新疆筆架山早二疊世火山巖帶巖石成因：來自巖石學、地球化學及同位素年代學的制約

夏昭德，姜常義，凌錦蘭

1.長安大學地球科學與資源學院，西安 710054

2.西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室，西安 710054

0 前言

塔里木板塊東北部的新疆北山地區(qū)（圖1a），二疊紀幔源巖漿活動強烈，形成了近百個鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)雜巖體以及基性－中基性火山巖帶。鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)巖主要分布于羅東－坡北一帶［1－2］（圖1b）和筆架山一帶［3］，其中，坡北巖體出露面積近200km2，筆架山巖帶長約90km，出露面積約1 000 km2。這2個巖帶中的巖體多為層狀巖體。近年來，坡 北［1－2］、紅 石 山［4－7］和 羅 東［8］巖 體 獲 得 的 鋯 石U-Pb諧和年齡多集中于（271.0±6.2）～（284.0±2.3）Ma，屬二疊紀烏拉爾世。一些學者對坡北、羅東、紅石山、漩渦嶺等巖體在巖石學、礦物學、地球化學等方面有了較深入的研究，OIB型高溫苦橄質(zhì)巖漿的發(fā)現(xiàn)證明這些巖體的形成是地幔柱活動的產(chǎn)物［8］。但對該區(qū)火山巖還缺少系統(tǒng)的研究，火山巖的源區(qū)性質(zhì)是什么？火山巖和侵入巖的關(guān)系又是如何，是否是同源巖漿演化的產(chǎn)物？等等諸類問題，需要進一步研究。筆者選擇出露最廣的筆架山二疊紀火山巖帶為研究對象，通過年代學、巖石學和地球化學等的研究，闡述火山巖的親緣關(guān)系、火山巖與侵入巖的關(guān)系、巖漿演化過程與源區(qū)特征。

1 筆架山二疊紀火山巖帶地質(zhì)概況

塔里木板塊東北部的筆架山二疊紀巖漿巖廣泛分布，位于白地洼－淤泥河斷裂帶以北，蠶頭山－小青山斷裂帶以南，屬于傳統(tǒng)意義上的北山裂谷的北帶［9－10］（圖1b）。筆架山二疊紀火山巖帶，分布于紅石山－筆架山鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)雜巖帶的北側(cè)。該火山巖帶屬紅柳河組，呈近東西向展布，東西長約70km，南北寬0.5～3.5km。筆架山二疊紀火山巖南側(cè)主要為下石炭統(tǒng)紅柳園組，北側(cè)主要為古元古界北山巖群和石炭系花崗巖，與南北兩側(cè)地質(zhì)體均為斷層接觸。本次工作選取筆架山二疊紀火山巖出露最寬的位置，測量了地質(zhì)剖面（圖1c中AB）。該組火山巖，地層產(chǎn)狀南傾，且較陡，傾角70°～80°。根據(jù)火山噴發(fā)特征可分為3個韻律：第Ⅰ韻律下部為玄武巖，上部為安山巖－杏仁狀安山巖夾少量英安巖、流紋巖，厚740m；第Ⅱ韻律底部以玄武巖－玄武質(zhì)安山巖為主，夾少量流紋巖、英安巖，厚116m；第Ⅲ韻律以凝灰?guī)r為主，夾少量玄武巖，厚500m（圖1d）。玄武巖與玄武質(zhì)安山巖厚度達500m，安山巖厚度達270m，英安巖厚度約80m，流紋巖厚度約10m。

圖1 筆架山一帶地質(zhì)圖及火山巖地層柱狀圖Fig.1 Sketch geological map of Bijiashan areas and volcanic stratigraphic columns

