劉伯崇，李康寧,2，史海龍，蒲萬峰，汪宏濤，王舒恒

(1.甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局 第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050；2.中國地質大學(北京) 地球科學與資源學院 北京 100083)

0 引 言

西秦嶺位于華北板塊南緣祁連—北秦嶺加里東構造帶和揚子板塊北緣海西構造帶的拼結部位，是諸多地塊和造山帶匯聚交接地帶[1-4]。三疊紀以來的印支運動，奠定了西秦嶺地區(qū)的構造格局[5]，這一時期西秦嶺巖漿活動強烈，火山巖發(fā)育，并產出有金、銀、銅 、銀 、鉛 、鋅、鉬等大量礦產資源。這些巖漿事件不僅是中生代復雜的俯沖-碰撞造山過程的重要記錄，也是西秦嶺地區(qū)乃至中國大陸中央造山帶地質構造演化的深部動力學機制和背景的重要指示，并對成礦規(guī)律研究和指導礦產勘查具有實際意義。本文選取西秦嶺甘肅、青海交界處三疊紀華日組各種類型巖石單元開展了詳細的巖石學和地球化學研究，以期揭示西秦嶺三疊紀火山巖帶巖石組成、成因和成巖構造背景。

1 地質背景

研究區(qū)位于西秦嶺西北部，區(qū)域地層呈北西向展布(圖1)[6]，主要為早中三疊世果木溝組、江里溝組、古浪堤組。早三疊世果木溝組、江里溝組為半深海濁流沉積，而中三疊世古浪堤組則變?yōu)殛懪餃\海-河流三角洲沉積，為一套退積型海相復理石建造[7]。各個時期的砂巖碎屑組成具有相似性，沉積物源區(qū)主要來研究區(qū)北部中秦嶺隆起的增生雜巖及陸緣弧，是一套形成于活動大陸邊緣背景的碎屑沉積組合，呈現出安第斯型大陸邊緣弧前沉積的特征。區(qū)域上侵入巖呈弧形北西向展布，以石英閃長玢巖、花崗閃長巖組合為主，化學成分與火山巖相當，均屬鈣堿性。多呈巖株、巖脈分布，具多期脈動性。侵入巖時代集中在210～250 Ma(圖1)[8]。巖石組合類似于陸緣弧或洋內島弧的火成巖構造組合[7-9]。

華日組火山巖主要分布在甘青交界的青海同仁縣麥秀、甘肅夏河縣甘加和德烏魯一帶，角度不整合于三疊紀江里組、古浪堤組砂板巖之上，為一套以安山巖、英安巖、流紋巖為主，局部夾陸源碎屑巖的組合，火山碎屑物較多，安山質占比大(大于70%)，前人測得該套火山巖噴發(fā)時代為230～245 Ma[10-11]。本次研究區(qū)主要位于麥秀火山盆地東側青海省多哇鄉(xiāng)臺烏龍—甘肅省甘加東一帶(圖2)， 區(qū)內火山活動強烈，尤以晚三疊世中—酸性火山巖最為發(fā)育，以中心式噴發(fā)為主，在臺烏龍—狼牙山、年支北、下毛娘—甘加灘南部一帶形成3個火山盆地。巖性主要有安山巖、安山質角礫巖、流紋巖、英安巖、流紋質火山角礫巖、流紋質火山集塊巖等，其碎屑巖夾層中含有豐富的植物化石Cladophlebis.sp.(cf.kaoianaSze)，為晚三疊世陸相植物分子。

2 火山巖巖石學特征

2.1 巖石組合特征

研究區(qū)華日組火山巖以安山(玢)巖、流紋(斑)巖為主，局部含大量的火山碎屑巖(火山角礫巖、集塊巖、凝灰?guī)r等)，少數火山機構后期出露侵出相的安山玢巖、英安斑巖及花崗閃長斑巖等?？蓜澐譃?個巖相組合：安山質火山巖夾陸源碎屑巖組合(華日組一段)、流紋質火山巖組合(華日組二段)、安山質火山巖組合(華日組三段)。

