吉林省蛟河市王家溝火山巖地球化學特征及其地質意義

陳 明，王存柱，任 龍，曲洪曄

1.吉林省區域地質礦產調查所，吉林 長春 130022；2.中國地質調查局牡丹江自然資源綜合調查中心，黑龍江牡丹江 157000；3.吉林省地質調查院，吉林 長春 130102

0 引言

研究區位于張廣才嶺以南吉林中部地區，自古生代起經歷了古亞洲洋和環太平洋構造域的演化和疊加,構造背景復雜，一直以來被廣泛關注[1-2]。作者近幾年進行的1∶5萬蛟河等4幅區域地質調查中，對王家溝巖體進行了系統的野外與室內研究。通過對地質學、巖石學、巖石化學、地質年代學等多方面工作，對形成時代提出新的認識。眾多學者對區域上的花崗巖進行了大量研究，取得的成果豐碩[3-6]，雖然對火山巖也有相關研究[7-9]，但相比花崗巖仍然偏少。本文對吉林中部蛟河地區王家溝火山巖進行研究，為區域構造演化研究提供數據支撐。

1 地質特征

工作區位于興蒙造山帶東段，張廣才嶺巖漿弧，蛟河盆地東南緣。王家溝火山巖巖性組合以中性火山巖為主，出露于四合屯一帶，出露面積合計為4.16 km2，呈面狀產出(圖1)，巖石類型以安山巖、玄武安山巖為主，火山巖相為溢流相；根據其巖石特征與區域進行對比將其劃歸為四合屯組。

圖1 工作區地質簡圖

2 巖石學特征

安山巖：風化面綠黑色，新鮮面灰綠色，斑狀結構，塊狀構造。斑晶為斜長石、角閃石和黑云母。斜長石呈板狀或長條狀，體積分數約45%，環帶結構，粒度約為0.5～1 mm；角閃石呈近菱形粒狀，體積分數約5%，粒度0.2～0.5 mm；黑云母呈長條狀，體積分數10%，可見一組完全解理，具暗化邊，粒度0.2～1 mm。基質為間隱結構，由斜長石、不透明礦物微晶和玻璃質組成。

玄武安山巖：斑狀結構, 塊狀構造, 巖石主要由斑晶、基質組成。斑晶為斜長石、角閃石，大小一般0.3～1 mm，部分1～2 mm，略顯定向分布。斜長石斑晶呈半自形板狀，體積分數約為2%，內可見聚片雙晶,角閃石半自形柱狀，體積分數3%～5%，基質為斜長石、角閃石。斜長石半自形細小板條狀，體積分數85%～90%，略顯定向—半定向分布，構成似交織結構。角閃石半自形—他形柱狀，體積分數5%～10%，大小一般0.02～0.1 mm，星散狀、略顯定向分布。巖石蝕變明顯，蝕變礦物為絹云母、微晶黑云母、石英、陽起石等。

3 巖石化學及地球化學特征

3.1 主量元素特征

巖石常量元素分析結果見表1。

王家溝火山巖SiO2質量分數為58.43%～64.91%，均值為61.9%，屬中性火山巖類。巖石中Al2O3質量分數為13.74%～16.34%，均值為15.38%，鋁飽和指數A/CNK=0.71～0.92，均值為0.81，為偏鋁質火山巖； K2O+Na2O為4.46%～6.42%，均值為5.51%； TiO2質量分數0.61%～0.81%，均值為0.72%， CaO質量分數為4.54%～7.10%，均值為6.04%； MgO質量分數為2.68%～5.64%，均值為4.13%。

在全堿-硅(TAS)分類圖中(圖2a)，王家溝火山巖大部分落在安山巖區域，亞堿性系列巖區，在火山巖SiO2-AR堿度率圖解中(圖2b)投影落在鈣堿性區域，為鈣堿性系列中性巖。

表1 王家溝火山巖主量元素化學分析數據表

圖2 全堿-硅(TAS)分類圖解(a)和火山巖SiO2-AR堿度率圖解(b)

3.2 稀土元素特征

王家溝火山巖稀土元素質量分數見表2，稀土總量ΣREE=(144.69～237.34)×10-6，均值為176.15×10-6，LREE=(131.17～201.82)×10-6， HREE=(13.52～35.52)×10-6，LREE/HREE=5.68～10.38，輕稀土相對富集，(La/Yb)N=5.88～12.42，均值為10.80。δEu=0.37～0.91，均值為0.79，負銪異常不明顯。δCe=0.96～1.23，均值1.06，為無鈰異常型。在稀土元素球粒隕石分布型式圖上顯示為右傾型(圖3a)。

3.3 微量元素特征

巖石微量元素質量分數及其原始地幔標準化蛛網圖見表3，圖3b。王家溝火山巖相對富集大離子親石元素Ba、K，虧損Sr，相對富集高場強元素Th、U、Nd，虧損Nb、Ta、P、Ti，可能與長石礦物、鈦鐵礦、榍石等礦物的分離有關。

4 年齡特征

本次在王家溝采集到安山巖(D0114)，選取的20個測點得到U-Pb同位素測年結果在222.4～232.9 Ma之間(表4)，加權平均年齡為(228.7±2.2)Ma(n=20，MSWD=0.22)，時代相當于晚三疊世。鋯石年齡諧和圖、加權平均年齡圖見圖4。結合區域地層對比與同位素測年數據，將王家溝火山巖時代置于晚三疊世。

表2 王家溝火山巖稀土元素分析數據表

圖3 稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖(a)和微量元素原始地幔標準化蛛網圖(b)

表3 王家溝火山巖微量元素分析數據表

表4 王家溝安山巖單顆粒鋯石U-Pb激光剝蝕測年結果表(D0114)

圖4 王家溝火山巖鋯石U-Pb年齡諧和圖(左)、加權平均年齡圖(右)

圖5 王家溝火山巖Y-Nb圖解(圖a)和Rb-Y+Nb圖解(圖b)

5 討論

在構造Y-Nb判別圖解中(圖5a)，王家溝火山巖樣品投影均落在火山弧和同碰撞區域；在構造Rb-Y+Nb判別圖解中(圖5b)，王家溝火山巖樣品投影均落在火山弧區域內；說明本期火山巖的形成環境以火山弧環境為主。本次測年工作結果為222.4～232.9 Ma之間，構造背景可能為古太平洋板塊向聯合的歐亞板塊發生俯沖的古太平洋陸緣火山弧環境，本期火山巖很可能為區域由古亞洲洋構造域向太平洋構造域轉換的產物。

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