北祁連奧陶紀(jì)摳門子組火山巖特征及構(gòu)造意義

楊運(yùn)軍，張鋒軍，楊克儉，張小明，王明志

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083；2.陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710065)

北祁連奧陶紀(jì)摳門子組火山巖特征及構(gòu)造意義

楊運(yùn)軍1,2，張鋒軍2，楊克儉2，張小明2，王明志2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083；2.陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710065)

青海省祁連縣武松塔拉一帶發(fā)育奧陶紀(jì)摳門子組，以構(gòu)造巖片形式與周圍地層呈斷層或不整合接觸，在摳門子組下段發(fā)育一套巖漿噴發(fā)序列組成的中-基性火山巖建造，巖石類型以安山巖、玄武巖為主，其次為英安質(zhì)、安山質(zhì)及玄武質(zhì)火山碎屑巖。經(jīng)過野外調(diào)查和巖石化學(xué)分析表明：安山巖總體為高鋁富鈉的堿性火山巖系列，其微量元素和稀土元素分配型式具有島弧玄武巖特征 (VAB)；玄武巖總體為次鋁富鈉堿性火山巖系列，其微量元素和稀土元素分配型式和混染的大洋玄武巖(MORB)特征相似。摳門子組火山巖具有2種截然不同的巖石地球化學(xué)特征，構(gòu)造環(huán)境分析具有混染的大洋盆地和島弧雙重屬性，這些大洋玄武巖及島弧火山巖的出現(xiàn)標(biāo)志著中—晚奧陶世北祁連洋殼的俯沖消減事件，該火山活動(dòng)為北祁連早古生代構(gòu)造演化研究提供了依據(jù)。

北祁連武松塔拉;奧陶紀(jì)摳門子組;玄武巖

青海省祁連縣武松塔拉地區(qū)大地構(gòu)造位置處于祁連造山帶北祁連弧盆系南部(潘桂堂等，2012)，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，早古生代巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，是研究祁連造山帶構(gòu)造演化的關(guān)鍵地區(qū)。眾多學(xué)者多年來對北祁連弧盆系物質(zhì)組成和構(gòu)造演化做了大量研究，并取得豐碩的成果，深化了對祁連造山帶的認(rèn)識(夏林圻等，2003；徐學(xué)義等，2003；左國朝等，1997；宋述光等，1997)。已有研究表明祁連造山帶奧陶紀(jì)發(fā)育典型的溝-弧-盆體系，但歷來研究多限于構(gòu)造單元?jiǎng)澐?潘桂堂等，2012)、俯沖帶蛇綠混雜巖研究(張建新等，2006)、沉積盆地及地球化學(xué)特征(閆臻等，2008；杜遠(yuǎn)生等，2006)、同位素測年等方面，事實(shí)上武松塔拉地區(qū)奧陶紀(jì)摳門子組蘊(yùn)含著豐富的沉積-火山巖漿活動(dòng)和構(gòu)造演化信息，該組上段為活動(dòng)邊緣盆地環(huán)境沉積的碎屑巖夾碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖建造，在泥質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)有孔蟲化石，灰?guī)r中產(chǎn)珊瑚、腕足化石，時(shí)代為中晚奧陶世(宋述光等，1997)；下段出露中-基性巖漿噴發(fā)序列組成的火山巖建造，發(fā)育完整的火山噴發(fā)旋回。

筆者以摳門子組下段火山巖為研究對象，著重對其地質(zhì)特征、火山噴發(fā)旋回、巖石地球化學(xué)特征等方面進(jìn)行了較為全面的敘述，在此基礎(chǔ)上對其形成的大地構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行了探討。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

研究區(qū)位于秦祁昆造山系之北祁連弧盆系南緣，和中祁連-湟源地塊以玉石溝-野牛溝-清水溝結(jié)合帶相隔，區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造線呈北西西向，沿區(qū)域性斷裂附近有早古生代基性-超基性巖呈巖珠分布；出露地層主要有寒武紀(jì)香毛山組、泥盆紀(jì)老君山組、石炭紀(jì)臭牛溝組-羊虎溝組、二疊紀(jì)大黃溝組-窯溝組、三疊紀(jì)阿塔寺-尕勒得寺組、白堊紀(jì)下溝組及新近紀(jì)疏勒河組等。

