內(nèi)蒙古五岔溝地區(qū)新生代玄武巖巖石學(xué)特征及成因探討

■陳亮　高勇　白志偉

（1,3內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司　內(nèi)蒙古　呼和浩特　010010；2內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院　內(nèi)蒙古　呼和浩特　010010）

內(nèi)蒙古五岔溝地區(qū)新生代玄武巖巖石學(xué)特征及成因探討

■陳亮1高勇2白志偉3

（1,3內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司內(nèi)蒙古呼和浩特010010；2內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院內(nèi)蒙古呼和浩特010010）

論文通過對(duì)內(nèi)蒙古五岔溝地區(qū)新生代玄武巖的巖相學(xué)、巖石化學(xué)、地球化學(xué)等方面進(jìn)行研究。確定了五岔溝地區(qū)新生代玄武巖為大陸拉斑玄武巖，探討了玄武巖的巖漿源區(qū)及性質(zhì)，闡明了玄武巖形成的構(gòu)造環(huán)境。

五岔溝拉斑玄武巖分離結(jié)晶地球化學(xué)大陸拉張帶

0　引言

關(guān)于大興安嶺地區(qū)玄武巖巖石學(xué)特征，元素、同位素地球化學(xué)特征及其形成的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境是許多地質(zhì)科學(xué)家普遍研究的重要問題。但是對(duì)五岔溝地區(qū)火山巖研究不多，還存在一些不足之處。90年代以來，部分學(xué)者從火山地質(zhì)和地貌特征認(rèn)為可能存在全新世火山噴發(fā)活動(dòng)，但缺乏可靠的年代學(xué)依據(jù)。高度富集LREE、LILE，虧損Nb、HREE、Y。巖漿上升過程中雖局部有陸殼混染，但混染作用不大，其地球化學(xué)特征主要反映了源區(qū)性質(zhì)；大興安嶺北段晚侏羅世塔木蘭溝期處于陸內(nèi)拉張?bào)w制之下，巖石形成與裂谷作用有關(guān)。

總之，本區(qū)總體工作程度薄弱，本區(qū)火山巖的巖石時(shí)代、巖石類型及空間分布資料仍欠缺，尚需開展大量的調(diào)查工作。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

圖1　五岔溝地區(qū)構(gòu)造綱要圖（內(nèi)蒙古興安盟青石砬子等六幅1：5萬(wàn)區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查）

五岔溝地區(qū)主要位于大興安嶺—燕山中新生代構(gòu)造巖漿巖帶內(nèi)，受環(huán)太平洋構(gòu)造域的影響，該區(qū)主要發(fā)育燕山期同源演化的火山巖和侵入巖。研究區(qū)90%以上的面積都為巖漿巖，其中燕山早期花崗質(zhì)侵入巖、晚侏羅世火山巖及上新世五岔溝玄武巖體構(gòu)成本區(qū)巖漿巖的主體。中生代受環(huán)太平洋構(gòu)造域的疊加活化，陸上火山活動(dòng)頻繁。新生代火山活動(dòng)主要以玄武巖噴發(fā)為主。因此該區(qū)中生代及新生代火山巖占據(jù)了研究區(qū)的主體。

火山熔巖類巖性主要有玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖等。玄武巖出露較小，多為橄欖玄武巖類，巖石呈暗灰色、灰黑色，具斑狀結(jié)構(gòu)，氣孔及塊狀構(gòu)造，基質(zhì)具間粒結(jié)構(gòu)；安山巖在本區(qū)分布較廣，巖石為暗灰色、灰色、灰褐色，具斑狀、少斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀及氣孔狀、杏仁狀構(gòu)造，基質(zhì)具半自形粒狀或玻晶交織結(jié)構(gòu)。英安巖主要有英安巖、角閃英安巖、黑云母英安巖和氣孔狀英安巖。巖石呈暗灰色、灰色、暗灰紫色，具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具微晶—霏細(xì)結(jié)構(gòu)，多數(shù)為塊狀構(gòu)造，少數(shù)為氣孔（杏仁）狀構(gòu)造。

火山碎屑巖類是區(qū)內(nèi)晚侏羅世火山巖的主體巖石，分布廣泛，類型齊全?？蓜澐譃榛鹕剿樾既蹘r、熔結(jié)火山碎屑巖、普通火山碎屑巖、沉積火山碎屑和火山碎屑沉積巖等四個(gè)亞類。

