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内蒙古东沟营林站地区晚侏罗世满克头鄂博期 火山岩地球化学特征
2019-09-18
大兴安岭中部晚侏罗系火山岩是我国东部中生代巨型火山岩带的重要组成部分。其 中出露最广泛的是满克头鄂博组火山岩。通过对分布在东沟营林站地区的满克头鄂博组火山岩的 地质、岩石、岩石地球化学以及岩相的研究,说明该期火山岩属富含SiO2 及K2O+Na2O,Al2O3 过饱 和的碱性流纹岩,属大陆边缘钙碱性流纹岩建造。根据微量元素含量以及w( Al2O3 ) / w( TiO2 ) 值 以及Ba、Nb、P、Ti 含量等,推断其物质来源具有壳幔双源性,火山岩岩石形成于大陆边缘裂谷环 境。
Serial No. 604 August. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 604期 2019 年 8 月第 8 期 内蒙古东沟营林站地区晚侏罗世满克头鄂博期 火山岩地球化学特征 巩庆伟 河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 大兴安岭中部晚侏罗系火山岩是我国东部中生代巨型火山岩带的重要组成部分。 其 中出露最广泛的是满克头鄂博组火山岩。 通过对分布在东沟营林站地区的满克头鄂博组火山岩的 地质、岩石、岩石地球化学以及岩相的研究,说明该期火山岩属富含 SiO2 及 K2 O+Na2 O,Al2 O3 过饱 和的碱性流纹岩,属大陆边缘钙碱性流纹岩建造。 根据微量元素含量以及 w(Al2 O3 ) / w(TiO2 ) 值 以及 Ba、Nb、P、Ti 含量等,推断其物质来源具有壳幔双源性,火山岩岩石形成于大陆边缘裂谷环 境。 关键词ꢀ 满克头鄂博组ꢀ 火山岩ꢀ 地球化学特征 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 08. 014 ꢀ ꢀ 东沟营林站位于大兴安岭中部东麓,该区晚侏 满克头鄂博期火山岩分布广泛,厚度巨大,岩性 也较为复杂,包括火山碎屑岩、火山熔岩、介于二者 之间的火山碎屑熔岩和熔结火山碎屑岩,以及具有 正常沉积特征的沉积火山碎屑岩,其中火山碎屑岩 是满克头鄂博期火山岩的主体岩性。 罗系火山岩较发育,是我国东部中生代巨型火山岩 [ 1-2] 。 根据岩性组合及相互关系 带的重要组成部分 可分为满克头鄂博组(J3 m)、玛尼吐组(J3 mn)、白音 高老组(J3 b)。 其中满克头鄂博组厚度大,分布稳 定,是大兴安岭主脊火山岩的最重要组成部分。 (1)火山碎屑岩。 满克头鄂博期火山碎屑岩中 火山碎屑粒径变化极大,从火山尘到火山块均有,其 中最大的火山块粒径在 1. 5 m 左右。 较大的碎屑粒 径变化范围在岩石中构成尘屑结构、凝灰结构、火山 角砾结构和火山集块结构。 其岩屑成分以英安岩为 主,其次为流纹岩、英安质凝灰岩,偶见砂岩和花岗 岩。 在满克头鄂博期火山碎屑岩碎屑中,岩屑、晶 屑、玻屑均有较高的含量,3 种成分均可以在岩石中 构成主要火山碎屑成分。 2 007—2011 年在东沟营林站地区开展的 4 幅 1 ∶5 万矿调工作,对分布在东沟营林站地区的满克头鄂 博组进了较详细研究,本研究通过对该套火山岩的 地质、岩石、岩石地球化学特征进行研究,探讨其物 质来源及构造背景。 1 ꢀ 地质背景 满克头鄂博组是由原 1 ∶20 万布特哈旗幅中的 早、中侏罗世酸性火山岩组的一部分及整个龙江组 3 2 [1-4] (2)熔结火山碎屑岩。 满克头鄂博期熔结火山 碎屑岩发育熔结火山碎屑结构,火山碎屑多发生塑 性变形,并显示定向特征。 熔结火山碎屑岩中的岩 屑成分以英安岩为主,其次为流纹岩、英安质凝灰 岩。 三段(J3 l )和龙江组二段(J3 l ) 底部构成 ,区内 呈 NE 向条带状产出。 主要岩石类型有英安质熔 岩、轻碎裂英安岩、流纹质含角砾凝灰岩、流纹质晶 屑岩屑角砾凝灰岩、灰白色脱斑岩化英安质角砾凝 灰岩等,岩石新鲜无蚀变,岩石呈层状熔岩流或针 状、柱状岩针岩柱等次火山岩产出;多处真接覆盖于 古生代地质体之上,与上覆玛尼吐组整合接触,局部 地段被白音高老组喷发不整合覆盖,区内控制厚度 为 271 m。 ( 3)满克头鄂博期火山熔岩。 