青海省都兰县江各早—中三叠世火山岩岩石学特征及构造环境

路晓平，王仁善，刘卫东，梁成，史全军，刘同

(山东省第七地质矿产勘查院，山东 临沂 276006)

①山东省第七地质矿产勘查院，路晓平、刘卫东，青海省都兰县哈图三幅区域地质矿产调查报告，2012年。

0 引言

2008—2010年，山东省第七地质矿产勘查院在青海省都兰县哈图一带进行1∶5万区域地质矿产调查工作。在沟里公社幅东北角江各一带零星分布火山岩，其时代及归属存在争议。

中国地质大学在《1∶25万冬给措纳湖幅区域地质调查报告》中认为该套地层为晚石炭世至早二叠世缔敖苏组；中国地质大学和青海省地调院在《1∶25万阿拉克湖幅区域地质调查报告》认为是早石炭世晚期哈拉郭勒组。但均缺乏可靠的时代依据。为此，在矿调工作中采集火山岩U-Pb同位素年龄样进行测定，时代为早—中三叠世。从岩石学、岩石化学、岩石地球化学特征、大地构造位置分析，并与青海省岩石地层对比，尚没有确定其归属，有待在今后工作中研究解决。

1 地质特征

东昆仑造山带为一多旋回的复合造山带，经历了加里东、海西、印支期等多期的洋陆转换和造山过程[1-2]，形成了不同时代的火山活动和构造岩浆组合，前人对加里东期、海西期的构造岩浆活动研究较多，对三叠纪以后的火山岩研究相对较少[3]。

在青海省都兰县哈图1∶5万沟里公社幅矿调中，在该幅东北角江各一带零星分布火山岩，出露面积约6.5km2。由于受后期构造运动的破坏和侵入体的侵蚀而呈残块状分布，平面上呈似椭圆状、豆荚状、透镜状、不规则状等形状(图1)。被早侏罗世正长花岗岩及斑状石英二长岩、中三叠世花岗闪长岩、斑状二长花岗岩侵入，与古元古代白沙河(岩)组呈断层接触关系①。

1—古元古代白沙河(岩)组；2—中元古代小庙组；3—早—中三叠世火山岩组；4—超镁铁质-镁铁质岩片；5—边界断裂；6—断层；7—地质界线图1 江各一带火山岩组分布图

2 岩石学岩石化学及地球化学特征

2.1 岩石学特征

根据1∶5万哈图地区沟里公社幅区域地质矿产调查资料，早—中三叠世火山岩组以变质中酸性火山岩为主，主要岩石类型为黑云变质安山岩、绢云变质流纹岩、变质流纹岩、夹少量的变质粉砂岩及角岩化砂岩等碎屑岩，局部夹大理岩、硅化大理岩、绢云母石英片岩等。

变质(玄武)安山岩：灰绿色、灰褐色，变余斑状结构-基质变余交织结构，似条纹状构造、块状构造。岩石主要由斑晶(10%～25%)、基质(75%～85%)构成。斑晶由半自形板状斜长石及少量钾长石构成，杂乱分布，略显方向性排列，大小0.35～3.6mm，少见双晶弯曲现象。基质由微粒—板条状斜长石等长英质构成，大小0.05～0.2mm，半定向排列。变质矿物：黑云母，少量角闪石，呈微鳞片状，星散或断续似线痕状分布，含量20%左右。

变质流纹岩：深灰—灰白色，变余斑状结构，基质变余微粒状结构，变余流纹构造，似千枚状构造，岩石由斑晶、基质2部分组成。斑晶由斜长石、钾长石、石英组成，占10%～15%，杂乱分布，粒度0.15～2.1mm不等，斜长石呈半自形板状，局部高岭土化、绢云母化，占5%～10%；钾长石呈半自形板状，强高岭土化、硅化，占5%左右；石英呈他形粒状，粒内波状消光少。基质由微粒状长英质及鳞片状绢云母组成，占80%～90%，粒度<0.25mm，环绕变余斑晶分布，相对似条痕状、条纹状定向分布，构成流纹状构造，长英质占75%～85%，绢云母占1%～20%。

变质含角砾凝灰熔岩：紫红色，变余含角砾凝灰熔岩结构，块状构造，岩石由火山碎屑物、熔岩胶结物组成。火山碎屑物由晶屑、岩屑组成，以<2mm的凝灰物为主，少部分为2mm以上的火山角砾，其中火山角砾约10%左右，凝灰物占15%左右。晶屑由长石、石英组成，棱角—次棱角状，长石为斜长石、钾长石。岩屑为刚性岩屑，次棱角状，成分为流纹岩、粗安岩等。熔岩由斑晶、基质2部分组成。斑晶由斜长石、钾长石、石英组成，斜长石占15%左右，石英约5%，钾长石少量，杂乱分布，粒度0.15～2.1mm，斜长石呈半自形板状，高岭土化、绢云母化明显，部分可见环带；钾长石呈半自形板状，零星高岭土化；石英呈他形粒状，粒内强波状消光。基质由微粒状长英质及鳞片状黑云母组成，粒度小于0.15mm，长英质约50%～55%，粒间镶嵌状分布，黑云母占1%～5%，呈棕褐色，部分被绿泥石交代，长轴定向排列。

