新疆博乐地区下二叠统乌郎组火山岩特征与构造环境分析

潘明臣，于海峰，王福君，梁有为，丁 伟，李 艳，徐桂岩

（辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100）

新疆博乐地区下二叠统乌郎组火山岩特征与构造环境分析

潘明臣，于海峰，王福君，梁有为，丁 伟，李 艳，徐桂岩

（辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100）

乌郎组火山岩分布于哈萨克斯坦－准噶尔板块（Ⅰ级）伊犁微板块（Ⅱ级）阿拉套晚古生代陆缘盆地（Ⅲ级）与准噶尔微板块（Ⅱ级）接壤带附近.火山活动相对较弱，火山岩浆从基性—中性—酸性均有活动.区内碱玄岩为板内玄武岩，安山岩及流纹岩为陆内碰撞造山带环境形成.乌郎组碱玄岩的碱度为强碱性；安山岩、流纹岩、流纹斑岩的碱度为亚碱性.中性安山岩铷锶等时线同位素年龄为282.5±2.6 Ma，时代为早二叠世.由此推断，阿拉山口地区伊犁微板块与准噶尔微板块在早二叠世时就已经缝合，形成陆内断陷盆地，并发育陆相火山岩－碎屑岩建造.

下二叠统；火山岩；地球化学；构造环境；阿拉山口；新疆

哈萨克斯坦－准噶尔板块是以一系列微陆块、岛弧地体及镶嵌于其间不同时期的褶皱带为主的巨型复合造山带，又称中亚造山带.它是夹于北部西伯利亚板块和南部塔里木板块、中朝板块之间的，在亚洲洋形成、演化和消亡过程中伴随诸多陆块拼合增生、俯冲、碰撞造山的产物，是世界上最复杂的造山带之一［1-2］.本文以博乐阿拉山口地区下二叠统乌郎组火山岩为研究对象，在岩石学、地球化学、铷锶等时线同位素测年研究的基础上，探讨其岩石成因和形成环境，为研究伊犁微板块与准噶尔微板块闭合时间提供依据.

1 地质概况

下二叠统乌郎组主要分布于博乐阿拉山口一带.地层区划隶属塔里木-南疆地层大区，中南天山-北天山地层区，中天山-马鬃山地层分区的阿拉套地层小区.大地构造位置位于伊犁微板块古生代活动陆缘（图1）［3］.

乌郎组主要为一套复成分砾岩的陆相火山岩及粗碎屑岩组合.陆缘中粗碎屑物层状特征明显，厚度较大，位于该套地层的中下部，基性、中性火山岩呈夹层分布其中；酸性、中酸性火山岩呈面状分布于该套地层中上部.火山岩浆具有由中性、基性向中酸性、酸性演化的特点，下部夹有少量酸性岩浆.

乌郎组角度不整合于上泥盆统托斯库尔他乌组、下石炭统阿克沙克组及石炭纪花岗岩体之上，其上被第四系覆盖.

2 岩石地球化学

2.1 岩石学特征

该套火山岩主要为火山熔岩.喷溢相火山岩的岩石类型有碱玄岩、玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩.其中酸性、中酸性熔岩占主体，约占熔岩的80%；中性熔岩、基性熔岩、潜火山岩为次.流纹斑岩呈脉状沿层理方向侵入中下部的沉积层中，而流纹岩呈面状产于该套火山岩中上部.爆发相火山岩呈夹层产于中下部沉积岩中，岩石类型有火山角砾岩、晶屑玻屑凝灰岩、熔结火山角砾玻屑凝灰岩.

（1）碱玄岩、玄武岩：呈夹层分布于中下部碎屑岩中，岩石为灰黑色，斑状结构，块状构造.斑晶含量约20%，由斜长石和普通辉石组成.其中以斜长石为主，半自形板状，双晶发育，大小为0.2 mm×（0.5×3）mm；普通辉石少量，粒状，黑云母化，粒径0.4～0.8 mm.基质为间粒结构，由斜长石、普通辉石及磁铁矿组成.

（2）安山岩：较为发育，呈似层状或透镜状产于中下部碎屑岩中，延伸较远，较为稳定.岩石新鲜面为绿灰色，风化面为灰色、灰黑色，无斑和少斑结构，局部气孔杏仁状构造.杏仁体略呈定向排列，细长条状，大小（1～2）mm×（2～15）mm ，内充填绿泥石、石英、蛋白石等.斑晶含量小于5%，成分为斜长石，半自形板状，大小为（0.2～1）mm×（0.3～2）mm.基质为玻晶交织结构，由斜长石、玻璃质、暗色矿物组成.斜长石80%～85%，半自形板状，大小为 0.01 mm×（0.04～0.2）mm，大致平行定向排列.其间分布玻璃质和暗色矿物，玻璃质已脱玻蚀变为绿泥石、碳酸盐、长英质集合体；暗色矿物已蚀变为碳酸盐集合体.

