Southward subduction of the Mongo-Okhotsk Ocean Middle Triassic magmatic records of the Luomahu Group in northwest of Lesser Khingan Mountains
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摘要:
小兴安岭西北部出露的落马湖群被认为是兴安地块新元古代变质基底的组成部分。通过对卧都河乡附近的落马湖群黑云角闪斜长片麻岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，获得246±1 Ma形成年龄，认为落马湖群是一套包含不同时代地质体的构造杂岩。黑云角闪斜长片麻岩的岩相学及岩石地球化学研究表明，其原岩为基性岩浆岩，具有较高的MgO、TFeO含量及Mg#值，相对富Na2O，低K2O，中等的Cr、Ni、Co含量，与下地壳平均成分类似；富集大离子亲石元素Rb、Ba、Sr、Th，亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、P、Hf；锆石原位εHf（t）值介于+9.55~+14.43之间，Hf同位素单阶段模式年龄（tDM1）和二阶段模式年龄（tDM2）分别介于319~520 Ma和350~666 Ma之间，Hf同位素组成与中亚造山带兴安岛弧显生宙火成岩中锆石Hf同位素组成类似；岩浆源自"水化"古生代多宝山岛弧带增生岩石圈地幔的部分熔融并有陆壳物质混染，与蒙古-鄂霍茨克洋板块南向俯冲有关，可能受到北北东向陆内转换构造带控制。
Abstract:Luomahu Group outcropped in the northwest of Lesser Xing'an Range is considered to be part of the Neoproterozoic metamorphic basement of the Xing'an Massif.Based on zircon U-Pb dating of the biotite-hornblende-plagioclase gneiss from the Luomahu Group outcropped near Woduhe Township, the results show that the age of protolith is 246±1 Ma.Combined with the related regional research data, it is suggested that the Luomahu Group is a set of tectonic complex containing geological bodies of different ages.The petrography and geochemistry of the biotite-hornblende-plagioclase gneiss indicate that the protolith is a basic magmatic rock, rich in MgO, TFeO and Mg# value, relatively rich in Na2O, low in K2O, and mediate contents of Cr, Ni and Co, similar to the average composition of the lower crust.In addition, large ion lithophile elements Rb, Ba, Sr, Th are enriched, and high field strength elements Nb, Ta, Ti, P, Hf are depleted.The in-situ εHf (t) values of zircons range from + 9.55 to + 14.43, and the Hf isotope single-stage model ages (tDM1) and two-stage model ages(tDM2) are 319~520 Ma and 350~666 Ma, respectively.The Hf isotopic composition is similar to the Phanerozoic igneous rocks of Xing'an island arc in Central Asia Orogenic Belt.It is suggested that the magma was originated from the partial melting of the "hydrated" Paleozoic hyperplasia lithospheric mantle and was mixed with continental crust materials in the Duobaoshan island arc zone, related to the southward subduction of the Mongolia-Okhotsk Ocean plate and controlled by the NNE trending intracontinental transform tectonic belt.
