吉林省龍崗火山巖區早更新世粗面 玄武巖地球化學特征及構造意義

徐智濤李萌萌盤曉東孫景貴顧國輝劉宏巖馬 飛

1）中國長春130117 中國地震局火山研究所

2）中國長春130061 吉林大學地球科學學院

3）中國長春130117 吉林省地震局

中國是全球晚新生代火山發育國家之一，也是西環太平洋活動大陸邊緣火山活動帶重要組成部分。在我國東北地區發育著數座晚新生代噴發過的活火山（如五大連池老黑山、火燒山火山、金龍頂子火山等）或具備噴發能力的休眠火山（如云南騰沖火山、長白山天池火山等）（Hickey，1982；Davies et al，1992；劉若新，1992）。龍崗火山群是我國東北部晚新生代仍有過噴發活動的火山群之一（隋建立等，1999），其早更新世火山作用產物粗面玄武巖在吉林靖宇地區廣泛分布。為了深入揭示其巖石地球化學屬性與成巖地質構造意義，在野外地質調查基礎上，開展了系統的巖相學、元素地球化學及全巖Pb 同位素地球化學研究。實驗結果揭示：①溢流相早更新世粗面玄武巖呈灰色，斑狀結構，塊狀構造，可見細小氣孔（孔徑0.1—0.5 mm，孔徑較均一）。斑晶由鐵橄欖石和單斜輝石組成（占礦物總量的15%）。基質礦物約占礦物總量85%，為暗色基性斜長石，均勻分布，構成交織結構；噴發相早更新世粗面玄武巖呈灰色，斑狀結構，塊狀構造，氣孔不均一（孔徑0.5—4.0 mm）。斑晶成分為鎂橄欖石（占礦物總量的15%）。基質礦物主要為基性斜長石（約占礦物總量85%），構成交織結構并具有定向性；②全巖元素地球化學呈現富集大離子親石元素（LILE）和高場強元素（HFSE），微量元素和稀土元素配分模式與EMI 型地幔配分模式相似，相對富集輕稀土元素（LREE），虧損重稀土元素（HREE），整體屬低硅、富鈉、過鋁質鉀玄巖系列。銪變化值（δEu）值介于0.95—1.07，K2O+Na2O 值介于6.44—6.56 wt%,，具有地幔源巖漿成因特征。Zr/Nb、La/Nb、Ba/Nb、Ba/Th、Rb/Nb、K/Nb、Th/Nb 和Ba/La 值分別為4.0—4.2、0.70—0.75、11.4—12.0、107.9—117.9、0.86—0.91、259.7—288.3、0.099—0.010 8、15.34—16.68（表1），進一步指示了成巖巖漿具有富集地幔I 型特征。若從巖漿演化角度出發，親鐵元素V（131—152 ppm）、Cr（286—349 ppm）、Co（40—45 ppm）、Ni（144—166 ppm）、Sc（11—14 ppm）等元素含量值與富集地幔元素含量值相同或相近，在初始地幔對應比值配分模式圖中，表現出平穩的配分變化趨勢；③208Pb/204Pb 為38.435—38.698、207Pb/204Pb 為15.492—15.544、206Pb/204Pb 為16.446—16.782。綜合特征表明，研究區內粗面玄武巖成巖巖漿來源于富集Ⅰ型地幔，具有洋島玄武巖地球化學屬性，形成于陸內裂谷拉張構造環境。從成巖元素的地幔過程與巖漿演化過程的相容性、不相容性角度，認為EMI 型地幔具有提供成巖物質的可能。

表1 研究區粗面玄武巖與地殼、地幔儲庫的不相容元素比值類比Table 1 Comparison of incompatible element ratios of trachybasalt to crust and mantle reservoirs in the study area