青海省小灶火河西地区契盖苏组火山岩特征及其构造环境判别

赵明福，王成勇，魏有宁，柴 云，于小亮，黄 珊

(1. 青海省地质调查局，青海 西宁 810000；2. 吉林大学 地球科学学院，吉林 长春 130061)

青海省地矿局在《青海省区域地质志》中，将柴达木盆地北缘的陆相碎屑岩、火山岩统称“牦牛山组”，而将祁漫塔格一带陆相碎屑岩、火山岩称“契盖苏群”。《青海省岩石地层》在清理中认为柴南缘“契盖苏群”是柴北缘牦牛山组的同物异名单位，考虑到牦牛山组命名在先，故将柴达木盆地周缘该套晚泥盆世碎屑岩火山岩地层厘定为牦牛山组[1]。根据依托项目开展情况，本文将前人划分的晚泥盆世牦牛山组重新厘定为契盖苏组(S4D1q)，将其时代划分为顶志留—早泥盆世。

1 地质特征

研究区契盖苏组主要分布于东昆仑地层区的柴达木南缘地层分区开木棋河东—拉陵灶火—小灶火河(契盖苏)一带，为陆相碎屑岩—火山岩建造(见图1)。分布于小灶火河西地区的契盖苏组火山岩(S4D1q)，岩性以流纹岩、英安岩、安山岩、中性火山角砾熔岩、凝灰熔岩、凝灰岩等为主，局部夹正常沉积碎屑岩[2]。纵向上火山岩自下而上由中性—酸性的演化过程。总的特征以溢流相为主，伴有较强的喷发相。与下伏奥陶—志留纪祁漫塔格群呈角度不整合接触，与上覆早石炭世石拐子组角度不整合其上。局部为晚三叠世二长花岗岩、早侏罗世钾长花岗岩所侵吞。小灶火河(契盖苏)地区，晚三叠世鄂拉山组火山岩喷发角度不整合其上，与下伏奥陶—志留纪祁漫塔格群呈角度不整合接触，局部为晚三叠世二长花岗岩所侵吞。

1 全新世冲积物；2 全新世风积物；3 晚更新世洪积物；4 晚更新世冲洪积物；5 晚三叠世鄂拉山组；6 早石炭世缔敖苏组；7 顶志留-早泥盆世契盖苏组；8 奥陶纪祁漫塔格群；9 晚三叠世二长花岗岩；10 晚三叠世斑状二长花岗岩；11 早二叠世石英闪长岩；12 花岗岩脉；13 花岗斑岩脉；14 闪长岩脉；15 地质界线；16 角度不整合接触界线；17 性质不明断层；18 同位素采样位置及年龄

图1青海小灶火河西地区地质简图

2 岩石学特征

蚀变安山岩: 灰色、灰绿色，斑状结构，基质交织结构—间粒结构。斑晶主要为中—更长石15%～20%，暗色矿物少量，石英偶见；宽板状的中长石具环带结构，自形少数暗色矿物斑晶全部蚀变生成绿泥石、绿帘石等。黑云母5%鳞片集合体也可能由闪石、辉石退变形成。除个别保留柱粒状外形，其它均无固定形态，有些斜长石斑晶部分为绿帘石<1%等交代。基质70%～80%主要为板条状斜长石70%，杂乱排列。在三角空隙及粒间充填着它形细粒的石英5%、斜长石及少量钾长石5%、帘石等，在板条状斜长石密集处形成交织结构，但局部显微粒状颗粒增多，充填空隙及粒间而使结构向间粒过渡，基质中较少见的绿帘石及帘石，也由铁镁质矿物变来。

流纹岩：灰绿色，斑状结构，基质球粒结构、霏细结构、显微花岗结构，流纹构造，块状构造，岩石主要由斑晶和基质组成。斑晶约占30%，多为半自形和它形。基质具球粒结构。岩石主要由钾长石50%，斜长石20%，石英30%和微量金属矿物、磷灰石、锆石、高岭土、高岭石、绢云母组成。斜长石发生高岭土及绢云母化，钾长石发生高岭石化。

