衛林地區晚二疊世五道嶺組火山巖特征研究

肖一鑫，羅 霄，李新鵬

（1.武漢中地環科水工環科技咨詢有限責任公司，湖北 武漢 430200；2.黑龍江省地質調查研究總院，黑龍江 哈爾濱 150036）

研究區從晚古生代-中生代均有火山活動，火山巖較發育。按時間早晚劃分為晚二疊世五道嶺組、早侏羅世二浪河期、晚侏羅世帽兒山期、早白堊世寧遠村期。本次以晚二疊世五道嶺組火山巖為研究對象，進行巖石學及巖石地球化學特征分析，探討其成因類型以及構造環境。

1 地質背景

黑龍江衛林大地構造位置位于松嫩地塊與伊春延壽巖漿弧的交界部位[1]。區內主要經歷了海西早期陸緣海盆發展階段，沉積了海陸交互相陸源碎屑巖；海西晚期發生擠壓造山，古生代盆地隆升剝蝕，并伴隨有中酸性巖漿熱事件；燕山早期區域由擠壓造山轉為伸展垮塌，受區域性斷裂控制，在區內出現中酸性巖漿熱事件和火山噴發，形成區內構造的基本格架；燕山中晚期進入火山-沉積斷陷（凹陷）盆地演化階段；新生代工區以差異性抬升為主，北北東、北東、北西、近東西向等斷裂構造活動，從而形成現今的區域地質、地貌和構造景觀。

2 巖石學特征

根據晚二疊世五道嶺組火山巖組分類型及含量特征，將其劃分為火山熔巖和火山碎屑巖兩大類，其中火山碎屑巖又分為正常火山碎屑巖、火山碎屑熔巖、火山沉積碎屑巖，其巖石學特征如下：

2.1 火山熔巖類

安山巖：巖石由斑晶和基質組成，斑狀結構，整體弱定向-不規則密集分布。

斑晶：斜長石為自形-半自形板柱狀、寬板狀、板粒狀，具聚片雙晶、環帶結構的中長石，切面分布少量鱗片狀絹云母和較多泥質物，個別較強鉀化，粒度0.2-2.5mm。具柱粒狀及截面六邊形角閃石晶形假象，無殘留，完全綠泥石化、弱綠簾石化、磁鐵礦化，粒度0.2-1.5mm。

基質：為自形長條狀、板柱狀、針柱狀斜長石微晶，局部半平行-雜亂密集排列，粒度<0.1mm，局部顆粒較大，與斑晶呈漸變狀；其間分布的暗色礦物無殘留，完全綠泥石化、弱綠簾石化，粒度<0.2mm，破壞晶形假象呈小團狀；1%±硅化，霏細-微細粒石英，鑲嵌生長、填隙分布，單晶粒度<0.1mm；2%±黑色微粒狀磁鐵礦，柱粒狀磷灰石，粒度<0.1mm，黑色矩形黃鐵礦晶形假象，粒度<0.3mm，斷續-零散分布。

2.2 火山碎屑巖類

2.2.1 正常火山碎屑巖類

英安質角礫巖屑凝灰巖：凝灰結構，弱定向構造。火山碎屑物由晶屑和巖屑所組成，粒度以<2.0mm 為主，部分粒度>2.0mm達礫級，占火山碎屑物粒級30%±，最大巖屑粒度達11.0mm±。

晶屑具熔蝕現象，呈尖棱角狀、弧面圓形、港灣狀；成分以斜長石為主，由少量暗色礦物、石英組成。斜長石為自形板條狀、半自形板粒狀，具環帶結構、聚片雙晶的中酸性斜長石，較強絹云母化、弱綠簾石化；暗色礦物無殘留，完全綠簾石化、綠泥石化；石英為它形粒狀，具波狀消光。

巖屑：次棱角粒狀、團塊狀、塊礫狀，成分以英安巖碎屑為主，少量安山質英安巖碎屑組成，粒度大小不等。

膠結物：為極細的火山塵物質所膠結，重晶為顯微鱗片狀綠泥石、高嶺石等粘土礦物及霏細-微粒狀綠簾石礦物集合體。

2.2.2 火山碎屑熔巖類

英安質角礫晶屑凝灰熔巖：火山碎屑物粒度以<2.0mm為主，少量粒度>2.0mm 達礫級，含量15-20%，最大巖屑為4.5mm±。晶屑具熔蝕現象，呈尖棱角狀、弧面圓形、港灣狀；以斜長石為主，少量鉀長石、石英組成。斜長石呈半自形板粒狀，具弱細密聚片雙晶的酸性斜長石，較強絹云母化、弱粘土化；鉀長石由具格子雙晶的微斜長石及不具雙晶的正長石組成，較強土化；石英具波狀消光，粒度大小不等；巖屑呈次棱角粒狀，部分塑性巖屑為短帶狀、撕裂狀，成分以英安巖碎屑為主，少量流紋巖碎屑及幾粒安山巖碎屑組成，粒度大小不等。

