安徽清涼峰—浙江天目山地區晚中生代火山巖地球化學特征及成因探討

奚興符，吳海權

1.安徽省地質礦產勘查局322地質隊，安徽馬鞍山，243000 2.安徽省地質調查院，安徽合肥，230001

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安徽清涼峰—浙江天目山地區晚中生代火山巖地球化學特征及成因探討

奚興符1，吳海權2

1.安徽省地質礦產勘查局322地質隊，安徽馬鞍山，243000 2.安徽省地質調查院，安徽合肥，230001

利用巖性—巖相雙重填圖方法,首次對調查區內晚中生代火山巖進行了詳細的調查和劃分。將其劃分為黃尖旋回，同時根據火山活動的特點及巖石組合等將其劃分為昌化、天目山、莫干山三個噴發小區，各噴發小區又可劃分為兩個亞旋回，并對其巖石化學和地球化學特征等作了較系統的描述；查明了區內火山活動屬于裂隙—中心式噴發，恢復和圈定了數處火山機構，并對火山巖成因及其噴發機制、演化規律等進行了探討，研究表明區內晚中生代火山巖系屬鈣堿性—堿鈣性系列, 巖漿可能來源于下地殼和上地幔，即幔殼型，形成于島弧或活動大陸邊緣。

清涼峰—天目山地區；晚中生代火山巖；黃尖旋回；巖石化學和地球化學特征；鈣堿性—堿鈣性系列；幔殼型

研究區位于屯溪—天目山—蘇州火山噴發帶上，晚中生代火山巖發育。《1∶20萬宣城、廣德及臨安幅區域地質調查》[1-2]將區內晚中生代火山巖劃分為勞村組、黃尖組，通過本次區域調查，對區內原1∶20萬宣城、廣德及臨安幅所劃分的勞村組、黃尖組火山巖進行對比研究，并對鄰區建德勞村原勞村組標準剖面進行了實地考察，認為區內的勞村組應以碎屑沉積巖為主，局部夾火山碎屑沉積巖，而黃尖組巖性則是以中酸性熔巖及其碎屑巖為主，偶夾沉積巖薄層。因此，將區內原1∶20萬宣城、廣德及臨安幅所劃分的夾有大量火山巖的勞村組均歸入黃尖組，均屬黃尖旋回火山活動的產物，并對其巖石化學和地球化學特征等作了較系統的描述，基本查明了區內火山活動特點，同時對其噴發機制、演化規律進行了探討[3]。

1 地質概況

研究區內晚中生代火山巖分布于安徽清涼峰—浙江天目山、莫干山一線(圖1)，根據火山巖巖石組合、噴發韻律以及巖漿演化序列等，將其劃分為黃尖旋回，其火山巖為安山質→粗安質→英安質→流紋質→粗面巖(石英粗面巖)組合，主要由安山巖、粗安巖、英安巖、流紋巖、粗面巖(石英粗面巖)及其碎屑巖等組成。

區內黃尖旋回火山巖屬浙西北火山巖帶的一部分,其展布方向明顯受北東向構造控制,根據浙江德清縣莫干山熔結凝灰巖同位素年齡為139～145 Ma[4],天目山盆地內流紋巖、英安巖同位素年齡為133.6～135 Ma[5]，與火山巖系相伴生的莫干山花崗巖同位素年齡為128.1 Ma[6]，表明黃尖旋回火山巖應屬燕山晚期構造巖漿活動的產物。根據火山活動的先后順序及巖性巖相等特征，將區內黃尖旋回火山巖劃分為昌化、天目山、莫干山等三個噴發小區，該旋回大致可劃分為兩個亞旋回，但各噴發小區火山巖的巖石組合存在差異。

昌化噴發小區黃尖旋回第一亞旋回為英安巖→流紋巖組合，以英安巖為主，大致可分為三個不完整的火山噴發韻律(圖2)，每個噴發韻律由英安質→流紋質或流紋質巖石組成；第二亞旋回為英安巖→流紋英安巖→流紋巖組合，以流紋巖為主。

