內(nèi)蒙古滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖成因及構(gòu)造地質(zhì)背景

李長華，衛(wèi)三元，陳貴海，翁義軍，姜 山，楊志亮

（1.核工業(yè)243大隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024006；2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

內(nèi)蒙古滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖成因及構(gòu)造地質(zhì)背景

李長華1，衛(wèi)三元2，陳貴海1，翁義軍1，姜 山1，楊志亮1

（1.核工業(yè)243大隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024006；2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

內(nèi)蒙古滿洲里地區(qū)位于大興安嶺中生代火山巖帶的中北段，晚侏羅世—早白堊世火山巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，由于NE向切殼斷裂長期活動(dòng)，導(dǎo)致中基性火山巖沿?cái)嗔殉示€狀分布。就上侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組、上庫力組中段及下白堊統(tǒng)伊列克得組中基性火山巖漿巖的組合、旋回和巖石地球化學(xué)等方面的特征，論證了該地區(qū)中生代中基性火山巖漿巖形成的構(gòu)造地質(zhì)背景和成因。因此，認(rèn)為晚侏羅世中基性火山巖形成于板內(nèi)拉張的構(gòu)造環(huán)境，巖漿來源于上地幔，且有地殼物質(zhì)混熔。

滿洲里地區(qū)；中基性火山巖；構(gòu)造環(huán)境；巖漿來源

1 區(qū)域地質(zhì)特征

滿洲里地區(qū)位于大興安嶺中北段中生代火山巖帶——滿州里—新巴爾虎右旗火山噴發(fā)帶上，呈NE向帶狀展布?；鹕交顒?dòng)時(shí)期主要為晚侏羅世—早白堊世（圖1），根據(jù)巖石組合、噴發(fā)間斷、地層對(duì)比、不同時(shí)期火山構(gòu)造疊置關(guān)系以及同位素年齡等證據(jù)，火山巖漿活動(dòng)可劃分為3個(gè)火山旋回，即晚侏羅世的塔木蘭溝和上庫力旋回，以及早白堊世伊列克得旋回。

圖1 內(nèi)蒙古滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖分布略圖Fig.1 Distribution sketch of Mesozoic intermediatebasic volcanics in Manzhouli region，Inner Mongolia

塔木蘭溝旋回火山活動(dòng)以沿NE—NNE向深斷裂帶發(fā)育的裂隙式中基性巖漿噴溢為主，為一套包括安山玄武巖、玄武安山巖和玄武巖等巖石的組合。上庫力旋回火山巖漿活動(dòng)以串珠狀分布的中心式噴發(fā)為主，受NE—NNE向切殼斷裂帶與NW向基底斷裂帶相互交切，可進(jìn)一步分為早、中、晚期3個(gè)亞旋回，其中早、晚期亞旋回，巖性主要為一套流紋巖、霏細(xì)巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r等酸性熔巖及火山碎屑巖巖石組合。而中期亞旋回為一套安山巖、粗面巖、粗安巖、粗安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r等中性熔巖（偏堿性）及碎屑巖巖石組合。

伊列克得旋回的火山巖漿活動(dòng)也以沿NE—NNE向切殼斷裂帶呈裂隙式噴發(fā)的中基性巖漿為主，形成玄武巖、安山玄武巖和安山巖組合。通常與晚侏羅世火山構(gòu)造盆地相伴生或疊生其上。研究表明，晚侏羅世為古亞洲構(gòu)造域向太平洋構(gòu)造域的轉(zhuǎn)換時(shí)期，并開始了新的演化［1-2］，塔木蘭溝組、上庫力組是這一時(shí)期的產(chǎn)物，受NW向和NE向斷裂聯(lián)合控制，其中塔木蘭溝、上庫力中期和伊列克得等3期中基性巖漿噴溢，暗示著NE向切殼斷裂長期活動(dòng)，為鈾、有色金屬及貴金屬成礦創(chuàng)造了有利條件。因此，對(duì)其中生代中基性火山巖源區(qū)及構(gòu)造地質(zhì)背景的研究具有重要意義。

