北京延安北部地区后城组火山岩成因分析

北京延安北部地区后城组火山岩成因分析

1盆地内火山沉积相在北京庆阳市北部的河流、半裂山脉和千山寺，中生代盆地中发育着一套火山岩和含火山碎屑的沉积层，在20世纪50年代-60年代的首次区域地质调查中被称为“后城组”，后来被用作后续地质工作。2火山岩岩的化学特征2.1后城组地层组成延庆北部白河堡和半块豆腐山一带属于后城中生代盆地,是后城组的命名地。在白河堡以东的千家店一带也出露有与白河堡和半块豆腐山地区基本一致的中生代火山-沉积层序。在这些地区,后城组不整合覆盖在下中侏罗统窑坡组和元古宙蓟县系之上,在本区后城组未见顶。在白河堡和千家店地区,后城组地层总体走向北东-南西,大体呈单斜形态产出;在半块豆腐山-后城镇一带,后城组地层组成宽缓的向斜。根据白河堡南佛爷顶-柏木井剖面,延庆北部地区的后城组由下而上可分为四个岩性段,第一段主要由流纹质火山碎屑岩和少量沉积岩夹层组成,第二段为一套河流相砂砾岩层,第三段以河流相沉积岩层为主,夹有多层粗面岩和玄武安山岩熔岩以及流纹质火山碎屑岩夹层,第四段为河流相砂砾岩层,夹少量玄武安山岩熔岩。详细的空间展布位置和地层层序可参见1∶5万永宁镇幅地质图及说明书2.2玄武粗安岩类、粗面岩类、流纹岩类储集岩石学分类为准确确定研究区后城组火山熔岩以及火山碎屑岩胶结物的成分,按照国际地科联下属的火成岩分类分委会推荐的方案,采用TAS图解确定其基本名称根据延庆北部地区后城组实测剖面中玄武粗安岩类、粗面岩类和流纹岩类夹层(包括火山碎屑岩,不包括含火山碎屑物的沉积岩)的数目比例,玄武粗安岩、粗面岩和流纹岩岩层的比例为29∶21∶50(野外定名为石英粗面质火山岩的层位按流纹岩类统计)延庆东部的四海盆地髻髻山组-后城组火山岩系的下部(“髻髻山组”)为粗安岩类+(粗面岩+流纹岩)组合,上部(“后城组”)为粗面岩+流纹岩+(粗安岩类)组合,整体上是粗安岩类+(粗面岩和流纹岩)组合;而凤驼梁-四海向斜核部东岭台组为流纹岩+粗面岩+粗安岩类的岩石组合2.3火山岩岩石组合对岩浆岩研究而言,确定其岩石组合所属的系列以及其化学成分特征,对判别其形成的大地构造背景具有重要意义。因此,我们根据研究区后城组火山岩的岩石化学分析结果,对该套火山岩的岩石系列、组合等特征进行了初步研究。从图1可以看出,延庆北部地区后城组火山岩成分点在硅碱图中多数落在Irvine和Baragar(1971)根据表2的(Na根据图1～4,我们认为延庆北部地区后城组的流纹岩(表1中第1、3号)属于富钾的拉斑系列,在TAS图解中属于亚碱性系列的其它成分点(第8号)属于钙碱性系列(CA);在TAS图解中属于碱性系列的4个成分点(第4、5、6、7号点)应当属于向碱性系列过渡的高钾钙碱性系列或钾玄岩系列;而第2和9号成分点则属于富钾的碱性系列(表2)。从表2可知,延庆北部地区后城组火山岩的过碱指数ANK均大于1,即其均不属于过碱性岩类。后城组火山岩的过铝指数ACNK多数小于1,仅部分流纹岩和粗面岩的ACNK值大于1。综合上述可知,延庆北部地区城组火山岩组合总体由三大系列的岩石组成。第一类是富钾质的拉斑系列,其岩石组合为流纹岩;第二类为向碱性系列过渡的过渡型高钾钙碱性系列、钾玄岩系列,岩石组合是橄榄玄武粗安岩和粗面岩;第三类是富钾质的碱性系列,其岩石组合也是橄榄玄武粗安岩和粗面岩(表2)。这套火山岩整体岩石化学成分为较典型的碱性橄榄玄武岩系列和拉斑系列富钾,与典型的钾玄岩系列相比则相对富铁。所以,延庆北部地区的后城组火山岩不属于典型的钾玄岩系列(或所谓“安粗岩系列”),也不属于钠质的碱性橄榄玄武岩系列。与四海盆地的“后城组”火山岩相比3土元素配分曲线延庆北部后城组火山岩的稀土元素含量及部分参数列于表3,而图5为相应的稀土元素配分曲线。从表3和图5可看出,研究区火山岩轻重稀土元素总量之比较大(>9),表现出轻稀土元素富集的特征。其中玄武粗安岩类岩石没有负铕异常或负铕异常不明显,粗面岩负铕异常不显著;而流纹岩存在明显的负铕异常。4火山岩形成的构造环境根据研究区后城组火山岩可以利用的实际分析资料,我们采用Harker图解来反映该火山岩系演化的基本特征(图6)。从图6可以看出,在TiO从图5的稀土元素配分曲线来看,中稀土元素(Gd-Ho)相对重稀土元素(Er-Lu)没有明显的富集,这表明岩浆发生结晶分离的岩浆房深度处于角闪石相稳定的深度范围,不属于麻粒岩相的压力范围,浓度小于60km。根据上述分析我们推断延庆北部地区后城组火山岩形成过程如下:原始玄武质岩浆在地壳深部的岩浆房中发生结晶分离作用,导致岩浆向酸性成分演化。由于在大于35km深度上玄武质岩浆结晶分离的矿物相以辉石、钛铁矿等镁铁矿物为主,导致结晶分离后的岩浆富集钾质,形成高钾而又相对贫铁的粗面岩5成岩年龄及形成时代对于延庆北部地区后城组火山岩中原始岩石化学分析SiO由于延庆北部地区中生代火山岩地层尚缺乏高精度的同位素年龄数据,所以我们尚不能准确定该地区的后城组形成的时代究竟是中侏罗世,还是晚侏罗世。所以也就无法将延庆北部地区后城组火山岩所代表的岩浆活动事件与Davis等(2001)6钠质碱性英矿火山岩延庆北部地区后城组火山岩在全岩化学成分上以橄榄玄武粗安岩和流纹岩为主,粗面岩亦占一定的比例,属于橄榄玄武粗安岩+流纹岩(和粗面岩)的双峰式组合。该套火山岩整体上由向碱性系列过渡的高钾钙碱性系列、钾玄岩系列和富钾碱性系列、富钾拉斑系列