新疆博格達(dá)地區(qū)晚石炭世柳樹溝組火山巖巖石地球化學(xué)特征

冉秋成 潘展超

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊 烏魯木齊 830013）

新疆博格達(dá)造山帶在晚石炭世早期構(gòu)造環(huán)境爭議較大，主要集中在地殼伸展（裂陷）與板塊匯聚擠壓（島?。┑挠懻撋希阂皇歉鶕?jù)鈣堿性系列火山巖-火山碎屑巖建造判斷為火山島弧或弧后盆地；二是認(rèn)為屬于晚古生代的裂谷系、陸間裂谷、裂陷槽或坳拉谷。本次工作在奇臺縣半截溝-達(dá)板河一帶的柳樹溝組中發(fā)現(xiàn)了晚石炭世早期雙峰式火山巖，同七角井地區(qū)柳樹溝組的物質(zhì)組成類似，認(rèn)為該地區(qū)在晚石炭世早期為大陸裂谷環(huán)境。

1 基本特征

博格達(dá)造山帶地處天山山脈中段北部博格達(dá)山-哈爾里克山一帶，位于烏魯木齊市以東，吐魯番-哈密盆地以北，準(zhǔn)噶爾盆地以南，東止于中蒙邊境。晚石炭世柳樹溝組為一套海相火山熔巖-火山碎屑巖夾碎屑巖沉積。依據(jù)巖石組合、沉積建造等特征將其劃為兩個段：一段為海相碎屑巖夾火山碎屑巖建造；二段為海相火山巖夾碳酸鹽巖-碎屑巖建造。

2 巖石學(xué)特征

（1）玄武巖

多為灰綠、深灰、灰紫色，斑狀結(jié)構(gòu)、間隱-間粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，部分具杏仁狀構(gòu)造。巖石由斑晶和基質(zhì)組成。斑晶為斜長石（10%）及輝石（2%），斜長石為半自形板條狀，粒徑0.32×0.4～0.96×3.84mm，具輕微綠泥石化、輕微隱晶簾石化、輕-中度絹云母化；輝石為半自形短柱狀，粒徑0.05～0.26mm，無色，斜消光，為普通輝石，個別顆粒具輕微綠泥石化?；|(zhì)（88%）具間隱-間粒結(jié)構(gòu)，由斜長石、普通輝石、玻璃質(zhì)組成組成：斜長石（48%）呈半自形細(xì)板條狀，粒徑0.01×0.05～0.02×0.16mm，具輕-中度絹云母化，互相交錯搭成格架分布，其間充填輝石、玻璃質(zhì)，構(gòu)成間隱-間粒結(jié)構(gòu)；普通輝石（35%）多呈粒狀，部分呈束狀，粒徑0.01～0.03mm，具輕微隱晶簾石化；玻璃質(zhì)（5%）都已脫玻蝕變?yōu)殡[晶簾石集合體、鱗片狀綠泥石，并析出鐵質(zhì)。杏仁石（4%）次圓-圓狀。

（2）石英斑巖

淺灰色、灰色，斑狀基質(zhì)顯微球粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斑晶10%和基質(zhì)90%組成，球粒發(fā)育。斑晶主要由斜長石、鉀長石、石英等組成，斜長石（1%）呈半自形板狀、粒狀，1～0.6mm，具雙晶，泥化中度；鉀長石（2%），0.87～0.5mm 半自形板粒狀，條紋構(gòu)造發(fā)育，高嶺土化輕；石英（7%），0.7～3mm熔蝕粒狀?；|(zhì)球粒結(jié)構(gòu)發(fā)育，球粒均由纖維放射狀長英質(zhì)組成，大小0.2～0.5mm，密集分布，內(nèi)部包含了微量塵點(diǎn)狀鐵質(zhì)，3%針柱狀雛晶暗色礦物，全被綠泥石、簾石取代。偶見氧化黃鐵礦星點(diǎn)狀分布，粒徑0.1～0.6mm粒狀。

3 巖石地球化學(xué)特征

晚石炭世柳樹溝組火山巖共采集21件巖石化學(xué)分析樣品，其中玄武巖11 件，玄武安山巖4 件，安山巖2 件，英安安山巖1 件，鈉長斑巖2 件，凝灰熔巖1件。

