卫林地区晚二叠世五道岭组火山岩特征研究

肖一鑫，罗 霄，李新鹏

（1.武汉中地环科水工环科技咨询有限责任公司，湖北 武汉 430200；2.黑龙江省地质调查研究总院，黑龙江 哈尔滨 150036）

研究区从晚古生代-中生代均有火山活动，火山岩较发育。按时间早晚划分为晚二叠世五道岭组、早侏罗世二浪河期、晚侏罗世帽儿山期、早白垩世宁远村期。本次以晚二叠世五道岭组火山岩为研究对象，进行岩石学及岩石地球化学特征分析，探讨其成因类型以及构造环境。

1 地质背景

黑龙江卫林大地构造位置位于松嫩地块与伊春延寿岩浆弧的交界部位[1]。区内主要经历了海西早期陆缘海盆发展阶段，沉积了海陆交互相陆源碎屑岩；海西晚期发生挤压造山，古生代盆地隆升剥蚀，并伴随有中酸性岩浆热事件；燕山早期区域由挤压造山转为伸展垮塌，受区域性断裂控制，在区内出现中酸性岩浆热事件和火山喷发，形成区内构造的基本格架；燕山中晚期进入火山-沉积断陷（凹陷）盆地演化阶段；新生代工区以差异性抬升为主，北北东、北东、北西、近东西向等断裂构造活动，从而形成现今的区域地质、地貌和构造景观。

2 岩石学特征

根据晚二叠世五道岭组火山岩组分类型及含量特征，将其划分为火山熔岩和火山碎屑岩两大类，其中火山碎屑岩又分为正常火山碎屑岩、火山碎屑熔岩、火山沉积碎屑岩，其岩石学特征如下：

2.1 火山熔岩类

安山岩：岩石由斑晶和基质组成，斑状结构，整体弱定向-不规则密集分布。

斑晶：斜长石为自形-半自形板柱状、宽板状、板粒状，具聚片双晶、环带结构的中长石，切面分布少量鳞片状绢云母和较多泥质物，个别较强钾化，粒度0.2-2.5mm。具柱粒状及截面六边形角闪石晶形假象，无残留，完全绿泥石化、弱绿帘石化、磁铁矿化，粒度0.2-1.5mm。

基质：为自形长条状、板柱状、针柱状斜长石微晶，局部半平行-杂乱密集排列，粒度<0.1mm，局部颗粒较大，与斑晶呈渐变状；其间分布的暗色矿物无残留，完全绿泥石化、弱绿帘石化，粒度<0.2mm，破坏晶形假象呈小团状；1%±硅化，霏细-微细粒石英，镶嵌生长、填隙分布，单晶粒度<0.1mm；2%±黑色微粒状磁铁矿，柱粒状磷灰石，粒度<0.1mm，黑色矩形黄铁矿晶形假象，粒度<0.3mm，断续-零散分布。

2.2 火山碎屑岩类

2.2.1 正常火山碎屑岩类

英安质角砾岩屑凝灰岩：凝灰结构，弱定向构造。火山碎屑物由晶屑和岩屑所组成，粒度以<2.0mm 为主，部分粒度>2.0mm达砾级，占火山碎屑物粒级30%±，最大岩屑粒度达11.0mm±。

晶屑具熔蚀现象，呈尖棱角状、弧面圆形、港湾状；成分以斜长石为主，由少量暗色矿物、石英组成。斜长石为自形板条状、半自形板粒状，具环带结构、聚片双晶的中酸性斜长石，较强绢云母化、弱绿帘石化；暗色矿物无残留，完全绿帘石化、绿泥石化；石英为它形粒状，具波状消光。

岩屑：次棱角粒状、团块状、块砾状，成分以英安岩碎屑为主，少量安山质英安岩碎屑组成，粒度大小不等。

胶结物：为极细的火山尘物质所胶结，重晶为显微鳞片状绿泥石、高岭石等粘土矿物及霏细-微粒状绿帘石矿物集合体。

2.2.2 火山碎屑熔岩类

英安质角砾晶屑凝灰熔岩：火山碎屑物粒度以<2.0mm为主，少量粒度>2.0mm 达砾级，含量15-20%，最大岩屑为4.5mm±。晶屑具熔蚀现象，呈尖棱角状、弧面圆形、港湾状；以斜长石为主，少量钾长石、石英组成。斜长石呈半自形板粒状，具弱细密聚片双晶的酸性斜长石，较强绢云母化、弱粘土化；钾长石由具格子双晶的微斜长石及不具双晶的正长石组成，较强土化；石英具波状消光，粒度大小不等；岩屑呈次棱角粒状，部分塑性岩屑为短带状、撕裂状，成分以英安岩碎屑为主，少量流纹岩碎屑及几粒安山岩碎屑组成，粒度大小不等。

