劉延暢　白志達(dá)*　宋卡迪　劉　磊

1)中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院、北京　100083　2)中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院、北京　100013

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內(nèi)蒙古烏蘭哈達(dá)晚第四紀(jì)玄武巖巖石學(xué)特征

劉延暢1)白志達(dá)1)*宋卡迪1)劉磊2)

1)中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院、北京1000832)中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院、北京100013

烏蘭哈達(dá)火山群地處華北地塊北緣內(nèi)蒙地軸與邊緣增生帶的交接部位、晚第四紀(jì)玄武巖包括晚更新世和全新世2期?；鹕疆a(chǎn)物為玄武巖、玄武質(zhì)熔結(jié)火山碎屑巖和松散火山渣、以玄武巖為主。Na2O+K2O含量高達(dá)5.94%～8.34%、平均為7.55%；K2O/Na2O<1(0.48～0.59)、屬鈉質(zhì)堿性玄武巖。巖石化學(xué)和地球化學(xué)特征表明、玄武巖巖漿來自富集地幔、但經(jīng)歷了一定程度的分異及陸殼混染、為弱進(jìn)化巖漿。晚更新世早期主要為堿性橄欖玄武巖、全新世主要為堿玄巖。玄武巖具大陸板內(nèi)之屬性、形成于大陸裂谷初期的構(gòu)造環(huán)境。

堿性玄武巖進(jìn)化巖漿裂谷初期晚第四紀(jì)烏蘭哈達(dá)

0　引言

烏蘭哈達(dá)火山群位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部察哈爾右翼后旗白音查干—烏蘭哈達(dá)一帶、屬蒙古高原的南緣。構(gòu)造位置上處于華北地塊北緣內(nèi)蒙地軸與邊緣增生帶的交接部位(圖1)。 火山構(gòu)造單元處于大同-大興安嶺新生代火山活動帶南段(黃鎮(zhèn)國等、1993；白志達(dá)等、2012)。1964年河北師范大學(xué)地理系對烏蘭哈達(dá)火山進(jìn)行了較為系統(tǒng)的調(diào)查研究、指出那里發(fā)育9座火山、屬于第四紀(jì)火山。內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊完成的商都幅1︰20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查*內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊、1970、1︰20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查(商都幅)。、將其歸屬為中新統(tǒng)漢諾壩玄武巖。近年來的研究發(fā)現(xiàn)、烏蘭哈達(dá)火山群屬第四紀(jì)火山群、在全新世仍有過噴發(fā)、是在蒙古高原南緣發(fā)現(xiàn)的全新世有過噴發(fā)的惟一火山群(白志達(dá)等、2008、2012)、這引起了國內(nèi)外火山學(xué)界的高度關(guān)注、在先期對該火山群火山地質(zhì)特征、火山年代研究的基礎(chǔ)上、本文主要對火山巖巖相學(xué)、巖石化學(xué)和地球化學(xué)特征進(jìn)行研究。

圖1　烏蘭哈達(dá)火山群地質(zhì)簡圖Fig. 1　Geological map of volcanoes、Wulanhada.1 全新統(tǒng)沉積物；2 全新統(tǒng)玄武巖；3 全新統(tǒng)火山渣；4 上更新統(tǒng)玄武巖；5 上更新統(tǒng)火山渣；6 更新統(tǒng)砂礫石層；7 寶格達(dá)烏拉組紅色黏土；8 漢諾壩玄武巖；9 小丹岱組；10 白云鄂博群；11 烏拉山巖群；12 華力西期花崗閃長巖；13 熔殼狀火山錐；14 降落渣錐；15 地質(zhì)界線、熔巖流界線；16 不整合界線；17 火山口；18 濺落錐；19 侵出穹丘；20 火山渣；21 熔巖塌陷溝(坑)；22 熔巖塚和噴氣錐；23 巖漿溢出口；24 流向；25 北煉丹爐熔巖流單元；26 中煉丹爐熔巖流單元；27 南煉丹爐熔巖流單元；28 尖山熔巖流單元；29 玄武巖

