新疆白山地區(qū)火山巖時代歸屬及其構(gòu)造環(huán)境初步探討

王 杰,張 超,陳艷文

（1.西安地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院，陜西西安710100；2.西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，陜西西安710054）

新疆北山地區(qū)在石炭—二疊紀火山活動強烈，巖性復(fù)雜，從基性至酸性火山巖及火山碎屑巖均有發(fā)育[1]。同時石炭—二疊紀是北山地區(qū)構(gòu)造轉(zhuǎn)換的一個重要時期，包括由洋—陸轉(zhuǎn)換向?！戅D(zhuǎn)換[2]。一些學(xué)者認為北山地區(qū)在早石炭世就開始拉張，一直持續(xù)到早二疊世—中二疊世突然關(guān)閉；另外一些學(xué)者認為二疊紀初的又一次拉張是在晚石炭世短暫收縮的基礎(chǔ)上發(fā)育的，至中二疊世又一次關(guān)閉[3]。因而對于北山地區(qū)構(gòu)造環(huán)境的轉(zhuǎn)換時間以及轉(zhuǎn)換環(huán)境的討論一直是北山研究是一個重要話題。

筆者跟隨西安地質(zhì)調(diào)查中心進開展的新疆白山地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)填圖項目，對白山地區(qū)火山巖進行野外實地觀察、采樣，并對其進行相關(guān)鑒定及化學(xué)分析，對其形成時代及構(gòu)造環(huán)境進行初步探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)與甘肅省交界處，距離北側(cè)哈密市約300km，東側(cè)敦煌市約150km。在大地構(gòu)造位置中處于塔里木板塊東北緣，敦煌地塊西北側(cè)，筆架山—紅柳園晚泥盆世—二疊紀板內(nèi)裂谷核部[4]（圖1）；地層上屬于塔里木—南疆地層大區(qū)，中南天山—北山地層區(qū)之紅柳園地層小區(qū)。

北山裂谷構(gòu)造帶在地質(zhì)歷史時期經(jīng)歷了多期次的拉張—閉合過程[5-6]：寒武紀—志留紀拉張、泥盆紀閉合，早中石炭世拉張、晚石炭世閉合，早二疊世拉張、中晚二疊世完全關(guān)閉。研究區(qū)地質(zhì)研究程度低，該套火山巖在1∶20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中劃歸于早二疊世紅柳河組[7]，巖性以中基性及基性火山巖為主，這與本次調(diào)查中該套火山巖以中性—中酸性火山巖為主存在差異，故而對其時代歸屬存在疑問。

2 火山巖地質(zhì)特征

2.1 巖石類型特征

該套火山巖主體出露于研究區(qū)東南角，呈不規(guī)則橢圓狀展布，零星出露于研究區(qū)西南角。主體巖性為安山、英安巖及火山碎屑巖、玄武巖、流紋巖次之，少量陸源碎屑巖。

安山巖：巖石一般具有杏仁構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為玻晶交織結(jié)構(gòu)。斑晶主要為斜長石，呈寬板狀，基質(zhì)主要由細小斜長石及火山玻璃組成，巖石氣孔發(fā)育，多為不規(guī)則狀，其次為次圓狀，多為綠泥石、葡萄石填充，其次為石英。斑晶以石英居多的為石英安山巖。

英安巖：巖石具有塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為霏細—交織結(jié)構(gòu)，斑晶主要為斜長石，多板狀，常被方解石交代，少量石英，呈溶蝕狀，基質(zhì)為細小石英及長石組成，少量鐵質(zhì)。一部分巖石由于后期斷層作用發(fā)生脆性變形，發(fā)生碎裂，基質(zhì)為鑲晶包含—隱晶結(jié)構(gòu)，形成碎裂化英安巖。部分巖石基質(zhì)為球粒狀鑲晶結(jié)構(gòu)，形成球粒英安巖。局部巖石受斷層作用形成英安質(zhì)碎裂巖。

玄武巖：巖石呈深灰綠色—紫紅色，多具杏仁構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為間隱、間粒結(jié)構(gòu)，斑晶主要由斜長石組成，多呈板柱狀，次生蝕變明顯，基質(zhì)由斜長石及細小輝石組成，氣孔主要由綠泥石、陽起石填充，裂隙被葡萄石填充。

火山角礫巖：巖石具塊狀構(gòu)造，角礫結(jié)構(gòu)，主要由火山角礫組成，角礫成分主要為流紋巖、英安巖碎屑，多呈次棱角狀，還有少量長石晶屑。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖

圖2 研究區(qū)綜合火山巖層序及火山巖相劃分圖

圖3 研究區(qū)火山巖相平面分布圖

2.2 火山巖相帶劃分

研究區(qū)該套火山巖以熔巖—碎屑巖為主，根據(jù)野外火山巖產(chǎn)狀及巖石類型分布，將火山巖由近火山口—遠火山口劃分為4個火山相：爆發(fā)相、溢流相、次火山相、火山沉積相，其中巖石類型以溢流相為主（圖2）。

在平面空間上近火山口相中主要以中性—酸性噴出巖為主，巖石組合為火山角礫巖、安山巖夾英安巖、流紋巖；向外圍以中性—基性噴出巖為主，巖石組合為安山巖夾杏仁玄武巖；在溢流相邊緣，巖石類型為含角礫凝灰熔巖，呈弧狀產(chǎn)出；次火山相巖石為杏仁安山玢巖；火山沉積相巖石組合為沉角礫凝灰?guī)r夾晶屑巖屑凝灰?guī)r。在火山相中夾有一套沉積相地層，反映火山噴發(fā)有間歇性（圖3）。

3 鄰區(qū)火山巖地質(zhì)特征

鄰區(qū)該套火山巖主要分布在大青山南、因克卡拉塔格、矛頭山一線，分為下、中、上3段，下段巖性主要為翠綠色火山碎屑巖，含火山物質(zhì)陸源碎屑巖夾中—基性火山熔巖，其中火山碎屑巖為重要的金礦化礦源層；中段巖性為灰綠色中基性火山熔巖、火山碎屑巖，夾生物灰?guī)r、大理巖；上段巖性為碎屑巖、中基性火山碎屑巖、火山熔巖夾碳酸鹽巖[8]。

研究區(qū)該套巖石組合類型主要以火山熔巖、火山碎屑巖為主，少量碎屑巖、次火山巖，與筆架山干泉組上段巖石類型可對比。

4 討論

4.1 形成時代

圖4 玄武巖球粒隕石標準化稀土元素配分圖

區(qū)域上，紅柳河組火山巖巖段巖性以玄武巖為主，安山巖次之，英安巖、流紋巖較少，碎屑巖段巖性為巖屑砂巖、長石巖屑砂巖和長石砂巖等。而且，在新、甘交界的白山一帶以凝灰?guī)r、凝灰砂巖為主，并見玄武巖、拉斑玄武巖、橄欖玄武玢巖、輝綠玢巖、安山玢巖[9]。明顯與該地區(qū)以安山巖、英安巖為主的巖石地質(zhì)特征不同。但是，晚石炭世干泉組以各類火山巖為主，有時夾部分正常沉積物，上部流紋巖、酸性凝灰熔巖、火山凝灰角礫巖夾英安巖、粉砂巖、灰?guī)r透鏡體，下部為粉砂巖、鈣泥質(zhì)長石石英砂巖、鮞狀灰?guī)r。由此，可見與晚石炭世干泉組上段可對比。

此外，本次調(diào)查研究中對該套火山巖中進行鋯石U-Pb測年，獲得300M a～310M a巖漿年齡，屬于晚石炭世。綜合巖石類型組合，筆者認為該套地層歸屬于晚石炭世干泉組。

4.2 構(gòu)造環(huán)境

研究區(qū)內(nèi)火山巖以噴出巖—火山碎屑巖為主，噴出巖成分從基性—酸性均有，主要為中性—中酸性熔巖，火山碎屑巖中碎屑物質(zhì)分選差，初判斷研究區(qū)內(nèi)火山巖為陸相火山建造形成[10]。

對研究區(qū)火山巖中玄武巖進行地球化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其SiO2含量較高，表明其在上侵就位過程中受到地殼或巖石圈混染，在巖石球粒隕石標準化稀土元素配分圖（圖4）中可見Eu未見明顯負異常，表明巖漿未發(fā)生明顯的斜長石分離結(jié)晶作用。同時利用對地殼混染變化不大相對穩(wěn)定的稀土元素進行構(gòu)造環(huán)境判斷，在Zr/Y-Zr圖解中，巖石樣品均落于WPB中（圖5），表明巖石形成于陸內(nèi)環(huán)境。

5 總結(jié)

（1）通過巖石類型組合對比及鋯石U-Pb同位素測年，認為研究區(qū)該套火山巖劃歸于晚石炭世干泉組較為合適。

（2）晚石炭世北山南部地區(qū)同一時期在不同空間存在不同構(gòu)造環(huán)境，在東部筆架山地區(qū)處于擠壓的構(gòu)造環(huán)境，在白山地區(qū)處于陸內(nèi)拉伸構(gòu)造環(huán)境。

新疆北山地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，同一時期各個地區(qū)的構(gòu)造環(huán)境及演化過程都不盡相同，還有待進一步研究。

圖5 杏仁玄武巖Zr/Y-Zr圖解

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