內(nèi)蒙古自治區(qū)阿巴嘎旗地區(qū)上石炭統(tǒng)至下二疊統(tǒng)寶力高廟組火山巖特征與環(huán)境研究

摘要：晚該地區(qū)火山作用強(qiáng)烈，火山巖分布廣泛，以古生代石炭至二疊紀(jì)火山巖和新生代阿巴嘎玄武巖最為發(fā)育，中生代火山巖僅有晚侏羅和早白堊火山巖。表現(xiàn)在縱向上跨越時(shí)限長(zhǎng)，涉及巖石地層單元多；橫向上分布范圍廣，出露面積大，幾乎遍及整個(gè)測(cè)區(qū)。由于測(cè)區(qū)橫跨兩大板塊構(gòu)造，而不同時(shí)期的火山活動(dòng)常與特定的大地構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)。因此，表現(xiàn)在南北兩區(qū)（即西伯利亞板塊、華北板塊）不同地質(zhì)歷史時(shí)期火山活動(dòng)的強(qiáng)度及火山巖石類型具有明顯的差異。從時(shí)間上看，古生代火山活動(dòng)在北區(qū)較為發(fā)育，從奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)至二疊紀(jì)等均可見(jiàn)不同種類的巖石記錄；北西部為早中二疊世島弧型中酸性火山巖建造。該地區(qū)構(gòu)造單元屬西伯利板塊南緣。巖石呈北東向條帶狀展布，與區(qū)域構(gòu)造線一致。受后期巖漿活動(dòng)及構(gòu)造作用的影響，均具不同程度的變質(zhì)或變形。

關(guān)鍵詞: 阿巴嘎旗地區(qū) 寶力高廟組 火山巖 同造山環(huán)境 火山噴發(fā)旋回

（一）火山巖分布及巖石類型

寶力高廟組火山巖（C2-P1bl）主要分布于該地區(qū)的中北部及東北角的阿德日音毛都、恩格日烏蘇、巴彥圖嘎和圖幅東北角的準(zhǔn)海日罕和西北角的沙爾德勒等地。大地構(gòu)造位置位于二連—賀根山構(gòu)造帶以北，分為一段和二段，一段為碎屑巖段，二段為火山巖段。

巖石組成為：1、以英安質(zhì)和流紋質(zhì)火山碎屑巖為主，少量安山質(zhì)火山巖，缺乏玄武巖；2、以火山碎屑巖為主，熔結(jié)凝灰?guī)r較多，熔巖少。

寶力高廟組火山巖以爆發(fā)相為主，成分以英安質(zhì)為主，凝灰?guī)r占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。暴發(fā)指數(shù)高，有相當(dāng)多的熔結(jié)凝灰?guī)r，可能發(fā)育于大陸殼環(huán)境，屬活動(dòng)陸緣火山弧。

火山巖主要賦存于本組二段中，地質(zhì)體呈北東向展布，出露面積約1600 km2，是古生代巖石地層出露面積較大的一個(gè)填圖單元。可見(jiàn)最大厚度為5372m。為一套陸相中性—中酸性—酸性火山熔巖及其火山碎屑巖為主夾少量正常沉積碎屑巖。

巖性由灰、灰綠色安山質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r、英安質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r，流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r、灰—灰褐色火山角礫凝灰?guī)r、黃綠色凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)砂板巖等組成，火山巖中以火山碎屑巖為主。構(gòu)造單元屬西伯利板塊南緣。巖石呈北東向條帶狀展布，與區(qū)域構(gòu)造線一致。受后期巖漿活動(dòng)及構(gòu)造作用的影響，均具不同程度的變質(zhì)或變形。

現(xiàn)就該地區(qū)出露的巖石分別描述如下。

1.熔巖類

1）流紋巖PM008b2（C2-P1bl2）：

斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)顯微霏細(xì)結(jié)構(gòu)，流紋構(gòu)造。斑晶為熔蝕渾圓狀石英，及寬板狀、熔蝕狀斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石，斑晶大小0.5-1mm，正長(zhǎng)石泥化，斜長(zhǎng)石輕微絹云母化。基質(zhì)由0.01mm以下霏細(xì)狀長(zhǎng)英質(zhì)組成，次生纖維狀玉髓呈帶狀、透鏡體狀定向分布。顯示出流紋構(gòu)造。斑晶：石英2%，斜長(zhǎng)石5%，正長(zhǎng)石5%。基質(zhì)：霏細(xì)狀長(zhǎng)英質(zhì)65%，纖維狀玉髓25%。