1　地質(zhì)背景

新生代時期、在日本?；『笈璧睾椭袊鴸|部拉張環(huán)境的背景下、中國東部形成了一系列NE、NNE向的裂谷帶和斷陷盆地、并伴有頻繁的玄武質(zhì)巖漿噴發(fā)活動(Basuetal.、1991；Liuetal.、2001；趙勇偉等、2012)。烏蘭哈達(dá)火山群處于中國東部最靠近大陸內(nèi)部的大同-大興安嶺新生代火山活動帶、該帶從東北向西南主要包括諾敏河火山群、阿爾山-柴河火山群、錫林浩特-阿巴嘎火山群、烏蘭哈達(dá)火山群和大同火山群(白志達(dá)等、2012)、火山噴發(fā)物均為堿性玄武巖、火山的分布及巖石性質(zhì)表明該帶仍處于裂谷初期活動階段(白志達(dá)等、2011)。

烏蘭哈達(dá)火山群涉及面積約280km2、發(fā)育近30余座火山(白志達(dá)等、2008)、均由火山錐和熔巖流組成?；鹕疆a(chǎn)物覆蓋于前寒武紀(jì)烏拉山巖群、中上元古界白云鄂博群、華力西期花崗閃長巖和中新世漢諾壩玄武巖之上?；鹕絿姲l(fā)嚴(yán)格受NE和NW向基底斷裂控制、形成裂隙或裂隙-中心式火山機(jī)構(gòu)、火山總體沿NE向和NW向呈串珠狀展布(圖1)。第四紀(jì)火山活動可分為晚更新世和全新世2期。晚更新世包括火燒山、大小紅山和黑腦包火山等、錐體主要由玄武質(zhì)熔結(jié)集塊巖及碎成熔巖組成。全新世代表性火山主要有北煉丹爐、中煉丹爐和南煉丹爐等火山、均由堿玄質(zhì)火山渣錐和熔巖流組成、屬斯通博利式火山(白志達(dá)等、2008)。

2　巖相學(xué)特征

在TAS圖解(圖2)中，烏蘭哈達(dá)火山群全新世玄武巖均落在堿玄巖和響巖質(zhì)堿玄巖的交界處、標(biāo)準(zhǔn)礦物霞石(Ne)、鈉長石(Ab)、正長石(Or)、鈦鐵礦(Il)、磁鐵礦(Mt)含量高、Ol<10%、Ne>5%、Di和Or含量較高、不出現(xiàn)Hy和Q、應(yīng)為堿玄巖。晚更新世早期玄武巖落在粗面玄武巖、玄武質(zhì)粗面安山巖區(qū)、堿玄巖和響巖質(zhì)堿玄巖的界線附近、標(biāo)準(zhǔn)礦物霞石(Ne)、透輝石(Di)和正長石(Or)含量相對較低、橄欖石(Ol) <25% 、屬堿性橄欖玄武巖或鉀質(zhì)粗面玄武巖。結(jié)合宏觀和鏡下特征、確定烏蘭哈達(dá)火山群晚第四紀(jì)玄武巖除堿玄質(zhì)、橄欖玄武粗安質(zhì)熔巖外、還有熔結(jié)火山碎屑巖和松散火山渣。

2.1堿性橄欖玄武巖

圖2　烏蘭哈達(dá)火山巖TAS分類圖解(Le Bas et al.、1986)Fig. 2　Total alkalis versus SiO2(after Le Bas et al.、1986). Irvine曲線為堿性與亞堿性系列巖石分界線、引自McDonald et al.、1964

圖3　堿性橄欖玄武巖中單斜輝石的砂鐘構(gòu)造(+)Fig. 3　The hour-glass structure in clinopyroxene in alkali olivinebasalt basalt(+).

