内蒙古锡林浩特地区新生代阿巴嘎期火山岩地质特征

李树才，杨欣杰

（国土资源实物地质资料中心，河北 三河065201）

1 区域地质概况

锡林浩特地区位于内蒙古中东部，大地构造单元属华北板块、内蒙古中部地槽褶皱系，爱力格庙－锡林浩特中间地块。火山岩分布区地处天山－阴山东西向断裂带与北北东向大兴安岭－太行山断裂带的复合部位。新生代，在太平洋、欧亚及印度三大板块联合作用下，深部构造形成与活动，内蒙古高原隆起，在锡林浩特等地区有幔源玄武质岩浆喷发，火山活动主要沿深大断裂呈裂隙式喷发，单个火山机构以中心式火山喷发为特点，形成两个火山群，基性岩浆大量溢出地表，形成规模巨大的玄武岩被。［1］

2 地质特征及时代

2.1 火山作用特征

该区新生代火山活动单独火山机构先以强烈中心式火山喷发为主，到晚期以宁静式裂隙喷溢，大致沿北东向集中展布，形成众多圆形玛珥式火山口、盾状火山、锥状火山及岩熔台地。喷发带属于阿巴嘎旗－巴彦宝力格火山喷发带。火山口附近主要有玄武质集块岩、浮岩、含火山弹火山角砾岩、玄武质熔结凝灰角砾岩、致密块状橄榄玄武岩、气孔状橄榄玄武岩，远离火山口主要是橄榄玄武岩浆溢流形成的熔岩流。玄武岩的产状平缓，部分火山锥火山通道相玄武岩发育有柱状节理。

2.2 玄武岩浆喷发期次的划分

结合区域该期火山岩演化特征，在浩勒诺尔玛珥式火山口发现阿巴嘎期火山活动发育有三个喷发沉积间断夹层，根据喷发沉积间断特征（图1），可初步判定该区主要发育有4期玄武岩，其间有厚度不等的沉积夹层，主要岩性为石英砂岩和粉砂岩，表明有4期火山喷发活动，而每期主要喷发活动又有多个喷发韵律组成，其厚度不等。

图1 浩勒诺尔火山机构信手剖面及岩性柱状图

所划分的四个喷发期次岩性特征有所不同：第一喷发期次的岩石类型主要为含辉石橄榄玄武岩、玄武质火山角砾岩、玄武质砂砾岩及灰白色石英砂岩，部分玄武岩中有幔源辉石和歪长石捕掳晶，另外发现有壳源花岗岩的捕掳体。第二喷发期次的岩石类型主要为橄榄玄武岩、气孔状伊丁化玄武岩、块状橄榄玄武岩、玄武质砂砾岩及灰白色石英砂岩。第三喷发期次的岩石类型主要为橄榄玄武岩、气孔状橄榄玄武岩、含火山弹玄武质火山角砾岩及紫红色黏土质粉砂岩。第四喷发期次的主要岩石类型为气孔状橄榄玄武岩及橄榄玄武岩［2］。

2.3 岩石学特征

本区阿巴嘎期火山岩岩石类型主要有火山熔岩、火山碎屑岩和沉积火山碎屑岩，熔岩主要有碱性橄榄玄武岩、气孔状碱性橄榄玄武岩、含辉石歪长石捕掳晶橄榄玄武岩、气孔杏仁状橄榄玄武岩、气孔状伊丁石化玄武岩；火山碎屑岩主要有玄武质集块岩、玄武质熔结凝灰角砾岩、玄武质含角砾熔结凝灰岩；沉积火山碎屑岩主要有凝灰质砂岩、长石石英砂岩和凝灰质砂质泥岩等。

2.4 时代

在玄武岩沉积夹层中，分别采取光释光测年和孢粉样品，自下往上第一沉积夹层光释光（OSL）年龄为116.4＋5.6ka，第二沉积夹层光释光（OSL）年龄为123.2＋5.5ka，第三层送样为孢粉，出现了Polypodium（水龙骨属）及Artemisia（蒿属），表明沉积时代为第四纪，所以工作区阿巴嘎期玄武岩喷发时代应为晚更新世。

