中侏罗世满克头鄂博组火山岩地球化学特征及成因探讨①

李东瀚++王晓晗++杨仲杰

摘 要：大兴安岭绰源-坤尼气地区晚侏罗世满克头鄂博组火山岩主要以酸性火山岩为主，主要岩石类型多具有显著球粒状结构特征。该组火山岩岩石SiO2平均含量75.15%、Al2O3平均含量13.27%、MgO平均含量0.88%；ΣREE含量较高，平均为168.69×10-6，稀土元素配分模式，均呈右倾型， LR/HR平均为9.67，LaN/YbN平均为11.64；微量元素原始地幔标准化”蛛网图”总体为右倾型，明显富集元素Rb、K、Zr，而亏损元素Nb、Ta、Sr、Ti等，与陆壳微量元素蛛网图相似，这些特点可能暗示其来源于壳源物质的部分熔融。

关键词：大兴安岭石门子地区 中侏罗纪、满克头鄂博组 地球化学特征 成因探讨

中图分类号：P534 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0211-02

与东亚大陆环太平洋中新生代线型火山岩带相比，大兴安岭地区中生代火山岩带呈现面形展布特征。如果把它与邻区俄罗斯和蒙古境内同时期火山岩联系起来，就构成面形环状分布的巨型火山岩带，可谓大火成岩省。东北地区多块体拼合的特殊构造背景，使东亚大陆在构造域转换时期的岩石圈深部作用，成为该区中生代火山岩成因研究的热点问题之一。

与大陆溢流玄武岩省相比，大兴安岭火山岩就其露头分布而言以中酸性熔岩及其碎屑岩为主。最近几年的研究表明，就整个大兴安岭地区中酸性熔岩而言，在岩石系列、岩石类型以及地球化学特征上显示出多样性[4-7]。该文试图通过火山岩岩石化学、稀土元素及微量元素地球化学研究，讨论晚侏罗世满克头鄂博组的中酸性火山岩的地球化学特征、成因及其演化规律。

1 区域地质概况

大兴安岭绰源镇-坤尼气地区位于内蒙古自治区牙克石市东部的大兴安岭中段主峰山区。大兴安岭地区出露的结晶基底变质岩石是在古生代期间，经历了几个微小块体（额尔古纳地块、兴安地块、松嫩地块、佳木斯地块和那丹哈达地块等）的拼合而成①。在中生代侏罗纪之后经历了滨太平洋板块俯冲的影响，形成了规模巨大的火山岩带面状分布的景观。

该次研究根据1：5万石门子幅、大光顶山幅等四幅区调工作中，将工作区中生代侏罗系火山岩划分了4个，即：中侏罗世塔木兰沟组（J2tm）、晚侏罗世满克头鄂博组（J3mk）、玛尼吐组（J3mn）和白音高老组（J3b）。据内蒙古自治区岩石地层，其中所夹的火山碎屑沉积岩中含植物化石Czekanowskiasp.，Phoenicopsisanyustifolia，Pityophyllum staratshchini；叶肢介Magumbonia parameca，Nestoria sp.，Keratestheria sp.；双壳类Ferganoconcha sibirica， 其时代为晚侏罗世。另外，据张吉衡（2009，博士论文）对满克头鄂博组的17件样品定年结果表明其形成时代包括晚侏罗世和早白坐世两期，时代范围分别为160Ma～150Ma和136Ma～122Ma（锆石U一Pb及全岩40Ar-39Ar），其建组剖面上两个样品获得的年龄分别为152Ma和158Ma。经上述表明满克头鄂博组时代为晚侏罗世。

2 岩石基本特征

满克头鄂博组在研究区内主要分布于石门子、八十四公里等地区，出露面积为111.02km2。其上覆白音高老组，下伏塔木兰沟组，均呈整合接触。研究区内的满克头鄂博组主要的岩性为灰白色-浅紫色流纹岩、球粒流纹岩、英安岩、含浆屑晶屑安山质熔岩、流纹质含晶屑浆屑角砾熔结凝灰岩等。以球粒流纹岩为主，多发育球粒结构，部分岩石具有斑状结构，含少量石英和碱性长石斑晶；球粒由长英质放射状纤维组成，球粒粒径大小不一，多在1～5mm之间，部分球粒可达10mm。球粒含量变化较大，占岩石总体积的5%～50%。球粒形态复杂，以圆球状为主，部分为扇形或束状，部分球粒由于相互间影响而使球粒不完整。球粒多由纤维状物质围绕某一点或中心呈束状、放射状分布构成，部分球粒具有双层结构。有时整个球粒内部由1～2个放射状、扇形或束状及圆粒状的小球体及霏细长英质组成。部分岩石具有较强的绿帘石化、高岭土化、绢云母化等蚀变现象。

