浙東南五部地區(qū)永康群火山巖巖石地球化學(xué)研究

肖志偉,章衛(wèi)星

(1.寧波冶金勘察設(shè)計研究股份有限公司,寧波 315041;2浙江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊,寧波 315012)

研究區(qū)位于浙東南火山活動帶中部的括蒼山火山噴發(fā)區(qū)[1—2]。區(qū)內(nèi)晚侏羅世至早白堊世火山活動規(guī)模大、時間長,形成了一套巨厚的陸相火山巖系。包括晚侏羅世磨石山群、早白堊世永康群。其中永康群以酸性、中酸性火山巖為主,主要分布于寧溪火山構(gòu)造洼地。洼地早期接受河湖相沉積,中期以火山噴發(fā)為主,并伴有間歇性沉積,晚期則出現(xiàn)零星的火山噴溢,形成一套較完整的火山旋回(圖1)。本文重點闡述區(qū)內(nèi)永康群火山巖的巖石地球化學(xué)特征,并就其巖漿成因類型、構(gòu)造背景等問題進行討論。

1 巖石化學(xué)特征

永康群火山巖巖性十分復(fù)雜,中酸性均有發(fā)育,巖石類型包括中—基性熔巖、不同熔結(jié)程度的熔結(jié)凝灰?guī)r、各種粒級的沉凝灰?guī)r及火山—沉積碎屑巖等過渡性巖類。另據(jù)火山巖相基本分類原則可劃分為空落相、火山碎屑流相、噴溢相、侵出相、火山頸相、潛火山巖相和噴發(fā)沉積相等7種巖相類型。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)永康群火山巖巖石化學(xué)成分(表1),按李兆鼐火山巖化學(xué)定量分類圖投影(圖2)和區(qū)域地質(zhì)調(diào)查可知[3]:永康群火山巖具有2個旋回:第1旋回以流紋巖、堿長流紋巖、石英安粗巖、英安巖和堿性玄武巖類為主;第2旋回為堿長流紋巖類,該旋回與區(qū)域特征較為一致,具雙峰式火山巖特點。巖石組合類型為玄武巖類—英安巖類—石英安粗巖類—堿長流紋巖類。

圖1 浙東南五部地區(qū)地質(zhì)略圖

圖2 火山巖化學(xué)定量分類圖解(李兆鼐,1984)

表1 五部地區(qū)永康群火山巖巖石化學(xué)成分含量表/μg·g-1

巖石化學(xué)成分顯示永康群火山巖SiO2含量變化范圍較大,為46.53%～77.18%,其中流紋巖類以低鋁、貧鈣鎂、高堿(尤其富鉀)為特征;玄武(安山)玢巖以高鋁、富鈣鎂、富堿為特征;英安巖、石英安粗巖類以低鋁、貧鈣鎂、富堿為主要特征。根據(jù)K2 O-SiO2圖解關(guān)系(圖2),永康群火山巖整體上是一套高鉀鈣堿性系列巖石。

圖3 永康群火山巖K2 O-SiO2圖解

永康群火山巖SiO2含量在52.0%～65.0%區(qū)間出現(xiàn)空白,而基性巖很不發(fā)育,表現(xiàn)為弱雙峰式不連續(xù)演化特征。SiO2＜52.0%的基性巖部分,A l2O3 、P2O5 、TiO2 、TFe、MgO 、CaO 含量均較高 ,顯示該巖類基性的特征。而SiO2＞65.0%部分,A l2O3、P2O5、TiO2 、M gO 、TFe、CaO 隨 SiO2 增加而明顯下降,Na2O緩慢下降,而K2O明顯上升。雙峰式不連續(xù)演化特征明顯,表明巖漿演化早期進行鐵、鎂礦物和基性斜長石結(jié)晶分餾作用為主,晚期則以石英和鉀長石的結(jié)晶分離作用為主。

2 微量元素特征

研究區(qū)內(nèi)永康群火山巖微量元素及主要參數(shù)(表2)表明:噴出巖中所含微量元素以 Pb、Nb、Cr含量高,Sr含量低為特點。其中Pb為酸性巖維氏值1.5倍～1.8倍 ,Nb為1.3倍～1.6倍,Cr為1.5倍～3.5倍。Zn、Y元素豐度接近于維氏值。其余元素一般低于維氏值,其中S含量一般僅為維氏值1/4左右。

潛火山巖中的玄武玢巖Pb、Ag、Ba含量較高,為維氏基性巖值4 倍～5 倍,M o、Ga、Y、Zr、Sr相當(dāng)于維氏值1.2 倍 ～ 2 倍,Zn、Mn、Ti、Ni、Co接近于維氏值,Cu、Nb偏低;而Ag、Mo兩元素變異系數(shù)較高。安山玢巖Cr含量較高,達維氏中性巖值的3.5倍,Pb、Mo、Co偏高,為維氏值1.5倍～1.7倍,Zn、Ba、Ni、Ga、Y 接近維氏值,Cu 、Zr明顯偏低 。稍具規(guī)模的一些酸性潛火山巖,常以 M o、Ag、Cr含量高為特征,豐度值分別可達維氏酸性巖值的7.7倍、10倍和4.5倍,Pb、Cu均大于維氏值,Ga、Y、Nb接近維氏值,Sr、Ba、Ti、Zr等偏低;其中 Mo、Ag變異系數(shù)高。