該類巖石主要見于晚更新世早期、是構(gòu)成晚更新世火山的主體巖石類型。巖石呈灰黑色、淺灰色、暗灰綠色和紫紅色、不同產(chǎn)狀或不同部位的熔巖流具有不同顏色。斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)為間隱結(jié)構(gòu)、間粒結(jié)構(gòu)和?；Y(jié)構(gòu)、氣孔狀構(gòu)造。斑晶主要為橄欖石、少量為斜長石和單斜輝石。橄欖石粒狀、大小一般為0.8～2mm、部分可見熔蝕結(jié)構(gòu)、較新鮮、為貴橄欖石((+)2V=88°)、含量3%～6%。斜長石含量為1%～2%、單斜輝石為富鈣的普通輝石和鈦輝石、環(huán)帶和砂鐘構(gòu)造明顯(圖3)、含量約2%?；|(zhì)主要由斜長石、橄欖石、單斜輝石和少量堿性長石組成、斜長石呈自形—半自形板條狀、大小一般為0.1～0.2mm、架狀分布、卡鈉復(fù)合雙晶發(fā)育、為拉長石(An58—61)、含量35%～40%。單斜輝石、呈半自形粒狀、淡褐綠色、大小一般為0.01～0.05mm、含量25%～40%、雜亂分布于斜長石之間。橄欖石與斑晶特征基本一致、大小一般為0.05～0.2mm、含量為5%。 堿性長石呈它形粒狀、不規(guī)則狀、填隙狀分布于斜長石之間、偶見簡單雙晶、大小一般為0.01～0.05mm、含量一般 <5%。 副礦物主要為磁鐵礦、次為磷灰石。標(biāo)準(zhǔn)礦物Ne <5% 、橄欖石(Ol) <25% 、屬堿性橄欖玄武巖。巖石中含有橄欖石捕虜晶和基底花崗閃長巖包體、偶見不完整的輝石巨晶。

2.2堿玄巖

堿玄巖是全新世火山的主體巖石類型、巖石呈灰黑色、氣孔狀、塊狀構(gòu)造、斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)為間隱結(jié)構(gòu)、間粒間隱結(jié)構(gòu)。斑晶主要為單斜輝石、基性斜長石。單斜輝石斑晶較大、多為0.5～1.3mm、呈自形、半自形短柱狀、熔蝕結(jié)構(gòu)、(+)2V=53°～58°、有些輝石發(fā)育典型砂鐘狀構(gòu)造、部分有環(huán)帶結(jié)構(gòu)、為鈦輝石或含鈦次透輝石、含量約2%。斜長石呈自形板狀、有些發(fā)育特征的環(huán)帶結(jié)構(gòu)、為中長石、含量為1%～3%。偶見特征六方斷面的霞石、橄欖石斑晶少。基質(zhì)主要由微晶斜長石、單斜輝石、堿性長石、磁鐵礦、火山玻璃和少量橄欖石組成。微晶斜長石大小0.15～0.2mm、含量為20%～30%、多為中長石、少量為拉長石。單斜輝石呈淡黃、淺紫色、大小為0.05～0.1mm、含量20%～40%、為含鈦普通輝石。堿性長石呈板狀、不規(guī)則狀、大小0.15～0.4mm、呈填隙狀產(chǎn)出、含量10%～20%。橄欖石、磁鐵礦含量分別為5%左右。結(jié)晶差的巖石中玻璃含量較高、多呈黃褐色。全新世玄武巖標(biāo)準(zhǔn)礦物Ol<10%；Ne>5%(10.16%～12.5%)；Di和Or含量較高；不出現(xiàn)Hy和Q、應(yīng)為堿玄巖。

巖石中含有基底花崗閃長巖包體、局部含量可達(dá)10%～15%、大小3～15cm、多被溶蝕、呈蜂窩狀、有些暗色礦物和長石全被溶蝕、僅殘留石英。

2.3火山碎屑(物)巖

包括降落的松散火山渣和熔結(jié)集塊巖。松散火山渣主要分布在全新世早期的降落渣錐上、呈黑色或褐紅色、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)、氣孔十分發(fā)育、已成浮巖渣、比重小、形狀復(fù)雜、大小不一、是良好的輕質(zhì)建筑材料、火山渣中偶見輝石巨晶碎片。熔結(jié)集塊巖僅分布在濺落錐上、為濺落堆積物、一般呈磚紅色、由塑性、半塑性的火山彈、熔巖餅和漿屑組成、碎屑物大小不一、大者可達(dá)1.5m、一般5～30cm、塑變強(qiáng)烈、彼此平行排列、緊密焊接、形成特征的熔結(jié)結(jié)構(gòu)和假流紋構(gòu)造、為濺落碎屑物快速堆積的產(chǎn)物。濺落碎屑物快速堆積后部分地段仍保持高溫狀態(tài)、碎屑之間相互焊接彌合又成為1個整體、在錐體斜坡上、在重力的作用下又發(fā)生流動、形成2次熔巖流、這種類型的熔巖流是典型的碎成熔巖。特征的磚紅色也反映了濺落碎屑物處于高溫和強(qiáng)氧化環(huán)境。

圖4　碎成熔巖野外照片F(xiàn)ig. 4　The field photo of clastogenic lava.