2）角閃安山巖PM008b5（C2-P1bl2）：

斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)隱晶交織結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶以斜長(zhǎng)石為主，角閃石少量。斜長(zhǎng)石呈1-2mm寬板狀、熔蝕狀聚合斑晶分布。角閃石斑晶被隱晶狀玉髓、磁鐵礦集合體交代，具粒狀磷灰石包體。

基質(zhì)：斜長(zhǎng)石呈0.1mm長(zhǎng)板狀微晶，長(zhǎng)軸呈定向排列，重結(jié)晶呈霏細(xì)狀玻璃質(zhì)分布斜長(zhǎng)石微晶之間，形成玻晶交織。斑晶：斜長(zhǎng)石絹云母花20%，角閃石被玉髓、磁鐵礦交代5%。基質(zhì)：斜長(zhǎng)石微晶50%，重結(jié)晶玻璃質(zhì)20%，質(zhì)點(diǎn)狀鐵礦物5%。

3）碳酸鹽化角山安山巖PM008b26（C2-P1bl2）：

斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)隱晶交織結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶為斜長(zhǎng)石和角閃石，斜長(zhǎng)石呈0.5-1mm的長(zhǎng)板狀，被碳酸鹽交待雙晶模糊，角閃石成0.5mm柱狀，橫截面為六邊形菱面體。全部蝕變成鐵質(zhì)和竹狀次閃石，保留其假象。斑晶長(zhǎng)軸定向分布顯著。基質(zhì)：受到較強(qiáng)的蝕變，殘留的斜長(zhǎng)石微晶板條呈流動(dòng)狀排列，少量金屬礦物顆粒分布其中。斑晶：斜長(zhǎng)石碳酸鹽化15%，角閃石被鐵質(zhì)、次閃石交待5%。基質(zhì)：斜長(zhǎng)石微晶板條75%，金屬礦物細(xì)粒狀5%。

2. 火山碎屑巖類

該地區(qū)火山碎屑巖類是古生代火山巖的主體。尤其在上石炭統(tǒng)至下二疊統(tǒng)寶力高廟組中可達(dá)75%以上。其中，以安山質(zhì)火山碎屑巖居多。屬爆發(fā)空落相產(chǎn)物，原地或半原地堆積，碎屑物以火山碎屑為主，搬運(yùn)介質(zhì)以風(fēng)力為主，少數(shù)水下爆發(fā)，也可由水介質(zhì)作短距離搬運(yùn)。受后期構(gòu)造作用影響，表現(xiàn)為輕度蝕變。

1）流紋質(zhì)細(xì)火山角礫巖6251-1（C2-P1bl2）：

細(xì)火山角礫狀結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造。火山角礫由英安巖硅化流紋巖、安山巖玻屑凝灰?guī)r組成，一般呈棱角狀少數(shù)呈渾圓狀，礫徑2~5mm，少數(shù)為2mm以下的巖屑。晶屑為鉀長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石和少量黑云母，呈棱角狀熔蝕狀粒徑0.3~1.2mm。膠結(jié)物為硅化火山灰。其中玻屑保留，弧面多角狀呈針狀的外形。礦物成分：火山角礫：晶屑：英安巖硅化流紋巖30%；石英10%；安山巖10%；斜長(zhǎng)石10%；玻屑凝灰?guī)r5% ；黑云母少量；巖屑：安山巖英安巖10%；膠結(jié)物：硅化火山灰 25%。

2）流紋英安質(zhì)含角礫晶屑玻屑凝灰?guī)r1142-1（C2-P1bl2）：

晶屑玻屑凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖屑為0.3~2mm英安巖、流紋巖、凝灰?guī)r、少量粉砂巖，少數(shù)塑變英安巖達(dá)4~15mm角礫狀，多棱角狀；晶屑為0.1~1.6mm斜長(zhǎng)石、0.1~1.5mm片狀黑云母及少量角閃石假象等，斜長(zhǎng)石多呈棱角狀及階梯狀；膠結(jié)物為玻屑及火山塵，二者脫玻為霏細(xì)狀長(zhǎng)英質(zhì)及蒙脫石、綠泥石等，尚見(jiàn)玻屑輪廓呈弧面多角狀，在碎屑間，其堆積方向上，玻屑弧面變平、棱角變圓為弱熔結(jié)。成分：火山碎屑：火山角礫5%；巖屑10%；晶屑：斜長(zhǎng)石15%；黑云母及少量角閃石假象5%；膠結(jié)物：脫玻的玻屑及火山塵65%。