其中摳門子組空間上以構(gòu)造巖片形式與寒武紀(jì)香毛山組(張彥杰等，2003)等呈斷層或角度不整合接觸，走向呈北西西向展布于祁連縣南武松塔拉一帶(圖1)，平面形態(tài)呈剪刀狀，東西長約40余km，中段最窄處不足1 km,東側(cè)南北最寬約10 km，呈斷塊夾于其他地層之間。火山巖主要分布于摳門子組下段，主要分布于區(qū)內(nèi)西北部S204省道吉隆溝兩側(cè)，總體巖性為中-基性火山巖，包括玄武巖、安山巖及火山碎屑巖。

圖1 青海省祁連縣武松塔拉一帶地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geological map ofwusongtala of Qilian County, Qinhai province

2 火山巖特征

2.1 巖石特征

火山巖主要包括安山巖和玄武巖(圖2)，安山巖主要在吉隆溝東發(fā)育，由剖面PM10控制，巖性為杏仁狀安山巖、杏仁狀安山質(zhì)角礫熔巖、安山質(zhì)角礫巖屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰質(zhì)板巖夾杏仁狀玄武巖及硅質(zhì)黏土巖等；玄武巖分布于于吉隆溝西側(cè)，由剖面PM24控制，普遍發(fā)生綠簾石化等蝕變，巖性主要有碎裂巖化玄武巖、碎裂化球顆玄武巖、碎裂巖化強(qiáng)蝕變玄武巖、碎裂巖化巖屑晶屑凝灰?guī)r夾硅質(zhì)巖等，巖石碎裂化特征明顯，沿碎裂裂隙充填后期碳酸鹽脈、絹云母碳酸鹽脈和碳酸鹽石英透閃石脈等。這2種火山巖之間及火山巖與摳門子組上段碎屑巖之間均為韌性斷層接觸，繼承了早古生代弧-陸碰撞期構(gòu)造演化形跡。

圖2 火山巖顯微鏡下特征圖Fig.2 Characteristic of volcanic rocks in microscope

2.2 剖面及火山-沉積旋回特征

2.2.1 玄武巖剖面及旋回特征

在吉隆溝西側(cè)玄武巖中測制了地質(zhì)剖面PM24(圖3)，剖面全長1.77 km，剖面南部被大面積第四紀(jì)覆蓋未見底，但依據(jù)1∶25萬門源幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，該火山巖底部以玄武巖結(jié)束(拜永山等，2007)，上部與摳門子組上段碎屑巖段為斷層接觸。剖面特征描述如下。

摳門子組上段(未見頂)

46.深灰色中厚層狀巖屑砂巖夾細(xì)粒長石石英砂巖

43.67 m

摳門子組下段

45.深灰-灰綠色中厚層長石石英砂巖夾碎裂巖化玄武巖

56.29 m

44.淺灰-灰白色英安質(zhì)角礫巖

7.25 m

43.深灰-灰綠色蝕變長石石英砂巖夾火山碎屑巖

15.41 m

42.淺灰-灰白色英安質(zhì)角礫巖

2.72 m

41.深灰色含巖屑砂巖夾蝕變安山巖

38.07 m

40.灰-灰綠色含火山碎屑粉砂質(zhì)板巖夾砂巖

14.06 m

39.灰白色英安質(zhì)角礫巖

3.52 m

38.灰綠色玄武巖夾玄武質(zhì)沉凝灰?guī)r

29.89 m

37.灰綠色杏仁狀玄武巖

28.42 m

36.灰綠色-灰色玄武巖

60.19 m

35.暗紅色玄武安山巖

4.39 m

34.灰-灰綠色塊狀玄武巖

43.88 m

33.灰-灰褐色含角礫巖屑、晶屑凝灰質(zhì)板巖夾少量硅質(zhì)板巖

78.13 m

32.灰-灰綠色凝灰質(zhì)板巖夾硅質(zhì)板巖及少量火山碎屑巖

20.84 m

31.灰-灰白色大理巖夾少量灰綠色透閃石化閃長巖脈

88.87 m

30.灰-灰白色中薄層大理巖

5.81 m

29.灰-灰黃色中層狀石英質(zhì)礫巖

19.60 m

28.灰綠色中薄層層狀蝕變砂巖

17.69 m

圖3 青海省祁連縣摳門子組下段玄武巖剖面圖(數(shù)字代表剖面分層號，巖性見分層描述)Fig.3 Basalt Profile of Ordovician lower Koumenzi Formation in Qilian County, Qinhai province

