南祁連察汗鄂博圖嶺地區(qū)下奧陶統(tǒng)吾力溝群火山巖巖石地球化學(xué)特征

張衛(wèi)民，楊瑞東

（甘肅省地礦局第二勘查院，甘肅 蘭州 730020）

研究區(qū)黨河南山山脈南側(cè)，土爾根達(dá)坂山脊的北側(cè)，大地構(gòu)造位置屬于柴達(dá)木-祁連板塊一級（Ⅴ）→南祁連早古生代褶皺帶二級（Ⅴ3）→南祁連地體三級（Ⅴ31），四級構(gòu)造單元進(jìn)一步劃分為大哈爾騰河凹陷盆地（Ⅴ31-2）和哈爾騰陸緣島弧造山帶（Ⅴ31-3）（賈群子，2007）。原1：20萬《魚卡幅》區(qū)域地質(zhì)調(diào)查認(rèn)為研究區(qū)出露的火山巖較少，主要為志留系地層中夾雜少量變質(zhì)流紋英安巖、變流紋英安質(zhì)凝灰?guī)r，經(jīng)鑒定成分特征與白銀地區(qū)的石英角斑巖基本相同。2014年作者通過《甘肅省阿克塞縣察汗鄂博圖嶺一帶1：5萬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查》項目，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)出露的火山巖地層規(guī)模較大，約占工作區(qū)2/5面積以上，出露的巖性也復(fù)雜多變，從中基性熔巖到中酸性熔巖，從角礫熔結(jié)凝灰?guī)r到晶屑巖屑凝灰?guī)r、細(xì)凝灰?guī)r，規(guī)模從上千米的巨厚層到幾十公分的薄層，火山巖相變化也較明顯，從爆發(fā)相到溢流相、沉積相、噴氣相均有。其中下奧陶統(tǒng)吾力溝群火山巖最為發(fā)育，縱向上由北向南火山巖強(qiáng)度由弱到強(qiáng)；橫向上由北西向南東向火山碎屑巖地層增多增厚。

1 巖石組合特征

吾力溝群火山巖根據(jù)其巖石組合特征分為上下兩個巖性段，上巖段以中酸性火山巖及火山碎屑巖組合，角礫凝灰?guī)r、角礫熔巖次之。

下巖段以中基性火山巖及火山碎屑巖組合，角礫凝灰?guī)r、角礫熔巖次之。

2 巖相劃分特征

通過初步總結(jié)，認(rèn)為測區(qū)內(nèi)火山噴發(fā)存在以下6個相變特征。

（1）爆發(fā)相：僅少量的火山角礫凝灰?guī)r為主，呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出。其爆發(fā)時間較短，角礫形狀極不規(guī)則。

（2）噴發(fā)相：由中基性-中酸性噴發(fā)相的玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖，以火山錐-熔巖流形式產(chǎn)出，局部地方受后期構(gòu)造改造片理化較強(qiáng)。

（3）噴發(fā)-溢流相：主要為凝灰質(zhì)熔巖。

（4）噴發(fā)-沉積相：為一套中基性-中酸性的凝灰?guī)r，主要巖性為凝灰質(zhì)砂巖、沉凝灰?guī)r、晶屑巖屑凝灰?guī)r等。

（5）噴氣相：主要存在于奧陶系吾力溝群中硅質(zhì)巖、碧玉巖等。

（6）間歇相：表現(xiàn)為各種淺變質(zhì)碎屑沉積巖，常呈層狀。

3 火山噴發(fā)特征

火山噴發(fā)的方式以爆發(fā)和噴溢為主，主要分兩個大的旋回。第1旋回早期爆發(fā)噴溢為主形成角礫凝灰?guī)r、中基性火山熔巖，早期火山活動較強(qiáng)烈，晚期能力相對減弱，并伴有低潮期的沉積特點。第2旋回以噴溢為主，形成中酸性火山熔巖及凝灰?guī)r?；鹕絿姲l(fā)總體表現(xiàn)為爆發(fā)→噴溢→沉積→噴溢的多期循環(huán)過程。

