四川烏蒙山晚二疊世火山巖地球化學(xué)特征研究

韓倩，蘆建文，何龍

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059)

在晚古生代中晚二疊世之間，受東吳運(yùn)動(dòng)的影響，在四川及相鄰的云南、貴州發(fā)生過一次強(qiáng)烈的火山噴發(fā)事件，形成了巨厚的基性火山巖堆積，即“峨眉山玄武巖”，其分布廣泛，是中國唯一被國際學(xué)術(shù)界認(rèn)可的大火成巖省[1-3]?；谒拇ㄅ璧囟B系玄武巖噴發(fā)事件，在眾多前人研究成果的基礎(chǔ)上，本文對(duì)烏蒙山地區(qū)晚二疊世火山巖進(jìn)行巖石學(xué)及地球化學(xué)研究，揭示該套火山巖形成時(shí)所對(duì)應(yīng)的構(gòu)造環(huán)境。

1 研究現(xiàn)狀

峨眉山玄武巖分布在研究區(qū)的東部及中南部大部分地區(qū)，以及烏科梁子一帶，以面狀分布為特征，主要為綠灰色玄武質(zhì)火山集塊巖、致密狀、斑狀、杏仁狀玄武巖夾火山角礫凝灰?guī)r、凝灰?guī)r，組成多個(gè)噴發(fā)韻律[4]。按其巖性組合特征，大體可劃分為三個(gè)巖性段[5]：其中，一段以裂隙式噴發(fā)的溢流相灰綠色、灰黑色致密狀、斑狀、杏仁狀玄武巖組成多個(gè)厚度不等韻律組成；二段以串珠狀爆發(fā)相的綠灰、紫灰色玄武質(zhì)火山集塊巖、火山角礫巖、角礫凝灰?guī)r為主構(gòu)成的多個(gè)韻律組成；三段以遺溢流相的致密狀玄武、杏仁狀玄武巖、火山間隙的沉積巖-火山碎屑沉積構(gòu)成多個(gè)韻律，向上沉積夾層增多，顯示火山活動(dòng)逐漸結(jié)束。

2 巖石類型及特征

研究區(qū)內(nèi)晚二疊世峨眉山玄武巖巖石組合均為基性巖，包括熔巖、火山碎屑巖，根據(jù)不同剖面計(jì)算，其熔巖類比例為85.8%，火山碎屑巖比例為14.2%。

2.1 火山碎屑巖

（1）蝕變玄武質(zhì)火山角礫巖：產(chǎn)于上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組二段下部，三段下部也見有出露。巖性為灰—灰綠色，角礫狀結(jié)構(gòu)。填隙物為凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由火山角礫和填隙物組成。角礫部份為致密狀和杏仁狀玄武巖、灰?guī)r，呈棱角-次棱角狀，礫徑3mm～50mm，個(gè)別達(dá)64mm以上，為含集塊火山角礫巖，大小混雜，不具定向性。填隙物為玄武質(zhì)巖屑、晶屑及火山塵灰，充填于角礫間，巖石具綠簾石、綠泥石化。

（2）蝕變玄武質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r：賦存于上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組三段底部。巖性呈灰、紫紅、肉紅色，凝狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。主要由斜長石、輝石晶屑，次為玄武質(zhì)巖屑和少許玻屑組成。膠結(jié)物為火山塵灰。巖石蝕變較強(qiáng)烈，蝕變礦物為高嶺土、赤鐵礦、褐鐵礦等。

