劉哲東， 劉瑞國(guó)， 李世龍

(中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司，北京 100043)

二連-東烏旗晚古生代構(gòu)造巖漿巖帶位于帶位于興蒙造山帶北部，屬于西伯利亞板塊東南緣陸緣增生帶。東烏旗地區(qū)在區(qū)域上經(jīng)歷了多期次洋殼俯沖及島弧碰撞拼貼過(guò)程。

額吉淖爾位于東烏珠穆沁旗西南部, 二連-賀根山縫合帶北側(cè)。該區(qū)出露的晚古生代地層以格根敖包組和寶力高廟組為代表。寶力高廟組前人曾做過(guò)年代學(xué)及地球化學(xué)的相關(guān)工作, 認(rèn)為其屬于晚石炭世地層[1-2]。但是, 對(duì)于格根敖包組, 前人僅僅 進(jìn)行了腕足類、植物等古生物化石的研究[3-4], 對(duì)其下部出露的火山巖，前人研究較少。

本次研究工作在野外系統(tǒng)調(diào)查基礎(chǔ)上, 對(duì)格根敖包組中性火山巖進(jìn)行地球化學(xué)特征研究，對(duì)其成因進(jìn)行探討，為該區(qū)晚古生代地層賀構(gòu)造環(huán)境的深入研究提供一定的依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

調(diào)查區(qū)古生代位于西伯利亞板塊和中朝板塊對(duì)接帶北西伯利亞板塊東南緣，二連-賀根山結(jié)合帶的北側(cè)。獨(dú)特的大地構(gòu)造位置決定了區(qū)內(nèi)火山巖發(fā)育的特點(diǎn)，區(qū)內(nèi)只發(fā)育華力西期火山巖，分布范圍較廣，屬于中上石炭-下二疊統(tǒng)格根敖包組；主要分布于調(diào)查區(qū)南西部查干寶拉格烏拉、西北部烏蘭哈達(dá)-查干哈達(dá)、中北部格根敖包-努和圖烏拉-哈拉蓋圖烏拉等地，其它地方零星出露?；鹕綆r一般呈北東向帶狀分布，且斷續(xù)出露，出露面積約42.43km2，占整個(gè)調(diào)查區(qū)面積的3.94%，巖性以中性、中酸性的火山熔巖、火山碎屑巖為主。本次研究工作主要針對(duì)內(nèi)區(qū)內(nèi)安山巖進(jìn)行相關(guān)工作。

2 巖石學(xué)特征

本次工作在格根敖包組安山巖段內(nèi)共采集樣品5件，巖性主要為(杏仁狀)安山巖(圖2)，其巖石學(xué)特征如下：

巖石呈灰黑色、灰色，具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)玻晶交織結(jié)構(gòu)，微晶結(jié)構(gòu)，局部微嵌晶結(jié)構(gòu)，塊狀、杏仁狀構(gòu)造。巖石主要由斑晶、基質(zhì)組成。斑晶主要由斜長(zhǎng)石(35%～40%)、輝石假象(5%～15%)組成，粒徑一般為0.2～2.8mm，零散狀分布。斜長(zhǎng)石呈半自形短板狀，具高嶺土化、絹云母化、碳酸鹽化；部分暗色礦物具皂石化等主呈輝石假象?；|(zhì)主要由斜長(zhǎng)石(20%～55%)、暗色礦物假象(5%～15%)、玻璃質(zhì)(10%～25%)等組成。斜長(zhǎng)石呈半自形板條狀，粒徑一般<0.5mm，具高嶺土化、絹云母化，與暗色礦物假象雜亂分布在玻璃質(zhì)中。玻璃質(zhì)呈黑褐色。暗色礦物具皂石化呈假象。斜長(zhǎng)石蝕變較強(qiáng)，無(wú)法測(cè)得牌號(hào)。

3 巖石地球化學(xué)特征

研究區(qū)格根敖包組安山巖主量和微量元素分析結(jié)果見表1。SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)59.35%～61.49%，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)15.79%～16.21%，TiO2含0.65%～0.68%，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.70%～3.13%，Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.43%～4.59%，K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%～1.17%。巖石整體為一套富鋁、低鎂、低鉀的巖石。

