賀永康 彭素霞

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心西安710054）

新疆青河縣老山口一帶中泥盆統(tǒng)北塔山組基性－超基性火山巖形成環(huán)境探討

賀永康 彭素霞

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心西安710054）

新疆青河縣老山口一帶中泥盆統(tǒng)北塔山組基性－超基性火山巖巖石化學(xué)特征既有堿性系列,也有拉斑玄武巖系列和鈣堿性玄武巖系列,與板內(nèi)火山巖存在明顯的區(qū)別,微量元素Nb和Ta的負(fù)異常、Ti的低度負(fù)異常以及P和Sm的低度正異常,均顯示出典型的島弧巖漿的特點(diǎn),而苦橄巖密度較大,在深部容易發(fā)生分離結(jié)晶作用形成密度較低的演化巖漿,板塊邊緣島弧只有在局部拉張環(huán)境下才有可能直達(dá)地表。

老山口基性－超基性熔巖板塊邊緣拉張環(huán)境

中泥盆統(tǒng)北塔山組廣泛分布于東準(zhǔn)噶爾地區(qū)和西準(zhǔn)噶爾的北部，區(qū)域上為一套海相中－基性火山－沉積巖建造及蛇綠混雜巖建造［1］。2003～2005年,新疆地礦局第四地質(zhì)大隊(duì)在卡拉先格爾一帶開(kāi)展1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查①，在老山口一帶于北塔山組地層中發(fā)現(xiàn)有苦橄巖、苦橄質(zhì)玄武巖斷續(xù)分布。本文以該組地層中玄武巖、橄欖玄武巖、苦橄巖等基性－超基性火山巖為研究對(duì)象,根據(jù)火山巖的巖石化學(xué)特征,對(duì)巖石形成環(huán)境進(jìn)行探討,為進(jìn)一步研究喀拉通克晚古生代島弧帶的發(fā)展演化提供資料。

1 地質(zhì)特征概況

研究區(qū)處于哈薩克斯坦－準(zhǔn)噶爾板塊北緣的喀拉通克晚古生代島弧帶內(nèi),北部靠近西伯利亞板塊的哈龍－可可托海古生代巖漿弧帶［2－3］。區(qū)內(nèi)中泥盆統(tǒng)北塔山組分布在瑪因鄂博深大斷裂(圖1中F1)南側(cè),巖性組合以玄武巖、橄欖玄武巖、輝斑玄武巖、玄武安山巖以及苦橄巖和玄武質(zhì)、玄武安山質(zhì)凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r為主,局部見(jiàn)有灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖斷續(xù)出露。玄武巖、苦橄巖等基性－超基性熔巖主要分布在卡拉先格爾－接勒的卡拉他烏斷裂(F2)與卡依爾特－二臺(tái)斷裂之間(F3),其中斑狀結(jié)構(gòu)和氣孔狀、杏仁狀構(gòu)造發(fā)育。區(qū)內(nèi)北塔山組地層延伸較為穩(wěn)定,礦化蝕變較為發(fā)育,哈臘蘇、玉勒肯哈臘蘇、卡拉先格爾等斑巖銅礦床(圖1中1－3號(hào)礦床)及老山口火山沉積－巖漿熱液改造型鐵銅金礦床均產(chǎn)于該組地層靠近與下石炭統(tǒng)姜巴斯套組斷層接觸部位①。

圖1 老山口一帶地質(zhì)略圖

2 巖石化學(xué)特征

在北塔山組基性－超基性火山巖中,TiO2的含量均較低(表1),除輝斑玄武巖＞1%,最高為1.2%外,其余均＜1%; Al2O3、Na2O、K2O也以輝斑玄武巖最高,橄欖玄武巖次之,苦橄巖最低,多數(shù)樣品含量不及輝斑玄武巖的二分之一。

表1 北塔山組基性-超基性火山巖主量與微量元素含量表10-6

2.1 堿度及系列

在堿－二氧化硅圖解上(圖2),輝斑玄武巖落在堿性巖區(qū),苦橄巖和橄欖玄武巖落在亞堿性巖區(qū),而玄武巖則落在二者的分界線上。亞堿性巖在進(jìn)一步區(qū)分鈣堿性系列與拉斑系列的AFM圖解上,苦橄巖和橄欖玄武巖落在拉斑系列巖區(qū),而玄武巖則落在鈣堿性系列區(qū)。

2.2 稀土元素特征

北塔山組基性－超基性火山巖中稀土元素含量較低(表1),ΣREE為26.29×10－6～68.86×10－6,且由苦橄巖－橄欖玄武巖－輝斑玄武巖(玄武巖)呈現(xiàn)出明顯的遞增趨勢(shì);輕稀土略富集,輕、重稀土比值L/H為1.99～4.86; δEu值大多為1左右,表明巖漿的分異程度較低。在稀土元素配分型式圖(圖3)上,所有巖石的配分曲線均為較平緩的右傾型,無(wú)明顯的銪異常,相同巖性的配分曲線基本一致。

