冀北围场县早白垩世张家口组地质特征及稀土元素特征

孟万涛，徐 颖

（河北省地矿局第九地质大队，河北 邢台 054000）

1 区域地质背景

研究区位于河北省围场县北约20km，其大地构造位置属于柴达木-华北板块（Ⅲ），中太古代－第四纪华北陆块（ⅢA），中元古代－中三叠世华北北缘沉降活动带（ⅢA12），棋盘山火山-沉积盆地（ⅢA1-22）（图1）。该处经历了强烈的火山作用，火山岩广泛分布。中生代早白垩世张家口组在冀北非常发育，分布广泛，厚度大且层位稳定，最大厚度可达4000m，是河北中生代地层一大特点。

2 岩石地层特征

张家口组在本区层位稳定，产状平缓，主要岩性为酸性、中酸性到中性的一套火山碎屑岩、熔岩、碎屑熔岩等。区内角度不整合覆盖于晚侏罗世土城子组之上，其上被早白垩世大北沟组整合覆盖。根据岩石组合特征划分为三个岩性段[1]。

2.1 张家口组一段（K1z1）

以酸性熔岩为主，流纹质火山碎屑岩次之的地层单位，岩石组合中下部为灰紫色、灰白色流纹岩，夹有流纹质凝灰岩；上部为浅灰色、紫红色流纹质凝灰岩、流纹质含角砾凝灰岩、流纹质含角砾熔结凝灰岩、流纹岩，局部地带底部夹有紫红色砂砾岩。出露厚度915.9m。

2.2 张家口组二段（K1z2）

以中性火山岩为主的地层单位，岩石组合为灰色粗安岩、安山岩及安山质火山角砾岩、安山质集块熔岩夹灰紫色石英粗面岩、粗面岩，岩石多具斑状结构或少斑结构，基质玻晶交织结构，气孔-杏仁状构造、块状构造。与一段呈喷发不整合接触，出露厚度1302.9m。

2.3 张家口组三段（K1z3）

是以酸性火山碎屑岩为主的岩石地层单位，主要岩性有紫灰色流纹质熔结角砾凝灰岩、流纹质角砾凝灰岩、流纹质凝灰岩、流纹质凝灰熔岩、流纹岩及珍珠岩、黑曜岩夹有流纹质沉角砾凝灰岩、凝灰质砂岩、石英粗面岩、石英粗安质火山碎屑岩。该段顶部多发育紫红色凝灰质砂砾岩。与张家口组二段呈整合接触或喷发不整合接触，或角度不整合于前白垩纪不同时代的地层及侵入岩之上，出露厚度1801m～2013.5m。

3 稀土元素特征

3.1 张家口组一段

稀土总量∑REE 为73.68ug/g～489.13ug/g，平均为209.22ug/g。轻、重稀土比值LREE/HREE ＝2.62～10.01，平均为6.23；（La/Yb）N为1.40～12.95，平均为5.86，显示轻稀土相对富集；轻稀土分馏程度（La/Sm）N为2.98～4.32，平均3.83，重稀土分馏程度（Gd/Yb）N为0.47～2.33，平均1.12，轻稀土分馏程度大于重稀土分馏程度，属轻稀土较富集型。δEu 变化较大，为0.07～0.49，平均0.20，呈明显负铕异常（见表1）。

稀土配分型式见图2，曲线总体向右斜倾斜，轻稀土斜率较重稀土大，轻重稀土分馏较弱。具较强的负铕异常，曲线呈海鸥型，在铕处具一深谷。各相岩石配分曲线近平行分布，总体反映为同源岩浆演化的产物。从早期流纹岩、粗面英安岩，到晚期潜流纹岩，稀土总量迅速增加，而δEu 呈迅速降低趋势，从早到晚负铕异常总体增大，反映岩浆部分熔融程度较弱，而以富钙矿物为主的结晶分异作用则不断增加[2]。

表1 张家口组一段稀土元素含量及特征值表

表2 张家口组二段稀土元素含量及特征值表

3.2 张家口组二段

稀土总量中等，∑REE ＝175.68ug/g～280.10ug/g，平均217.52ug/g；轻重稀土比值LREE/HREE ＝9.80～19.51，平均15.07；（La/Yb）N为10.59～28.95，平均为23.12，显示轻稀土相对富集；轻稀土分馏程度（La/Sm）N为3.73～7.08，平均4.72，重稀土分馏程度（Gd/Yb）N为1.80～4.00，平均2.96，轻稀土分馏程度大于重稀土分馏程度，属轻稀土较富集型。δEu 变化不大，为0.87-1.04，平均0.94，负铕异常不明显（见表2）。

稀土配分曲线向右倾斜（图3），分布集中，配分型式一致，显示为同源岩浆演化的产物。轻重稀土分馏比较明显，为轻稀土富集型。安山岩和粗面岩负铕异常较小或不明显，反映岩浆来源较深或压力较大，岩浆不曾与斜长石平衡过；晚期石英二长斑岩较早期熔岩曲线斜率相对较小，轻重稀土分馏较弱，曲线圆滑。反映岩浆的部分熔融程度较高，且进化程度很弱。

3.3 张家口组三段

稀土总量变化较大，∑REE 为143.39μg/g～475.89μg/g，平均331.01ug/g；轻重稀土比值LREE/HREE 为7.20～14.21，平均9.98，（La/Yb）N为7.65～13.18，平均10.15，显示轻稀土相对富集；轻稀土分馏程度（La/Sm）N为4.18～7.99，平均4.97，重稀土分馏程度（Gd/Yb）N为0.69～1.57，平均1.28，轻稀土分馏程度大于重稀土分馏程度，属轻稀土较富集型。δEu 变化不大，为0.10～0.59，平均0.35，负铕异常明显。

稀土配分型式见图4，稀土配分曲线总体向右倾斜，斜率中等，曲线相互平行，轻、重稀土分馏明显，属轻稀土较富集型。具较强的负铕异常，曲线呈海鸥型，在铕处具一深谷。反映岩石为同源岩浆产物，且经历了较强的结晶分异作用。流纹质熔结凝灰岩具较强的Tb 正异常；流纹岩和流纹质凝灰岩重稀土元素分布较复杂。稀土曲线可以看出由早期的火山碎屑岩-流纹岩-晚期的潜流纹岩稀土总量降低，负铕异常增大，反映岩浆经历了较强的结晶分异作用。

4 张家口组稀土元素总体特征分析

综上所述，该区早白垩世张家口组火山岩稀土元素特征如下。①∑REE 含量普遍偏高，LREE/HREE 值较高，说明轻重稀土分馏较强，属轻稀土富集型。②稀土总量∑REE 的高低和δEu 的大小与岩石的酸性程度总体一致，即酸性岩石稀土总量∑REE 高，δEu 值小。③La/Yb 比值普遍偏高，相对而言，粗面、粗安质岩石较酸性岩石高，反映前者岩浆来源区深度较大。④张家口组三个段的稀土配分型式具有明显的差异，暗示各段具有不同的源区及其演化过程，同类岩石（如流纹岩类、粗面岩类）稀土配分曲线彼此基本平行分布，显示岩浆具同源性以及进化程度不同的特点。