表2 五部地區(qū)永康群潛火山巖微量元素平均含量表/μg·g-1

因此,區(qū)內(nèi)永康群火山巖微量元素特征如下:

(1)普遍含 Pb 、Zn、Cu 、Ga、Y 、Nb 、Zr、M n 、Ti、Cr、Sr、Ba等 12 種元素 ,部分含 Sn、Mo、Ag、La 等;

(2)Pb、Nb、Zr、Cr、Ba等元素含量明顯偏高,尤以Pb、Cr豐度值大為特征。Pb元素豐度值穩(wěn)定在維氏值2倍左右,說明整個研究區(qū)位于Pb高背景地球化學(xué)場中。Cr元素含量在維氏值1.4倍～6倍之間變化,大部分穩(wěn)定在3倍左右;

(3)Zn一般接近于酸性巖維氏值,略有波動;

(4)Ga、Y含量穩(wěn)定,略低于酸性巖維氏值;

(5)Sr含量普遍偏低。區(qū)內(nèi)以永康群第2旋回地層中Sr豐度值最小;

(6)同一地層單元中中酸性巖 Pb 、Ga、Ti、Sr、Ba等含量往往高于酸性巖相應(yīng)的元素豐度值。

3 稀土元素特征

研究區(qū)內(nèi)永康群火山巖稀土元素特征參數(shù)見表3。

火山巖稀土總量:石英粗面巖最高,為294.07×10-6,依次為石英安粗巖、堿長流紋巖類、英安巖、玄武巖,玄武安山巖最低,為121.65×10-6。輕重稀土比值亦然。而δEu值從玄武巖到流紋巖,隨酸度增高而依次降低,即從富集演化為中度銪虧損。

火山巖的稀土總量、輕重稀土比值和δEu值均反映了火山巖具旋回性演變特征?？偟目磥?火山巖稀土總量由低到高,輕重稀土比值變化不大,δEu值從弱的銪富集到中度銪虧損。此外,就巖性而言,稀土總量、輕重稀土比值在中酸—酸偏堿性巖中相對較高。

4 火山巖巖漿成因和火山活動構(gòu)造環(huán)境討論

4.1 巖石成因類型

研究區(qū)中生代火山巖以偏堿質(zhì)的酸性、中酸性火山巖為主。巖石化學(xué)的演化特征反映其為不同構(gòu)造環(huán)境下形成的高鉀鈣堿質(zhì)系列巖石[4—5]。稀土元素特征表明普遍具有中到小Eu負異常。上述特征均顯示本區(qū)火山巖為Ⅰ型(同熔型)巖漿類型。

表3 五部地區(qū)永康群火山巖稀土元素特征參數(shù)一覽表

但是,根據(jù)火山巖DI-(Na2O+K2O)圖解(圖4)可知,區(qū)內(nèi)火山巖少數(shù)落在S型巖漿區(qū)(改造型),有個別落在A型巖漿區(qū)。

綜上所述,依照區(qū)內(nèi)火山巖的主要特征以及浙東區(qū)域資料對比認為:永康群火山巖的成因類型為不典型的I型。

圖4 火山巖 DI-(Na2 O+K2 O)圖解

4.2 火山巖漿活動構(gòu)造環(huán)境

由火山巖里特曼指數(shù)與戈蒂尼指數(shù)對數(shù)圖解(圖5)可知,區(qū)內(nèi)巖石的投點幾乎都落在日本火山巖(J)與C區(qū)(派生的堿性、偏堿性巖)之間的B區(qū)(造山帶)內(nèi),僅基性巖落于C區(qū)。由此表明:研究區(qū)火山巖不同于日本火山巖,其形成環(huán)境有所差異。

據(jù)前人巖石化學(xué)資料研究[6—7],浙東南沿?；鹕綆r主要化學(xué)成分以相對高K2O、SiO2、A l2O3而低CaO為特征,與東太平洋沿岸較為接近,特別是與美國西部及美洲西部的火山巖非常相似;而與西太平洋(日本、臺灣、千島、堪察加半島)和西南火山島弧火山巖差別較大,后者更富 CaO、Na2 O而貧K2O。

圖5 火山巖logδ-logτ圖解

本文研究認為,研究區(qū)巖石化學(xué)成分特點與前人統(tǒng)計的資料相吻合,其中生代時期火山巖漿活動構(gòu)造環(huán)境,既非典型的安第斯型活動大陸邊緣,也非島弧環(huán)境,而是活動大陸邊緣靠近板內(nèi)的構(gòu)造環(huán)境。

綜上所述,永康群火山巖是處在走滑拉張環(huán)境下,形成的一套不連續(xù)演化的高鉀鈣堿性玄武巖類—英安巖類—石英安粗巖類—堿長流紋巖類的雙峰式組合,巖漿來源于殼幔過渡帶,以殼幔混熔巖漿為主,巖石成因類型為不典型的Ⅰ型。

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