內蒙古扎賚特旗滿克頭鄂博組火山巖地球化學特征及其成因

周智超　蔣職權

摘 要： 選取廣泛發(fā)育于內蒙古扎賚特旗地區(qū)的滿克頭鄂博組火山巖為研究對象，在結合前人研究成果的基礎上，本文查明了該地區(qū)滿克頭鄂博組火山巖的巖石組合特征及分布規(guī)律，確定了該區(qū)火山巖形成的時代、地球化學特征，并探討了火山巖的巖漿源區(qū)性質、巖石成因及形成的構造背景。

關鍵詞： 火山巖； 滿克頭鄂博組； 地球化學特征

引言

大興安嶺地區(qū)中生代主要受經歷了蒙古—鄂霍茨克洋和環(huán)太平構造的強烈疊加、改造與轉變，經歷了強烈的構造巖漿活動（圖1）。多期次構造作用的疊加，使得該地區(qū)中生代火山巖的研究更為復雜和有意義。

近年來，大興安嶺火山巖的研究主要側重在年代學方面，大量鋯石U-Pb年齡顯示，該地區(qū)中生代火山活動主要分為晚侏羅世和早白堊世兩期，其中以早白堊世活動較為強烈，初步建立了晚中生代火山巖的年代學格架[1]。

1. 區(qū)域地質背景

研究區(qū)位于大興安嶺東段，大地構造位置處于天山—興蒙造山帶東段。該區(qū)自古生代以來經歷多次構造運動，復雜的構造活動控制著中生代侵入巖的展布，中生代以來火山活動強烈，形成了多個火山旋回，由老至新分別為滿克頭鄂博組、瑪尼吐組和白音高老組。

作為大興安嶺中生代火山巖的重要組成部分，滿克頭鄂博組火山巖年代學研究較少，前人在20世紀90年代借助古生物和少量K-Ar年齡初步判斷其形成時代。通常認為滿克頭鄂博組火山巖形成于晚侏羅世，但張吉衡認為滿克頭鄂博組火山巖形成于晚侏羅世和早白堊世兩期，并將形成時代劃分為160Ma～150Ma和136Ma～122Ma[2]。

滿克頭鄂博組火山巖地層在研究區(qū)內分布廣泛，是本區(qū)最為發(fā)育的地層，主要集中出露于研究區(qū)中部。該組角度不整合于上二疊統(tǒng)林西組及下三疊統(tǒng)哈達陶勒蓋組之上，與上覆上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組整合接觸；被晚侏羅世中細粒二長花崗巖、正長花崗巖、石英二長玢巖等侵入。

2. 鋯石U-Pb定年

本次工作在研究區(qū)東南部滿克頭鄂博組二段流紋質熔結凝灰?guī)r中取同位素年齡樣品一件，選取晶形良好且具有振蕩環(huán)帶的典型巖漿鋯石，經中國地質科學院SHRIMP同位素實驗室測試，年齡為141.5±2.3Ma；巖石組合與區(qū)域上滿克頭鄂博組可對比，將其時代置于早白堊世。

圖2 鋯石陰極發(fā)光圖及鋯石U-Pb諧和圖

Fig.2 CL imagines of zircons and zircon U-Pb concordia diagrams

3. 地球化學特征

3.1 主量元素

火山巖的主量元素特征不僅是巖石系列劃分的主要依據(jù)，也是研究火山巖巖漿起源和演化機理的重要因素，對研究區(qū)火成巖的巖漿環(huán)境有著重要意義。其氧化物也是研究火山巖巖漿起源的重要參照。

研究區(qū)滿克頭鄂博組火山巖主要由流紋巖—流紋質火山碎屑巖及少量的英安巖—英安質火山碎屑巖所組成。本文所取滿克頭鄂博組3個火山巖樣品進行主量元素地球化學分析，其中流紋質強熔結角礫凝灰?guī)r2個、流紋質熔結凝灰?guī)r1個。本區(qū)上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組火山巖巖石化學成分及特征參數(shù)見表1。