天目山噴發小區黃尖旋回第一亞旋回為英安巖→流紋巖→英安巖組合，以英安巖為主，至少可分為兩個不完整的火山噴發韻律(圖2)，每個噴發韻律由英安質→流紋質或英安質巖石組成；第二亞旋回為流紋巖→英安巖→流紋巖→粗面巖組合，以流紋巖為主，至少可分為三個較完整的火山噴發韻律(圖2)，每個噴發韻律由流紋質或英安質→流紋質或流紋巖→粗面質巖石組成。

圖1 安徽清涼峰—浙江天目山地區晚中生代火山巖分布及其巖性、巖相構造略圖

莫干山噴發小區黃尖旋回第一亞旋回為安山巖→粗安巖→流紋巖組合，火山噴發韻律相對較發育，大致可分為兩個不完整的火山噴發韻律(圖2)，每個噴發韻律由安山質→流紋質或粗安質→流紋質巖石組成；第二亞旋回為流紋巖→粗面巖組合，可分為兩個較完整的火山噴發韻律(圖2)，每個噴發韻律由流紋質→粗面質巖石組成。

圖2 黃尖旋回火山噴發韻律柱狀對比圖

2 火山巖的巖石化學及地球化學特征

2.1 巖石化學特征

區內黃尖旋回的巖石化學成分見表1、2[7-9]，將其投影于火山巖化學分類圖解中(圖3)，從圖中可看出：黃尖旋回火山巖為安山巖→粗安巖→英安巖→流紋巖→粗面巖(石英粗面巖)組合，其中昌化噴發小區以流紋巖為主；天目山噴發小區第一亞旋回為粗安巖→英安巖→流紋巖組合，第二亞旋回為英安巖→流紋巖→石英粗面巖組合；莫干山噴發小區第一亞旋回為安山巖→粗安巖→流紋巖組合，第二亞旋回為英安巖→流紋巖→粗面巖(石英粗面巖)組合。該旋回的演化是以酸度、堿度的變化較大為主要特征。

從表1可看出，區內黃尖旋回的SiO2為58.15%～76.71%，平均值為68.80%；K2O+Na2O為5.33%～10.96%，平均值為8.50%；Na2O/K2O為0.2～1.87，平均值為0.61<2;σ為1.86～5.40，平均值為2.77(表2)。按密德莫斯特的劃分，凡Na2O/K2O<2的火山巖為鉀質類型，反之則為鈉質類型，黃尖旋回的火山巖屬鉀質類型；按里特曼的劃分，屬鈣堿性—堿鈣性系列。據麥克唐那和Irvine與Baragar SiO2—ALK巖石系列劃分方案(圖4)，同樣可知它們屬亞堿性—堿性系列，并向高堿方向演化，即表現為各個噴發小區的安山巖→粗安巖→英安巖→流紋巖組合為鈣堿性系列，粗面巖(石英粗面巖)為堿鈣性系列。

表1 徽清涼峰—浙江天目山地區晚中生代火山巖巖石化學成分和主要參數 wt%

續表1

注：*引用浙江省1∶5萬、1∶20萬區調資料，其余樣品由安徽省地質實驗研究所測試。

表2 黃尖旋回各噴發小區巖石化學參數對比

由表2還可看出，黃尖旋回火山巖由昌化→天目山→莫干山噴發小區K2O+Na2O值逐漸變小，K2O/Na2O、SI值逐漸增大；SiO2、FL、MF、LI值變化不大，其火山巖總體上是由鈣堿性→堿鈣性系列演化的，皆屬鉀質類型。

綜上所述，黃尖旋回各噴發小區火山巖不論在成分上,還是特征化學指數上(σ、τ、AR、SI、FL、K2O+Na2O)以及巖石組合、巖石系列的變化都有一定的差異，表明它們在巖漿成分和構造背景上可能存在一定的差異[3]。