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致谢: 样品测试分析过程中，得到了东北矿产品检测中心实验室、河北区域地质矿产调查研究所实验室、北京锆年领航科技有限公司、北京科荟测试技术有限公司等单位及个人的大力支持；审稿专家对文稿提供了宝贵的修改意见，在此一并表示诚挚的谢意。
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图 1 黑龙江黑河市卧都河地区地质简图(a据参考文献[18]，b据参考文献①修改)
1—新生界；2—下白垩统；3—中侏罗统七林河组；4—下三叠统老龙头组；5—上二叠统花朵山组；6—泥盆系-石炭系；7—奥陶系-志留系；8—新元古界-寒武系北宽河岩组；9—新元古界-寒武系嘎拉山岩组；10—古元古界兴华渡口岩群；11—早白垩世侵入岩；12—晚三叠世-早侏罗世侵入岩；13—石炭纪侵入岩；14—超镁铁质岩；15—地质界线/不整合线；16—断层；17—片理化/糜棱岩带；18—动物/植物化石；19—采样位置
Figure 1. Simplified geological map of the Woduhe area, Heihe City, Heilongjiang Province
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图 2 黑云角闪斜长片麻岩片麻状构造(a)及变余斑状结构(b)
Pl—变余斜长石斑晶
Figure 2. Gneissic structure(a) and blastoporphyritic texture(b) of the biotite-hornblende-plagioclase gneiss
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图 3 黑云角闪斜长片麻岩锆石阴极发光(CL)图像
Figure 3. CL images of the selected zircons in the biotite-hornblende-plagioclase gneiss
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图 4 黑云角闪斜长片麻岩锆石U-Pb谐和图
Figure 4. U-Pb zircon concordia diagrams of the biotite-hornblende-plagioclase gneiss
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图 5 黑云角闪斜长片麻岩锆石Hf同位素特征图解
a-年龄-εHf(t)图解[23]; b-年龄-176Hf/177Hf年龄图解; c-年龄-εHf(t)图解
Figure 5. Diagrams of zircon Hf isotope of the biotite-hornblende-plagioclase gneiss
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图 7 黑云角闪斜长片麻岩球粒陨石标准化稀土元素配分图(a)和原始地幔标准化蛛网图(b) (标准化数据据参考文献[29])
N-MORB—N型洋中脊玄武岩；E-MORB—E型洋中脊玄武岩；OIB—洋岛玄武岩
Figure 7. Chondrite-normalized REE distribution patterns (a) and primitive mantle-normalized multi- elements spider diagram (b) of the biotite hornblende plagioclase gneiss
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图 11 中三叠世呼玛—音德尔一带转换构造带模式图
Figure 11. The pattern diagram of the Middle Triassic transformation tectonic belt in Huma-Yindal
表 1 黑云角闪斜长片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb分析结果
Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb dating results of the biotite-hornblende-plagioclase gneiss
测点号 元素含量/10-6 Th/U 同位素比值 年龄/Ma 谐和度 Pb 232Th 238U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 01 1013 1542 315 4.90 0.0546 0.0028 0.2937 0.0161 0.0388 0.0005 394 117 261 13 245 3 93% 02 323 450 187 2.41 0.0508 0.0021 0.2759 0.0115 0.0393 0.0005 235 64 247 9 249 3 99% 03 378 551 200 2.76 0.0483 0.0018 0.2568 0.0100 0.0385 0.0005 122 95 232 8 244 3 95% 04 572 783 240 3.26 0.0496 0.0025 0.2634 0.0132 0.0387 0.0011 176 123 237 11 245 7 96% 05 316 450 181 2.49 0.0479 0.0021 0.2523 0.0106 0.0385 0.0006 100 91 228 9 243 4 93% 06 389 480 205 2.34 0.0766 0.0034 0.3961 0.0203 0.0383 0.0015 1110 87 339 15 242 10 66% 07 393 555 216 2.57 0.0512 0.0017 0.2765 0.0098 0.0392 0.0007 250 76 248 8 248 4 99% 08 454 651 