2 筆架山二疊紀火山巖帶特征

筆架山火山巖巖石特征如下：

玄武巖 灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具間粒－間隱結(jié)構(gòu)（圖2a、b）。斑晶主要為斜長石、普通輝石（表1），粒徑0.6mm×0.8mm～1.5mm×0.5mm，體積分數(shù)約15%。間粒－間隱結(jié)構(gòu)，不規(guī)則排列的細長條狀微晶斜長石顆粒構(gòu)成的三角形格架中充填有粒狀單斜輝石、磁鐵礦和玻璃質(zhì)，玻璃質(zhì)已脫玻化。蝕變類型主要有鈉黝簾石化、次閃石化和綠泥石化，鈉黝簾石化使斜長石的An牌號明顯降低，主要為鈉長石（An＝1～2）和更長石（An＝16～19）（表1）。

安山巖 暗灰綠－灰棕褐色，斑狀結(jié)構(gòu)（圖2c），部分巖石具氣孔（杏仁）狀構(gòu)造。斑晶為斜長石及少量角閃石，粒徑為0.3～2.0mm，體積分數(shù)為5%～10%。斜長石多為自形板狀，多為拉長石；角閃石為綠色普通角閃石，呈不規(guī)則粒狀。基質(zhì)為玻晶交織結(jié)構(gòu)，由微晶斜長石、角閃石及玻璃質(zhì)組成，微晶斜長石呈半定向排列，微晶之間充填有玻璃質(zhì)，玻璃質(zhì)多已脫玻化。蝕變類型主要有綠簾石化、高嶺土化、陽起石化及綠泥石化。

英安巖 淺肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶成分以中長石為主，呈自形板狀，粒徑0.5～2.0mm，體積分數(shù)約5%?；|(zhì)為玻璃質(zhì)。

流紋巖 灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具霏細結(jié)構(gòu)（圖2d）。斑晶以石英、鉀長石為主，斜長石次之。石英斑晶多聚集并被熔蝕成渾圓狀、港灣狀；鉀長石呈自形板狀；斜長石呈他形粒狀，聚片雙晶發(fā)育，粒徑0.3～2.0mm，體積分數(shù)＜5%。霏細結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為微晶礦物顆粒之間界限模糊，無明顯邊界。主要蝕變類型為綠簾石化、硅化、碳酸鹽化。

安山質(zhì)（角礫）凝灰?guī)r 灰綠色，凝灰結(jié)構(gòu)?；鹕剿樾嘉镏饕獮樾遍L石晶屑，填隙物為火山塵，部分巖石中含火山角礫，多為安山巖巖屑，呈次棱角狀，粒徑2～4mm。主要蝕變類型為綠泥石化、絹云母化。

圖2 筆架山火山巖顯微照片F(xiàn)ig.2 Photographs of rocks in Bijiashan volcanic rocks

表1 筆架山玄武巖中斑晶輝石及斑晶斜長石的電子探針數(shù)據(jù)Table 1 Electron microprobe data of plagioclase and pyroxene for Bijiashan basalts wB/%

3 同位素年代學

雙目鏡下，流紋巖樣品的鋯石晶體呈淡紅色透明體，為半自形柱狀、橢圓狀，長寬比為1∶1～3∶1。鋯石的陰極發(fā)光（CL）圖像和LA-ICP-MS年齡分析在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成。陰極發(fā)光強度差異明顯，多可見典型巖漿鋯石的震蕩環(huán)帶（圖3）。鋯石U-Pb同位素年齡分析結(jié)果見表2。所測定的10顆鋯石的w（Th）為（66.35～677.09）×10－6，w（U）為 （102.68～695.34）×10－6，Th/U值為0.43～1.38，明顯高于變質(zhì)成因的鋯石（＜0.1），而與巖漿成因的鋯石一致（＞0.4）。所有測點顯示的206Pb/238U 年齡變化范圍比較小，為273～286Ma，同位素比值均落在UPb諧和線上或靠近諧和線分布于很小的區(qū)域內(nèi)，在置信度95%時的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（285.0±2.9）Ma（MSWD＝0.57）（圖4），代表了流紋巖的結(jié)晶年齡，屬二疊紀烏拉爾世。