（1）主量元素特征

巖石中Al2O3＞K2O+Na2O+CaO，屬于鋁過飽和類型。Na2O、K2O 含量相對較高，且具有Na2O 或K2O 增加較快的特點(diǎn)。根據(jù)里特曼指數(shù)σ 值，大部分樣品均屬鈣堿性巖系，少數(shù)樣品屬堿性巖系的鈉質(zhì)。玄武巖SI在15.62～30.57之間，中酸性巖大概在4.83～41.45，除凝灰熔巖和鈉長斑巖MF指數(shù)＞80外，其它在60.22～79.25 間，故而巖漿分離結(jié)晶作用相對良好。玄武巖、玄武安山巖的M/F 比值均在0.49～1.24，屬鐵質(zhì)基性巖。

在Ol-Ne-Q 判別中大多數(shù)樣品投在亞堿性區(qū)，少量樣品投在堿性區(qū)。亞堿性樣品均屬于拉斑玄武巖系。中酸性火山巖屬鈣堿性玄武巖系。該系列巖石Na2O 為1.78～5.88、K2O 為0.43～3.03，Na2O＞K2O，為鈉質(zhì)巖石，屬中鉀系列?？傮w上晚石炭世基性火山巖多數(shù)為拉斑質(zhì)玄武巖系列，但也存在堿性玄武巖系列，而非堿性的中酸性火山巖則大多屬于鈣堿性系列，其共同的特點(diǎn)是均為中鉀。

（2）稀土、微量元素特征

所有樣品中（La/Yb）N＞1，為輕稀土富集型，分配曲線右傾。δEu 值在0.68～1.19 之間，多具負(fù)異常，呈虧損型，少量為正異常，反映巖漿分異結(jié)晶程度良好。δCe 值在0.81～1.01 之間，鈰呈虧損型，具負(fù)鈰異常，反映其形成條件為還原環(huán)境。

晚石炭世火山巖稀土元素總量較低，∑REE 為61.2～275.6，總體上隨SiO2增加而增加。稀土元素配曲線總體平坦，稀土分異程度差，[La/Yb]N為1.25～3.16，多數(shù)樣品輕稀土元素呈現(xiàn)不同程度的富集，呈現(xiàn)緩右傾的稀土元素配分型式，個別樣品重稀土含量明顯較高，可能是殼源物質(zhì)混染了基性巖漿的結(jié)果。該系列巖石銪負(fù)異常較明顯，呈弱正銪或負(fù)銪異常，δEu 為0.87～1.12。與洋中脊玄武巖稀土元素特征相似，不同之處在于略為富集輕稀土元素，可能為高溫中基性巖漿在上升過程中與地殼混染導(dǎo)致的。

晚石炭世火山巖微量元素總體含量較低，總量略高于洋中脊玄武巖含量。富集K、Rb、Ba、U等大離子親石元素，高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf等元素含量相對較低。（Rb/Yb）N值除2 號樣之外均大于1，反映巖漿源區(qū)可能來自于富集地幔源。Nb、P、Ti 大多數(shù)中等虧損，與島弧玄武巖明顯的Nb、Ti 負(fù)異常相區(qū)別，且具高（Th/Nb）N值，顯示玄武巖漿受到地殼或巖石圈物質(zhì)的混染特點(diǎn)，其次Nb*大多數(shù)小于1，也說明巖漿具同化混染的特點(diǎn)。

4 構(gòu)造環(huán)境

晚石炭世火山巖系列發(fā)育在晚石炭世柳樹溝組中，將玄武巖在Zr/Y-Zr 圖解進(jìn)行投圖，該系列樣品大多投在板內(nèi)玄武巖（WPB）區(qū)域；從巖石化學(xué)成分分析，玄武巖堿性相對較高，同時粗面巖及流紋巖類的KN 值分別為8.9和9左右，過堿成分明顯；其次因地殼混染Nb、P、Ti等元素相對虧損，但程度有別于其他環(huán)境下的產(chǎn)物，具大陸板內(nèi)環(huán)境的特點(diǎn)；再者與本次調(diào)查區(qū)相鄰的博格達(dá)造山帶主體七角井天池等地區(qū)發(fā)現(xiàn)大量的雙峰式火山巖建造，且具有裂谷環(huán)境的巖石地球化學(xué)特征，結(jié)合上述火山巖主量元素、稀土微量元素特征及構(gòu)造判別，本區(qū)晚石炭世火山巖應(yīng)屬于大陸裂谷環(huán)境下的產(chǎn)物。