227 2.86 0.0507 0.0017 0.2760 0.0111 0.0391 0.0007 228 78 247 9 247 4 99% 09 308 440 187 2.35 0.0498 0.0022 0.2664 0.0112 0.0391 0.0006 187 104 240 9 247 4 97% 10 413 589 225 2.61 0.0508 0.0020 0.2675 0.0106 0.0383 0.0006 235 93 241 9 242 4 99% 11 906 1339 290 4.63 0.0502 0.0017 0.2712 0.0096 0.0390 0.0005 206 78 244 8 247 3 98% 12 160 197 277 0.71 0.0513 0.0017 0.2718 0.0090 0.0385 0.0005 254 78 244 7 244 3 99% 13 289 427 184 2.32 0.0517 0.0020 0.2764 0.0103 0.0390 0.0005 272 89 248 8 247 3 99% 14 511 702 226 3.10 0.0630 0.0035 0.3437 0.0224 0.0386 0.0007 709 117 300 17 244 4 79% 15 466 483 382 1.26 0.0709 0.0027 0.3685 0.0155 0.0375 0.0006 967 78 319 12 237 4 70% 16 297 415 172 2.42 0.0507 0.0022 0.2700 0.0121 0.0386 0.0005 228 100 243 10 244 3 99% 17 479 695 235 2.96 0.0636 0.0028 0.3378 0.0166 0.0382 0.0005 728 94 296 13 242 3 80% 18 303 441 175 2.52 0.0506 0.0023 0.2647 0.0118 0.0380 0.0005 233 104 238 9 241 3 99% 19 694 1009 247 4.09 0.0658 0.0050 0.3526 0.0252 0.0390 0.0007 798 160 307 19 247 5 78% 20 932 1266 369 3.43 0.0519 0.0017 0.2816 0.0099 0.0393 0.0005 280 71 252 8 248 3 98% 21 356 489 185 2.65 0.0532 0.0019 0.2807 0.0099 0.0384 0.0005 345 83 251 8 243 3 96% 22 512 662 222 2.98 0.0748 0.0037 0.4040 0.0229 0.0384 0.0006 1065 100 345 17 243 4 65% 23 501 645 331 1.95 0.0816 0.0054 0.4567 0.0399 0.0389 0.0009 1236 131 382 28 246 6 56% 24 1154 1685 357 4.73 0.0552 0.0020 0.2934 0.0108 0.0384 0.0005 420 79 261 8 243 3 92% 25 767 1075 316 3.40 0.0555 0.0019 0.2966 0.0096 0.0389 0.0006 432 69 264 7 246 4 93% 26 15885 1338 473 2.83 0.6178 0.0776 14.9066 1.6809 0.1463 0.0145 4550 196 2809 107 880 82 -5% 27 802 1107 269 4.11 0.0701 0.0027 0.3810 0.0151 0.0393 0.0005 931 81 328 11 248 3 72% 28 317 440 177 2.49 0.0568 0.0028 0.3053 0.0132 0.0393 0.0006 483 107 271 10 249 4 91% 29 594 869 211 4.12 0.0560 0.0025 0.3032 0.0164 0.0391 0.0010 450 98 269 13 247 6 91% 30 119 167 84 1.99 0.0536 0.0035 0.2760 0.0153 0.0384 0.0007 367 150 247 12 243 5 98% 31 608 888 256 3.47 0.0560 0.0020 0.2996 0.0108 0.0389 0.0005 454 80 266 8 246 3 92% 32 438 352 205 1.72 0.1354 0.0057 0.7281 0.0349 0.0383 0.0006 2169 73 555 21 242 4 21% 33 204 292 131 2.23 0.0570 0.0032 0.3052 0.0175 0.0390 0.0008 500 122 270 14 246 5 90% 34 604 894 247 3.62 0.0542 0.0022 0.2885 0.0121 0.0387 0.0007 389 95 257 10 244 4 94% 35 531 751 232 3.24 0.0521 0.0021 0.2823 0.0115 0.0394 0.0006 287 99 253 9 249 4 98% 36 261 379 162 2.34 0.0492 0.0021 0.2664 0.0115 0.0392 0.0005 167 96 240 9 248 3 96% 37 354 503 221 2.28 0.0493 0.0019 0.2648 0.0096 0.0392 0.0005 165 86 239 8 248 3 96% 38 571 843 264 3.20 0.0532 0.0018 0.2868 0.0104 0.0389 0.0005 345 74 256 8 246 3 96% 39 580 856 234 3.66 0.0631 0.0029 0.3295 0.0137 0.0382 