内蒙古赤峰市海拉苏镇大石寨组火山岩研究

2016-09-22代辛勤

西部探矿工程 2016年3期

关键词：大石火山岩图解

代辛勤，马　恒，朱　蒙

（1.中国矿业大学<北京>地球科学与测绘工程学院，北京100083；2.中国地质大学<北京>地球科学与资源学院，北京100083）

内蒙古赤峰市海拉苏镇大石寨组火山岩研究

代辛勤*1，马恒2，朱蒙2

（1.中国矿业大学<北京>地球科学与测绘工程学院，北京100083；2.中国地质大学<北京>地球科学与资源学院，北京100083）

内蒙古赤峰市海拉苏镇坐落于内蒙古东部西拉沐沦断裂附近，具有独特的地质构造环境。通过对赤峰市海拉苏镇早二叠世大石寨组火山岩岩石学特征和火山岩地球化学特征进行调查和研究，表明该区大石寨组火山岩属于钙碱性序列，具有中钾钙碱性系列的演化特征，它形成于活动大陆边缘的火山弧环境，它的形成与西伯利亚板块俯冲到华北板块之下有关。

大石寨组；火山岩；地球化学；海拉苏镇

内蒙古地区二叠纪构造环境一直是较困惑的问题，也是探讨内蒙古地区晚古生代区域构造演化的关键问题。众所周知，不同的大地构造背景产出的火山岩岩石学特征、地球化学特征具有显著的差异。在内蒙古二叠纪的地层中，中二叠世和晚二叠世均没有大范围出露的火山岩。其中，中二叠世哲斯组为海相沉积，晚二叠世林西组是以湖相、泻湖相沉积为主，而唯一大范围出露火山岩的地层是早二叠世大石寨组。因此研究大石寨组火山岩岩石学特征和地球化学特征对早二叠世的构造环境的推断尤为重要。近年来对大石寨组火山岩的研究取得了一定的成果，对火山岩构造环境的研究目前存在以下几种观点：（1）火山岩形成于古亚洲洋闭合后拉张环境下的陆内裂谷（火山岩具有双峰式特征）或为裂陷槽环境（唐克东，1992；邵济安，1991；张臣等，1997；任纪舜，1990；苏养正，1996；吕志成等，2002）；（2）火山岩形成于古亚洲洋俯冲有关的大陆边缘弧或岛弧环境或弧后盆地背景下（王荃，1986；高德臻等，1998；苏新旭等，2000；陶继雄等，2003；付丹予等，2006；Li，2006；耿明山，1998）；（3）火山岩为西伯利亚板块和华北板块碰撞后的产物（Zhu et.al.，2001）。对于将早二叠世的火山岩归因于不同的构造背景中的原因，主要是在于缺少该区详细的火山岩岩石学特征和地球化学特征资料。因此，研究大石寨组火山岩岩石学特征、地球化学特征，将对研究该区大石寨组火山岩大地构造背景提供重要的依据。

1　研究区地质概况

在海拉苏镇地区，大石寨组地层被白垩纪钾长花岗岩穿插侵入，周围存在烘烤边，晚白垩纪钾长花岗岩成分为中细粒钾长文象花岗岩。经鉴定此处花岗岩应为中粒黑云钾长花岗岩，为肉红色，半自形粒状结构，粒径2～5mm，块状构造；由钾长石（45%～60%）、斜长石（5%～15%）、石英（25%～30%）、黑云母（5%）及副矿物磁铁矿、铅石、磷灰石等组成。据内蒙古自治区区域地质志记载晚华力西运动使地槽全面回返，伴随强烈的构造运动，岩浆活动剧烈，所形成的侵入岩十分发育。以中酸性侵入岩为主，常呈巨大的岩基广泛分布于地槽区和地台北缘。

通过野外地质调查及室内详细的薄片鉴定分析表明，海拉苏镇大石寨组火山岩组合主要由玄武安山岩、安山岩、英安岩等岩石组成。大石寨组与侏罗系侵入岩接触带上有许多条带状绿帘石化安山岩。

2　海拉苏镇地区大石寨组火山岩的地球化学特征

海拉苏大石寨组火山岩的全岩元素测试由北京市北京中科联宏分析测试中心采用XRF莹光测试法完成，测试结果见表1。

2.1火山岩分类命名及岩石组合

根据表1中的数据，采用火山岩通用的TAS图解（图1）对大石寨地区大石寨组火山岩进行岩石分类命名。由于二叠纪火山岩普遍遭受蚀变作用，K、Na等活动性较强的元素可能会有一定程度的变化［1］。根据（HL-01-1样品数据来自于本文，其他数据出自于赵芝，2008）。1可知，海拉苏镇大石寨组火山岩应为玄武质粗面安图山岩，其中SiO2质量百分比为53.4%，K2O+Na2O质量百分比为6.37%。

表1　内蒙古海拉苏地区及大石寨地区大石寨组火山岩主量元素含量（w%）

图1　内蒙古部分地区大石寨组火山岩TAS图解（据Le Bas，1986）

2.2火山岩岩石系列归属

图2　大石寨组火山岩SiO2-K2O图解

结合内蒙古其他地区大石寨组火山岩全岩TAS图解，海拉苏地区大石寨组火山岩的岩石样品落在钙碱性系列中，在SiO2-K2O变异图中（图2）样品落在钙碱性系列，在AFM图解中（图3）样品具有钙碱性系列的演化特征。综上所述，海拉苏地区大石寨组火山岩属于钙碱性系列，具有钙碱性系列的演化趋势，在SiO2-K2O图解中基本为中钾钙碱性系列。

图3　大石寨组火山岩的AFM图解

不同构造环境下产出的火山岩具有不同的岩石组合和系列特征。岛弧火山岩以低钾拉斑系列为主，岩石组合为玄武岩、玄武安山岩及安山岩；活动大陆边缘的火山岩主要为钙碱性系列的安山岩、英安岩、流纹岩和少量玄武岩。比起岛弧火山岩，活动大陆边缘的火山岩更加富硅、富碱。从岩石系列和岩石组合特征来看，海拉苏地区大石寨组火山岩更类似于活动大陆边缘的火山岩。

2.3主量元素特征

海拉苏地区大石寨组岩石样品中全岩主量元素分析统计显示：火山岩的SiO2含量在52%～65%范围内，属于中基性岩类。在表1中，内蒙古大石寨地区火山岩主量元素相比较，海拉苏地区岩石具有更高的MnO2、 Na2O含量，这说明该地区钙碱性序列更具有代表性，一般基性岩类具有高MgO、TiO2、Al2O3、Na2O含量，低SiO2、K2O含量的特征；中基性岩类具有高Al2O3、Na2O含量低MgO、K2O含量的特征。两类岩石都在典型的活动陆缘高铝玄武岩范围内。值得注意的是汇聚板块边缘的所有火山岩包括安山岩TiO2的含量几乎总是低的，海拉苏地区大石寨组TiO2含量也不例外（含量为0.54），而大洋弧后盆地钙碱性系列的火山岩具有较高的TiO2含量。