新疆伊吾縣馬依當地區早石炭世火山巖地球化學特征

黎春玲

摘 要： 在新疆伊吾煤礦一帶開展1：5萬區調工作的基礎上，對新疆伊吾煤礦一帶的早石炭世火山巖進行了層型剖面實測及系統采樣，經過化學分析及數據整理，得出新疆伊吾縣馬依當地區早石炭世火山巖屬鋁過飽和類型，q（石英）的含量分別為17.55%、9.14%、28.66%、32.62%、29.14%，屬SiO2過飽和類型；火山巖稀土稀土總量較高，輕稀土強烈富集，重稀土虧損的特點，巖石總體表現為巖漿作用晚期富集；火山巖微量元素高場強元素相對大離子親石元素虧損，表明其微量元素具B型俯沖消減帶中的巖漿微量元素特征。

關鍵詞：火山巖 地球化學 主量元素特征 微量元素特征

中圖分類號：P588.14 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）08-0252-01

研究區位于東天山地域，屬于典型的造山帶地區，跨越了天山和準噶爾盆地的東尾部，行政區劃屬哈密地區管轄。研究區早石炭世中—晚期火山巖相類型較全面，從次火山相-瀑發相-噴溢相-火山沉積相均可見到。火山巖組合主要為一套島弧相的中基性-中酸性火山碎屑巖、火山熔巖及火山沉積巖。

一、區域地質背景

通過對研究區早石炭世火山巖分布的調查研究，得知該區火山活動極為強烈，火山巖分布面積廣泛，主要為一套裂谷型和島弧型火山巖系。其出露地層有托斯巴斯陶組、姜巴斯套組，其中托斯巴斯陶組主要分布于研究區西南部，其巖性組合為灰、灰綠、灰紫色薄-中層狀流紋質火山塵凝灰巖、凝灰質砂巖夾灰、深灰色粉砂巖、鈣質粉砂巖，粉砂質泥巖及少量凝灰質長石巖屑砂巖、生物碎屑砂巖。上部夾少量鮞、豆粒鈣質泥巖及透鏡狀泥灰巖。流紋質火山塵凝灰巖、火山塵凝灰巖內含大量放射蟲。姜巴斯套組在研究區廣泛分布，其巖性組合為灰綠、灰黃綠、暗綠、暗灰色富含鈣質的火山碎屑巖（凝灰粉砂巖、凝灰細砂巖、凝灰粗砂巖、凝灰粉砂質泥巖）和陸源碎屑巖，其中炭質泥巖、炭質粉砂巖及長石質雜砂巖較多。

二、巖石化學特征

本次在研究區托斯巴斯陶組火山巖未取地球化學分析樣，但根據以往工作資料及鄰區資料可知，該組火山巖巖石里特曼指數（σ）值多小于3.3，屬鈣堿性巖石，其投點及計算，巖石堿度多為鈣堿性，火山巖系多為亞堿性系列中的鈣堿性亞系列。

本次在研究區石炭系下統姜巴斯套組火山巖共取了6件巖石樣品，做了化學全分析，其分別為安山巖（2件）、英安巖（1件）、流紋巖（3件），所取6件樣品中有1件因次生變化較強，化學分析數據不宜采用，其他5件巖石中的Al2O3、CaO+Na2O+K2O分子比特征表現為Al2O3>CaO+Na2O+K2O，屬鋁過飽和類型，q（石英）的含量分別為17.55%、9.14%、28.66%、32.62%、29.14%，屬二氧化硅過飽和類型。可見由安山巖—英安巖—流紋巖有如下變化規律：SiO2從低向高；MgO、Al2O3從高向低，磷灰石、鈦鐵礦副礦物含量從趨勢上看逐漸變少，AR（堿度）從低向高，FL（長英指數）從低向高，DI（分異指數）從低到高變化，程度較高，SI（固結指數）從高向低，以上可知各巖石化學特征均與巖石酸堿度成正比。