（3）英安岩：为深灰色，斑状结构.斑晶含量5%，为斜长石，半自形板状，大小多为（0.2～0.4）mm×（0.4～0.8）mm，轻微泥化.基质具包含微晶结构，潜晶状石英为主晶，内包含微晶状斜长石客晶.

（4）流纹岩：较为发育，主要分布于乌郎组中上部.岩石为灰紫色、紫红色、浅灰色，斑状结构.斑晶含量10%～30%，为钾长石、斜长石和石英.其中钾长石含量10%～20%，浅肉红色，半自形板状—他形粒状，一般粒径为0.4～2 mm，具泥化；斜长石50%～70%，灰白色，半自形板状，一般粒径为0.4～3 mm，环带构造发育，具绢云母化；石英25%～30%，粒状，受到熔蚀作用，一般粒径为0.2～1.5 mm.基质为霏细结构，以长石和石英雏晶为主.

2.2 岩石化学特征

下二叠统乌郎组火山岩的岩石化学及参数特征见表1.

在火山岩硅-碱图上（图 2）［4-5］，火山岩样品落入碱玄岩、安山岩、流纹岩区中.随着火山岩浆由基性—中性—酸性的变化，SiO2、K2O和Na2O含量呈递增的变化；而 Al2O3、TFe、MnO、CaO、TiO2呈递减的变化.

碱玄岩与世界和中国的玄武岩相比，具高Al、Ti、Ca，低Si、Mg、K的特点，属钠质类型.安山岩与世界和中国的安山岩相比，具高 Si、Ti、Mn，低 Al、Mg、K 的特点.流纹岩与世界和中国的流纹岩相比，具高Si、Ca，低Al、Ti、Fe、Mn，略低 K 的特点.

碱玄岩的碱度里特曼指数（δ值）为9.58，属强碱性，为强碱性系列；安山岩、流纹岩、流纹斑岩的碱度为亚碱性，属亚碱性系列.在Irvine等硅-碱关系图解中，碱玄岩投影点落在碱性区.安山岩、流纹岩、流纹斑岩投影点落在亚碱性区.

采用Irvine（1971）三角图解，乌郎组碱玄岩为强碱性系列中的钠质系列火山岩.

从A-F-M三角图解中可知，乌郎组安山岩为亚碱性系列中的拉斑玄武岩系列火山岩；流纹岩、流纹斑岩为亚碱性系列中的钙碱性系列火山岩.

2.3 稀土元素特征

乌郎组火山岩稀土元素含量及参数值见表2.图3为稀土元素球粒陨石标准化图解.从图3、表2中可以看出：各岩类稀土元素总量（ΣREE）在84.19～206.82之间变化，且轻重稀土比值（L/H）均大于1，表明乌郎组火山岩从基性到酸性分异程度均较高.碱玄岩略显正铕异常，安山岩略显负铕异常，流纹岩及流纹斑岩负铕异常明显.火山岩由基性到酸性，δEu值由正铕异常到负铕异常，越向酸性负铕异常越明显.（La/Yb）N、（Ce/Yb）N比值较大，变化范围为 1.37～10.0，显示该套火山岩的分镏程度较高.稀土元素配分曲线向右倾斜，轻稀土明显，重稀土略平坦，火山岩轻稀土为强富集型.

表1 乌朗组火山岩岩石化学成分、特征值一览表Table 1 Lithochemical composition and characteristic values of the volcanic rocks of Wulang formation

2.4 微量元素特征

火山岩微量元素分析结果及参数特征见表3.在原始岩浆运移过程中，主要元素、微量元素均发生规律性变化，微量元素的组合、比值和丰度反映原始岩浆的性质.利用Wood（1979）的微量元素图解对火山岩15种元素进行标准化.从乌郎组火山岩微量元素蛛网图（图4）可以看出，碱玄岩微量元量配分曲线为相对平坦型，反映的成因信息为混合地幔源，熔融程度较高，分离结晶程度低.而安山岩、流纹岩微量元素配分曲线明显向右倾斜，为强不相容元素富集型的分配型式，与新西兰火山弧英安岩和流纹岩的微量元素比值蛛网图相似.火山岩以Rb、U、K等元素的富集和Nb、P、Ti等元素的亏损为特征.反映的成因信息为交代地幔源，熔融程度低，分离结晶程度强的残余熔体.