安山質火山巖夾碎屑巖組合整體呈東西向展布，分布于下毛娘北一帶，為早期火山作用產物，其特點是火山噴發(fā)速率低，時噴時停，形成一套與河湖相共存的砂礫巖、粉砂巖、板巖夾火山碎屑巖，熔巖等，偶夾煤線的組合。從火山巖巖性上看是以安山質為主，流紋質、英安質少量，并且有互層(交替噴發(fā))的特點，表明其巖漿分異作用較為明顯。

流紋質火山巖分布較廣，與早期火山巖及碎屑巖組呈噴發(fā)不整合接觸。由華日、馬尼庫、恰烏欽等多個火山的噴發(fā)物組成，其巖性為流紋-英安質，巖相與巖石組合有爆發(fā)相的火山碎屑巖、噴溢相的熔巖、火山通道相的角礫巖、角礫狀熔巖及侵出相的斑狀巖石。根據巖性、巖相及產狀等特點可大致判斷火山活動的期次：早期火山活動強烈，巖漿噴出火口，形成爆發(fā)相的碎屑巖、噴溢相的熔巖；后期火山活動能量降低，熔漿依靠機械壓力擠出管道堆積于火口，形成侵出相的角礫熔巖等。地貌上多形成四周較陡、中央突起的山峰。

安山質火山巖在調查區(qū)分布廣，為臺烏龍、孔果雄和狼牙山等火山機構的噴發(fā)物組成，是三疊紀火山活動后期的產物，與早期形成的火山巖呈噴發(fā)不整合接觸。其巖性為安山巖及同質火山碎屑巖，巖石組合有：早期形成大面積噴溢相安山巖與爆發(fā)相火山碎屑巖呈互層產出；形成于火山作用期后塌陷的火山口湖、火山洼地中的噴發(fā)-沉積相沉火山碎屑巖(沉火山角礫巖、沉火山集塊巖夾沉角礫凝灰?guī)r和沉凝灰?guī)r)。

2.2 火山巖巖石學特征

圖3 研究區(qū)典型火山巖照片Fig.3 Photographs of typical volcanic rocks in the study areaA.安山巖中的氣孔構造;B.流紋質角礫集塊巖;C.層狀凝灰?guī)r;D.層狀凝灰?guī)r與英安巖互層;E.蝕變安山巖斜長石斑晶(Pl)被絹云母和方解石集合體代替，僅具假象，基質中斜長石(Pl)具交織結構，正交鏡10×10;F.蝕變英安巖斑晶石英(Q)和斜長石(Pl)熔蝕明顯，黑云母(Bi)則強烈暗化，正交鏡10×2.5;G.蝕變流紋巖方解石(Cal)脈體發(fā)育，正交鏡10×5;H.蝕變角閃安山玢巖斑晶，包括斜長石(Pl)和角閃石(Hb)，正交鏡10×2.5

安山巖(圖3A、C、I)分布在下毛娘一帶，為華日組一段、三段的主要組成巖石，占全區(qū)火山巖的60%以上。灰綠色，斑狀結構，氣孔-杏仁構造。斑晶為斜長石(中長石)，具環(huán)帶結構，含量為20%～35%，大小主要介于0.15～0.60 mm之間，角閃石長柱狀，大小為0.24～1.60 mm，含量為5%～15%，輝石微量。

流紋巖、英安巖(圖3D、F、H)分布在研究區(qū)東部色日欠一帶，為華日組二段的主要組成巖石，主要為流紋巖，約占全區(qū)的30%。灰白色-紫紅色，斑狀結構，塊狀構造。斑晶的礦物主要有斜長石、石英、鉀長石和黑云母等，晶體大小主要介于0.2～3.0 mm之間。

