內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組火山巖巖石學(xué)特征

張紅晨，賀秋利，邊雄飛，宋 鵬，王立考，武 鵬

1.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北 石家莊 050031；2.山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘察院，山東 招遠(yuǎn) 265400

內(nèi)蒙古西烏旗迪彥廟地區(qū)中生代火山巖分布廣泛，以往的研究程度較低，作者近幾年對(duì)白音高老組火山巖作了詳細(xì)的野外地質(zhì)剖面測(cè)制、路線地質(zhì)調(diào)查及系統(tǒng)的巖石學(xué)研究，結(jié)合火山巖地球化學(xué)特征，深入對(duì)內(nèi)蒙古迪彥廟火山巖研究，并探討火山巖漿的成因和形成機(jī)制，旨在為區(qū)內(nèi)火山巖的對(duì)比研究提供確切資料，深化大興安嶺火山巖帶的研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

迪彥廟地區(qū)位于大興安嶺南部，地處華北板塊與西伯利亞板塊之間的匯聚地帶。該地區(qū)構(gòu)造演化經(jīng)歷了古生代開始的古亞洲洋多階段俯沖、地殼增生、多地體聚合，中生代時(shí)期的蒙古—鄂霍茨克洋閉合和晚古生代開始的來自古太平洋板塊對(duì)歐亞大陸板塊俯沖作用的影響。迪彥廟地區(qū)發(fā)育較老的為古生界蛇綠構(gòu)造混雜巖，在迪彥廟地區(qū)呈北東向展布，二疊系的侵入巖和碎屑巖分布于整個(gè)研究區(qū)，中生代火山巖分布較廣泛，主要集中在陶勒斯陶勒蓋和迪彥廟東40 km，地層具有北東向展布特征，該地層自下而上依次劃分為上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、瑪尼吐組和下白堊統(tǒng)白音高老組，三個(gè)組之間呈整合接觸關(guān)系，滿克頭鄂博組角度不整合覆蓋于下二疊統(tǒng)壽山溝組之上（圖1）。

2 白音高老組火山巖地質(zhì)特征

圖1 迪彥廟地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖（引自李英杰等《內(nèi)蒙古西烏珠穆沁旗迪彥廟蛇綠巖的識(shí)別》）Fig.1 Schematic geological map of Diyanmiao area(After LI Ying-jie)

白音高老組為一套酸性熔巖、酸性火山碎屑巖、酸性熔結(jié)凝灰?guī)r夾火山碎屑沉積巖、沉積巖，含動(dòng)、植物化石，整合于瑪尼吐組中性火山巖之上，內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組火山巖地層受北東向斷裂構(gòu)造和火山盆地控制，整體展布方向?yàn)楸睎|向。根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)巖石的巖性特征、組合特征、分布特征以及與瑪尼吐組接觸關(guān)系，將其定為白音高老組。依據(jù)區(qū)域上同位素年齡信息，白音高老組的形成時(shí)代為早白堊世。

作者等在薩臘勒哈昭一帶做了一條橫切該組的NE 向（方位角62°）實(shí)測(cè)剖面（P10C,圖2）。對(duì)該剖面的研究表明，迪彥廟下白堊統(tǒng)白音高老組為一套以酸性火山碎屑巖、熔巖為主的火山巖，少量火山角礫巖，火山碎屑巖與熔巖呈互層出現(xiàn)。該組火山巖位于火山盆地的北東側(cè)，剖面上產(chǎn)狀傾向均向西。巖石呈酸性，多為灰白、淺黃色，有些具流動(dòng)構(gòu)造。該組火山巖與上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組接觸，整合覆蓋于瑪尼吐組灰綠色粗安巖之上?，斈嵬陆M亦屬于陸相火山巖系，但以粗安巖、安山巖等中性巖的大量出現(xiàn)而與上覆的白音高老組相區(qū)別。