表2 乌郎组火山岩稀土元素及参数值特征表Table 2 Rare earth element data of the volcanic rocks of Wulang formation

3 铷锶等时线测年

本次工作取得同位素测年样品一件，岩性为灰绿色少斑状安山岩，该岩石呈似层状或透镜状产于中下部碎屑岩中，延伸较远，较为稳定，厚度约100m.对其垂直均匀分布取6个点，由吉林大学测试科学实验中心测试，铷锶等时线年龄值为282.5±2.6 Ma（见表4）.

4 构造环境探讨

板块构造的演化制约着火山作用的性质与特点.在不同的大地构造环境中形成的火山岩，不仅岩石组合和演化系列不同，而且其地球化学特征的系统变化也不同.因此，火山岩的研究已成为构造环境研究中不可缺少的一部分.

表3 乌郎组火山岩微量元素含量表Table 3 Trace element content of the volcanic rocks of Wulang formation

利用岩石化学数值投点于里特曼-戈蒂里图解上（图5）.早二叠世乌郎组火山岩中碱玄岩投影点落在非造山带火山岩中（A区），安山岩和流纹岩投影点落在岛弧及活动大陆边缘火山岩区（B区）.在火山岩F2-F1图解（图6）中，早二叠世乌郎组火山岩中碱玄岩投影点落在板块内玄武岩区.

表4 铷锶等时线实验室测试结果表Table 4 Testing result of Rb-Sr isochron

5 结论

伊犁微板块与准噶尔微板块在早二叠世之前就已闭合.乌郎组火山岩显示陆相喷发特征，岩石地球化学特征显示其形成于大陆板内伸展环境，是晚古生代伊犁微板块与准噶尔微板块碰撞造山后松驰阶段的产物.早二叠世阿拉山口地区已处于一个统一的区域伸展背景之下，局部形成断陷盆地.由此可以推断，阿拉山口地区晚古生代碰撞造山的峰期在早二叠世之前已经结束，并在此时接受了一套陆相地层和火山岩的堆积.

［1］新疆维吾尔自治区地质矿产局.新疆维吾尔自治区区域地质志［M］.北京：地质出版社，1993:488—491.

［2］肖序常，何国琦，成守德，等.中国新疆及邻区大地构造图［M］.北京：地质出版社，2004.

［3］董连慧，李卫东，张良臣.新疆大地构造单元划分及其特征［A］//第6届新疆天山地质矿产资源学术会议讨论会论文集.乌鲁木齐：中国青少年出版社，2008:27—32.

［4］李昌年.火成岩微量元素岩石学［M］.武汉：中国地质大学出版社，1992.

［5］聂保锋，等.新疆三塘湖盆地牛东区块晚石炭世—二叠纪火山岩特征与构造环境分析［J］.新疆地质，2009，27（3）:217—221.

CHARACTERISTICS AND TECTONIC SETTING OF THE PERMIAN VOLCANIC ROCKS IN BOLE AREA,XINJIANG

PAN Ming-chen,YU Hai-feng,WANG Fu-jun,LIANG You-wei,DING Wei,LI Yan,XU Gui-yan

（Liaoning Institute of Geological Survey,Dalian 116100,Liaoning Province,China）

The volcanic rocks of Wulang formation are scattered in the Late Paleozoic Alataw continental marginal basin near the contact between Ili micro-plate and Junggar micro-plate of the Kazakhstan-Junggar plate.The volcanic activities are relatively weak,with basic,intermediate and acid magma.The tectonic environment of the tephrite in the area is intraplate;while that of the andesite and rhyolite is intracontinental collision orogenic belt.The alkalinity of the tephrite of Wulang formation is strong.The andesite,rhyolite and rhyolite porphyry are sub-alkaline.The Rb-Sr isotopic age of the intermediate andesite is 282.5±2.6 Ma,in Early Permian.It can be inferred that,in Alataw area,the Ili micro-plate and Junggar micro-plate have been sutured since Early Permian,forming intracontinental fault basin,with the development of continental volcanic-clastic rock formation.

Lower Permian;volcanic rock;geochemistry;tectonic environment;Alataw area;Xinjiang

1671-1947（2011）03-0226-05

P588.14

A

2010－06－07；

2010-07-16.编辑：李兰英.

新疆博乐市阿拉山口西一带1∶5万区域地质矿产调查项目（XJQDZ2008-04）资助.

潘明臣（1971—），男，从事区域地质调查和地质研究工作，通信地址辽宁省大连市金州区辽宁省地质勘查院，E-mail//PMC108@163.com