2.2 岩石化学特征

根据火山岩硅酸盐样分析结果(表1)。该区火山岩的基性程度较低，SiO2的含量在50.06%～65.60%，属中酸性火山岩，随SiO2的含量增高，K2O含量呈增加趋势，Al2O3逐渐降低，其他氧化物含量变化不大，Fe2O3和FeO的含量在5.19%～8.96%，铁质含量较高。

表1 火山岩常量元素分析结果及参数

注：*样品分析结果引自1∶20万阿拉克湖幅区调报告，其余样品由山东省第七地质矿产勘查院采集，由河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成测试。

根据国际地科联(1989)推荐的TAS图解(图2)进行分类命名，火山岩主要投影于粗面玄武岩、玄武质粗面安山岩区和英安山岩区，与火山岩主要岩性为英安岩、安山岩及少量玄武岩等相吻合。在AFM图(图3)中，样品全部落在钙碱性系列区。

B—玄武岩；S1—粗面玄武岩；S2—玄武质粗面安山岩；S3—粗面安山岩；03—英安岩；Ir-Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性图2 早—中三叠世火山岩TAS图(Le Bas等，1986；IUGS.1989)

2.3 微量元素特征

火山岩微量元素分析结果及特征参数见表2。由表2分析，蚀变安山岩中Ag,As,Sb,Mo,Pb元素的含量较高,高于地壳丰度值2～4倍；Bi,Ba,Co,Cr,Cu,Zn,W的含量与地壳丰度值相当；Au,Sn,Ni的含量较低，低于地壳丰度值。强不相容元素Sr,K,Rb,Ba,Th强富集;Ta,Nb,Ce,Zr,Hf,Sm等中等不相容元素弱富集;Ti,P元素较亏损，反映与岛弧环境密切相关。Rb/Sr=0.27～0.31，介于上地幔(0.034)与地壳(0.35)平均值之间(Tayior1965)，反映源自壳幔混合源的特点。从火山岩MORB标准化[4]比值蛛网图(图4)上可以看出。整个蛛网图呈右倾“单隆起”的形态，曲线明显起伏较大，与火山弧型火山岩微量元素蛛网图相似。

TH—拉斑系列；CA—钙碱性系列图3 早—中三叠世火山岩AFM图(据Irvine等，1971)

样品编号岩性LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuY∗2DP2REE4-1粗面玄武岩21.5694.4274.41.554.02.053.91.021.951.252.01.4518.5DP10XT6-1变质安山岩33.468.77.9629.45.291.314.660.774.530.842.320.372.280.3722.6XT1418-1蚀变安山岩38.873.78.9432.25.661.385.050.834.810.952.630.442.710.4525.3样品编号岩性∑REELREEHREELREE/HREEδEuδCeLa/SmLa/YbCe/YbEu/SmSm/NdLa/Yb)N∗2DP2REE4-1粗面玄武岩163.97127.8517.627.261.111.624.8910.7534.50.350.167.25DP10XT6-1变质安山岩184.82146.0216.159.040.790.986.3114.6530.160.250.189.88XT1418-1蚀变安山岩203.85160.6517.888.990.780.926.8414.3127.220.240.189.65样品编号岩性SrKRbBaThTaNbCePZrHfSmTiYYbDP10XT6-1变质安山岩37423731959169.70.9114.868.7804.52445.575.29476722.62.28XT1418-1蚀变安山岩3572630411082311.71.117.273.7804.52525.735.66386325.32.71

注：*样品分析结果引自1∶20万阿拉克湖幅区调报告,其余样品由山东省第七地质矿产勘查院采集，由河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成测试。

2.4 稀土元素特征

火山岩稀土元素分析结果及特征参数见表2。由表2可知，稀土总量∑REE为145.47×10-6～178.53×10-6，总量较高，LREE为127.85×10-6～160.65×10-6，HREE为16.15×10-6～17.88×10-6，轻稀土与重稀土之比7.26～9.04，明显属轻稀土富集型。从稀土元素球粒陨石标准化配分型式图[5](图5)中可看出，稀土配分曲线为右倾性，收集资料的配分曲线起伏较大，多个元素形成较强的峰而使大部分配分曲线呈锯齿状，尤其是重稀土配分曲线呈锯齿状，表明重稀土分馏较明显，δEu为1.11，正异常。该次勘查样品配分曲线显示为右倾的轻稀土富集型，稀土分馏不明显，Eu表现为轻微的负异常。各曲线近于平行，指示其同源的特点。