满克头鄂博期火 山熔岩以英安岩为主,流纹岩略少,粗面岩偶见。 4)满克头鄂博期沉积火山碎屑岩。 满克头鄂 ( 博期沉积火山碎屑岩发育沉积火山角砾岩、沉积火 山角砾凝灰岩、沉积岩屑凝灰岩以及少量沉积晶屑 凝灰岩。 ꢀ ꢀ ∗内蒙古自治区地质勘查基金项目(编号:NMKD2006-15)。 巩庆伟(1966—),男,高级工程师,450001 河南省郑州市高新区 2ꢀ 岩石化学特征 莲花街 56 号。 主量元素组合特征分析表明,满克头鄂博期火 4 1 总第 604 期 现代矿业 2019 年 8 月第 8 期 山岩主要岩石类型为流纹岩和碱性流纹岩,少部分 进入粗面岩及英安岩中。 其熔岩与含有火山碎屑的 火山岩均为流纹质或碱性流纹质,但二者在 SiO2 含 量上略有差别,总体上看,含火山碎屑的岩石 SiO2 含量低于熔岩,其中又以含岩屑最多的样品 SiO2 含 量最低,这说明该期火山岩火山碎屑中存在偏基性 岩石成分,很可能为安山岩或英安岩,镜下观察也表 明英安岩是岩屑的重要成分。 能是含火山碎屑的岩石中混有较多陆源碎屑岩成 分。 由于在镜下未观察到陆源碎屑岩成分的岩屑, 因此两类岩石在铝饱和程度上的差别反映出熔岩中 存在演化程度较低的原始岩浆组分。 3ꢀ 稀土元素特征 满克头鄂博期火山岩稀土元素总量∑REE 值 为 90 ~ 200 μg / g(表 1),稀土元素配分曲线为右倾 型,轻、重稀土分馏明显。 部分样品存在中稀土亏损 现象,这可能与角闪石的分离两类岩石在碱性程度 上较为接近,均以碱性系列为主,仅有少数样品具有 钙碱性岩石的特征,这与岩石中较多的透长石含量 是一致的。 总体上看,熔岩与含有火山碎屑的火山岩在铝 饱和指数上也略有差别,含有火山碎屑的岩石全部 为过铝质岩石,而火山熔岩中既存在过铝质岩石,又 存在准铝质岩石。 有两种因素可能造成这种现象, 一是熔岩活动时间较长,成分演化跨度大;另一种可 ꢁ 6 ) 表 1ꢀ 岩石样品稀土元素和微量元素丰度 / ( × 10 稀土元素丰度 样品号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ΣREE 91. 5 P5-009 P5-015 P5-223 P5-407 P5-205 P5-426 20. 3 23. 6 42. 3 69. 7 4. 49 5. 48 15. 2 18. 5 31. 0 18. 4 20. 0 29. 3 2. 67 3. 12 5. 26 3. 56 4. 00 4. 85 0. 52 0. 66 1. 49 0. 82 0. 96 1. 46 1. 82 2. 37 3. 71 3. 28 3. 28 3. 64 0. 26 0. 35 0. 51 0. 51 0. 49 0. 51 1. 60 1. 96 2. 74 3. 05 3. 04 2. 90 0. 29 0. 39 0. 52 0. 63 0. 59 0. 58 0. 85 1. 10 1. 38 1. 66 1. 65 1. 64 0. 14 0. 19 0. 22 0. 27 0. 26 0. 27 0. 88 1. 15 1. 46 1. 80 1. 72 1. 68 0. 14 0. 17 0. 21 0. 27 0. 26 0. 26 129. 0 195. 0 124. 0 157. 0 169. 0 37. 0 100. 0 9. 07 17. 2 19. 4 38. 0 67. 7 95. 9 74. 9 4. 98 5. 28 8. 50 微量元素丰度 样品号 Be Cr Cu Ga Rb Sr Y Zr Nb Cd Sn Cs Ba Hf Ta Th P5-009 P5-015 P5-223 P5-407 P5-205 P5-426 1. 74 2. 83 3. 72 18. 9 111. 0 164 1. 69 4. 64 3. 96 15. 6 81. 1 2. 76 3. 97 3. 41 24. 6 154. 0 233 14. 40 225 11. 10 0. 04 1. 60 6. 30 1 010 5. 34 0. 80 10. 20 2. 14 6. 03 4. 85 18. 4 95. 6 260 18. 70 273 10. 60 0. 06 2. 18 2. 19 1 070 6. 