內蒙古特莫牧場地區晚侏羅世瑪尼吐組地球化學特征及火山巖年代分析

李朋元秦越強柴晨暉王志民孫宇飛許凱然

（1.中國地質調查局廊坊自然資源綜合調查中心；2.河北地質職工大學地質系）

測區大地構造位置隸屬于天山—興蒙造山系大興安嶺弧盆系，三級構造單元為錫林浩特巖漿弧。該地區在早中侏羅世多為小型斷陷盆地沉積環境，至晚侏羅世時火山活動強烈，對測區巖石地層具有重要影響［1］。在火山間歇期，地殼總體隆升，盆地繼續接受山間沉積，形成一套沉積巖，如本測區的瑪尼吐組一段；在中后期，火山活動強烈，多形成火山熔巖、火山碎屑巖夾少量沉積巖，形成瑪尼吐組二段。

關于本地區瑪尼吐組火山巖形成時代存在不同觀點，本研究通過對瑪尼吐組巖石地球化學分析和年齡學研究，為該地區瑪尼吐組時代確定提供依據。

1 巖石類型及特征

工作區地處內蒙古自治區東部特莫牧場地區，行政區劃隸屬于內蒙古自治區興安盟科爾沁右翼前旗。瑪尼吐組巖石組合特征［2-4］：上部為一套中性火山熔巖、中性火山碎屑巖，夾火山碎屑沉積巖、沉積巖以及少量中酸性火山碎屑巖的巖石組合，底部為火山沉積巖、沉積巖。根據巖性組合特征、空間分布規律及區域對比，劃分2個巖性段。

其中瑪尼吐組一段巖性為安山質沉凝灰巖、沉角礫巖、沉角礫凝灰巖、凝灰質粉砂巖夾泥巖、凝灰質長石砂巖、凝灰質砂質礫巖、凝灰質含礫砂巖夾安山巖、安山質晶屑凝灰巖，與滿克頭鄂博組呈整合接觸。

瑪尼吐組二段巖性為灰紫色（灰綠色）安山巖、杏仁狀安山巖、粗安巖、安山質（角礫、集塊）晶屑凝灰巖、安山質（角礫、集塊）晶屑熔結凝灰巖、安山質角礫（集塊）熔巖、粗安質（角礫、集塊）晶屑凝灰巖夾安山質沉凝灰巖、粗安質沉角礫巖、凝灰質長石砂巖、凝灰質砂質礫巖。

2 巖石化學特征

2.1 主量元素特征及堿度分析

瑪尼吐組火山巖中，w（SiO2）介于55.36%～75.35%，均值為61.79%，w（TiO2）介于0.18%～1.47%，均值為0.92%，w（Fe2O3）介于1.63%～9.09%，均值為5.72%，w（Na2O）介于2.31%～6.50%，均值為4.39%，w（K2O）介于0.66%～4.62%，均值為2.63%，以上化學成分相比于中國安山巖平均值偏高［5］；w（Al2O3）介于12.04%～18.6%，均值為15.86%，w（FeO）介于0.73%～4.68%，均值為2.30%，w（MnO）介于0.03%～0.26%，均值 為0.11%，w（CaO）介 于0.20%～9.22%，均 值 為3.68%，w（MgO）介于0.12%～4.67%，均值為2.06%，w（P2O5）介于0.03%～0.43%，均值為0.27%，這幾種化學成分平均含量低于中國安山巖平均值。通過TAS圖解（圖1）可以看出，樣品多數投在玄武粗安巖和粗面巖區，少部分落于粗面巖、英安巖、流紋巖區。根據硅酸鹽分析結果計算，瑪尼吐組火山巖里特曼指數σ平均值為2.91，屬于鈣堿性巖。將火山巖SiO2含量數據投入AR—SiO2圖解（圖2），顯示瑪尼吐組火山巖落在堿性、鈣堿性區。