0.0006 709 98 289 10 241 4 82% 40 400 527 163 3.24 0.0743 0.0034 0.4121 0.0226 0.0394 0.0007 1050 92 350 16 249 5 66% 41 710 1056 267 3.96 0.0517 0.0019 0.2790 0.0109 0.0392 0.0006 276 90 250 9 248 4 99% 42 404 446 363 1.23 0.0695 0.0029 0.3754 0.0178 0.0387 0.0006 915 86 324 13 245 4 72% 43 690 891 242 3.69 0.0946 0.0057 0.5192 0.0341 0.0394 0.0004 1521 114 425 23 249 3 47% 44 987 1390 315 4.41 0.0539 0.0017 0.2895 0.0083 0.0392 0.0005 369 72 258 7 248 3 96% 45 318 357 149 2.39 0.0767 0.0034 0.4122 0.0185 0.0391 0.0006 1122 122 350 13 247 4 65% 46 530 454 157 2.88 0.2038 0.0309 1.2054 0.2174 0.0401 0.0022 2857 249 803 100 253 14 -5% 47 878 1245 310 4.01 0.0892 0.0089 0.5255 0.0693 0.0392 0.0013 1409 191 429 46 248 8 46% 48 552 731 221 3.30 0.0898 0.0036 0.4810 0.0204 0.0385 0.0004 1422 76 399 14 244 3 51% 49 271 367 165 2.23 0.0547 0.0022 0.2940 0.0119 0.0392 0.0006 398 91 262 9 248 4 94% 50 287 266 178 1.50 0.1220 0.0113 0.7371 0.0783 0.0393 0.0009 1987 165 561 46 249 6 22% 51 253 323 164 1.97 0.0546 0.0034 0.2973 0.0223 0.0391 0.0012 394 139 264 17 248 7 93% 52 596 774 290 2.67 0.0744 0.0050 0.4285 0.0444 0.0395 0.0013 1054 131 362 32 250 8 63% 53 448 493 183 2.70 0.1209 0.0106 0.6493 0.0613 0.0384 0.0007 1970 157 508 38 243 4 29% 54 403 581 213 2.72 0.0604 0.0030 0.3273 0.0181 0.0394 0.0010 620 109 288 14 249 6 85% 55 736 1077 302 3.56 0.0593 0.0019 0.3194 0.0131 0.0388 0.0008 589 75 281 10 245 5 86% 56 368 433 150 2.88 0.1012 0.0126 0.5914 0.0898 0.0387 0.0010 1656 233 472 57 245 6 36% 57 316 442 151 2.93 0.0669 0.0037 0.3502 0.0203 0.0381 0.0011 835 113 305 15 241 7 76% 58 484 591 201 2.94 0.0722 0.0041 0.3812 0.0232 0.0382 0.0007 992 117 328 17 242 4 69% 59 568 665 301 2.21 0.1299 0.0136 0.7200 0.0879 0.0386 0.0011 2098 186 551 52 244 7 22% 60 310 422 202 2.09 0.0526 0.0022 0.2872 0.0134 0.0393 0.0008 309 127 256 11 249 5 97% 
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表 2 黑云角闪斜长片麻岩锆石Lu-Hf同位素组成分析结果
Table 2 Lu-Hf isotopic compositions of zircons from biotite-hornblende-plagioclase gneiss
测点号 年龄/Ma 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf IHf εHf(0) εHf(t) tDM1 /Ma tDM2 /Ma fLu/Hf 2 246 0.079822 0.002212 0.282977 0.282966 7.24 12.27 403 489 -0.93 4 246 0.295212 0.010029 0.283046 0.283000 9.7 13.48 383 412 -0.70 5 246 0.105878 0.002756 0.282968 0.282955 6.92 11.88 423 516 -0.92 7 246 0.172703 0.005125 0.283051 0.283027 9.87 14.43 319 350 -0.85 9 246 0.078799 0.002163 0.283014 0.283004 8.57 13.62 347 402 -0.93 10 246 0.086123 0.002557 0.282900 0.282889 4.54 9.55 520 666 -0.92 11 246 0.182131 0.005819 0.283037 0.283010 9.37 13.83 349 389 -0.82 12 246 0.037117 0.001065 0.282923 0.282918 5.35 10.57 467 599 -0.97 13 246 0.049653 0.001423 0.282950 0.282943 