內(nèi)蒙古紅格爾蘇木地區(qū)奧陶系烏賓敖包組火山巖特征及構(gòu)造環(huán)境探討

劉海明 寶音烏力吉 邵永旭 郭文軍

摘要：通過對紅格爾地區(qū)中下奧陶統(tǒng)烏賓敖包組中的火山巖進(jìn)行系統(tǒng)研究，對其巖石類型、巖石地球化學(xué)、稀土元素、微量元素等特征、巖漿形成的溫壓條件等進(jìn)行分析研究，對該組火山巖的巖漿起源及構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行探討。認(rèn)為該組所夾火山巖具島弧火山巖性質(zhì)，巖漿起源于下地殼，并形成于島弧或活動大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境。該成果對研究本區(qū)大地構(gòu)造演化及成礦地質(zhì)背景具有重要意義。

關(guān)鍵詞：鈣堿性巖系 島弧火山巖 下地殼 活動大陸邊緣

古亞洲洋構(gòu)造的二連-東烏旗成礦帶，地處華北與西伯利亞板塊之間的西伯利亞板塊東南緣古生代陸緣增生帶［1-3］，其中保存的大量古生代構(gòu)造巖漿巖記錄，不僅記載了華北克拉通與西伯利亞地臺匯聚的歷史，也保留了古亞洲洋擴(kuò)張、消亡及其與古大陸碰撞對接的痕跡，同時(shí)產(chǎn)出了一系列的金屬礦床（點(diǎn)），是中國北方和蒙古國南部最重要的銅、金和稀有金屬礦產(chǎn)地［4］。近年來，由于在蒙古國南部及二連-東烏旗一帶陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些大型銅金鉬鉛鋅等礦床，使得該區(qū)地學(xué)研究成為一個(gè)熱點(diǎn)地區(qū)。

研究區(qū)位于二連-東烏旗成礦帶西段，內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院于2008～2010年在該區(qū)中蒙邊境一帶進(jìn)行了內(nèi)蒙古1∶5萬額仁布格、烏日尼圖、巴彥哈拉特、達(dá)布哈爾、胡格吉力圖生產(chǎn)隊(duì)幅區(qū)調(diào)工作，對僅分布并建組于紅格爾蘇木地區(qū)北東向展布的中下奧陶統(tǒng)烏賓敖包組進(jìn)行了重新厘定［5］，并對該組所夾火山巖進(jìn)行了系統(tǒng)取樣分析；認(rèn)為該組二巖段為本區(qū)鎢、鉬、銅、鉛鋅等多金屬礦的重要含礦層。根據(jù)“內(nèi)蒙古蘇尼特左旗烏日尼圖地區(qū)鉛鋅鉬礦詳查”項(xiàng)目資料，目前已在該地層中初步探明了與晚古生代和中生代構(gòu)造巖漿活動有關(guān)的多金屬礦，其中鉬、銅礦為中型、鎢礦達(dá)到大型。筆者根據(jù)本次調(diào)查成果，對該地層中所夾火山巖進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，以期為研究本區(qū)大地構(gòu)造演化及成礦地質(zhì)背景提供依據(jù)。

1. 基本特征

烏賓敖包組火山巖分布于該組二巖段中，該段為淺海陸棚相巖石組合夾大量火山巖層，受后期巖漿活動及構(gòu)造作用的影響，均具不同程度的變質(zhì)或變形?；鹕綆r類型主要有溢流相的蝕變安山巖、輝石安山巖、英安巖等，其次為火巖噴發(fā)-沉積相的沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)板巖等。對具有代表性的巖石類型描述如下（表1）。

2. 巖石化學(xué)特征

從巖石化學(xué)成分及其主要參數(shù)看(表2)，烏賓敖包組火山巖SiO2為73.78%～49.18%，平均為62.44%；Al2O3為15.69%～13.34%，平均為14.74%，主要標(biāo)準(zhǔn)礦物組合為or+ab+an+en+fs+hy+il+mt+q，部分樣品出現(xiàn)c，A/CNK=0.7～1.35，平均為0.91，總體屬次鋁的硅過飽和巖石。K2O/Na2O平均值接近1，顯示該組火山巖堿不富集；里特曼指數(shù)（σ）1.04～3.54，平均2.48，堿度率（A.R）為1.47～2.2，NK/A平均為0.55＜0.9，據(jù)洪大偉（1987）為鈣堿性巖系；分異指數(shù)（DI）39.26～89.58、固結(jié)指數(shù)（SI）2.75～32.1，反映巖漿分異程度較差；長英指數(shù)（FL）34.16～92.96、鎂鐵指數(shù)（MF）為53.14～86.78，揭示巖漿分離結(jié)晶作用較弱。

3. 稀土元素特征

該組中火山巖稀土總量（ΣREE）較高，為199.71×10-6～501.6×10-6，平均為323.11×10-6。輕重稀土比值（ΣCe/ΣY）在2.17～7.60之間，平均為4.8，（Ga/Yb）N平均為2.15(表3)，揭示輕重稀土分餾程度弱。δEu為0.52～0.9，平均值0.7，總體銪弱異常。稀土配分曲線（Leedy球粒隕石，據(jù)松井等，1979）總體右傾（圖1），輕稀土段傾斜幅度大于重稀土段，（La/Sm）N平均為3.84，揭示輕重稀土分餾明顯，為輕稀土富集型，并具一定程度的分離結(jié)晶作用。