2 巖石學(xué)特征

滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖主要巖石類型為：（1）玄武安山巖：大面積分布，主要產(chǎn)于塔木蘭溝組和伊列克得組。巖石呈深灰色、灰色和灰黑色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、杏仁—?dú)饪谞顦?gòu)造。巖石由斑晶和基底兩部分組成，斑晶成分主要為中基性斜長石，環(huán)帶構(gòu)造發(fā)育，其次為輝石和角閃石?；|(zhì)為間隱—間粒結(jié)構(gòu)，微晶交織結(jié)構(gòu)，由長條狀半定向排列的斜長石微晶及充填其間的輝石、磁鐵礦和黑云母組成。巖石交代蝕變主要表現(xiàn)有斜長石輕微絹云母化和黏土、暗色礦物普遍綠泥石化。氣孔多充填瑪瑙、玉髓和綠泥石等。（2）安山巖：主要產(chǎn)于上庫力組中段和塔木蘭溝組。巖石一般呈灰綠色、深灰色、灰色、灰紫色和暗紫色，塊狀、氣孔—杏仁狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)（產(chǎn)于塔木蘭溝組的安山巖，片理化發(fā)育，為少斑或無斑結(jié)構(gòu)；產(chǎn)于上庫力組中段的安山巖，斑晶較多，多為大斑晶結(jié)構(gòu)），基質(zhì)主要為交織結(jié)構(gòu)，其次為半自形微晶結(jié)構(gòu)，主要礦物成分有中長石、拉長石、輝石、角閃石、黑云母和石英等，次生礦物有綠泥石、綠簾石和碳酸鹽，副礦物有磁鐵礦、磷灰石。（3）粗面巖：產(chǎn)于上庫力組中段。巖石呈淺紅褐色、灰紫色和暗紫色，斑狀結(jié)構(gòu)，粗大斑晶以鉀長石為特征，粒度為0.4～0.8 cm，小斑晶為透長石、歪長石、正長石和黑云母，堿性長石為半自形板柱狀晶體，有絹云母化、硅化。黑云母為自形晶體，具暗化邊，基質(zhì)為粗面結(jié)構(gòu)，由大量堿性長石微晶平行排列而成，其間有少量金屬礦物充填。 （4）黑云安山巖：產(chǎn)于上庫力組中段。巖石呈黑灰、青灰色，具斑狀結(jié)構(gòu)，杏仁構(gòu)造，斑晶礦物成分為中長石、黑云母及少量角閃石，長石聚片雙晶及環(huán)帶構(gòu)造發(fā)育，顯定向分布，暗色礦物內(nèi)部綠泥石化，邊緣為鐵質(zhì)集合體，主要為黑云母，含少量角閃石；基質(zhì)為板條狀斜長石微晶夾少量鐵質(zhì)、暗色礦物和隱晶玻璃質(zhì)等，粒度為0.03 mm×0.01 mm～0.05 mm×0.01 mm。巖石見少量氣孔，內(nèi)部由綠泥石、硅酸鹽和微晶石英充填。副礦物為磁鐵礦、磷灰石。

3 地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

利用46個(gè)樣品的火山巖化學(xué)分析結(jié)果，對(duì)本區(qū)塔木蘭溝組、上庫力組中段和伊列克得組火山巖石系列、巖石組合及化學(xué)成分進(jìn)行計(jì)算分析（表1、2）。

塔木蘭溝組巖石SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.34%～63.53%， 平均 w（K2O+Na2O）=6.51； 上庫力組中段巖石的SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.03%～69.68%，平均w（K2O+Na2O）=9.07；伊列克得組巖石SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.17%～55.84%，平均w（K2O+Na2O）=6.82，堿含量均較高。

w（Na2O）/w（K2O）： 塔木蘭溝組為 0.48～2.95（1.36），上庫力組中段為 0.13～1.23（0.86）， 伊列克得組為0.72～1.38（1.05）， 表現(xiàn)出在每個(gè)火山旋回從基性到中基性的演化過程中，w（Na2O）/w（K2O）值呈現(xiàn)越來越低的趨勢(shì)， 說明該區(qū)火山巖從早期到晚期由富鈉向富鉀演化。

