青海省都蘭縣江各早—中三疊世火山巖巖石學特征及構造環境

路曉平，王仁善，劉衛東，梁成，史全軍，劉同

(山東省第七地質礦產勘查院，山東 臨沂 276006)

①山東省第七地質礦產勘查院，路曉平、劉衛東，青海省都蘭縣哈圖三幅區域地質礦產調查報告，2012年。

0 引言

2008—2010年，山東省第七地質礦產勘查院在青海省都蘭縣哈圖一帶進行1∶5萬區域地質礦產調查工作。在溝里公社幅東北角江各一帶零星分布火山巖，其時代及歸屬存在爭議。

中國地質大學在《1∶25萬冬給措納湖幅區域地質調查報告》中認為該套地層為晚石炭世至早二疊世締敖蘇組；中國地質大學和青海省地調院在《1∶25萬阿拉克湖幅區域地質調查報告》認為是早石炭世晚期哈拉郭勒組。但均缺乏可靠的時代依據。為此，在礦調工作中采集火山巖U-Pb同位素年齡樣進行測定，時代為早—中三疊世。從巖石學、巖石化學、巖石地球化學特征、大地構造位置分析，并與青海省巖石地層對比，尚沒有確定其歸屬，有待在今后工作中研究解決。

1 地質特征

東昆侖造山帶為一多旋回的復合造山帶，經歷了加里東、海西、印支期等多期的洋陸轉換和造山過程[1-2]，形成了不同時代的火山活動和構造巖漿組合，前人對加里東期、海西期的構造巖漿活動研究較多，對三疊紀以后的火山巖研究相對較少[3]。

在青海省都蘭縣哈圖1∶5萬溝里公社幅礦調中，在該幅東北角江各一帶零星分布火山巖，出露面積約6.5km2。由于受后期構造運動的破壞和侵入體的侵蝕而呈殘塊狀分布，平面上呈似橢圓狀、豆莢狀、透鏡狀、不規則狀等形狀(圖1)。被早侏羅世正長花崗巖及斑狀石英二長巖、中三疊世花崗閃長巖、斑狀二長花崗巖侵入，與古元古代白沙河(巖)組呈斷層接觸關系①。

1—古元古代白沙河(巖)組；2—中元古代小廟組；3—早—中三疊世火山巖組；4—超鎂鐵質-鎂鐵質巖片；5—邊界斷裂；6—斷層；7—地質界線圖1 江各一帶火山巖組分布圖

2 巖石學巖石化學及地球化學特征

2.1 巖石學特征

根據1∶5萬哈圖地區溝里公社幅區域地質礦產調查資料，早—中三疊世火山巖組以變質中酸性火山巖為主，主要巖石類型為黑云變質安山巖、絹云變質流紋巖、變質流紋巖、夾少量的變質粉砂巖及角巖化砂巖等碎屑巖，局部夾大理巖、硅化大理巖、絹云母石英片巖等。

變質(玄武)安山巖：灰綠色、灰褐色，變余斑狀結構-基質變余交織結構，似條紋狀構造、塊狀構造。巖石主要由斑晶(10%～25%)、基質(75%～85%)構成。斑晶由半自形板狀斜長石及少量鉀長石構成，雜亂分布，略顯方向性排列，大小0.35～3.6mm，少見雙晶彎曲現象。基質由微粒—板條狀斜長石等長英質構成，大小0.05～0.2mm，半定向排列。變質礦物：黑云母，少量角閃石，呈微鱗片狀，星散或斷續似線痕狀分布，含量20%左右。

變質流紋巖：深灰—灰白色，變余斑狀結構，基質變余微粒狀結構，變余流紋構造，似千枚狀構造，巖石由斑晶、基質2部分組成。斑晶由斜長石、鉀長石、石英組成，占10%～15%，雜亂分布，粒度0.15～2.1mm不等，斜長石呈半自形板狀，局部高嶺土化、絹云母化，占5%～10%；鉀長石呈半自形板狀，強高嶺土化、硅化，占5%左右；石英呈他形粒狀，粒內波狀消光少。基質由微粒狀長英質及鱗片狀絹云母組成，占80%～90%，粒度<0.25mm，環繞變余斑晶分布，相對似條痕狀、條紋狀定向分布，構成流紋狀構造，長英質占75%～85%，絹云母占1%～20%。

變質含角礫凝灰熔巖：紫紅色，變余含角礫凝灰熔巖結構，塊狀構造，巖石由火山碎屑物、熔巖膠結物組成。火山碎屑物由晶屑、巖屑組成，以<2mm的凝灰物為主，少部分為2mm以上的火山角礫，其中火山角礫約10%左右，凝灰物占15%左右。晶屑由長石、石英組成，棱角—次棱角狀，長石為斜長石、鉀長石。巖屑為剛性巖屑，次棱角狀，成分為流紋巖、粗安巖等。熔巖由斑晶、基質2部分組成。斑晶由斜長石、鉀長石、石英組成，斜長石占15%左右，石英約5%，鉀長石少量，雜亂分布，粒度0.15～2.1mm，斜長石呈半自形板狀，高嶺土化、絹云母化明顯，部分可見環帶；鉀長石呈半自形板狀，零星高嶺土化；石英呈他形粒狀，粒內強波狀消光。基質由微粒狀長英質及鱗片狀黑云母組成，粒度小于0.15mm，長英質約50%～55%，粒間鑲嵌狀分布，黑云母占1%～5%，呈棕褐色，部分被綠泥石交代，長軸定向排列。