4 地球化學特征

筆架山火山巖的采樣位置如圖1所示。在對巖石樣品進行詳細手標本和偏光顯微鏡觀察后，挑選較新鮮的樣品用瑪瑙研磨成粉末，然后進行化學分析。主量元素在西北大學大陸動力學實驗室用X-射線熒光光譜儀分析，XRF熔片法按國家標準GB/T 14506.28-1993；微量元素在長安大學西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室采用美國X-7型ICP-MS測定；Nd、Sr和Pb同位素比值測試在中國科學院廣州地球化學研究所完成；礦物成分在長安大學西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室采用JXI-8100型電子探針分析。

4.1 主元素

16件火山巖樣品的w（SiO2）變化范圍為49.86%～77.60%（表3），依照 TAS分類圖，所研究巖石為玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖、英安巖和流紋巖（圖5a），屬亞堿性火山巖系列。在w（SiO2）-TFeO/MgO圖［11］（圖5b）上，除3件樣品位于鈣堿性區(qū)域外，其余樣品均位于拉斑玄武巖系列區(qū)。

圖3 筆架山火山巖帶流紋巖 （BJX-40）的鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 CL of zircons from the Bijiashan rhyolite（BJX-40）

圖4 筆架山火山巖帶流紋巖（BJX-40）LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖和206Pb/238 U年齡圖Fig.4 LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram for zircons from the Bijiashan rhyolite and the mean 206 Pb/238 U age of the concordant ages from the analyzed zircons

玄 武 巖 的w（TiO2）（2.35% ～3.81%）、w（TFeO）（10.59% ～13.87%）和w（P2O5）（0.35%～0.50%）高，屬于高鈦玄武巖系列。Mg＃（原子數(shù)之比，Mg＃＝Mg/（Mg＋Fe2＋））＝0.35～0.43，屬高度演化的巖漿。從玄武巖到安山巖，隨著w（SiO2）的增加，TiO2、TFeO 、MgO和CaO質(zhì)量分數(shù)隨之降低，w（Na2O＋K2O）隨之增大（圖5，6）。安山巖的w（K2O）（0.45%～1.69%）、w（P2O5）（0.14%～0.46%）變化較大，w（SiO2）為60.59%～64.44%存在較明顯的間斷（圖5，6）。英安巖－流紋巖的CaO、TiO2、MgO、TFeO質(zhì)量分數(shù)低，Na2O質(zhì)量分數(shù)高，w（K2O）（0.05%～3.74%）、w（P2O5）（0.04%～0.49%）變化大。

表2 筆架山二疊紀火山巖U-Th-Pb同位素分析結(jié)果Table 2 Analytical results of U-Th-Pb isotopes from the Permian volcanic rocks in Bijiashan area

表3 筆架山火山巖主量元素、微量元素和稀土元素數(shù)據(jù)Table 3 Abundance of major elements，trace elements and rare earth elements from the Permian volcanic rocks in Bijiashan area

表3（續(xù)）

表3（續(xù)）

圖5 TAS圖解（a）（底圖據(jù)文獻［12-13］）及w（SiO2）-TFeO/MgO圖解（b）（底圖據(jù)文獻［11］）Fig.5 TAS diagram（a）（base map after references［12-13］）and plots of TFeO/MgO versus SiO2for Bijiashan volcanic rocks（b）（base map after reference［11］）

圖6 Harker圖解Fig.6 Harker diagram for Bijiashan volcanic rocks

圖7 球粒隕石標準化稀土元素配分曲線圖及原始地幔標準化多元素配分曲線圖Fig.7 Chondrite-normalized rare earth elements patterns and mantle-normalized multi-elements patterns