圖3 北塔山組基性-超基性火山巖稀土元素配分型式圖

2.3 微量元素特征

北塔山組基性－超基性火山巖微量元素中Cr、Ni、Co等相容元素從超基性巖－基性巖含量明顯降低,Rb、Sr、Ba等大離子親石元素則呈相對(duì)增高趨勢(shì)。特征參數(shù)K*[2Kn/(Tan+Lan)]＝1.14～31.58,均＞1,屬鉀富集型; Rbn／Ybn＝1.52～14.27,均＞1,屬?gòu)?qiáng)不相容元素富集型,而Nb*[2Nbn/(Kn+Lan)]＝0.01～0.55,均＜1,屬鈮虧損型.在微量元素比值蛛網(wǎng)圖上(圖4),Rb、Ba、Th、U等大離子親石元素及多數(shù)樣品中的Sr均相對(duì)于MORB較富集,而高場(chǎng)強(qiáng)元素與其相當(dāng)或略虧損.所有巖石中均具有不同程度的Nb負(fù)異常和較弱的P正異常、Y負(fù)異常。

圖4 北塔山組基性-超基性火山巖微量元素比值蛛網(wǎng)圖

3 形成環(huán)境探討

3.1 形成時(shí)間

準(zhǔn)噶爾北緣北塔山組輝石玄武巖LA－ICP－MS鋯石U－Pb年齡測(cè)定結(jié)果為380.5±2.2 Ma［4］,且在火山巖中零星出露的凝灰質(zhì)粉砂巖中見(jiàn)有以中泥盆世最為常見(jiàn)的Pachyfavosites sp.(厚巢珊瑚)、Crassialveolites sp.(厚槽珊瑚)、Keriophyllum sp.(角珊瑚)、Prismato?phyllum sp.(多角珊瑚)Fimbrispirifer sp.(花邊石燕)、Phacops sp．（鏡眼蟲(chóng)）等動(dòng)物化石①,以上特征均表明北塔山組火山巖形成于中泥盆世。

3.2 形成環(huán)境

北塔山組基性－超基性火山巖既有堿性系列,也有拉斑玄武巖系列和鈣堿性玄武巖系列,暗示了其構(gòu)造背景為板塊邊緣,而非板內(nèi)環(huán)境.較低的TiO2含量（＜1.2%）、高Al2O3含量、低稀土含量、稀土元素曲線具有平緩型到輕稀土低度富集的特點(diǎn),以及微量元素MORB標(biāo)準(zhǔn)化圖解上很強(qiáng)的Nb和Ta的負(fù)異常、Ti的低度負(fù)異常以及P和Sm的低度正異常,均顯示出典型島弧巖漿的特點(diǎn)。

在大洋火山巖與大陸火山巖的判別圖解上(圖5)，該組基性-超基性火山巖樣品全部落在島弧造山帶玄武巖、安山巖區(qū),與火山巖地球化學(xué)特征反映的信息完

圖5 大洋火山巖和大陸火山巖的判別圖解

全一致,進(jìn)一步說(shuō)明其形成于島弧環(huán)境。

由于苦橄巖的密度較大,通常情況下不易直接上升到地表,而在深部就會(huì)發(fā)生分離結(jié)晶作用,形成密度較低的演化巖漿［4］。只有在相對(duì)拉張的環(huán)境中,才有可能使其沒(méi)有阻礙直接達(dá)到地表。由此判斷,北塔山組火山巖形成于板塊邊緣的島弧局部拉張環(huán)境。

[1]新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局.新疆維吾爾自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京:地質(zhì)出版社,1993:418-427.

[2]李錦鐵,何國(guó)琦,徐新,等.新疆北部及鄰區(qū)地殼構(gòu)造格架及其形成過(guò)程的初步探討［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào),2006,80(3):304－322.

[3]張湘炳，等.阿爾泰地區(qū)大地構(gòu)造演化體制及其形成機(jī)理,見(jiàn)涂光熾主編:新疆北部固體地球科學(xué)新進(jìn)展［J］.科學(xué)出版社,1993, 173-184.

[4]張招崇,閆升好,陳柏林,等.阿爾泰造山帶南緣中泥盆世苦橄巖及其大地構(gòu)造和巖石學(xué)意義［J］.地球科學(xué),2005,30(3):289－297.

[5]新疆地礦局第四地質(zhì)大隊(duì).新疆青河縣阿拉圖拜幅、哈依爾很幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報(bào)告,2006.

收稿：2014-04-08

項(xiàng)目資助：阿爾泰-準(zhǔn)噶爾北緣成礦帶礦產(chǎn)資源調(diào)查（12120113041900）