老撾沙耶晚三疊世火山巖地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

吳年冬，彭展，戴昱，何杰，吳偉周

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老撾沙耶晚三疊世火山巖地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

吳年冬，彭展，戴昱，何杰，吳偉周

（廣西壯族自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，桂林 541003）

老撾沙耶武里地區(qū)廣泛出露晚三疊世火山巖。通過(guò)對(duì)其火山巖主微量元素的地球化學(xué)特征研究，火山巖全巖SiO2含量為41.54%～64.44%，K2O+Na2O含量為3.59%～9.30%，在化學(xué)成分上屬于鈣堿性巖石。稀土元素地球化學(xué)特征表現(xiàn)為輕稀土元素分餾程度明顯高于重稀土元素，具有殼幔混合的特點(diǎn)。通過(guò)其輕稀土元素富集，虧損重稀土元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta，具有島弧型火山巖的特征。

火山巖；島弧；地球化學(xué)；沙耶武里

老撾位于特提斯構(gòu)造域，是東特提斯印支地塊的重要組成部分，處于太平洋板塊和印度板塊挾持地帶，地質(zhì)構(gòu)造和巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈（林方成等，2011；盧映祥等，2009；陳永清等，2010）。中生代是東南亞地區(qū)巖漿活動(dòng)最強(qiáng)烈的時(shí)期，形成了規(guī)模宏大的巖漿巖帶（施美鳳等，2015），本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)晚三疊世發(fā)育大量的中-基性火山巖。研究主要從老撾西北部沙耶武里地區(qū)火山巖的巖石學(xué)特征和巖石地球化學(xué)特征入手，分析研究老撾西北部的火山巖巖石系列歸屬和大地構(gòu)造背景。

1 區(qū)域地質(zhì)概述

研究區(qū)位于老撾西北部上寮與泰國(guó)接壤地帶，行政區(qū)跨越3個(gè)省，由西至東分別是：沙耶武里、瑯勃拉邦省、萬(wàn)象省，大部位于沙耶武里省。地理坐標(biāo)，東經(jīng)101°00′~102°00′，北緯18°40′~19°20′，大地構(gòu)造處于印支地塊西緣，屬墨江-黎府-羅文真火山弧帶（林方成等，2011）。

研究區(qū)內(nèi)晚三疊世地層由老至新為：①陸緣濱淺海相—較深水斜坡相的青灰、淺灰綠色中厚層～塊狀巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、滑混巖及流礫巖、粉砂巖夾深灰色泥巖，厚層—塊狀砂巖，底部常含泥礫或其團(tuán)塊。②深水盆地相的灰、深灰色中-薄層狀泥巖、含鈣泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾硅質(zhì)巖及微晶灰?guī)r組合，頂部有時(shí)可見(jiàn)火山屑砂巖。該段中多夾深灰、灰綠色塊狀玄武巖、中-基性凝灰質(zhì)熔巖、沉火山角礫巖和沉（角礫）晶屑巖屑凝灰?guī)r等。③海陸交互相的粉砂巖、泥巖夾砂巖、條帶狀灰?guī)r。該段中多夾深灰、灰綠色塊狀安山巖、熔結(jié)火山角礫巖、（角礫）晶屑巖屑凝灰熔巖和流紋質(zhì)凝灰?guī)r等（文件生，等，2016）。

圖1 老撾沙耶武里地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1-第四系；2-早侏羅紀(jì)地層；3-上三疊統(tǒng)C組；4-上三疊統(tǒng)B組；5-上三疊統(tǒng)A組；6-中三疊統(tǒng)A組；7-晚石炭—晚二疊世地層；8-晚石炭火山巖；9-石炭紀(jì)地層；10-前石炭紀(jì)地層；11-實(shí)測(cè)地質(zhì)界線；12-角度不整合界線；13-斷層；14-脆韌性斷層；15-采樣位置及編號(hào)

沙耶武里省北東Ban Mixai村的晚三疊世深水盆地相的碎屑巖中采集到了cf.、cf.Chen et Zhang、cf.Loczy、sp.、cf.Reed、(Elegaatinia)Chen、()Chen等晚三疊世雙殼類化石。因此可以判斷在該地層中所夾的火山巖時(shí)代應(yīng)為晚三疊世。

表1 晚三疊世火山巖樣品主量元素含量及參數(shù)計(jì)算表

注：σ=(Na2O+ K2O)2/(SiO2-43)；SI=MgO×100/(MgO+FeO+Fe2O3+K2O+Na2O)

