南祁连察汗鄂博图岭地区下奥陶统吾力沟群火山岩岩石地球化学特征

张卫民，杨瑞东

（甘肃省地矿局第二勘查院，甘肃 兰州 730020）

研究区党河南山山脉南侧，土尔根达坂山脊的北侧，大地构造位置属于柴达木-祁连板块一级（Ⅴ）→南祁连早古生代褶皱带二级（Ⅴ3）→南祁连地体三级（Ⅴ31），四级构造单元进一步划分为大哈尔腾河凹陷盆地（Ⅴ31-2）和哈尔腾陆缘岛弧造山带（Ⅴ31-3）（贾群子，2007）。原1：20万《鱼卡幅》区域地质调查认为研究区出露的火山岩较少，主要为志留系地层中夹杂少量变质流纹英安岩、变流纹英安质凝灰岩，经鉴定成分特征与白银地区的石英角斑岩基本相同。2014年作者通过《甘肃省阿克塞县察汗鄂博图岭一带1：5万矿产地质调查》项目，发现区内出露的火山岩地层规模较大，约占工作区2/5面积以上，出露的岩性也复杂多变，从中基性熔岩到中酸性熔岩，从角砾熔结凝灰岩到晶屑岩屑凝灰岩、细凝灰岩，规模从上千米的巨厚层到几十公分的薄层，火山岩相变化也较明显，从爆发相到溢流相、沉积相、喷气相均有。其中下奥陶统吾力沟群火山岩最为发育，纵向上由北向南火山岩强度由弱到强；横向上由北西向南东向火山碎屑岩地层增多增厚。

1 岩石组合特征

吾力沟群火山岩根据其岩石组合特征分为上下两个岩性段，上岩段以中酸性火山岩及火山碎屑岩组合，角砾凝灰岩、角砾熔岩次之。

下岩段以中基性火山岩及火山碎屑岩组合，角砾凝灰岩、角砾熔岩次之。

2 岩相划分特征

通过初步总结，认为测区内火山喷发存在以下6个相变特征。

（1）爆发相：仅少量的火山角砾凝灰岩为主，呈透镜状、似层状产出。其爆发时间较短，角砾形状极不规则。

（2）喷发相：由中基性-中酸性喷发相的玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩，以火山锥-熔岩流形式产出，局部地方受后期构造改造片理化较强。

（3）喷发-溢流相：主要为凝灰质熔岩。

（4）喷发-沉积相：为一套中基性-中酸性的凝灰岩，主要岩性为凝灰质砂岩、沉凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩等。

（5）喷气相：主要存在于奥陶系吾力沟群中硅质岩、碧玉岩等。

（6）间歇相：表现为各种浅变质碎屑沉积岩，常呈层状。

3 火山喷发特征

火山喷发的方式以爆发和喷溢为主，主要分两个大的旋回。第1旋回早期爆发喷溢为主形成角砾凝灰岩、中基性火山熔岩，早期火山活动较强烈，晚期能力相对减弱，并伴有低潮期的沉积特点。第2旋回以喷溢为主，形成中酸性火山熔岩及凝灰岩。火山喷发总体表现为爆发→喷溢→沉积→喷溢的多期循环过程。

4 岩石化学特征

针对测区内奥陶系吾力沟群火山岩的岩石化学特征，采取3件全岩分析样品根据火山岩样品测试氧化物含量，主要岩石化学特征：SiO2含量49.4%～69.7%、Al2O3含量10.8%～16.4%、MgO含 量0.75%～4.28%、Fe2O3+FeO含量6.7%～11.8%，全碱含量ALK（K2O+Na2O）6.1%～7.4%、岩 石 里 特 曼 指 数（σ）为1.82～7.61＞1.8、Al2O3＞（CaO+K2O+Na2O），属于钙碱性系列过铝质岩石。

岩石固结指数SI在5.78～23.24之间，平均值为13.5，岩浆分异程度中等；岩石结晶分异指数DI为55.1～80.1，平均值为65.4，DI值较大，表明岩石分异程度较高，酸性程度相对较高，岩浆结晶分异作用明显。

5 地球化学特征

5.1 稀土元素地球化学特征

吾力沟群火山岩稀土总量（ΣREE）介于177.1×10-6～198.9×10-6之间，平均为188.6×10-6；轻重稀土比值（∑LREE/∑HREE）变化范围较小为5.46～5.49，平均值为5.47。稀土配分曲线斜率（La/Yb）N比值范围在6.17～6.30，平均为6.25，分配曲线呈现右倾，左高右低型；（La/Sm）N值介于4.8～9.9，指示轻稀土元素富集；（Gd/Yb）N值介于5.15～13.26，表明轻稀土元素富集，重稀土元素亏损；δEu在0.80～1.04之间，平均值0.89。

5.2 微量元素地球化学特征

吾力沟群火山岩中Ta、Sr、P、Ti元素相对亏损，Ba、Pb、Nd相对富集，1号样品中Sr、P、Ti呈现较强的亏损；Nb/Ta介于15.9～19.3之间，Zr/Hf值介于34.3～35.5之间；根据火山岩样品微量元素原始地幔标准化蛛网图：曲线大体趋势呈左高右低、缓慢倾斜。

6 大地构造环境分析

火成岩中的微量元素以及微量元素比值可以起到示踪作用，他们在溶液中强烈的不活动性，使得他们的组合特点可以反映岩石所形成的构造环境，因此对其成因环境的判别效果较好。特别是以不活动的高场强（HFS）元素和稀土元素构建判别图解，故在本区火山岩构造环境判别图解中运用高场强元素为基础构建。

logδ-logτ图解可以用来区分造山与非造山环境，将测区内火山岩样品利用此图解进行投影全部落于造山带区（B），样品集中分布（图1）；而微量元素Ni-Ti/Zr图解可用来区分洋中脊玄武岩（MORB）和岛弧拉斑玄武岩（IAT），进一步利用此图解对测区内火山岩样品进行投影全部落入岛弧拉斑玄武岩区（图2），由此说明，区内火山岩属于造山带岛弧拉板玄武岩。

图1 logδ－logτ图解

图2 火山岩的Ni-Ti/Zr判别图解

同时，罗明非所写《甘肃党河南山早古生代大地构造性质研究》认为党河南山一带奥陶系多索曲组火山岩为一套岛弧火山岩，党河南山一带存在俯冲作用；另外，1：25万《鱼卡幅》区域地质调查中显示该区奥陶系吾力沟群火山岩为一套岛弧火山岩。综上所述，测区内奥陶系吾力沟群火山岩同属于经典岛弧拉斑玄武岩，构造环境为造山带大陆边缘岛弧环境。