3 岩石化学及地球化学特征

3.1 岩石化学特征

岩石化学分析结果及其主要参数见表1，可以看出，其中SiO2为44.58%～50.22%，含量变化较大，平均值为48.95%；TiO2为2.44%～4.03%，平均值为3.07%；Al2O3为10.49%～14.87%，平均值为12.34%；Na2O＋K2O为3.77%～4.6%，平均值为4.11%。其主要特点是Na2O＞K2O，Al2O3的含量较低，TiO2含量较高，SiO2及Fe2O3的含量变化较大。与世界玄武岩平均值比较，锡林浩特地区新生代玄武岩岩石化学成分上具有高碱、富钛、贫铝的特点。在SiO2－（K2O＋Na2O）图解（图2）中可见样品投点主要位于亚碱性区，少量位于碱性区，但全部样品位于碱性与亚碱性区的分区界限附近。本区新生代阿巴嘎期玄武岩在TAS分类图解（图3）中，均投在B区，岩石化学定名为玄武岩。

图2 碱－二氧化硅图解（after T.N.lrvine 1971）

图3 火山岩TAS分类图解（after Le Bas，1986）

3.2 稀土元素特征

锡林浩特地区新生代阿巴嘎期玄武岩的稀土元素特征见表2。表中可见稀土元素总量∑REE均值为187.29×10－6，LREE/HREE值在2.42～3.96之间，δEu在0.93～1.02之间，异常不明显，近于铕的平坦型；稀土元素配分型式见图4，稀土元素配分模式曲线总体向右倾斜，CeN/YbN的值在5.57～11.18之间，属于轻稀土富集型，与典型的稀土元素配分形式一致［3］。

表1 内蒙古锡林浩特新生代玄武岩岩石化学成分表/（Wt，%）

表2 内蒙古锡林浩特新生代玄武岩稀土元素含量及相关参数/（Wt，10－6）

3.3 微量元素特征

锡林浩特地区新生代阿巴嘎期玄武岩的微量元素特征见表3。①大离子亲石元素：Rb丰度为33.4×10－6，低于地壳维氏值（150×10－6）；Sr丰度为566.8×10－6，高于地壳维氏值（340×10－6）；Ba丰度为510×10－6，低于维氏值（650×10－6）；Rb/Sr为0.033～0.052，Sr/Ba为1.29～1.77。②放射性元素：U丰度为0.84～1.5×10－6，Th为3.5～6.8×10－6，两者均小于维氏值（2.5×10－6和13×10－6）。③非活动性元素：Nb值为27.4～67.2×10－6，大于维氏值（19×10－6）。从微量元素比值蛛网（图5）可以看出，曲线总体向右倾斜，Sr、Zr、Hf、U、Y等呈“V”形，亏损；Ba、Nb、Th、La等呈峰状，富集；总体反映强不相容元素富集。

图4 玄武岩稀土元素配分模式曲线图

表3 内蒙古锡林浩特新生代玄武岩微量元素质量分数/（Wt，10－6）

图5 玄武岩原始地幔标准化微量元素蛛网图

4 结论

内蒙古中东部锡林浩特地区新生代阿巴嘎期玄武岩，是新近系晚更新世沿深大断裂裂隙式喷发，单个火山机构呈中心式喷发的产物、在本区具有碱性系列向亚碱性系列演化的特征，但与世界典型玄武岩相比，本区玄武岩高碱、富钛、贫铝；SiO2值变化较大；微量元素蛛网图中Sr、Zr、Hf、U、Y等呈“V”形状，亏损，Ba、Nb、Th、La等呈峰状，富集；浩勒诺尔火山口阿巴嘎旗期火山活动喷发沉积夹层的发现，为区域上本期玄武岩火山喷发其次的划分提供最有力的证据。

［1］ 张臣，韩宝福，童英，等.内蒙古阿巴嘎旗地区新生代玄武岩基本特征及成因［J］.吉林大学学报：地球科学版，2004，34（1）：21－26.

［2］ 刘俊杰，张玉清，赵九峰.内蒙古锡盟新生代玄武岩特征及构造环境［J］.西部资源，2008（5）：56－58.

［3］ 李昌年.火成岩徽量元素岩石学［M］.武汉：中国地质大学出版社，1992：79－123.

［4］ 韩吟文，马振东.地球化学［M］.北京：地质出版社，2003：181－210.

［5］ 邱家骧.应用岩浆岩石学［M］.武汉：中国地质大学出版社，1991：225－249.

［6］ 邹和平，张珂，刘玉亮，等.鄂尔多斯地块北部中新生代玄武岩地球化学特征及其地质意义［J］.大地构造与成矿学，2010，34（1）：92－104.