内蒙古西乌旗哈勒盖图地区白氏流纹岩地球化学特征及其地质意义

内蒙古西乌旗哈勒盖图地区白氏流纹岩地球化学特征及其地质意义

0白实际岩石地球化学特征在清理岩石层的工作中，皇家海拔高度组、扎哈达组和上库里组统一属于白高音老组。该地区岩石主要由酸性火山岩夹沉积岩（内蒙古岩层）组成，形成时间为早白垩世（127.5ma）。白音老群的地层分布非常广泛，在大兴安岭及其两侧都有发现。研究了火山岩层的地球化学特征，对揭示这一时期活跃地区构造岩浆的作用具有重要的地质意义。因此，根据西吴旗的区域流动工作，分析了哈勒盖图地区白音老群流纹岩的地球化学特征，并对其形成的大地构造背景进行了探讨。1上侏罗统玛尼吐岩位于中国西乌旗地区中生代火山岩分布广泛.上侏罗统满克头鄂博组为流纹质晶屑岩屑凝灰岩、流纹岩,局部夹安山岩与沉积岩;上侏罗统玛尼吐组以安山岩、英安岩为主,局部夹沉积岩;早白垩世白音高老组为流纹岩、球泡流纹岩;早白垩世梅勒图组为气孔杏仁状玄武岩、安山岩.白音高老组主要分布于色日崩海日罕-哈勒盖图一带,呈北东向-近东西向展布,岩性主要为流纹岩,局部夹薄层流纹质角砾熔岩及流纹质含角砾凝灰岩,总厚度为546m~712m.2分析方法及样品(1)样品采集根据野外露头布置实测剖面,剖面位置如图(图1-1),对地层岩性及产状进行详细观测后,按岩性逐层采集各类样品.根据岩石颜色、成分、结构及构造的野外观测,该剖面共划分为37个岩性层,采集样品37组(包括薄片样、硅酸盐样、微量元素样及稀土元素样).样品岩性均为流纹岩.(2)样品分析所有样品均委托河北省区域地质矿产调查研究所实验室分析,主量元素测试采用XRF荧光测试法完成,测试误差小于2%;稀土和微量元素测试采用等离子体质谱(ICP-MS)法,测定精度优于5%.3样品特征及地球化学特征根据薄片鉴定、元素分析结果,岩石大部分已遭受强蚀变作用,因此只选取其中符合要求的8件样品进行讨论.样品分析结果如表1、2、3.(1)岩石学特征岩石多数具斑状结构和流纹构造,斑晶矿物以钾长石、石英为主,见少量斜长石钾长石、斜长石呈半自形板状,石英呈浑圆粒状,粒内轻波状消光.基质主要由长英质组成,呈包含嵌晶结构、微粒状结构副矿物主要由不透明矿物、磷灰石、锆石、电气石组成.偶见球粒结构和石泡结构.(2)主量元素特征由表1知,岩石中w(SiO2)=71.28%~75.75%,平均73.4%;w(Al2O3)=12.73%~15.44%,平均13.6%;w(K2O)=4.44%~6.11%,平均5.1%;w(Na2O)=2.86%~3.45%,平均3.0%;w(TiO2)=0.26%~0.66%,平均0.4%;w(MnO)=0.002%~0.21%,平均0.01%;w(MgO)=0.06%~0.13%,平均0.1%;w(CaO)=0.13%~0.55%,平均0.3%;w(P2O5)=0.023%~0.148%,平均0.1%;H2O+<2%.该套岩石中w(SiO2)偏高;K2O+Na2O=7.33%~8.42%,平均8.1%,全碱质量分数较高,并且K2O/Na2O=1.44~2.02;A/NCK=1.18~1.29,属过铝质岩石;MnO、MgO、CaO质量分数极低.由于岩石普遍遭受蚀变作用K、Na等活动性较强的元素可能会有一定程度的变化,因此本文采用Winchesteretal.(1977)的Zr/TiO2-Nb/Y分类图解(如图2),样品位于流纹岩、英安岩区域.K2O-SiO2图解中(如图3),所有样品均位于高钾钙-碱性系列区域.从主量元素分析结果可以看出,西乌旗哈勒盖图地区白音高老组流纹岩属高硅低钛过铝质高钾钙-碱性流纹岩.