3 白音高老組火山巖巖相學(xué)特征

基于對(duì)薩臘勒哈昭等剖面的系統(tǒng)野外觀察和取樣研究，確定白音高老組火山巖以流紋巖、流紋質(zhì)含角礫晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)熔結(jié)火山角礫巖為主，局部出露凝灰質(zhì)礫巖，主要巖石類型的巖相學(xué)特征如下：

流紋巖，淺黃色-灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，有些地段流動(dòng)構(gòu)造顯著。斑晶主要為鉀長(zhǎng)石、酸性斜長(zhǎng)石和少量石英，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%左右，鉀長(zhǎng)石半自形板狀，零散分布，鉀長(zhǎng)石見強(qiáng)烈高嶺土化，斜長(zhǎng)石見絹云母化，它形細(xì)粒石英呈團(tuán)塊狀分布，可能為重結(jié)晶產(chǎn)物，也可能為硅化成因。基質(zhì)由霏細(xì)狀的長(zhǎng)英質(zhì)礦物和少量玻璃質(zhì)組成（圖3a、3b）。

圖2 迪彥廟薩臘勒哈昭下白堊統(tǒng)白音高老組火山巖實(shí)測(cè)剖面圖(P10C)Fig.2 Measured prof ile (P10C) of Baiyingaolao Formation volcanic rocks of lower Cretaceous, Diyanmiao

圖3 白音高老組火山巖野外、顯微照片F(xiàn)ig.3 Micrograph in f ield of Baiyingaolao Formation volcanic rocks

流紋質(zhì)含角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，顏色為黃灰色，熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)，假流紋構(gòu)造。巖石主要由角礫、巖屑、漿屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫多呈次棱角狀，輪廓較清楚，主要由流紋巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r和泥質(zhì)板巖組成，大小多在2～15 mm 之間，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約15%。巖屑多呈棱角狀，大小一般0.5～2 mm。漿屑多呈拉長(zhǎng)的長(zhǎng)條帶狀，定向排列而成假流紋構(gòu)造，大小一般2～ 10 mm。晶屑多呈棱角狀，成分主要由石英、蝕變鉀長(zhǎng)石和少量蝕變斜長(zhǎng)石、蝕變角閃石等組成，大小一般0.1～2 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約20%。鉀長(zhǎng)石均已不同程度高嶺土化，石英具熔蝕結(jié)構(gòu)。玻屑多呈拉長(zhǎng)的弧面棱角狀，彼此熔結(jié)，繞過碎屑分布，顯示假流紋構(gòu)造，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%?；鹕綁m，脫玻呈霏細(xì)狀長(zhǎng)英質(zhì)礦物和粘土類礦物等，并分布于上述碎屑之間（圖3c、3d）。

流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，黃灰色-灰白色，凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由巖屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。巖屑多呈次棱角－次園狀，輪廓較清楚，主要由凝灰?guī)r、流紋巖、粗安巖和泥質(zhì)板巖組成，大小一般0.1～2 mm。晶屑多呈棱角狀，主要由石英、蝕變鉀長(zhǎng)石和少量蝕變斜長(zhǎng)石，大小一般0.1～2 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為50%左右。正長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石均已不同程度高嶺土化、絹云母化，石英和透長(zhǎng)石具熔蝕結(jié)構(gòu)。玻屑和火山塵，一般小于0.1 mm，二者均已脫玻呈霏細(xì)狀長(zhǎng)英質(zhì)礦物、粘土類礦物等，分布于上述碎屑之間。

流紋質(zhì)火山角礫巖，黑褐色，熔結(jié)火山角礫結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由巖屑、漿屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫多呈次棱角－棱角狀，輪廓較清楚，主要由流紋巖、凝灰?guī)r和少量火山玻璃等組成，大小一般2～10 mm，大者達(dá)15 mm。巖屑多呈棱角狀， 輪廓較清楚，大小一般0.3～2 mm。漿屑多呈拉長(zhǎng)的長(zhǎng)條帶狀，定向排列而成假流紋構(gòu)造，，晶屑多呈棱角狀，主要由長(zhǎng)石和石英組成，長(zhǎng)石見高嶺土化、絹云母化，玻屑和火山塵多已脫玻呈霏細(xì)狀長(zhǎng)英質(zhì)礦物，分布于上述碎屑之間，并見粘土化現(xiàn)象。