英安质晶屑凝灰岩：晶屑凝灰结构，块状构造。岩石主要由凝灰质碎屑和填隙物组成。凝灰质碎屑主要由斜长石晶屑30%，角闪石晶屑15%，石英晶屑5%组成。填隙物主要由火山灰组成，约占50%。另含极少量的金属矿物、磷灰石、锆石；次生矿物为绢云母、高岭土、绿泥石、绿帘石、次闪石、方解石。碎屑多呈半自形板状、柱状。

3 岩石化学特征

将顶志留—早泥盆世契盖苏组火山岩主量元素分析结果列入表1，在TAS图解(见图2)上投点，绝大数投入流纹岩区，部分落入粗面英安岩与英安岩交界区，与镜下鉴定结果基本一致。

O3 英安岩；R 流纹岩；T 粗面岩、粗面英安岩

样号样品名称氧化物含量SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5H2OpCO2Total040-2流纹岩74.620.1510.001.200.250.091.363.540.262.920.041.653.1899.262202流纹岩74.85 0.25 13.38 0.54 1.45 0.03 0.38 1.14 1.87 4.79 0.05 1.03 1.14100.94833粗面英安岩67.510.4613.263.410.430.030.322.132.637.750.150.591.1699.832400-2流纹岩77.390.12120.550.370.030.070.755.891.530.010.560.6199.882400-4流纹岩79.020.1111.760.040.470.070.010.46.670.790.020.240.2999.89

测试单位：武汉综合岩矿测试中心。

从表1中看出，SiO2含量在67.51%～79.02%之间，火山岩以酸性为主；TiO2含量在0.11～0.46间，显示低钛特征，NaO2含量0.26～6.67间，KO2含量0.79～7.75间，含量变化较大；同时岩石烧失量较大，说明岩石蚀变强烈，对烧失量大的样品，在分析作图时进行了必要的调整，在TAS图解中样品落入亚碱性系列区；进一步在FAM图解中投点(见图3)，样品全都落于钙碱性火山岩区，由此判断顶志留—早泥盆世契盖苏组火山岩属钙碱性火山岩系列。

稀土元素特征：将顶志留—早泥盆世契盖苏组火山岩稀土元素分析结果列入表2，从表中可以看出：稀土总量∑REE=82.05×10-6～177.91×10-6，轻稀土总量介于67.04～163.44之间；重稀土在12.42～33.62之间，LREE/HREE平均为6.82；La/Yb平均为7.83。以上特征均表明岩石为轻稀土富集型。且轻稀土分馏富集程度高于重稀土分馏富集程度。δEu均小于1，反映出铕亏损，稀土配分模式曲线(见图4)均呈现右倾较缓的平滑线，各稀土曲线比较一致，说明火山物质来源于同一个岩浆源。Eu处呈现较浅的‘V’字型谷，弱的Eu异常，与岛弧火山岩相似[3-4]。

TH 拉斑系列；CA 钙碱性系列

图4 契盖苏组火山岩稀土配分模式图

微量元素特征：将顶志留—早泥盆世契盖苏组火山岩微量元素分析结果列入表3，从表中可以看出，契盖苏组火山岩的大离子亲石元素中Rb、Th等元素强烈富集；高场强元素中Nb、Ta、Zr、Hf的含量也普遍较低，Pb、Cr、等元素略富集；其他元素亏损。经MORB标准化的微量元素比值蛛网图(图5)的分布型式，曲线呈大的隆起形式，其中Rb、Th等明显富集，Nb、Ce、Ba、Hf等略显富集，而Zr、Y、Ba等元素亏损。契盖苏组火山岩微量元素蛛网图与大陆壳火山岩的特征极为相似[5]。