2.4碎成熔巖

3　巖石化學(xué)與地球化學(xué)特征

烏蘭哈達(dá)玄武巖巖石化學(xué)測試由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所完成、采用X射線熒光光譜儀(XRF)測定、數(shù)據(jù)見表1。微量和稀土元素在國土資源部地球物理地球化學(xué)勘探研究所實驗室完成、采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(TJA-PQ-ExCellICP-MS)測定。測試結(jié)果見表2、表3。

3.1巖石化學(xué)

晚更新世與全新世玄武巖氧化物含量變化小。晚更新世玄武巖SiO2含量變化于47.9%～49.72%之間、平均為48.86%。MgO含量較低、為4.11%～4.72%；Na2O+K2O含量6.57%～7.85%、平均為7.24%；K2O/Na2O<1(0.52～0.57)、屬鈉質(zhì)玄武巖。A12O3、CaO的變化范圍很窄；TiO2含量高、為2.41%～2.56%；Fe2O3、FeO變化較大。

全新世玄武巖SiO2含量變化于47.5%～49.98%之間、平均為48.18%；Na2O+K2O平均含量變化于5.94%～8.14%之間、平均為7.69%；K2O/Na2O<1(0.36～0.59)、亦屬鈉質(zhì)玄武巖。MgO含量較低、低于一般堿性玄武巖；Fe2O3、FeO變化較大；Al2O3、CaO的變化范圍小(表4)。

表4　晚更新世與全新世玄武巖巖石化學(xué)特征對比

Table4　Comparison of chemical characteristics of Holocene and Late Pleistocene basalt rocks

類別晚更新世玄武巖全新世玄武巖變化范圍均值變化范圍均值SiO247.90%～49.72%48.86%47.50%～49.98%48.18%MgO4.11%～4.72%4.42%4.20%～6.09%4.63%Na2O+K2O6.57%～7.85%7.24%5.94%～8.34%7.69%K2O/Na2O0.52～0.570.550.36～0.590.52Al2O316.28%～16.83%16.49%15.66%～16.86%16.48%CaO7.49%～8.25%7.82%7.24%～8.25%7.76%TiO22.41%～2.56%2.50%2.07%～2.69%2.52%Fe2O33.52%～10.89%6.25%2.71%～4.27%3.43%FeO0.84%～7.59%4.95%6.85%～8.10%7.55%

圖5　微量元素原始地幔蜘蛛網(wǎng)圖(原始地幔數(shù)據(jù)引自Hofmann、1988)Fig. 5　Primitive mantle-normalized trace element diagrams for the basalts in the study area(normalization data are after Hofman、1988).

圖6　稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Nakamura、1974)Fig. 6　Chondrite-normalized REE patterns for the basalts in the study area(normalization data are after Nakamura、1974).

3.2微量元素

研究區(qū)玄武巖的微量元素豐度見表2。堿玄巖過渡族元素Cr、Ni、Co豐度低于同類巖石、而Rb、Sr、Ba相近。不同巖性具有相似豐度、微量元素比值變化很小、Rb/Sr為0.03～0.04、Sr/Ba為1.40～1.81、Zr/Hf=37.03～49.39、Nb/Ta=10.00～17.03。微量元素比值蛛網(wǎng)圖見圖5、全新世與晚更新世玄武巖配分曲線型式基本一致、曲線右傾、強(qiáng)不相容元素富集、Nb、Ta富集、δNb>1、Nb具有正異常、大離子親石元素Rb、Sr、Ba、K等元素豐度較高。Nb/La>1、11.25%、Ta>0.7μg/g、Nb>12μg/g、Hf/Th<8、Ce/Nb≤2、Th虧損、具明顯的負(fù)異常。