火山集塊巖(圖3B)主要分布于火山口，具有火山集塊結構，塊狀構造?；鹕剿樾嘉?40%～50%)以大于64 cm的集塊為主(>30%)，火山角礫次之，含少量晶屑。集塊次棱角—次圓狀，成分復雜，有英安巖、安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r等，以壓結和熔巖膠結為主，膠結物有凝灰質和熔巖。

火山角礫巖為大多數火山機構的組成巖石，火山角礫結構，塊狀構造?；鹕剿樾嘉?50%～80%)以巖屑、晶屑為主，大小主要介于1～30 mm之間。晶屑包括斜長石和石英等，巖屑的成分復雜，有英安巖、安山巖、流紋巖等。

凝灰?guī)r(圖3C、D)分布在火山機構之間的洼地中，灰白色、灰綠色，晶屑玻屑凝灰結構，塊狀構造。火山碎屑物(30%～50%)和隱晶狀火山灰(50%～70%)組成?；鹕剿樾嘉锇úＰ己途純刹糠郑笮≈饕橛?.05～2.00 mm之間。晶屑有斜長石、石英和黑云母。

3 分析方法

本文研究的樣品采自甘加鄉(xiāng)火山巖剖面(圖2)，巖性有流紋巖、英安巖、安山巖以及火山碎屑巖?；鹕綆r主量元素、稀土元素、微量元素由國土資源部中南礦產資源監(jiān)督檢測中心完成。主量元素采用X-射線熒光光譜法(XRF)分析，分析儀器為X熒光光譜儀(型號RIX2100)，采用GB/T4506.28—93硅酸鹽巖石化學分析方法，FeO采用容量滴定法測定，分析精度優(yōu)于1%且誤差小于5%。稀土元素和微量元素采用等離子體質譜法(ICP-MS)，儀器為Agilent公司等離子體質譜儀(型號Agilent 7500a)，微量稀土元素分析誤差為5%～10%。

鋯石U-Pb測年樣品取自研究區(qū)安山巖，測試工作在西北大學大陸動力學國家重點實驗室激光剝蝕電感耦合等離子體質譜儀(LA-ICP-MS)上完成。采用Plesovice和Qinghu標準鋯石作為外標進行基體校正；成分標樣采用NIST SRM 612，其中29Si作為內標元素。樣品的同位素比值及元素含量計算采用GLITTER_ver 4.0程序，普通鉛校正采用Anderson提出的ComPbCorr#3.17校正程序[12]，U-Pb諧和圖、年齡分布頻率圖繪制和年齡權重平均計算采用Isoplot/Ex_ver3[13]程序完成。

4 火山巖地球化學特征

4.1 火山巖主量元素特征

研究區(qū)火山巖SiO2的質量分數為56.67%～78.17%，平均69.78%，可分為明顯的兩組：一組SiO2的質量分數為56.67%～61.05%，平均59.15%；一組SiO2的質量分數為70.41%～78.17%，平均74.33%，兩端巖石分別為安山質火山巖、流紋質火山巖。

全堿(Na2O+K2O)變化范圍較大，為1.60%～8.27%，平均5.89%。MgO含量低，為0.10%～4.22%，平均0.96%。Al2O3含量較高，為12.77%～17.29%，平均14.64%。Na2O/K2O含量較小，為0.03%～2.68%，平均0.65%，并且安山質火山巖中含量高于流紋巖，屬于鉀質火山巖。TiO2含量介于0.02%～0.75%之間，平均0.22%，同樣安山質火山巖也高于流紋質火山巖。

在經典的TAS火山巖巖石類別判別圖解中(圖4(a))，樣點分別落入安山巖和流紋巖所在區(qū)域。在Zr/TiO2-SiO2圖解(圖4(b))中，絕大多數樣品落入區(qū)域與TAS相同，只有一個樣品落入堿流巖區(qū)域。在硅堿圖中火山巖樣品主要落于亞堿性系列，據火山巖堿度率異變圖(圖4(c))可知，研究區(qū)火山巖具有鈣堿巖漿系列的演化趨勢，屬于鈣堿性系列。在K2O-SiO2圖解(圖4(d))中，樣品點主要落于中高鉀鈣堿性-中鉀鈣堿性區(qū)域。