表1 滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及主要參數(shù)［3］Table 1 Major element contents and main parameters of Mesozoic intermediate-basic volcanics in Manzhouli region［3］

表2 滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表［3］Table 2 Statistical results on CIPW standard minerals in Mesozoic intermediate-basic volcanics in Manzhouli region［3］

固結(jié)指數(shù)（Is）：塔木蘭溝組為4.09～32.50（16.4）， 伊 列 克 得 組 為 17.02～17.56（17.29），均小于40，說明火山巖由幔源原生巖漿經(jīng)過分異或同化作用而形成；上庫力組中段為1.81～21.87（6.18），表現(xiàn)出巖石越向酸性演化，固結(jié)指數(shù)越低。

分異指數(shù)（Id）： 塔木蘭溝組為 45.70～75.82（57.61）， 上庫力組 中 段 為 66.02～92.22（83.36）， 伊列克得組為 51.18～59.09（55.14），具有消減帶火山巖特征。

里特曼指數(shù)（σ）：塔木蘭溝組為1.32～7.75（3.14），多數(shù)為鈣堿性，少數(shù)則表現(xiàn)堿性；上庫力組中段為0.73～6.30（3.85），相對(duì)偏向堿性；伊列克得組為4.19～4.30（4.25），也偏向于堿性。

標(biāo)準(zhǔn)礦物（CIPW）：具有偏堿性的特征。塔木蘭溝組和伊列克得組斜長石（An）質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高（16.78%～23.85%），其次為上庫力組中段。上庫力組中段堿性長石（鉀長石和鈉長石）的大量出現(xiàn)，導(dǎo)致輕稀土元素較富。

圖2 TAS圖 （據(jù)Le Bas M J等，1986； IUGS，1989）Fig.2 TAS diagram （After Le Bas M J et al.， 1986；IUGS， 1989）

在 TAS 圖［4］上（圖 2），塔木蘭溝組、 伊列克得組落入堿性系列玄武安山巖、玄武粗安巖和粗安巖區(qū)；上庫力組中段大多數(shù)落入亞堿性系列粗面巖區(qū)，只有個(gè)別樣品落入英安巖和流紋巖區(qū)內(nèi)（有殼內(nèi)物質(zhì)混染）。對(duì)亞堿性系列巖石樣品在AFM圖上進(jìn)一步投影（圖3），結(jié)果均為鈣堿性系列。而上庫力組中段、塔木蘭溝組堿性火山巖系列巖石在Ab’-An-Or圖上（圖4），均落入鉀質(zhì)區(qū)。總體上看，該區(qū)中生代中基性火山巖具有富堿、富鉀和富鋁的特征。

圖3 AFM三端元圖 （據(jù)Irvine T N等，1971）Fig.3 AFM diagram （After Irvine T N et al.， 1971）

圖 4 Ab’-An-Or圖（據(jù) Irvine T N等， 1971）Fig.4 Ab’-An-Or diagram（After Irvine T N et al.， 1971）

3.2 微量元素

圖5 滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解［3］Fig.5 Primitive mantle trace element normalized diagram of Mesozoic intermediate-basic volcanics in Manzhouli region［3］

從火山巖的微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解（圖5）得出，塔木蘭溝組、伊列克得組巖石微量元素為右傾型，強(qiáng)烈虧損Nb、Ta、Ti和Y，富集 Rb、Ba、Zr和Hf等元素，巖石w（Zr）/w（Hf）值為 43.19～46.72。 上庫力組中段巖石的微量元素蛛網(wǎng)圖中樣品強(qiáng)烈虧損Nb、Ta、Sr和Ti， 富集Rb、Th、Zr和Hf等元素。