圖1 內(nèi)蒙古額吉淖爾地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Figure 1 Geological sketch map of Ejinur surroundings, Inner Mongolia

安山巖斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)玻晶交織結(jié)構(gòu)(+)10×2安山巖野外地質(zhì)特征杏仁狀安山巖斑狀結(jié)構(gòu)-基質(zhì)微晶結(jié)構(gòu)(+)10×2杏仁狀安山巖野外地質(zhì)特征圖2 安山巖鏡下和露頭特征Figure 2 Andesite microscopic and outcrop features

表1 研究區(qū)格根敖包組中性火山巖主量、微量和稀土元素分析結(jié)果Table 1 Study area Gegen Obo Formation intermediate volcanic rock principal and trace elements, REE analyzed results

在TAS火山巖分類命名圖解(圖3)中，樣品全部落在安山巖區(qū)域內(nèi)。SiO2-Na2O+K2O圖上樣品全部落入亞堿性區(qū)域內(nèi)；在FAM圖解(圖4)中，樣品全部落入鈣堿性系列區(qū)。在SiO2-K2O圖解[10](圖5)中，大部分落入低鉀(拉斑)系列區(qū)，1件樣品落入鈣堿性系列區(qū)內(nèi)。

Pc-苦橄玄武巖；B-玄武巖；O1-玄武安山巖； O2-安山巖；O3-英安 巖；R-流紋巖；S1-粗面玄武巖；S2-玄武質(zhì)粗面安山巖；S3-粗面安山 巖；T-粗面巖、粗面英安巖； F-副長(zhǎng)石巖；U1-堿玄巖、碧玄巖；U2-響 巖質(zhì)堿玄巖；U3-堿玄質(zhì)響巖；Ph-響巖；Ir-Irvine分界線，上為堿性， 下為亞堿性圖3 火山巖TAS圖解[8]Figure 3 Volcanic rock TAS diagram[8]

TH-拉斑玄武巖系列； CA-鈣堿性系列圖4 調(diào)查區(qū)火山巖FAM圖解[9]Figure 4 Study area volcanic rock FAM diagram[9]

圖5 調(diào)查區(qū)火山巖SiO2-K2O圖[10]Figure 5 Study area volcanic rock SiO2-K2O diagram[10]

巖石微量元素相對(duì)富集大離子親石元素(LILE)K、Th、Ba等，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb出現(xiàn)明顯虧損，Zr和Y出現(xiàn)弱虧損(圖6)。

圖6 火山巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖[11]Figure 6 Volcanic rock trace element primitive mantle normalized spider diagram[11]

圖7 火山巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖[11]Figure 7 Volcanic rock REE chondrite normalized distribution pattern[11]

巖石總體稀土總量較低，變化范圍ΣREE33.32×10-6～36.94×10-6，樣品稀土總量相對(duì)穩(wěn)定。輕、重稀土比值LREE/HREE在4.17～4.64，(La/Yb)N值在3.15～3.87，二者均顯著大于1，顯示出輕稀土相對(duì)富集、重稀土相對(duì)虧損的特點(diǎn)。無(wú)明顯Eu異常，δEu值在1.00～1.17。稀土分布形勢(shì)圖呈現(xiàn)平滑右傾的趨勢(shì)(圖7)。

4 討論

4.1 格根敖包組安山巖成因

研究區(qū)格根敖包組安山巖化學(xué)成分主量元素顯示其具有富鋁、低鎂、低鉀的特征。目前安山巖成因主要有玄武質(zhì)巖漿分異作用、玄武質(zhì)巖漿與花崗質(zhì)巖漿的混合作用和鎂鐵質(zhì)地殼熔融。研究區(qū)格根敖包組安山巖中鐵組元素Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37.38×10-6～44.82×10-6。遠(yuǎn)低于地幔橄欖巖源區(qū)部分熔融形成的原始玄武質(zhì)巖漿(Cr=(500～600)×10-6)，研究區(qū)內(nèi)缺乏同時(shí)期的基性巖，表明玄武質(zhì)巖漿分異作用成因在本區(qū)不成立。