2.2 巖石化學特征

根據火山巖硅酸鹽樣分析結果(表1)。該區火山巖的基性程度較低，SiO2的含量在50.06%～65.60%，屬中酸性火山巖，隨SiO2的含量增高，K2O含量呈增加趨勢，Al2O3逐漸降低，其他氧化物含量變化不大，Fe2O3和FeO的含量在5.19%～8.96%，鐵質含量較高。

表1 火山巖常量元素分析結果及參數

注：*樣品分析結果引自1∶20萬阿拉克湖幅區調報告，其余樣品由山東省第七地質礦產勘查院采集，由河北省區域地質礦產調查研究所實驗室完成測試。

根據國際地科聯(1989)推薦的TAS圖解(圖2)進行分類命名，火山巖主要投影于粗面玄武巖、玄武質粗面安山巖區和英安山巖區，與火山巖主要巖性為英安巖、安山巖及少量玄武巖等相吻合。在AFM圖(圖3)中，樣品全部落在鈣堿性系列區。

B—玄武巖；S1—粗面玄武巖；S2—玄武質粗面安山巖；S3—粗面安山巖；03—英安巖；Ir-Irvine分界線，上方為堿性，下方為亞堿性圖2 早—中三疊世火山巖TAS圖(Le Bas等，1986；IUGS.1989)

2.3 微量元素特征

火山巖微量元素分析結果及特征參數見表2。由表2分析，蝕變安山巖中Ag,As,Sb,Mo,Pb元素的含量較高,高于地殼豐度值2～4倍；Bi,Ba,Co,Cr,Cu,Zn,W的含量與地殼豐度值相當；Au,Sn,Ni的含量較低，低于地殼豐度值。強不相容元素Sr,K,Rb,Ba,Th強富集;Ta,Nb,Ce,Zr,Hf,Sm等中等不相容元素弱富集;Ti,P元素較虧損，反映與島弧環境密切相關。Rb/Sr=0.27～0.31，介于上地幔(0.034)與地殼(0.35)平均值之間(Tayior1965)，反映源自殼幔混合源的特點。從火山巖MORB標準化[4]比值蛛網圖(圖4)上可以看出。整個蛛網圖呈右傾“單隆起”的形態，曲線明顯起伏較大，與火山弧型火山巖微量元素蛛網圖相似。

TH—拉斑系列；CA—鈣堿性系列圖3 早—中三疊世火山巖AFM圖(據Irvine等，1971)

樣品編號巖性LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuY?2DP2REE4-1粗面玄武巖21.5694.4274.41.554.02.053.91.021.951.252.01.4518.5DP10XT6-1變質安山巖33.468.77.9629.45.291.314.660.774.530.842.320.372.280.3722.6XT1418-1蝕變安山巖38.873.78.9432.25.661.385.050.834.810.952.630.442.710.4525.3樣品編號巖性∑REELREEHREELREE/HREEδEuδCeLa/SmLa/YbCe/YbEu/SmSm/NdLa/Yb)N?2DP2REE4-1粗面玄武巖163.97127.8517.627.261.111.624.8910.7534.50.350.167.25DP10XT6-1變質安山巖184.82146.0216.159.040.790.986.3114.6530.160.250.189.88XT1418-1蝕變安山巖203.85160.6517.888.990.780.926.8414.3127.220.240.189.65樣品編號巖性SrKRbBaThTaNbCePZrHfSmTiYYbDP10XT6-1變質安山巖37423731959169.70.9114.868.7804.52445.575.29476722.62.28XT1418-1蝕變安山巖3572630411082311.71.117.273.7804.52525.735.66386325.32.71

注：*樣品分析結果引自1∶20萬阿拉克湖幅區調報告,其余樣品由山東省第七地質礦產勘查院采集，由河北省區域地質礦產調查研究所實驗室完成測試。

2.4 稀土元素特征

火山巖稀土元素分析結果及特征參數見表2。由表2可知，稀土總量∑REE為145.47×10-6～178.53×10-6，總量較高，LREE為127.85×10-6～160.65×10-6，HREE為16.15×10-6～17.88×10-6，輕稀土與重稀土之比7.26～9.04，明顯屬輕稀土富集型。從稀土元素球粒隕石標準化配分型式圖[5](圖5)中可看出，稀土配分曲線為右傾性，收集資料的配分曲線起伏較大，多個元素形成較強的峰而使大部分配分曲線呈鋸齒狀，尤其是重稀土配分曲線呈鋸齒狀，表明重稀土分餾較明顯，δEu為1.11，正異常。該次勘查樣品配分曲線顯示為右傾的輕稀土富集型，稀土分餾不明顯，Eu表現為輕微的負異常。各曲線近于平行，指示其同源的特點。

