內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組火山巖巖石學(xué)特征

張紅晨，賀秋利，邊雄飛，宋 鵬，王立考，武 鵬

1.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北 石家莊 050031；2.山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘察院，山東 招遠(yuǎn) 265400

內(nèi)蒙古西烏旗迪彥廟地區(qū)中生代火山巖分布廣泛，以往的研究程度較低，作者近幾年對白音高老組火山巖作了詳細(xì)的野外地質(zhì)剖面測制、路線地質(zhì)調(diào)查及系統(tǒng)的巖石學(xué)研究，結(jié)合火山巖地球化學(xué)特征，深入對內(nèi)蒙古迪彥廟火山巖研究，并探討火山巖漿的成因和形成機(jī)制，旨在為區(qū)內(nèi)火山巖的對比研究提供確切資料，深化大興安嶺火山巖帶的研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

迪彥廟地區(qū)位于大興安嶺南部，地處華北板塊與西伯利亞板塊之間的匯聚地帶。該地區(qū)構(gòu)造演化經(jīng)歷了古生代開始的古亞洲洋多階段俯沖、地殼增生、多地體聚合，中生代時(shí)期的蒙古—鄂霍茨克洋閉合和晚古生代開始的來自古太平洋板塊對歐亞大陸板塊俯沖作用的影響。迪彥廟地區(qū)發(fā)育較老的為古生界蛇綠構(gòu)造混雜巖，在迪彥廟地區(qū)呈北東向展布，二疊系的侵入巖和碎屑巖分布于整個(gè)研究區(qū)，中生代火山巖分布較廣泛，主要集中在陶勒斯陶勒蓋和迪彥廟東40 km，地層具有北東向展布特征，該地層自下而上依次劃分為上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、瑪尼吐組和下白堊統(tǒng)白音高老組，三個(gè)組之間呈整合接觸關(guān)系，滿克頭鄂博組角度不整合覆蓋于下二疊統(tǒng)壽山溝組之上（圖1）。

2 白音高老組火山巖地質(zhì)特征

圖1 迪彥廟地區(qū)地質(zhì)簡圖（引自李英杰等《內(nèi)蒙古西烏珠穆沁旗迪彥廟蛇綠巖的識(shí)別》）Fig.1 Schematic geological map of Diyanmiao area(After LI Ying-jie)

白音高老組為一套酸性熔巖、酸性火山碎屑巖、酸性熔結(jié)凝灰?guī)r夾火山碎屑沉積巖、沉積巖，含動(dòng)、植物化石，整合于瑪尼吐組中性火山巖之上，內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組火山巖地層受北東向斷裂構(gòu)造和火山盆地控制，整體展布方向?yàn)楸睎|向。根據(jù)測區(qū)內(nèi)巖石的巖性特征、組合特征、分布特征以及與瑪尼吐組接觸關(guān)系，將其定為白音高老組。依據(jù)區(qū)域上同位素年齡信息，白音高老組的形成時(shí)代為早白堊世。

作者等在薩臘勒哈昭一帶做了一條橫切該組的NE 向（方位角62°）實(shí)測剖面（P10C,圖2）。對該剖面的研究表明，迪彥廟下白堊統(tǒng)白音高老組為一套以酸性火山碎屑巖、熔巖為主的火山巖，少量火山角礫巖，火山碎屑巖與熔巖呈互層出現(xiàn)。該組火山巖位于火山盆地的北東側(cè)，剖面上產(chǎn)狀傾向均向西。巖石呈酸性，多為灰白、淺黃色，有些具流動(dòng)構(gòu)造。該組火山巖與上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組接觸，整合覆蓋于瑪尼吐組灰綠色粗安巖之上?，斈嵬陆M亦屬于陸相火山巖系，但以粗安巖、安山巖等中性巖的大量出現(xiàn)而與上覆的白音高老組相區(qū)別。

3 白音高老組火山巖巖相學(xué)特征

基于對薩臘勒哈昭等剖面的系統(tǒng)野外觀察和取樣研究，確定白音高老組火山巖以流紋巖、流紋質(zhì)含角礫晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)熔結(jié)火山角礫巖為主，局部出露凝灰質(zhì)礫巖，主要巖石類型的巖相學(xué)特征如下：

流紋巖，淺黃色-灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，有些地段流動(dòng)構(gòu)造顯著。斑晶主要為鉀長石、酸性斜長石和少量石英，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%左右，鉀長石半自形板狀，零散分布，鉀長石見強(qiáng)烈高嶺土化，斜長石見絹云母化，它形細(xì)粒石英呈團(tuán)塊狀分布，可能為重結(jié)晶產(chǎn)物，也可能為硅化成因?；|(zhì)由霏細(xì)狀的長英質(zhì)礦物和少量玻璃質(zhì)組成（圖3a、3b）。

圖2 迪彥廟薩臘勒哈昭下白堊統(tǒng)白音高老組火山巖實(shí)測剖面圖(P10C)Fig.2 Measured prof ile (P10C) of Baiyingaolao Formation volcanic rocks of lower Cretaceous, Diyanmiao

圖3 白音高老組火山巖野外、顯微照片F(xiàn)ig.3 Micrograph in f ield of Baiyingaolao Formation volcanic rocks

