南祁連察汗鄂博圖嶺地區下奧陶統吾力溝群火山巖巖石地球化學特征

張衛民，楊瑞東

（甘肅省地礦局第二勘查院，甘肅 蘭州 730020）

研究區黨河南山山脈南側，土爾根達坂山脊的北側，大地構造位置屬于柴達木-祁連板塊一級（Ⅴ）→南祁連早古生代褶皺帶二級（Ⅴ3）→南祁連地體三級（Ⅴ31），四級構造單元進一步劃分為大哈爾騰河凹陷盆地（Ⅴ31-2）和哈爾騰陸緣島弧造山帶（Ⅴ31-3）（賈群子，2007）。原1：20萬《魚卡幅》區域地質調查認為研究區出露的火山巖較少，主要為志留系地層中夾雜少量變質流紋英安巖、變流紋英安質凝灰巖，經鑒定成分特征與白銀地區的石英角斑巖基本相同。2014年作者通過《甘肅省阿克塞縣察汗鄂博圖嶺一帶1：5萬礦產地質調查》項目，發現區內出露的火山巖地層規模較大，約占工作區2/5面積以上，出露的巖性也復雜多變，從中基性熔巖到中酸性熔巖，從角礫熔結凝灰巖到晶屑巖屑凝灰巖、細凝灰巖，規模從上千米的巨厚層到幾十公分的薄層，火山巖相變化也較明顯，從爆發相到溢流相、沉積相、噴氣相均有。其中下奧陶統吾力溝群火山巖最為發育，縱向上由北向南火山巖強度由弱到強；橫向上由北西向南東向火山碎屑巖地層增多增厚。

1 巖石組合特征

吾力溝群火山巖根據其巖石組合特征分為上下兩個巖性段，上巖段以中酸性火山巖及火山碎屑巖組合，角礫凝灰巖、角礫熔巖次之。

下巖段以中基性火山巖及火山碎屑巖組合，角礫凝灰巖、角礫熔巖次之。

2 巖相劃分特征

通過初步總結，認為測區內火山噴發存在以下6個相變特征。

（1）爆發相：僅少量的火山角礫凝灰巖為主，呈透鏡狀、似層狀產出。其爆發時間較短，角礫形狀極不規則。

（2）噴發相：由中基性-中酸性噴發相的玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖，以火山錐-熔巖流形式產出，局部地方受后期構造改造片理化較強。

（3）噴發-溢流相：主要為凝灰質熔巖。

（4）噴發-沉積相：為一套中基性-中酸性的凝灰巖，主要巖性為凝灰質砂巖、沉凝灰巖、晶屑巖屑凝灰巖等。

（5）噴氣相：主要存在于奧陶系吾力溝群中硅質巖、碧玉巖等。

（6）間歇相：表現為各種淺變質碎屑沉積巖，常呈層狀。

3 火山噴發特征

火山噴發的方式以爆發和噴溢為主，主要分兩個大的旋回。第1旋回早期爆發噴溢為主形成角礫凝灰巖、中基性火山熔巖，早期火山活動較強烈，晚期能力相對減弱，并伴有低潮期的沉積特點。第2旋回以噴溢為主，形成中酸性火山熔巖及凝灰巖?；鹕絿姲l總體表現為爆發→噴溢→沉積→噴溢的多期循環過程。

4 巖石化學特征

針對測區內奧陶系吾力溝群火山巖的巖石化學特征，采取3件全巖分析樣品根據火山巖樣品測試氧化物含量，主要巖石化學特征：SiO2含量49.4%～69.7%、Al2O3含量10.8%～16.4%、MgO含 量0.75%～4.28%、Fe2O3+FeO含量6.7%～11.8%，全堿含量ALK（K2O+Na2O）6.1%～7.4%、巖 石 里 特 曼 指 數（σ）為1.82～7.61＞1.8、Al2O3＞（CaO+K2O+Na2O），屬于鈣堿性系列過鋁質巖石。

巖石固結指數SI在5.78～23.24之間，平均值為13.5，巖漿分異程度中等；巖石結晶分異指數DI為55.1～80.1，平均值為65.4，DI值較大，表明巖石分異程度較高，酸性程度相對較高，巖漿結晶分異作用明顯。

5 地球化學特征

5.1 稀土元素地球化學特征

吾力溝群火山巖稀土總量（ΣREE）介于177.1×10-6～198.9×10-6之間，平均為188.6×10-6；輕重稀土比值（∑LREE/∑HREE）變化范圍較小為5.46～5.49，平均值為5.47。稀土配分曲線斜率（La/Yb）N比值范圍在6.17～6.30，平均為6.25，分配曲線呈現右傾，左高右低型；（La/Sm）N值介于4.8～9.9，指示輕稀土元素富集；（Gd/Yb）N值介于5.15～13.26，表明輕稀土元素富集，重稀土元素虧損；δEu在0.80～1.04之間，平均值0.89。

5.2 微量元素地球化學特征

吾力溝群火山巖中Ta、Sr、P、Ti元素相對虧損，Ba、Pb、Nd相對富集，1號樣品中Sr、P、Ti呈現較強的虧損；Nb/Ta介于15.9～19.3之間，Zr/Hf值介于34.3～35.5之間；根據火山巖樣品微量元素原始地幔標準化蛛網圖：曲線大體趨勢呈左高右低、緩慢傾斜。

6 大地構造環境分析

火成巖中的微量元素以及微量元素比值可以起到示蹤作用，他們在溶液中強烈的不活動性，使得他們的組合特點可以反映巖石所形成的構造環境，因此對其成因環境的判別效果較好。特別是以不活動的高場強（HFS）元素和稀土元素構建判別圖解，故在本區火山巖構造環境判別圖解中運用高場強元素為基礎構建。

logδ-logτ圖解可以用來區分造山與非造山環境，將測區內火山巖樣品利用此圖解進行投影全部落于造山帶區（B），樣品集中分布（圖1）；而微量元素Ni-Ti/Zr圖解可用來區分洋中脊玄武巖（MORB）和島弧拉斑玄武巖（IAT），進一步利用此圖解對測區內火山巖樣品進行投影全部落入島弧拉斑玄武巖區（圖2），由此說明，區內火山巖屬于造山帶島弧拉板玄武巖。

圖1 logδ－logτ圖解

圖2 火山巖的Ni-Ti/Zr判別圖解

同時，羅明非所寫《甘肅黨河南山早古生代大地構造性質研究》認為黨河南山一帶奧陶系多索曲組火山巖為一套島弧火山巖，黨河南山一帶存在俯沖作用；另外，1：25萬《魚卡幅》區域地質調查中顯示該區奧陶系吾力溝群火山巖為一套島弧火山巖。綜上所述，測區內奧陶系吾力溝群火山巖同屬于經典島弧拉斑玄武巖，構造環境為造山帶大陸邊緣島弧環境。