新疆額敏縣謝米斯臺山謝米斯臺組火山巖特征及形成時代

王鳳瑞，郝 歡，李 麟，王旭斌

（陜西礦業開發工貿有限公司，陜西 西安 710054）

研究區位于準噶爾盆地西北部塔城盆地東緣，大地構造單元屬謝米斯臺—庫蘭卡茲干古生代復合島弧帶[1]，地層區劃（1999）屬西準噶爾地層分區、沙爾布爾提山地層小區[2]；研究區火山作用較強烈，主要以志留紀、泥盆紀、石炭紀、二疊紀為主。在研究區北側一帶新厘定出的寒武紀阿拉安道巖群蛇綠混雜巖帶中也出露有少量中基性火山巖[3]。前人對謝米斯臺山一帶相關火山地層的劃分歷經變化，《新疆1∶25萬鐵廠溝鎮幅地質調查報告》（王國燦等，2015 年）依據新的研究資料，創立了謝米斯臺組組名，將原《1∶20 萬塔克臺幅》（新疆地質礦產局第一區調大隊，1986 年）在本區內的塔克臺南以及白楊河一帶的下石炭統和布克河組、上泥盆統塔爾巴哈臺組的部分地層重新厘定，命名為謝米斯臺組，時代歸屬為志留紀（S1-4）。本次根據最新1∶5 萬區調研究成果（2019）對謝米斯臺組火山巖地層做進一步深入探討研究。

1 地質背景

研究區所在的沙爾布爾提山地層小區以哈拉也門—阿吾斯奇斷裂為界，其北與薩吾爾山地層小區相鄰。沙爾布爾提山地層小區主要包括沙爾布爾提山以及謝米斯臺山地區，其出露地層主要為志留系（謝米斯臺組、沙爾布爾組）、上泥盆統—下石炭統江孜爾庫都克組、下石炭統黑山頭組、上二疊統卡拉崗組等。頂志留統沙爾布爾組與下伏謝米斯臺組呈整合接觸，晚古生代地層與志留系呈角度不整合或斷層接觸關系。

2 謝米斯臺組火山巖分布及巖石學特征

謝米斯臺組是《1∶25萬鐵廠溝鎮幅》新厘定建立的地層單位，主要分布于謝米斯臺山、阿吾斯奇、烏蘭柯順至額敏縣東部一帶，呈近東西向帶狀分布，南以孟布拉克巴斯—謝米斯臺斷裂為界，北以哈拉也門—阿吾斯奇斷裂為界。

本次研究的謝米斯臺組主要分布于哈拉也門林場以東、塔克臺南側及白楊河兩岸，為一套巨厚的火山巖地層，火山巖以溢流相火山熔巖為主，夾有少量火山碎屑巖；巖石組合主要為灰紫色、暗紫紅色安山巖、英安巖、安山玢巖、玄武安山巖、流紋巖、霏細巖、（杏仁）粗面質流紋巖、珍珠巖，夾有火山角礫巖、安山質火山角礫巖、夾安山質含角礫熔結凝灰巖。通過類比區域上謝米斯臺組地層巖性組合特征[4-5]，本次研究的火山巖地層與區域上具有相同或相似特征，將其對比厘定為謝米斯臺組。

參照1∶25 萬《鐵廠溝鎮幅》劃分方案，依據區內謝米斯臺組巖石組合及沉積特征，將研究區謝米斯臺組重新厘定劃分為四段。第一巖性段：玄武巖、安山巖、流紋巖組成的火山沉積旋回，間夾霏細巖、流紋斑巖、凝灰巖；第二巖性段：主要為一套厚度較大的以酸性噴出巖為主火山巖，流紋巖、流紋斑巖、英安巖、霏細巖；第三巖性段：主要為一套中基性火山噴出巖夾安山質含角礫玻屑熔結凝灰巖，紫灰色、灰綠色玄武巖，暗紫色安山玢巖，安山質火山角礫巖，夾安山質含角礫熔結凝灰巖；第四巖性段：主要為灰白色流紋質玻屑熔結凝灰巖、玄武巖、安山巖、流紋巖、霏細巖，夾安山質火山角礫巖。謝米斯臺組火山巖可劃出7個噴發旋回，單個旋回厚度106.37～732.70m不等，表現為從基性—酸性、從溢流相—爆發相的特點。

