内蒙古迪彦庙白音高老组火山岩岩石学特征

2013-01-25张红晨贺秋利边雄飞王立考

吉林地质 2013年2期

张红晨，贺秋利，边雄飞，宋鹏，王立考，武鹏

1.石家庄经济学院，河北石家庄 050031；2.山东省第六地质矿产勘察院，山东招远 265400

内蒙古西乌旗迪彦庙地区中生代火山岩分布广泛，以往的研究程度较低，作者近几年对白音高老组火山岩作了详细的野外地质剖面测制、路线地质调查及系统的岩石学研究，结合火山岩地球化学特征，深入对内蒙古迪彦庙火山岩研究，并探讨火山岩浆的成因和形成机制，旨在为区内火山岩的对比研究提供确切资料，深化大兴安岭火山岩带的研究。

1 区域地质背景

迪彦庙地区位于大兴安岭南部，地处华北板块与西伯利亚板块之间的汇聚地带。该地区构造演化经历了古生代开始的古亚洲洋多阶段俯冲、地壳增生、多地体聚合，中生代时期的蒙古—鄂霍茨克洋闭合和晚古生代开始的来自古太平洋板块对欧亚大陆板块俯冲作用的影响。迪彦庙地区发育较老的为古生界蛇绿构造混杂岩，在迪彦庙地区呈北东向展布，二叠系的侵入岩和碎屑岩分布于整个研究区，中生代火山岩分布较广泛，主要集中在陶勒斯陶勒盖和迪彦庙东40 km，地层具有北东向展布特征，该地层自下而上依次划分为上侏罗统满克头鄂博组、玛尼吐组和下白垩统白音高老组，三个组之间呈整合接触关系，满克头鄂博组角度不整合覆盖于下二叠统寿山沟组之上（图1）。

2 白音高老组火山岩地质特征

图1 迪彦庙地区地质简图（引自李英杰等《内蒙古西乌珠穆沁旗迪彦庙蛇绿岩的识别》）Fig.1 Schematic geological map of Diyanmiao area(After LI Ying-jie)

白音高老组为一套酸性熔岩、酸性火山碎屑岩、酸性熔结凝灰岩夹火山碎屑沉积岩、沉积岩，含动、植物化石，整合于玛尼吐组中性火山岩之上，内蒙古迪彦庙白音高老组火山岩地层受北东向断裂构造和火山盆地控制，整体展布方向为北东向。根据测区内岩石的岩性特征、组合特征、分布特征以及与玛尼吐组接触关系，将其定为白音高老组。依据区域上同位素年龄信息，白音高老组的形成时代为早白垩世。

作者等在萨腊勒哈昭一带做了一条横切该组的NE 向（方位角62°）实测剖面（P10C,图2）。对该剖面的研究表明，迪彦庙下白垩统白音高老组为一套以酸性火山碎屑岩、熔岩为主的火山岩，少量火山角砾岩，火山碎屑岩与熔岩呈互层出现。该组火山岩位于火山盆地的北东侧，剖面上产状倾向均向西。岩石呈酸性，多为灰白、浅黄色，有些具流动构造。该组火山岩与上侏罗统玛尼吐组接触，整合覆盖于玛尼吐组灰绿色粗安岩之上。玛尼吐组亦属于陆相火山岩系，但以粗安岩、安山岩等中性岩的大量出现而与上覆的白音高老组相区别。

3 白音高老组火山岩岩相学特征

基于对萨腊勒哈昭等剖面的系统野外观察和取样研究，确定白音高老组火山岩以流纹岩、流纹质含角砾晶屑熔结凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩、流纹质熔结火山角砾岩为主，局部出露凝灰质砾岩，主要岩石类型的岩相学特征如下：

流纹岩，浅黄色-灰白色，斑状结构，致密块状构造，有些地段流动构造显著。斑晶主要为钾长石、酸性斜长石和少量石英，质量分数10%左右，钾长石半自形板状，零散分布，钾长石见强烈高岭土化，斜长石见绢云母化，它形细粒石英呈团块状分布，可能为重结晶产物，也可能为硅化成因。基质由霏细状的长英质矿物和少量玻璃质组成（图3a、3b）。

图2 迪彦庙萨腊勒哈昭下白垩统白音高老组火山岩实测剖面图(P10C)Fig.2 Measured prof ile (P10C) of Baiyingaolao Formation volcanic rocks of lower Cretaceous, Diyanmiao

图3 白音高老组火山岩野外、显微照片Fig.3 Micrograph in f ield of Baiyingaolao Formation volcanic rocks

