新疆博樂(lè)地區(qū)下二疊統(tǒng)烏郎組火山巖特征與構(gòu)造環(huán)境分析

潘明臣，于海峰，王福君，梁有為，丁 偉，李 艷，徐桂巖

（遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連116100）

新疆博樂(lè)地區(qū)下二疊統(tǒng)烏郎組火山巖特征與構(gòu)造環(huán)境分析

潘明臣，于海峰，王福君，梁有為，丁 偉，李 艷，徐桂巖

（遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連116100）

烏郎組火山巖分布于哈薩克斯坦－準(zhǔn)噶爾板塊（Ⅰ級(jí)）伊犁微板塊（Ⅱ級(jí)）阿拉套晚古生代陸緣盆地（Ⅲ級(jí)）與準(zhǔn)噶爾微板塊（Ⅱ級(jí)）接壤帶附近.火山活動(dòng)相對(duì)較弱，火山巖漿從基性—中性—酸性均有活動(dòng).區(qū)內(nèi)堿玄巖為板內(nèi)玄武巖，安山巖及流紋巖為陸內(nèi)碰撞造山帶環(huán)境形成.烏郎組堿玄巖的堿度為強(qiáng)堿性；安山巖、流紋巖、流紋斑巖的堿度為亞堿性.中性安山巖銣鍶等時(shí)線同位素年齡為282.5±2.6 Ma，時(shí)代為早二疊世.由此推斷，阿拉山口地區(qū)伊犁微板塊與準(zhǔn)噶爾微板塊在早二疊世時(shí)就已經(jīng)縫合，形成陸內(nèi)斷陷盆地，并發(fā)育陸相火山巖－碎屑巖建造.

下二疊統(tǒng)；火山巖；地球化學(xué)；構(gòu)造環(huán)境；阿拉山口；新疆

哈薩克斯坦－準(zhǔn)噶爾板塊是以一系列微陸塊、島弧地體及鑲嵌于其間不同時(shí)期的褶皺帶為主的巨型復(fù)合造山帶，又稱中亞造山帶.它是夾于北部西伯利亞板塊和南部塔里木板塊、中朝板塊之間的，在亞洲洋形成、演化和消亡過(guò)程中伴隨諸多陸塊拼合增生、俯沖、碰撞造山的產(chǎn)物，是世界上最復(fù)雜的造山帶之一［1-2］.本文以博樂(lè)阿拉山口地區(qū)下二疊統(tǒng)烏郎組火山巖為研究對(duì)象，在巖石學(xué)、地球化學(xué)、銣鍶等時(shí)線同位素測(cè)年研究的基礎(chǔ)上，探討其巖石成因和形成環(huán)境，為研究伊犁微板塊與準(zhǔn)噶爾微板塊閉合時(shí)間提供依據(jù).

1 地質(zhì)概況

下二疊統(tǒng)烏郎組主要分布于博樂(lè)阿拉山口一帶.地層區(qū)劃隸屬塔里木-南疆地層大區(qū)，中南天山-北天山地層區(qū)，中天山-馬鬃山地層分區(qū)的阿拉套地層小區(qū).大地構(gòu)造位置位于伊犁微板塊古生代活動(dòng)陸緣（圖1）［3］.

烏郎組主要為一套復(fù)成分礫巖的陸相火山巖及粗碎屑巖組合.陸緣中粗碎屑物層狀特征明顯，厚度較大，位于該套地層的中下部，基性、中性火山巖呈夾層分布其中；酸性、中酸性火山巖呈面狀分布于該套地層中上部.火山巖漿具有由中性、基性向中酸性、酸性演化的特點(diǎn)，下部夾有少量酸性巖漿.

烏郎組角度不整合于上泥盆統(tǒng)托斯庫(kù)爾他烏組、下石炭統(tǒng)阿克沙克組及石炭紀(jì)花崗巖體之上，其上被第四系覆蓋.