綜上所述，本區瑪尼吐組火山巖以富硅、鉀、鈉，低鋁、錳、鈣、鎂的堿性巖—鈣堿性巖為特征。

2.2 微量元素特征

分析瑪尼吐組火山巖樣品微量元素數據，其中Cr含量介于（1.36～118）×10-6，均值為34.95×10-6，Co含量介于（0.407～28.1）×10-6，均值為13.88×10-6，Ni含量介于（0.742～50.9）×10-6，均值為12.91×10-6，Rb含量介于（13.5～131）×10-6，均值為65.33×10-6，以上元素的平均含量均低于陸殼值；而Sr含量介于（151～1 104）×10-6、Ba含量介于（282～1 869）×10-6，Sr、Ba這2種元素的含量明顯高于陸殼值；Zr含量介于（31.4～406）×10-6，均值為190.46×10-6，Th含量介于（2.69～16.1）×10-6，均值為7.68×10-6，Zr、Th這2種元素含量高于陸殼值；而Nb含量介于（5.3～12.1）×10-6，均值為8.69×10-6，Ta含量介于（0.273～1.18）×10-6，均值為0.61×10-6，這2種元素的含量低于陸殼值，其中Ta的含量介于陸殼值和洋殼值之間；U含量介于（0.668～5.39）×10-6，均值為1.95×10-6，U含量與陸殼值相當。

微量元素原始地幔標準化蛛網圖（圖3）顯示，瑪尼吐組具有富集富集Rb、K等大離子親石元素（LILE）和Th、U，虧損Nb、P、Ti等高場強元素（HFSE）和Sr特征。

2.3 稀土元素地球化學特征

稀土元素球粒隕石標準化分布形式如圖4所示，稀土元總量在（98.41～237.54）×10-6，均值為151.06×10-6，低于黎氏陸殼值（154.7×10-6）。從稀土元素參數值分析，LREE/HREE為5.68～12.46，均值為7.47，比陸殼值（6.1）高；（La/Yb）N為5.29～21.29，均值為9.01，低于陸殼值，反映輕重稀土分餾較為明顯；δEu均值為0.84，總體具弱負銪異常；δCe均值為0.98。從稀土配分曲線（圖4）形態看，稀土特征與稀土參數得出的結論相一致。巖石具有輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型稀土配分曲線，弱負Eu異常。

3 地質年代討論

在樹木溝北側獲得該組2組同位素年齡，分別為138.3±2.1，136.94±0.7 Ma，將其置于晚侏羅世。而此次工作在瑪尼吐組一段和二段中分別采集安山巖（樣品號TW08、樣品號TW10）樣品，采用了鋯石LAICP-MS U-Pb同位素測年測定［3］，獲得的年齡值為145.8±1.5 Ma（圖5、圖6）、141.5±5 Ma（圖7、圖8），其時代均為晚侏羅世。瑪尼吐組地層下部與滿克頭鄂博組地層呈整合接觸，上部與白音高老組地層呈平行不整合接觸或斷層接觸，與梅勒圖組呈平行不整合接觸。結合地質事實與本次測試年齡數據綜合考慮，將瑪尼吐組置于晚侏羅世。

4 結論

（1）特莫牧場地區瑪尼吐組巖石為一中性的火山熔巖、火山碎屑巖夾少量的火山碎屑沉積巖，主要巖性為安山巖、杏仁狀安山巖、粗面巖、安山質（角礫、集塊）晶屑凝灰巖、安山質沉凝灰巖、沉角礫巖、沉角礫凝灰巖、凝灰質長石砂巖、凝灰質砂質礫巖等，巖石地球化學以富硅、鉀、鈉，低鋁、錳、鈣、鎂，火山巖巖性整體為鈣堿性—堿性為特征。

（2）本次工作獲得的該組年齡值與區域上相近，落于晚侏羅，考慮區域及鄰區地層時代劃分，結合工作區地質事實及年齡數據，將測區瑪尼吐組火山巖形成的地質年代置于晚侏羅世。