流纹质含角砾玻屑晶屑熔结凝灰岩，颜色为黄灰色，熔结凝灰结构，假流纹构造。岩石主要由角砾、岩屑、浆屑、晶屑、玻屑和火山尘组成。角砾多呈次棱角状，轮廓较清楚，主要由流纹岩、流纹质晶屑凝灰岩和泥质板岩组成，大小多在2～15 mm 之间，质量分数约15%。岩屑多呈棱角状，大小一般0.5～2 mm。浆屑多呈拉长的长条带状，定向排列而成假流纹构造，大小一般2～ 10 mm。晶屑多呈棱角状，成分主要由石英、蚀变钾长石和少量蚀变斜长石、蚀变角闪石等组成，大小一般0.1～2 mm，质量分数约20%。钾长石均已不同程度高岭土化，石英具熔蚀结构。玻屑多呈拉长的弧面棱角状，彼此熔结，绕过碎屑分布，显示假流纹构造，质量分数为20%～30%。火山尘，脱玻呈霏细状长英质矿物和粘土类矿物等，并分布于上述碎屑之间（图3c、3d）。

流纹质晶屑凝灰岩，黄灰色-灰白色，凝灰结构，块状构造。岩石主要由岩屑、晶屑、玻屑和火山尘组成。岩屑多呈次棱角－次园状，轮廓较清楚，主要由凝灰岩、流纹岩、粗安岩和泥质板岩组成，大小一般0.1～2 mm。晶屑多呈棱角状，主要由石英、蚀变钾长石和少量蚀变斜长石，大小一般0.1～2 mm，质量分数较高，为50%左右。正长石和斜长石均已不同程度高岭土化、绢云母化，石英和透长石具熔蚀结构。玻屑和火山尘，一般小于0.1 mm，二者均已脱玻呈霏细状长英质矿物、粘土类矿物等，分布于上述碎屑之间。

流纹质火山角砾岩，黑褐色，熔结火山角砾结构，块状构造。岩石主要由岩屑、浆屑、晶屑、玻屑和火山尘组成。角砾多呈次棱角－棱角状，轮廓较清楚，主要由流纹岩、凝灰岩和少量火山玻璃等组成，大小一般2～10 mm，大者达15 mm。岩屑多呈棱角状，轮廓较清楚，大小一般0.3～2 mm。浆屑多呈拉长的长条带状，定向排列而成假流纹构造，，晶屑多呈棱角状，主要由长石和石英组成，长石见高岭土化、绢云母化，玻屑和火山尘多已脱玻呈霏细状长英质矿物，分布于上述碎屑之间，并见粘土化现象。

4 火山岩岩石化学特征

4.1 主量元素

内蒙古迪彦庙下白垩统白音高老组火山岩主量元素质量分数测定数据列于表1.从表中可以看出，本区火山岩SiO2质量分数较高，变化范围为74.54%～77.21%，在TAS 图（图4）上，主量元素质量分数全部投在流纹岩区域，这与白音高老组为一套酸性火山岩的特征一致。

4.2 微量、稀土元素

将流纹岩中微量元素质量分数测定数据进行分析，在稀土元素球粒陨石标准化分布型式图中，稀土元素球粒陨石标准化曲线均右倾，轻稀土富集而重稀土亏损，ΣREE 变化于（119.74～247.45）×10-6之间，LaN/YbN 为2.40～13.28，δEu 变化范围为0.11～0.41，出现明显的Eu 负异常现象，这表明源区可能有斜长石结晶作用残留或者岩浆演化过程中经历了斜长石分离结晶作用。所有样品在微量元素原始地幔标准化蛛网图上的分布形式相似，大离子亲石元素LILE（Rb、Th、K）富集明显，高场强元素HFSE（P、Sr、Ti）亏损，Ba 明显亏损，而U、Se 相对富集。这些特征与许多地区白音高老组酸性火山岩岩稀土元素变化的一般规律相一致。

表1 内蒙古迪彦庙白音高老组火山岩主量元素质量分数测定数据Table 1 Main elements average content data of Baiyingaolao Formation in Diyanmiao, Inner Mongolia%

图4 内蒙古迪彦庙白音高老组TAS图解Fig.4 TAS diagram of Baiyingaolao Formation in Diyanmiao, Inner Mongolia

5 白音高老组火山岩成因

酸性火山岩的成因主要有来源于地壳物质的部分熔融、地幔岩浆分离结晶作用或者与地壳物质的混合、混染作用有关等。研究区流纹岩具有LREE元素富集、HREE 亏损、轻重稀土元素分馏明显的特点，大离子亲石元素Rb、Th、K 富集明显，Ba明显亏损，高场强元素Sr、Ti、P 强烈亏损。Eu、P、Sr 强烈亏损，表明在岩浆源区中可能有斜长石、磷灰石残留。本区流纹岩Ti 质量分数较低，Ti/Y小于100，Ti/Zr 小于10，表明本区流纹岩为典型的壳源岩浆系列，是陆壳岩石部分熔融的产物。