圖4 研究區(qū)火山巖分類圖解Fig.4 Classification diagrams for volcanic rocks in the study area(a)TAS火山巖分類圖解[14]；(b)Zr /TiO2-SiO2分類圖解[15]；(c)AR-SiO2堿率圖[16]；(d)K2O-SiO2圖解[17]；數據據表1

圖5 研究區(qū)火山巖稀土元素球粒隕石標準化配分圖(a)和微量元素原始地幔標準化蛛網圖(b)[18]Fig.5 Chondrite-normalized REE pattern (a)and primitive mantle-normalized multi-element spider diagram (b) [18] for the West Qinling volcanic rocks

4.2 稀土元素和微量元素特征

安山質火山巖的∑REE介于164.18×10- 6～207.97×10-6之間，在稀土元素球粒隕石標準化配分型式圖解上，配分曲線呈右傾的“海鷗型”(圖5(a)) 。 (La/Yb)N=9.92～14.73，(La/Sm)N=3.79～3.95，(Ce/Yb)N=8.35～12.44，輕重稀土分異明顯。流紋質火山巖的ΣREE在68.10×10-6～236.32×10-6之間，球粒隕石標準化的REE 配分曲線顯示與安山巖相似的LREE富集的稀土配分型式，但輕重稀土分異更加明顯。(La/Yb)N=52.94～162.17，(La/Sm)N=1.91～4.03，(Ce/Yb)N=49.74～202.31。二者均具有弱的Eu負異常，顯示巖漿演化過程中可能存在斜長石分離結晶作用或部分熔融過程中有斜長石的殘留。(Dy/Yb)N=1.20～5.83，說明源區(qū)部分熔融很可能存在石榴子石的源區(qū)殘留。安山質火山巖與流紋質火山巖重稀土元素的分餾程度差異較大，暗示安山質巖漿與流紋質巖漿可能產于不同源區(qū)。

微量元素的原始地幔標準化蛛網圖(圖5(b))整體呈右傾，除流紋質火山巖中的Ti、Y、Lu等元素虧損外，其他元素均相對原始地幔富集。高場強元素Nb、Ta、P、Ti、HREE等相對虧損，大離子親石元素K、Rb、Th等則相對富集，這些特征指示該火山巖源區(qū)為來自于斜長石分離結晶后的地殼殘余巖漿。Sr強烈負異常表明巖漿發(fā)生了明顯的斜長石分離結晶作用，P和Ti虧損說明巖漿經歷了磷灰石以及鈦鐵礦等礦物的分離結晶作用或部分熔融過程中有這些礦物的殘留。尤其流紋英安質火山巖中，Ti嚴重虧損，可能發(fā)生了較嚴重的地殼熔融作用。Nb-Ta谷地較淺，與島弧環(huán)境的深谷不同，Nb、Ta虧損可能與巖漿源區(qū)巖石中陸殼組分的參與有關[17]。由于Ba離子與Ca離子的半徑相近，Ba元素可能替代Ca元素進入鉀長石中，隨著鉀長石在源區(qū)的殘留，巖石顯示了比較明顯的Ba虧損。

表1 西秦嶺甘加一帶火山巖主量元素(%)、微量元素(10-6)含量

(續(xù))表1西秦嶺甘加一帶火山巖主量元素(%)、微量元素(10-6)含量

(Continued)Table1Compositionsofmajorelements(%)andtraceelements(10-6)oftheWestQinlingvolcanicrocksinGanjia