4.2 微量元素

玄武巖－玄武質(zhì)安山巖樣品的w（∑REE）較高（表3），輕重稀土元素分餾較弱（（La/Yb）N＝1.52～1.76），有一件樣品的（La/Sm）N＝0.98，顯示出La相對Sm的弱虧損。除1件樣品外（δEu＝1.02），其余樣品都具有弱的負銪異常（δEu＝0.75～0.91）。所有的巖石樣品均具有相似的稀土元素配分模式，相對富集輕稀土元素，虧損重稀土元素（圖7a）。玄武巖樣品的稀土元素特征與洋島玄武巖（OIB）的稀土元素特征相似，但輕稀土的富集程度較OIB弱［14］。安山巖樣品的w（∑REE）總體上低于玄武巖樣品，輕重稀土元素的分餾較玄武巖的分餾程度強（（La/Yb）N＝1.99～2.64），相對富集輕稀土元素（圖7b），具有負－弱正銪異常（0.81～1.03）。英安巖－流紋巖樣品的w（∑REE）變化較大（（54.28～271.58）×10－6），輕重稀土元素的分餾明顯（（La/Yb）N＝1.14～3.37），富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，均具有較明顯的負銪異常（δEu＝0.38～0.92）（圖7c）。

絕大多數(shù)元素的原始地幔標準化值為10～100，除Cs、Rb、Ba的含量變化較大外，各巖石的配分曲線形式基本一致（圖7）。玄武巖相對富集大離子親石元素（Th、U等），一件樣品顯示出Zr、Hf的正異常，虧損高場強元素，具有較明顯的Sr、Nb、Ta負異常（圖7d）。而玄武質(zhì)安山巖、安山巖樣品都顯示出Nb、Ta、Ti的負異常和Zr、Hf的正異常（圖7d，e）。英安巖－流紋巖樣品微量元素含量變化較大，具有明顯的Th、U、Zr、Hf正異常和Sr、Nb、Ta、Ti負異常，此外，一件流紋巖樣品和一件英安巖樣品顯示出P的富集，其他的流紋巖和英安巖樣品顯示出P的虧損（圖7f）。

4.3 同位素地球化學

筆架山火山巖的143Nd/144Nd＝0.512 806～0.512 875，（143Nd/144Nd）i為 0.512 517 ～0.512 561，εNd（t）值為4.81～5.66（t＝285Ma），變化范圍較??；而87Sr/86Sr＝0.705 085～0.706 378，（87Sr/86Sr）i為0.704 4～0.705 7，有一定的變化范圍 （表4）。在（143Nd/144Nd）i－（87Sr/86Sr）i相關(guān)圖上，樣品數(shù)據(jù)點落入OIB的Nd-Sr同位素組成范圍內(nèi)及其附近（圖8）。

圖8 （143 Nd/144 Nd）i－（87 Sr/86 Sr）i 相關(guān)圖（底圖據(jù)文獻［15］）Fig.8 Initial 143 Nd/144 Nd versus initial 87 Sr/86 Sr for Bijiashan volcanic rocks（base map after reference［15］）

表4 筆架山火山巖Nd、Sr、Pb同位素分析數(shù)據(jù)Table 4 Isotopic compositions of Nd，Sr and Pb for Bijiashan volcanic rocks

筆架山火山巖的（206Pb/204Pb）i＝18.136 4～19.146 4，（207Pb/204Pb）i＝15.502 3～15.540 1，（208Pb/204Pb）i＝37.950 9～38.752 7（表4）。在初始Pb同位素相關(guān)圖中，數(shù)據(jù)點落在了地球等時線右側(cè)，位于MORB范圍內(nèi)及附近，顯示出與MORB的親和性（圖9）。