27.淺灰色大理巖化灰?guī)r夾蝕變粉砂巖

8.04 m

26.灰綠色強(qiáng)蝕變輝長巖

56.75 m

25.淺灰-淺灰綠色含粉砂質(zhì)凝灰?guī)r夾球顆玄武巖

28.78 m

24.淺灰綠色碎裂巖化球顆玄武巖

42.47 m

23.暗紅色薄層狀硅質(zhì)巖

1.96 m

22.灰綠色塊狀玄武巖

87.66 m

21.灰綠色殘余枕狀玄武巖

52.88 m

20.灰褐-灰綠色碎裂巖化蝕變玄武巖

18.00 m

19.暗紅色薄層狀硅質(zhì)巖

0.86 m

18.灰褐-灰綠色碎裂巖化玄武巖

22.54 m

17.紫紅色葉片狀凝灰質(zhì)粉砂巖

0.60 m

16.灰綠色玄武質(zhì)火山角礫巖

24.00 m

15.灰褐-灰綠色蝕變玄武巖，局部夾硅質(zhì)條帶

12.86 m

14.暗紫色薄層狀褐鐵礦化硅質(zhì)巖

16.05 m

13.灰-灰綠色碎裂化玄武巖

23.75 m

12.暗紫紅色-灰綠色碳酸鹽化碎裂化球顆玄武巖

10.91 m

11.灰-灰綠色殘余枕狀碎裂巖化球顆玄武巖

44.39 m

10.暗紅色-灰綠色碎裂化蝕變玄武巖

57.40 m

9.淺灰綠色碎裂化蝕變玄武巖

15.89 m

8.暗紅色條帶狀、透鏡狀硅質(zhì)巖夾玄武巖

2.65 m

7.淺灰綠色塊狀碎裂化蝕變玄武巖

22.48 m

6.暗紅色褐鐵礦化硅質(zhì)巖

3.56 m

5.淺灰綠色塊狀蝕變玄武巖

32.04 m

4.暗紫紅色薄層碎裂巖化硅質(zhì)巖

0.71 m

3.淺灰綠色塊狀蝕變玄武巖

22.43 m

2.暗紫紅色薄層碎巖化硅質(zhì)巖

1.07 m

1.淺灰綠色塊狀碎裂巖化蝕變玄武巖(未見底)

5.70 m

PM24剖面上火山巖段可劃分為3個(gè)火山噴發(fā)旋回，每個(gè)旋回由多個(gè)次旋回和韻律組成，由火山爆發(fā)-噴溢-間歇(接受沉積)相韻律式組成，各旋回之間為整合接觸，剖面旋回特征敘述如下。

第一旋回,火山巖由1～17層多個(gè)噴溢-沉積韻律構(gòu)成旋回，玄武巖經(jīng)歷一定蝕變。頂部由溢流相-爆發(fā)相-沉積相構(gòu)成構(gòu)成一個(gè)次級火山沉積旋回(15～17層)，火山巖厚度233.99 m，巖相為噴溢相，由下向上噴溢強(qiáng)度弱—強(qiáng)。

第二旋回，包括18～33層，由多個(gè)噴溢-沉積韻律構(gòu)成旋回，由火山角礫凝灰?guī)r、玄武巖組成，噴發(fā)厚度276.93 m，巖相為爆發(fā)相-噴溢相，噴發(fā)強(qiáng)度由弱—強(qiáng)—弱，與第三次旋回間有碎屑巖和碳酸鹽巖沉積間隔。