巖性樣號CsRbTbDyHoErTmYbLuYΣREELREE/HREEδEuLa/Sm安山巖灰綠色角閃安山玢巖淺灰色流紋巖流紋質角礫(熔)巖凝灰?guī)r2014Ⅳ-114.8048.40.603.520.701.910.3001.9600.28017.40194.98 13.68 0.69 5.87 2014Ⅳ-26.6768.50.030.180.030.090.0130.0880.0111.0706.28 8.76 0.58 5.35 2014Ⅳ-1011.7139.00.683.820.742.020.3002.1000.30018.50164.18 10.06 0.66 6.12 2014Ⅳ-195.17114.00.733.850.731.960.2901.8800.26017.50186.24 11.34 0.71 6.12 2014Ⅳ-206.46172.00.894.960.972.640.3902.6600.36023.60207.97 9.91 0.48 6.08 2014Ⅳ-2114.50121.00.703.670.681.770.2601.6900.23016.70170.89 11.06 0.71 5.91 2014Ⅳ-74.21137.00.401.270.120.260.0200.1060.0183.38104.09 20.80 0.26 3.79 2014Ⅳ-89.63244.00.351.200.120.230.0210.1600.0193.2168.56 13.37 0.30 3.68 2014Ⅳ-96.59255.00.431.480.140.250.2200.1600.0204.3374.94 14.23 0.22 3.10 2014Ⅳ-113.90228.00.521.800.180.320.0300.2100.0245.3886.06 11.65 0.17 3.20 2014Ⅳ-129.89312.00.581.960.190.330.0280.2200.0275.64102.69 12.22 0.17 2.96 2014Ⅳ-136.3097.70.281.770.0740.170.0120.1000.0122.2798.76 17.85 0.64 4.39 2014Ⅳ-169.19368.00.260.610.050.140.009 0.0920.0131.52105.26 24.65 0.76 4.54 2014Ⅳ-147.37220.00.201.500.050.130.0120.0980.0141.3968.10 15.47 0.79 3.63 2014Ⅳ-33.30181.00.330.980.120.310.0320.2200.0263.36129.73 22.05 0.64 4.99 2014Ⅳ-157.62321.00.250.600.560.150.0120.1100.0161.5896.94 20.55 0.81 4.23 2014Ⅳ-46.87195.00.702.580.340.760.0780.5000.0649.23236.32 19.64 0.48 6.24 2014Ⅳ-55.78236.00.421.340.120.250.0200.1600.0213.6597.63 18.84 0.31 3.56 2014Ⅳ-65.11247.00.521.680.160.320.0270.2100.0274.92110.39 14.28 0.29 3.55 2014Ⅳ-188.44254.00.210.60.060.140.0140.1200.0181.58118.53 35.16 0.64 3.07 2014Ⅳ-175.96208.00.270.690.050.140.010 0.0820.0121.7185.86 20.16 0.73 3.91

① 青海省地質礦產局.青海省多福頓幅、溫庫河幅1∶5萬區(qū)域地質調查報告.1991.

5 討 論

5.1 火山巖形成時代

本次對研究區(qū)安山巖進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測年，測試所選鋯石為粉色，半自形雙錐柱狀，晶體長0.01～0.16 mm。陰極發(fā)光圖像顯示出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶構造(圖6)，核幔結構較為清晰，核部顏色較暗，幔部有較清晰的震蕩環(huán)帶，屬于巖漿結晶的產物。從CL圖像上觀察可以看出這些測點多位于明顯的巖漿環(huán)帶上，測年結果可以巖漿鋯石的結晶年齡。

測定安山巖鋯石U-Pb同位素有效數據(表2)，并繪制鋯石U-Pb諧和圖(圖7(a))和年齡權重平均值分布圖(圖7(b))。安山巖鋯石的206Pb/238U數據點基本集中分布在諧和曲線附近，其下交點年齡為(236±1.7) Ma，206Pb/238U年齡的加權平均值為(236±1.2) Ma，可代表火山巖漿噴發(fā)時代。青海省地質礦產局在本區(qū)火山巖及碎屑巖組采到植物化石Cladophlebis.sp.(cf.kaoianaSze)，其時代為晚三疊世。LI等[20]獲得研究區(qū)西側麥秀安山巖40Ar-39Ar同位素年齡為(234±5) Ma，測年時代基本一致，說明研究區(qū)華日組火山巖的噴發(fā)時代為晚三疊世早期(卡尼期)。

