内蒙古巴音图嘎一带奥陶纪火山岩的地球化学特征及成因环境

杨建坤 赵泽南 魏民

摘要：内蒙古巴音图嘎一带最早的地质记录出现在奥陶纪，出露的地层仅见有多宝山组、铜山组以及裸河组，岩石类型主要为蚀变安山岩、蚀变玄武岩等，以溢流相火山岩为主，基岩出露面积较小，本文通过在1：5万区调工作中，对其采集相应的样品进行了岩石化学分析，发现岩石SiO为50.70%～61.62%;AlO为15.12%～17.54%;KO/NaO比为0.15～0.40，表明样品具有钾低、钠高的特点，A/CNK为0.616～1.048，为偏铝质硅不饱和岩石。轻重稀土比值LREE/HREE为2.92～5.46，表明轻重稀土分异不明显，轻稀土略有富集。微量元素Rb、Ba、Th、U、K、Sr富集，Nb、Ta微量元素亏损。通过构造环境判别，表明该套火山岩形成于岛弧环境。

关键词：奥陶纪火山岩，岩石化学，岛弧环境

1.地质概况

研究区位于内蒙古中东部，隶属兴蒙造山带，在奥陶纪，本区沉积了铜山组、多宝山组、裸河组地层，在“内蒙古1：5万翁根温多尔（L50E017002）等八幅区域地质调查”中，系统的采集了该期样品，通过对其进行地球化学分析，探讨岩浆来源及构造环境，希望能对以后的地质研究提供相应的资料。

岩石学特征

奥陶纪火山岩主要为多宝山组火山岩，含少量铜山组和裸河组火山岩，岩石类型主要为蚀变安山岩、蚀变安山玄武岩。

Ir-Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性;Pc：苦橄玄武岩;B：玄武岩;O1：玄武安山岩;O2：安山岩;O3：英安岩;R：流纹岩;S1：粗面玄武岩;S2：玄武粗安巖;S3：粗安岩;T：粗面岩;U1：碧玄岩或碱玄岩;U2：响岩质碱玄岩;U3：-碱玄质响岩

灰绿色、深灰色蚀变安山岩：斑状结构，块状构造。岩石由斑晶、基质组成。斑晶由斜长石、角闪石组成，含量约50%，粒度0.3～5.5mm。斜长石：半自形板状，杂乱分布，具高岭土化、粘土化等，表面较脏，个别见熔蚀麻点结构;角闪石：半自形柱状，零星分布，局部被绿泥石、纤闪石等交代呈假像。基质由长石、暗色矿物假像组成，含量45～50%，粒度<0.3mm。长石主为斜长石，细小板条状，近平行分布构成似交织结构，具粘土化等，钾长石呈它形粒状、填隙状分布斜长石粒间;暗色矿物均被绿泥石、纤闪石交代呈假像，星散分布，据晶形推测可能为角闪石、黑云母假像。

深灰色蚀变安山玄武岩：斑状结构，块状构造。岩石由斑晶、基质组成。斑晶由辉石、斜长石组成，含量40%～50%，粒度0.5～2.9mm。辉石：为单斜辉石，半自形柱粒状，杂乱分布，常见阳起石、纤闪石沿其边缘或粒内交代;斜长石：半自形板状，杂乱分布，具黝帘石化等，表面较脏，有的隐约见环带结构。基质由斜长石、辉石组成，含量50～60%，粒度<0.5mm。斜长石：半自形板条状、板状，杂乱分布，具黝帘石化等，表面较脏，有的见环带结构;辉石：为单斜辉石，半自形-它形柱粒状、填隙状分布斜长石粒间，常见被阳起石、纤闪石交代，有的仅呈假像。岩内见葡萄石、阳起石等填充的不规则状杏仁体。

3.1岩石化学特征

奥陶纪火山岩SiO为50.70%～61.62%;AlO为15.12%～17.54%;KO/NaO比为0.15～0.40，表明样品具有钾低、钠高的特点。在TAS图解中（图1），样品分别投影于粗面安山岩、玄武粗安岩、粗安岩区域，里特曼指数σ为2.82～3.57，碱度率（AR）为1.56～2.28，表明火山岩属于亚碱性系列岩石。样品固结指数SI=12.67～24.86<40，表明火山岩样品经历了一定的结晶分异作用。A/CNK=0.62～1.05，A/NK>1，火山岩样品整体属于弱过铝质岩石。

3.2稀土元素特征

奥陶纪火山岩稀土总量∑REE（不含Y元素）较低，为51.66×10～78.86×10。轻重稀土比值LREE/HREE为2.92～5.46，（La/Yb）为2.05～4.42，（Ce/Yb）为1.84～3.63，（La/Sm）为1.28～2.43，（Gd/Yb）为1.13～1.17，（La/Lu）为1.68～3.68，表明轻重稀土分异不明显，轻稀土略有富集，轻、重稀土自身分异不明显。稀土配分曲线（图2）为右倾勺型，δEu为1.01～1.07，具有弱正异常特征，δCe为0.93～0.94，为弱负异常，表明岩浆源区处于弱还原环境。

3.3微量元素特征

奥陶纪火山岩大离子亲石元素K、Rb、Sr、Ba多低于地壳丰度;放射性生热元素Th、U低于地壳丰度;非活动性元素Nb、Ta、Zr、P低于地壳丰度，Hf高于地壳丰度;过渡元素Ti、V、Cr、Co、Ni变化较大，以低于地壳丰度为主。

由微量元素蛛网图（图3）可以看出，Rb、Ba、Th、U、K、Sr微量元素富集，Nb、Ta微量元素亏损。

4.岩浆来源及构造环境分析

岩石化学特征显示奥陶纪火山岩为亚碱性系列，A/CNK为0.616～1.048，为偏铝质硅不饱和岩石。Rb/Sr比值为0.03～0.04远低于大陆壳平均值（0.24），略大于上地幔平均值（0.025），具有幔源成因特点;样品Nb（2.47～3.96×10）、Ta（0.20～0.37×10）含量低于地壳含量，Na/Ta比值为10.81～13.32在地幔（17.5，Sun et al.，1989）和地壳（11-12，Taylor et al.，1989）比值之间，表明火山岩成岩过程中受到壳源成分的混染。综合分析认为，奥陶纪火山岩为幔源成因，并受到陆壳物质混染。

稀土配分模式为右倾，微量元素组网图具有明显的Nb、Ta负异常，具有岛弧构造环境特点。不同构造环境的玄武岩具有不同的微量元素地球化学特征，微量元素可以判断玄武岩的形成环境（Rollinson， 1993）。玄武岩Hf/3-Th-Ta三角图解是区分岛弧、MORB和板内构造玄武岩的有效方法。火山岩Hf/3-Th-Ta图（图4）显示样品投点于CAB（岛弧钙碱性玄武岩区域内。综合分析认为，奥陶纪火山岩形成于岛弧构造环境。

参考文献

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作者简介：杨建坤（1985-），男，汉族，河北廊坊人，学历大学本科，工程师，主要从事区域地质矿产调查工作。电话：15081683265