吉林省蛟河市王家沟火山岩地球化学特征及其地质意义

陈 明，王存柱，任 龙，曲洪晔

1.吉林省区域地质矿产调查所，吉林 长春 130022；2.中国地质调查局牡丹江自然资源综合调查中心，黑龙江牡丹江 157000；3.吉林省地质调查院，吉林 长春 130102

0 引言

研究区位于张广才岭以南吉林中部地区，自古生代起经历了古亚洲洋和环太平洋构造域的演化和叠加,构造背景复杂，一直以来被广泛关注[1-2]。作者近几年进行的1∶5万蛟河等4幅区域地质调查中，对王家沟岩体进行了系统的野外与室内研究。通过对地质学、岩石学、岩石化学、地质年代学等多方面工作，对形成时代提出新的认识。众多学者对区域上的花岗岩进行了大量研究，取得的成果丰硕[3-6]，虽然对火山岩也有相关研究[7-9]，但相比花岗岩仍然偏少。本文对吉林中部蛟河地区王家沟火山岩进行研究，为区域构造演化研究提供数据支撑。

1 地质特征

工作区位于兴蒙造山带东段，张广才岭岩浆弧，蛟河盆地东南缘。王家沟火山岩岩性组合以中性火山岩为主，出露于四合屯一带，出露面积合计为4.16 km2，呈面状产出(图1)，岩石类型以安山岩、玄武安山岩为主，火山岩相为溢流相；根据其岩石特征与区域进行对比将其划归为四合屯组。

图1 工作区地质简图

2 岩石学特征

安山岩：风化面绿黑色，新鲜面灰绿色，斑状结构，块状构造。斑晶为斜长石、角闪石和黑云母。斜长石呈板状或长条状，体积分数约45%，环带结构，粒度约为0.5～1 mm；角闪石呈近菱形粒状，体积分数约5%，粒度0.2～0.5 mm；黑云母呈长条状，体积分数10%，可见一组完全解理，具暗化边，粒度0.2～1 mm。基质为间隐结构，由斜长石、不透明矿物微晶和玻璃质组成。

玄武安山岩：斑状结构, 块状构造, 岩石主要由斑晶、基质组成。斑晶为斜长石、角闪石，大小一般0.3～1 mm，部分1～2 mm，略显定向分布。斜长石斑晶呈半自形板状，体积分数约为2%，内可见聚片双晶,角闪石半自形柱状，体积分数3%～5%，基质为斜长石、角闪石。斜长石半自形细小板条状，体积分数85%～90%，略显定向—半定向分布，构成似交织结构。角闪石半自形—他形柱状，体积分数5%～10%，大小一般0.02～0.1 mm，星散状、略显定向分布。岩石蚀变明显，蚀变矿物为绢云母、微晶黑云母、石英、阳起石等。

3 岩石化学及地球化学特征

3.1 主量元素特征

岩石常量元素分析结果见表1。

王家沟火山岩SiO2质量分数为58.43%～64.91%，均值为61.9%，属中性火山岩类。岩石中Al2O3质量分数为13.74%～16.34%，均值为15.38%，铝饱和指数A/CNK=0.71～0.92，均值为0.81，为偏铝质火山岩； K2O+Na2O为4.46%～6.42%，均值为5.51%； TiO2质量分数0.61%～0.81%，均值为0.72%， CaO质量分数为4.54%～7.10%，均值为6.04%； MgO质量分数为2.68%～5.64%，均值为4.13%。

在全碱-硅(TAS)分类图中(图2a)，王家沟火山岩大部分落在安山岩区域，亚碱性系列岩区，在火山岩SiO2-AR碱度率图解中(图2b)投影落在钙碱性区域，为钙碱性系列中性岩。

表1 王家沟火山岩主量元素化学分析数据表

图2 全碱-硅(TAS)分类图解(a)和火山岩SiO2-AR碱度率图解(b)

3.2 稀土元素特征

王家沟火山岩稀土元素质量分数见表2，稀土总量ΣREE=(144.69～237.34)×10-6，均值为176.15×10-6，LREE=(131.17～201.82)×10-6， HREE=(13.52～35.52)×10-6，LREE/HREE=5.68～10.38，轻稀土相对富集，(La/Yb)N=5.88～12.42，均值为10.80。δEu=0.37～0.91，均值为0.79，负铕异常不明显。δCe=0.96～1.23，均值1.06，为无铈异常型。在稀土元素球粒陨石分布型式图上显示为右倾型(图3a)。

3.3 微量元素特征

岩石微量元素质量分数及其原始地幔标准化蛛网图见表3，图3b。王家沟火山岩相对富集大离子亲石元素Ba、K，亏损Sr，相对富集高场强元素Th、U、Nd，亏损Nb、Ta、P、Ti，可能与长石矿物、钛铁矿、榍石等矿物的分离有关。

4 年龄特征

本次在王家沟采集到安山岩(D0114)，选取的20个测点得到U-Pb同位素测年结果在222.4～232.9 Ma之间(表4)，加权平均年龄为(228.7±2.2)Ma(n=20，MSWD=0.22)，时代相当于晚三叠世。锆石年龄谐和图、加权平均年龄图见图4。结合区域地层对比与同位素测年数据，将王家沟火山岩时代置于晚三叠世。

表2 王家沟火山岩稀土元素分析数据表

图3 稀土元素球粒陨石标准化分布型式图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)

表3 王家沟火山岩微量元素分析数据表

表4 王家沟安山岩单颗粒锆石U-Pb激光剥蚀测年结果表(D0114)

图4 王家沟火山岩锆石U-Pb年龄谐和图(左)、加权平均年龄图(右)

图5 王家沟火山岩Y-Nb图解(图a)和Rb-Y+Nb图解(图b)

5 讨论

在构造Y-Nb判别图解中(图5a)，王家沟火山岩样品投影均落在火山弧和同碰撞区域；在构造Rb-Y+Nb判别图解中(图5b)，王家沟火山岩样品投影均落在火山弧区域内；说明本期火山岩的形成环境以火山弧环境为主。本次测年工作结果为222.4～232.9 Ma之间，构造背景可能为古太平洋板块向联合的欧亚板块发生俯冲的古太平洋陆缘火山弧环境，本期火山岩很可能为区域由古亚洲洋构造域向太平洋构造域转换的产物。

[3]孙德有,吴福元,高 山，等.吉林中部晚三叠世和早侏罗世两期铝质A型花岗岩的厘定及对吉黑东部构造格局的制约[J].地学前缘,2005,12(2):263-275.

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