圖6 西秦嶺安山巖鋯石陰極發(fā)光照片Fig.6 Zircon cathodoluminescence (CL) images of the West Qinling andesite

數據類別編號207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ208Pb/232Th1σU-Pb同位素分析數據U-Pb同位素表面年齡數據30.054 170.002 280.287 220.008 870.038 460.000 540.012 440.000 2340.054 740.002 510.287 260.010 240.038 060.000 560.012 090.000 2350.051 880.002 760.242 500.010 740.033 900.000 540.010 810.000 2490.050 400.003 000.252 190.013 030.036 300.000 620.011 860.000 34100.0553 100.002 180.290 390.007 910.038 080.000 520.012 890.000 22140.051 340.002 200.269 970.008 600.038 140.000 540.012 500.000 28150.053 100.004 230.278 240.020 440.038 020.000 760.012 350.000 52160.080 480.004 560.417 030.020 010.037 590.000 690.016 480.000 473377.891.42256.46.99243.33.35249.84.674401.699.12256.48.08240.83.50243.04.615280.0117.21220.58.78214.93.35217.34.739213.2132.43228.410.56229.83.84238.26.7710424.685.35258.96.22240.93.22258.94.3214256.295.43242.76.87241.33.34251.15.5715332.8170.86249.316.24240.54.73248.110.28161 208.7107.68353.914.34237.94.30330.49.29

注：U-Pb同位素表面年齡單位為Ma。

圖7 西秦嶺安山巖U-Pb同位素年齡諧和圖(a)及206Pb/238 U加權平均年齡(b)分布圖Fig.7 Zircon U-Pb concordia diagram (a) and age distribution of the West Qinling andesite

5.2 巖漿演化作用

研究區(qū)華日組火山巖中斑晶含量較多，沒有發(fā)現幔源包裹體，火山巖中基性端元(安山質火山巖)的Mg#值介于37.3～53.4之間，小于幔源原生巖漿的成分范圍(68～73)[21]，說明巖漿來源并非幔源的原生巖漿，而是巖漿演化過程中發(fā)生了分異、熔融或混染作用。

圖8 西秦嶺火山巖La-La/Sm圖解Fig.8 La vs.La/Sm diagram of the West Qinling volcanic rocks

研究區(qū)華日組火山巖多為斑狀結構，斑晶主要為石英、斜長石、角閃石和少量的黑云母。這些斑晶礦物的存在，證實巖漿演化過程中經歷了明顯分離結晶作用。從La-La/Sm圖解(圖8)中可以發(fā)現，安山質火山巖La-La/Sm趨勢線基本呈水平，即安山質火山巖在演化過程中主要受分異結晶作用控制。流紋質火山巖La-La/Sm趨勢線傾斜，說明流紋質火山巖主要受部分熔融作用控制[22]。總體來看，從安山質火山巖-流紋英安質火山巖，均受部分熔融的控制，安山質火山巖的La/Sm比值和La含量較高，而流紋質火山巖的La/Sm比值和La含量較低，這說明形成流紋質火山巖部分熔融程度較小，而形成安山質火山巖部分熔融程度則較大。

La/Nb比值在巖漿演化過程中基本穩(wěn)定，比值大小不受流體的控制。研究區(qū)晚三疊世火山巖中性端元安山巖中La/Nb=2.19～3.22，高于原始地幔的La/Nb比值(0.94)，接近地殼的La/Nb比值(2.2)[23]，顯然發(fā)生了明顯的陸殼混染作用。

