內蒙古包爾敖包地區巖漿巖地質特征及地球化學特征分析

李風豪，譚昭勇，羅治理

(1．桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林541004;2．河南省煤田地質研究總院，河南鄭州450000)

內蒙古包爾敖包地區巖漿巖地質特征及地球化學特征分析

李風豪1，譚昭勇1，羅治理2

(1．桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林541004;2．河南省煤田地質研究總院，河南鄭州450000)

以內蒙古包爾敖包地區巖漿巖為例，從侵入巖的地球化學特征、構造環境分析、侵入時代討論和就位機制探討方面分析包爾敖包地區侵入巖演化過程及演化特點;利用主量元素和微量元素及稀土元素數據編制、硅堿圖、火山巖Ol-Ne-Q圖解、火山巖ALK-FeO-MgO圖解分析該地區上石炭統白山組火山巖巖漿活動環境及地球化學元素異常特征。

地球化學特征;侵入巖;火山巖

包爾敖包地區位于天山—北山造山帶東段［1-4］，巖漿活動頻繁，活動時代集中在晚石炭世和早二疊世，尤其是晚石炭世巖漿活動最為強烈，形成廣泛分布的巖漿巖。巖石類型齊全，以基性、中酸性、酸性巖為主，少量堿性巖［5］。

1 侵入巖

侵入巖主要分布于研究區北部及西部地區，侵入體規模大小不一，一般6 km2，小的不足0．2 km2。區內侵入巖多呈巖株產出，少數呈巖墻、巖脈產出。巖石類型以二長花崗巖、鉀長花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖及閃長巖等酸性、中酸性巖為主，同時有伴有少量以輝長巖為代表的基性侵入巖。

1．1基性侵入巖

本區基性巖不太發育，主要分布于西部沙爾推饒木努如和中部包爾敖包—咸水井一帶，出露面積約12 km2，約占侵入巖面積的17%，其中沙爾推饒木努如輝長巖侵入上石炭統白山組(C2b)，西北部被早二疊世二長花崗巖侵入。

1．1．1巖石化學及地球化學特征

據1∶20萬六駝山幅區調報告資料［6］，本區輝長巖與中國基性巖平均巖石化學成分相比，SiO2、TiO2、Fe2O3、Al2O3稍偏高，而MeO、K2O偏低，其余基本相當，巖石中暗色礦物含量多，堿性巖石含量少，暗色礦物富含鎂質，鐵鎂礦物以含鈣為主，富鋁的極少。微量元素含量與維諾格拉多夫值對比，Ba、Be、Sr、B、Ni、Pb、Zn、Ga、Zr偏高，而Cr、Mn、Co、Sn、Mo、Y、Yb偏低，其余成分相當。

1．1．2構造環境分析

據1∶20萬六駝山幅區調報告資料［6］，本區輝長巖與中國輝長巖［7］相比，富Al2O3、MgO、CaO，貧Na2O、K2O，與高鋁玄武巖成分相當，具島弧玄武巖特征，并與大陸拉玄武巖［8］成分相近;微量元素資料顯示沙爾推饒木努如輝長巖富Zr、Ga，其中Zr高達84×10－6，Ga高達24×10－6，顯示出拉張環境下巖漿活動特點，Th/Ta比值較低為1～2，顯示出巖漿分異特征。

1．1．3侵入時代討論

區內輝長巖均侵入于上石炭統白山(C2b)中，被年齡為289．9 Ma(1∶20萬六駝山幅區調報告黑云母同位素年齡資料)的石英閃長巖侵入［5］，將其侵入時代置于晚石炭世。

1．2中性侵入巖

中性侵入巖主要在研究區西部，多為巖株產出，巖石類型以石英閃長巖為主。

石英閃長巖(C2δO)呈大小不一的巖珠狀展布于研究區西部、南部邊緣，在中西部也有零星出露。單個巖株面積最大超過3．5 km2，最小不足0．2 km2，總面積約8 km2。巖體侵入上石炭統白山組或輝長巖體中，局部被早二疊世花崗巖吞噬。