5 討論

5.1 火山巖的親緣關(guān)系

在筆架山二疊紀火山巖中，玄武巖所占比例大，英安巖與流紋巖所占比例很小，僅為玄武巖的1/10，而本區(qū)安山巖的厚度為玄武巖的3/10。從哈克爾變異圖解（圖6）可以看出，當w（SiO2）＜60.59%時，氧化物數(shù)據(jù)點的相關(guān)性好，具有良好的同源巖漿分異演化趨勢。玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖均屬拉斑玄武巖系列，這3種巖石的稀土元素配分曲線相似，均屬輕稀土元素弱富集型，多元素配分曲線相似，而且具有相似的稀土元素配分曲線模式和基本相同的Nd同位素組成（圖8）。所以，玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖應(yīng)該為同源巖漿演化的產(chǎn)物。英安巖與流紋巖是否由玄武巖漿通過分離結(jié)晶而形成［17－18］，需要進一步論證。當w（SiO2）＞64.44%時，哈克圖解上的數(shù)據(jù)點較分散，相關(guān)性較差（圖6）。英安巖與流紋巖具有較高的w（Na2O）（3.18%～4.94%），w（K2O）變化大，有2件樣品的w（K2O）＞1%。與玄武巖相比，英安巖－流紋巖的輕重稀土分餾程度較強，εNd（t）值（4.84）較低和（87Sr/86Sr）i值較高，具有較明顯的 Nb、Ta、Ti負異常等。Nb/La（0.43～0.63）、Nb/U（2.50～5.19）、Ce/Pb（1.53～7.21）值與大陸地殼的特征相似［19］。以上特征顯示英安巖－流紋巖可能是由幔源巖漿的熱量促使下地殼重熔形成的［20－22］。

5.2 AFC作用

幔源巖漿在上侵過程中及殼內(nèi)高位巖漿房中往往會同時發(fā)生同化混染作用和分離結(jié)晶作用，簡稱AFC作用［23－24］。如前所述，玄武巖樣品的 Mg＃為35～43，屬演化的巖漿，即，在這些巖漿運移至地表之前，已經(jīng)經(jīng)歷了相當程度的分離結(jié)晶作用。當w（SiO2）＜60%時（圖6），w（MgO）、w（TFeO）、w（CaO）均與w（SiO2）呈明顯負相關(guān)關(guān)系，表明巖漿結(jié)晶過程中可能經(jīng)歷了橄欖石、單斜輝石和斜長石的分離結(jié)晶作用。巖石的稀土元素配分曲線多具有負銪異常，多元素原始地幔標準化的配分曲線中具有負Sr異常，表明巖漿經(jīng)歷了斜長石的分離結(jié)晶。w（TFeO）和w（TiO2）與w（SiO2）呈明顯負相關(guān)關(guān)系，說明鐵鈦氧化物是一種重要的分離結(jié)晶相。本區(qū)玄武巖的斑晶主要為輝石和斜長石，副礦物主要有磁鐵礦，結(jié)合上述地球化學特征可知，巖漿演化過程中主要發(fā)生了單斜輝石、斜長石和鐵鈦氧化物的分離結(jié)晶作用。

圖9 （207Pb/204Pb）i－（206Pb/204Pb）i 與（208Pb/204Pb）i－（206Pb/204Pb）i 相關(guān)圖（底圖據(jù)文獻［15－16］）Fig.9 Plots of（207 Pb/204 Pb）iand （208 Pb/204 Pb）iversus（206 Pb/204 Pb）ifor Bijiashan volcanic rocks（base map after references［15-16］）

