阿荣旗中生代白垩系下统光华组中酸性酸性火山岩地球化学特征讨论

刘渊 李振德 宋华 程招勋

摘要：内蒙古省阿荣旗地区出露最早的中生代火山岩为光华组火山岩，岩相学鉴定为流纹岩、英安岩类。光华组（K1gn）流纹岩类和安山岩、英安岩类：∑REE基本相当，表现为配分曲线右倾程度大、斜率大、负铕异常明显。光华组（K1gn）流纹岩类和安山岩、英安岩类：微量元素基本相当，其中流纹岩类微量元素Sr、P、Ti变化区间较大，并以Rb含量相对最高，微量元素Zr、Hf变化区间较大，以Ba含量相对最高，推断测区中生代火山活动处于板内及大陆初始裂谷的大地构造环境。

关键词：光华组；稀土元素；微量元素；常量元素

大兴安岭巨型火山岩带呈北北东向横亘于两伯利亚板块和华北板块及其缝合带之上，是中国北方最大的中生代火山岩带。大兴安岭中生代火山岩面积大、岩石类型多样、地球化学特征及形成构造背景复杂。因此，一直受到众多地质学者的关注，其主要的火山活动期间为晚侏罗世至早白垩世(约150~100 Ma)，并与有色、贵金属成矿密切相关。本文以1：25万阿荣旗幅光华组酸性、中酸性火山岩区调资料为主，结合区域地球化学资料对大兴安岭北端东侧阿荣旗附近光华组酸性、中酸性火山岩的地球化学特征进行研究讨论。

区域地质概况

大兴安岭火山岩带呈北北东向横亘于两伯利亚板块和华北板块及其缝合带之上，广泛分布晚侏罗世－早白垩世陆相中基性-中酸性火山岩和火山沉积地层，根据黑龙江省岩石地层自下而上依次为上侏罗统塔木兰沟组(J3t)、白音高老组(J3b)和下白垩统龙江组(K1l)、光华组(K1gn)、甘河组（K1g）,

研究区位于大兴安岭火山喷发带北部东侧，所见中生代火山岩主要为下白垩统光华组(K1gn)、甘河组（K1g）。

2、火山岩岩石学特征

阿荣旗地区附近出露最早的中生代火山岩为光华组（K1gn）流纹岩、英安岩类，具体特征如下：

1） 流纹岩，岩石多为浅灰-灰白色，流纹构造。多为隐晶质—微晶结构，次为斑状结构，基质霏细、球粒结构。岩石均由隐晶质-微晶状长英质矿物组成，或含有斑晶。斑晶含量、成分变化较大，主要由斜长石1～10%、钾长石2～20%、黑云母＜2%、石英1～5%组成。斜长石：长板状，晶面模糊，粘土化、泥化，更、中长石，An=30～32，Np′∧（010）=20°。钾长石：宽板状，条纹长石，格子双晶，粘土化发育。黑云母：片状，多色性显著，Ng′=暗褐，Np′=淡黄褐色，沿解理面有铁质析出，退色，暗化较普遍。基质：多霏细结构，脱玻化不均匀，形成放射状球粒，均为长英质矿物集合体组成。

2） 英安岩，岩石多为灰-深灰色，弱流动构造，少数呈块状构造。以斑状结构为主，多斑、少斑状结构次之。基质多为交织-霏细、微晶结构。斑晶主要由斜长石1～5%、钾长石1～3%、黑云母＜2%、角闪石＜2%组成。斜长石：多为中、更长石，聚片双晶发育，可见环带，晶面模糊，多为绢云母化、泥化，大小1～2mm；更长石：An＜30，Np′∧（010）=15°～25°；中长石：An=37，且斑晶中长石牌号较基质中长石牌号稍大。钾长石：板柱状，双晶不发育，条纹长石多熔蚀呈蠕虫穿孔状，晶面多被绢云母交代，1～2mm。黑云母：片状，褪色，暗化发育，沿解理有Fe质析出，具有褐色多色性，大小1～3mm。角闪石：多呈菱形，暗化现象普遍，大小多＜1mm。基质：多为斜长石微晶，呈针状定向排列，近平行消光，以更长石为主，其间充填石英微晶。

