內(nèi)蒙古巴音圖嘎一帶奧陶紀(jì)火山巖的地球化學(xué)特征及成因環(huán)境

楊建坤 趙澤南 魏民

摘要：內(nèi)蒙古巴音圖嘎一帶最早的地質(zhì)記錄出現(xiàn)在奧陶紀(jì)，出露的地層僅見(jiàn)有多寶山組、銅山組以及裸河組，巖石類型主要為蝕變安山巖、蝕變玄武巖等，以溢流相火山巖為主，基巖出露面積較小，本文通過(guò)在1：5萬(wàn)區(qū)調(diào)工作中，對(duì)其采集相應(yīng)的樣品進(jìn)行了巖石化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)巖石SiO為50.70%～61.62%;AlO為15.12%～17.54%;KO/NaO比為0.15～0.40，表明樣品具有鉀低、鈉高的特點(diǎn)，A/CNK為0.616～1.048，為偏鋁質(zhì)硅不飽和巖石。輕重稀土比值LREE/HREE為2.92～5.46，表明輕重稀土分異不明顯，輕稀土略有富集。微量元素Rb、Ba、Th、U、K、Sr富集，Nb、Ta微量元素虧損。通過(guò)構(gòu)造環(huán)境判別，表明該套火山巖形成于島弧環(huán)境。

關(guān)鍵詞：奧陶紀(jì)火山巖，巖石化學(xué)，島弧環(huán)境

1.地質(zhì)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古中東部，隸屬興蒙造山帶，在奧陶紀(jì)，本區(qū)沉積了銅山組、多寶山組、裸河組地層，在“內(nèi)蒙古1：5萬(wàn)翁根溫多爾（L50E017002）等八幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”中，系統(tǒng)的采集了該期樣品，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行地球化學(xué)分析，探討巖漿來(lái)源及構(gòu)造環(huán)境，希望能對(duì)以后的地質(zhì)研究提供相應(yīng)的資料。

巖石學(xué)特征

奧陶紀(jì)火山巖主要為多寶山組火山巖，含少量銅山組和裸河組火山巖，巖石類型主要為蝕變安山巖、蝕變安山玄武巖。

Ir-Irvine分界線，上方為堿性，下方為亞堿性;Pc：苦橄玄武巖;B：玄武巖;O1：玄武安山巖;O2：安山巖;O3：英安巖;R：流紋巖;S1：粗面玄武巖;S2：玄武粗安巖;S3：粗安巖;T：粗面巖;U1：碧玄巖或堿玄巖;U2：響巖質(zhì)堿玄巖;U3：-堿玄質(zhì)響巖

灰綠色、深灰色蝕變安山巖：斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斑晶、基質(zhì)組成。斑晶由斜長(zhǎng)石、角閃石組成，含量約50%，粒度0.3～5.5mm。斜長(zhǎng)石：半自形板狀，雜亂分布，具高嶺土化、粘土化等，表面較臟，個(gè)別見(jiàn)熔蝕麻點(diǎn)結(jié)構(gòu);角閃石：半自形柱狀，零星分布，局部被綠泥石、纖閃石等交代呈假像?；|(zhì)由長(zhǎng)石、暗色礦物假像組成，含量45～50%，粒度<0.3mm。長(zhǎng)石主為斜長(zhǎng)石，細(xì)小板條狀，近平行分布構(gòu)成似交織結(jié)構(gòu)，具粘土化等，鉀長(zhǎng)石呈它形粒狀、填隙狀分布斜長(zhǎng)石粒間;暗色礦物均被綠泥石、纖閃石交代呈假像，星散分布，據(jù)晶形推測(cè)可能為角閃石、黑云母假像。

深灰色蝕變安山玄武巖：斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斑晶、基質(zhì)組成。斑晶由輝石、斜長(zhǎng)石組成，含量40%～50%，粒度0.5～2.9mm。輝石：為單斜輝石，半自形柱粒狀，雜亂分布，常見(jiàn)陽(yáng)起石、纖閃石沿其邊緣或粒內(nèi)交代;斜長(zhǎng)石：半自形板狀，雜亂分布，具黝簾石化等，表面較臟，有的隱約見(jiàn)環(huán)帶結(jié)構(gòu)?；|(zhì)由斜長(zhǎng)石、輝石組成，含量50～60%，粒度<0.5mm。斜長(zhǎng)石：半自形板條狀、板狀，雜亂分布，具黝簾石化等，表面較臟，有的見(jiàn)環(huán)帶結(jié)構(gòu);輝石：為單斜輝石，半自形-它形柱粒狀、填隙狀分布斜長(zhǎng)石粒間，常見(jiàn)被陽(yáng)起石、纖閃石交代，有的僅呈假像。巖內(nèi)見(jiàn)葡萄石、陽(yáng)起石等填充的不規(guī)則狀杏仁體。

