內蒙古錫林浩特地區新生代阿巴嘎期火山巖地質特征

李樹才，楊欣杰

（國土資源實物地質資料中心，河北 三河065201）

1 區域地質概況

錫林浩特地區位于內蒙古中東部，大地構造單元屬華北板塊、內蒙古中部地槽褶皺系，愛力格廟－錫林浩特中間地塊。火山巖分布區地處天山－陰山東西向斷裂帶與北北東向大興安嶺－太行山斷裂帶的復合部位。新生代，在太平洋、歐亞及印度三大板塊聯合作用下，深部構造形成與活動，內蒙古高原隆起，在錫林浩特等地區有幔源玄武質巖漿噴發，火山活動主要沿深大斷裂呈裂隙式噴發，單個火山機構以中心式火山噴發為特點，形成兩個火山群，基性巖漿大量溢出地表，形成規模巨大的玄武巖被。［1］

2 地質特征及時代

2.1 火山作用特征

該區新生代火山活動單獨火山機構先以強烈中心式火山噴發為主，到晚期以寧靜式裂隙噴溢，大致沿北東向集中展布，形成眾多圓形瑪珥式火山口、盾狀火山、錐狀火山及巖熔臺地。噴發帶屬于阿巴嘎旗－巴彥寶力格火山噴發帶。火山口附近主要有玄武質集塊巖、浮巖、含火山彈火山角礫巖、玄武質熔結凝灰角礫巖、致密塊狀橄欖玄武巖、氣孔狀橄欖玄武巖，遠離火山口主要是橄欖玄武巖漿溢流形成的熔巖流。玄武巖的產狀平緩，部分火山錐火山通道相玄武巖發育有柱狀節理。

2.2 玄武巖漿噴發期次的劃分

結合區域該期火山巖演化特征，在浩勒諾爾瑪珥式火山口發現阿巴嘎期火山活動發育有三個噴發沉積間斷夾層，根據噴發沉積間斷特征（圖1），可初步判定該區主要發育有4期玄武巖，其間有厚度不等的沉積夾層，主要巖性為石英砂巖和粉砂巖，表明有4期火山噴發活動，而每期主要噴發活動又有多個噴發韻律組成，其厚度不等。

圖1 浩勒諾爾火山機構信手剖面及巖性柱狀圖

所劃分的四個噴發期次巖性特征有所不同：第一噴發期次的巖石類型主要為含輝石橄欖玄武巖、玄武質火山角礫巖、玄武質砂礫巖及灰白色石英砂巖，部分玄武巖中有幔源輝石和歪長石捕擄晶，另外發現有殼源花崗巖的捕擄體。第二噴發期次的巖石類型主要為橄欖玄武巖、氣孔狀伊丁化玄武巖、塊狀橄欖玄武巖、玄武質砂礫巖及灰白色石英砂巖。第三噴發期次的巖石類型主要為橄欖玄武巖、氣孔狀橄欖玄武巖、含火山彈玄武質火山角礫巖及紫紅色黏土質粉砂巖。第四噴發期次的主要巖石類型為氣孔狀橄欖玄武巖及橄欖玄武巖［2］。

2.3 巖石學特征

本區阿巴嘎期火山巖巖石類型主要有火山熔巖、火山碎屑巖和沉積火山碎屑巖，熔巖主要有堿性橄欖玄武巖、氣孔狀堿性橄欖玄武巖、含輝石歪長石捕擄晶橄欖玄武巖、氣孔杏仁狀橄欖玄武巖、氣孔狀伊丁石化玄武巖；火山碎屑巖主要有玄武質集塊巖、玄武質熔結凝灰角礫巖、玄武質含角礫熔結凝灰巖；沉積火山碎屑巖主要有凝灰質砂巖、長石石英砂巖和凝灰質砂質泥巖等。

2.4 時代

在玄武巖沉積夾層中，分別采取光釋光測年和孢粉樣品，自下往上第一沉積夾層光釋光（OSL）年齡為116.4＋5.6ka，第二沉積夾層光釋光（OSL）年齡為123.2＋5.5ka，第三層送樣為孢粉，出現了Polypodium（水龍骨屬）及Artemisia（蒿屬），表明沉積時代為第四紀，所以工作區阿巴嘎期玄武巖噴發時代應為晚更新世。

