内蒙古包尔敖包地区岩浆岩地质特征及地球化学特征分析

李风豪，谭昭勇，罗治理

(1．桂林理工大学地球科学学院，广西桂林541004;2．河南省煤田地质研究总院，河南郑州450000)

内蒙古包尔敖包地区岩浆岩地质特征及地球化学特征分析

李风豪1，谭昭勇1，罗治理2

(1．桂林理工大学地球科学学院，广西桂林541004;2．河南省煤田地质研究总院，河南郑州450000)

以内蒙古包尔敖包地区岩浆岩为例，从侵入岩的地球化学特征、构造环境分析、侵入时代讨论和就位机制探讨方面分析包尔敖包地区侵入岩演化过程及演化特点;利用主量元素和微量元素及稀土元素数据编制、硅碱图、火山岩Ol-Ne-Q图解、火山岩ALK-FeO-MgO图解分析该地区上石炭统白山组火山岩岩浆活动环境及地球化学元素异常特征。

地球化学特征;侵入岩;火山岩

包尔敖包地区位于天山—北山造山带东段［1-4］，岩浆活动频繁，活动时代集中在晚石炭世和早二叠世，尤其是晚石炭世岩浆活动最为强烈，形成广泛分布的岩浆岩。岩石类型齐全，以基性、中酸性、酸性岩为主，少量碱性岩［5］。

1 侵入岩

侵入岩主要分布于研究区北部及西部地区，侵入体规模大小不一，一般6 km2，小的不足0．2 km2。区内侵入岩多呈岩株产出，少数呈岩墙、岩脉产出。岩石类型以二长花岗岩、钾长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩及闪长岩等酸性、中酸性岩为主，同时有伴有少量以辉长岩为代表的基性侵入岩。

1．1基性侵入岩

本区基性岩不太发育，主要分布于西部沙尔推饶木努如和中部包尔敖包—咸水井一带，出露面积约12 km2，约占侵入岩面积的17%，其中沙尔推饶木努如辉长岩侵入上石炭统白山组(C2b)，西北部被早二叠世二长花岗岩侵入。

1．1．1岩石化学及地球化学特征

据1∶20万六驼山幅区调报告资料［6］，本区辉长岩与中国基性岩平均岩石化学成分相比，SiO2、TiO2、Fe2O3、Al2O3稍偏高，而MeO、K2O偏低，其余基本相当，岩石中暗色矿物含量多，碱性岩石含量少，暗色矿物富含镁质，铁镁矿物以含钙为主，富铝的极少。微量元素含量与维诺格拉多夫值对比，Ba、Be、Sr、B、Ni、Pb、Zn、Ga、Zr偏高，而Cr、Mn、Co、Sn、Mo、Y、Yb偏低，其余成分相当。

1．1．2构造环境分析

据1∶20万六驼山幅区调报告资料［6］，本区辉长岩与中国辉长岩［7］相比，富Al2O3、MgO、CaO，贫Na2O、K2O，与高铝玄武岩成分相当，具岛弧玄武岩特征，并与大陆拉玄武岩［8］成分相近;微量元素资料显示沙尔推饶木努如辉长岩富Zr、Ga，其中Zr高达84×10－6，Ga高达24×10－6，显示出拉张环境下岩浆活动特点，Th/Ta比值较低为1～2，显示出岩浆分异特征。

1．1．3侵入时代讨论

区内辉长岩均侵入于上石炭统白山(C2b)中，被年龄为289．9 Ma(1∶20万六驼山幅区调报告黑云母同位素年龄资料)的石英闪长岩侵入［5］，将其侵入时代置于晚石炭世。

1．2中性侵入岩

中性侵入岩主要在研究区西部，多为岩株产出，岩石类型以石英闪长岩为主。

石英闪长岩(C2δO)呈大小不一的岩珠状展布于研究区西部、南部边缘，在中西部也有零星出露。单个岩株面积最大超过3．5 km2，最小不足0．2 km2，总面积约8 km2。岩体侵入上石炭统白山组或辉长岩体中，局部被早二叠世花岗岩吞噬。