Nb與U、Ce與Pb具有相似的總分配系數(shù)［19，25］，因此，Nb與 U、Ce與 Pb在地幔部分熔融過程中不發(fā)生明顯分異，從而熔體中Nb/U、Ce/Pb比值與源巖相近，可以反映巖漿源區(qū)的地球化學特征。洋中脊玄武巖（MORB）和洋島玄武巖（OIB）的Nb/U值為47±10［25］，原始地幔中 Nb/U 值約為34［19］，大陸地殼的 Nb/U 值約為9.7［26］。典型地幔的Ce/Pb值為25±5，地殼Ce/Pb值＜15［27］。筆架山玄武巖－安山巖樣品的 Nb/U 值（3.47～8.78）和Ce/Pb值（0.37～4.55）低，明確地顯示了同化混染作用。本區(qū)玄武巖－安山巖具有較明顯的Nb、Ta負異常，Nb/La值（0.35～0.51）低［28］，也表明了這些巖漿與陸殼物質(zhì)之間有一定程度的同化混染作用。由于巖漿混染過程中，混染物主要是地殼中具有低固相線溫度的沉積巖、花崗質(zhì)巖石及其變質(zhì)等價物，混染作用使得大離子親石元素（包括Sr）相對于稀土元素優(yōu)先進入巖漿，而混染物往往具有較高的Sr豐度和87Sr/86Sr值，混染作用對幔源巖漿Sr同位素組成的影響程度往往會明顯大于對Nd同位素的影響程度［29］。如上所述，本區(qū)火山巖的Nd同位素組成屬虧損型，而Sr同位素組成多屬富集型，且在Nd-Sr同位素相關(guān)圖數(shù)據(jù)點上多位于第一象限，表明玄武巖漿與陸殼物質(zhì)之間有一定程度的同化混染作用。

5.3 構(gòu)造環(huán)境與巖漿源區(qū)

區(qū)域資料表明，早二疊世開始，新疆境內(nèi)的西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊已完成拼合，進入陸內(nèi)演化階段［30－33］。塔里木板塊東北部的新疆北山地區(qū)，屬于塔里木板塊。筆架山二疊紀火山巖的巖石類型有玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖、英安巖和流紋巖，巖石化學多屬拉斑玄武巖系列。玄武巖類具有較高的Ti、Zr、Hf含量，富集大離子親石元素和輕稀土元素，巖石組合與地球化學特征都顯示了板內(nèi)環(huán)境火山巖的特征（圖5，7，10）。

筆架山二疊紀玄武巖具有相對較高的鐵（w（TFeO）＝10.59%～13.87%）、鈦（w（TiO2）＝2.35%～3.81%）、磷 （w（P2O5）＝0.35% ～0.50%），這些特征與峨眉山高鈦玄武巖特征相似［34］。筆架山玄武巖富集輕稀土元素與OIB相似，但輕重稀土的分餾程度較OIB弱［19］，與OIB另一點不同的是，由于地殼混染作用而使筆架山玄武巖具有 Nb、Ta負異常［22］。Scarrow 和 Cox［35］研究認為地幔柱成因的玄武巖具有高鐵的特征（w（TFeO）＞10%），而且一些學者認為較高鐵含量的源區(qū)為地幔柱頭部的富鐵條帶［35－38］。筆架山玄武巖的高鐵、鈦特征，指示了源區(qū)可能與地幔柱有關(guān)。筆架山玄武巖富集大離子親石元素和輕稀土元素，具有適度虧損型Nd同位素組成，這種巖石地球化學特征與地幔柱派生的巖漿巖的普遍特征相一致［39-40］。

由于鎂鋁榴石和尖晶石的稀土元素分配系數(shù)存在顯著差異［41］，所以，在石榴石穩(wěn)定域和尖晶石穩(wěn)定域生成的幔源巖漿的稀土元素，尤其是重稀土元素的分餾程度存在明顯差異［41－43］。又由于在本區(qū)玄武巖漿的演化過程中，礦物的分離結(jié)晶作用并不改變重稀土元素之間的比值關(guān)系，所以，可以利用（Tb/Yb）N值判斷巖漿生成壓力。在圖11上，本區(qū)玄武巖全部位于尖晶石穩(wěn)定域，指示其源區(qū)屬尖晶石穩(wěn)定域。

圖10 TFeO-MgO-Al2O3（a），w（Zr）-Zr/Y （b）和Zr/4-Nb×2-Y（c）圖解（底圖據(jù)文獻［34-36］）Fig.10 TFeO-MgO-Al2O3（a），w（Zr）-Zr/Y （b）and Zr/4-Nb×2-Y （c）（base map after references［34-36］）