3.3稀土元素

烏蘭哈達(dá)玄武巖的稀土元素豐度見表3。巖石稀土元素總量∑REE為209.31～140.99μg/g、LREE/HREE為7.51～10.15、LaN/YbN比值為10.48～17.03、如圖6 所示、全新世與晚更新世玄武巖配分曲線類型趨于一致、輕、重稀土分餾明顯、配分曲線向右傾斜、屬輕稀土富集型。δEu>1、具微弱的正異常。

4　討論

大陸背景下形成的玄武巖漿可能來自軟流圈、巖石圈地幔和地殼混染等多個端元組分的貢獻(xiàn)(Sunetal.、1989)。如何區(qū)別這些端元以及確定熔融程度和深度是大陸玄武巖研究的關(guān)鍵(徐義剛、1999; 鄭永飛、1999)。以下將從研究區(qū)玄武巖的結(jié)晶分異特征、地殼混染作用以及玄武巖源區(qū)地幔類型等幾個方面展開論述、最后探討形成烏蘭哈達(dá)第四紀(jì)火山巖的構(gòu)造背景。

4.1巖漿演化

圖7　Ne與SiO2的關(guān)系圖解Fig. 7　Variation of Ne versus SiO2.

確定原生巖漿的標(biāo)志有：1)含有地幔橄欖巖包體；2)Mg/(Mg+Fe2+)>0.68；3)NiO>0.03% (Freyetal.、1978)。研究區(qū)第四紀(jì)玄武巖未發(fā)現(xiàn)含上地幔橄欖巖捕虜體；Mg#除了南煉丹爐火山w8-7樣品以外、其余均<0.6、與大同堿性玄武巖的Mg#相似(馬金龍等、2004；Xuetal.、2005)；NiO含量均 <0.036%。 所以、研究區(qū)玄武巖并非原生玄武巖漿、而是弱進(jìn)化巖漿、巖漿從源區(qū)到達(dá)地表的過程中成分發(fā)生了一定程度的變化。

4.1.1結(jié)晶分異作用

從SiO2-Ne關(guān)系圖解(圖7)可以看出、隨著分異作用的進(jìn)行、Ne含量明顯增加、表現(xiàn)出肯尼迪(Kennedy)趨勢(都城秋穗、1984)、即隨著分異作用的進(jìn)行、巖石有向富堿方向演化的特征、這與野外剖面堆積序列一致、早期噴出堿性橄欖玄武巖、晚期為堿玄巖、這與一般裂谷巖漿演化的順序有所不同。

研究區(qū)早期噴出物為堿性橄欖玄武巖、晚期為堿玄巖、巖石總體SiO2含量相對較低、變化范圍窄、Na2O+K2O介于5.94%～8.34%、巖石中Ne標(biāo)準(zhǔn)分子含量高、巖石有向富堿、富鐵演化的趨勢、表現(xiàn)出肯尼迪(Kennedy)趨勢、原生巖漿為堿性橄欖玄武巖、弱進(jìn)化巖漿為堿玄巖。反映了巖漿形成的深度較大、由于在>1.5GPa的高壓下(Miyashiro、1973)、堿性橄欖玄武巖中輝石巨晶的結(jié)晶分異作用、使殘余巖漿向貧硅富堿方向演化、SiO2減少、形成更不飽和的巖漿。玄武巖中偶見輝石巨晶也可得以佐證。

4.1.2地殼混染作用

圖8　SiO2 Hark圖解Fig. 8　Variation of Al2O3、P2O5、MgO、K2O、CaO、Na2O、FeO and TiO2 versus SiO2 for the studied samples.