1．2．1岩石化学及地球化学特征

据1∶20万六驼山幅区调报告资料［6］，石英闪长岩与辉长岩相比，钾、钠含量增加，铝、铁、镁、钙均减少。数值特征A(碱性长石)显著增大，C(CaO)相应减少，反映出钾、钠组分增加，钙长石组分减少，斜长石成分比辉长岩的偏酸性(An=44);M(MgO)减少，暗色矿物含量比辉长岩少;Q(石英)为3．9，岩石中有少量石英出现。石英闪长岩与闪长岩相比K2O增高，铝、铁、镁、钙都减少。数值特征A(碱性长石)增大，C(CaO)减少，反映岩石的碱性组分特别是钾长石组分增加，钙长石组分减少;Q(石英)增大，M(MgO)减少，岩石的石英含量增加，暗色矿物减少表明石英闪长岩比闪长岩更偏酸性。

1．2．2侵入时代

据1∶20万六驼山幅区调报告资料［6］，在乌珠尔嘎顺北石英闪长岩中的黑云母同位素年龄测定，显示其年龄为289．9 Ma，相当于石炭纪晚期二叠纪早期。区内石英闪长岩均侵入上石炭统白山组，并被早二叠世花岗岩(P1ηγ)吞噬，二者常为渐变过渡关系，在沙尔推饶木努如南辉长岩体内，局部有呈相变关系的闪长岩。

据上述情况，笔者认为石英闪长岩与辉长岩可能为同一次岩浆作用形成，即同为晚石炭世，其侵位应在沙尔推饶木努如辉长岩侵位之后。

1．3酸性侵入岩

酸性岩是区内分布最为广泛的侵入岩类。主要分布于包尔敖包—沙尔怒如敖包一带，东西长约25 km，南北方向上向北延入蒙古国，国内出露宽度最大约10 km，面积约80 km2。岩石类型有黑云母角闪石二长花岗岩、角闪正长花岗岩等。

1．3．1岩石化学及地球化学特征

据1∶20万六驼山幅及嘎顺淖尔区调报告资料［6］，包尔敖包侵入体岩石为正常成分类型，为弱碱性岩石，黑云母角闪花岗岩的SiO2、Na2O、K2O含量最低，Fe2O3、FeO、MgO、CaO含量偏高，接近中性岩的化学成分，与区域酸性岩相比，岩石中暗色矿物和斜长石含量最高，暗色矿物富含镁质。微量元素含量与维诺格拉多夫值对比，Ba、Be、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Mo、Y等多数偏高，其余偏低。

1．3．2就位机制探讨

包尔敖包侵入体在平面上呈不规则状，呈不整合侵入体产出，与围岩边界呈齿状、港湾状，晚期诸侵入体呈不规则状、岩枝状、条状等产于主期侵入体内或其外围，无定向组构，捕虏体呈残留顶盖形式产出，边界与地层产状呈交角关系，见不规则状地层顶垂体残留于岩体中，这些特点反映该复式侵入体属较典型的顶蚀就位模式。

1．3．3侵入岩时代讨论

包尔敖包侵入体侵入晚石炭世辉长岩、闪长岩，其上被下白垩统赤金堡组角度不整合覆盖。其形成时代应在晚石炭世之后，早白垩世之前。结合区域资料分析，笔者认为区内花岗岩类侵位时代应在早二叠世。

2 火山岩

区内火山活动集中于晚石炭世［9］，形成广泛分布的上石炭统白山组火山岩［10］。火山岩出露面积达90 km2，总厚度约3 600 m。主要岩石类型有流纹岩、英安岩、安山岩、凝灰岩等，总体上为一套中性—中酸性—酸性的裂陷海槽火山岩系［11-12］。