2 火山巖地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)火山巖出露范圍主要為沙耶武里省以南、湄公河以東，多呈橢圓狀、似橢圓狀展布；主要以?shī)A層的樣式出現(xiàn)在晚三疊世深水盆地相、海陸交互相的碎屑巖中（圖1）。晚三疊世火山巖主要可以劃分為兩個(gè)期次。

第一期次主要發(fā)生在深水盆地相中，主要有兩大噴發(fā)—沉積旋回，一般的噴發(fā)—沉積旋回由（杏仁狀）玄武巖→中-基性凝灰質(zhì)熔巖→沉火山角礫巖→沉晶屑巖屑凝灰?guī)r的構(gòu)成，單個(gè)噴發(fā)-沉積旋回中具多次小型的（溢流）—噴發(fā)—溢流—沉積的火山噴發(fā)旋回。

第二期次主要發(fā)生在海陸交互相中，同樣由兩大噴發(fā)—沉積旋回組成，一般的噴發(fā)—沉積旋回由安山巖或熔結(jié)火山角礫巖（含集塊巖）→凝灰質(zhì)熔巖或含角礫晶屑巖屑熔結(jié)凝灰?guī)r→流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖→暗紫色泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖構(gòu)成，旋回間或韻律間?？梢?jiàn)噴發(fā)—沉積間斷面或噴發(fā)間斷不整合面，單個(gè)噴發(fā)—沉積旋回中一般具多次小型的（溢流）—噴發(fā)—溢流—沉積的旋回。

3 巖石化學(xué)主要特征

研究主要以晚三疊世火山巖為對(duì)象，其巖性以中基性火山熔巖為主，少量玄武巖、安山巖、火山碎屑巖。采集了9件樣品，送國(guó)土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心進(jìn)行化學(xué)分析。

3.1 主要元素地球化學(xué)特征

根據(jù)主量元素分析結(jié)果（表1）表明，沙耶武里地區(qū)晚三疊世火山巖的地球化學(xué)組分中燒失量（2.03%～16.05%）較高，必然會(huì)影響巖石的地球化學(xué)分類，扣除燒失量重新?lián)Q算百分比后，其主量元素?cái)?shù)據(jù)具有以下幾個(gè)特征：SiO2含量為51.43%～66.13%，平均值56.76%，大于中國(guó)玄武巖（黎彤等，1963）；TiO2含量為0.54%～0.97%，平均值0.77%，小于中國(guó)玄武巖；Na2O含量為3.22%～7.70%，平均值4.49%，大于中國(guó)玄武巖；K2O含量為0.37%～1.83%，平均值1.02%，小于中國(guó)玄武巖；Na2O+K2O變化在3.74%～9.53%，平均值5.52%，小于中國(guó)玄武巖；Al2O3的含量為14.15%～19.71%，平均值17.70%，大于中國(guó)玄武巖；MgO的含量為1.57%～5.37%，變化較大，平均值3.48 %，小于中國(guó)玄武巖；CaO含量為1.12%～22.88%，平均值8.03%，小于中國(guó)玄武巖；除了樣品LW07以外，Al2O3>（K2O+Na2O+CaO），屬扎氏鋁過(guò)飽和類型。

圖2 全堿—硅圖解

（據(jù)Le Maitre et al.，1989）

圖3 Zr/TiO2-Nb/Y圖解

（據(jù)Winchester and Floyd，1977）

在全堿—硅圖解（TAS）（圖2）中，樣品主要落入玄武巖、粗面玄武巖、玄武安山巖、安山巖、粗面安山巖中，僅由一個(gè)落入英安巖區(qū)；在Zr/TiO2-Nb/Y分類圖解（圖3）上，樣品基本落入安山巖—玄武巖、安山巖區(qū)；與巖礦鑒定本區(qū)多為中—基性凝灰?guī)r相一致。

堿度率指數(shù)AR為1.28～2.76，平均值1.71，利用SiO2-AR直角坐標(biāo)圖（圖4）來(lái)確定巖石堿性程度，大多落在鈣堿性區(qū)間，僅有一個(gè)落在堿性區(qū)間；里特曼指數(shù)σ介于0.51～2.54之間，均<3.3，屬于里特曼鈣堿性巖系，反映樣品在巖漿演化過(guò)程中分離結(jié)晶程度較低，主要以堆晶作用為主；在圖1中火山巖大部分都落在堿性系列中，只有一塊稍微偏離。在AFM 圖解（圖5）中，巖石均落入鈣堿性巖系中。因此該套火山巖應(yīng)屬于鈣堿性系列。

