中侏羅世滿克頭鄂博組火山巖地球化學特征及成因探討①

李東瀚++王曉晗++楊仲杰

摘 要：大興安嶺綽源-坤尼氣地區晚侏羅世滿克頭鄂博組火山巖主要以酸性火山巖為主，主要巖石類型多具有顯著球粒狀結構特征。該組火山巖巖石SiO2平均含量75.15%、Al2O3平均含量13.27%、MgO平均含量0.88%；ΣREE含量較高，平均為168.69×10-6，稀土元素配分模式，均呈右傾型， LR/HR平均為9.67，LaN/YbN平均為11.64；微量元素原始地幔標準化”蛛網圖”總體為右傾型，明顯富集元素Rb、K、Zr，而虧損元素Nb、Ta、Sr、Ti等，與陸殼微量元素蛛網圖相似，這些特點可能暗示其來源于殼源物質的部分熔融。

關鍵詞：大興安嶺石門子地區 中侏羅紀、滿克頭鄂博組 地球化學特征 成因探討

中圖分類號：P534 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0211-02

與東亞大陸環太平洋中新生代線型火山巖帶相比，大興安嶺地區中生代火山巖帶呈現面形展布特征。如果把它與鄰區俄羅斯和蒙古境內同時期火山巖聯系起來，就構成面形環狀分布的巨型火山巖帶，可謂大火成巖省。東北地區多塊體拼合的特殊構造背景，使東亞大陸在構造域轉換時期的巖石圈深部作用，成為該區中生代火山巖成因研究的熱點問題之一。

與大陸溢流玄武巖省相比，大興安嶺火山巖就其露頭分布而言以中酸性熔巖及其碎屑巖為主。最近幾年的研究表明，就整個大興安嶺地區中酸性熔巖而言，在巖石系列、巖石類型以及地球化學特征上顯示出多樣性[4-7]。該文試圖通過火山巖巖石化學、稀土元素及微量元素地球化學研究，討論晚侏羅世滿克頭鄂博組的中酸性火山巖的地球化學特征、成因及其演化規律。

1 區域地質概況

大興安嶺綽源鎮-坤尼氣地區位于內蒙古自治區牙克石市東部的大興安嶺中段主峰山區。大興安嶺地區出露的結晶基底變質巖石是在古生代期間，經歷了幾個微小塊體（額爾古納地塊、興安地塊、松嫩地塊、佳木斯地塊和那丹哈達地塊等）的拼合而成①。在中生代侏羅紀之后經歷了濱太平洋板塊俯沖的影響，形成了規模巨大的火山巖帶面狀分布的景觀。

該次研究根據1：5萬石門子幅、大光頂山幅等四幅區調工作中，將工作區中生代侏羅系火山巖劃分了4個，即：中侏羅世塔木蘭溝組（J2tm）、晚侏羅世滿克頭鄂博組（J3mk）、瑪尼吐組（J3mn）和白音高老組（J3b）。據內蒙古自治區巖石地層，其中所夾的火山碎屑沉積巖中含植物化石Czekanowskiasp.，Phoenicopsisanyustifolia，Pityophyllum staratshchini；葉肢介Magumbonia parameca，Nestoria sp.，Keratestheria sp.；雙殼類Ferganoconcha sibirica， 其時代為晚侏羅世。另外，據張吉衡（2009，博士論文）對滿克頭鄂博組的17件樣品定年結果表明其形成時代包括晚侏羅世和早白坐世兩期，時代范圍分別為160Ma～150Ma和136Ma～122Ma（鋯石U一Pb及全巖40Ar-39Ar），其建組剖面上兩個樣品獲得的年齡分別為152Ma和158Ma。經上述表明滿克頭鄂博組時代為晚侏羅世。

2 巖石基本特征

滿克頭鄂博組在研究區內主要分布于石門子、八十四公里等地區，出露面積為111.02km2。其上覆白音高老組，下伏塔木蘭溝組，均呈整合接觸。研究區內的滿克頭鄂博組主要的巖性為灰白色-淺紫色流紋巖、球粒流紋巖、英安巖、含漿屑晶屑安山質熔巖、流紋質含晶屑漿屑角礫熔結凝灰巖等。以球粒流紋巖為主，多發育球粒結構，部分巖石具有斑狀結構，含少量石英和堿性長石斑晶；球粒由長英質放射狀纖維組成，球粒粒徑大小不一，多在1～5mm之間，部分球粒可達10mm。球粒含量變化較大，占巖石總體積的5%～50%。球粒形態復雜，以圓球狀為主，部分為扇形或束狀，部分球粒由于相互間影響而使球粒不完整。球粒多由纖維狀物質圍繞某一點或中心呈束狀、放射狀分布構成，部分球粒具有雙層結構。有時整個球粒內部由1～2個放射狀、扇形或束狀及圓粒狀的小球體及霏細長英質組成。部分巖石具有較強的綠簾石化、高嶺土化、絹云母化等蝕變現象。

