岩建造、岩石化学特征、稀土元素地球化学特征、变质作用、成矿作用、成岩年龄和成岩构造环境,将本区绿岩带划分为Ⅰ型(岛弧型)和R型(裂谷或盆地型)两类(表1)。Ⅰ型绿岩带以清原和金城洞绿岩带为代表,其形成的古构造环境为类似于现代岛弧的大陆边缘活动带,其中赋存大型块状Cu-Zn矿床和中、小型金矿和铁矿。R型绿岩带以夹皮沟、板石沟和辉南绿岩带为代表,其形成的古构造环境为类似于大陆边缘裂谷或弧后盆地环境,带内赋存大型金矿和大型铁矿床。1.2年代学资料及类型花岗质岩石是本区花岗岩-绿岩带的主要组成部分,占整个花岗岩-绿岩带出露面积的70%以上。根据其产出特征、地球化学、岩石组合和年代学资料可分为三类:(1)片麻状英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩杂岩体,主要包括清原红透山—树基沟岩体,夹皮沟八家子、四道岔岩体和板石沟英云闪长岩—奥长花岗岩岩体;(2)花岗闪长岩和英云闪长岩底辟岩基/岩株,主要指清原狍子沟、摩里红岩体和金城洞百里坪岩体;(3)钾质花岗岩,指夹皮沟板庙岭哑岭状钾长花岗岩岩体、清原红石砬子二长花岗岩岩体和板石沟地区钾质花岗岩体。2高级区的岩石学特征卵形隆起是高级变质区的最主要构造类型,广泛分布在辽北的浑南及浑北的五凤岭、线金厂地区和吉南的龙岗山区。高级区的主要部分由灰色片麻岩构成,它的原岩主要由英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩及少量石英二长岩、花岗岩和紫苏花岗岩组成。表壳岩主要以包体形式产出在花岗质岩石中,辽北表壳岩层序称浑南岩群,吉南表壳岩层序称龙岗岩群。镁铁质—超镁铁质侵入岩主要以层状和岩墙两种形式产出在高级区内。3地质学3.1绿岩带夹皮沟群晚古生代特征清原绿岩带清原群下部金凤岭组斜长角闪岩的Sm-Nd全岩等时线年龄为(2844±48)Ma(图1a),夹皮沟绿岩带夹皮沟群老牛沟组斜长角闪岩Rb-Sr全岩等时线年龄为(2766±266.5)Ma(图2a),板石沟绿岩带含铁岩系中斜长角闪岩的Rb-Sr全岩等时线年龄为(2585±67)Ma(图2b)Sm-Nd全岩等时线年龄为(2605±98)Ma。据此认为本区主要绿岩带的形成时代为2605～2844Ma。3.2杂岩的形成时代与绿岩带紧密共生的花岗质岩石的同位素年龄多集中在2505～2587Ma,但不同类型花岗岩的形成时代存在差异。早期呈面型分布的片麻状花岗质杂岩体,据清原红透山—树基沟岩体颗粒锆石U-Pb年龄为(2520±16)Ma(图3a)、其黑云母40Ar/39Ar坪年龄为(2587±6)Ma,夹皮沟八家子片麻状英云闪长岩的颗粒锆石U-Pb年龄为(2521±14)Ma,因此杂岩体的形成时代为2520～2587Ma,即(2555±35)Ma。第二期花岗质岩石为侵入绿岩带和早期杂岩体的花岗闪长岩/英云闪长岩底辟岩基/岩株,据清原狍子沟岩体的微量锆石U-Pb年龄为(2519±77)Ma(图3b),清原摩里红岩体的微量锆石U-Pb年龄为(2511±1)Ma,因此,第二期花岗质岩石的形成时代为2511～2519Ma,即(2515±4)Ma。晚期钾质花岗岩是区内早前寒武纪地体中最晚侵位的花岗岩体,传统上一直认为其形成于古元古代,据本文对夹皮沟板庙岭哑铃状钾质花岗岩的颗粒锆石U-Pb年龄测定为(2505±14)Ma,表明其形成时代为新太古代,而不是过去认为的古元古代。3.3钠质砂岩的形成时代关于高级区表壳岩的形成时代,据清原小莱河浑南岩群透辉斜长角闪岩的Sm-Nd全岩等时线年龄为3018Ma(图1b),代表了其形成年龄。王松山等在同一地区获取辉石斜长角闪岩的40Ar/39Ar坪年龄为2990Ma,认为是其变质年龄。对高级区大面积分布的片麻状钠质花岗岩,吴家弘等在夹皮沟会全栈所做的Rb-Sr全岩等时线年龄为(2971±95)Ma,可能反映了钠质花岗岩的形成年龄。至于在辽吉高级区花岗质岩石和紫苏花岗岩中所取的几组2500～2600Ma年龄值,可能代表了其遭受晚期强烈构造岩浆热事件改造的年龄。3.4上地壳结构及成矿年际综上所述,辽吉地区年代构造格架已基本建立。即:(1)3018Ma,龙岗古陆核表壳岩形成(龙岗岩群、浑南岩群)。(2)2990Ma,高角闪岩相—麻粒岩相区域变质作用。(3)2971Ma,高级区大面积分布的钠质花岗岩侵入,形成卵形隆起构造。(4)2605～2844Ma,本区绿岩层序形成(清原绿岩带2844Ma,夹皮沟绿岩带2766Ma,板石沟绿岩带2605Ma)。(5)2600Ma,低角闪岩相区域变质作用。(6)2520～2587Ma,早期TTG质花岗岩侵入(红透山—树基沟岩体、夹皮沟八家子岩体)。(7)2511～2519Ma,第二期花岗闪长岩/英云闪长岩底辟岩基形成(清原狍子沟岩体、摩里红岩体)。(8)2505Ma,夹皮沟哑铃状钾质花岗岩形成。(9)2500Ma,早前寒武纪地体克拉通化,绿片岩相动力变质作用,绿岩带同构造期金矿(夹皮沟金矿、南龙王庙金矿)形成。(10)古、中元古代—中生代,早前寒武纪地壳被多次活化改造,并在90～180Ma形成绿岩带后构造期再生型矿床(下达堡金矿等)。4结论(1)该区域绿带的形成时间为2605.844Ma,与绿岩带紧密共生的三期花岗岩的形成时代分别为(2555±35)Ma,(