4 火山巖巖石化學(xué)特征

4.1 主量元素

內(nèi)蒙古迪彥廟下白堊統(tǒng)白音高老組火山巖主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定數(shù)據(jù)列于表1.從表中可以看出，本區(qū)火山巖SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，變化范圍為74.54%～77.21%，在TAS 圖（圖4）上，主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)全部投在流紋巖區(qū)域，這與白音高老組為一套酸性火山巖的特征一致。

4.2 微量、稀土元素

將流紋巖中微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖中，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線均右傾，輕稀土富集而重稀土虧損，ΣREE 變化于（119.74～247.45）×10-6之間，LaN/YbN 為2.40～13.28，δEu 變化范圍為0.11～0.41，出現(xiàn)明顯的Eu 負(fù)異?，F(xiàn)象，這表明源區(qū)可能有斜長(zhǎng)石結(jié)晶作用殘留或者巖漿演化過程中經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。所有樣品在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上的分布形式相似，大離子親石元素LILE（Rb、Th、K）富集明顯，高場(chǎng)強(qiáng)元素HFSE（P、Sr、Ti）虧損，Ba 明顯虧損，而U、Se 相對(duì)富集。這些特征與許多地區(qū)白音高老組酸性火山巖巖稀土元素變化的一般規(guī)律相一致。

表1 內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組火山巖主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定數(shù)據(jù)Table 1 Main elements average content data of Baiyingaolao Formation in Diyanmiao, Inner Mongolia%

圖4 內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組TAS圖解Fig.4 TAS diagram of Baiyingaolao Formation in Diyanmiao, Inner Mongolia

5 白音高老組火山巖成因

酸性火山巖的成因主要有來源于地殼物質(zhì)的部分熔融、地幔巖漿分離結(jié)晶作用或者與地殼物質(zhì)的混合、混染作用有關(guān)等。研究區(qū)流紋巖具有LREE元素富集、HREE 虧損、輕重稀土元素分餾明顯的特點(diǎn)，大離子親石元素Rb、Th、K 富集明顯，Ba明顯虧損，高場(chǎng)強(qiáng)元素Sr、Ti、P 強(qiáng)烈虧損。Eu、P、Sr 強(qiáng)烈虧損，表明在巖漿源區(qū)中可能有斜長(zhǎng)石、磷灰石殘留。本區(qū)流紋巖Ti 質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，Ti/Y小于100，Ti/Zr 小于10，表明本區(qū)流紋巖為典型的殼源巖漿系列，是陸殼巖石部分熔融的產(chǎn)物。

6 結(jié)論

根據(jù)內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組火山巖巖石學(xué)研究，可以初步得到以下結(jié)論：

（1）內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組為一套酸性火山巖，其巖性以流紋巖、火山碎屑巖為主，流紋巖中流動(dòng)構(gòu)造發(fā)育，火山碎屑巖發(fā)育假流紋構(gòu)造，流紋巖和火山碎屑巖多呈互層出現(xiàn)。根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)巖性特征、組合特征、分布特征、與瑪尼吐組接觸關(guān)系及區(qū)域上同位素年齡信息，白音高老組的形成時(shí)代為早白堊世。

（2）白音高老組流紋巖的巖石地球化學(xué)特征表現(xiàn)為富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，部分大離子親石元素富集而Ba、Sr 和高場(chǎng)強(qiáng)元素強(qiáng)烈虧損等特征，推測(cè)該流紋巖是由中下地殼物質(zhì)部分熔融形成的。

致謝∶成文過程中得到李紅陽老師及石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院內(nèi)蒙古區(qū)調(diào)項(xiàng)目全體成員的指導(dǎo)與幫助，在此表示誠(chéng)摯的謝意。

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