內(nèi)蒙古特莫牧場地區(qū)晚侏羅世瑪尼吐組地球化學(xué)特征及火山巖年代分析

李朋元秦越強(qiáng)柴晨暉王志民孫宇飛許凱然

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局廊坊自然資源綜合調(diào)查中心；2.河北地質(zhì)職工大學(xué)地質(zhì)系）

測區(qū)大地構(gòu)造位置隸屬于天山—興蒙造山系大興安嶺弧盆系，三級構(gòu)造單元為錫林浩特巖漿弧。該地區(qū)在早中侏羅世多為小型斷陷盆地沉積環(huán)境，至晚侏羅世時火山活動強(qiáng)烈，對測區(qū)巖石地層具有重要影響［1］。在火山間歇期，地殼總體隆升，盆地繼續(xù)接受山間沉積，形成一套沉積巖，如本測區(qū)的瑪尼吐組一段；在中后期，火山活動強(qiáng)烈，多形成火山熔巖、火山碎屑巖夾少量沉積巖，形成瑪尼吐組二段。

關(guān)于本地區(qū)瑪尼吐組火山巖形成時代存在不同觀點，本研究通過對瑪尼吐組巖石地球化學(xué)分析和年齡學(xué)研究，為該地區(qū)瑪尼吐組時代確定提供依據(jù)。

1 巖石類型及特征

工作區(qū)地處內(nèi)蒙古自治區(qū)東部特莫牧場地區(qū)，行政區(qū)劃隸屬于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟科爾沁右翼前旗?，斈嵬陆M巖石組合特征［2-4］：上部為一套中性火山熔巖、中性火山碎屑巖，夾火山碎屑沉積巖、沉積巖以及少量中酸性火山碎屑巖的巖石組合，底部為火山沉積巖、沉積巖。根據(jù)巖性組合特征、空間分布規(guī)律及區(qū)域?qū)Ρ?，劃?個巖性段。

其中瑪尼吐組一段巖性為安山質(zhì)沉凝灰?guī)r、沉角礫巖、沉角礫凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖夾泥巖、凝灰質(zhì)長石砂巖、凝灰質(zhì)砂質(zhì)礫巖、凝灰質(zhì)含礫砂巖夾安山巖、安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，與滿克頭鄂博組呈整合接觸。

瑪尼吐組二段巖性為灰紫色（灰綠色）安山巖、杏仁狀安山巖、粗安巖、安山質(zhì)（角礫、集塊）晶屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)（角礫、集塊）晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、安山質(zhì)角礫（集塊）熔巖、粗安質(zhì)（角礫、集塊）晶屑凝灰?guī)r夾安山質(zhì)沉凝灰?guī)r、粗安質(zhì)沉角礫巖、凝灰質(zhì)長石砂巖、凝灰質(zhì)砂質(zhì)礫巖。

2 巖石化學(xué)特征

2.1 主量元素特征及堿度分析

瑪尼吐組火山巖中，w（SiO2）介于55.36%～75.35%，均值為61.79%，w（TiO2）介于0.18%～1.47%，均值為0.92%，w（Fe2O3）介于1.63%～9.09%，均值為5.72%，w（Na2O）介于2.31%～6.50%，均值為4.39%，w（K2O）介于0.66%～4.62%，均值為2.63%，以上化學(xué)成分相比于中國安山巖平均值偏高［5］；w（Al2O3）介于12.04%～18.6%，均值為15.86%，w（FeO）介于0.73%～4.68%，均值為2.30%，w（MnO）介于0.03%～0.26%，均值 為0.11%，w（CaO）介 于0.20%～9.22%，均 值 為3.68%，w（MgO）介于0.12%～4.67%，均值為2.06%，w（P2O5）介于0.03%～0.43%，均值為0.27%，這幾種化學(xué)成分平均含量低于中國安山巖平均值。通過TAS圖解（圖1）可以看出，樣品多數(shù)投在玄武粗安巖和粗面巖區(qū)，少部分落于粗面巖、英安巖、流紋巖區(qū)。根據(jù)硅酸鹽分析結(jié)果計算，瑪尼吐組火山巖里特曼指數(shù)σ平均值為2.91，屬于鈣堿性巖。將火山巖SiO2含量數(shù)據(jù)投入AR—SiO2圖解（圖2），顯示瑪尼吐組火山巖落在堿性、鈣堿性區(qū)。