3 火山巖巖石地球化學特征

對謝米斯臺組火山巖采集主量、微量及稀土元素分析樣品，基本控制了整個謝米斯臺組火山巖，并對其予以研究探討。

在硅—堿等圖中（圖1），樣品成分區域基本與巖石薄片礦物定名相吻合；巖石化學結果顯示，中基性火山巖的SiO2含量為47.09%～60.11%，TiO2含量中等，在0.86%～2.34%之間；全堿含量Na2O+K2O 在4.04%～6.84%之間；MgO 和全鐵FeOt 較高分別為1.73%～6.25%、7.67%～11.54%。酸性火山巖樣品SiO2含量70.64%～77.89%，全堿含量較高，為4.74%～9.27%，表明巖漿分異程度很高；TiO2含量普遍偏低，可能暗示早期的鈦鐵氧化物分離結晶從而造成巖石中低TiO2含量。在Harker 圖中（圖2），SiO2與Na2O、K2O 呈正相關，而與Al2O3、FeOt、CaO、MgO、TiO2呈負相關，總體上反映了巖漿的演化過程。在AR-SiO2等圖解中，幾乎所有樣品均落入亞堿性系列；其里特曼指數δ＜4，平均值為2.27，屬于鈣堿性系列。

圖2 鋯石U-Pb年齡諧和圖與等時線圖

微量元素特征顯示，Zr、Hf、Th相對富集，相對虧損Nb、Ta等高場強元素，酸性火山巖明顯虧損Ba、Sr等元素；∑LREE/∑HREE 均值10.65，反映二者分異明顯，明顯富集輕稀土；δEu值介于0.66～1.22，存在一定Eu谷特征，表明存在一定的斜長石明顯分離結晶作用。總體顯示島弧火山巖特征。

4 同位素年代學研究

謝米斯臺組為一套巨厚的火山熔巖夾少量火山碎屑巖地層，缺少古生物化石。本次在哈拉也門林場以東科木爾其他烏山一帶謝米斯臺組第四巖性段采集淺灰色流紋質含角礫玻屑熔結凝灰巖，送至實驗室挑選鋯石，鋯石晶型完好，為巖漿鋯石。利用LA-ICP-MS鋯石U-Pb 測年法對鋯石進行測年，獲得206Pb/238U 加權平均年齡為419.4Ma±3.2Ma（圖2），其年齡相當于志留紀普里道利統[6]。

據王國燦等[7]對謝米斯臺山南部一帶依尼薩拉謝米斯臺組的粗面質流紋巖、粗面巖、流紋巖進行LAICP-MS 鋯石U-Pb 定年，分別獲得206Pb/238U 加權平均年齡421.7Ma±5.8Ma（志留紀普里道利統）、428.36.2Ma（志留紀文洛克統）、436Ma±13Ma（志留紀蘭多維列統），將其定義為志留紀。本次在謝米斯臺組第四巖性段玻屑熔結凝灰巖獲得419.4Ma±3.2Ma 年齡，與上述年齡基本一致，表明謝米斯臺組第四巖性段為晚志留世。

5 結論

（1）通過對額敏縣哈拉也門林場謝米斯山一帶火山巖的研究，將之厘定為謝米斯臺組，并劃分為四個巖性段。

（2）巖石地球化學特征顯示謝米斯臺組火山巖屬于鈣堿性系列；總體顯示島弧火山巖[8]特征。

（3）綜合分析研究同位素年齡等資料，將謝米斯臺組時代厘定為晚志留世。