新疆白山地区火山岩时代归属及其构造环境初步探讨

2018-07-30陈艳文

西部探矿工程 2018年7期

王杰,张超,陈艳文

（1.西安地质矿产勘查开发院，陕西西安710100；2.西安地质调查中心，西安地质矿产研究所，陕西西安710054）

新疆北山地区在石炭—二叠纪火山活动强烈，岩性复杂，从基性至酸性火山岩及火山碎屑岩均有发育[1]。同时石炭—二叠纪是北山地区构造转换的一个重要时期，包括由洋—陆转换向海—陆转换[2]。一些学者认为北山地区在早石炭世就开始拉张，一直持续到早二叠世—中二叠世突然关闭；另外一些学者认为二叠纪初的又一次拉张是在晚石炭世短暂收缩的基础上发育的，至中二叠世又一次关闭[3]。因而对于北山地区构造环境的转换时间以及转换环境的讨论一直是北山研究是一个重要话题。

笔者跟随西安地质调查中心进开展的新疆白山地区1∶5万区域地质填图项目，对白山地区火山岩进行野外实地观察、采样，并对其进行相关鉴定及化学分析，对其形成时代及构造环境进行初步探讨。

1 区域地质背景

研究区位于新疆维吾尔自治区与甘肃省交界处，距离北侧哈密市约300km，东侧敦煌市约150km。在大地构造位置中处于塔里木板块东北缘，敦煌地块西北侧，笔架山—红柳园晚泥盆世—二叠纪板内裂谷核部[4]（图1）；地层上属于塔里木—南疆地层大区，中南天山—北山地层区之红柳园地层小区。

北山裂谷构造带在地质历史时期经历了多期次的拉张—闭合过程[5-6]：寒武纪—志留纪拉张、泥盆纪闭合，早中石炭世拉张、晚石炭世闭合，早二叠世拉张、中晚二叠世完全关闭。研究区地质研究程度低，该套火山岩在1∶20万区域地质调查中划归于早二叠世红柳河组[7]，岩性以中基性及基性火山岩为主，这与本次调查中该套火山岩以中性—中酸性火山岩为主存在差异，故而对其时代归属存在疑问。

2 火山岩地质特征

2.1 岩石类型特征

该套火山岩主体出露于研究区东南角，呈不规则椭圆状展布，零星出露于研究区西南角。主体岩性为安山、英安岩及火山碎屑岩、玄武岩、流纹岩次之，少量陆源碎屑岩。

安山岩：岩石一般具有杏仁构造，斑状结构，基质为玻晶交织结构。斑晶主要为斜长石，呈宽板状，基质主要由细小斜长石及火山玻璃组成，岩石气孔发育，多为不规则状，其次为次圆状，多为绿泥石、葡萄石填充，其次为石英。斑晶以石英居多的为石英安山岩。

英安岩：岩石具有块状构造，斑状结构，基质为霏细—交织结构，斑晶主要为斜长石，多板状，常被方解石交代，少量石英，呈溶蚀状，基质为细小石英及长石组成，少量铁质。一部分岩石由于后期断层作用发生脆性变形，发生碎裂，基质为镶晶包含—隐晶结构，形成碎裂化英安岩。部分岩石基质为球粒状镶晶结构，形成球粒英安岩。局部岩石受断层作用形成英安质碎裂岩。

玄武岩：岩石呈深灰绿色—紫红色，多具杏仁构造，斑状结构，基质为间隐、间粒结构，斑晶主要由斜长石组成，多呈板柱状，次生蚀变明显，基质由斜长石及细小辉石组成，气孔主要由绿泥石、阳起石填充，裂隙被葡萄石填充。

火山角砾岩：岩石具块状构造，角砾结构，主要由火山角砾组成，角砾成分主要为流纹岩、英安岩碎屑，多呈次棱角状，还有少量长石晶屑。

图1 研究区大地构造位置图

图2 研究区综合火山岩层序及火山岩相划分图

图3 研究区火山岩相平面分布图

2.2 火山岩相带划分

研究区该套火山岩以熔岩—碎屑岩为主，根据野外火山岩产状及岩石类型分布，将火山岩由近火山口—远火山口划分为4个火山相：爆发相、溢流相、次火山相、火山沉积相，其中岩石类型以溢流相为主（图2）。

在平面空间上近火山口相中主要以中性—酸性喷出岩为主，岩石组合为火山角砾岩、安山岩夹英安岩、流纹岩；向外围以中性—基性喷出岩为主，岩石组合为安山岩夹杏仁玄武岩；在溢流相边缘，岩石类型为含角砾凝灰熔岩，呈弧状产出；次火山相岩石为杏仁安山玢岩；火山沉积相岩石组合为沉角砾凝灰岩夹晶屑岩屑凝灰岩。在火山相中夹有一套沉积相地层，反映火山喷发有间歇性（图3）。

3 邻区火山岩地质特征

邻区该套火山岩主要分布在大青山南、因克卡拉塔格、矛头山一线，分为下、中、上3段，下段岩性主要为翠绿色火山碎屑岩，含火山物质陆源碎屑岩夹中—基性火山熔岩，其中火山碎屑岩为重要的金矿化矿源层；中段岩性为灰绿色中基性火山熔岩、火山碎屑岩，夹生物灰岩、大理岩；上段岩性为碎屑岩、中基性火山碎屑岩、火山熔岩夹碳酸盐岩[8]。

研究区该套岩石组合类型主要以火山熔岩、火山碎屑岩为主，少量碎屑岩、次火山岩，与笔架山干泉组上段岩石类型可对比。

4 讨论

4.1 形成时代

图4 玄武岩球粒陨石标准化稀土元素配分图

区域上，红柳河组火山岩岩段岩性以玄武岩为主，安山岩次之，英安岩、流纹岩较少，碎屑岩段岩性为岩屑砂岩、长石岩屑砂岩和长石砂岩等。而且，在新、甘交界的白山一带以凝灰岩、凝灰砂岩为主，并见玄武岩、拉斑玄武岩、橄榄玄武玢岩、辉绿玢岩、安山玢岩[9]。明显与该地区以安山岩、英安岩为主的岩石地质特征不同。但是，晚石炭世干泉组以各类火山岩为主，有时夹部分正常沉积物，上部流纹岩、酸性凝灰熔岩、火山凝灰角砾岩夹英安岩、粉砂岩、灰岩透镜体，下部为粉砂岩、钙泥质长石石英砂岩、鲕状灰岩。由此，可见与晚石炭世干泉组上段可对比。

此外，本次调查研究中对该套火山岩中进行锆石U-Pb测年，获得300M a～310M a岩浆年龄，属于晚石炭世。综合岩石类型组合，笔者认为该套地层归属于晚石炭世干泉组。

4.2 构造环境

研究区内火山岩以喷出岩—火山碎屑岩为主，喷出岩成分从基性—酸性均有，主要为中性—中酸性熔岩，火山碎屑岩中碎屑物质分选差，初判断研究区内火山岩为陆相火山建造形成[10]。

对研究区火山岩中玄武岩进行地球化学分析，发现其SiO2含量较高，表明其在上侵就位过程中受到地壳或岩石圈混染，在岩石球粒陨石标准化稀土元素配分图（图4）中可见Eu未见明显负异常，表明岩浆未发生明显的斜长石分离结晶作用。同时利用对地壳混染变化不大相对稳定的稀土元素进行构造环境判断，在Zr/Y-Zr图解中，岩石样品均落于WPB中（图5），表明岩石形成于陆内环境。