研究區(qū)的大地構(gòu)造位置處于興安地槽褶皺系東烏珠穆沁旗早華力西地槽褶皺帶（蒙古弧形構(gòu)造東翼）與燕山期北北東向大興安嶺巨型隆起帶（構(gòu)造巖漿巖帶）的斜接部位，西與蒙古戈壁-興安嶺坳陷相連（圖1）。

在漫長(zhǎng)的地質(zhì)發(fā)展歷程中，本區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造變動(dòng)，斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育。其中，燕山運(yùn)動(dòng)是本區(qū)最強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，并伴隨有大量的火山噴發(fā)和巖漿侵入活動(dòng)，形成了本區(qū)主體構(gòu)造格局，主要表現(xiàn)為北北東-北東向和北西向兩組斷裂構(gòu)造、沉積盆地以及基底斷裂構(gòu)造繼承性活動(dòng)等所引發(fā)的大規(guī)模多期次陸相火山活動(dòng)。中生代火山巖遍布全區(qū)，構(gòu)成了現(xiàn)今宏偉的大興安嶺地貌景觀。此外，區(qū)內(nèi)北北東-北東向、北西向兩組斷裂及其交匯部位基本控制了燕山期以來的巖漿活動(dòng)和成礦作用。

2　巖相學(xué)特征

內(nèi)蒙古五岔溝新生代玄武巖呈黑色-黑灰色，具杏仁狀構(gòu)造、氣孔構(gòu)造及致密塊狀構(gòu)造；斑狀結(jié)構(gòu)，肉眼可見輝石和斜長(zhǎng)石斑晶。鏡下觀察薄片，樣品普遍可見斑狀結(jié)構(gòu)、間粒結(jié)構(gòu)和菲細(xì)結(jié)構(gòu)，基質(zhì)分具粗玄結(jié)構(gòu)、填間結(jié)構(gòu)以及間隱-間粒結(jié)構(gòu)等。斑晶主要單斜輝石和斜長(zhǎng)石組成。五岔溝玄武巖遭受一定程度的蝕變，單斜輝石斑晶多為半自形晶，無色或帶有極淺色調(diào)，Ⅱ級(jí)干澀色，短柱狀、粒狀，橫斷面八邊形或四邊形，含量10%～20%，發(fā)育環(huán)帶。部分斑晶晶形較好，可見六邊形截面，或因溶蝕而呈次圓—次棱角狀外形，裂紋不發(fā)育，但可見解理，顆粒的透明度較差，呈麻麻點(diǎn)點(diǎn)的溶蝕狀。少數(shù)斑晶因受巖漿溶蝕呈不規(guī)則狀，邊緣出現(xiàn)鋸齒狀。斜長(zhǎng)石斑晶含量約為10%～20%，主要為自形晶，長(zhǎng)柱狀、板狀和片狀，無色透明，Ⅰ級(jí)灰白干涉色，聚片雙晶發(fā)育。鏡下觀察基質(zhì)部分結(jié)晶程度較差，微晶-隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，有的樣品中可以見到大量長(zhǎng)石微晶。長(zhǎng)石微晶多呈細(xì)小的長(zhǎng)條、長(zhǎng)柱狀，半自形晶。其間主要為隱晶質(zhì)，偶爾可見細(xì)小的單斜輝石和鈦鐵礦晶體，填隙其間還有隱晶質(zhì)和玻璃質(zhì)，鏡下可見樣品遭受不同程度的綠泥石化蝕變作用，可見脫?；?。

3　巖石化學(xué)特征

火山巖的主量元素特征是進(jìn)行巖石定名、系列歸屬和研究巖漿起源、演化過程以及制約巖漿形成環(huán)境的重要判別依據(jù)。因此，主量元素的研究對(duì)火山巖極為重要。

內(nèi)蒙古五岔溝地區(qū)10個(gè)樣品全巖主量元素分析統(tǒng)計(jì)顯示：火山巖的SiO2含量變化主要集中在55.77%～59.63%范圍內(nèi)，TiO2含量介于0.97%～1.24%、FeO和MgO含量分別介于6.76%～8.38%和4.96%～6.29%之間，Al2O3含量介14.69%～15.39%之間（<16%），Na2O=3.08%～4.38%、K2O=0.36%～0.44%，CaO=5.95%～7.20%，Na2O/K2O=1.53～10.69，（Na2O+K2O）/CaO=0.48～0.79，F(xiàn)eO*/MgO=1.52～1.76，M#=0.73～0.79。SiO2含量相接近，TiO2、MgO、CaO偏高，Al2O3、K2O、Na2O偏低，標(biāo)準(zhǔn)礦物組合為Or、Ab、An、Di、Hy、oI、Ap，總體屬SiO2低度不飽和，里特曼指數(shù)σ在1.97～8.08之間，屬拉斑玄武巖系列?？梢钥闯鰺Я浚↙OI）的變化范圍為0.20%～1.56%，一般認(rèn)為高燒失量（LOI>2%）是由于熔巖所受到的相對(duì)強(qiáng)烈的海底蝕變作用所導(dǎo)致的（Gurenko et al.,2006），這可能會(huì)影響著一些主量元素（如SiO2、Na2O）以及流體活動(dòng)性強(qiáng)的微量元素比值（如Ba/Rb比值），所以本區(qū)所研究玄武巖主量元素的及一些微量元素未受影響。