2．1火山岩主量元素特征

在白山组火山岩不同地层中取13个典型的样品采用压片法X-射线荧光光谱(XRF)分析，分析精度和准确度优于5%。

2．1．1基性—中基性火山岩

SiO2含量38．94%～58．61%，平均43．86%，Al2O3含量在10．42%～16．54%之间变化，平均为12．95%，略高于白山组火山岩Al2O3的平均值。

中酸性—酸性火山岩SiO2含量在72．45%～78．14%之间变化，平均75．50%，Al2O3含量9．27%～12．32%，平均10．96%，低于白山组火山岩Al2O3的平均含量。

2．1．2基性—中基性火山岩

(Fe2O3+FeO)含量在6．32%～10．9%之间，MgO含量在1．78%～11．43%之间，大部分样品FeO＞Fe2O3。中酸—酸性火山岩的Fe、Mg含量明显较低，FeO与Fe2O3的关系无明显规律，反映岩浆活动环境处于由深水还原环境向浅水氧化环境过渡的特点。

基性—中基性岩K2O含量0．29%～2．08%，K2O/Na2O比值0．05%～0．446%之间以Na2O＞K2O为主，中酸性—酸性岩K2O含量1．28%～5．24%，K2O/Na2O比值0．337～20．15变化较大，Na2O含量小于K2O含量的居多。

2．1．3基性—中基性火山岩

TiO2含量较高，在0．99%～2．66%之间变化，平均为2．02%;中酸性—酸性岩TiO2含量明显较低，在0．14%～0．3%之间变化，平均0．22%，P2O5含量因所收集资料不全仅有一个安山岩的分析结果为0．59%;MnO含量总体均较低，基性—中基性岩平均为0．17%，中酸性岩平均为0．05%。

2．1．4白山组火山岩

岩石化学成分变化趋势:随SiO2含量增加，TiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO等组分总体呈减少的趋势，K2O含量有较明显的增加，Na2O则呈较明显的减少趋势。这一特征与镁、铁质矿物及钠质长石的结晶分离相关，整个岩浆演化阶段显示出明显的结晶分异过程(基性到酸性)。

白山组火山岩里特曼指数除少数样品大于4外，多数均小于4，在0．76%～3．57%之间变化;硅—全碱图中有5个样品落入碱性岩系列(图1)，明显与里特曼指数反映特征不符，而Ol-Ne-Q图解划分则仅有两个样品落入碱性岩区，表明白山组火山岩为碱性和亚碱系列火山岩(见图2)，进一步利用Na2O+K2O-FeO-MgO(图3)可将亚碱性火山岩划分出钙碱火山岩和拉斑玄武，以钙碱性岩石为主;在Na2O+K2O-FeO-MgO图中显示，钙碱性火山岩富碱性趋势较明显。

图1硅—碱

2．2安山岩微量元素特征

在白山组安山岩地层中取3个典型的安山岩样品采用电感藕合等离子质谱仪(ICP-MS)分析完成微量元素和稀土元素实验数据，确度优于10%。

图2白山组火山岩Ol-Ne-Q

图3白山组火山岩ALK-FeO-MgO

白山组安山岩岩Rb、Th、K富集明显，Ba、Nb则较低，反映白山组安山岩与球粒陨石比较，钾族元素呈富集状态。从总体趋势看，强不相容元素Rb、Th、V、K呈相对富集趋势，中等不相容元素Ce、Sr、Nb、Zr、Hf、Sm则呈弱富集趋势，弱不相容元素Ti、Y呈亏损趋势，Tb为弱富集，反映白山组安山岩岩浆来自富集地幔玄武质岩浆的分异结晶的产物，与其它地区火山岩比较白山组火山岩具有低Ti的特点。

2．3稀土元素特征

白山组安山岩稀土元素含量总体变化不是很大，ΣREE为114．1～238．3之间变化，轻重稀土比值3．79～4．99，为轻稀土富集型，且富集度较高，LaN/YbN比值10．83～14．87，LaN/SmN比值3．28～5．22，δEu值为0．43～0．86，个别岩石呈较明显的Eu负异常，稀土元素配分曲线为右倾型。