3）英安質(zhì)含角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r1153（C2-P1bl2）：

角礫晶屑巖屑凝灰結(jié)構(gòu)，假流動(dòng)構(gòu)造。火山碎屑由斜長(zhǎng)石、石英晶屑、英安巖巖屑及大量撕裂狀帶狀餅狀塑性漿屑組成。斜長(zhǎng)石、石英晶屑0.5~1mm棱角狀熔蝕狀，英安巖屑棱角狀拉長(zhǎng)透鏡狀，粗粒巖達(dá)2~3mm，細(xì)粒巖1~1.5mm長(zhǎng)軸走向分布，帶狀火焰狀漿屑長(zhǎng)軸1~5mm走向分布成流狀分布的火山灰緊密熔結(jié)在一起，形成 流動(dòng)構(gòu)造。礦物成分：晶屑：斜長(zhǎng)石20%。巖屑：英安巖15%；石英5%；漿屑：35%；火山灰25%。

4）英安質(zhì)含角礫巖屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r6204-1（C2-P1bl2）：

含角礫晶屑玻屑塑變結(jié)構(gòu)，假流動(dòng)構(gòu)造。火山碎屑為流紋巖（球粒狀、霏細(xì)狀），流紋質(zhì)凝灰?guī)r及英安巖、安山巖巖屑、鉀長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石晶屑等。流紋巖等巖屑最大約10mm。呈塑性拉長(zhǎng)狀，棱角狀；長(zhǎng)石晶屑0.1~1.5mm棱角狀，石英晶屑0.1~1mm熔蝕港灣狀。膠結(jié)物為彼此熔結(jié)較緊密的塑變玻屑及火山塵，均脫玻為霏細(xì)狀及顯微鱗片狀蒙脫石。成分：火山角礫：流紋巖（球粒狀，霏細(xì)狀）流紋質(zhì)凝灰?guī)r 15%；巖屑：流紋巖、凝灰?guī)r、英安巖、安山巖10%。晶屑：鉀長(zhǎng)石10%；石英5%；斜長(zhǎng)石少量。膠結(jié)物：為脫玻為霏細(xì)狀長(zhǎng)英質(zhì)及蒙脫石的塑變；玻屑及火山巖60%。

5）流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r1149（C2-P1bl2）：

熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)，假流動(dòng)構(gòu)造。火山碎屑由棱角狀熔蝕狀鉀長(zhǎng)石、石英晶屑及少量角閃石晶屑，流紋巖巖屑，塑性巖屑組成，火山碎屑粒徑大小不等一般0.5~3mm之間混雜分布。塑性巖屑呈火焰狀、條帶狀 重結(jié)晶的霏細(xì)狀火山灰緊密熔結(jié)在一起圍繞粗大的晶屑、巖屑呈定向排列，形成假流動(dòng)構(gòu)造。礦物成分：晶屑：鉀長(zhǎng)石20%；石英15%；角閃石5%；流紋巖巖屑5%；塑性巖屑5%。膠結(jié)物：重結(jié)晶霏細(xì)狀火山灰 50%。

（二）寶力高廟組火山巖巖石化學(xué)特征

1. 巖石系列劃分及巖石化學(xué)成分特征本組中樣品控制性較好，不同層位、不同巖性基本上都采集了化學(xué)全分析。共計(jì)硅酸鹽分析8件，其中本幅內(nèi)2件，其余樣品為鄰幅樣品。