5.3 巖石成因與構造環(huán)境

研究區(qū)火山巖稀土元素總量較高，輕稀土元素富集，具負銪異常；富集大離子親石元素(Ba、K、Rb等)，相對虧損高場強元素(Nb、Ta和Ti)，相容元素(Cr、Ni、Co等)強烈虧損，表明該火山巖可能產出于由于陸殼混染的板內構造環(huán)境或者與洋殼俯沖作用有關的構造環(huán)境[24-26]。

在Rb/30-Hf-3×Ta(圖9(a))與Rb-(Y+Nb)構造環(huán)境判別圖解(圖9(b))上，安山質火山巖均落入火山弧區(qū)域，流紋質火山巖落在火山弧與同碰撞環(huán)境的界線附近，即相比安山巖而言，流紋巖更傾向于碰撞環(huán)境。Rb-(Y+Nb)構造環(huán)境判別圖解中不僅可以區(qū)分構造環(huán)境，而且根據投影位置可以推斷成巖途徑及其源區(qū)特點：流紋質火山巖趨于落在弧陸碰撞環(huán)境，其形成與俯沖板片熔融形成的熔體有關；安山質火山巖落在火山弧上部環(huán)境，其形成與俯沖流體有關。二者落點全部位于上地殼附近，反映其源區(qū)成分有陸殼物質的參與。

圖9 西秦嶺火山巖Rb/30-Hf-3×Ta(a)、Rb-(Y+Nb)(b)構造環(huán)境判別圖解[27-28]Fig.9 Tectonic discrimination diagrams of Rb/30-Hf-3×Ta(a)and Rb vs.(Y+Nb)(b) of the West Qinling volcanic rocks[27-28]

高鎂安山巖(HMA)、鎂安山巖(MA)為與洋俯沖作用相關的兩類典型火成巖類型[23]。一般認為產于洋俯沖帶上面的弧盆系內，高鎂安山巖是俯沖帶上面的楔形地幔在俯沖洋殼放出H2O的條件下發(fā)生局部熔融的產物；鎂安山巖則是俯沖洋殼脫水熔融產生的巖漿與上覆楔形地幔發(fā)生相互作用后形成的巖漿[29-30]。它們比普通的島弧安山巖具更高的Mg#值、MgO、Cr、Ni和較低的 Al2O3和CaO含量及FeO*/MgO比值[31]。依據識別鎂安山巖的SiO2-MgO圖解(圖10(a))、SiO2-FeO*/MgO圖解(圖10(b)) ，研究區(qū)安山質火山巖為具有低鐵鈣堿系列特征的鎂安山巖。

研究區(qū)火山巖以安山質、流紋質為主，安山質火山巖在火山活動的3個階段均有出現，以初期和末期為主，并且二者在時間上相繼、空間上毗鄰或疊置，說明安山質火山巖與流紋質火山巖為同一次巖漿事件的結果，即二者的形成均與洋殼俯沖有關，為洋陸俯沖過程中巖漿在不同深度、不同演化階段的產物。俯沖隧道內的板片-地幔相互作用是形成火山巖地幔源區(qū)的關鍵過程，俯沖地殼物質是形成板塊邊界火山巖重要的組分來源[31]。

5.4 火山巖形成模式

圖10 西秦嶺高鎂/鎂安山巖SiO2-MgO(a)、SiO2-FeO*/MgO(b) 判別圖解[29-30]Fig.10 SiO2 vs.MgO(a) and SiO2 vs.FeO*/MgO(b) discrimination diagrams of the West Qinling (high)-Mg andesite[29-30]