從表1中可以看出，樣品的SiO2含量為73.58%～76.18%，Al2O3含量為12.15%～12.55%，K2O含量為3.82%～5.23%，Na2O含量為2.97%～4.17%，全堿含量（K2O+Na2O）為7.20%～8.92%，鉀含量高于鈉含量，F(xiàn)e2O3、FeO明顯偏低，分異指數(shù)DI=88.33～97.41。在K2O-SiO2圖解中（圖3），樣品均落在高鉀鈣堿性巖和鉀玄巖區(qū)域內。在A/NK-A/CNK圖解中（圖4）中，樣品的投點都在準鋁質區(qū)域，為高鉀鈣堿性準鋁質巖石。其A/CNK值均小于1.1，且在SiO2含量大于75%時，P2O5含量接近0.01%，具有一定的I型花崗巖（流紋巖）的特征[3]。

3.2 稀土元素特征

滿克頭鄂博組火山巖稀土元素經球粒隕石標準化后，輕稀土元素（LREE）明顯右傾，重稀土元素（HREE）則較為平緩，輕稀土元素分餾程度略高于重稀土元素，顯示為輕稀土富集的右傾V字型分布模式[5]。三個樣的稀土元素總量（∑REE）變化較大，∑REE=137.75～214.47×10-6，平均值180.57×10-6，與全球酸性巖平均豐度（288×10-6）相比，明顯偏低；LREE/HREE=5.75～8.42，（La/Yb）N=5.53～8.23，輕重稀土分異明顯，輕稀土較富集；（La/Sm）N=3.41～3.51，（Gd/Yb）N=0.97～1.53，重稀土分異程度較弱，輕稀土分異程度中等。δEu=0.44～0.5，為中等銪虧損型，反映了巖石在形成過程中有可能發(fā)生了斜長石的結晶分異，也有可能是源區(qū)存在著斜長石殘留。滿克頭鄂博組火山巖的稀土元素標準圖，有著近似于地殼稀土元素的特征，意味著巖漿可能經過了高度的結晶分異，也有可能指示著稀土元素來自于地殼物質部分熔融形成的殼源巖漿。

3.3 微量元素特征

樣品的微量元素分析結果表明，Rb、Th、U等元素明富集，而Ba、Sr、Ti元素含量較低。其中強烈富集的不相容元素Sr意味著巖漿有可能經過了較強烈的結晶分異。樣品的微量元素特征比較符合葛文春對大興安嶺低Ba-Sr流紋巖的總結[4]，而張吉衡認為，低Ba-Sr巖有可能是由較淺的地殼物質經部分熔融形成的。

4. 構造環(huán)境

構造背景方面，滿克頭鄂博組火山巖在Lgτ-Lgσ圖解（圖7）中，樣品都投在造山帶火山巖中，顯示研究區(qū)內中生代火山巖形成于造山環(huán)境。在Rb-（Y+Nb）圖解（圖8）中，樣品點均落在后碰撞區(qū)域，在Nb-Y圖解（圖9）中，樣品點落入火山弧花崗巖—同碰撞花崗巖區(qū)，以上圖解均指示本區(qū)火山巖形成于擠壓造山環(huán)境。

中生代時期，額爾古納地塊北部存在著蒙古—鄂霍茨克洋，前人對其研究表明，蒙古—鄂霍茨克洋形成于早古生代早期，于侏羅紀晚期關閉，其向南俯沖的時間在168Ma左右，并且該次俯沖擠壓在中蒙俄交界處形成鄂霍茨克山，張旗通過研究認為，鄂霍茨克山在大約在136Ma時才消失[6]。結合之前關于研究區(qū)構造環(huán)境的討論，判斷該地區(qū)在中生代的擠壓環(huán)境可能與該時期的蒙古—鄂霍茨克洋閉合造山有關。

4. 結論

（1）本研究區(qū)滿克頭鄂博組的火山巖的鋯石 SHRIMP U-Pb年齡為141.5±2.3Ma，與張吉衡認（2013）早白堊世136～122Ma的滿克頭鄂博組年齡相似，進一步完善了內蒙古滿克頭鄂博組火山巖的形成時代。

（2）本研究區(qū)滿克頭鄂博組的火山巖具有殼源巖漿的特征，且?guī)r漿形成深度較淺但分異程度較高，與高分異I型花崗巖有相似的地球化學特征

（3）本研究區(qū)滿克頭鄂博組的火山巖形成于擠壓構造環(huán)境，可能與中生代蒙古—鄂霍茨克洋俯沖造山作用有關。

參考文獻

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