新疆伊吾县马依当地区早石炭世火山岩地球化学特征

黎春玲

摘 要： 在新疆伊吾煤矿一带开展1：5万区调工作的基础上，对新疆伊吾煤矿一带的早石炭世火山岩进行了层型剖面实测及系统采样，经过化学分析及数据整理，得出新疆伊吾县马依当地区早石炭世火山岩属铝过饱和类型，q（石英）的含量分别为17.55%、9.14%、28.66%、32.62%、29.14%，属SiO2过饱和类型；火山岩稀土稀土总量较高，轻稀土强烈富集，重稀土亏损的特点，岩石总体表现为岩浆作用晚期富集；火山岩微量元素高场强元素相对大离子亲石元素亏损，表明其微量元素具B型俯冲消减带中的岩浆微量元素特征。

关键词：火山岩 地球化学 主量元素特征 微量元素特征

中图分类号：P588.14 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）08-0252-01

研究区位于东天山地域，属于典型的造山带地区，跨越了天山和准噶尔盆地的东尾部，行政区划属哈密地区管辖。研究区早石炭世中—晚期火山岩相类型较全面，从次火山相-瀑发相-喷溢相-火山沉积相均可见到。火山岩组合主要为一套岛弧相的中基性-中酸性火山碎屑岩、火山熔岩及火山沉积岩。

一、区域地质背景

通过对研究区早石炭世火山岩分布的调查研究，得知该区火山活动极为强烈，火山岩分布面积广泛，主要为一套裂谷型和岛弧型火山岩系。其出露地层有托斯巴斯陶组、姜巴斯套组，其中托斯巴斯陶组主要分布于研究区西南部，其岩性组合为灰、灰绿、灰紫色薄-中层状流纹质火山尘凝灰岩、凝灰质砂岩夹灰、深灰色粉砂岩、钙质粉砂岩，粉砂质泥岩及少量凝灰质长石岩屑砂岩、生物碎屑砂岩。上部夹少量鲕、豆粒钙质泥岩及透镜状泥灰岩。流纹质火山尘凝灰岩、火山尘凝灰岩内含大量放射虫。姜巴斯套组在研究区广泛分布，其岩性组合为灰绿、灰黄绿、暗绿、暗灰色富含钙质的火山碎屑岩（凝灰粉砂岩、凝灰细砂岩、凝灰粗砂岩、凝灰粉砂质泥岩）和陆源碎屑岩，其中炭质泥岩、炭质粉砂岩及长石质杂砂岩较多。

二、岩石化学特征

本次在研究区托斯巴斯陶组火山岩未取地球化学分析样，但根据以往工作资料及邻区资料可知，该组火山岩岩石里特曼指数（σ）值多小于3.3，属钙碱性岩石，其投点及计算，岩石碱度多为钙碱性，火山岩系多为亚碱性系列中的钙碱性亚系列。

本次在研究区石炭系下统姜巴斯套组火山岩共取了6件岩石样品，做了化学全分析，其分别为安山岩（2件）、英安岩（1件）、流纹岩（3件），所取6件样品中有1件因次生变化较强，化学分析数据不宜采用，其他5件岩石中的Al2O3、CaO+Na2O+K2O分子比特征表现为Al2O3>CaO+Na2O+K2O，属铝过饱和类型，q（石英）的含量分别为17.55%、9.14%、28.66%、32.62%、29.14%，属二氧化硅过饱和类型。可见由安山岩—英安岩—流纹岩有如下变化规律：SiO2从低向高；MgO、Al2O3从高向低，磷灰石、钛铁矿副矿物含量从趋势上看逐渐变少，AR（碱度）从低向高，FL（长英指数）从低向高，DI（分异指数）从低到高变化，程度较高，SI（固结指数）从高向低，以上可知各岩石化学特征均与岩石酸碱度成正比。