1．2．1巖石化學及地球化學特征

據1∶20萬六駝山幅區調報告資料［6］，石英閃長巖與輝長巖相比，鉀、鈉含量增加，鋁、鐵、鎂、鈣均減少。數值特征A(堿性長石)顯著增大，C(CaO)相應減少，反映出鉀、鈉組分增加，鈣長石組分減少，斜長石成分比輝長巖的偏酸性(An=44);M(MgO)減少，暗色礦物含量比輝長巖少;Q(石英)為3．9，巖石中有少量石英出現。石英閃長巖與閃長巖相比K2O增高，鋁、鐵、鎂、鈣都減少。數值特征A(堿性長石)增大，C(CaO)減少，反映巖石的堿性組分特別是鉀長石組分增加，鈣長石組分減少;Q(石英)增大，M(MgO)減少，巖石的石英含量增加，暗色礦物減少表明石英閃長巖比閃長巖更偏酸性。

1．2．2侵入時代

據1∶20萬六駝山幅區調報告資料［6］，在烏珠爾嘎順北石英閃長巖中的黑云母同位素年齡測定，顯示其年齡為289．9 Ma，相當于石炭紀晚期二疊紀早期。區內石英閃長巖均侵入上石炭統白山組，并被早二疊世花崗巖(P1ηγ)吞噬，二者常為漸變過渡關系，在沙爾推饒木努如南輝長巖體內，局部有呈相變關系的閃長巖。

據上述情況，筆者認為石英閃長巖與輝長巖可能為同一次巖漿作用形成，即同為晚石炭世，其侵位應在沙爾推饒木努如輝長巖侵位之后。

1．3酸性侵入巖

酸性巖是區內分布最為廣泛的侵入巖類。主要分布于包爾敖包—沙爾怒如敖包一帶，東西長約25 km，南北方向上向北延入蒙古國，國內出露寬度最大約10 km，面積約80 km2。巖石類型有黑云母角閃石二長花崗巖、角閃正長花崗巖等。

1．3．1巖石化學及地球化學特征

據1∶20萬六駝山幅及嘎順淖爾區調報告資料［6］，包爾敖包侵入體巖石為正常成分類型，為弱堿性巖石，黑云母角閃花崗巖的SiO2、Na2O、K2O含量最低，Fe2O3、FeO、MgO、CaO含量偏高，接近中性巖的化學成分，與區域酸性巖相比，巖石中暗色礦物和斜長石含量最高，暗色礦物富含鎂質。微量元素含量與維諾格拉多夫值對比，Ba、Be、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Mo、Y等多數偏高，其余偏低。

1．3．2就位機制探討

包爾敖包侵入體在平面上呈不規則狀，呈不整合侵入體產出，與圍巖邊界呈齒狀、港灣狀，晚期諸侵入體呈不規則狀、巖枝狀、條狀等產于主期侵入體內或其外圍，無定向組構，捕虜體呈殘留頂蓋形式產出，邊界與地層產狀呈交角關系，見不規則狀地層頂垂體殘留于巖體中，這些特點反映該復式侵入體屬較典型的頂蝕就位模式。

1．3．3侵入巖時代討論

包爾敖包侵入體侵入晚石炭世輝長巖、閃長巖，其上被下白堊統赤金堡組角度不整合覆蓋。其形成時代應在晚石炭世之后，早白堊世之前。結合區域資料分析，筆者認為區內花崗巖類侵位時代應在早二疊世。

2 火山巖

區內火山活動集中于晚石炭世［9］，形成廣泛分布的上石炭統白山組火山巖［10］。火山巖出露面積達90 km2，總厚度約3 600 m。主要巖石類型有流紋巖、英安巖、安山巖、凝灰巖等，總體上為一套中性—中酸性—酸性的裂陷海槽火山巖系［11-12］。