膠結物：為酸性熔漿凝結而成，呈弱流動性展布，由隱晶-霏細狀長英質集合體所組成，較強微粒狀磷灰石、弱顯微鱗片狀綠泥石化、絹云母化。黑色微粒狀磁鐵礦，柱粒狀磷灰石，半自形鋯石，粒度<0.1mm，黑色正方形、矩形黃鐵礦晶形假象，粒度<0.2mm，零散分布。

2.2.3 火山沉積碎屑巖類

流紋質凝灰巖：凝灰砂狀結構，石英25%、長石30%、巖屑20%組成，粒度0.5-1.0mm，磨圓較好，分布均勻，巖屑為流紋巖，填結物25%左右。主要在火山斜坡上或距火口較遠低洼處出現，為火山噴發沉積相產物。

3 巖石化學特征

據統計，五道嶺組火山巖樣品SiO2含量多數在52.83% ～79.4%之 間，屬 于 中-酸 性 巖 范 圍；Al2O3含 量 為11.46%～18.1%，屬中高含量型；CaO含量在0.11%～5.24%之間。

里特曼指數多數在0.69 ～2.92 之間，顯示鈣堿性系列；一個樣品為4.35，為堿性系列。（Na2O+K2O）值多在5.00%～9.37%之間，平均值6.93%；K2O/Na2O 多數在0.51 ～2.66 之間，富鈉低鉀、富鉀低鈉者均有，個別樣品兩者差別較大。

在TAS 圖解（圖1）中，樣品多數落入流紋巖、粗面英安巖、安山巖、粗安巖、玄武粗安巖區。三個樣品位于Ir 分界線附近，其中一個樣品落入亞堿性區。

圖1 全堿-二氧化硅（TAS）圖解分類和命名

在SiO2-K2O 圖解（圖2）中，多數樣品落于高鉀鈣堿性系列區，個別樣品落入其它區。

圖2 五道嶺組火山巖K2O-SiO2 圖解

綜上，五道嶺組火山巖應屬于高鉀鈣堿性系列，巖石類型以酸性的流紋巖為主，還有流紋質火山碎屑巖以及少量中性的英安巖、安山巖等。

4 地球化學特征

五道嶺組火山巖樣品稀土元素總量∑REE 在87.68-233.84×10-6不等，其中LREE/HREE 為3.79-16.37，表明輕稀土元素富集，稀土配分曲線呈典型的右傾“V”字形，輕稀土分餾明顯，重稀土較為平坦。δEu=0.04 ～1.04，Eu弱虧損-明顯虧損，與大陸邊緣弧巖漿巖的稀土元素配分型式一致[2]。

圖3 五道嶺組火山巖稀土元素球粒隕石蛛網圖

圖4 五道嶺組火山巖微量元素原始地幔蛛網圖

在微量元素蛛網圖上，五道嶺組火山巖樣品表現為Rb、Th元素的相對富集，Nb、P、Ti 呈“谷形”，屬于俯沖背景下形成的正常弧火山巖特征[3]。

5 構造環境判別

在里特曼-弋蒂里圖解（圖5）中，樣品大部分落入造山帶火山巖區（B 區）。只有一個樣品落入由板內和消減帶演化的堿性火山巖區（C 區）。

圖5 五道嶺組火山巖里 特曼-戈蒂里圖解

圖6 五道嶺組火山巖 Rb-(Y+Nb)判別圖解

在Rb-（Ta+Yb）判別圖（圖6）種，一個樣品落于板內（WPG），多數樣品落于火山弧區域（VAG）內，具有板塊邊緣火山弧的特點。

6 結論

(1)晚二疊世五道嶺組火山巖，應屬于高鉀鈣堿性系列，里特曼指數小于3.3，巖性以流紋巖為主，還有流紋質火山碎屑巖以及少量英安巖、安山巖等。

(2)樣品結果顯示，輕重稀土比值LREE/HREE 為3.79-16.37，輕稀土元素富集，稀土配分曲線呈典型的右傾“V”字形，δEu=0.04 ～1.04，Eu 弱虧損-明顯虧損，微量元素蛛網圖顯示樣品中Rb、Th 元素相對富集，Nb、P、Ti 呈“谷形”。

(3)根據巖石學、巖石地球化學以及區域大地構造環境等特征，推斷晚二疊世五道嶺組火山巖形成的大地構造環境為大陸邊緣弧。