内蒙古五岔沟地区新生代玄武岩岩石学特征及成因探讨

■陈亮　高勇　白志伟

（1,3内蒙古地质勘查有限责任公司　内蒙古　呼和浩特　010010；2内蒙古地质矿产勘查院　内蒙古　呼和浩特　010010）

内蒙古五岔沟地区新生代玄武岩岩石学特征及成因探讨

■陈亮1高勇2白志伟3

（1,3内蒙古地质勘查有限责任公司内蒙古呼和浩特010010；2内蒙古地质矿产勘查院内蒙古呼和浩特010010）

论文通过对内蒙古五岔沟地区新生代玄武岩的岩相学、岩石化学、地球化学等方面进行研究。确定了五岔沟地区新生代玄武岩为大陆拉斑玄武岩，探讨了玄武岩的岩浆源区及性质，阐明了玄武岩形成的构造环境。

五岔沟拉斑玄武岩分离结晶地球化学大陆拉张带

0　引言

关于大兴安岭地区玄武岩岩石学特征，元素、同位素地球化学特征及其形成的地质构造环境是许多地质科学家普遍研究的重要问题。但是对五岔沟地区火山岩研究不多，还存在一些不足之处。90年代以来，部分学者从火山地质和地貌特征认为可能存在全新世火山喷发活动，但缺乏可靠的年代学依据。高度富集LREE、LILE，亏损Nb、HREE、Y。岩浆上升过程中虽局部有陆壳混染，但混染作用不大，其地球化学特征主要反映了源区性质；大兴安岭北段晚侏罗世塔木兰沟期处于陆内拉张体制之下，岩石形成与裂谷作用有关。

总之，本区总体工作程度薄弱，本区火山岩的岩石时代、岩石类型及空间分布资料仍欠缺，尚需开展大量的调查工作。

1　区域地质背景

图1　五岔沟地区构造纲要图（内蒙古兴安盟青石砬子等六幅1：5万区域矿产地质调查）

五岔沟地区主要位于大兴安岭—燕山中新生代构造岩浆岩带内，受环太平洋构造域的影响，该区主要发育燕山期同源演化的火山岩和侵入岩。研究区90%以上的面积都为岩浆岩，其中燕山早期花岗质侵入岩、晚侏罗世火山岩及上新世五岔沟玄武岩体构成本区岩浆岩的主体。中生代受环太平洋构造域的叠加活化，陆上火山活动频繁。新生代火山活动主要以玄武岩喷发为主。因此该区中生代及新生代火山岩占据了研究区的主体。

火山熔岩类岩性主要有玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩等。玄武岩出露较小，多为橄榄玄武岩类，岩石呈暗灰色、灰黑色，具斑状结构，气孔及块状构造，基质具间粒结构；安山岩在本区分布较广，岩石为暗灰色、灰色、灰褐色，具斑状、少斑状结构，块状及气孔状、杏仁状构造，基质具半自形粒状或玻晶交织结构。英安岩主要有英安岩、角闪英安岩、黑云母英安岩和气孔状英安岩。岩石呈暗灰色、灰色、暗灰紫色，具斑状结构，基质具微晶—霏细结构，多数为块状构造，少数为气孔（杏仁）状构造。

火山碎屑岩类是区内晚侏罗世火山岩的主体岩石，分布广泛，类型齐全。可划分为火山碎屑熔岩、熔结火山碎屑岩、普通火山碎屑岩、沉积火山碎屑和火山碎屑沉积岩等四个亚类。

研究区的大地构造位置处于兴安地槽褶皱系东乌珠穆沁旗早华力西地槽褶皱带（蒙古弧形构造东翼）与燕山期北北东向大兴安岭巨型隆起带（构造岩浆岩带）的斜接部位，西与蒙古戈壁-兴安岭坳陷相连（图1）。

在漫长的地质发展历程中，本区经历了多期构造变动，断裂和褶皱构造发育。其中，燕山运动是本区最强烈的构造运动，并伴随有大量的火山喷发和岩浆侵入活动，形成了本区主体构造格局，主要表现为北北东-北东向和北西向两组断裂构造、沉积盆地以及基底断裂构造继承性活动等所引发的大规模多期次陆相火山活动。中生代火山岩遍布全区，构成了现今宏伟的大兴安岭地貌景观。此外，区内北北东-北东向、北西向两组断裂及其交汇部位基本控制了燕山期以来的岩浆活动和成矿作用。

2　岩相学特征

内蒙古五岔沟新生代玄武岩呈黑色-黑灰色，具杏仁状构造、气孔构造及致密块状构造；斑状结构，肉眼可见辉石和斜长石斑晶。镜下观察薄片，样品普遍可见斑状结构、间粒结构和菲细结构，基质分具粗玄结构、填间结构以及间隐-间粒结构等。斑晶主要单斜辉石和斜长石组成。五岔沟玄武岩遭受一定程度的蚀变，单斜辉石斑晶多为半自形晶，无色或带有极浅色调，Ⅱ级干涩色，短柱状、粒状，横断面八边形或四边形，含量10%～20%，发育环带。部分斑晶晶形较好，可见六边形截面，或因溶蚀而呈次圆—次棱角状外形，裂纹不发育，但可见解理，颗粒的透明度较差，呈麻麻点点的溶蚀状。少数斑晶因受岩浆溶蚀呈不规则状，边缘出现锯齿状。斜长石斑晶含量约为10%～20%，主要为自形晶，长柱状、板状和片状，无色透明，Ⅰ级灰白干涉色，聚片双晶发育。镜下观察基质部分结晶程度较差，微晶-隐晶质结构，有的样品中可以见到大量长石微晶。长石微晶多呈细小的长条、长柱状，半自形晶。其间主要为隐晶质，偶尔可见细小的单斜辉石和钛铁矿晶体，填隙其间还有隐晶质和玻璃质，镜下可见样品遭受不同程度的绿泥石化蚀变作用，可见脱玻化。