6.28 11.46 433 541 -0.96 16 246 0.094981 0.003008 0.282928 0.282915 5.53 10.47 485 607 -0.91 18 246 0.105695 0.003701 0.283007 0.282990 8.33 13.12 373 434 -0.89 21 246 0.097635 0.002632 0.283012 0.283000 8.47 13.48 356 414 -0.92 24 246 0.126160 0.003550 0.282986 0.282969 7.56 12.38 405 483 -0.89 25 246 0.129967 0.003680 0.283020 0.283003 8.76 13.58 354 406 -0.89 30 246 0.055962 0.001667 0.282985 0.282977 7.54 12.66 385 464 -0.95 31 246 0.132918 0.004270 0.283013 0.282994 8.54 13.26 370 427 -0.87 33 246 0.040373 0.001265 0.282968 0.282962 6.94 12.13 405 498 -0.96 34 246 0.069740 0.002091 0.282974 0.282965 7.16 12.24 405 493 -0.94 35 246 0.096123 0.002688 0.282950 0.282937 6.29 11.25 448 554 -0.92 36 246 0.102602 0.003079 0.283031 0.283017 9.17 14.08 331 374 -0.91 37 246 0.063589 0.001910 0.282976 0.282967 7.2 12.31 401 488 -0.94 38 246 0.109878 0.003315 0.282945 0.282930 6.12 11.00 464 573 -0.90 41 246 0.152045 0.004371 0.282988 0.282968 7.64 12.34 411 486 -0.87 49 246 0.098409 0.002811 0.283003 0.282990 8.18 13.12 370 435 -0.92 60 246 0.079493 0.002579 0.282972 0.282960 7.08 12.06 414 503 -0.92
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表 3 黑云角闪斜长片麻岩主量、微量和稀土元素分析结果
Table 3 Major, trace and rare earth element contents of biotite-hornblende-plagioclase gneiss
样号 b1 b2 b4 b5 样号 b1 b2 b4 b5 SiO2 52.76 53.61 50.09 52.6 Ho 0.9 0.96 1.18 1.15 Al2O3 14.53 16.68 15.87 16.3 Er 2.95 2.94 3.63 3.73 Fe2O3 1.2 1.74 1.55 0.88 Tm 0.47 0.41 0.48 0.5 FeO 7.01 6.11 7.41 7.55 Yb 3.18 2.64 3.18 3.34 MgO 7.51 5.81 6.56 5.53 Lu 0.49 0.38 0.46 0.5 TiO2 1.05 0.93 0.98 0.91 Ba 209.42 729.79 622.73 161.72 CaO 9.24 5.49 8.66 8.83 Rb 9.02 49.96 47.49 4.14 K2O 0.57 2.37 1.95 0.35 Sr 1900 1500 2100 1600 Na2O 4.03 4.69 3.71 4.85 Th 3.48 6.25 6.4 7.29 MnO 0.31 0.19 0.3 0.23 U 1.7 1.64 1.69 1.9 P2O5 0.04 0.36 0.35 0.4 Zr 94.52 102.29 82.91 113.22 烧失量 1.59 1.97 2.4 1.3 Hf 2.02 1.14 1.47 1.75 总计 99.84 99.95 99.82 99.73 Nb 4.83 4.27 3.7 4.41 Mg# 62.3 57.5 57 54.2 Ta 0.7 0.61 0.61 1.24 TFeO/MgO 1.08 1.32 1.34 1.51 Li 19.94 72.9 85.83 17.84 σ 2.17 4.7 4.51 2.81 Be 1.82 1.86 2.11 1.85 Y 29.14 30.46 35.76 36.44 Sc 23.96 11.55 16.31 12.36 La 21.94 45.34 56.23 58.55 V 102.89 144.85 169.71 164.47 Ce 49.03 95.71 126.97 133.69 Cr 86.86 87 86.46 80.35 Pr 7.07 13 17.01 18.02 Co 33.52 43.58 56.34 46.46 Nd 34.22 58.81 79.12 80.98 Ni 24.66 54.72 41.58 36.01 Sm 7.7 10.05 13.55 14.24 ΣREE 140.08 247.48 322.82 335.85 Eu 1.51 3.09 3.9 3.78 LREE/HREE 6.53 10.52 11.39 11.63 Gd 5.51 8.15 9.91 10.23 LaN/YbN 4.95 12.33 12.68 12.59 Tb 0.81 1.1 1.34 1.38 δEu 0.67 1.01 0.98 0.91 Dy 4.29 4.91 5.88 5.76 δCe 0.96 0.95 1 1 注：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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