西南天山上石炭統(tǒng)喀拉治爾加組火山巖地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

楊林春，鄭清連，傳 海，張映軍，賈永翔

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第十一地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

西南天山上石炭統(tǒng)喀拉治爾加組火山巖分布于南天山陸緣裂陷盆地之闊克薩勒晚古生代陸緣盆地內(nèi)。1961年新疆地質(zhì)局區(qū)調(diào)隊(duì)于該區(qū)開(kāi)展1∶20萬(wàn)哈拉峻幅地質(zhì)調(diào)查基本查明本喀拉治爾加火山巖賦存地層為晚石炭世喀拉治爾加組，巖性主要為一套基性火山碎屑巖，火山熔巖，零星見(jiàn)有少許次火山巖[1]。筆者于2013年“新疆1∶5萬(wàn)阿克塔拉等五幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目中，開(kāi)展了1∶5萬(wàn)大比例尺填圖，獲得了對(duì)上石炭統(tǒng)喀拉治爾加組火山巖的巖石地球化學(xué)資料，運(yùn)用高精度等離子體質(zhì)譜-激光探針?lè)?LA-ICP-MS)精確定年數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步了解該火山巖特征、成因及形成地質(zhì)環(huán)境提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

上喀拉治爾加組火山巖主要分布于西南天山邁丹他烏地區(qū)，火山巖賦存與晚石炭世喀拉治爾加組地層中，為一套基性—超基性火山碎屑巖，火山熔巖，零星見(jiàn)有少許次火山巖，巖石主要為蝕變杏仁狀玄武巖、枕狀玄武巖、玄武質(zhì)火山角礫巖、致密狀玄武巖。因遭受區(qū)域低溫動(dòng)力變質(zhì)作用，巖石均已發(fā)生淺變質(zhì)，但原巖組構(gòu)基本保留。

2 巖石學(xué)特征

測(cè)區(qū)內(nèi)火山巖巖石主要為蝕變杏仁狀玄武巖、枕狀玄武巖、玄武質(zhì)火山角礫巖組成，典型薄片描述如下：

強(qiáng)蝕變杏仁狀玄武巖：灰綠色，變余間隱結(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造。

巖石中輝石微晶粒狀不均勻分布，粒徑為（0.01～0.05mm）×0.3mm，少數(shù)呈放射狀分布；斜長(zhǎng)石板條狀分布，粒徑（0.01mm×0.03mm）～（0.03mm×0.15mm），少數(shù)被細(xì)小的絹云母黝簾石(10%)、黑云母(1%～5%)替代，呈不均勻分布。綠泥石、纖閃石不均勻分布，杏仁體、圓狀、不規(guī)則狀分布，粒徑（0.15～1.2mm）×2.5mm，其中充填綠泥石、石英方解石等，占20%。

蝕變杏仁狀玄武巖：少斑—基質(zhì)似間粒結(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造。

巖石由斑晶、基質(zhì)組成。斑晶由單斜輝石構(gòu)成，粒度一般0.4～2.5mm；呈自形柱狀，局部碳酸鹽，可見(jiàn)環(huán)帶構(gòu)造。基質(zhì)由單斜輝石、角閃石、斜長(zhǎng)石構(gòu)成，粒度一般小于0.2mm；單斜輝石呈柱、粒狀，雜亂分布；角閃石呈自形柱狀，褐棕色,雜亂分布；斜長(zhǎng)石呈它形晶，填隙狀分布于單斜輝石、角閃石間，碳酸鹽化、綠泥石化等明顯呈假像產(chǎn)出。巖內(nèi)見(jiàn)碳酸鹽、綠泥石、沸石等充填的不規(guī)則狀、橢圓狀杏仁體，雜亂分布，粒度一般0.3～2.0mm不等。

碎裂強(qiáng)蝕變玄武質(zhì)火山角礫巖：變余火山角礫結(jié)構(gòu)，角礫狀斑雜構(gòu)造。巖石由于應(yīng)力作用明顯的破碎呈塊狀，角礫狀并被不規(guī)則分布的方解石做膠結(jié)，方解石膠結(jié)物占30%～40%，部分綠泥石分布方解石膠結(jié)物中心。巖石由粒度大小不一的火山碎屑所構(gòu)成，粒度（0.15～2.5mm）×6mm，其中大于2mm的火山角礫多數(shù)呈極不規(guī)則狀、角礫狀、次圓狀，其成分由玄武巖、杏仁狀玄武巖、安山質(zhì)玄武巖構(gòu)成，并強(qiáng)烈的被綠泥石、方解石等替代。蝕變礦物主要為綠泥石和方解石，綠泥石含量約占15%～50%，方解石含量約占15%。

3 巖石化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

上石炭統(tǒng)喀拉治爾加組火山巖主量元素成分及參數(shù)特征見(jiàn)表1。其SiO2含量為36.25%～40.07%，屬超基性巖類，在TAS圖解中樣點(diǎn)落入到似長(zhǎng)石巖及堿玄巖中(圖1a),在玄武巖的全堿-SiO2圖解中，本旋回玄武巖均全部落入到堿性玄武巖區(qū)內(nèi)(圖1b)，屬堿性巖系列[2]。

3.2 稀土元素特征

石炭統(tǒng)喀拉治爾加組火山巖稀土元素含量見(jiàn)表2。

表1 喀拉治爾加組火山巖主量元素成分及參數(shù)特征一覽表(10-6)