4 巖石化學(xué)特征

針對測區(qū)內(nèi)奧陶系吾力溝群火山巖的巖石化學(xué)特征，采取3件全巖分析樣品根據(jù)火山巖樣品測試氧化物含量，主要巖石化學(xué)特征：SiO2含量49.4%～69.7%、Al2O3含量10.8%～16.4%、MgO含 量0.75%～4.28%、Fe2O3+FeO含量6.7%～11.8%，全堿含量ALK（K2O+Na2O）6.1%～7.4%、巖 石 里 特 曼 指 數(shù)（σ）為1.82～7.61＞1.8、Al2O3＞（CaO+K2O+Na2O），屬于鈣堿性系列過鋁質(zhì)巖石。

巖石固結(jié)指數(shù)SI在5.78～23.24之間，平均值為13.5，巖漿分異程度中等；巖石結(jié)晶分異指數(shù)DI為55.1～80.1，平均值為65.4，DI值較大，表明巖石分異程度較高，酸性程度相對較高，巖漿結(jié)晶分異作用明顯。

5 地球化學(xué)特征

5.1 稀土元素地球化學(xué)特征

吾力溝群火山巖稀土總量（ΣREE）介于177.1×10-6～198.9×10-6之間，平均為188.6×10-6；輕重稀土比值（∑LREE/∑HREE）變化范圍較小為5.46～5.49，平均值為5.47。稀土配分曲線斜率（La/Yb）N比值范圍在6.17～6.30，平均為6.25，分配曲線呈現(xiàn)右傾，左高右低型；（La/Sm）N值介于4.8～9.9，指示輕稀土元素富集；（Gd/Yb）N值介于5.15～13.26，表明輕稀土元素富集，重稀土元素虧損；δEu在0.80～1.04之間，平均值0.89。

5.2 微量元素地球化學(xué)特征

吾力溝群火山巖中Ta、Sr、P、Ti元素相對虧損，Ba、Pb、Nd相對富集，1號樣品中Sr、P、Ti呈現(xiàn)較強(qiáng)的虧損；Nb/Ta介于15.9～19.3之間，Zr/Hf值介于34.3～35.5之間；根據(jù)火山巖樣品微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖：曲線大體趨勢呈左高右低、緩慢傾斜。

6 大地構(gòu)造環(huán)境分析

火成巖中的微量元素以及微量元素比值可以起到示蹤作用，他們在溶液中強(qiáng)烈的不活動性，使得他們的組合特點可以反映巖石所形成的構(gòu)造環(huán)境，因此對其成因環(huán)境的判別效果較好。特別是以不活動的高場強(qiáng)（HFS）元素和稀土元素構(gòu)建判別圖解，故在本區(qū)火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解中運用高場強(qiáng)元素為基礎(chǔ)構(gòu)建。

logδ-logτ圖解可以用來區(qū)分造山與非造山環(huán)境，將測區(qū)內(nèi)火山巖樣品利用此圖解進(jìn)行投影全部落于造山帶區(qū)（B），樣品集中分布（圖1）；而微量元素Ni-Ti/Zr圖解可用來區(qū)分洋中脊玄武巖（MORB）和島弧拉斑玄武巖（IAT），進(jìn)一步利用此圖解對測區(qū)內(nèi)火山巖樣品進(jìn)行投影全部落入島弧拉斑玄武巖區(qū)（圖2），由此說明，區(qū)內(nèi)火山巖屬于造山帶島弧拉板玄武巖。

圖1 logδ－logτ圖解

圖2 火山巖的Ni-Ti/Zr判別圖解

同時，羅明非所寫《甘肅黨河南山早古生代大地構(gòu)造性質(zhì)研究》認(rèn)為黨河南山一帶奧陶系多索曲組火山巖為一套島弧火山巖，黨河南山一帶存在俯沖作用；另外，1：25萬《魚卡幅》區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中顯示該區(qū)奧陶系吾力溝群火山巖為一套島弧火山巖。綜上所述，測區(qū)內(nèi)奧陶系吾力溝群火山巖同屬于經(jīng)典島弧拉斑玄武巖，構(gòu)造環(huán)境為造山帶大陸邊緣島弧環(huán)境。