2.2 火山熔巖

有斜斑玄武巖、致密狀玄武巖、杏仁狀玄武巖三種，以前者為主，致密狀玄武巖最少。

（1）蝕變斜斑玄武巖：按巖石中斜長石斑晶含量5%～9%、10%～20%、20%～30%，分別稱含斜斑、少斜斑、斜斑玄武巖(后同)。

巖石呈灰、灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具微輝綠、間隱、?；豢椊Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由斑晶和基質(zhì)組成。斑晶為基性斜長石，呈自形板狀、板條狀，多為單斑不均勻分布，局部為聚斑狀，長1mm～2mm，寬1.2mm～1.5mm，含量5%～30%不等，晶面具輕度絹云母化。基質(zhì)主要為拉長石、普通輝石，偶見少許玻璃質(zhì)，礦物粒徑＜0.15mm，含量70%～95%。副礦物為磁鐵礦、白鈦礦等。蝕變礦物以綠泥石、綠簾石為主，少許鈉長石、絹云母等。在少數(shù)巖石中含杏仁體，含量4%～20%不等，變?yōu)楹尤市卑咝鋷r。

（2）蝕變致密狀玄武巖：巖性為深灰、灰綠色，間粒、間隱結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石組成有基性斜長石，含量30%～50%、普通輝石，含量10%、玻璃質(zhì)，含量40%～60%，和少許磁鐵礦。其中，斜長石呈半面形板狀，粒徑0.01mm～0.31mm，輝石呈它形粒狀，個(gè)別為半面形柱狀，粒徑0.15mm～0.05mm，充填于長石晶間。蝕變礦物主要為綠簾石、綠泥石，次為鈉長石、絹云母、白鈦石。此外，巖石中普遍發(fā)育有柱狀節(jié)理。有時(shí)巖石中，局部含斜長石斑晶，呈半自形粒狀，粒徑0.5mm～1mm，含量2%～4%，仍稱致密狀玄武巖。

（3）蝕變杏仁狀玄武巖：依據(jù)巖石中杏仁體含量，5%～9%、10%～20%、20%～35%，分別稱含杏仁、少杏仁、杏仁狀玄武巖。巖性呈灰、深灰、灰綠色，演化后為黃褐、黃綠色，間隱、?；Y(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造。杏仁體呈渾圓、橢圓、透鏡狀，大小一般為1mm～5mm，少數(shù)達(dá)20mm，部份具定向排列，充填物有綠簾石、綠泥石、石英、玉髓、方解石、褐鐵礦等，一般在杏仁狀玄武巖下部，杏仁體較小、含量也少，充填物多為綠簾石等，向上杏仁體逐漸變大、增多，充填物常為石英、方解石、褐鐵礦等，顯示出綠底紅頂構(gòu)造。

巖石礦物主要由基性斜長石，含量約30%、普通輝石，含量20%～25%，以及玄武質(zhì)玻璃，含量45%～50%共同構(gòu)成。其中，斜長石多呈半自形板狀，粒徑小于0.21mm；輝石為它形粒狀，粒徑小于0.06mm，常充填于長石晶間；玻璃質(zhì)多分布礦物粒間或呈包裹物。蝕變礦物以綠簾石為主，次為綠泥石，另有少量磁鐵礦、白鈦石等。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

研究區(qū)內(nèi)峨眉山玄武巖的化學(xué)分析結(jié)果見表1?？梢钥闯?，峨眉山玄武巖SiO2介于44.04%～49.87%（平均值48.13%），TiO2介于3.35%～3.63%（平均值3.60%），K2O為0.23%～2.16%（平均值為1.35%），Na2O介于0.48%～3.60%（平均值2.32%）；F/（F+M）為62.45%～93.76%，A/NCK為0.54%～6.13%。

Nb/Y-Zr/TiO2巖石分類圖上，樣品投影于玄武巖-堿性玄武巖范圍，見圖1。依據(jù)Ti/Y比值，見圖2，這些玄武質(zhì)巖石均為高鈦玄武巖類。

表1 研究區(qū)玄武巖化學(xué)成分（主量元素：%；稀土和微量元素：×10-6）Tab.1 The chemical composition of basalt in the study area

圖1 峨眉山玄武巖Nb/Y-Zr/TiO2巖石分類圖Fig.1 Classification map of Nb/y-zr/TiO2for the basalt in emei shan