在FeOT-MgO-Al2O3圖解(圖6)中，樣品大部分在擴(kuò)張中央島與島弧及活動(dòng)大陸邊緣之間界線附近徘徊；在 TiO2-MnO×10-P2O5×10圖解(圖7)中，工作區(qū)樣品投點(diǎn)基本上亦落在島弧拉斑玄武巖、島弧鈣堿性玄武巖區(qū)界線及洋島堿性玄武巖附近，根據(jù)超基性巖主量元素含量表（表1）及其相關(guān)參數(shù)特征、結(jié)合上述投圖結(jié)果可知，樣品表現(xiàn)出島弧玄武巖—鈣堿性玄武巖特征。

圖4 SiO2—AR圖解

（據(jù)J. B. Wright ，1969）

圖5 AFM 圖解（據(jù)Irvine et al.，1971）

Calc-Alkaline—鈣堿性系列；Tholeiitic—拉斑玄武巖系列

圖6 FeOT-MgO-Al2O3圖解

（據(jù)Pearce，1977）

1為擴(kuò)張中心島嶼；2為島弧及活動(dòng)大陸邊緣；3為MORB；4為大洋島；5為大陸的

圖7 TiO2-MnO×10-P2O5×10圖解

（據(jù)Pearce，1977）

OIT-洋島拉斑玄武巖;MORB-洋中脊玄武巖;IAT-島弧拉斑玄武巖;OIA-洋島堿性玄武巖;CAB-島弧鈣堿性玄武巖

3.2 稀土元素地球化學(xué)特征

稀土元素的分析結(jié)果及有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2，結(jié)合稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布圖（圖8）可以看出，研究區(qū)晚三疊世火山巖可以分成兩種類型：①平坦—略富集型的稀土配分模式（樣品為L(zhǎng)W01、LW02、LW06、LW07、LW08、LW09），其稀土元素總量∑REE變化范圍為37.87×10-6～69.55×10-6，輕稀土元素LREE變化范圍為27.26×10-6～57.21×10-6，重稀土元素HREE變化范圍7.05×10-6～14.03×10-6，輕重稀土比值LREE/HREE變化范圍2.57～6.63，輕重稀土輕度分異，（La/Yb）N值在1.76～7.14，輕稀土輕微富集，δEu為0.84～1.1，除LW02呈正銪異常外，其余均為負(fù)銪異常。②富集型的稀土配分模式（樣品為L(zhǎng)W03、 LW04、LW05），其稀土元素總量∑REE變化范圍為106.35×10-6～141.8×10-6，輕稀土元素LREE變化范圍為94.78×10-6～129.39×10-6，重稀土元素HREE變化范圍11.57×10-6～12.41×10-6，輕重稀土比值LREE/HREE變化范圍8.19～10.43，輕重稀土較為明顯的分異，（La/Yb）N值在8.88～12.52，輕稀土富集。δEu為0.96～1.01，除LW05顯弱負(fù)銪異常外，其他樣品呈弱正銪異常。

圖8稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖

（據(jù)Sun and McDonouhg et al.，1989）

圖9 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

（據(jù)Sun and McDonouhg et al.，1989）

從稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布圖（圖8）中可以看出，樣品都具有相似的稀土標(biāo)準(zhǔn)化分布模式，均為輕稀土富集型右傾模式?？傮w上，配分曲線在輕稀土區(qū)間較陡，在重稀土區(qū)間相對(duì)較平緩，說(shuō)明輕稀土元素分餾程度明顯高于重稀土元素，具有殼?；旌系奶攸c(diǎn)。

3.3 微量元素地球化學(xué)特征

微量元素的分析結(jié)果及有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2。Cr含量為26.2×10-6～52.5×10-6，低于原始巖漿值300×10-6，Ni含量為14.0×10-6～38.2×10-6,低于原始巖漿值250×10-6（汪云亮等，2001），表明該區(qū)火山巖是原始巖漿經(jīng)分異演化后的結(jié)晶產(chǎn)物（王銀喜等，2006）。在微量元素的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化曲線圖上，樣品曲線呈現(xiàn)類鐘型分布，曲線圖右側(cè)高度不相容元素（圖9）曲線較平滑，變化不明顯，總體上比中度不相容元素的富集程度要高。其中高場(chǎng)強(qiáng)（HFSE）元素Nb和較活潑大離子親石（LILE）元素Ba分別呈現(xiàn)谷型、峰型特征，暗示源區(qū)巖漿在上升過(guò)程中與陸殼物質(zhì)組分發(fā)生了一定程度的混染作用。