三、稀土元素特征

在石炭系下统姜巴斯套组火山岩中采集6件样品，分别为安山岩、英安岩、流纹岩，其稀土元素含量及稀土元素特征值见图1，2为稀土元素标准化配分曲线模式图。

图1、2 可以看出：姜巴斯套组火山岩稀土元素总量从安山岩-英安岩—流纹岩呈增高趋势（113.39—248.44），即表现为岩石的碱度率增高，轻稀土值在83.64—200.94之間，重稀土值在29.75—79.88之间，两者轻重稀土之比在1.56—3.50之间；LaN/LuN比值最高为10.839，Ce/Y比值在0.84—3.03之间，上述参数值表现出以下特点：稀土总量较高，轻稀土强烈富集，重稀土亏损，岩石总体表现：岩浆作用晚期富集，因而在配分曲线图上配分曲线表现出斜率总体较大。

从图1、2中可以看出，稀土配分曲线总体表现为右倾明显，反映出轻稀土富集，重稀土亏损；根据稀土元素分析值计算可知，6件岩石样品的LaN/SmN比值在1.62—4.35之间，GdN/LuN比值在0.95—1.73之间，表明在轻稀土内部分馏程度很高，重稀土内部分馏程度较高，图1、2中稀土配分曲线形态说明，轻稀土分馏特征较明显。所采6件岩石的δEu值在0.04—0.973之间，均小于1，具负铕异常特征，属铕亏损型岩石，其中4件流纹岩具强负铕异常特征，图解中Eu的位置出现了“谷”偏离，且曲线程度较大，说明铕亏损程度大。6件岩石样品中的δCe值在0.83—0.953之间，略小于1，说明岩石具负铈异常，曲线显示不是特别明显；从岩石稀土元素的曲线变化特征可以看出，样品所在地区石炭系下统姜巴斯套组的火山岩为过渡型岩浆结晶分异产物。图2中流纹岩负铕异常的“V”字型模式曲线指示：岩石起源于深源，且经历部分熔融、分离结晶等复杂的成岩过程。

四、微量元素特征

在石炭系下统姜巴斯套组的火山岩中采集6件样品，其微量元素分析成果数据经过处理，图3、4为MORB标准化值微量元素组成模式图。

从图3、4中可看出流纹岩、英安岩、安山岩这三类岩石的Nb、Ti、P和Ba表现亏损明显，其模式曲线上为较深的V型谷，还可以看出所有岩石的Th均表现富集，其呈现在在模式曲线上为 “峰”， 流纹岩、英安岩、安山岩在MORB标准化微量元素图中锯齿状呈现较明显，说明其微量元素分馏特征较明显，从图3、4中还可以看出高场强元素相比相邻大离子亲石元素亏损明显，以上分析表明：早石炭世中晚期火山岩均具有典型的岛弧火山岩岩石微量元素地球化学特征。

五、结论

1.研究区岩石化学分析表明本区岩石属铝过饱和类型，SiO2含量普遍偏高。另外由安山岩—英安岩—流纹岩具SiO2逐渐增高，MgO，Al2O3逐渐降低，以及副矿物逐渐减少的特征；

2.研究区稀土元素含量表现为轻稀土富集，重稀土亏损的特点，且具有明显的负铕异常和一定的负铈异常；稀土配分曲线形态表明元素轻稀土分馏明显，且明显负铕异常所呈“V”字型模式指示物质来源于深部，经历了复杂的成岩过程；

3.研究区微量元素含量特征表明该区微量元素具B型俯冲消减带中岩浆微量元素特征，与典型岛弧火山岩微量元素特征相一致，可指示本区成岩环境。

参考文献

[1]邱家骧，开合构造与岩浆活动，地质通报，2004，3：222-231.

[2]李永安、李向东等，中国新疆西南部喀喇昆仑羌塘地块及康西瓦构造带演化，新疆，新疆科技卫生出版社，1995.

[3]贵州省地质调查院，《新疆伊吾县伊吾煤矿一带1：5万区域地质矿产调查报告》，（2007年）.