大陸玄武質(zhì)巖漿由于要經(jīng)過較厚的巖石圈才能上升至地表、遭受地殼物質(zhì)混染是完全可能的。SiO2與主量元素構(gòu)成的哈克圖解中(圖8)、投影點(diǎn)分散、表明有巖漿的混合或地殼物質(zhì)的混染。根據(jù)微量元素的含量及比值變化可判定巖漿是否遭受過地殼混染(Petersonetal.、2000)。過渡族元素Cr、Ni、CO豐度低于同類巖石、而Rb、Sr、Ba相近。不同巖性具有相似的微量元素豐度、比值變化很小、Rb/Sr為0.04、Sr/Ba為1.4～1.81、Zr/Hf為47.58～49.39、Nb/Ta為l6.52～17.04。另外、Nb/U較低、為28.24～51；Zr/Ba很低、為0.42～0.51；K/Rb變化范圍較大、為523～760：以上特征表明巖漿有可能受到弱的地殼混染。野外調(diào)查可見、玄武巖中含基底花崗閃長巖的捕虜體、且捕虜體普遍遭受熔蝕、呈蜂窩狀、部分捕虜體暗色礦物和長石基本被融完、溶蝕的物質(zhì)進(jìn)入巖漿、亦表明巖漿在快速上升過程中受到地殼物質(zhì)的輕微混染。

4.1.3玄武巖源區(qū)地幔類型

圖9　Th/Yb-Ta/Yb關(guān)系圖(據(jù)Pearce、1982)Fig. 9　Th/Yb vs. Ta/Yb correlation diagram(after Pearce、1982).

圖10　烏蘭哈達(dá)火山巖的Zr/Y-Zr變異圖(據(jù)Pearce et al.、1979).Fig. 10　Zr/Y-Zr variation diagram of basalts from the Wulanhada volcanic group(after Pearce et al.、1979).

研究區(qū)玄武巖輕重稀土分異強(qiáng)烈、LREE/HREE平均9左右、HREE含量很低且變化范圍很小、暗示巖漿源區(qū)有石榴子石殘留。Nb、La、Ce、Th、Ta、Yb等元素的比值變化不大、從Ta/Yb-Th/Yb關(guān)系圖解(圖9)可以看出研究區(qū)第四紀(jì)玄武巖均為富集地幔源區(qū)類型。另外、微量元素蛛網(wǎng)圖顯示研究區(qū)玄武巖為強(qiáng)不相容元素富集型、大離子親石元素Rb、Sr、Ba、K等元素豐度較高、表明源區(qū)地慢富集大離子親石元素、即為富集地幔(陳衍景等、2004)。

綜上所述、烏蘭哈達(dá)第四紀(jì)玄武巖漿來自富集地幔、上升過程中經(jīng)歷了輕度結(jié)晶分異作用和輕度同化混染作用。

4.2構(gòu)造環(huán)境

巖漿活動與構(gòu)造環(huán)境之間存在著內(nèi)在聯(lián)系、不同構(gòu)造環(huán)境形成不同的巖石類型、火山巖的化學(xué)成分與板塊構(gòu)造密切相關(guān)(Pearceetal.、1971)。Th、Ta、Hf是1組耐熔性強(qiáng)的親巖漿元素、由于地球化學(xué)性質(zhì)的相似性、其相互之間的比值能較好地反映巖漿形成的環(huán)境。標(biāo)準(zhǔn)大陸板內(nèi)玄武巖的Ta/Hf>0.1、其中拉斑玄武巖的Ta/Hf=0.1～0.3、堿性玄武巖的Ta/Hf>0.3、典型裂谷玄武巖的Th/Ta=1.6～4(汪云亮等、2001)。研究區(qū)第四紀(jì)玄武巖Ta/Hf為0.85～0.46、Th/Ta為0.94～1.35、表明研究區(qū)第四紀(jì)玄武巖屬于大陸板內(nèi)裂谷初期的堿性玄武巖。

在微量元素Zr-Zr/Y判別圖解(圖10)、Zr-TiO2判別圖解(圖11)上13個玄武巖樣品均落在板內(nèi)玄武巖(WPB)區(qū)域；Th-Hf-Ta 三角形判別圖解(圖12)中、2種玄武巖共13個點(diǎn)全部投在堿性板內(nèi)玄武巖區(qū)；能有效區(qū)分板內(nèi)玄武巖與其他類型玄武巖的Zr-Ti-Y三角形判別圖解(Pearceetal.、1973；圖13)中、樣品落于板內(nèi)玄武巖區(qū)。由以上4種判別圖解可以看出、全部樣品的微量元素判別投點(diǎn)均落在板內(nèi)玄武巖區(qū)域。

綜上所述、烏蘭哈達(dá)地區(qū)第四紀(jì)玄武巖為板內(nèi)堿性玄武巖、元素Ta/Hf為0.85～0.46、Th/Ta為0.94～1.35、火山活動的構(gòu)造環(huán)境為大陸板內(nèi)初始裂谷階段；玄武巖漿來自富集地幔的部分熔融、在上升過程中存在弱的結(jié)晶分異和地殼同化混染作用、屬于弱進(jìn)化巖漿。

圖11　基于TiO2-Zr變化的判別圖解(據(jù)Pearce、1982).Fig. 11　TiO2 vs. Zr correlation diagram (after Pearce、1982).