2．1火山巖主量元素特征

在白山組火山巖不同地層中取13個典型的樣品采用壓片法X-射線熒光光譜(XRF)分析，分析精度和準確度優于5%。

2．1．1基性—中基性火山巖

SiO2含量38．94%～58．61%，平均43．86%，Al2O3含量在10．42%～16．54%之間變化，平均為12．95%，略高于白山組火山巖Al2O3的平均值。

中酸性—酸性火山巖SiO2含量在72．45%～78．14%之間變化，平均75．50%，Al2O3含量9．27%～12．32%，平均10．96%，低于白山組火山巖Al2O3的平均含量。

2．1．2基性—中基性火山巖

(Fe2O3+FeO)含量在6．32%～10．9%之間，MgO含量在1．78%～11．43%之間，大部分樣品FeO＞Fe2O3。中酸—酸性火山巖的Fe、Mg含量明顯較低，FeO與Fe2O3的關系無明顯規律，反映巖漿活動環境處于由深水還原環境向淺水氧化環境過渡的特點。

基性—中基性巖K2O含量0．29%～2．08%，K2O/Na2O比值0．05%～0．446%之間以Na2O＞K2O為主，中酸性—酸性巖K2O含量1．28%～5．24%，K2O/Na2O比值0．337～20．15變化較大，Na2O含量小于K2O含量的居多。

2．1．3基性—中基性火山巖

TiO2含量較高，在0．99%～2．66%之間變化，平均為2．02%;中酸性—酸性巖TiO2含量明顯較低，在0．14%～0．3%之間變化，平均0．22%，P2O5含量因所收集資料不全僅有一個安山巖的分析結果為0．59%;MnO含量總體均較低，基性—中基性巖平均為0．17%，中酸性巖平均為0．05%。

2．1．4白山組火山巖

巖石化學成分變化趨勢:隨SiO2含量增加，TiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO等組分總體呈減少的趨勢，K2O含量有較明顯的增加，Na2O則呈較明顯的減少趨勢。這一特征與鎂、鐵質礦物及鈉質長石的結晶分離相關，整個巖漿演化階段顯示出明顯的結晶分異過程(基性到酸性)。

白山組火山巖里特曼指數除少數樣品大于4外，多數均小于4，在0．76%～3．57%之間變化;硅—全堿圖中有5個樣品落入堿性巖系列(圖1)，明顯與里特曼指數反映特征不符，而Ol-Ne-Q圖解劃分則僅有兩個樣品落入堿性巖區，表明白山組火山巖為堿性和亞堿系列火山巖(見圖2)，進一步利用Na2O+K2O-FeO-MgO(圖3)可將亞堿性火山巖劃分出鈣堿火山巖和拉斑玄武，以鈣堿性巖石為主;在Na2O+K2O-FeO-MgO圖中顯示，鈣堿性火山巖富堿性趨勢較明顯。

圖1硅—堿

2．2安山巖微量元素特征

在白山組安山巖地層中取3個典型的安山巖樣品采用電感藕合等離子質譜儀(ICP-MS)分析完成微量元素和稀土元素實驗數據，確度優于10%。

圖2白山組火山巖Ol-Ne-Q

圖3白山組火山巖ALK-FeO-MgO

白山組安山巖巖Rb、Th、K富集明顯，Ba、Nb則較低，反映白山組安山巖與球粒隕石比較，鉀族元素呈富集狀態。從總體趨勢看，強不相容元素Rb、Th、V、K呈相對富集趨勢，中等不相容元素Ce、Sr、Nb、Zr、Hf、Sm則呈弱富集趨勢，弱不相容元素Ti、Y呈虧損趨勢，Tb為弱富集，反映白山組安山巖巖漿來自富集地幔玄武質巖漿的分異結晶的產物，與其它地區火山巖比較白山組火山巖具有低Ti的特點。

2．3稀土元素特征

白山組安山巖稀土元素含量總體變化不是很大，ΣREE為114．1～238．3之間變化，輕重稀土比值3．79～4．99，為輕稀土富集型，且富集度較高，LaN/YbN比值10．83～14．87，LaN/SmN比值3．28～5．22，δEu值為0．43～0．86，個別巖石呈較明顯的Eu負異常，稀土元素配分曲線為右傾型。