3　岩石化学特征

火山岩的主量元素特征是进行岩石定名、系列归属和研究岩浆起源、演化过程以及制约岩浆形成环境的重要判别依据。因此，主量元素的研究对火山岩极为重要。

内蒙古五岔沟地区10个样品全岩主量元素分析统计显示：火山岩的SiO2含量变化主要集中在55.77%～59.63%范围内，TiO2含量介于0.97%～1.24%、FeO和MgO含量分别介于6.76%～8.38%和4.96%～6.29%之间，Al2O3含量介14.69%～15.39%之间（<16%），Na2O=3.08%～4.38%、K2O=0.36%～0.44%，CaO=5.95%～7.20%，Na2O/K2O=1.53～10.69，（Na2O+K2O）/CaO=0.48～0.79，FeO*/MgO=1.52～1.76，M#=0.73～0.79。SiO2含量相接近，TiO2、MgO、CaO偏高，Al2O3、K2O、Na2O偏低，标准矿物组合为Or、Ab、An、Di、Hy、oI、Ap，总体属SiO2低度不饱和，里特曼指数σ在1.97～8.08之间，属拉斑玄武岩系列。可以看出烧失量（LOI）的变化范围为0.20%～1.56%，一般认为高烧失量（LOI>2%）是由于熔岩所受到的相对强烈的海底蚀变作用所导致的（Gurenko et al.,2006），这可能会影响着一些主量元素（如SiO2、Na2O）以及流体活动性强的微量元素比值（如Ba/Rb比值），所以本区所研究玄武岩主量元素的及一些微量元素未受影响。

图2　五岔沟地区玄武岩TAS图解

样品的SiO2含量与其它氧化物的含量变化：随SiO2含量的增加 TiO2、Fe2O3、FeO、MgO、MnO、CaO、P2O5、K2O含量明显降低，而Al2O3、Na2O含量则表现出增加的特征，K2O含量趋于稳定。

不同构造环境区玄武岩系的Th、Nb、Zr特征具有显著差异，大致以原始地慢的Th/Nb值0.11为界，将大陆和大洋环境分开，岛弧玄武岩的Th/Nb值高于原始地慢值，MORB及OIB的Th/Nb值低于原始地慢值。岛弧和大陆板内裂谷区玄武岩的Th/Nb均值>0.11，但前者的Nb/Zr<0.04，而后者的Nb/Zr>0.04，大致以Nb/Zr=0.04为界。大陆板内玄武岩主要有大陆裂谷、大陆拉张和陆一陆碰撞3种类型。一般来说，在大陆拉张带（裂谷初期）环境形成的玄武岩。

经过上述分析，本区玄武岩大地构造环境比较复杂，但是可以证明的是玄武岩的物质成分与构造环境存在某种必然的联系。

4　结论

论文通过对内蒙古五岔沟地区新生代玄武岩论文通过对内蒙古五岔沟地区新生代玄武岩的岩相学、岩石化学、地球化学等方面及研究区域新生代玄武岩的地球化学变化研究得出以下几点认识：

（1）五岔沟新生代玄武岩为大陆拉板玄武岩，主要斑晶为斜长石和单斜辉石，经过电子探针分析，单斜辉石均属Ca-Mg-Fe辉石族，斜长石属中长石和拉长石。

（2）五岔沟新生代玄武岩主量元素分析中SiO2含量相接近，TiO2、MgO、CaO偏高，Al2O3、K2O、Na2O偏低，总体属SiO2低度不饱和。其岩石组合为玄武安山岩和安山岩，属亚碱性系列，具有钙碱性系列的演化趋势。

（3）五岔沟新生代玄武岩富集Rb、Ba、U等大离子亲石元素（LILE）、部分略富集Sr，亏损高场强元素（HFSE）特别是Nb、Ta、Zr、Hf等元素和HREE，正铕异常较明显（δ（Eu）=2.30～3.13），说明岩浆上升过程中很少演化和分离结晶。

（4）五岔沟新生代玄武岩斜长石斑晶结晶温度为769℃～978℃，推断辉石斑晶结晶温度约为1150℃。本区火山岩岩浆是幔源的原生岩浆。

（5）五岔沟新生代玄武岩大地构造环境比较复杂，可能存在火山弧和大陆拉张带双重环境。但是本人经过讨论后，根据根据Th、Ta、Hf的大地构造判别和前人研究成果推断本区火山岩形成于板内的大陆拉张带环境。

[1]张昱，赵焕力，韩彦东.大兴安岭北段塔木兰沟组玄武岩地球化学及构造背景.地质与资源.2005，14：87-96.

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[3]邓晋福，罗照华，苏尚国等.岩石成因、构造环境与成矿作用 [M].北京：地质出版社，2004.

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[5]邓晋福.岩石相平衡与岩石成因 [M].武汉：武汉地质学院出版社，1987.

P62[文献码]B

1000-405X（2016）-9-103-2

陈亮（1986～），男，2010年毕业于中国地质大学（北京）资源勘查工程（固体矿产）专业，助理工程师，研究方向为区域矿产勘查。