西天山賽里木湖北達巴特地區下二疊統烏郎組火山巖構造環境及時代判別

摘" "要：通過對賽里木湖北達巴特地區分布的下二疊統烏郎組火山巖巖石類型、成因特點及區域構造背景研究，分析巖石學和地球化學特征，為陸相火山巖沉積，具大陸裂谷火山巖特點。火山巖以玄武巖、安山巖、英安巖及火山碎屑巖為主，為非造山環境的大陸構造環境。通過生物化石、巖性特征及該地區已獲得同位素成果，確定下二疊統烏郎組為早二疊世火山活動產物。

關鍵詞：賽里木湖北；下二疊統烏郎組；火山巖；構造環境；時代判別

1" 地質背景

賽里木湖北達巴特地區位于西天山賽里木湖北部（圖1）。大地構造處于哈薩克斯坦-準噶爾板塊（Ⅰ級）伊犁-伊賽克湖微板塊（Ⅱ級）北緣賽里木中間地塊（Ⅲ級）的北部，北為阿拉套晚古生代陸緣盆地，南鄰博羅科努古生代復合島弧帶[1]。

賽里木地塊經歷了元古代統一大陸形成階段、新元古代晚期—早古生代大陸裂解階段、晚古生代陸內坳陷活動時期、中新生代板內活動時期的發展過程。早元古代處于相對穩定時期，沉積了碎屑巖、火山碎屑巖夾火山巖和少量碳酸鹽巖，區域上被長城系不整合覆蓋[2]。長城紀時，區域上發生的構造運動使古陸范圍繼續擴大，海水范圍進一步縮減，研究區處于淺海-陸棚環境，沉積了特克斯巖群淺海-陸棚相碎屑巖夾碳酸鹽巖及少量中基性-中酸性火山巖。薊縣紀，活動盆地進入穩定陸內盆地發展階段，形成區域上的廣泛海侵。青白口紀末的塔里木運動使海水完全關閉，穩定大陸開始解體，賽里木地塊從古塔里木板塊中分裂出來，從此進入相對穩定的發展階段[3-4]。泥盆紀賽里木地塊為板塊拉張期，沉積了淺海相陸源屑巖夾少量碳酸鹽巖，分別不整合覆蓋于滹沱系溫泉巖群、長城系特克斯巖群之上，產豐富的珊瑚、腕足及少量植物化石。石炭紀是一個重要的板塊拉張期，沉積了臺棚相區碳酸鹽巖夾碎屑巖和礫巖，產珊瑚、腕足、瓣腮、蜓類化石。早二疊世強烈的陸相火山噴發活動，形成了烏郎組基性-酸性火山巖，不整合覆蓋在不同時代的巖層之上[5]。

通過對賽里木湖北達巴特地區下二疊統烏郎組火山巖的專題研究，結合巖石地球化學、古生物化石及前人同位素研究成果，對達巴特地區下二疊統烏郎組火山巖構造環境及時代進行判別1。

2" 烏郎組火山巖分布及特征

2.1" 巖石分布及組合特征

該組巖石主要分布于賽里木湖北達巴特、哈夏及結提比鐵吾等地，呈不連續的寬帶狀沿EW向展布于整個研究區，出露面積約200 km2。超覆不整合于下伏各地層之上，具陸相火山巖建造特征，主要由基性-酸性熔巖及火山碎屑巖組成，巖性主要為灰紫色、暗紫色玄武巖、杏仁狀-角礫狀安山巖、英安巖、安山質角礫熔巖、流紋質玻屑熔結凝灰巖。

2.2" 火山巖巖相及韻律特征

據2005年王德貴等在哈夏林場北瓊喀拉俊溝實測Ⅻ號剖面，二疊系火山巖超覆不整合于石炭系等不同層位之上，以熔巖為主，構成一寬緩的向斜，地貌上為陡峭高山。巖性為灰紫、暗紫色玄武巖、杏仁狀-角礫狀安山巖、英安巖、安山質角礫熔巖、流紋質玻屑熔結凝灰巖，總厚大于1 145 m。據柱狀剖面巖石成分、巖性及噴發方式，劃分出2個噴發韻律（表1）[?]。

該剖面控制旋回共13層，由酸性、中性、基性熔巖及火山碎屑巖組成。共劃分2個韻律，每個韻律的下部是爆發的酸性火山碎屑巖，上部為中酸性、中性-基性熔巖，總體為酸性-中性-基性的變化規律。第一韻律（4～7層）：爆發相-噴溢相，為火山碎屑巖（酸性）-安山巖（中性）-玄武巖（基性）的變化規律。第二韻律（8～16層）進一步劃分出3個亞韻律，第一亞韻律（8～10層）：爆發相-噴溢相，為酸性（火山碎屑巖）-中性（角礫熔巖）-基性（玄武巖）組合；第二亞韻律（11～12層）：噴溢相，為中酸性（英安巖）-中性（安山巖）；第三亞韻律（13～16層）：噴溢相，為中酸性（英安巖）-中性（安山巖）。該旋回火山巖以噴溢為主，火山活動表現為噴溢-短暫爆發-噴溢，間歇標志不明顯。結合區域分布特征，以裂隙式噴發類型為主。