4．微量元素特征

大離子親石元素K含量為10040～40079×10-6，Rb為57.7～129×10-6，平均值為99.68×10-6，Ba為639～1106×10-6，平均為383.3×10-6(表4)，高于地殼豐度。Sr為152～903×10-6，平均為383.3×10-6，低于地殼豐度；K/Rb值為174～364.4，Rb/Sr值為0.34～1.11，顯示該組巖石大離子親石元素含量變化大。

放射性生熱元素：Th為9.7～16.9×10-6，高于地殼豐度。非活動性元素：Nb為13.1～19.6×10-6，低于地殼豐度；P為159～2305×10-6，平均為1119.3×10-6，與地殼豐度相當(dāng)；Zr為252～402×10-6，Hf為5.5～11.6×10-6，Y為20～60.8×10-6，均高于地殼豐度。過渡元素：Sc、Ti、V、Cr、Co、Ni均低于地殼豐度。特征參數(shù)：K*=0.62～5.35，Zr*=0.83～1.99，兩項(xiàng)平均值均大于1，揭示巖漿成因信息為花崗質(zhì)巖石或具島弧性質(zhì)的玄武質(zhì)火山巖。Nb*=0.21～0.29、Sr*=0.06～0.43、P*=0.05～0.92、Ti*=0.04～0.64各參數(shù)平均值均小于1，同樣揭示巖漿成因信息為花崗質(zhì)巖石或具島弧性質(zhì)的玄武質(zhì)火山巖，同時(shí)反映巖石強(qiáng)蝕變，抗交代蝕變能力弱。

由微量元素標(biāo)準(zhǔn)化比值蛛網(wǎng)圖（球粒隕石值主要為Thmpson，1982，部分元素參考Pearce等12個(gè)球粒隕石平均值）（圖2）可以看出，4個(gè)樣品曲線型式大體一致，均顯Rb、Th、K、La、Ce、Nd、Zr、Sm、Y呈峰，相對富集，Ba、Nb、Sr、P、Ti谷（虧損），總體具同源巖漿特征。

5．巖漿形成的溫壓條件

巖漿結(jié)晶溫度：據(jù)Nathan等（1978）提出的陽離子分?jǐn)?shù)溫度計(jì)算方法，求出石英、斜長石結(jié)晶溫度（表5）。該單元石英結(jié)晶溫度為919.36～1099.85℃，平均992.25℃；斜長石結(jié)晶溫度為1040.5～1196.59℃，平均1168.68℃。可見該組火山巖礦物結(jié)晶時(shí)的溫度在1000～1170℃左右。

巖漿中礦物結(jié)晶深度：在Q-Ab-Or-H2O系圖（圖3）上，樣品投點(diǎn)較分散，有兩個(gè)樣品投點(diǎn)在1000×108Pa壓力區(qū)域，表明巖漿冷凝礦物共結(jié)晶時(shí)的深度在3.3km（1GPa≈33km）范圍內(nèi)；有一個(gè)樣品投點(diǎn)遠(yuǎn)落在5000×108Pa以外區(qū)域，可能說明巖漿源區(qū)較深，至少為下地殼。

6．巖漿起源及構(gòu)造環(huán)境探討

該組火山巖A/CNK=0.7～1.35，平均為0.91＜1.1，為次鋁的硅過飽和“I”型花崗質(zhì)巖漿，眾多研究表明這類巖漿多來源于鎂鐵質(zhì)中性火成巖；稀土元素表明δEu為0.52～0.9，平均值0.7，總體弱異常，具大洋拉斑玄武巖屬性；巖石微量元素特征揭示巖漿成因信息為島弧性質(zhì)的玄武質(zhì)火山巖；蝕變英安巖87Sr/86Sr同位素的初始比值為0.709293±0.000051，說明該組物質(zhì)起源于上地殼下部但接近玄武巖源區(qū)；在Rb-Sr與地殼厚度關(guān)系圖解（圖4）中，有兩個(gè)樣品投在30km以上區(qū)域，說明來漿來源深度大于30km，即下地殼硅鎂層（或玄武質(zhì)層）。

眾多研究資料表明“I”型花崗質(zhì)巖漿形成于大洋—大陸會聚板塊較富鎂鐵質(zhì)的大陸板塊邊緣地帶，并經(jīng)歷幔源物質(zhì)墊托，于大陸邊緣陸殼之下發(fā)生不同程度熔融作用形成的。根據(jù)里特曼-戈蒂里圖解（圖5），本組樣品投點(diǎn)落入B區(qū)，為造山帶（島弧及活動大陸邊緣區(qū)）火山巖。

7．結(jié)論及大地構(gòu)造背景

烏賓敖包組火山巖具島弧火山巖性質(zhì)，巖漿起源于下地殼，并形成于島弧或活動大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境。

本區(qū)從中寒武紀(jì)—早奧陶紀(jì)西伯利亞板塊東南緣由被動大陸邊緣轉(zhuǎn)為活動大陸邊緣。早—中奧陶紀(jì)古蒙古洋處于拉張環(huán)境，洋殼南、北向擴(kuò)張推移，受到來自華北板塊一側(cè)的阻擋，在俯沖一側(cè)的洋殼上產(chǎn)生了火山噴發(fā)作用，形成島弧火山及弧后盆地的沉積環(huán)境。構(gòu)成了島弧火山巖、火山碎屑巖建造的沉積和細(xì)碎屑巖及火山巖沉積。表明該地區(qū)古生代陸殼增生帶的帷幕就此悄然拉開。

參考文獻(xiàn)

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