(3)稀土元素特征稀土元素分析结果(见表3)及球粒陨石标准化配分曲线,如图4(标准值据Boynton,1984),稀土元素总量偏高,∑REE=1.99×10-4~2.89×10-4,平均2.49×10-4;LREE=1.19×10-4~1.77×10-4,HREE=0.73×10-4~1.13×10-4,LREE/HREE=1.12~1.77,(La/Yb)N=2.07~3.31,曲线呈右倾型,轻重稀土元素分馏中等,轻稀土略富集;(La/Sm)N=1.95~2.26,(Gd/Yb)N=0.70~1.01,轻稀土分馏中等,重稀土分布相对平缓;δEu=0.25~0.38,显示明显的铕负异常,这与斜长石的分离结晶作用有关.这些特征与大多数A型花岗质岩石的地球化学特征和典型的大陆裂谷流纹岩的稀土曲线一致.(4)微量元素特征微量元素分析结果(见表2)及原始地幔标准化配分曲线,如图5(标准值据SunandMcDonough,1989):亲石元素Cs、Ba、Rb、Th、U相对富集(分别为原始地幔的107~418倍),但Sr(7.6×10-5)、Eu(0.9×10-6)明显亏损,Rb/Sr比值平均为2.2,明显高于I型和S型花岗岩的Rb/Sr比值平均值(分别为0.61和1.81);高场强元素较为富集,Zr为3.48×10-4~4.02×10-4(平均值为3.77×10-4),Hf为1.04×10-5~1.44×10-5(平均值为12.5×10-6),但Ta较低为1.01×10-6~1.1×10-6(平均值为1.0×10-6),Nb也较低为1.17×10-5~1.39×10-5(平均值为1.32×10-5).值得注意的是这些流纹岩没有明显的Nb(Ta)亏损,表明它们没有受到明显的地壳物质混染.4白开发作用(1)岩石成因本区流纹岩Ti含量较低,Ti/Y<100且变化大,为29.16~49.84,平均为36.48;Ti/Zr<10,为5.90~8.66,平均为6.80.表明本区流纹岩为典型的壳源岩浆系列,是陆壳岩石局部熔融的产物.流纹岩强烈亏损Sr和Eu的微量元素地球化学特征表明:⑴该套火山岩应起源于斜长石稳定的地壳源区,其起源深度应小于35km;⑵岩浆源区起源的原生岩浆在上升过程中,应经历了较为显著的结晶分异作用过程,斜长石可能产生较强的分离结晶作用.正是由于这种特定的成因机制和演化过程,造成岩石中微量元素Sr、Eu的强烈亏损.本区流纹岩低的Sr/Y值(<1.70,0.82~2.11,平均1.3),较高的Y含量(质量分数)的地球化学特征(>3.25×10-5,4.37×10-5~6.96×10-5,平均5.93×10-5),同样印证了上述事实.鉴于各类岩石中单个微量元素丰度变化较大,而取适当的“元素对”比值进行比较,从而为判明成岩物质来源提供一定的地球化学佐证.据Hildrethetal.(1991)研究,Rb/Nb比值有规律地从地幔岩石向上地壳岩石增高的趋势:平均洋脊玄武岩(N-MORB)的Rb/Nb比值为0.36,平均下地壳的Rb/Nb比值为0.88,平均上地壳的Rb/Nb比值为4.5,哈勒盖图地区白音高老组平均Rb/Nb比值为11.8.Y是在各类岩石中的丰度值较高,而变化范围较小的高场强元素(HFSE).因而可以利用Rb/Y-Nb/Y比值特征来判明岩源物质来源或受混染的程度.白音高老组流纹岩Rb/Y值高,介于2.27~3.7,变化范围大,Nb/Y值低,为0.18~0.29,其投影点在Nb/Y-Rb/Y图(图略)上落入上地壳演化区,这为白音高老组流纹岩的上地壳成因提供了一定的佐证.(2)构造环境火山活动总是受到区域地质环境控制的,因此可用火成岩类的地球化学特征来判别其形成时的构造环境.西乌旗哈勒盖图地区白音高老组流纹岩的分类图解上,该区流纹岩与高度分异的I、S型花岗岩明显不同,全部落入A型花岗岩范围(图略).虽然A型花岗岩可