第三旋回，由34～45層構(gòu)成第3個(gè)火山-沉積旋回，巖性包括巖屑-晶屑凝灰?guī)r、玄武巖、凝灰?guī)r、英安質(zhì)角礫巖少量安山巖、玄武巖及沉積韻律組成，火山巖總厚403.06 m，巖相為爆發(fā)相-噴溢相，由下向上噴溢強(qiáng)度弱—強(qiáng)—弱，最終火山活動(dòng)基本趨于平靜。

2.2.2 安山巖剖面及旋回特征

在吉隆溝東側(cè)測制了地質(zhì)剖面PM10，剖面全長2.8 km，用以控制安山巖段，剖面南測被第四紀(jì)和新近紀(jì)疏勒河組不整合覆蓋未見底，北側(cè)20～33層為摳門子組上段碎屑巖段，二者為斷層接觸，剖面描述如下(圖4)。

扣門子組上段O3k2

33.灰-淺灰色粉砂質(zhì)絹云母板巖

10.05 m

32.淺灰色中薄層狀灰?guī)r質(zhì)角礫巖

3.35 m

31.淺灰綠色黏土板巖夾少量含粉砂黏土板巖

50.07 m

30.灰色含礫板巖

8.60 m

29.灰-深灰色黏土板巖

47.66 m

28.灰-淺灰色硅質(zhì)板巖

15.89 m

27.灰-淺灰色硅質(zhì)板巖夾粉砂質(zhì)板巖

30.97 m

26.灰-深灰色粉砂質(zhì)板巖夾巖屑砂巖扣門子組下段O3k1

12.73 m

25.灰-淺灰綠色變余巖屑晶屑沉凝灰?guī)r

54.18 m

24.灰-灰褐色鈣質(zhì)板巖

14.71 m

23.灰-淺灰色碳酸鹽化沉凝灰?guī)r夾含礫石不等粒含鈣巖屑砂巖

147.04 m

22.深灰色中層狀復(fù)成分礫巖夾互粉砂質(zhì)板巖

26.52 m

21.灰-淺灰綠色沉凝灰?guī)r

23.01 m

20.淺灰綠色含粉砂黏土板巖

155.20 m

19.灰色杏仁狀安山質(zhì)角礫熔巖

174.69 m

18.灰-淺灰色杏仁狀玄武巖

16.19 m

17.灰-灰綠色片理化含火山角礫沉凝灰?guī)r夾團(tuán)塊玄武巖

40.47 m

16.灰黑色含褐鐵礦化黏土硅質(zhì)板巖

21.18 m

15.灰色含碳泥質(zhì)石英雜砂巖夾灰?guī)r條帶、含火山角礫沉凝灰?guī)r

126.51 m

14.灰-深灰色凝灰質(zhì)絹云母板巖

82.68 m

13.強(qiáng)片理化、褐鐵礦化凝灰質(zhì)板巖

18.33 m

12.深灰色塊狀安山巖

94.93 m

11.淺灰綠色蝕變玄武質(zhì)角礫熔巖

8.60 m

10.淺灰綠色玄武質(zhì)角礫巖夾玄武巖

25.79 m

9.暗褐紅色杏仁狀安山巖

39.62 m

8.杏仁狀安山質(zhì)角礫熔巖

30.59 m

7.安山質(zhì)角礫巖屑凝灰?guī)r

20.96 m

6.安山質(zhì)角礫巖屑晶屑凝灰?guī)r

43.53 m

5.暗紫紅色強(qiáng)蝕變中粗粒巖屑雜砂巖

8.52 m

4.淺灰綠色硅質(zhì)黏土巖

26.37 m

3.淺灰綠色片理化玄武巖

20.89 m

2.淺灰綠色玄武質(zhì)沉凝灰?guī)r

37.30 m

1.淺灰綠色蝕變沉凝灰?guī)r、粉砂巖夾硅質(zhì)巖及砂巖條帶(未見底)

132.53 m

剖面PM10第一火山-沉積旋回由1～3層組成，厚191.82 m，由玄武質(zhì)凝灰?guī)r-玄武巖韻律組成，巖相為爆發(fā)相-噴溢相，強(qiáng)度弱。