3.3 稀土元素

據(jù)稀土元素樣品分析結(jié)果（表3和圖6），塔木蘭溝組、上庫力組中段和伊列克得組沒有明顯負(fù)Eu異常，δEu分別為0.95、0.79和1.30，均接近于1，故認(rèn)為本區(qū)中生代中基性火山巖巖漿來源主要為上地幔，且有地殼物質(zhì)混熔。

4 討論與結(jié)論

4.1 巖漿來源及演化

圖6 滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解［3］Fig.6 Chondronite-normalized REE pattern of Mesozoic intermediate-basic volcanics in Manzhouli region［3］

一般認(rèn)為堿性巖是深部巖漿的產(chǎn)物［5］。本區(qū)塔木蘭溝旋回、上庫力組中期亞旋回和伊列克得旋回中基性火山巖具有隨SiO2增加，全堿含量連續(xù)增加的特征，反映出巖漿連續(xù)演化的特點(diǎn)。在本區(qū)安山玄武巖和玄武粗安巖中均見有代表幔源巖漿成因的橄欖石。據(jù)w（Na2O+K2O）-δEu 圖解（圖 7）， 大多數(shù)樣品落在幔源區(qū)和殼?；旌蠀^(qū)。

圖 7 w（Na2O+K2O）-δEu 圖解［5］Fig.7 Total alkaline-δEu diagram［5］

表3 滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖稀土元素分析結(jié)果及主要參數(shù)［3］Table 3 REE analytical results and main parameters of Mesozoic intermediate-basic volcanics in Manzhouli region［3］

另外，從鍶的初始比值 Ni（87Sr）/Ni（86Sr）來看，塔木蘭溝組比值為0.702 77～0.708 33、上庫力組中段為0.705 58、伊列克得組為0.717 07。這均暗示著該區(qū)中基性火山巖來源于上地幔，且有地殼物質(zhì)混熔［3］。

4.2 構(gòu)造地質(zhì)背景探討

火山作用與大地構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)。目前，對(duì)中國東北部（包括滿洲里地區(qū)）中生代火山巖帶成因環(huán)境有多種認(rèn)識(shí)：（1）太平洋板塊向大陸俯沖的產(chǎn)物［6］；（2）大陸裂谷帶的產(chǎn)物［7］；（3）東部大洋板塊向中國大陸俯沖作用和東部瀕太平洋造山巖石圈根帶拆沉作用相結(jié)合的產(chǎn)物［8］； （4）地幔熱柱活動(dòng)的結(jié)果［9］； （5）中生代大陸巖石圈內(nèi)部伸展背景下幔源巖漿積極參與地殼演化的一次造山運(yùn)動(dòng)［10］。

本區(qū)中基性火山巖為亞堿性和堿性過渡系列的玄武粗安巖、粗安巖和粗面玄武巖組合，與板內(nèi)及板緣的巖石組合接近；大離子親石元素Ba、Th和Sr明顯富集，具有板內(nèi)鉀質(zhì)熔巖的特征。本區(qū)晚侏羅世塔木蘭溝組和早白堊世伊列克得組中基性火山巖w（La）N/w（Yb）N為 6.84～18.56、 w（Ce）N/w（Yb）N為8.31～16.08，明顯高于洋殼和過渡地殼型火山巖w（La）N/w（Yb）N和 w（Ce）N/w（Yb）N比值， 與大陸裂谷堿性玄武巖和強(qiáng)拉張應(yīng)力場(chǎng)地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境形成的堿性玄武巖相類似［11］。暗示著本區(qū)火山巖形成于板內(nèi)拉張的構(gòu)造環(huán)境。

圖 8 log σ與 log τ關(guān)系圖 （據(jù) Rittmann A， 1970）Fig.8 Relationship diagram of log σ and log τ（After Rittmann A， 1970）

根據(jù)logσ與logτ關(guān)系圖（圖8）， 該區(qū)中基性火山巖多數(shù)樣品落在了B區(qū)，屬于消減帶火山巖。塔木蘭溝組火山巖樣品落在A、B和C 3個(gè)區(qū)域的分界線附近，表明在塔木蘭溝期大陸已經(jīng)開始活化，上庫力期火山活動(dòng)最強(qiáng)，伊列克得期大陸向穩(wěn)定期過渡；另外，上庫力組中段部分樣品落在C區(qū)，表明該段火山巖部分已經(jīng)演化為堿性巖，與TAS圖一致。