3、火山岩地球化学特征

（1）常量元素分析结果见表1，光华组（K1gn）流纹岩、英安岩类：SiO2（67.5～85.68×10-2），富碱NaO2+K2O=6.63～8.74×10-2，在岩石分类TAS图解上（图1），投入粗面英安岩及流纹岩区；Na2O/K2O=0.16～0.38，在Na2O-K2O分类图解（图2）上显示Na2O含量低、K2O含量高，相对稳定特征；Al2O3正常-过饱合型，SiO2过饱合型；分异指数DI(84.98～94.08)较高，固结指数SI(1.25～4.52)较低。光华组主岩里特曼指数δ=1.21～3.36（多数<3.3），相对富碱，Na2O+K2O=5.83～10.64×10-2，属碱钙性系列。

（2） 稀土元素分析结果见表2，光华组（K1gn）流纹岩类：∑REE=69.06～173.95×10-6，配分曲线右倾；LREE富集（LREE/HREE=7.84～15.5），轻稀土（LREE）曲线陡倾，（La/Sm）N=5.38～0.64；重稀土（HREE）曲线近水平；铕弱亏损，δEu=0.58～0.73，不随∑REE变化而变化（说明源区可能残留角闪石）（图3）。安山岩、英安岩：∑REE=130.09～166.46×10-6，配分曲线右倾，曲线平滑，斜率大7.02～7.97，高度富集轻稀土，La/Yb=10.65～12.36，平均11.5。轻稀土（LREE）曲线陡倾，La/Sm）N=4.42～5.51。无铕异常（δEu=0.89～0.95）（岩浆未与斜长石处于相平衡过程）（图5）。

光华组（K1gn）流纹岩类和安山岩、英安岩类：∑REE基本相当，其中流纹岩类稀土元素总量变化区间较大、轻重稀土元素分馏相对较充分，表现为配分曲线右倾程度大、斜率大、负铕异常明显。

（3） 微量元素分析结果见表3，光华组K1gn）流纹岩类：贫Sr、Ba,富Rb,高Rb/Sr、Rb/Ba，低Sr/Y（2.3～26.4）。在微量元素蛛网上Rb、Th、K正异常，Ba、Nb、Sr、Ti、P负异常（图4）。

光华组（K1gn）安山岩、英安岩：贫Sr，富Rb、Ba，高Rb/Sr，低Sr/Y、Rb/Ba。在微量元素蛛网上Rb、Ba、Th、Zr、Hf正异常，K、Nb、Sr、Ti、P负异常（图6）。光华组（K1gn）流纹岩类和安山岩、英安岩类：微量元素基本相当，但Sr、Rb、Ba等元素具有明显的差异，在微量元素蛛网上表现比较直观。其中流纹岩类微量元素Sr、P、Ti变化区间较大，并以Rb含量相对最高，而安山岩、英安岩类。微量元素Zr、Hf变化区间较大，以Ba含量相对最高。

4、讨论与结论：

1）、光华组（K1gn）岩浆演化：

稀土特征表现为Eu亏损，中稀土略显亏损，表明源区可能残留斜长石、角闪石。在Rb、Sr、Ba等微量元素组成的反映主要造岩矿物斜长石、钾长石、黑云母分离结晶作用过程中，演化趋势线靠近斜长石分离结晶线并与黑云母分离结晶线近垂直，说明该阶段岩浆演化以斜长石分离结晶为主，钾长石分离结晶次之，而基本不存在黑云母分离结晶作用。

2）光华组（K1gn）岩石在Hf-Zr构造环境判别图解中，多数落入弧火山岩范围内，少数点投入伸展盆地火山岩区；在Log(τ)-Log(σ)图解中，多投入造山带，少数投入由其派生的碱性、偏碱性岩区。结合岩石分布特征，总体分布与大兴安岭火山岩带方向一致，光华组（K1gn）岩石形成于板内造山环境。

参考文献：

（1）黑龙江省地质矿产局 黑龙江省岩石地层

（2）孙广瑞，赵焕利，韩彦东等.2005. 阿荣旗幅区域地质调查报告

（3）赵书跃，韩彦东，朱春燕等. 2004. 大兴安岭火山喷发带北端中性、中酸性火山岩地球化学特征及其地质意义，地质力学学报，277－286

（4）张玉涛，张连昌，英基丰等. 2007. 大兴安岭北段塔河地区早白垩世火山岩地球化学及源区特征. 岩石学报. 23（11）：2811－2822

（5）林强，葛文春，曹林等. 2003. 大兴安岭中生代双峰式火山岩的地球化学特征. 地球化学，32（3）：208－222

（6）孙德有，苟军，任云生等.2011. 满洲里南部玛尼吐组火山岩锆石U-Pb年龄与地球化学研究. 岩石学报. 27（10）：3084－3092

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