第二旋回包括6～12層，厚264.2 m，由安山質(zhì)凝灰?guī)r、角礫熔巖、安山巖組成，呈現(xiàn)2個(gè)噴發(fā)韻律，巖相爆發(fā)相-噴溢相，火山活動(dòng)強(qiáng)度較大。

第三旋回包括13～19層，厚度大于332.36 m，由角礫凝灰?guī)r-玄武巖、安山質(zhì)角礫熔巖，爆發(fā)相-噴溢相，由下向上噴溢強(qiáng)度弱-強(qiáng)。

第四旋回包括21～25層，主要為碎屑巖中凝灰?guī)r夾層，厚度224.23 m，主要為爆發(fā)相，噴發(fā)強(qiáng)度弱。

3 地球化學(xué)特征

3.1 巖石化學(xué)特征

巖石化學(xué)含量分析結(jié)果見表1，從表中可以看出，以SiO2含量大致分為2組。PM10為代表樣品，5件樣品SiO2含量為53.7×10-2～59.43×10-2，屬中性巖范疇，在硅堿分類圖(TAS)圖解上投到玄武質(zhì)粗面安山巖(S2)區(qū)(圖5)。里特曼指數(shù)(σ)平均為4.03，均大于3.3，樣品大部分位于Ir分界線的上方，全堿含量(Alk)變化于5.5×10-2～7.67×10-2,平均為6.94×10-2，Na2O/K2O值遠(yuǎn)大于1，具有富堿高鈉特征，為堿性巖石序列的堿性玄武巖，個(gè)別樣品為亞堿性；TiO2含量不高，為0.68×10-2～0.87×10-2，平均0.83×10-2；Al2O3含量較均勻，為15.37×10-2～19.22×10-2，平均17.59×10-2，屬高鋁玄武巖；MgO含量較均勻，為4.53×10-2～6.05×10-2，平均為5.14×10-2；Fe2O3、CaO含量偏高，MnO含量偏低。長英指數(shù)FL64.99～82.09，平均71.06，鎂鐵指數(shù)47.02～59.45，平均52.86，皆較大，說明巖漿的分離結(jié)晶作用程度較高；拉森指數(shù)為負(fù)值，說明巖石酸度較大；m/f值分別為平均1.64，屬于鐵質(zhì)基性巖類；固結(jié)指數(shù)(SI)25.19～32.28，平均為28.78，隨著SiO2含量增高固結(jié)指數(shù)具遞減趨勢；分異指數(shù)(DI)值較高，為57.72～63.05，平均為61.51，表明巖漿分異演化較徹底，巖石基性程度相對高。A/CNK值為1.46～2.29，平均1.82均大于1?？傮w為高鋁高鈉堿性安山巖系列。

PM24剖面為代表的7件樣品SiO2含量介于46.53×10-2～49.14×10-2，屬基性巖范疇，在硅堿分類圖解(TAS)(圖5)上，樣品投影到粗面玄武巖(S1)及玄武巖(B)區(qū)；里特曼指數(shù)(σ)平均為4.0，大于3.3，為堿性系列，樣品大部分位于Ir分界線的上方，全堿含量(Alk)變化為1.42×10-2～6.21×10-2,平均為4.04×10-2，Na2O/K2O值遠(yuǎn)大于1，具有富堿高鈉特征，為堿性序列的堿性玄武巖，個(gè)別為亞堿性；TiO2含量不高，為0.69×10-2～1.88×10-2，平均為1.30×10-2；Al2O3含量較均勻，為13.1×10-2～16.65×10-2，平均為14.37×10-2，屬次鋁玄武巖；MgO含量較均勻?yàn)?.72×10-2～8.64×10-2，平均為5.99×10-2；Fe2O3、CaO含量偏高，MnO含量偏低。長英指數(shù)為18.58～50.2，平均為31.97；鎂鐵指數(shù)為49.15～71.1，平均為61.58皆較大，巖漿的分離結(jié)晶作用程度較高；m/f值分別為平均1.18，屬于鐵質(zhì)基性巖類；固結(jié)指數(shù)(SI)為22.13～39.1，平均為30.47。隨著SiO2含量增高固結(jié)指數(shù)具遞減趨勢，分異指數(shù)(DI)值為19.49～46.15，平均為36.77，表明巖漿的分異演化較徹底，巖石基性程度相對高。A/CNK值為0.79～1.61，平均為1.13，多大于1。總體為分異較徹底的次鋁高鈉堿性玄武巖系列。