3 结论

1)辉长岩具岛弧拉斑玄武岩和大陆拉斑玄武岩的双重特征，形成于张性裂谷环境，是晚石炭世哈萨克斯坦板块南缘裂谷进一步拉张的产物;

2)石英闪长岩与辉长岩可能具有相同的岩浆演化过程，即晚石炭世的同一次岩浆活动作用形成，但石英闪长岩的侵位应该晚于沙尔推饶木努如辉长岩;

3)包尔敖包花岗岩类侵入体侵位时代应在早二叠世，属于较典型的顶蚀就位模式;

4)白山组火山岩以钙碱性岩石为主，并且富碱性趋势较明显;基性—中基性火山岩镁铁质矿物的变化规律表明岩浆活动环境处于由深水还原环境向浅水氧化环境过渡的特点;岩浆演化过程中，镁、铁质矿物及钠质长石的结晶分离表明整个岩浆演化阶段显示出明显的结晶分异过程(基性到酸性);

5)白山组安山岩相较其它地区火山岩具有低Ti的特点，而安山质岩浆来源于富集地幔玄武质岩浆的分异结晶。

［1］左国朝，刘义科，刘春燕．甘新蒙北山地区构造格局及演化［J］．甘肃地质学报，2003(1):1－15．

［2］何世平，任秉琛，姚文光，等．甘肃内蒙古北山地区构造单元划分［J］．西北地质，2002(4):30－40．

［3］左国朝，张淑玲，何国琦，等．北山地区早古生代板块构造特征［J］．地质科学，1990(4):305－314．

［4］左国朝．北山板块构造及成矿规律［M］．北京:北京大学出版社，1990．

［5］甘肃地质局地质力学区测队．1∶200000嘎顺淖尔幅区域地质调查报告［R］．1981．

［6］甘肃地质局地质力学区测队．1∶200000六驼山幅区域地质调查报告［R］．1980．

［7］黎彤，饶纪龙．中国岩浆岩的平均化学成分［J］．地质学报，1963(3):69－78．

［8］林建英．中国西南三省二叠纪玄武岩系的时空分布及其地质特征［J］．科学通报，1985(12):929．

［9］内蒙古地矿局．内蒙古自治区岩石地层［M］．北京:地质出版社，1996．

［10］肖序常，汤耀庆，冯益民，等．新疆北部及其邻区大地构造［M］．北京:地质出版社，1992．

［11］何世平，周会武，任秉琛，等．甘肃内蒙古北山地区古生代地壳演化［J］．西北地质，2005(3):6－15．

［12］内蒙古地矿局．内蒙古自治区区域地质志［M］．北京:地质出版社，1985．

Magmatic Rocks Geological Characteristics and Geochemical Analysis of Power-aobao Region in Inner Mongolia

LI Fenghao1，TAN Zhaoyong1，LUO Zhili2
(1．Guilin University of Technology Institute of Earth Science，Guilin，Guangxi 541004，China; 2．Coal Field Geological Research Institute of Henan Province，Zhengzhou，Henan 450000，China)

This paper，taking aobao areas within magmatic rocks for example，has made a deep analysis of intrusive rock geochemical characteristics in tectonic environment．The author opens a discussion to put in place the mechanisms by exploring Power aobao region in its characteristics of intrusive rock evolution．It uses main elements，including trace elements，rare earth element data preparation，silicon base figure，volcanic Ol-Ne-Q diagram，volcanic ALK-FeO-MgO style illustrations to analyze the region on the carboniferous Baishan group volcanic magma activity in environment and geochemical anomaly characteristics of the elements．

Geochemical characteristics;Intrusive rocks;Volcanic rocks

P618．13

A

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．014

2017－01－05

李风豪(1989－)，男，河北衡水人，助理工程师，研究方向:岩浆岩地球化学，手机:15831225359，E-mail: 1036997549@qq．com．