三、稀土元素特征

在石炭系下統姜巴斯套組火山巖中采集6件樣品，分別為安山巖、英安巖、流紋巖，其稀土元素含量及稀土元素特征值見圖1，2為稀土元素標準化配分曲線模式圖。

圖1、2 可以看出：姜巴斯套組火山巖稀土元素總量從安山巖-英安巖—流紋巖呈增高趨勢（113.39—248.44），即表現為巖石的堿度率增高，輕稀土值在83.64—200.94之間，重稀土值在29.75—79.88之間，兩者輕重稀土之比在1.56—3.50之間；LaN/LuN比值最高為10.839，Ce/Y比值在0.84—3.03之間，上述參數值表現出以下特點：稀土總量較高，輕稀土強烈富集，重稀土虧損，巖石總體表現：巖漿作用晚期富集，因而在配分曲線圖上配分曲線表現出斜率總體較大。

從圖1、2中可以看出，稀土配分曲線總體表現為右傾明顯，反映出輕稀土富集，重稀土虧損；根據稀土元素分析值計算可知，6件巖石樣品的LaN/SmN比值在1.62—4.35之間，GdN/LuN比值在0.95—1.73之間，表明在輕稀土內部分餾程度很高，重稀土內部分餾程度較高，圖1、2中稀土配分曲線形態說明，輕稀土分餾特征較明顯。所采6件巖石的δEu值在0.04—0.973之間，均小于1，具負銪異常特征，屬銪虧損型巖石，其中4件流紋巖具強負銪異常特征，圖解中Eu的位置出現了“谷”偏離，且曲線程度較大，說明銪虧損程度大。6件巖石樣品中的δCe值在0.83—0.953之間，略小于1，說明巖石具負鈰異常，曲線顯示不是特別明顯；從巖石稀土元素的曲線變化特征可以看出，樣品所在地區石炭系下統姜巴斯套組的火山巖為過渡型巖漿結晶分異產物。圖2中流紋巖負銪異常的“V”字型模式曲線指示：巖石起源于深源，且經歷部分熔融、分離結晶等復雜的成巖過程。

四、微量元素特征

在石炭系下統姜巴斯套組的火山巖中采集6件樣品，其微量元素分析成果數據經過處理，圖3、4為MORB標準化值微量元素組成模式圖。

從圖3、4中可看出流紋巖、英安巖、安山巖這三類巖石的Nb、Ti、P和Ba表現虧損明顯，其模式曲線上為較深的V型谷，還可以看出所有巖石的Th均表現富集，其呈現在在模式曲線上為 “峰”， 流紋巖、英安巖、安山巖在MORB標準化微量元素圖中鋸齒狀呈現較明顯，說明其微量元素分餾特征較明顯，從圖3、4中還可以看出高場強元素相比相鄰大離子親石元素虧損明顯，以上分析表明：早石炭世中晚期火山巖均具有典型的島弧火山巖巖石微量元素地球化學特征。

五、結論

1.研究區巖石化學分析表明本區巖石屬鋁過飽和類型，SiO2含量普遍偏高。另外由安山巖—英安巖—流紋巖具SiO2逐漸增高，MgO，Al2O3逐漸降低，以及副礦物逐漸減少的特征；

2.研究區稀土元素含量表現為輕稀土富集，重稀土虧損的特點，且具有明顯的負銪異常和一定的負鈰異常；稀土配分曲線形態表明元素輕稀土分餾明顯，且明顯負銪異常所呈“V”字型模式指示物質來源于深部，經歷了復雜的成巖過程；

3.研究區微量元素含量特征表明該區微量元素具B型俯沖消減帶中巖漿微量元素特征，與典型島弧火山巖微量元素特征相一致，可指示本區成巖環境。

參考文獻

[1]邱家驤，開合構造與巖漿活動，地質通報，2004，3：222-231.

[2]李永安、李向東等，中國新疆西南部喀喇昆侖羌塘地塊及康西瓦構造帶演化，新疆，新疆科技衛生出版社，1995.

[3]貴州省地質調查院，《新疆伊吾縣伊吾煤礦一帶1：5萬區域地質礦產調查報告》，（2007年）.