粤北始兴县城南志留纪火山岩的基本特征.doc

粤北始兴县城南志留纪火山岩的基本特征地质NO-16?2006?29-粤北始兴县城南志留纪火山岩的基本特征陈武钦王漂元林建华(广东省地勘局705地质队韶关512023)摘要;粤北地区以往没有志留纪火山岩的报道.1998年至2000年广东省地质勘查局705地质大队开展1:5万马市幅,始兴幅区域地质调查工作,在始兴县城南发现了一套较大规模的志留纪火山岩.本文着重阐述其地质特征,岩石学,岩石化学和地球化学的基本特征,分析其形成的地质背景,并讨论其形成时代及其发现的地质意义.关键词:志留纪火山岩始兴县粤北粤北地区以往未有志留纪火山岩的报道.19982000年我队开展1:5万马市幅,始兴幅区域地质调查工作,在始兴县城南约8km发现了一套规模较大的志留纪火山岩.在以往的地质调查中,都把这套火山岩误划为燕山期石英斑岩及花岗岩或寒武纪地层.本次区域地质调查工作通过大量的野外观测,测制剖面及系统采样,从而发现了这套火山岩,根据层位及锆石uPb法测年,确定其时代为晚志留世.1火山岩的地质特征始县城南志留纪火山岩出露于始兴县南西黄屋,李屋,流田水,荒洞,禾花塘至石人嶂一带.岩性为一套中酸性火山碎屑岩,不整合伏于泥盆纪杨溪组石英砂岩之下,与下覆寒武纪高滩组浅变质岩系为断层接触或不整合接触,总厚834.OOm.该火山岩系星北西一南东方向带状延伸,两端出图.区内长11.Okra,宽1.Okm1.5km,分布面积13kin(图1).始兴县志留纪火山岩系为一套爆发相的安山质含角砾熔结凝灰岩,安山质,英安质熔结凝灰岩,顶部见有沉凝灰岩夹含凝灰质粉砂岩.在纵向上具有一个较完整的喷发旋回;横向上,岩性比较稳定,但由于构造作用,其岩层产状变化大,岩石普遍遭受变质作用,常见绢云母化,绿泥石化,角岩化,碳酸盐化,硅化.图1始兴县城南火山岩地质简图2火山岩岩石学特征2.1%五酶枉始兴县城南志留纪火山岩岩石种主要有英安质熔结凝灰岩,安山质熔结凝灰岩.各类岩石性分述如下:(1)英安质熔结凝灰岩:熔结凝灰结构,流动构造,似流动构造:晶屑含量5%15%,主要矿物为斜长石3%12%,石英2%10%,少量黑云母,白云母,岩屑含量10%20%,玻屑45%70%.微量矿物有锆石,电气石,磷灰石.(2)安山质熔结凝灰岩:熔结凝灰结构,似流动构造,似流纹构造;晶屑含量45%50%,主要矿物为斜长石35%45%,石英2%8%,少量黑云母;火山角砾5%l5%;岩屑含量约20%:玻屑25%30%.微量矿物有锆石,电气石,磷灰石,白钛矿,绿帘石.以上岩石普遍受变质作用而具有变余结构,片理化构造,定向构造主要蚀变有碳酸盐化,绢云母绿泥石.2.2副矿物特征从副矿物含量表中(表1)火山岩的副矿物总量为109410,是较高的.副矿物组合属钛铁矿一磷灰石一锆石类型.火山岩中的副矿物锆石有较复杂的锆石类型(表2),成岩过程中的捕虏晶锆石较多,呈半透明,其晶形为llO柱面发育的复第一正方短柱一长柱状双锥体,d-O.02mm-0.2mm,以0.08mm以下者居多,长宽比2:15:1,以3:14:1为主,但这类锆石外表见有不同程度的磨蚀现象,少数甚至呈浑圆状,说明这类锆石来自火山基底沉积岩的可能性较大另一种锆石类型,为成岩过程中结晶形成的锆石,其数量不多,呈透明,晶形为110柱面发育的第一正方细长柱状双锥体,d-O.02mm左右.长宽比4:I-5:I,外表无磨损,应为熔结凝灰岩中的岩浆结晶成岩锆石.表I火山岩副矿物含量及锆石特征odlO氆杖福擐羹量硪白石告电角钍总样号岩石名称铁铁帙帘帙帙灰钍槽石气闪石量矿矿矿石矿矿石矿石石石几微几徽1l821/39lI63052174237几颗lO49颗量颗量培看特征英安质舍角砾铬石晶形粒径(mm).物埋性质蝽结凝灰岩主要淡墨擅长宽比(L:d)浅玫瑰一j9褐量.透00202明半透明.玻璃以008居多一袅刚光汗.部丹音2:l一5l气液包体I三I3:l一4:l为主量2.3岩石化学分析结果(表2)显示,SiO含量分别为57.60%,62.16%69.87%,属中酸性火山岩,总碱量分别为3.08%,4.59%,里特曼指数为0.651.10,含铝系数为I.732.35,属钙碱性系列火山岩;在TAS图解(图2)上,投影在安山岩区及英安岩区.在硅一碱与组合指数关系图上(图3),投影在极强太平洋型(等钙性)及强太平洋型?30?2006年第16期中国西部科技(钙性)区域.其岩石组合为安山岩一英安岩.表2火山岩岩石化学成分及特征参数(I)/10.