圖11 球粒隕石標準化（Tb/Yb）N 和（La/Sm）N 圖解Fig.11 The chondrite-normalized （Tb/Yb）Nand （La/Sm）Ndiagram

5.4 二疊紀鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)侵入巖與火山巖之間的聯(lián)系

筆架山鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)雜巖帶出露面積約1 000km2，巖體厚度一般大于1 000m，體積約1 000km3。而與之相鄰的筆架山二疊紀火山巖出露面積約100km2?；鹕綆r主要為玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖，其中玄武巖與玄武質(zhì)安山巖厚度達500m，安山巖厚度達270m，安山巖所占比例較高（約1/3）。筆架山鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)雜巖帶的鋯石U-Pb年齡集中于279～286Ma，在誤差范圍內(nèi)與火山巖的年齡（285Ma）相同。此外，考慮到鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)巖體的出露情況及巖體厚度，安山質(zhì)巖漿與玄武質(zhì)巖漿的總比例為3∶110，安山質(zhì)巖漿所占的比率很小。從質(zhì)量平衡的角度來講，由大量的玄武質(zhì)巖漿分異形成很少量的安山巖是完全有可能的。

在地球化學方面，侵入巖與火山巖的稀土元素配分曲線和原始地幔標準化配分曲線相似，二者基本平行，類似于洋島玄武巖。在Nd-Sr同位素組成上，二者都具有Nd虧損的洋島型地幔源區(qū)特征［44－45］，二者應(yīng)該是同源巖漿演化的產(chǎn)物。

鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)侵入巖中，巖石主要由富鎂的橄欖石、富鈣的斜長石、單斜輝石等組成。超鎂鐵質(zhì)巖石主要的礦物為堆晶橄欖石；鎂鐵質(zhì)巖石中也含有大量的堆晶相，輝長巖的 Mg＃多偏高（大于0.74），少有演化的巖漿。而火山巖中的玄武巖全巖的 Mg＃（0.35～0.43）很低，是演化的巖漿。

這些特征反映出該區(qū)火山巖和侵入巖之間的互補關(guān)系，而且二者的比例合理，二者不是一般意義上的同源異相，而是巖漿進入現(xiàn)存巖漿房后，大量的堆晶相形成侵入巖，而演化的巖漿沿巖漿房頂部或旁側(cè)的斷層帶溢出而形成火山巖（圖12）。

圖12 筆架山二疊紀侵入巖與火山巖成因示意圖Fig.12 Schematic diagram for the genesis of Permian intrusive rocks and volcanic rocks in the Bijiashan area

6 結(jié)論

1）筆架山二疊紀火山巖是一套基性－中酸性巖石組合，以玄武巖、安山巖為主，英安巖－流紋巖所占比例小，該組巖石屬拉斑玄武巖系列。

2）筆架山二疊紀火山巖的鋯石U-Pb年齡為（285.0±2.9）Ma，屬二疊紀烏拉爾世。

3）玄武巖具有高TiO2、TFeO、P2O5含量，屬于高鈦玄武巖，具有輕稀土元素富集型配分曲線，富集大離子親石元素，虧損高場強元素，εNd（t）＝5.25，（87Sr/86Sr）i＝0.704 4，地球化學特征具有OIB親和性。玄武巖漿通過單斜輝石、斜長石、磁鐵礦的分離結(jié)晶形成了玄武質(zhì)安山巖和安山巖。玄武巖巖漿在上升過程中與陸殼物質(zhì)之間發(fā)生了一定程度的同化混染。英安巖－流紋巖為下地殼重熔的產(chǎn)物。

4）筆架山火山巖帶和鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)侵入巖在時空上緊密伴生，二者是同源巖漿演化的產(chǎn)物：巖漿進入現(xiàn)存巖漿房后，大量的堆晶相形成侵入巖，而演化的巖漿沿巖漿房頂部或旁側(cè)的斷層帶溢出而形成火山巖。

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