2.2 巖石地球化學特征

區內黃尖旋回火山巖的微量元素含量見表3[7-9]。從表中可看出，該旋回以Ti、Ba、Zr、Rb、Sr平均值較高為特征，但各噴發小區的微量元素含量則有所差異，其中莫干山小區的Ti、Ba、Rb、Zr、Nb、Li、Mo、Th平均值明顯低于昌化、天目山小區, Sr、Mo平均值明顯高于昌化、天目山小區,Cs、Ta平均值略高于昌化、天目山小區,Hf平均值則略低于昌化、天目山小區。它們的微量元素蛛網曲線形態基本相似(圖5)，都普遍不富集大離子親石元素Ba、Th、Ce以及難熔于水的Nb、Hf、Ta、Zr,顯著地貧Sr，Ba含量有一定的變化,表現出島弧或活動大陸邊緣產出的鈣堿性—堿鈣性火山巖的地球化學特征。

圖5 黃尖旋回微量元素蛛網圖

表3 黃尖旋回各噴發小區火山巖微量元素測試結果 ×10-6

注：*引用浙江省1∶5萬區調資料，其余樣品由南京大學地球科學系國家重點實驗室測試。

區內黃尖旋回火山巖的稀土元素含量見表4[7-9]，從表中可看出:黃尖旋回的稀土元素總量(∑REE)為267.41×10-6，輕稀土元素(∑CE)為210.71×10-6，重稀土元素(∑Y)為56.69×10-6，∑CE/∑Y為3.72，δEU為0.40。稀土元素總量、輕稀土元素含量以昌化噴發小區為最高,天目山噴發小區為最低；重稀土元素含量以昌化噴發小區為最高,莫干山噴發小區為最低。(La/Sm)N值以天目山噴發小區為最高,(Gd/Yb)N值以昌化噴發小區為最小，表明天目山噴發小區輕稀土之間的分餾程度最高；昌化噴發小區重稀土之間的分餾程度最高，即重稀土元素富集程度最高。從圖6上也可看出，昌化、天目山、莫干山噴發小區的稀土元素配分曲線形態極為相似，皆為右傾型斜線，其中昌化噴發小區的稀土元素配分曲線形整體上略高于天目山、莫干山噴發小區，這說明由昌化→天目山→莫干山噴發小區，黃尖旋回火山巖中的稀土元素總量總體上是逐漸降低的，稀土分異程度也有所降低。

圖6 黃尖旋回稀土元素配分曲線圖

3 火山巖的成因與演化特征

區內晚中生代黃尖旋回火山巖屬于浙西北火山巖帶的一部分[10-13]，其火山活動的強度由西北向東南逐漸增大。其中天目山噴發小區火山巖帶的成分變化較大[3]，SiO2為58.27%～77.44%，各氧化物的變化較為協調。隨著SiO2的增加，TiO2、Al2O3、MgO、CaO、FeO等降低，而K2O逐步上升，構成一個連續的演化序列。

表4 黃尖旋回各噴發小區火山巖稀土元素測試結果 ×10-6

注：*引用浙江第一地質大隊1∶5萬區調資料，其余樣品由南京大學地球科學系國家重點實驗室測試。

本次野外地質調查在天目山噴發小區黃尖旋回次火山巖體(英安斑巖)中首次發現粗安斑巖的捕虜體，此外在安吉縣孝豐仙人頭首次發現偏堿性次火山巖體(石英粗面斑巖)(圖1)。這些跡象表明天目山地區火山噴發產物的成分是由粗安質→英安質→流紋質→粗面質(石英粗面質)組成，是一個正常的巖漿演化序列,這與巖石化學、地球化學特征一致。

莫干山噴發小區火山巖為一套富堿貧鈣鎂的中至酸性熔巖和火山碎屑巖,自下而上為安山質→粗安質→流紋巖組合[3],其SiO2與Al2O3、TiO2、FeO、MgO、CaO明顯呈負相關，而與K2O基本上呈正相關,其演化趨勢及地球化學特征等與天目山地區火山相當一致。區內黃尖旋回火山巖由南西往北東(即由昌化→天目山→莫干山噴發小區)，總體上是由鈣堿性→堿鈣性系列演化的。