圖4 早—中三疊世火山巖微量元素蛛網圖

圖5 早—中三疊世火山巖稀土元素配分曲線圖

3 構造環境分析

早—中三疊世火山巖以中酸性火山熔巖為主，稀土元素球粒隕石標準化配分圖解為輕稀土富集的右傾性；微量元素蛛網圖反映出與火山島弧的親密關系，其中K2O含量低，為低鉀安山巖，Al2O3含量較高，為島弧安山巖的特征。在La/Yb-Sc/Ni圖解(圖6)中，早—中三疊世火山巖落入安山弧區及附近，反映島弧環境形成的特點[3]。在火山巖里特曼-戈蒂尼lgτ-lgσ圖解(圖7)中，基本都落在B區，為消減帶火山巖。總體上分析，早—中三疊世火山巖形成于消減帶俯沖碰撞的島弧環境。從東昆侖造山帶地質事件分析，三疊紀進入陸內造山階段，東昆中斷裂帶南北兩側陸塊沿昆中斷裂持續擠壓，逆沖發育，擠壓造山，形成島弧環境[6]。該火山巖周圍發育印支期的早三疊世花崗閃長巖、正長花崗巖、中三疊世的石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖等大陸碰撞花崗巖，指示該區遭受的陸內造山運動。

圖6 早—中三疊世火山巖La/Yb-Sc/Ni圖(里特曼1973)

圖7 早—中三疊世火山巖lgτ-lgσ圖(Collis等,1982)A—板內穩定區火山巖；B—消減帶火山巖

4 時代確定

該套火山巖的時代，前人分別做過不同的工作。2001年，中國地質大學在《1∶25萬冬給措納湖幅區域地質調查報告》將測區的該套巖石地層劃歸為石炭世至早二疊世締敖蘇組；2003年，中國地質大學和青海省地調院在《1∶25萬阿拉克湖幅區域地質調查報告》中將該套地層劃歸為早石炭世晚期哈拉郭勒組。但均缺乏可靠的時代依據。2008年，筆者在哈圖1∶5萬礦調工作時，在該火山巖剖面采集一件U-Pb同位素年齡樣進行測定，采集的巖性為變質安山巖，由天津地質礦產研究所實驗室進行單晶鋯石U-Pb同位素年齡測定，獲得206Pb/238U表面年齡加權平均值上限為(943.8±6.6)Ma，下限為(242.3±1.4)Ma(圖8)。測定的年齡跨度較大，上限年齡代表該套巖石的物質有可能來源于前寒武紀的變質地質體。從測定結果分析，有12個單晶鋯石點的年齡值在237～245Ma，時代為早—中三疊世，應代表該區火山巖組的形成時代[7]。

圖8 早—中三疊世火山巖組DP10U-Pb2-1同位素年齡諧和圖

5 討論

青海省都蘭縣溝里公社江各一帶零星分布火山巖組，分布于東昆侖造山帶東昆中斷裂帶以北柴南緣一帶，以淺變質的中酸性火山巖及碎屑巖為主，其形成時代為早—中三疊世。其構造環境為消減帶俯沖碰撞的島弧環境。從巖性、巖石學、地球化學特征、形成時代及大地構造位置分析，尚沒有一確定的歸屬。因出露有限，受構造、巖漿破壞，呈斷塊殘留狀分布，未見頂底，不具建立正式巖石地層單位條件，目前把以變火山巖為主的巖石地層作為一個非正式的地層單位，有待今后在該區工作中研究解決，確定其歸屬及厘定。

參考文獻：

[1] 楊經綏，許志琴，李海兵，等．東昆侖阿尼瑪卿地區古特提斯火山作用和板塊構造體系[J]．巖石礦物學雜志，2005，9(5):369-379.

[2] 徐強，潘桂棠，許志琴，等．東昆侖地區晚古生代到三疊紀沉積環境和沉積盆地演化[J]．特提斯地質，1998，(22):76-89.

[3] 羅照華，鄧晉福，曹永清，郭正府，莫宣學.青海省東昆侖地區晚古生代—早中生代火山活動與區域構造演化[J]．現代地質，1999，13(1):51-56.

[4] Pearce J A．Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margins[A]//In: Hawkesworth C J，Norry M J, eds．Continental basalts and metal xenoliths[C]．Nantwich:Shiva, 1983：230-249．

[5] Taylor S R, McLennan S M．The continental crust：Its composition and evolution[M]．Oxford：Blackwell, 1985．

[6] 青海省地質礦產局．青海區域地質志[M]．北京:地質出版社，1991．

[7] 王照波，劉安同，王慶軍．白彥礫巖的形成時代及礫石組構特征分析[J]．山東國土資源，2012，28(1)：14-19.