圖4 青海省祁連縣摳門子組下段安山巖剖面素描圖(數(shù)字代表剖面分層號，巖性見分層描述)Fig.4 Andesite Profile sketch ofOrdovician lower Koumenzi Formation in Qilian County, Qinhai province

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，上方為堿性，下方為亞堿性;△.安山巖組;┼.玄武巖組圖5 摳門子組火山巖TAS圖解Fig.5 TAS diagram of Koumenzi Formation volcanic rocks

3.2 稀土元素特征

圖6 扣門子組安山巖稀土元素配分曲線圖Fig.6 REE patterns for andesite in Koumenzi Formation

稀土元素含量分析結(jié)果見表2，稀土元素配分曲線見圖6、圖7。

圖7 扣門子組玄武巖稀土元素配分曲線圖Fig.7 REE patterns for basalt in Koumenzi Formation

PM10上安山巖樣品稀土元素總量(∑REE)為138.3×10-6～200.43×10-6，平均為155.08×10-6，稀土總量不高，(∑Ce/∑Y)=3.51～4.74，平均為4.09，表明輕、重稀土元素分異明顯，(La/Yb)N=8.79～13.66，平均為11.53，曲線右傾，斜率較大，屬輕稀土富集型；(La/Sm)N=4.45～9.41，輕稀土分餾強(qiáng)烈，(Gd/Yb)N=1.85～2.09，表明重稀土分餾較明顯，富集程度一般，δEu=0.62～1.04，平均為0.9，Eu未發(fā)生虧損；δCe=0.90～0.97，顯微弱Ce負(fù)異常，表明巖漿經(jīng)歷了后期同化混染作用，稀土元素特征具有島弧玄武巖特點(diǎn)。

PM24上玄武巖稀土元素總量(∑REE)為(70.49～201.85)×10-6，平均為146.4×10-6，稀土總量不高。樣品輕、重稀土元素比值(∑Ce/∑Y)=0.97～1.11，輕重稀土略有分餾，(La/Yb)N=0.75～5.13(平均為1.68)，輕稀土曲線變化平穩(wěn)，Sm富集La等略有虧損；(La/Sm)N=0.13～0.3，輕稀土基本未分餾，(Gd/Yb)N=1.82～6.47，重稀土分餾較弱，，δEu=0.54～1.94，平均0.92，Eu具弱的虧損。δCe=0.93～0.96，顯微弱Ce負(fù)異常，微量元素具有幔源特征，但經(jīng)受了地殼混染，表明巖漿經(jīng)歷了后期同化混染作用。

3.3 微量元素特征

從微量元素含量分析結(jié)果(表3)及微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖8、圖9)可以看出：微量元素特征在2條剖面上也具有截然不同的曲線形式，蛛網(wǎng)圖上剖面PM10安山巖不相容大離子親石元素Rb、Ba、K、U及輕稀土元素La、Nb、Sm明顯富集，高場強(qiáng)元素Sr、Zr、Nd元素相對虧損。元素呈雙隆起的曲線形式，曲線特征和匯聚板塊邊緣噴發(fā)的火山弧玄武巖(VAB)相似。

圖8 扣門子組安山巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig.8 Primitive mantle trace elment spiderdiagram for andesite in Koumenzi Formation

圖9 扣門子組玄武巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig.9 Primitive mantle trace elment spider diagram forbasalt in Koumenzi Formation

剖面PM24玄武巖樣品在微量元素蛛網(wǎng)圖上，大離子親石元素Ba、U富集，Rb、K相對虧損，輕稀土元素Sm明顯富集，高場強(qiáng)元素Ta、Hf明顯富集，應(yīng)該是受地殼混染， Rb、K、Ti元素呈明顯的低谷，元素呈現(xiàn)峰谷迭起的曲線形式，曲線形態(tài)和在板塊邊緣深海環(huán)境下噴發(fā)的洋中脊玄武巖(MORB)相似。