3.1巖石化學(xué)特征

奧陶紀(jì)火山巖SiO為50.70%～61.62%;AlO為15.12%～17.54%;KO/NaO比為0.15～0.40，表明樣品具有鉀低、鈉高的特點(diǎn)。在TAS圖解中（圖1），樣品分別投影于粗面安山巖、玄武粗安巖、粗安巖區(qū)域，里特曼指數(shù)σ為2.82～3.57，堿度率（AR）為1.56～2.28，表明火山巖屬于亞堿性系列巖石。樣品固結(jié)指數(shù)SI=12.67～24.86<40，表明火山巖樣品經(jīng)歷了一定的結(jié)晶分異作用。A/CNK=0.62～1.05，A/NK>1，火山巖樣品整體屬于弱過(guò)鋁質(zhì)巖石。

3.2稀土元素特征

奧陶紀(jì)火山巖稀土總量∑REE（不含Y元素）較低，為51.66×10～78.86×10。輕重稀土比值LREE/HREE為2.92～5.46，（La/Yb）為2.05～4.42，（Ce/Yb）為1.84～3.63，（La/Sm）為1.28～2.43，（Gd/Yb）為1.13～1.17，（La/Lu）為1.68～3.68，表明輕重稀土分異不明顯，輕稀土略有富集，輕、重稀土自身分異不明顯。稀土配分曲線（圖2）為右傾勺型，δEu為1.01～1.07，具有弱正異常特征，δCe為0.93～0.94，為弱負(fù)異常，表明巖漿源區(qū)處于弱還原環(huán)境。

3.3微量元素特征

奧陶紀(jì)火山巖大離子親石元素K、Rb、Sr、Ba多低于地殼豐度;放射性生熱元素Th、U低于地殼豐度;非活動(dòng)性元素Nb、Ta、Zr、P低于地殼豐度，Hf高于地殼豐度;過(guò)渡元素Ti、V、Cr、Co、Ni變化較大，以低于地殼豐度為主。

由微量元素蛛網(wǎng)圖（圖3）可以看出，Rb、Ba、Th、U、K、Sr微量元素富集，Nb、Ta微量元素虧損。

4.巖漿來(lái)源及構(gòu)造環(huán)境分析

巖石化學(xué)特征顯示奧陶紀(jì)火山巖為亞堿性系列，A/CNK為0.616～1.048，為偏鋁質(zhì)硅不飽和巖石。Rb/Sr比值為0.03～0.04遠(yuǎn)低于大陸殼平均值（0.24），略大于上地幔平均值（0.025），具有幔源成因特點(diǎn);樣品Nb（2.47～3.96×10）、Ta（0.20～0.37×10）含量低于地殼含量，Na/Ta比值為10.81～13.32在地幔（17.5，Sun et al.，1989）和地殼（11-12，Taylor et al.，1989）比值之間，表明火山巖成巖過(guò)程中受到殼源成分的混染。綜合分析認(rèn)為，奧陶紀(jì)火山巖為幔源成因，并受到陸殼物質(zhì)混染。

稀土配分模式為右傾，微量元素組網(wǎng)圖具有明顯的Nb、Ta負(fù)異常，具有島弧構(gòu)造環(huán)境特點(diǎn)。不同構(gòu)造環(huán)境的玄武巖具有不同的微量元素地球化學(xué)特征，微量元素可以判斷玄武巖的形成環(huán)境（Rollinson， 1993）。玄武巖Hf/3-Th-Ta三角圖解是區(qū)分島弧、MORB和板內(nèi)構(gòu)造玄武巖的有效方法?；鹕綆rHf/3-Th-Ta圖（圖4）顯示樣品投點(diǎn)于CAB（島弧鈣堿性玄武巖區(qū)域內(nèi)。綜合分析認(rèn)為，奧陶紀(jì)火山巖形成于島弧構(gòu)造環(huán)境。

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作者簡(jiǎn)介：楊建坤（1985-），男，漢族，河北廊坊人，學(xué)歷大學(xué)本科，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作。電話：15081683265