圖12　玄武巖的Th-Hf-Ta判別圖解(據(jù)Wood、1979)Fig. 12　Th-Hf-Ta correlation diagram(after Wood、1979). A=N-MORB；B=E-MORE+板內(nèi)拉斑玄武巖；C=堿性板內(nèi)玄武巖；D=IAB

圖13　玄武巖的Ti-Zr-Y判別圖解(據(jù)Pearce et al.、1973)Fig. 13　Ti-Zr-Y correlation diagram(after Pearce et al.、1973).A=島弧拉斑玄武巖；B=MORB、島弧拉斑玄武巖和鈣堿性玄武巖；C=鈣堿性玄武巖；D=WPB

5　結(jié)論

對烏蘭哈達(dá)第四紀(jì)火山巖巖相學(xué)和地球化學(xué)特征進(jìn)行研究、可以得到如下結(jié)論：

(1)烏蘭哈達(dá)晚第四紀(jì)火山巖由堿性橄欖玄武巖、堿玄巖、松散火山渣、熔結(jié)集塊巖和碎成熔巖等組成。早期噴出物主要為堿性橄欖玄武巖、晚期為堿玄巖。總體屬鈉質(zhì)堿性玄武巖系列。

(2)玄武巖漿來自富集地幔、在上升過程中存在弱的結(jié)晶分異和地殼同化混染作用、屬于弱進(jìn)化巖漿。

(3)玄武巖具大陸板內(nèi)屬性、形成于大陸初期裂谷階段的構(gòu)造環(huán)境。

致謝感謝烏蘭察布市和察哈爾右翼后旗國土資源局在野外工作中的大力支持。

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Abstract

Wulanhada volcano cluster is located at the intersection area between the Inner Mongolia Axis and its bordering accretion zone in the northern borderland of North China massif. The Late Quaternary includes the Late Pleistocene Epoch and the Holocene Epoch. The volcanic products are mainly basalt、together with basaltic welded pyroclastic rocks and loose cinders. With alkaline contents (Na2O+K2O) of the basalts ranging from 5.94% to 8.34%(7.55% in average)、and K2O/Na2O from 0.48 to 0.59(lower than 1)、it falls into the category of sodium-alkaline series. Chemical and geochemical characteristics indicate that the basaltic magma、to a certain degree of magmatic differentiation and crustal contamination、is of weak evolution、although it is generated from enriched mantle. The Late Pleistocene is mainly of alkaline-olivine basalts while the Holocene is of tephrite. With a continental intraplate origin、Wulanhada basalts were formed in an intraplate setting at the early stage of continental rifting.

PETROLOGICAL PROPERTIES OF LATE QUATERNARY BASALTS FROM WULANHADA、INNER MONGOLIA、CHINA

LIU Yan-chang1)BAI Zhi-da1)SONG Ka-di1)LIU Lei2)

1)SchoolofEarthScienceandMineralResources、ChinaUniversityofGeosciences、Beijing100083、China2)GeneralInstituteofChemicalGeologySurvey、ChinaChemicalGeologyandMineBureau、Beijing100013、China

alkali basalt、evolutional magma、early-stage rifting、late Quaternary、Wulanhada

10.3969/j.issn.0253-4967.2016.01.014

2015-03-11收稿、2015-10-11改回。

國家地震局公益性科研專項(200782713)與內(nèi)蒙古國土資源廳地質(zhì)遺跡保護(hù)專項(20071250)共同資助。

白志達(dá)、男、教授、E-mail: baizd@cugb.edu.cn。

P588.14+5

A

0253-4967(2016)01-0182-15

劉延暢、男、1989年生、在讀碩士研究生、礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)、E-mail: lyc@cugb.edu.cn。