图5 契盖苏组火山岩微量元素蛛网图

样号LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuYXT040-224.049.16.3525.26.480.885.650.945.421.123.210.543.250.5033.9XT220232.863.97.6730.56.760.9505.531.206.251.263.570.5953.500.49632.8XT483314.428.673.8215.713.640.83.640.624.030.912.470.392.510.4421.95D.XT2400-434.073.17.1725.34.190.3454.280.5462.810.5661.730.3281.900.26215.6D.XT2400-240.577.68.6531.25.080.4155.040.6583.410.6361.930.3592.140.29619.5样号特征参数ΣREELREEHREELR/HR(La/Yb)nδEuδCeXT040-2132.64112.0120.635.435.300.430.95XT2202115.5891.9623.623.893.900.820.97XT483382.0567.0415.014.474.120.660.93D.DY2400-4156.52144.1012.4211.6012.840.241.09D.DY2400-2177.91163.4414.4611.2913.580.240.97

表3 契盖苏组火山岩微量元素含量表(ωB/×10-6)

4 时代讨论

本次工作中在该地层小灶火河(契盖苏)地区采集火山岩样品进行了同位素测年，测试的25颗锆石(图6)晶体多呈四方柱状和近似四方柱状，多具有岩浆振荡环带的特征，为岩浆锆石。25颗锆石测试年龄结果见表4，206Pb/238U年龄在418 Ma左右，协和线年龄(图7)为(418.3±2.2)Ma，为顶志留世。区域上，在该套地层中亦有大量早泥盆世的同位素年龄值(1∶25万卡巴纽尔多区调获得408.2～390.3 Ma左右同位素年龄多个)。结合区域地质特征，本次工作将小灶火河西地区的陆相碎屑岩、火山岩地层根据《青海省区域地质志》重新恢复为契盖苏组。故契盖苏组火山岩喷发时代定为顶志留—早泥盆世较为合适。

表4 契盖苏组火山岩锆石U-Th-Pb分析数据表

测试单位：天津地质矿产研究所。

图6 契盖苏组火山岩锆石的CL阴极发光图像

图7 契盖苏组火山岩锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄图

5 构造环境判别

顶志留—早泥盆世契盖苏组火山岩为陆相火山岩，岩性复杂。在火山岩构造环境判别图TiO2-10MnO-10P2O5图解(图8)中，各样点基本落在CAB、IAT区，个别点落在OIA区，即钙碱性玄武岩、岛弧拉斑玄武岩区；在火山岩Rb-Y+Nb图解(图9)中投点，落入火山弧型花岗岩区。综合岩石地球化学特征和区域地质特征，顶志留—早泥盆世契盖苏组火山岩应形成于陆内造山环境，当时的陆壳成分及地壳结构导致该套火山岩在地球化学成分上具不成熟陆缘火山弧的特征[6-9]。

IAT 岛弧拉斑玄武岩；CAB 钙碱性玄武岩；

VAG 火山弧型花岗岩

6 结 论

1)结合区域地质概况，本次工作将小灶火河西地区陆相碎屑岩、火山岩地层重新恢复为契盖苏组，其火山岩岩性以流纹岩、英安岩、安山岩、中性火山角砾熔岩、凝灰熔岩、凝灰岩等为主，局部夹正常沉积碎屑岩。

2)小灶火河西地区契盖苏组火山岩SiO2含量在67.51%～79.02%之间、TiO2含量在0.11～0.46之间、NaO2含量0.26～6.67之间、KO2含量0.79～7.75之间，表明该套火山岩的为中酸性、亚碱性之钙碱性系列低钛型的火山岩。

3)契盖苏组火山岩稀土元素总量(∑REE)变化较大(82.05×10-6～177.91×10-6)，轻稀土元素相对富集(LREE/HREE平均在6.82)，稀土元素配分曲线均呈现右倾较缓的平滑线。δEu均小于1。

4)研究区火山岩的微量元素配分图中曲线型式基本一致，反映了该区火山岩的同源性。

5)通过构造环境分析认为，区内契盖苏组火山岩应形成于陆内造山环境，在地球化学成分上具不成熟陆缘火山弧的特征。

6)依据前人取得的同位素年龄结合野外观察的地质产状等资料，将契盖苏组火山岩喷发时代厘定为顶志留—早泥盆世。