圖2　五岔溝地區(qū)玄武巖TAS圖解

樣品的SiO2含量與其它氧化物的含量變化：隨SiO2含量的增加 TiO2、Fe2O3、FeO、MgO、MnO、CaO、P2O5、K2O含量明顯降低，而Al2O3、Na2O含量則表現(xiàn)出增加的特征，K2O含量趨于穩(wěn)定。

不同構(gòu)造環(huán)境區(qū)玄武巖系的Th、Nb、Zr特征具有顯著差異，大致以原始地慢的Th/Nb值0.11為界，將大陸和大洋環(huán)境分開，島弧玄武巖的Th/Nb值高于原始地慢值，MORB及OIB的Th/Nb值低于原始地慢值。島弧和大陸板內(nèi)裂谷區(qū)玄武巖的Th/Nb均值>0.11，但前者的Nb/Zr<0.04，而后者的Nb/Zr>0.04，大致以Nb/Zr=0.04為界。大陸板內(nèi)玄武巖主要有大陸裂谷、大陸拉張和陸一陸碰撞3種類型。一般來說，在大陸拉張帶（裂谷初期）環(huán)境形成的玄武巖。

經(jīng)過上述分析，本區(qū)玄武巖大地構(gòu)造環(huán)境比較復(fù)雜，但是可以證明的是玄武巖的物質(zhì)成分與構(gòu)造環(huán)境存在某種必然的聯(lián)系。

4　結(jié)論

論文通過對(duì)內(nèi)蒙古五岔溝地區(qū)新生代玄武巖論文通過對(duì)內(nèi)蒙古五岔溝地區(qū)新生代玄武巖的巖相學(xué)、巖石化學(xué)、地球化學(xué)等方面及研究區(qū)域新生代玄武巖的地球化學(xué)變化研究得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）五岔溝新生代玄武巖為大陸拉板玄武巖，主要斑晶為斜長(zhǎng)石和單斜輝石，經(jīng)過電子探針分析，單斜輝石均屬Ca-Mg-Fe輝石族，斜長(zhǎng)石屬中長(zhǎng)石和拉長(zhǎng)石。

（2）五岔溝新生代玄武巖主量元素分析中SiO2含量相接近，TiO2、MgO、CaO偏高，Al2O3、K2O、Na2O偏低，總體屬SiO2低度不飽和。其巖石組合為玄武安山巖和安山巖，屬亞堿性系列，具有鈣堿性系列的演化趨勢(shì)。

（3）五岔溝新生代玄武巖富集Rb、Ba、U等大離子親石元素（LILE）、部分略富集Sr，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）特別是Nb、Ta、Zr、Hf等元素和HREE，正銪異常較明顯（δ（Eu）=2.30～3.13），說明巖漿上升過程中很少演化和分離結(jié)晶。

（4）五岔溝新生代玄武巖斜長(zhǎng)石斑晶結(jié)晶溫度為769℃～978℃，推斷輝石斑晶結(jié)晶溫度約為1150℃。本區(qū)火山巖巖漿是幔源的原生巖漿。

（5）五岔溝新生代玄武巖大地構(gòu)造環(huán)境比較復(fù)雜，可能存在火山弧和大陸拉張帶雙重環(huán)境。但是本人經(jīng)過討論后，根據(jù)根據(jù)Th、Ta、Hf的大地構(gòu)造判別和前人研究成果推斷本區(qū)火山巖形成于板內(nèi)的大陸拉張帶環(huán)境。

[1]張昱，趙煥力，韓彥東.大興安嶺北段塔木蘭溝組玄武巖地球化學(xué)及構(gòu)造背景.地質(zhì)與資源.2005，14：87-96.

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P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-103-2

陳亮（1986～），男，2010年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）資源勘查工程（固體礦產(chǎn)）專業(yè)，助理工程師，研究方向?yàn)閰^(qū)域礦產(chǎn)勘查。