图4 早—中三叠世火山岩微量元素蛛网图

图5 早—中三叠世火山岩稀土元素配分曲线图

3 构造环境分析

早—中三叠世火山岩以中酸性火山熔岩为主，稀土元素球粒陨石标准化配分图解为轻稀土富集的右倾性；微量元素蛛网图反映出与火山岛弧的亲密关系，其中K2O含量低，为低钾安山岩，Al2O3含量较高，为岛弧安山岩的特征。在La/Yb-Sc/Ni图解(图6)中，早—中三叠世火山岩落入安山弧区及附近，反映岛弧环境形成的特点[3]。在火山岩里特曼-戈蒂尼lgτ-lgσ图解(图7)中，基本都落在B区，为消减带火山岩。总体上分析，早—中三叠世火山岩形成于消减带俯冲碰撞的岛弧环境。从东昆仑造山带地质事件分析，三叠纪进入陆内造山阶段，东昆中断裂带南北两侧陆块沿昆中断裂持续挤压，逆冲发育，挤压造山，形成岛弧环境[6]。该火山岩周围发育印支期的早三叠世花岗闪长岩、正长花岗岩、中三叠世的石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等大陆碰撞花岗岩，指示该区遭受的陆内造山运动。

图6 早—中三叠世火山岩La/Yb-Sc/Ni图(里特曼1973)

图7 早—中三叠世火山岩lgτ-lgσ图(Collis等,1982)A—板内稳定区火山岩；B—消减带火山岩

4 时代确定

该套火山岩的时代，前人分别做过不同的工作。2001年，中国地质大学在《1∶25万冬给措纳湖幅区域地质调查报告》将测区的该套岩石地层划归为石炭世至早二叠世缔敖苏组；2003年，中国地质大学和青海省地调院在《1∶25万阿拉克湖幅区域地质调查报告》中将该套地层划归为早石炭世晚期哈拉郭勒组。但均缺乏可靠的时代依据。2008年，笔者在哈图1∶5万矿调工作时，在该火山岩剖面采集一件U-Pb同位素年龄样进行测定，采集的岩性为变质安山岩，由天津地质矿产研究所实验室进行单晶锆石U-Pb同位素年龄测定，获得206Pb/238U表面年龄加权平均值上限为(943.8±6.6)Ma，下限为(242.3±1.4)Ma(图8)。测定的年龄跨度较大，上限年龄代表该套岩石的物质有可能来源于前寒武纪的变质地质体。从测定结果分析，有12个单晶锆石点的年龄值在237～245Ma，时代为早—中三叠世，应代表该区火山岩组的形成时代[7]。

图8 早—中三叠世火山岩组DP10U-Pb2-1同位素年龄谐和图

5 讨论

青海省都兰县沟里公社江各一带零星分布火山岩组，分布于东昆仑造山带东昆中断裂带以北柴南缘一带，以浅变质的中酸性火山岩及碎屑岩为主，其形成时代为早—中三叠世。其构造环境为消减带俯冲碰撞的岛弧环境。从岩性、岩石学、地球化学特征、形成时代及大地构造位置分析，尚没有一确定的归属。因出露有限，受构造、岩浆破坏，呈断块残留状分布，未见顶底，不具建立正式岩石地层单位条件，目前把以变火山岩为主的岩石地层作为一个非正式的地层单位，有待今后在该区工作中研究解决，确定其归属及厘定。

参考文献：

[1] 杨经绥，许志琴，李海兵，等．东昆仑阿尼玛卿地区古特提斯火山作用和板块构造体系[J]．岩石矿物学杂志，2005，9(5):369-379.

[2] 徐强，潘桂棠，许志琴，等．东昆仑地区晚古生代到三叠纪沉积环境和沉积盆地演化[J]．特提斯地质，1998，(22):76-89.

[3] 罗照华，邓晋福，曹永清，郭正府，莫宣学.青海省东昆仑地区晚古生代—早中生代火山活动与区域构造演化[J]．现代地质，1999，13(1):51-56.

[4] Pearce J A．Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margins[A]//In: Hawkesworth C J，Norry M J, eds．Continental basalts and metal xenoliths[C]．Nantwich:Shiva, 1983：230-249．

[5] Taylor S R, McLennan S M．The continental crust：Its composition and evolution[M]．Oxford：Blackwell, 1985．

[6] 青海省地质矿产局．青海区域地质志[M]．北京:地质出版社，1991．

[7] 王照波，刘安同，王庆军．白彦砾岩的形成时代及砾石组构特征分析[J]．山东国土资源，2012，28(1)：14-19.