流紋質(zhì)含角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，顏色為黃灰色，熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)，假流紋構(gòu)造。巖石主要由角礫、巖屑、漿屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫多呈次棱角狀，輪廓較清楚，主要由流紋巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r和泥質(zhì)板巖組成，大小多在2～15 mm 之間，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約15%。巖屑多呈棱角狀，大小一般0.5～2 mm。漿屑多呈拉長的長條帶狀，定向排列而成假流紋構(gòu)造，大小一般2～ 10 mm。晶屑多呈棱角狀，成分主要由石英、蝕變鉀長石和少量蝕變斜長石、蝕變角閃石等組成，大小一般0.1～2 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約20%。鉀長石均已不同程度高嶺土化，石英具熔蝕結(jié)構(gòu)。玻屑多呈拉長的弧面棱角狀，彼此熔結(jié)，繞過碎屑分布，顯示假流紋構(gòu)造，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%。火山塵，脫玻呈霏細(xì)狀長英質(zhì)礦物和粘土類礦物等，并分布于上述碎屑之間（圖3c、3d）。

流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，黃灰色-灰白色，凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由巖屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。巖屑多呈次棱角－次園狀，輪廓較清楚，主要由凝灰?guī)r、流紋巖、粗安巖和泥質(zhì)板巖組成，大小一般0.1～2 mm。晶屑多呈棱角狀，主要由石英、蝕變鉀長石和少量蝕變斜長石，大小一般0.1～2 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為50%左右。正長石和斜長石均已不同程度高嶺土化、絹云母化，石英和透長石具熔蝕結(jié)構(gòu)。玻屑和火山塵，一般小于0.1 mm，二者均已脫玻呈霏細(xì)狀長英質(zhì)礦物、粘土類礦物等，分布于上述碎屑之間。

流紋質(zhì)火山角礫巖，黑褐色，熔結(jié)火山角礫結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由巖屑、漿屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫多呈次棱角－棱角狀，輪廓較清楚，主要由流紋巖、凝灰?guī)r和少量火山玻璃等組成，大小一般2～10 mm，大者達(dá)15 mm。巖屑多呈棱角狀， 輪廓較清楚，大小一般0.3～2 mm。漿屑多呈拉長的長條帶狀，定向排列而成假流紋構(gòu)造，，晶屑多呈棱角狀，主要由長石和石英組成，長石見高嶺土化、絹云母化，玻屑和火山塵多已脫玻呈霏細(xì)狀長英質(zhì)礦物，分布于上述碎屑之間，并見粘土化現(xiàn)象。

4 火山巖巖石化學(xué)特征

4.1 主量元素

內(nèi)蒙古迪彥廟下白堊統(tǒng)白音高老組火山巖主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定數(shù)據(jù)列于表1.從表中可以看出，本區(qū)火山巖SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，變化范圍為74.54%～77.21%，在TAS 圖（圖4）上，主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)全部投在流紋巖區(qū)域，這與白音高老組為一套酸性火山巖的特征一致。

4.2 微量、稀土元素

將流紋巖中微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖中，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線均右傾，輕稀土富集而重稀土虧損，ΣREE 變化于（119.74～247.45）×10-6之間，LaN/YbN 為2.40～13.28，δEu 變化范圍為0.11～0.41，出現(xiàn)明顯的Eu 負(fù)異?，F(xiàn)象，這表明源區(qū)可能有斜長石結(jié)晶作用殘留或者巖漿演化過程中經(jīng)歷了斜長石分離結(jié)晶作用。所有樣品在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上的分布形式相似，大離子親石元素LILE（Rb、Th、K）富集明顯，高場強(qiáng)元素HFSE（P、Sr、Ti）虧損，Ba 明顯虧損，而U、Se 相對富集。這些特征與許多地區(qū)白音高老組酸性火山巖巖稀土元素變化的一般規(guī)律相一致。

表1 內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組火山巖主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定數(shù)據(jù)Table 1 Main elements average content data of Baiyingaolao Formation in Diyanmiao, Inner Mongolia%

圖4 內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組TAS圖解Fig.4 TAS diagram of Baiyingaolao Formation in Diyanmiao, Inner Mongolia

5 白音高老組火山巖成因

酸性火山巖的成因主要有來源于地殼物質(zhì)的部分熔融、地幔巖漿分離結(jié)晶作用或者與地殼物質(zhì)的混合、混染作用有關(guān)等。研究區(qū)流紋巖具有LREE元素富集、HREE 虧損、輕重稀土元素分餾明顯的特點(diǎn)，大離子親石元素Rb、Th、K 富集明顯，Ba明顯虧損，高場強(qiáng)元素Sr、Ti、P 強(qiáng)烈虧損。Eu、P、Sr 強(qiáng)烈虧損，表明在巖漿源區(qū)中可能有斜長石、磷灰石殘留。本區(qū)流紋巖Ti 質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，Ti/Y小于100，Ti/Zr 小于10，表明本區(qū)流紋巖為典型的殼源巖漿系列，是陸殼巖石部分熔融的產(chǎn)物。

6 結(jié)論

根據(jù)內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組火山巖巖石學(xué)研究，可以初步得到以下結(jié)論：

（1）內(nèi)蒙古迪彥廟白音高老組為一套酸性火山巖，其巖性以流紋巖、火山碎屑巖為主，流紋巖中流動(dòng)構(gòu)造發(fā)育，火山碎屑巖發(fā)育假流紋構(gòu)造，流紋巖和火山碎屑巖多呈互層出現(xiàn)。根據(jù)測區(qū)內(nèi)巖性特征、組合特征、分布特征、與瑪尼吐組接觸關(guān)系及區(qū)域上同位素年齡信息，白音高老組的形成時(shí)代為早白堊世。

（2）白音高老組流紋巖的巖石地球化學(xué)特征表現(xiàn)為富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，部分大離子親石元素富集而Ba、Sr 和高場強(qiáng)元素強(qiáng)烈虧損等特征，推測該流紋巖是由中下地殼物質(zhì)部分熔融形成的。

致謝∶成文過程中得到李紅陽老師及石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院內(nèi)蒙古區(qū)調(diào)項(xiàng)目全體成員的指導(dǎo)與幫助，在此表示誠摯的謝意。

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