圖8 火山巖Yb-Sr/Yb 圖解Figure 8 Volcanic rock Yb-Sr/Yb diagram

圖9 埃達(dá)克巖SiO2-MgO圖解Figure 9 Adakite SiO2-MgO diagram

巖石微量元素相對(duì)富集大離子親石元素(LILE)K、Th、Ba等，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb出現(xiàn)明顯虧損，富集輕稀土元素(LREE)、虧損重稀土元素(HREE)；Ce/Pb 值主要介于3.46～5.34 之間，平均值為4.09，高于地殼平均值3.3；La/Nb 值為4.93～7.47(平均值為6.52)，明顯高于地殼的平均值(2.2)。Nb/Ta值4.26～10.42(平均值8.28)，低于地殼的Nb/Ta平均值(12～13)。Zr/Hf值28.63～31.03(平均值30.13)，低于地殼平均值33。

埃達(dá)克巖的地球化學(xué)標(biāo)志為：SiO2≥56%，A12O3≥15%，MgO<3%(很少>6 %)，虧損重稀土元素(如Yb≤1.9×10-6，Y≤18×10-6)，高Sr、高Sr/Y 值(>40)，一般具有正Eu 異常(少數(shù)具有極弱的負(fù)Eu異常)。

本次研究所采集的樣品地球化學(xué)特征SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)59.35%～61.49%，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)15.79%～16.21%， MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.70%～3.13%。Yb質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.99×10-6～1.14×10-6，Y質(zhì)量分?jǐn)?shù)8.05×10-6～8.74×10-6，Sr質(zhì)量分?jǐn)?shù)97.79×10-6～481.80×10-6，Sr/Y 值85.78～446.11，未見明顯Eu異常。以上均顯示了調(diào)查區(qū)內(nèi)安山巖具有典型的埃達(dá)克巖特征。在Yb-Sr/Yb圖解上，樣品全部落入埃達(dá)克巖范圍內(nèi)(圖8)。

A和B─島弧拉斑玄武巖；A和C─鈣堿性玄武巖(島弧)； B和D─洋脊拉斑玄武巖圖10 構(gòu)造環(huán)境Ti-Zr判別圖[12]Figure 10 Tectonic setting Ti-Zr discrimination diagram[12]

TAB-島弧玄武巖； IAT-島弧拉斑系列； ICA-島弧鈣堿系列； SHO-島弧橄欖玄粗巖系列；WPB-板內(nèi)玄武巖；MORB-洋中 脊玄武巖；TH-拉斑玄武巖；TR-過(guò)渡玄武巖；ALK-堿性玄武巖。圖11 火山巖Ta/Yb-Th/Yb圖解[13]Figure 11 Volcanic rock Ta/Yb/-Th/Yb diagram[13]

目前關(guān)于埃達(dá)克巖成因的主流觀點(diǎn)有增厚下地殼基性巖石的熔融[5]、拆沉下地殼的熔融[6]及年輕的、熱的大洋板片俯沖熔融[7]。在SiO2-MgO 圖解上，樣品全部落入俯沖洋殼熔融形成的埃達(dá)克巖區(qū)域。顯示調(diào)查區(qū)內(nèi)埃達(dá)克巖主要為俯沖洋殼熔融形成(圖9)。

4.2 構(gòu)造背景

調(diào)查區(qū)中性火山巖的地球化學(xué)特征顯示，屬火山巖屬鈣堿性系列，稀土元素特征顯示為輕稀土相對(duì)富集型。在Ti-Zr構(gòu)造環(huán)境判別圖(圖10)上，樣品投點(diǎn)落入島弧和洋脊拉斑玄武巖區(qū)。在火山巖Ta/Yb-Th/Yb圖解(圖11)上，樣品投點(diǎn)落入大洋島弧區(qū)。顯示晚二疊世-早石炭世，調(diào)查區(qū)大地構(gòu)造環(huán)境為洋殼俯沖環(huán)境。

5 結(jié)論

調(diào)查區(qū)內(nèi)安山巖地球化學(xué)特征顯示為一套富鋁、低鎂、低鉀鈣堿性系列巖石。虧損重稀土元素，高Sr、高Sr/Y 值顯示其成因?yàn)榘＿_(dá)克巖，主要為俯沖洋殼熔融形成。晚二疊世-早石炭世，調(diào)查區(qū)大地構(gòu)造環(huán)境為洋殼俯沖環(huán)境。