表2 喀拉治爾加組火山巖稀土元素含量及參數(shù)特征一覽表(10-6)

稀土總量∑REE=（363.98～547.29）×10-6，(La/Yb)N= 17.02～310.7，比值大于1，分配曲線平直向右傾，為輕稀土富集型，重稀土虧損的特征(圖2a)；特征值δEu=0.99～1.07，值在1左右波動(dòng)，表明銪異常不明顯。樣品分配型式大致與大陸堿性玄武巖輕稀土富集配分型式相似，整體向右傾，由此判斷喀拉治爾加組火山巖稀土配分型式與大陸裂谷玄武巖輕稀土富集配分型式相似[3]。

3.3 微量元素特征

上石炭統(tǒng)喀拉治爾加組火山巖巖石微量元素含量見(jiàn)表3。

表3 喀拉治爾加組火山巖微量元素特征一覽表(10-6)

上石炭統(tǒng)喀拉治爾加組火山巖微量元素曲線呈緩右傾曲線，高場(chǎng)元素Ba、Th、Ta、Nb沒(méi)有虧損，Rb、Sr、K元素虧損，微量元素曲線圖整體很接近板內(nèi)堿性玄武巖配分曲線(圖2b)，顯示板內(nèi)火山巖的特性。玄武巖中(Rb/Yb)N=6.84～26.67，比值大于1，屬?gòu)?qiáng)不相容元素富集型，可能成因信息為富集地幔源，交代地幔源，熔融程度低，分離結(jié)晶程度強(qiáng)的殘余熔體[3]。

綜上所述，喀拉治爾加組火山巖通過(guò)微量元素綜合分析，該火山巖曲線接近板內(nèi)堿性玄武巖配分曲線，顯示板內(nèi)火山巖的特性，屬?gòu)?qiáng)不相容元素富集型。

4 時(shí)代

本次工作采用等離子體質(zhì)譜—激光探針?lè)?LAICP-MS)，在喀拉治爾加組火山巖(玄武巖)中鋯石中取得207Pb/235U～206Pb/238U年齡值為302.2M a±4.7M a(表4、圖3、圖4)，時(shí)代為晚石炭世晚期[4]。

5 構(gòu)造環(huán)境

在H f/3-Th-Ta圖解(圖5a)上，主要落在板內(nèi)玄武巖及其分異產(chǎn)物；在里特曼指數(shù)σ和戈蒂里指數(shù)τ確定構(gòu)造環(huán)境圖解(圖5b)上，主要落在板內(nèi)非造山帶火山巖，由此可以看出該組火山巖是形成于板內(nèi)造山后短期拉張大地構(gòu)造環(huán)境下的產(chǎn)物。

綜上所述，喀拉治爾加組火山巖屬于堿性玄武巖漿產(chǎn)物，大陸板內(nèi)噴發(fā)的一套以鈉質(zhì)為主的火山巖，屬于堿性系列，顯示大陸板內(nèi)環(huán)境下的巖石組合特征，巖漿源于地幔分熔[3]。在石炭紀(jì)晚期，曾出現(xiàn)過(guò)短暫的拉張松弛階段，火山活動(dòng)相對(duì)較弱，之后很快又進(jìn)入了閉合期并接受沉積。

6 結(jié)論

（1）上石炭統(tǒng)喀拉治爾加組火山巖屬堿性巖系鈉質(zhì)火山巖系列。

（2）稀土總量分配曲線平直向右傾，為輕稀土富集型，重稀土虧損的特征；喀拉治爾加組火山巖稀土配分型式與大陸裂谷玄武巖輕稀土富集配分型式相似。

表4 喀拉治爾加組1211A1-AK-TW1鋯石LA-ICP-MS測(cè)試成果表

圖3 上喀拉治爾加火山巖鋯石U—Pb年齡諧和圖(左)及加權(quán)平均圖(右)

圖4 上喀拉治爾加火山巖AKT-W1鋯石陰極發(fā)光圖

（3）喀拉治爾加組火山巖通過(guò)微量元素綜合分析，該火山巖曲線接近板內(nèi)堿性玄武巖配分曲線，顯示板內(nèi)火山巖的特性，偏堿性火山巖，屬?gòu)?qiáng)不相容元素富集型。

（4）喀拉治爾加組火山巖(玄武巖)中鋯石中取得207Pb/235U～206Pb/238U年齡值為302.2M a±4.7M a，時(shí)代為晚石炭世。

（5）喀拉治爾加組火山巖屬于堿性玄武巖漿產(chǎn)物，大陸板內(nèi)噴發(fā)的一套以鈉質(zhì)為主的火山巖，屬于堿性系列，顯示大陸板內(nèi)環(huán)境下的巖石組合特征，巖漿源于地幔分熔。

[1]新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測(cè)量大隊(duì).博孜艾爾格爾山口幅及伽師縣幅說(shuō)明書(shū)[E].北京市印刷八廠印刷,1967.

[2]盧良兆.巖石學(xué)[M].地質(zhì)出版社,2011：43-45.

[3]李昌年.火成巖微量元素巖石學(xué)[M].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社(北京),1992：84-85,104-105,117.

[4]楊林春，等.新疆1∶5萬(wàn)阿克塔拉等五幅區(qū)調(diào)報(bào)告[R].2014：142-144.