样号岩石名称SIr加JF|Fe0MnOh_0C80Nv,21oPl晶灼失总量片理化英31286987.41l5.263960斛0.120S40l4l46397D.0852_聃99.6o蜜质凝灰岩安山赝古角s4=l4繇.I6)93l5O217l5.960.1430436ol+822770743.0899.87啄熔蛄凝获皇山脏蝽结I9=1576oD.1582I.o064O0114343.540222860.226789968灰岩标准矿物特征参数样号岩石名称Q0rbnC嘶htnlpDISI6NCX片理化荚3l284.532.6I23t0l48.5l1351.740.890.19B1l45l1.10225生赝壤荻岩安山质音角54=l41525I+42l090l1.66l4l1987l101.73睐熔结壤获岩安山质蝽结掏;l911274716.鲫I.86l6l36452o.64I.451.5004846.2329.2日06,2莪岩2.4微量元素地球化学特征在微量元素定量分析结果中(表3),将平均含量与地壳元素丰度(维诺格拉多夫,1962)比较,区内志留纪火山岩中微量元素含量偏高的元素有;F,Zn,Cr,Ag,Ba,V,As,Bi,zr,Hf,Sn,Be,Sc,;偏低元素有:Ni,Sr,Hg,Nb,Ta;相近的元素有:Cu,Co,Li,Alu,sb;超高的元素有:Db,w,B.表3火山岩微量元素含量coB/106样号岩石名称FCupbZ0CrNICoLi站nAllsfhV3128荚室厦凝灰岩56o3l4221097044l2.520Sl41907.52.32257柏I20生山质蝽结凝S4_l4lO柏285235831232266l5935I1342.70.142851390l蚰灰岩安山质蝽诂凝$19-1694083.5391l7丑1605772q8.2l6o330486o470l9o灰岩平均32样号岩石名称ASbBiHgWMoNbTaZrHfSnBcBsc312R英安质凝灰岩20307,026】0ltl360.5IlI_6l50464.7I2安山质蝽焙凝S4.141150.90.6)+O3318l712270636.16877灰岩蜜山质蝽蛄凝Slq_l66250780210.OI540612l1254.2456828灰岩平均l射0820.010.卯l333l3瑚加5l5435.76.ZI_332.5稀土元素地球化学特征志留纪下部火山岩稀土元素总量(表4)为176.06x10,上部稀土元素总量为211.91l255.91.轻稀土元素含量明显高于重稀土,表明岩石属于富轻稀土型.志留纪火山岩稀土元素球粒陨石标准化图式见图4.3个样品的稀土元素分布曲线大致相似,均为向右倾斜的曲线,6Eu值为0.760.81,属弱亏损.4火山者土元蠢诛粒啊石标It化式表4火山岩稀土元素含量(I)/10样号岩石名肆0Y可片理化黄宣蜃鬻岩安山蜃言砗蝽螬衷虫山晨站螬蕾岩砷43区域构造背景分析参考文献:(略)志留纪火山岩发育于粤北拗陷内,受控于北东向吴川一四会深断裂与东西贵东大断裂挟持区.不整合伏于泥盆纪杨溪组之下,覆于寒武纪高滩组之上,具有区域延展性,规模较大,厚度稳定,岩性单调,呈韵律式交互出现,随早古生代地层变形而变形,变质而变质.根据岩石化学分析结果.投影于里特曼一戈蒂尼图解上(图5),投影点处于造山带和岛弧区左侧,为岛弧产物,据此,志留纪火山活动应属地槽阶段的岛弧火山喷发类型田5一特量一戈莆尼日:.4岩浆演化特征依据以上火山岩的基本特征,区内志留纪火山岩岩浆演化的基本特点是:在强烈的褶断构造背景下,出现混合源同熔型中酸性火山岩岩浆喷发活动,显示了加里东期地槽发展阶段火山旋回特征.火山活动持续时间较长,大致以李屋为喷发中心喷发强度白中心向外围,由强变弱,喷发物由粗变细,化学成分由中性向酸性过渡,总碱量由低升高,钾大于钠,钙镁铁含量下降.总的趋势以早期的爆发为主,晚期为喷发一沉积,间歇期短暂.未见火山通道相.火山岩岩浆基本表现为单峰式演化趋势.5成岩时代讨论始兴城南火山岩系顶界与泥盆纪杨溪组呈角度不整合接触,底界与寒武纪高滩组为断层接触.据区域资料得知,这套火山岩与奥陶纪地层呈不整合接触关系,且寒武纪与奥陶纪地层呈整合叠置的关系.在火山岩系中,选其中部最具代表性的新鲜的安山质含角砾熔结凝灰岩,对锆石进行单颗粒同位素测年,其Pb-Pb的表面年龄为393.610419.11.据此,我们以野外观察为基础,参照同位素测年结果,确定始兴城南的火山岩成岩时代为晚志留世.6火山岩发现的地质意义始兴县城南火山岩的发现及时代的确定为粤北地区的首次发现,有着重要的地质意义.(1)地层学方面意义.在以往的地质调查中,均把这套火山岩误划为石英斑岩或寒武纪地层,本次区调通过大量的野外观察,系统采样,认为该套岩石为爆发相火山碎屑岩,并对其地质特征,岩石学,岩石化学等特征进行初步研究,建立了岩石地层单位一茶园山组.确定其形成时代为晚志留世.为粤北地区乃至广东省岩石地层的划分及研究增添新的内容.(2)火山活动及地质历史方面的意义.在以往的地质调查中,均认为粤北地区不存在志留纪火山岩活动