59 0. 69 9. 36 2. 35 5. 21 2. 90 23. 3 120. 0 250 16. 40 245 12. 30 0. 04 2. 05 5. 77 861 6. 07 0. 82 10. 20 2. 12 3. 78 3. 67 20. 7 122. 0 293 17. 20 287 9. 76 0. 06 1. 68 6. 40 1 410 6. 56 0. 72 10. 30 8. 79 117 8. 18 0. 02 1. 14 2. 54 1 000 3. 43 0. 68 9. 54 177 11. 10 190 8. 91 0. 03 1. 41 2. 14 920 4. 98 0. 66 9. 72 ꢀ ꢀ 注:数据测试单位为中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室。 4 ꢀ 微量元素特征 5ꢀ 岩相特征 微量元素蛛网图解显示,满克头鄂博期火山岩 满克头鄂博期火山岩岩相发育较完全,根据其 喷发类型、火山物质搬运和定位环境,可将满克头鄂 博期火山岩划分出崩落相、碎屑流堆积相、溢流相、 喷发沉积相三相类型。 其中,此次地质工作发现的 8 个火山口中,6 个存在崩落相,碎屑流堆积和喷发 沉积相本区较发育,而溢流相较少。 溢流相以英安 岩为主,流纹岩略少。 喷发沉积相可见有数层的凝 灰砂岩及沉凝灰岩夹层,由此可见,本地区满克头鄂 博期火山活动以强烈的酸性岩浆的中心式爆发为 主,伴有少量的酸性熔岩喷溢,其流纹岩中或多或少 含有同源的流纹质角砾、球粒和球泡,且在火山活动 期间有多次爆发间断。 亏损 Ba、Nb、P、Ti 等元素,与上地壳平均微量元素 含量较为相似,说明该期火山岩中存在较多上地壳 成分,其中火山碎屑岩中的岩屑是重要的上地壳组 分存在形式,而在火山熔岩中上地壳组分可能是以 岩浆混染形式影响了该期火山岩的化学组成。 在各种微量元素中,不同样品之间含量差别最 明显的元素是 P,其次是 Ti,这两个元素均是显著亏 损的元素,且二者之间存在明显的相关关系,但二者 与 Ba 及 Nb 等亏损元素之间的相关关系不明显。 这说明,Ba、Nb、P、Ti 4 个元素亏损不仅仅是由上地 壳组分混染岩浆造成的,矿物分离结晶是一个重要 原因,这可以从 P 与 Eu 之间的相关性得到证实,磷 灰石的分离结晶最有可能造成这种现象。 6ꢀ 讨ꢀ 论 (1)岩石形成于大陆边缘裂谷环境。 主量元素 4 2 ꢀ ꢀ 巩庆伟:内蒙古东沟营林站地区晚侏罗世满克头鄂博期火山岩地球化学特征ꢀ ꢀ 2019 年 8 月第 8 期 组合特征表明,满克头鄂博期火山岩富含 SiO2 及 K2 O + Na2 O, Al2 O3 过 饱 和, 其 K2 O 含 量 很 高,w(K2 O) / w(Na2 O) 为 0. 7 ~ 1. 0,主要岩石类型 为流纹岩和碱性流纹岩,属大陆边缘钙碱性流纹岩 建造。 富钾的火山岩一般形成于裂谷向稳定大陆边 形式影响了该期火山岩的化学组成。 在各种微量元 素中,不同样品之间含量差别最明显的元素是 P,其 次是 Ti,这两个元素均是显著亏损的元素,且二者 之间存在明显的相关关系,但二者与 Ba 及 Nb 等亏 损元素之间的相关关系不明显。 这说明,Ba、Nb、P、 Ti 4 个元素亏损不仅仅是由上地壳组分混染岩浆造 [ 5] 缘过渡的环境 。 本区满克头鄂博期火山岩的∑ REE 特征以及较高的 Al2 O3 值等,显示了岩石形成 于大陆背景。 本期火山岩富含 K2 O、w( ꢂFeO) / w [ 5] 成的 ,矿物分离结晶是一个重要原因,这可以从 P 与 Eu 之间的相关性得到证实,磷灰石的分离结晶 最有可能造成这种现象。 ( MgO)高、及低的 w(CaO) / w(Na2 O+K2 O)值,也反 映了岩石形成于裂谷环境,中生代晚期本区处于环 太平洋或者鄂霍茨克海俯冲构造带内,故岩石形成 于大陆边缘裂谷环境中。 侏罗纪中、晚期,受太平洋 板块运动的影响,大兴安岭地区在隆起上产生了一 系列以 NNE 向为主的走滑拉伸断裂,使区域性隆起 开始分化解体;西部海拉尔地区出现大陆边缘裂谷 及断陷盆地等;东部产生了松辽断陷,本地区则逐渐 隆起发生火山喷发。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ [ 1]ꢀ 许ꢀ 坤,杨建国. 