從巖石化學(xué)成分和巖化指數(shù)上看（表3-7），寶力高廟組火山巖具有高硅、富鈉的特點(diǎn)；且?guī)r石中SiO2含量變化較大，介于57.41~76.08％之間，Al2O3含量較高，Na2O普遍大于K2O，固結(jié)指數(shù)SI較低；說(shuō)明其結(jié)晶分異作用較強(qiáng)，巖漿的成分變化大，固結(jié)指數(shù)SI變化范圍較大，介于1.10~27.14間；說(shuō)明巖漿的成分變化大，不同層位的巖石結(jié)晶分異程度差別大，接近于上地幔或下地殼局部熔融多次分異的原始巖漿成分。

將表-1中的氧化物含量進(jìn)行圖解分析，寶力高廟組的火山巖，在圖-1上，投影點(diǎn)大多分布在S區(qū)，其趨勢(shì)線與兩區(qū)分界線的走勢(shì)一致，僅有1個(gè)樣靠近堿性區(qū)內(nèi)，可能與后期鉀化等蝕變有關(guān)。如果按afterT.N.Irvine的AFM圖解投影，則全部落入鈣堿性巖套區(qū)（圖-2），故應(yīng)屬于鈣堿性巖石系列。

寶力高廟組火山巖中稀土樣品采集較多，控制性較好，不同層位不同巖性中基本都有樣品控制。

從表-2可以看出，具有稀土總量豐度值變化大，輕稀土相對(duì)富集，分溜中等，重稀土含量較貧的特點(diǎn)。巖石由中性到酸性，具有δEu降低，銪異常明顯，LREE有所增加。在標(biāo)準(zhǔn)化型式圖上為一左陡右緩的折線(圖-3)，早期中性巖石曲線較為平緩，晚期酸性巖石漸變?yōu)椤癡”字型。表明銪虧損明顯，具有由早到晚分溜作用用增強(qiáng)的特點(diǎn)。顯示火山活動(dòng)從早期到晚期經(jīng)歷了較強(qiáng)的結(jié)晶分異作用，晚期輕稀土更趨于富集。

3. 微量元素特征

寶力高廟組中共有樣品的4個(gè)樣品，采于本地區(qū)巖石出露較為典型的地區(qū)（表-3）。從表中數(shù)據(jù)分析：較低的銣、鍶比值和較高的過(guò)渡族元素鋇含量，說(shuō)明晚石炭世巖漿來(lái)源深度和晚泥盆世相比要小，而且?guī)r漿分離作用較快。

放射性生熱元素：U為0.8×10-6～4.8×10-6，平均為2.43×10-6，Th為7.3×10-6～16.9×10-6，平均為12.4×10-6，兩者略大于維氏值或接近于維氏值（1.8×10-6和7×10-6），表明該套巖石結(jié)晶分異作用較弱，屬巖漿快速上升的產(chǎn)物。

（三）火山噴發(fā)旋回及構(gòu)造環(huán)境探討

根據(jù)寶力高廟組內(nèi)的巖石組合特征分析，晚石炭世火山噴發(fā)旋回的寶力高廟期火山活動(dòng)，在巖石類型上比較復(fù)雜，除安山巖之外，還有陸相的中酸性火山碎屑巖爆發(fā)，火山活動(dòng)方式，主要表現(xiàn)為陸相裂隙－中心式的中酸性火山碎屑巖爆發(fā)。表-4為上石炭一下二疊統(tǒng)寶力高廟組二段實(shí)測(cè)剖面噴發(fā)旋回表。基本為三次噴發(fā)旋回，以爆發(fā)相最為發(fā)育，溢流相表現(xiàn)微弱。

結(jié)合稀土標(biāo)準(zhǔn)化曲線中輕稀土分溜明顯的特征綜合分析，該火山活動(dòng)構(gòu)造環(huán)境為晚古生代晚期擠壓背景控制之下的同造山環(huán)境（圖-4）。火山活動(dòng)以裂隙式中性熔巖溢出和中酸性的碎屑巖爆發(fā)交替進(jìn)行為特征。

參考文獻(xiàn)：

1. 內(nèi)蒙地質(zhì)局主編，內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志.地質(zhì)出版社，1991

2. 趙國(guó)龍.揚(yáng)桂林.傅嘉有.大興安嶺中南部中生代火山巖.北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社，1989

3. 邱家驤.火山巖的研究方法，冶金地質(zhì)技術(shù)干部學(xué)校，1982

4. 王人鏡.巖石化學(xué)，武漢地質(zhì)學(xué)院，1981