在研究區(qū)北側隆務峽一帶(圖1b) ，出露一套寬度約500 m且呈 NW—SE 向展布的橄欖輝石巖、輝石橄欖巖、橄長巖、輝長巖、輝綠巖、枕狀玄武巖組合，它們以構造巖片形式與二疊紀海山礁灰?guī)r和深海濁積巖相互共生。王繪清等[33]認為這些巖石組合屬于典型 SSZ 型蛇綠巖，輝長巖 LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 測年結果為(250.1±2.2) Ma，形成于晚二疊世—早三疊世。在空間上，合作、臨潭一帶石炭紀、二疊紀碳酸鹽巖中的碎屑巖塊體與超基性巖塊相混雜，具有混雜巖的特征。這些共同構成了西秦嶺楔內部的一條晚二疊世—早三疊世蛇綠混雜帶[33]。筆者研究發(fā)現，從西向東，青海麥秀—甘肅甘加—德烏魯一線的安山巖均為特征的高鎂安山巖/鎂安山巖(另文刊發(fā))，為典型的洋殼俯沖的產物，并有TTG組合出露，構成即同仁—合作TTG巖漿弧(圖1b，Ⅳ-3-3-1-1(TTG))，與北側的隆務峽蛇綠混雜巖帶構成明顯的俯沖極性。說明研究區(qū)晚三疊世華日組火山巖的形成與隆務峽蛇綠混雜巖所代表的洋殼向南俯沖有關，而不是阿尼瑪卿洋殼板塊向北俯沖的結果。這也證明了西秦嶺造山帶是由一系列微板塊與許多小洋盆組成的具有多幕俯沖的多島洋盆[34-37]。

通過以上討論，研究區(qū)華日組火山巖的形成與隆務峽蛇綠混雜巖所代表的洋殼向南俯沖有關，這些巖石應為俯沖洋殼在地幔深部發(fā)生高程度部分熔融作用的產物，并在上升過程中受到巖石圈地殼物質的同化混染作用。俯沖洋殼板片脫水形成熔體上升過程中會經過地幔楔，誘發(fā)地幔楔橄欖巖發(fā)生部分交代熔融作用，導致其高鎂，形成具有富鎂的安山質巖漿，溢流或噴發(fā)出地表形成的鎂安山巖和相應的火山碎屑巖；富鎂的安山質巖漿底侵，加熱陸殼物質部分熔融，形成花崗質巖漿，通過火山通道溢出地表或噴出至空中，最后冷凝結晶形成流紋巖及其相應的火山碎屑巖(圖11)。

圖11 研究區(qū)流紋質/安山質火山巖形成示意圖(據文獻[29-30]修改) Fig.11 Schematic diagram showing formation of the West Qinling andesitic and rhyolitic volcanic rocks(Modified after reference[29-30])

6 結 論

(1)西秦嶺甘青交界處火山巖均屬于高鉀鈣堿性系列，其中安山質火山巖屬于鎂安山巖?？傮w高Al2O3，低TiO2，Na2O/K2O含量較小。稀土元素中等富集，輕、重稀土元素分餾明顯，具Eu負異常。K、 Ba、Th、 Rb等大離子親石元素明顯富集，Ta、Ti、Nb、P等高場強元素相對虧損。Nb-Ta谷明顯但較淺，火山巖的形成受到陸殼混染影響。

(2)研究區(qū)安山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年結果為(236±1.2) Ma，火山噴發(fā)時代為中三疊世早期，形成于活動大陸邊緣弧(安第斯型)環(huán)境，為印支期隆務峽蛇綠巖洋殼向南俯沖的產物，二者巖漿產生的源區(qū)不同：安山質巖漿來源于俯沖洋殼板片脫水部分熔融形成的熔體上升與地幔楔橄欖巖發(fā)生反應。流紋質巖漿來源于俯沖洋殼板片脫水部分熔融形成的熔體上升底侵加熱陸殼物質部分熔融。巖漿演化過程中安山質火山巖主要受控于分異結晶作用，而流紋質火山巖受部分熔融作用較大。

致謝：在論文寫作過程中得到中國地質大學(北京)地球科學與資源學院狄永軍副教授的指導，甘肅省地質調查院黃增寶博士提出了許多有益的建議，在此一并表示感謝。