2 巖石地球化學(xué)

2.1 巖石學(xué)特征

該套火山巖主要為火山熔巖.噴溢相火山巖的巖石類(lèi)型有堿玄巖、玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖.其中酸性、中酸性熔巖占主體，約占熔巖的80%；中性熔巖、基性熔巖、潛火山巖為次.流紋斑巖呈脈狀沿層理方向侵入中下部的沉積層中，而流紋巖呈面狀產(chǎn)于該套火山巖中上部.爆發(fā)相火山巖呈夾層產(chǎn)于中下部沉積巖中，巖石類(lèi)型有火山角礫巖、晶屑玻屑凝灰?guī)r、熔結(jié)火山角礫玻屑凝灰?guī)r.

（1）堿玄巖、玄武巖：呈夾層分布于中下部碎屑巖中，巖石為灰黑色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.斑晶含量約20%，由斜長(zhǎng)石和普通輝石組成.其中以斜長(zhǎng)石為主，半自形板狀，雙晶發(fā)育，大小為0.2 mm×（0.5×3）mm；普通輝石少量，粒狀，黑云母化，粒徑0.4～0.8 mm.基質(zhì)為間粒結(jié)構(gòu)，由斜長(zhǎng)石、普通輝石及磁鐵礦組成.

（2）安山巖：較為發(fā)育，呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)于中下部碎屑巖中，延伸較遠(yuǎn)，較為穩(wěn)定.巖石新鮮面為綠灰色，風(fēng)化面為灰色、灰黑色，無(wú)斑和少斑結(jié)構(gòu)，局部氣孔杏仁狀構(gòu)造.杏仁體略呈定向排列，細(xì)長(zhǎng)條狀，大?。?～2）mm×（2～15）mm ，內(nèi)充填綠泥石、石英、蛋白石等.斑晶含量小于5%，成分為斜長(zhǎng)石，半自形板狀，大小為（0.2～1）mm×（0.3～2）mm.基質(zhì)為玻晶交織結(jié)構(gòu)，由斜長(zhǎng)石、玻璃質(zhì)、暗色礦物組成.斜長(zhǎng)石80%～85%，半自形板狀，大小為 0.01 mm×（0.04～0.2）mm，大致平行定向排列.其間分布玻璃質(zhì)和暗色礦物，玻璃質(zhì)已脫玻蝕變?yōu)榫G泥石、碳酸鹽、長(zhǎng)英質(zhì)集合體；暗色礦物已蝕變?yōu)樘妓猁}集合體.

（3）英安巖：為深灰色，斑狀結(jié)構(gòu).斑晶含量5%，為斜長(zhǎng)石，半自形板狀，大小多為（0.2～0.4）mm×（0.4～0.8）mm，輕微泥化.基質(zhì)具包含微晶結(jié)構(gòu)，潛晶狀石英為主晶，內(nèi)包含微晶狀斜長(zhǎng)石客晶.

（4）流紋巖：較為發(fā)育，主要分布于烏郎組中上部.巖石為灰紫色、紫紅色、淺灰色，斑狀結(jié)構(gòu).斑晶含量10%～30%，為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英.其中鉀長(zhǎng)石含量10%～20%，淺肉紅色，半自形板狀—他形粒狀，一般粒徑為0.4～2 mm，具泥化；斜長(zhǎng)石50%～70%，灰白色，半自形板狀，一般粒徑為0.4～3 mm，環(huán)帶構(gòu)造發(fā)育，具絹云母化；石英25%～30%，粒狀，受到熔蝕作用，一般粒徑為0.2～1.5 mm.基質(zhì)為霏細(xì)結(jié)構(gòu)，以長(zhǎng)石和石英雛晶為主.

2.2 巖石化學(xué)特征

下二疊統(tǒng)烏郎組火山巖的巖石化學(xué)及參數(shù)特征見(jiàn)表1.

在火山巖硅-堿圖上（圖 2）［4-5］，火山巖樣品落入堿玄巖、安山巖、流紋巖區(qū)中.隨著火山巖漿由基性—中性—酸性的變化，SiO2、K2O和Na2O含量呈遞增的變化；而 Al2O3、TFe、MnO、CaO、TiO2呈遞減的變化.

堿玄巖與世界和中國(guó)的玄武巖相比，具高Al、Ti、Ca，低Si、Mg、K的特點(diǎn)，屬鈉質(zhì)類(lèi)型.安山巖與世界和中國(guó)的安山巖相比，具高 Si、Ti、Mn，低 Al、Mg、K 的特點(diǎn).流紋巖與世界和中國(guó)的流紋巖相比，具高Si、Ca，低Al、Ti、Fe、Mn，略低 K 的特點(diǎn).