3 巖石化學及地球化學特征

3.1 巖石化學特征

巖石化學分析結果及其主要參數見表1，可以看出，其中SiO2為44.58%～50.22%，含量變化較大，平均值為48.95%；TiO2為2.44%～4.03%，平均值為3.07%；Al2O3為10.49%～14.87%，平均值為12.34%；Na2O＋K2O為3.77%～4.6%，平均值為4.11%。其主要特點是Na2O＞K2O，Al2O3的含量較低，TiO2含量較高，SiO2及Fe2O3的含量變化較大。與世界玄武巖平均值比較，錫林浩特地區新生代玄武巖巖石化學成分上具有高堿、富鈦、貧鋁的特點。在SiO2－（K2O＋Na2O）圖解（圖2）中可見樣品投點主要位于亞堿性區，少量位于堿性區，但全部樣品位于堿性與亞堿性區的分區界限附近。本區新生代阿巴嘎期玄武巖在TAS分類圖解（圖3）中，均投在B區，巖石化學定名為玄武巖。

圖2 堿－二氧化硅圖解（after T.N.lrvine 1971）

圖3 火山巖TAS分類圖解（after Le Bas，1986）

3.2 稀土元素特征

錫林浩特地區新生代阿巴嘎期玄武巖的稀土元素特征見表2。表中可見稀土元素總量∑REE均值為187.29×10－6，LREE/HREE值在2.42～3.96之間，δEu在0.93～1.02之間，異常不明顯，近于銪的平坦型；稀土元素配分型式見圖4，稀土元素配分模式曲線總體向右傾斜，CeN/YbN的值在5.57～11.18之間，屬于輕稀土富集型，與典型的稀土元素配分形式一致［3］。

表1 內蒙古錫林浩特新生代玄武巖巖石化學成分表/（Wt，%）

表2 內蒙古錫林浩特新生代玄武巖稀土元素含量及相關參數/（Wt，10－6）

3.3 微量元素特征

錫林浩特地區新生代阿巴嘎期玄武巖的微量元素特征見表3。①大離子親石元素：Rb豐度為33.4×10－6，低于地殼維氏值（150×10－6）；Sr豐度為566.8×10－6，高于地殼維氏值（340×10－6）；Ba豐度為510×10－6，低于維氏值（650×10－6）；Rb/Sr為0.033～0.052，Sr/Ba為1.29～1.77。②放射性元素：U豐度為0.84～1.5×10－6，Th為3.5～6.8×10－6，兩者均小于維氏值（2.5×10－6和13×10－6）。③非活動性元素：Nb值為27.4～67.2×10－6，大于維氏值（19×10－6）。從微量元素比值蛛網（圖5）可以看出，曲線總體向右傾斜，Sr、Zr、Hf、U、Y等呈“V”形，虧損；Ba、Nb、Th、La等呈峰狀，富集；總體反映強不相容元素富集。

圖4 玄武巖稀土元素配分模式曲線圖

表3 內蒙古錫林浩特新生代玄武巖微量元素質量分數/（Wt，10－6）

圖5 玄武巖原始地幔標準化微量元素蛛網圖

4 結論

內蒙古中東部錫林浩特地區新生代阿巴嘎期玄武巖，是新近系晚更新世沿深大斷裂裂隙式噴發，單個火山機構呈中心式噴發的產物、在本區具有堿性系列向亞堿性系列演化的特征，但與世界典型玄武巖相比，本區玄武巖高堿、富鈦、貧鋁；SiO2值變化較大；微量元素蛛網圖中Sr、Zr、Hf、U、Y等呈“V”形狀，虧損，Ba、Nb、Th、La等呈峰狀，富集；浩勒諾爾火山口阿巴嘎旗期火山活動噴發沉積夾層的發現，為區域上本期玄武巖火山噴發其次的劃分提供最有力的證據。

［1］ 張臣，韓寶福，童英，等.內蒙古阿巴嘎旗地區新生代玄武巖基本特征及成因［J］.吉林大學學報：地球科學版，2004，34（1）：21－26.

［2］ 劉俊杰，張玉清，趙九峰.內蒙古錫盟新生代玄武巖特征及構造環境［J］.西部資源，2008（5）：56－58.

［3］ 李昌年.火成巖徽量元素巖石學［M］.武漢：中國地質大學出版社，1992：79－123.

［4］ 韓吟文，馬振東.地球化學［M］.北京：地質出版社，2003：181－210.

［5］ 邱家驤.應用巖漿巖石學［M］.武漢：中國地質大學出版社，1991：225－249.

［6］ 鄒和平，張珂，劉玉亮，等.鄂爾多斯地塊北部中新生代玄武巖地球化學特征及其地質意義［J］.大地構造與成礦學，2010，34（1）：92－104.