表2 晚三疊世火山巖稀土元素含量及參數(shù)計(jì)算表

研究區(qū)火山巖La×Nb/Zr2>0.002（0.0033～0.0149），反映具有島弧特征（武莉娜等，2003）；Th×Ta/Hf2>0.035（0.06～0.4）與典型的島弧火山巖基本一致（汪云亮等，2001）。在Th-Nb/16-Hf/3判別圖解（圖10）中，樣品落入鈣堿性玄武區(qū)—島弧拉斑玄武巖內(nèi)；在Ti/100-Zr-Sr/2判別圖解（圖11）中，樣品落在鈣堿性玄武巖區(qū)和島弧拉斑玄武巖內(nèi)，表現(xiàn)出鈣堿性玄武巖—島弧拉斑玄武巖的特點(diǎn)。

表3 晚三疊世火山巖微量元素含量表

4 結(jié)論和討論

1）研究區(qū)火山巖主要呈夾層的樣式出現(xiàn)晚三疊世碎屑巖之中，因而其噴發(fā)年齡應(yīng)為晚三疊世。由多個(gè)噴發(fā)—沉積旋回，單個(gè)旋回中具多次小型的（溢流）—噴發(fā)—溢流—沉積的火山噴發(fā)旋回，單個(gè)旋回多由安山巖、熔結(jié)角礫巖或玄武巖→中—基性凝灰質(zhì)熔巖→流紋巖類→粉砂巖、砂礫巖構(gòu)成。

2）巖石主量元素中Al2O3含量>（K2O+Na2O+CaO）含量，屬扎氏鋁過(guò)飽和類型；里特曼指數(shù)σ在0.54～2.54，屬里特曼鈣堿性巖系，固結(jié)指數(shù)SI在12.2～28.7＜40，說(shuō)明巖漿的分異程度較高；總體上來(lái)說(shuō)Al含量較高，相對(duì)富K，貧Ti，說(shuō)明巖石主要以堆晶作用為主，存在一定程度的分離結(jié)晶作用。

3）稀土元素特征可以劃分為兩種配分模式，一種為平坦—略富集型的稀土配分模式、另一種為富集型的稀土配分模式。其配分曲線說(shuō)明輕稀土元素分餾程度明顯高于重稀土元素，具有殼?；旌系奶攸c(diǎn)。微量元素中高場(chǎng)強(qiáng)（HFSE）元素Nb和較活潑大離子親石（LILE）元素Ba分別呈現(xiàn)谷型、峰型特征，暗示源區(qū)巖漿在上升過(guò)程中與陸殼物質(zhì)組分發(fā)生了一定程度的混染作用。

圖10 Th-Nb/16-Hf/3圖解（據(jù)Wood, 1980）

A區(qū)為N型MORB；B區(qū)為E型MORB；C區(qū)為堿性板內(nèi)玄武巖；D區(qū)為火山弧玄武巖（Hf/Th>3為島弧拉斑玄武巖，＜3為鈣堿性玄武巖）

圖11 Ti/100-Zr-Sr/2判別圖解

（據(jù)Pearce和Cann，1973）

IAB為島弧玄武巖；CAB為鈣堿性玄武巖；OFB為MORB

4）研究區(qū)晚三疊世火山巖為鈣堿性系列火山巖，富集輕稀土元素，虧損重稀土元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta元素，具有島弧型火山巖的特征。通過(guò)圖10、圖11判別圖解判斷該火山巖為鈣堿性玄武巖—島弧拉斑玄武巖。因此研究區(qū)晚三疊世火山巖形成于島弧環(huán)境。

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Geochemical Characteristics and Their Geological Significance of the Late Triassic Volcanic Rock in Sayaboury, Laos

WU Nian-dong PENG Zhan DAI Yu HE Jie WU Wei-zhou

(Guangxi Institute of Regional Geological Survey, Guilin, Guangxi 541003)

The Late Triassic volcanic rock is widely exposed in Sayaboury, Laos. The volcanic rock is a calc-alkaline one with 41.54-64.44%SiO2and 3.59-9.30% (K2O+Na2O) . The REE geochemistry is characterized by enrichment in LREE and depletion in HREE and Nb, Ta characteristic of island arc volcanic rock.

volcanic rock; island arc; geochemistry; Sayaboury, Laos

2017-05-12

吳年冬（1982-），男，廣西宜州人，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查相關(guān)工作

P588.11+2; P595

A

1006-0995（2017）04-0153-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.01.035