冀北圍場縣早白堊世張家口組地質特征及稀土元素特征

孟萬濤，徐 穎

（河北省地礦局第九地質大隊，河北 邢臺 054000）

1 區域地質背景

研究區位于河北省圍場縣北約20km，其大地構造位置屬于柴達木-華北板塊（Ⅲ），中太古代－第四紀華北陸塊（ⅢA），中元古代－中三疊世華北北緣沉降活動帶（ⅢA12），棋盤山火山-沉積盆地（ⅢA1-22）（圖1）。該處經歷了強烈的火山作用，火山巖廣泛分布。中生代早白堊世張家口組在冀北非常發育，分布廣泛，厚度大且層位穩定，最大厚度可達4000m，是河北中生代地層一大特點。

2 巖石地層特征

張家口組在本區層位穩定，產狀平緩，主要巖性為酸性、中酸性到中性的一套火山碎屑巖、熔巖、碎屑熔巖等。區內角度不整合覆蓋于晚侏羅世土城子組之上，其上被早白堊世大北溝組整合覆蓋。根據巖石組合特征劃分為三個巖性段[1]。

2.1 張家口組一段（K1z1）

以酸性熔巖為主，流紋質火山碎屑巖次之的地層單位，巖石組合中下部為灰紫色、灰白色流紋巖，夾有流紋質凝灰巖；上部為淺灰色、紫紅色流紋質凝灰巖、流紋質含角礫凝灰巖、流紋質含角礫熔結凝灰巖、流紋巖，局部地帶底部夾有紫紅色砂礫巖。出露厚度915.9m。

2.2 張家口組二段（K1z2）

以中性火山巖為主的地層單位，巖石組合為灰色粗安巖、安山巖及安山質火山角礫巖、安山質集塊熔巖夾灰紫色石英粗面巖、粗面巖，巖石多具斑狀結構或少斑結構，基質玻晶交織結構，氣孔-杏仁狀構造、塊狀構造。與一段呈噴發不整合接觸，出露厚度1302.9m。

2.3 張家口組三段（K1z3）

是以酸性火山碎屑巖為主的巖石地層單位，主要巖性有紫灰色流紋質熔結角礫凝灰巖、流紋質角礫凝灰巖、流紋質凝灰巖、流紋質凝灰熔巖、流紋巖及珍珠巖、黑曜巖夾有流紋質沉角礫凝灰巖、凝灰質砂巖、石英粗面巖、石英粗安質火山碎屑巖。該段頂部多發育紫紅色凝灰質砂礫巖。與張家口組二段呈整合接觸或噴發不整合接觸，或角度不整合于前白堊紀不同時代的地層及侵入巖之上，出露厚度1801m～2013.5m。

3 稀土元素特征

3.1 張家口組一段

稀土總量∑REE 為73.68ug/g～489.13ug/g，平均為209.22ug/g。輕、重稀土比值LREE/HREE ＝2.62～10.01，平均為6.23；（La/Yb）N為1.40～12.95，平均為5.86，顯示輕稀土相對富集；輕稀土分餾程度（La/Sm）N為2.98～4.32，平均3.83，重稀土分餾程度（Gd/Yb）N為0.47～2.33，平均1.12，輕稀土分餾程度大于重稀土分餾程度，屬輕稀土較富集型。δEu 變化較大，為0.07～0.49，平均0.20，呈明顯負銪異常（見表1）。

稀土配分型式見圖2，曲線總體向右斜傾斜，輕稀土斜率較重稀土大，輕重稀土分餾較弱。具較強的負銪異常，曲線呈海鷗型，在銪處具一深谷。各相巖石配分曲線近平行分布，總體反映為同源巖漿演化的產物。從早期流紋巖、粗面英安巖，到晚期潛流紋巖，稀土總量迅速增加，而δEu 呈迅速降低趨勢，從早到晚負銪異常總體增大，反映巖漿部分熔融程度較弱，而以富鈣礦物為主的結晶分異作用則不斷增加[2]。

表1 張家口組一段稀土元素含量及特征值表

表2 張家口組二段稀土元素含量及特征值表

3.2 張家口組二段

稀土總量中等，∑REE ＝175.68ug/g～280.10ug/g，平均217.52ug/g；輕重稀土比值LREE/HREE ＝9.80～19.51，平均15.07；（La/Yb）N為10.59～28.95，平均為23.12，顯示輕稀土相對富集；輕稀土分餾程度（La/Sm）N為3.73～7.08，平均4.72，重稀土分餾程度（Gd/Yb）N為1.80～4.00，平均2.96，輕稀土分餾程度大于重稀土分餾程度，屬輕稀土較富集型。δEu 變化不大，為0.87-1.04，平均0.94，負銪異常不明顯（見表2）。

稀土配分曲線向右傾斜（圖3），分布集中，配分型式一致，顯示為同源巖漿演化的產物。輕重稀土分餾比較明顯，為輕稀土富集型。安山巖和粗面巖負銪異常較小或不明顯，反映巖漿來源較深或壓力較大，巖漿不曾與斜長石平衡過；晚期石英二長斑巖較早期熔巖曲線斜率相對較小，輕重稀土分餾較弱，曲線圓滑。反映巖漿的部分熔融程度較高，且進化程度很弱。

3.3 張家口組三段

稀土總量變化較大，∑REE 為143.39μg/g～475.89μg/g，平均331.01ug/g；輕重稀土比值LREE/HREE 為7.20～14.21，平均9.98，（La/Yb）N為7.65～13.18，平均10.15，顯示輕稀土相對富集；輕稀土分餾程度（La/Sm）N為4.18～7.99，平均4.97，重稀土分餾程度（Gd/Yb）N為0.69～1.57，平均1.28，輕稀土分餾程度大于重稀土分餾程度，屬輕稀土較富集型。δEu 變化不大，為0.10～0.59，平均0.35，負銪異常明顯。

稀土配分型式見圖4，稀土配分曲線總體向右傾斜，斜率中等，曲線相互平行，輕、重稀土分餾明顯，屬輕稀土較富集型。具較強的負銪異常，曲線呈海鷗型，在銪處具一深谷。反映巖石為同源巖漿產物，且經歷了較強的結晶分異作用。流紋質熔結凝灰巖具較強的Tb 正異常；流紋巖和流紋質凝灰巖重稀土元素分布較復雜。稀土曲線可以看出由早期的火山碎屑巖-流紋巖-晚期的潛流紋巖稀土總量降低，負銪異常增大，反映巖漿經歷了較強的結晶分異作用。

4 張家口組稀土元素總體特征分析

綜上所述，該區早白堊世張家口組火山巖稀土元素特征如下。①∑REE 含量普遍偏高，LREE/HREE 值較高，說明輕重稀土分餾較強，屬輕稀土富集型。②稀土總量∑REE 的高低和δEu 的大小與巖石的酸性程度總體一致，即酸性巖石稀土總量∑REE 高，δEu 值小。③La/Yb 比值普遍偏高，相對而言，粗面、粗安質巖石較酸性巖石高，反映前者巖漿來源區深度較大。④張家口組三個段的稀土配分型式具有明顯的差異，暗示各段具有不同的源區及其演化過程，同類巖石（如流紋巖類、粗面巖類）稀土配分曲線彼此基本平行分布，顯示巖漿具同源性以及進化程度不同的特點。