從圖7、8可看出，黃尖旋回落在B區，這說明區內中生代的火山活動從早到晚都是在活動區(造山帶和島弧)環境下發生的，巖漿是由鈣堿性—堿鈣性巖系列演化的，鈣堿性—堿鈣性巖漿源深度為140～300 km。根據區域地質構造環境、巖漿物質來源、形成機制等地質學特征，中國東南部地區的中生代巖漿巖可劃分為三個大的構造—巖漿巖帶：其一為江山—紹興深斷裂帶以東的浙東、閩東(粵東)中生代陸緣火山弧構造—巖漿巖帶；其二為長江中下游的下揚子裂谷型火山—巖漿巖帶；其三為介于上述兩個巖漿巖帶之間的陸緣弧后巖漿巖帶，位于江南深斷裂與江紹深斷裂之間[10-15]。區內清涼峰(昌化)—天目山—莫干山火山巖帶即處于第三巖漿巖帶內，它位于江山—紹興深斷裂帶北西側下揚子亞板塊南緣晉寧期沉降坳陷帶內，火山基底由晉寧期和加里東—印支期構造層所組成，火山活動明顯受北東向褶皺斷裂構造控制，火山巖沿上述構造所形成的火山盆地或斷陷盆地分布，形成一系列中酸性侵入體或斷續分布的火山噴發區。

圖7 構造環境和巖系指數關系圖

圖8 K2O含量與噴發深度關系圖

區內可劃分為昌化、天目山、莫干山三個噴發小區，各噴發小區堆積了數百米至上千米的中、酸性至堿性火山巖，其火山活動表現為裂隙—中心式噴發，并在各噴發小區已鑒別出一批中心式火山機構[3]。

區內晚侏羅—早白堊世的花崗巖類侵入體與火山巖系密切共生[15-16]，它們的形成時間、巖石化學、地球化學等特征相似，為同源巖漿不同環境下形成的產物。另據趙亮提出的浙西北天目山地區晚中生代火山巖形成于巖石圈伸展構造背景，為幔源巖漿底侵作用下殼—幔相互作用的產物，以及據鄰區浙西北桐廬盆地的火山侵入雜巖的巖漿來源屬于殼幔混合型[17-18]，因此研究區內火山巖系的巖漿可能來源于下地殼和上地幔，即幔殼型。

4 火山機構

區內晚中生代火山巖的分布形態清楚顯示出北東向構造對火山活動的控制作用。條帶狀的昌化—天目山—莫干山火山巖帶北西側邊界受北東向的績溪斷裂帶的控制，位于該斷裂帶的南東側。該火山巖帶明顯沿著北東向薛川—湖州斷裂分布，形成一系列深成侵入體或斷續分布的火山噴發區，即昌化、天目山、莫干山等三個噴發小區，顯現出火山活動與區域構造之間的聯系。而晚期的東西向昌化斷裂、北西向黃湖斷裂則對區內晚中生代火山巖的控制作用并不明顯[3]。

區內火山活動多表現為裂隙—中心式噴發，火山構造主要為中心式火山機構,根據其噴發特征及堆積方式可劃分為火山穹窿、火山洼地，錐狀火山、破火山、穹狀火山等；次為線型火山口群及潛火山巖墻等(表5)。本次工作共圈定若干個火山機構,其具體特征見表5。

表5 晚中生代火山機構特征簡表

5 結 論

(1)區內晚中生代火山巖系均劃歸黃尖旋回，屬鈣堿性→堿鈣性系列。

(2)從巖石構造組合和巖石系列的變化分析，該火山巖系巖漿可能來源于下地殼和上地幔，即幔殼型，形成于島弧或活動大陸邊緣。

(3)區內晚中生代火山活動受斷裂構造控制明顯，主要表現為裂隙—中心式噴發，火山機構類型有穹狀火山、破火山、錐狀火山、火山穹窿、火山洼地等。

致謝：本文是在1/25萬區調工作的基礎撰寫的，在成文過程中得到江來利、戴圣潛教授等悉心指導，在此一并致謝！

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(責任編輯：汪材印)

2016-02-16

國土資源部地質大調查項目“安徽1∶25萬宣城市幅區域地質調查”(200113000010)。

奚興符(1967-)，安徽馬鞍山人，工程師，主要研究方向：基礎地質調查。

10.3969/j.issn.1673-2006.2016.05.033

P588.1

A

1673-2006(2016)06-0119-08