2.3" 主要巖石特征

灰綠色蝕變玄武巖（050b1-Ⅻ-6噴溢相）" 巖石具斑狀結構，基質為間隱間粒結構，塊狀構造，由斑晶和基質組成。斑晶29%，主要為斜長石（25%），粒徑2.0×0.6～0.4×0.15 mm，次為輝石及蝕變暗色礦物（4%）?；|71%，主要為斜長石（35%），呈細板條狀，大小0.1×0.02～0.05×0.01 mm，發育聚片雙晶，中-強度絹云母化；其次為輝石（20%），呈他形粒狀，粒徑0.05～0.01 mm；玻璃質（15%）已脫玻蝕變為綠泥石、綠簾石集合體，見微量磁鐵礦、杏仁體。

灰紫色流紋質玻屑熔結凝灰巖（050b1-Ⅻ-4爆發相）" 巖石具玻屑塑變結構、假流紋構造，由晶屑、塑變晶屑及火山塵組成。晶屑（30%）、石英（17%）、斜長石（10%）及蝕變暗色礦物（3%），2.4～0.1 mm，輕-中度絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化。漿屑（5%）呈壓扁拉長狀、薄餅狀，粒徑4.8～2.0 mm，已脫玻蝕變為隱晶-微粒狀長英質集合體及少量綠泥石。塑變玻屑及火山塵均已脫玻蝕變為長英質、綠泥石集合體，成拉長狀繞過晶屑顯示假流紋構造。

3" 巖石化學特征

在烏朗組火山巖中采集化學樣5件，由武漢礦產資源監督檢驗中心分析測試，測試結果見表2，3，4。

3.1" 巖石化學分類命名

下二疊統烏郎組巖石樣品化學成分分析與黎彤、饒紀龍巖漿巖平均化學成分對比為：流紋巖化學成分大于黎饒值者為SiO2，CaO，MgO，小于黎饒值者有Al2O3，Fe2O3，FeO，TiO，P2O5，接近者為Na2O，K2O，MnO；英安巖化學成分大于黎饒值者有FeO，MgO，TiO，K2O，Na2O，小于黎饒值者有 SiO2，CaO，Fe2O3，MnO，接近者有Al2O3，P2O5；玄武巖化學成分大于黎饒值者有SiO2，Al2O3，CaO，小于黎饒值者有Fe2O3，FeO，MgO，K2O，MnO，TiO2，接近者有Na2O。

從圖2中可看出，1、2號樣落入流紋巖區（R），3號樣落入粗面玄武巖區（S1），4、5號樣落入粗面安山巖區（S3）；從圖3中可看出，1、2號樣落入3a、3b區（流紋巖），3號樣落入9-10區（玄武巖、安山巖），4號樣落入8*區（石英安粗巖），5號樣落入4、5區（英安巖）。說明巖石化學定名基本吻合。CIPW標準礦物3號樣出現堿性副長石-霞石（0.56%）。

綜上認為巖性屬偏堿性巖石組合，即粗面玄武巖-粗面安山巖-粗面巖組合1。

3.2" 系列、類型特征

從圖4可看出，所有樣品投入堿性系列區（A）。按里特曼指數σ值（圖5），3、4號樣品分別為4.57、3.8，均大于3.3，但小于5，為堿性-鈣堿性過渡巖類；1、2、5號樣品里特曼σ值小于3.3，為鈣堿性巖類。按GIPW法，3號樣品出現霞石（Ne），為堿性玄武巖。綜上所述，烏朗組火山巖應當為堿性-鈣堿性過渡系列偏堿性巖類。

3.3" 堿質特征

巖石組合為粗面玄武巖-粗面安山巖-粗面巖，從圖6可看出，該火山巖組合為鉀質類型；從圖7可看出，3號樣（玄武巖）Na2Olt;K20，判斷該類火山巖為鉀質類型偏堿性玄武巖。

3.4" 巖石稀土元素特征

烏朗組火山巖中采集稀土樣品5件，巖性為玄武巖、英安巖、流紋質熔結凝灰巖。從圖8可看出，輕重稀土比值明顯偏大，配分型式為右傾，說明輕稀土明顯富集，重稀土明顯虧損，巖漿分異作用較強。δEu值隨巖漿演化，從基性-中性-酸性具有負銪異常增強的演化規律，巖漿分異作用具正向性，符合一般規律。分配曲線形式基本相同，具同源性。