3 地球學特征

前人對本區中生代火山巖地層的巖石地球化學做了大量詳細分析和研究，該次工作只分析了7個滿克頭鄂博組的火山熔巖的全分析、稀土和微量元素對該時期火山巖的地球化學特征進行論述。

3.1 常量元素特征

晚侏羅世滿克頭鄂博組（J3mk）的常量元素化學分析數據。其火山熔巖類的SiO2含量在69.34%～77.86%，平均為75.15%；Al2O3含量11.55%～14.76%之間，平均為13.27%；堿含量高，K2O含量3.70%～6.26%，平均為5.06%；Na2O含量0.10%～4.52%，平均為2.41%，Na2O+K2O值，4.56%～8.79%，平均為7.47%，CaO含量0.03%～0.43%，平均為0.18%，MgO含量為0.87%～0.89%。在ACNK-ANK圖解上，火山熔巖類為弱過鋁質（圖1a），在SiO2-K2O、K2O-Na2O圖解上（圖1b、c），火山巖分布高鉀鈣堿性系列范圍或鉀質-高鉀質分布區，表明具有高鉀（堿）的巖石化學特點。

實心圓為滿克頭鄂博組（J3mk）碎斑熔，在火山巖TAS巖石化學圖解上（圖1d），滿克頭鄂博組（J3mk）落入流紋巖區，或與粗面巖的分界線附近。

3.2 稀土元素特征

晚侏羅世滿克頭鄂博組（J3mk）的稀土元素分析結果。該組的ΣREE含量較高，在132.3×10-6～254.34×10-6之間，平均為168.69×10-6，輕重稀土分餾中等，稀土元素配分模式圖（圖2a），均呈右傾型，LREE輕度富集型，LR/HR分別在5.69～17.13，平均為9.67，LaN/YbN在7.13～23.10之間，平均為11.64。HREE分布相對較為平坦，銪負異常明顯，δEu在0.29～0.72之間，平均為0.52。

3.3 微量元素特征

晚侏羅世滿克頭鄂博組（J3mk）的微量元素分析結果。在微量元素原始地幔標準化”蛛網圖”（微量元素圖解）中（圖2b），該組的火山巖總體為右傾型，明顯富集元素Rb、K、Zr，而虧損元素Nb、Ta、Sr、Ti等。

4 侏羅紀火山巖成因和構造環境

滿克頭鄂博組（J3mk）火山巖在TAS圖解中均落入流紋巖區，屬于酸性巖石。該組火山巖在巖石化學上均屬于準鋁質-弱過鋁質，高鉀鈣堿性系列，說明這些火山巖應來源于下地殼火成巖物質的部分熔融。該組火山巖富集大離子親石元素（LILE）而虧損高場強元素Nb、Ta，相似于活動大陸邊緣火山弧或島弧火山巖。在Rb-Y+Nb、Y-Nb圖解上（圖3a、b），晚侏羅世火山巖分布于火山弧或位于火山弧或后碰撞分布區，暗示本區該時期火山巖兼具同造山和后造山火成巖的特征。

5 結語

（1）滿克頭鄂博組火山巖屬于酸性巖石，其火山熔巖類的SiO2含量平均為75.15 %；Al2O3含量平均為13.27%；堿含量高， Na2O+K2O平均為7.47%。該組火山巖具有高鉀（堿）的巖石化學特點。（2）該組的ΣREE含量較高，平均為168.69×10-6，輕重稀土分餾中等，稀土元素配分模式右傾型，LREE輕度富集型。HREE分布相對較為平坦，銪負異常明顯。微量元素原始地幔標準化”蛛網圖”總體為右傾型，明顯富集元素Rb、K、Zr，而虧損元素Nb、Ta、Sr、Ti等。（3）根據巖石化學及地球化學特征，這些火山巖應來源于下地殼火成巖物質的部分熔融，類似于活動大陸邊緣火山弧或島弧火山巖，研究區在晚侏羅世時期火山巖兼具同造山和后造山火成巖的特征。

參考文獻

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