堿玄巖的堿度里特曼指數(shù)（δ值）為9.58，屬?gòu)?qiáng)堿性，為強(qiáng)堿性系列；安山巖、流紋巖、流紋斑巖的堿度為亞堿性，屬亞堿性系列.在Irvine等硅-堿關(guān)系圖解中，堿玄巖投影點(diǎn)落在堿性區(qū).安山巖、流紋巖、流紋斑巖投影點(diǎn)落在亞堿性區(qū).

采用Irvine（1971）三角圖解，烏郎組堿玄巖為強(qiáng)堿性系列中的鈉質(zhì)系列火山巖.

從A-F-M三角圖解中可知，烏郎組安山巖為亞堿性系列中的拉斑玄武巖系列火山巖；流紋巖、流紋斑巖為亞堿性系列中的鈣堿性系列火山巖.

2.3 稀土元素特征

烏郎組火山巖稀土元素含量及參數(shù)值見(jiàn)表2.圖3為稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解.從圖3、表2中可以看出：各巖類(lèi)稀土元素總量（ΣREE）在84.19～206.82之間變化，且輕重稀土比值（L/H）均大于1，表明烏郎組火山巖從基性到酸性分異程度均較高.堿玄巖略顯正銪異常，安山巖略顯負(fù)銪異常，流紋巖及流紋斑巖負(fù)銪異常明顯.火山巖由基性到酸性，δEu值由正銪異常到負(fù)銪異常，越向酸性負(fù)銪異常越明顯.（La/Yb）N、（Ce/Yb）N比值較大，變化范圍為 1.37～10.0，顯示該套火山巖的分鎦程度較高.稀土元素配分曲線向右傾斜，輕稀土明顯，重稀土略平坦，火山巖輕稀土為強(qiáng)富集型.

表1 烏朗組火山巖巖石化學(xué)成分、特征值一覽表Table 1 Lithochemical composition and characteristic values of the volcanic rocks of Wulang formation

2.4 微量元素特征

火山巖微量元素分析結(jié)果及參數(shù)特征見(jiàn)表3.在原始巖漿運(yùn)移過(guò)程中，主要元素、微量元素均發(fā)生規(guī)律性變化，微量元素的組合、比值和豐度反映原始巖漿的性質(zhì).利用Wood（1979）的微量元素圖解對(duì)火山巖15種元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化.從烏郎組火山巖微量元素蛛網(wǎng)圖（圖4）可以看出，堿玄巖微量元量配分曲線為相對(duì)平坦型，反映的成因信息為混合地幔源，熔融程度較高，分離結(jié)晶程度低.而安山巖、流紋巖微量元素配分曲線明顯向右傾斜，為強(qiáng)不相容元素富集型的分配型式，與新西蘭火山弧英安巖和流紋巖的微量元素比值蛛網(wǎng)圖相似.火山巖以Rb、U、K等元素的富集和Nb、P、Ti等元素的虧損為特征.反映的成因信息為交代地幔源，熔融程度低，分離結(jié)晶程度強(qiáng)的殘余熔體.

表2 烏郎組火山巖稀土元素及參數(shù)值特征表Table 2 Rare earth element data of the volcanic rocks of Wulang formation

3 銣鍶等時(shí)線測(cè)年

本次工作取得同位素測(cè)年樣品一件，巖性為灰綠色少斑狀安山巖，該巖石呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)于中下部碎屑巖中，延伸較遠(yuǎn)，較為穩(wěn)定，厚度約100m.對(duì)其垂直均勻分布取6個(gè)點(diǎn)，由吉林大學(xué)測(cè)試科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心測(cè)試，銣鍶等時(shí)線年齡值為282.5±2.6 Ma（見(jiàn)表4）.

4 構(gòu)造環(huán)境探討

板塊構(gòu)造的演化制約著火山作用的性質(zhì)與特點(diǎn).在不同的大地構(gòu)造環(huán)境中形成的火山巖，不僅巖石組合和演化系列不同，而且其地球化學(xué)特征的系統(tǒng)變化也不同.因此，火山巖的研究已成為構(gòu)造環(huán)境研究中不可缺少的一部分.