3.4 環(huán)境討論

綜合以上剖面巖石特征、巖石化學(xué)、地球化學(xué)等結(jié)果，再結(jié)合構(gòu)造判別圖解進(jìn)行分析：在Ti-Zr火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖上，4件安山巖樣品均投到島弧玄武巖區(qū)，7件玄武巖則投到洋中脊區(qū)內(nèi)(圖10)；在Ti/100-Zr-Sr/2火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖上，5件安山巖樣品投到鈣堿性玄武巖(島弧)區(qū)內(nèi)，7件玄武巖樣品除1件投到島弧投到拉斑玄武巖區(qū)外，6件樣品均投到洋脊拉斑玄武巖區(qū)內(nèi)(圖11)；在TiO2*10-Al2O3-K2O*10構(gòu)造環(huán)境判別圖上(圖12)，5件安山巖樣品全部投到島弧造山帶玄武巖，安山巖區(qū)，7件玄武巖樣品多投到大洋玄武巖、個(gè)別投大陸裂谷型玄武巖、安山巖區(qū)，說明其形成過程源區(qū)多受地殼混染；在3K2O*10-2TiO2-MgO構(gòu)造環(huán)境判別圖上(圖13)，5件安山巖樣品也均投到島弧玄武巖區(qū)，7件玄武巖樣品多投到大洋玄武巖區(qū)，個(gè)別投到過渡型玄武巖區(qū)。Fe2O3/FeO除個(gè)別樣品外均<1，說明火山噴發(fā)處于海底還原環(huán)境。綜上所述，以剖面PM10為代表的安山巖構(gòu)造位置屬島弧構(gòu)造環(huán)境，以剖面PM24為代表的玄武巖屬受地殼混染的大洋構(gòu)造環(huán)境。

圖10 Ti-Zr火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(據(jù)Peace，1980，數(shù)字為樣品編號見表1)Fig.10 Ti-Zr Tectonic environmeng discrimination diagram for volcanic rocks

圖11 Ti/100-Zr-Sr/2火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(據(jù)Peace & Cann，1973，數(shù)字為樣品編號,見表1)Fig.11 Ti/100-Zr-Sr/2 Tectonic environmeng discrimination diagram for volcanic rocks

圖12 K2O×10-TiO2×10-Al2O3火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖(據(jù)趙崇賀，1989，數(shù)字為樣品編號見表1)Fig.12 K2O×10-TiO2×10-Al2O3 Tectonic environmeng discrimination diagram for volcanic rocks

圖13 3K2O-2TiO2-MgO火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖(據(jù)莫宣學(xué)，1993，數(shù)字為樣品編號,見表1)Fig.13 3K2O-2TiO2-MgO Tectonic environmeng discrimination diagram for volcanic rocks

4 結(jié)論

已有研究表明：北祁連弧盆系為一個(gè)典型的加里東期造山帶，它保存有典型的早古生代溝-弧-盆體系板塊構(gòu)造演化記錄，經(jīng)歷寒武紀(jì)后期—奧陶紀(jì)初期成熟洋盆、早奧陶世開始北祁連洋盆的俯沖消減及志留紀(jì)—早中泥盆世的弧-陸碰撞構(gòu)造演化和沉積序列(杜遠(yuǎn)生等，2004)。在中晚奧陶世發(fā)育了以中基性-中酸性系列火山巖為標(biāo)志的火山弧，通過摳門子組下段中基性火山巖研究表明如下。

(1)以剖面PM10為代表的安山巖系列巖石特征顯示主要為高鋁的堿性玄武巖系列；具有較高的稀土含量，輕稀土分餾明顯，微量元素中不相容大離子親石元素Rb、Ba、K、U及輕稀土元素La、Nb、Sm明顯富集；高場強(qiáng)元素Sr、Zr、Nd元素相對虧損；Eu未發(fā)生虧損，顯微弱Ce負(fù)異常；巖石化學(xué)特征表明巖漿經(jīng)歷了后期同化混染作用，特征具有匯聚板塊邊緣噴發(fā)的島弧玄武巖(VAB)特點(diǎn)。