綜上所述，本區(qū)瑪尼吐組火山巖以富硅、鉀、鈉，低鋁、錳、鈣、鎂的堿性巖—鈣堿性巖為特征。

2.2 微量元素特征

分析瑪尼吐組火山巖樣品微量元素數(shù)據(jù)，其中Cr含量介于（1.36～118）×10-6，均值為34.95×10-6，Co含量介于（0.407～28.1）×10-6，均值為13.88×10-6，Ni含量介于（0.742～50.9）×10-6，均值為12.91×10-6，Rb含量介于（13.5～131）×10-6，均值為65.33×10-6，以上元素的平均含量均低于陸殼值；而Sr含量介于（151～1 104）×10-6、Ba含量介于（282～1 869）×10-6，Sr、Ba這2種元素的含量明顯高于陸殼值；Zr含量介于（31.4～406）×10-6，均值為190.46×10-6，Th含量介于（2.69～16.1）×10-6，均值為7.68×10-6，Zr、Th這2種元素含量高于陸殼值；而Nb含量介于（5.3～12.1）×10-6，均值為8.69×10-6，Ta含量介于（0.273～1.18）×10-6，均值為0.61×10-6，這2種元素的含量低于陸殼值，其中Ta的含量介于陸殼值和洋殼值之間；U含量介于（0.668～5.39）×10-6，均值為1.95×10-6，U含量與陸殼值相當(dāng)。

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖3）顯示，瑪尼吐組具有富集富集Rb、K等大離子親石元素（LILE）和Th、U，虧損Nb、P、Ti等高場強(qiáng)元素（HFSE）和Sr特征。

2.3 稀土元素地球化學(xué)特征

稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布形式如圖4所示，稀土元總量在（98.41～237.54）×10-6，均值為151.06×10-6，低于黎氏陸殼值（154.7×10-6）。從稀土元素參數(shù)值分析，LREE/HREE為5.68～12.46，均值為7.47，比陸殼值（6.1）高；（La/Yb）N為5.29～21.29，均值為9.01，低于陸殼值，反映輕重稀土分餾較為明顯；δEu均值為0.84，總體具弱負(fù)銪異常；δCe均值為0.98。從稀土配分曲線（圖4）形態(tài)看，稀土特征與稀土參數(shù)得出的結(jié)論相一致。巖石具有輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型稀土配分曲線，弱負(fù)Eu異常。

3 地質(zhì)年代討論

在樹木溝北側(cè)獲得該組2組同位素年齡，分別為138.3±2.1，136.94±0.7 Ma，將其置于晚侏羅世。而此次工作在瑪尼吐組一段和二段中分別采集安山巖（樣品號TW08、樣品號TW10）樣品，采用了鋯石LAICP-MS U-Pb同位素測年測定［3］，獲得的年齡值為145.8±1.5 Ma（圖5、圖6）、141.5±5 Ma（圖7、圖8），其時代均為晚侏羅世?，斈嵬陆M地層下部與滿克頭鄂博組地層呈整合接觸，上部與白音高老組地層呈平行不整合接觸或斷層接觸，與梅勒圖組呈平行不整合接觸。結(jié)合地質(zhì)事實與本次測試年齡數(shù)據(jù)綜合考慮，將瑪尼吐組置于晚侏羅世。

4 結(jié)論

（1）特莫牧場地區(qū)瑪尼吐組巖石為一中性的火山熔巖、火山碎屑巖夾少量的火山碎屑沉積巖，主要巖性為安山巖、杏仁狀安山巖、粗面巖、安山質(zhì)（角礫、集塊）晶屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)沉凝灰?guī)r、沉角礫巖、沉角礫凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)長石砂巖、凝灰質(zhì)砂質(zhì)礫巖等，巖石地球化學(xué)以富硅、鉀、鈉，低鋁、錳、鈣、鎂，火山巖巖性整體為鈣堿性—堿性為特征。

（2）本次工作獲得的該組年齡值與區(qū)域上相近，落于晚侏羅，考慮區(qū)域及鄰區(qū)地層時代劃分，結(jié)合工作區(qū)地質(zhì)事實及年齡數(shù)據(jù)，將測區(qū)瑪尼吐組火山巖形成的地質(zhì)年代置于晚侏羅世。