3 地球学特征

前人对本区中生代火山岩地层的岩石地球化学做了大量详细分析和研究，该次工作只分析了7个满克头鄂博组的火山熔岩的全分析、稀土和微量元素对该时期火山岩的地球化学特征进行论述。

3.1 常量元素特征

晚侏罗世满克头鄂博组（J3mk）的常量元素化学分析数据。其火山熔岩类的SiO2含量在69.34%～77.86%，平均为75.15%；Al2O3含量11.55%～14.76%之间，平均为13.27%；碱含量高，K2O含量3.70%～6.26%，平均为5.06%；Na2O含量0.10%～4.52%，平均为2.41%，Na2O+K2O值，4.56%～8.79%，平均为7.47%，CaO含量0.03%～0.43%，平均为0.18%，MgO含量为0.87%～0.89%。在ACNK-ANK图解上，火山熔岩类为弱过铝质（图1a），在SiO2-K2O、K2O-Na2O图解上（图1b、c），火山岩分布高钾钙碱性系列范围或钾质-高钾质分布区，表明具有高钾（碱）的岩石化学特点。

实心圆为满克头鄂博组（J3mk）碎斑熔，在火山岩TAS岩石化学图解上（图1d），满克头鄂博组（J3mk）落入流纹岩区，或与粗面岩的分界线附近。

3.2 稀土元素特征

晚侏罗世满克头鄂博组（J3mk）的稀土元素分析结果。该组的ΣREE含量较高，在132.3×10-6～254.34×10-6之间，平均为168.69×10-6，轻重稀土分馏中等，稀土元素配分模式图（图2a），均呈右倾型，LREE轻度富集型，LR/HR分别在5.69～17.13，平均为9.67，LaN/YbN在7.13～23.10之间，平均为11.64。HREE分布相对较为平坦，铕负异常明显，δEu在0.29～0.72之间，平均为0.52。

3.3 微量元素特征

晚侏罗世满克头鄂博组（J3mk）的微量元素分析结果。在微量元素原始地幔标准化”蛛网图”（微量元素图解）中（图2b），该组的火山岩总体为右倾型，明显富集元素Rb、K、Zr，而亏损元素Nb、Ta、Sr、Ti等。

4 侏罗纪火山岩成因和构造环境

满克头鄂博组（J3mk）火山岩在TAS图解中均落入流纹岩区，属于酸性岩石。该组火山岩在岩石化学上均属于准铝质-弱过铝质，高钾钙碱性系列，说明这些火山岩应来源于下地壳火成岩物质的部分熔融。该组火山岩富集大离子亲石元素（LILE）而亏损高场强元素Nb、Ta，相似于活动大陆边缘火山弧或岛弧火山岩。在Rb-Y+Nb、Y-Nb图解上（图3a、b），晚侏罗世火山岩分布于火山弧或位于火山弧或后碰撞分布区，暗示本区该时期火山岩兼具同造山和后造山火成岩的特征。

5 结语

（1）满克头鄂博组火山岩属于酸性岩石，其火山熔岩类的SiO2含量平均为75.15 %；Al2O3含量平均为13.27%；碱含量高， Na2O+K2O平均为7.47%。该组火山岩具有高钾（碱）的岩石化学特点。（2）该组的ΣREE含量较高，平均为168.69×10-6，轻重稀土分馏中等，稀土元素配分模式右倾型，LREE轻度富集型。HREE分布相对较为平坦，铕负异常明显。微量元素原始地幔标准化”蛛网图”总体为右倾型，明显富集元素Rb、K、Zr，而亏损元素Nb、Ta、Sr、Ti等。（3）根据岩石化学及地球化学特征，这些火山岩应来源于下地壳火成岩物质的部分熔融，类似于活动大陆边缘火山弧或岛弧火山岩，研究区在晚侏罗世时期火山岩兼具同造山和后造山火成岩的特征。

参考文献

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