3.5" 巖石微量元素特征

從圖9可看出，曲線總體呈右傾，且RbN/YbN均大于1，為強不相容元素富集型，表明熔融程度低，為分離結晶程度強的殘余熔體。具Sr，P，Nb的虧損，K，Th富集特征；弱不相容元素分餾較強，各樣品曲線形態較一致，為板內過渡類型（偏堿性）火山巖的分布模式。

4" 成因類型與構造環境探討

研究區烏朗組火山巖主要屬偏堿性系列，以富鉀為特征。巖石組合主要為粗面玄武巖-粗面安山巖-粗面巖。對烏朗組火山巖層序排列及巖石組合特征分析研究，將其劃分為1個火山噴發旋回，2個韻律，每個韻律下部是爆發的酸性火山碎屑巖，上部為中酸性、中性-基性熔巖，總體為酸性-中性-基性的變化規律。該旋回火山巖以噴溢為主，火山活動表現為噴溢-短暫爆發-噴溢，間歇標志不明顯。結合區域分布特征，以裂隙式噴發類型為主。

從圖10中可看出，3號樣落入穩定區-堿性玄武巖；從圖11中可看出，3號樣落入WPB區，屬板內玄武巖；從圖12中可看出，3號樣落入B區，屬板內拉斑玄武巖。

樣品稀土元素曲線為輕稀土富集的配分型式，不具Eu的負異常，為一條略向右傾的平滑曲線，與洋島堿性玄武巖類似，具大陸玄武巖的稀土配分型式。微量元素配分模式與板內火山巖相當，具過渡類型玄武巖征。

烏朗組火山巖具同源巖漿分異演化特征，為板內拉張構造背景下偏堿性系列的鉀質火山巖，具大陸裂谷火山巖特點，屬陸相沉積環境。

研究區西部沃托格賽爾河中游，河北岸正常沉積夾層的粉砂巖中，發現有淡水瓣鰓和植物化石Paracalamites sp，證實該套巖系為陸相火山巖建造。哈夏林場一帶發育一套典型的“雙峰式”火山巖組合，巖石類型以拉斑玄武巖系列為主，含少量流紋巖，屬高鉀鈣堿性系列。流紋巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素年齡顯示該套巖石的形成年齡為（296.6±2.7）Ma，為早二疊世產物[6]。流紋巖為玄武巖上升過程中分離結晶作用的產物。該套“雙峰式”火山巖組合證實伊犁北緣哈夏林場一帶在二疊紀時期處于伸展構造背景，此時北天山洋已完全封閉，并開始進入碰撞后的伸展階段。2019年陳邦學等對研究區內加滿特一帶流紋巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb法測年和Hf同位素分析，獲得其形成年齡為（294.2±0.8） Ma，屬早二疊世，加滿特下二疊統烏郎組雙峰式火山巖的厘定，證實了西天山在早二疊世已進入伸展構造背景，表明此時的西天山正進入陸內裂谷及后期的盆-山演化格局，動力學背景由擠壓轉向伸展[7、8]。從區域構造演化特征來看，研究區早二疊世為陸內拉張階段，烏朗組火山巖為陸內裂陷盆地構造環境。

5" 結論

（1） 烏朗組火山巖多為偏堿性系列，富鉀；為板內拉張構造背景下的偏堿性系列鉀質火山巖，具大陸裂谷火山巖特點，屬陸相沉積環境。

（2） 據生物化石、巖性特征及同位素成果，賽里木湖北達巴特地區烏朗組為早二疊世火山活動產物。

參考文獻

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Structural Environment and Age Discrimination of Volcanic Rocks in the Lower

Permian Wulang Formation of the Dabate Area of Northern Sailimu

Lake in the Western Tianshan Mountains

Ma Yuzhou1， Ku ErBanJiang·Si DiKe2， Liu Xiaoyan1

（1.Xinjiang Institute of Geological Survey，Urumqi，Xinjaing，830000，China;2.Geophysical and Geochemical Party，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources，Changji，Xinjiang，831100，China）

Abstract： Through the study of the rock type， genetic characteristics and regional structural background of the Lower Permian Wulang Formation in the north Damat region of Saiimu Lake， the petrographic and geochemical characteristics are analyzed， and the results show that continental volcanic deposition has continental rift volcanic characteristics. Volcanic rocks are mainly basalt rock， andesite rock， England rock and pyroclastic rocks， which are continental tectonic environments with non-orogenic environment. The Lower Permian Wulang Formation is the product of the early Permian volcanic activity， as determined by biological fossils， lithological characteristics and isotopic data results.

Key words： North of Sailimu Lake; Lower Permian Wulang Formation; Volcanic rock; Tectonic environment; Time discrimination