胶结物：为酸性熔浆凝结而成，呈弱流动性展布，由隐晶-霏细状长英质集合体所组成，较强微粒状磷灰石、弱显微鳞片状绿泥石化、绢云母化。黑色微粒状磁铁矿，柱粒状磷灰石，半自形锆石，粒度<0.1mm，黑色正方形、矩形黄铁矿晶形假象，粒度<0.2mm，零散分布。

2.2.3 火山沉积碎屑岩类

流纹质凝灰岩：凝灰砂状结构，石英25%、长石30%、岩屑20%组成，粒度0.5-1.0mm，磨圆较好，分布均匀，岩屑为流纹岩，填结物25%左右。主要在火山斜坡上或距火口较远低洼处出现，为火山喷发沉积相产物。

3 岩石化学特征

据统计，五道岭组火山岩样品SiO2含量多数在52.83% ～79.4%之 间，属 于 中-酸 性 岩 范 围；Al2O3含 量 为11.46%～18.1%，属中高含量型；CaO含量在0.11%～5.24%之间。

里特曼指数多数在0.69 ～2.92 之间，显示钙碱性系列；一个样品为4.35，为碱性系列。（Na2O+K2O）值多在5.00%～9.37%之间，平均值6.93%；K2O/Na2O 多数在0.51 ～2.66 之间，富钠低钾、富钾低钠者均有，个别样品两者差别较大。

在TAS 图解（图1）中，样品多数落入流纹岩、粗面英安岩、安山岩、粗安岩、玄武粗安岩区。三个样品位于Ir 分界线附近，其中一个样品落入亚碱性区。

图1 全碱-二氧化硅（TAS）图解分类和命名

在SiO2-K2O 图解（图2）中，多数样品落于高钾钙碱性系列区，个别样品落入其它区。

图2 五道岭组火山岩K2O-SiO2 图解

综上，五道岭组火山岩应属于高钾钙碱性系列，岩石类型以酸性的流纹岩为主，还有流纹质火山碎屑岩以及少量中性的英安岩、安山岩等。

4 地球化学特征

五道岭组火山岩样品稀土元素总量∑REE 在87.68-233.84×10-6不等，其中LREE/HREE 为3.79-16.37，表明轻稀土元素富集，稀土配分曲线呈典型的右倾“V”字形，轻稀土分馏明显，重稀土较为平坦。δEu=0.04 ～1.04，Eu弱亏损-明显亏损，与大陆边缘弧岩浆岩的稀土元素配分型式一致[2]。

图3 五道岭组火山岩稀土元素球粒陨石蛛网图

图4 五道岭组火山岩微量元素原始地幔蛛网图

在微量元素蛛网图上，五道岭组火山岩样品表现为Rb、Th元素的相对富集，Nb、P、Ti 呈“谷形”，属于俯冲背景下形成的正常弧火山岩特征[3]。

5 构造环境判别

在里特曼-弋蒂里图解（图5）中，样品大部分落入造山带火山岩区（B 区）。只有一个样品落入由板内和消减带演化的碱性火山岩区（C 区）。

图5 五道岭组火山岩里 特曼-戈蒂里图解

图6 五道岭组火山岩 Rb-(Y+Nb)判别图解

在Rb-（Ta+Yb）判别图（图6）种，一个样品落于板内（WPG），多数样品落于火山弧区域（VAG）内，具有板块边缘火山弧的特点。

6 结论

(1)晚二叠世五道岭组火山岩，应属于高钾钙碱性系列，里特曼指数小于3.3，岩性以流纹岩为主，还有流纹质火山碎屑岩以及少量英安岩、安山岩等。

(2)样品结果显示，轻重稀土比值LREE/HREE 为3.79-16.37，轻稀土元素富集，稀土配分曲线呈典型的右倾“V”字形，δEu=0.04 ～1.04，Eu 弱亏损-明显亏损，微量元素蛛网图显示样品中Rb、Th 元素相对富集，Nb、P、Ti 呈“谷形”。

(3)根据岩石学、岩石地球化学以及区域大地构造环境等特征，推断晚二叠世五道岭组火山岩形成的大地构造环境为大陆边缘弧。