中国北方侏罗系———东北地层区[M]. 北京: 石油工业出版社, 2003. 2]ꢀ 周其林 ,王献忠,吉ꢀ 峰,等. 大兴安岭中生代火山岩地层对比 [ J]. 地质论评 ,2013(6):1077-1084. [3]ꢀ 潘世语,迟效国,孙ꢀ 巍,等. 内蒙古苏尼特右旗晚石炭世本巴 图组火山岩地球化学特征及构造意义. [ J]. 世界地质,2012 ( 1):40-50 [ 4]ꢀ 巩庆伟. 内蒙古呼伦贝尔东沟林营站等四幅 1 ∶5 万区域矿产 地质调查报告[R]. 郑州:河南省地质矿产勘查开发局第一地 质勘查院,2014. ( 2)本期火山岩成岩物质较多的来源于地壳。 微量元素蛛网图解显示,满克头鄂博期火山岩亏损 Ba、Nb、P、Ti 等元素,与上地壳平均微量元素含量较 为相似,说明该期火山岩中存在较多上地壳成分,其 中火山碎屑岩中的岩屑是重要的上地壳组分存在形 式,而在火山熔岩中上地壳组分可能是以岩浆混染 [5]ꢀ 丁建华,肖成东,秦正永. 洞子沟地区大红峪组富钾火山岩岩 石学、地球化学特征[ J]. 地质调查与研究,2005,28(2):100- 105. ( 收稿日期 2019-01-28ꢀ 责任编辑ꢀ 王小兵) ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ( 上接第 37 页) 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 3 . 2ꢀ 矿石特征 [ [ 1]ꢀ 宋国明. 塞拉利昂矿业投资环境[J]. 国土资源情报,2012(3): -14. 矿石结构以鳞片状变晶结构、粒状变晶结构为 8 主,并有交代溶蚀结构、交代残余结构、交代变晶结 2]ꢀ 董少波,马林霄. 塞拉利昂北方省 SOKOYA 铁矿地质特征及成 因[J]. 现代矿业,2016(2):86-89. 构等。 矿 石 构 造 以 条 带 状 构 造、 浸 染 状 构 造 为 [ 8-9] 。 金属矿物主要为磁铁矿,少量黄铁矿、磁黄 主 [3]ꢀ 董少波,曾瑞垠,朱江建,等. 塞拉利昂北方省 Gpafaya 铁矿地 质特征及成因浅析[J]. 矿产勘查,2016,7(4):683-690. 铁矿和黄铜矿、赤铁矿、褐铁矿等;非金属矿物主要 为石英、黑云母,石榴石。 磁铁矿多呈变晶的他形— 半自形粒状嵌布在矿石中,与其他暗色矿物相对富 集,在浅色矿物间定向排列形成条带。 [ 4]ꢀ 杨建岭,吕建刚,张ꢀ 冲,等. 塞拉利昂北方省 NHC-3 航磁异常 区铁矿地质特征及找矿标志[J]. 吉林地质,2015,34(1):79- 84. [ 5]ꢀ 董少波,阴元军,马林霄,等. 塞拉利昂北方省 MALUMPO 矿区 铁矿详查报告[R]. 北京:中色地科矿产勘查股份有限公司, 4 ꢀ 结ꢀ 论 2 014. ( 1)马伦坡铁矿位于塞拉利昂中部苏拉山—坎 [ [ 6]ꢀ 马林霄,董少波,周朝宪,等. 塞拉利昂 Yirisen 金矿地质特征及 成因浅析[J]. 矿产勘查,2015,6(4):311-317. 格瑞丘陵超大型—大型铁矿成矿带内,成矿地质条 件优越,为一 BIF 型铁矿。 受后期构造—岩浆作用 影响,矿床分为东西两个矿段,矿体主要赋存在条带 状磁铁石英岩中,呈陡倾单斜形态顺层产出。 7]ꢀ 阴元军,王ꢀ 洋,张ꢀ 岩,等. 塞拉利昂北方省 MALUMPO 铁矿 NHC-4 矿段地质特征及找矿标志[J]. 矿产勘查,2018,9(10): 1997-2006. [ [ 8]ꢀ 管宏梓. 内蒙苏右旗巴音布拉格铁矿地质特征及资源潜力浅 析[J]. 中国金属通报,2018(10):16-17. ( 2)矿体厚度变化较稳定,品位分布均匀,矿体 厚度和品位呈正相关,在空间位置上矿石的 TFe 和 mFe 品位基本同步变化。 矿石结构构造以鳞片状变 晶结构、条带状构造为主,矿石的工业类型属磁性需 选铁矿石。 9]ꢀ 李庆武,张ꢀ 斌,张红红,等. 塔东铁矿床成矿规律新认识[J]. 吉林地质,2010,29(4):59-61. ( 收稿日期 2019-03-18ꢀ 责任编辑ꢀ 王小兵) 4 3
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