3 結論

1)輝長巖具島弧拉斑玄武巖和大陸拉斑玄武巖的雙重特征，形成于張性裂谷環境，是晚石炭世哈薩克斯坦板塊南緣裂谷進一步拉張的產物;

2)石英閃長巖與輝長巖可能具有相同的巖漿演化過程，即晚石炭世的同一次巖漿活動作用形成，但石英閃長巖的侵位應該晚于沙爾推饒木努如輝長巖;

3)包爾敖包花崗巖類侵入體侵位時代應在早二疊世，屬于較典型的頂蝕就位模式;

4)白山組火山巖以鈣堿性巖石為主，并且富堿性趨勢較明顯;基性—中基性火山巖鎂鐵質礦物的變化規律表明巖漿活動環境處于由深水還原環境向淺水氧化環境過渡的特點;巖漿演化過程中，鎂、鐵質礦物及鈉質長石的結晶分離表明整個巖漿演化階段顯示出明顯的結晶分異過程(基性到酸性);

5)白山組安山巖相較其它地區火山巖具有低Ti的特點，而安山質巖漿來源于富集地幔玄武質巖漿的分異結晶。

［1］左國朝，劉義科，劉春燕．甘新蒙北山地區構造格局及演化［J］．甘肅地質學報，2003(1):1－15．

［2］何世平，任秉琛，姚文光，等．甘肅內蒙古北山地區構造單元劃分［J］．西北地質，2002(4):30－40．

［3］左國朝，張淑玲，何國琦，等．北山地區早古生代板塊構造特征［J］．地質科學，1990(4):305－314．

［4］左國朝．北山板塊構造及成礦規律［M］．北京:北京大學出版社，1990．

［5］甘肅地質局地質力學區測隊．1∶200000嘎順淖爾幅區域地質調查報告［R］．1981．

［6］甘肅地質局地質力學區測隊．1∶200000六駝山幅區域地質調查報告［R］．1980．

［7］黎彤，饒紀龍．中國巖漿巖的平均化學成分［J］．地質學報，1963(3):69－78．

［8］林建英．中國西南三省二疊紀玄武巖系的時空分布及其地質特征［J］．科學通報，1985(12):929．

［9］內蒙古地礦局．內蒙古自治區巖石地層［M］．北京:地質出版社，1996．

［10］肖序常，湯耀慶，馮益民，等．新疆北部及其鄰區大地構造［M］．北京:地質出版社，1992．

［11］何世平，周會武，任秉琛，等．甘肅內蒙古北山地區古生代地殼演化［J］．西北地質，2005(3):6－15．

［12］內蒙古地礦局．內蒙古自治區區域地質志［M］．北京:地質出版社，1985．

Magmatic Rocks Geological Characteristics and Geochemical Analysis of Power-aobao Region in Inner Mongolia

LI Fenghao1，TAN Zhaoyong1，LUO Zhili2
(1．Guilin University of Technology Institute of Earth Science，Guilin，Guangxi 541004，China; 2．Coal Field Geological Research Institute of Henan Province，Zhengzhou，Henan 450000，China)

This paper，taking aobao areas within magmatic rocks for example，has made a deep analysis of intrusive rock geochemical characteristics in tectonic environment．The author opens a discussion to put in place the mechanisms by exploring Power aobao region in its characteristics of intrusive rock evolution．It uses main elements，including trace elements，rare earth element data preparation，silicon base figure，volcanic Ol-Ne-Q diagram，volcanic ALK-FeO-MgO style illustrations to analyze the region on the carboniferous Baishan group volcanic magma activity in environment and geochemical anomaly characteristics of the elements．

Geochemical characteristics;Intrusive rocks;Volcanic rocks

P618．13

A

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．014

2017－01－05

李風豪(1989－)，男，河北衡水人，助理工程師，研究方向:巖漿巖地球化學，手機:15831225359，E-mail: 1036997549@qq．com．