吉林省蛟河市王家溝火山巖地球化學特征及其地質意義

陳 明，王存柱，任 龍，曲洪曄

1.吉林省區(qū)域地質礦產調查所，吉林 長春 130022；2.中國地質調查局牡丹江自然資源綜合調查中心，黑龍江牡丹江 157000；3.吉林省地質調查院，吉林 長春 130102

0 引言

研究區(qū)位于張廣才嶺以南吉林中部地區(qū)，自古生代起經歷了古亞洲洋和環(huán)太平洋構造域的演化和疊加,構造背景復雜，一直以來被廣泛關注[1-2]。作者近幾年進行的1∶5萬蛟河等4幅區(qū)域地質調查中，對王家溝巖體進行了系統的野外與室內研究。通過對地質學、巖石學、巖石化學、地質年代學等多方面工作，對形成時代提出新的認識。眾多學者對區(qū)域上的花崗巖進行了大量研究，取得的成果豐碩[3-6]，雖然對火山巖也有相關研究[7-9]，但相比花崗巖仍然偏少。本文對吉林中部蛟河地區(qū)王家溝火山巖進行研究，為區(qū)域構造演化研究提供數據支撐。

1 地質特征

工作區(qū)位于興蒙造山帶東段，張廣才嶺巖漿弧，蛟河盆地東南緣。王家溝火山巖巖性組合以中性火山巖為主，出露于四合屯一帶，出露面積合計為4.16 km2，呈面狀產出(圖1)，巖石類型以安山巖、玄武安山巖為主，火山巖相為溢流相；根據其巖石特征與區(qū)域進行對比將其劃歸為四合屯組。

圖1 工作區(qū)地質簡圖

2 巖石學特征

安山巖：風化面綠黑色，新鮮面灰綠色，斑狀結構，塊狀構造。斑晶為斜長石、角閃石和黑云母。斜長石呈板狀或長條狀，體積分數約45%，環(huán)帶結構，粒度約為0.5～1 mm；角閃石呈近菱形粒狀，體積分數約5%，粒度0.2～0.5 mm；黑云母呈長條狀，體積分數10%，可見一組完全解理，具暗化邊，粒度0.2～1 mm?；|為間隱結構，由斜長石、不透明礦物微晶和玻璃質組成。

玄武安山巖：斑狀結構, 塊狀構造, 巖石主要由斑晶、基質組成。斑晶為斜長石、角閃石，大小一般0.3～1 mm，部分1～2 mm，略顯定向分布。斜長石斑晶呈半自形板狀，體積分數約為2%，內可見聚片雙晶,角閃石半自形柱狀，體積分數3%～5%，基質為斜長石、角閃石。斜長石半自形細小板條狀，體積分數85%～90%，略顯定向—半定向分布，構成似交織結構。角閃石半自形—他形柱狀，體積分數5%～10%，大小一般0.02～0.1 mm，星散狀、略顯定向分布。巖石蝕變明顯，蝕變礦物為絹云母、微晶黑云母、石英、陽起石等。

3 巖石化學及地球化學特征

3.1 主量元素特征

巖石常量元素分析結果見表1。

王家溝火山巖SiO2質量分數為58.43%～64.91%，均值為61.9%，屬中性火山巖類。巖石中Al2O3質量分數為13.74%～16.34%，均值為15.38%，鋁飽和指數A/CNK=0.71～0.92，均值為0.81，為偏鋁質火山巖； K2O+Na2O為4.46%～6.42%，均值為5.51%； TiO2質量分數0.61%～0.81%，均值為0.72%， CaO質量分數為4.54%～7.10%，均值為6.04%； MgO質量分數為2.68%～5.64%，均值為4.13%。

在全堿-硅(TAS)分類圖中(圖2a)，王家溝火山巖大部分落在安山巖區(qū)域，亞堿性系列巖區(qū)，在火山巖SiO2-AR堿度率圖解中(圖2b)投影落在鈣堿性區(qū)域，為鈣堿性系列中性巖。

表1 王家溝火山巖主量元素化學分析數據表

圖2 全堿-硅(TAS)分類圖解(a)和火山巖SiO2-AR堿度率圖解(b)

3.2 稀土元素特征

王家溝火山巖稀土元素質量分數見表2，稀土總量ΣREE=(144.69～237.34)×10-6，均值為176.15×10-6，LREE=(131.17～201.82)×10-6， HREE=(13.52～35.52)×10-6，LREE/HREE=5.68～10.38，輕稀土相對富集，(La/Yb)N=5.88～12.42，均值為10.80。δEu=0.37～0.91，均值為0.79，負銪異常不明顯。δCe=0.96～1.23，均值1.06，為無鈰異常型。在稀土元素球粒隕石分布型式圖上顯示為右傾型(圖3a)。

3.3 微量元素特征

巖石微量元素質量分數及其原始地幔標準化蛛網圖見表3，圖3b。王家溝火山巖相對富集大離子親石元素Ba、K，虧損Sr，相對富集高場強元素Th、U、Nd，虧損Nb、Ta、P、Ti，可能與長石礦物、鈦鐵礦、榍石等礦物的分離有關。

4 年齡特征

本次在王家溝采集到安山巖(D0114)，選取的20個測點得到U-Pb同位素測年結果在222.4～232.9 Ma之間(表4)，加權平均年齡為(228.7±2.2)Ma(n=20，MSWD=0.22)，時代相當于晚三疊世。鋯石年齡諧和圖、加權平均年齡圖見圖4。結合區(qū)域地層對比與同位素測年數據，將王家溝火山巖時代置于晚三疊世。

表2 王家溝火山巖稀土元素分析數據表

圖3 稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖(a)和微量元素原始地幔標準化蛛網圖(b)

表3 王家溝火山巖微量元素分析數據表

表4 王家溝安山巖單顆粒鋯石U-Pb激光剝蝕測年結果表(D0114)

圖4 王家溝火山巖鋯石U-Pb年齡諧和圖(左)、加權平均年齡圖(右)

圖5 王家溝火山巖Y-Nb圖解(圖a)和Rb-Y+Nb圖解(圖b)

5 討論

在構造Y-Nb判別圖解中(圖5a)，王家溝火山巖樣品投影均落在火山弧和同碰撞區(qū)域；在構造Rb-Y+Nb判別圖解中(圖5b)，王家溝火山巖樣品投影均落在火山弧區(qū)域內；說明本期火山巖的形成環(huán)境以火山弧環(huán)境為主。本次測年工作結果為222.4～232.9 Ma之間，構造背景可能為古太平洋板塊向聯合的歐亞板塊發(fā)生俯沖的古太平洋陸緣火山弧環(huán)境，本期火山巖很可能為區(qū)域由古亞洲洋構造域向太平洋構造域轉換的產物。

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