圖2 峨眉山玄武巖Ti/Y比值圖Fig.2 The Ti/Y ratio graph for the basalt in emei shan

3.2 微量、稀土元素特征

由表1可知，區(qū)內(nèi)峨眉山玄武巖稀土元素總量ΣREE=240.63～536.21×10-6，(La/Yb)N=7.97～18.65，(La/Sm)N=0.67 ～1.67，(LREE/HREE)N=7.82 ～11.23，δEu=0.89～1.03。經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分圖，見圖3，微量元素蛛網(wǎng)圖，見圖4。整體上呈現(xiàn)LREE富集，輕重稀土分餾明顯，配分曲線陡傾，無明顯Eu異常。微量元素表現(xiàn)為Th、Nb、Ta、Zr、Hf和LREE富集，以及Y和HREE明顯虧損。

圖3 峨眉山玄武巖稀土元素配分型式圖Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns of emei shan basalt

圖4 峨眉山玄武巖微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.4 primitive mantle-normalized spidergram of emei shan basalt

3.3 構(gòu)造環(huán)境判別

將研究區(qū)峨眉山玄武巖巖石化學(xué)成分投影于主量元素＜FeO>-Mg0-Al2O3圖解，見圖5，F(xiàn)1-F2圖解，見圖6。樣品分別落入大陸火山巖、板內(nèi)玄武巖區(qū)；微量元素(Zr/Y)-Zr圖解、Ti/100-Zr-3*Y圖解，見圖7，均落在WPB板塊內(nèi)火山巖中。前述微量元素相容程度分析中，相容元素虧損，不相容元素既有Ba、Th、Nb的強(qiáng)烈富集，Hf、Zr、Sm的富集，曲線呈雙隆起形態(tài)，與板內(nèi)玄武巖相似，見圖4。稀土元素皆為輕稀土略富集型，與板塊內(nèi)部尤其是大陸板塊內(nèi)部玄武巖分配型式一致，亦支持前述結(jié)論，表明晚二疊世火山巖為大陸板內(nèi)環(huán)境。

晚二疊紀(jì)的玄武巖噴發(fā)，為區(qū)域上揚(yáng)子西緣的一次大規(guī)模巖漿活動(dòng)，被稱為峨眉山火成巖省，代表了陸殼的一次強(qiáng)烈拉張裂陷，在持續(xù)的強(qiáng)烈的拉張裂陷，幔源基性巖漿上侵形成[6]。因而，二疊紀(jì)火山巖屬大陸板塊內(nèi)裂谷環(huán)境。而鄰區(qū)早二疊世可見滑塌角礫巖，對(duì)于該角礫巖，多認(rèn)為屬伸展機(jī)制下的震積巖，表明區(qū)域上，本次拉張開始于早二疊世[7]。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)主量元素及相關(guān)圖解分析，表明研究區(qū)內(nèi)玄武質(zhì)巖石均為高鈦玄武巖類。

（2）微量元素表現(xiàn)為Th、Nb、Ta、Zr、Hf和LREE富集，以及Y和HREE明顯虧損。稀土元素皆為輕稀土略富集型，與板塊內(nèi)部尤其是大陸板塊內(nèi)部玄武巖分配型式一致。

（3）通過主量元素FeO-Mg0-Al2O3圖解、F1-F2圖解，樣品分別落入大陸火山巖、板內(nèi)玄武巖區(qū)，表明峨眉山玄武巖的構(gòu)造環(huán)境應(yīng)為陸內(nèi)（板塊內(nèi)火山巖）。

圖5 峨眉山玄武巖的＜FeO>-Mg0-Al2O3圖解（據(jù)Pearce，1977）Fig.5 ＜FeO>-Mg0-Al2O3diagram for the basalt in emei shan(After Pearce，1977)

圖6 峨眉山玄武巖的F1-F2圖解（據(jù)J.K.Perace，1976）Fig.6 F1-F2 diagram for the basalt in emei shan(After J.K.Perace，1976)

圖7 峨眉山玄武巖的Ti/100-Zr-3*Y（左圖）和Zr/Y-Zr圖解（右圖）Fig.7 Ti/100-Zr-3*Y diagram（left）and Zr/Y-Zr diagram(right)for the basalt in emei shan

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