(2)以剖面PM24為代表的碎裂巖化玄武巖屬于次鋁的堿性玄武巖系列；巖石地球化學(xué)特征稀土元素總量不高，輕稀土基本未分餾，重稀土分餾較弱，Eu具弱的虧損；微量元素蛛網(wǎng)圖上大離子親石元素Ba、U富集，Rb、K相對虧損，輕稀土元素Sm及高場強(qiáng)元素Ta、Hf明顯富集， Rb、K、Ti元素呈明顯的低谷，元素呈現(xiàn)峰谷迭起的曲線形式，微量元素具有幔源特征。但經(jīng)受了地殼混染，表明巖漿經(jīng)歷了后期同化混染作用，曲線形態(tài)和在板塊邊緣深海環(huán)境下噴發(fā)的洋中脊玄武巖(MORB)相似。

(3)結(jié)合火山巖特征及構(gòu)造判別圖解，2種火山巖分別具有島弧和混染的大洋玄武巖特性,分別代表島弧和混染的大洋盆地雙重構(gòu)造屬性。其火山巖沉積-噴發(fā)旋回和活動(dòng)記錄了在中晚奧陶世祁連洋俯沖消減期間，在靠近俯沖帶內(nèi)側(cè)大陸方向形成了高鋁的堿性玄武巖，中—晚奧陶世大洋玄武巖及島弧火山巖的噴發(fā)標(biāo)志著祁連洋早古生代的俯沖消亡演化記錄。

致謝：本文是在青海省基金項(xiàng)目“青海省剛察縣熱水地區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”基礎(chǔ)上的總結(jié)成果，對參加過野外工作的項(xiàng)目組全體人員付出的辛勤工作表示感謝，同時(shí)在野外期間中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所閆臻博導(dǎo)進(jìn)行了現(xiàn)場精心指導(dǎo)，在成文過程中得到陳雋璐研究員的指導(dǎo)，在此一并表示謝意！

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Characteristics and Tectonic Significance of the Volcanic Rock in Ordovician Koumenzi Formation, North Qilian Orogen

YANG Yunjun1,2, ZHANG Fengjun2, YANG Kejian2, ZHANG Xiaoming2,WANG Mingzhi2

(1.China University of Geosciences, Beijing 100083, Beijing,China; 2.Shaanxi Center of Geological Survey, Xi’an 710065, Shaanxi,China)

The Ordovician Koumenzi formation located in south Wusongtala of Qilian county exists as a tectonic slice confined by ductile and brittle faults, and enclosed in surrounding strata.The lower unit of this formation is composed of a set of intermediate-mafic volcanic layers bearing a clear magmatic eruption sequence, with lithologies of andesite, basalt and less dacitic, andesitic and basaltic pyroclastics.Field investigation and geochemical analyses indicate that the andesite is high aluminum and sodium alkaline volcanic rock; its trace element and the REE characteristics exhibits oceanic island-arc basalt features (VAB).Basalt combination in general belongs to poor aluminum and high sodium alkaline basalt series, which bears similarities to contaminated oceanic basalt(MORB) in terms of trace elements and the REE characteristics.The volcanic rocks of Koumenzi formation have two distinct lithogeochemical characteristics.Analysis on the tectonic setting show dual attributes of contaminated ocean basin and island arc.The occurrence of oceanic basalt and island arc volcanic rock implicate subduction event of oceanic crust of north Qilian in Middle-Late Ordovician.The volcanic activity record provides evidence for tectonic evolution of North Qilian in Early Paleozoic.

Wusongtala of North Qilian orogen; Ordovician Koumenzi formation; basalt

2014-12-11；

2015-02-01

“青海省剛察縣熱水地區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”(KD2011-3-9)

楊運(yùn)軍(1972-)，男，中國地質(zhì)大學(xué)(北京)在讀博士，高級工程師，主要從事大地構(gòu)造與礦產(chǎn)調(diào)查研究。E-mail：sxddyyyj@163.com

P588.1

A

1009-6248(2015)01-0026-11