4.3 結(jié) 論

綜上分析，初步認(rèn)為大興安嶺中北段滿洲里地區(qū)中生代中基性火山巖具有富堿、富鉀和富鋁特征；形成于板內(nèi)拉張構(gòu)造環(huán)境；巖漿來源于上地幔，且有地殼物質(zhì)混熔。

［1］葛文春，林 強(qiáng)，孫德有，等.大興安嶺中生代玄武巖的地球化學(xué)特征:殼幔相互作用的證據(jù)［J］.巖石學(xué)報(bào)， 1999， 15（3）:397-407.

［2］趙 越，楊振宇，馬醒華，等.東亞大陸構(gòu)造發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折［J］.地質(zhì)科學(xué)， 1994， 29（2）:105-119.

［3］景建安.靈泉火山盆地鈾成礦條件分析［J］.東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2005， 28（3）:223-229.

［4］邱家驤，林景仟，王人鏡，等.巖石化學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1989:86-139.

［5］尹志剛，張躍龍，楊曉平，等.大興安嶺北部中生代火山巖特征及巖漿演化［J］.世界地質(zhì)，2006，25（2）:120-127.

［6］趙國龍，楊桂林，傅嘉友，等.大興安嶺中南部中生代火山巖［M］.北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社，1989:1-260.

［7］葛文春，林 強(qiáng)，李獻(xiàn)華，等.大興安嶺北部伊列克得組玄武巖的地球化學(xué)特征［J］.礦物巖石，2000，20（3）:14-18.

［8］鄧晉福，趙海玲，莫宣學(xué)，等.大陸根-柱構(gòu)造:大陸動(dòng)力學(xué)的鑰匙［M］.北京:地質(zhì)出版社，1996:18-24.

［9］林 強(qiáng)，葛文春，孫德有，等.東北地區(qū)中生代火山巖的大地構(gòu)造意義［J］.地質(zhì)科學(xué)， 1998， 33（2）:129-139.

［10］邵濟(jì)安，張履橋，牟保磊，等.大興安嶺中生代伸展造山過程中的巖漿作用［J］.地學(xué)前緣，1999，6（4）:339-346.

［11］王東方，周世光，孫成林，等.遼寧中西部中新生代火山巖的稀土元素測(cè)定、分布模式及其構(gòu)造意義［J］. 地球化學(xué)， 1985， 24（2）:134-141.

Genesis and tectonic geological setting of Mesozoic intermediate-basic volcanics in Manzhouli region，Inner Mongolia

LI Chang-hua1， WEI San-yuan2， CHEN Gui-hai1， WENG Yi-jun1，JIANG Shan1，YANG Zhi-liang1
（1.Geologic Party No.243， CNNC， Chifeng， Inner Mongolia 024006， China；2.Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Manzhouli region in Inner Mongolia is located at the mid-northern segment of Mesozoic volcanic belt in Da Xing’anling area.Due to the long-term activities of a NE-trending crustal fault，Late Jurassic-Early Cretaceous volcanic magma activity of intermediate-basic volcanics is strong and distributes along the fault as linear.Through analyzing the feature of the rock assemblage，cycles and petrogeochemistry of volcanic magmatism in Upper Jurassic Tamulangou Formation，middle segment of Upper Kuli Formation and Lower Cretaceous Yiliekede Formation，the tectonic geological setting and magama genesis are elaborated，Late Jurassic volcanics is considered to form in the tectonic setting of intraplate tension and the magma comes from the upper mantle with some melted crustal materials.

Manzhouli region； intermediate-basic volcanics； tectonic environment； magma sources

P619.14；P58

A

1672-0636（2010）01-0019-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.01.004

2009-10-20；

2009-12-14

李長華（1967—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)勘查工作。E-mail：chifeng243@163.com