表3 烏郎組火山巖微量元素含量表Table 3 Trace element content of the volcanic rocks of Wulang formation

利用巖石化學(xué)數(shù)值投點(diǎn)于里特曼-戈蒂里圖解上（圖5）.早二疊世烏郎組火山巖中堿玄巖投影點(diǎn)落在非造山帶火山巖中（A區(qū)），安山巖和流紋巖投影點(diǎn)落在島弧及活動(dòng)大陸邊緣火山巖區(qū)（B區(qū)）.在火山巖F2-F1圖解（圖6）中，早二疊世烏郎組火山巖中堿玄巖投影點(diǎn)落在板塊內(nèi)玄武巖區(qū).

表4 銣鍶等時(shí)線實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果表Table 4 Testing result of Rb-Sr isochron

5 結(jié)論

伊犁微板塊與準(zhǔn)噶爾微板塊在早二疊世之前就已閉合.烏郎組火山巖顯示陸相噴發(fā)特征，巖石地球化學(xué)特征顯示其形成于大陸板內(nèi)伸展環(huán)境，是晚古生代伊犁微板塊與準(zhǔn)噶爾微板塊碰撞造山后松馳階段的產(chǎn)物.早二疊世阿拉山口地區(qū)已處于一個(gè)統(tǒng)一的區(qū)域伸展背景之下，局部形成斷陷盆地.由此可以推斷，阿拉山口地區(qū)晚古生代碰撞造山的峰期在早二疊世之前已經(jīng)結(jié)束，并在此時(shí)接受了一套陸相地層和火山巖的堆積.

［1］新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.新疆維吾爾自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社，1993:488—491.

［2］肖序常，何國(guó)琦，成守德，等.中國(guó)新疆及鄰區(qū)大地構(gòu)造圖［M］.北京：地質(zhì)出版社，2004.

［3］董連慧，李衛(wèi)東，張良臣.新疆大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨捌涮卣鳎跘］//第6屆新疆天山地質(zhì)礦產(chǎn)資源學(xué)術(shù)會(huì)議討論會(huì)論文集.烏魯木齊：中國(guó)青少年出版社，2008:27—32.

［4］李昌年.火成巖微量元素巖石學(xué)［M］.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1992.

［5］聶保鋒，等.新疆三塘湖盆地牛東區(qū)塊晚石炭世—二疊紀(jì)火山巖特征與構(gòu)造環(huán)境分析［J］.新疆地質(zhì)，2009，27（3）:217—221.

CHARACTERISTICS AND TECTONIC SETTING OF THE PERMIAN VOLCANIC ROCKS IN BOLE AREA,XINJIANG

PAN Ming-chen,YU Hai-feng,WANG Fu-jun,LIANG You-wei,DING Wei,LI Yan,XU Gui-yan

（Liaoning Institute of Geological Survey,Dalian 116100,Liaoning Province,China）

The volcanic rocks of Wulang formation are scattered in the Late Paleozoic Alataw continental marginal basin near the contact between Ili micro-plate and Junggar micro-plate of the Kazakhstan-Junggar plate.The volcanic activities are relatively weak,with basic,intermediate and acid magma.The tectonic environment of the tephrite in the area is intraplate;while that of the andesite and rhyolite is intracontinental collision orogenic belt.The alkalinity of the tephrite of Wulang formation is strong.The andesite,rhyolite and rhyolite porphyry are sub-alkaline.The Rb-Sr isotopic age of the intermediate andesite is 282.5±2.6 Ma,in Early Permian.It can be inferred that,in Alataw area,the Ili micro-plate and Junggar micro-plate have been sutured since Early Permian,forming intracontinental fault basin,with the development of continental volcanic-clastic rock formation.

Lower Permian;volcanic rock;geochemistry;tectonic environment;Alataw area;Xinjiang

1671-1947（2011）03-0226-05

P588.14

A

2010－06－07；

2010-07-16.編輯：李蘭英.

新疆博樂(lè)市阿拉山口西一帶1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目（XJQDZ2008-04）資助.

潘明臣（1971—），男，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)研究工作，通信地址遼寧省大連市金州區(qū)遼寧省地質(zhì)勘查院，E-mail//PMC108@163.com