喀喇昆仑阿克塔河地区龙山组火山岩地球化学特征及构造环境分析

范建强，麻志敏，李超

（1.内蒙古自治区地质测绘院，内蒙古呼和浩特 010010；2.内蒙古煤田地质局153 勘探队，内蒙古呼和浩特 010010）

喀喇昆仑山是特提斯构造域与古亚洲构造域的重叠部位，构造演化复杂，物质组成丰富。作为喀喇昆仑山重要组成部分，中侏罗统龙山组地层在麻扎-康西瓦断裂以南麻扎至甜水海一带广泛出露［1］，为一套下部为粗碎屑岩，上部为碳酸盐岩、局部夹中-基性火山岩的组合序列。龙山组地层在喀喇昆仑-三江成矿省西段的喀喇昆仑Pb-Zn-Fe-Cu-RM成矿带中扮演着重要的角色，其作为大型-超大型喷流-沉积型铅锌矿床的主要赋矿层位，近年来受到广大地质工作者的持续关注，举世瞩目的火烧云超大型铅锌矿即赋存于该套地层内［2］，还有天神、岔萨口等铅锌矿床及诸多铅锌矿点均赋存其中。显然，针对龙山组地层的研究对区域构造演化、铅锌成矿规律研究及找矿勘查工作兼具理论与现实意义。前人对龙山组的研究多集中于对碳酸盐岩的沉积环境及沉积相等分析总结，认为其形成于伸展背景［3］，为一套海陆过渡相的混合潮坪沉积的产物［4］，而对龙山组地层内火山岩的研究甚少，仅见菅坤坤等对龙山组地层内基性玄武岩的地球化学特征、年代学及构造环境所作的分析研究［5］，鲜见有关该地层中性火山岩研究的相关报道。本次以阿克塔河以北地区龙山组中性火山岩为研究对象，在野外调查和岩相观察的基础上，分析地球化学特征，探讨火山活动构造背景，为区域构造演化及成矿规律总结提供新的参考。

1 区域地质背景

喀喇昆仑-西昆仑地区，以麻扎-康西瓦蛇绿构造混杂岩带及大红柳滩断裂等重要的构造带为界限，自北向南依次划分为西昆仑造山带、巴颜喀拉褶断带、甜水海-北羌塘地块及南羌塘地块等［5］（图1）。研究区横跨甜水海-北羌塘地块与巴颜喀拉褶断带两个构造单元，主要出露地层如图2所示：其中，黄羊岭组地层沉积韵律发育，一段主要由细砂岩-千枚岩或粉砂岩-千枚岩二分韵律构成，二段由细砂岩-千枚岩或中细粒砂岩-粉砂岩-泥质岩韵律构成；巴颜喀拉山群为一套浅变质中细粒碎屑岩、泥质岩及板岩等低级区域变质岩；龙山组地层在区内仅有上部灰岩段出露，主要为一套浅海相碳酸盐岩沉积夹少量中性火山岩。构造线呈北西-南东向展布，大红柳滩区域性断裂穿过本区，断裂南西侧为北羌塘-甜水海地块，北东侧为巴颜喀拉褶断带。区内发育侏罗纪英云闪长岩体，侵入三叠系巴颜喀拉山群地层内。

图1 西昆仑—喀喇昆仑大地构造简图（底图据文献［6］）

2 野外产状及岩石学特征

中侏罗统龙山组地层在研究区内只见其上部灰岩段（J2l2）出露，总体呈北西-南东向条带状展布（图2），岩性以灰岩为主局部夹安山岩。在阿克塔河北东约6km处，灰岩内发育一处安山岩夹层，呈北西-南东向条带状展布，平均厚约150m，长约400m，与围岩（灰岩）呈整合接触。

图2 喀喇昆仑阿克塔河地区地质简图

岩石呈褐灰色，斑状结构，杏仁状构造。斑晶成分以黑云母为主，片径0.4mm～1.5mm间，含量10%～15%；另见少量不规则状绿泥石、黝帘石等次生暗色矿物斑晶，粒径2.5mm～4mm，推测原生矿物为辉石或角闪石。杏仁体含量1～5%，多被绿泥石充填，形状不规则，粒径0.5mm～2mm间。镜下可见基质呈间隐结构，成分以微晶斜长石为主，辉石、黑云母等矿物于微晶之间充填。

3 岩石地球化学特征

3.1 火山岩分类

在岩相学鉴定分类的基础上，进一步通过岩石化学成分进行分类。该火山岩ω（SiO2）为52.13%～53.64%（表1），平均52.89%，属中性岩类。在Nb/Y与Zr/TiO2图解（图3）中，样品分别落于安山岩、粗安岩区域。综合认为，研究区龙山组火山岩夹层岩性为粗安岩。

表1 龙山组火山岩主量元素分析结果表

图3 龙山组火山岩Nb/Y-Zr/TiO2图解

3.2 岩石系列

如表1所示：火山岩ω（Na2O）为1.31%～1.56%，平均1.44%，ω（K2O）为8.42%～8.81%，平均8.62%；ω（K2O）/ω（Na2O）平均5.99，为富钾岩石。ω（CaO）为4.34%～7.52%，平均5.93%；ω（K2O+Na2O）为9.73%～10.37%，平均10.05%；ω（Al2O3）为11.9%～12.17%，平均12.04%；铝饱和指数A/CNK为0.49～0.60，小于1；NK/A值为0.93～1.02，平均为0.98，属钙碱性系列岩石。里特曼指数δ=10.11～10.37，平均10.24，属碱性（δ大于9）系列岩石。

如图4a、图4b所示：火山岩在SiO2-K2O图解及ARSiO2图解中分别落入钾玄岩系列和过碱性岩区域，总体表现为碱性-过碱性特征，属钾玄岩系列火山岩。由表1可见，岩石相对富集MgO、Fe2O3、K2O、TiO2、P2O5，大量研究表明，钾玄岩系列火山岩镁铁质的富集反映其岩浆来源于上地幔。

图4 龙山组火山岩SiO2-K2O图解（a）及AR-SiO2图解(b）

3.3 微量元素特征

龙山组火山岩微量元素含量见表2。在原始地幔标准化蛛网图中，强不相容元素强富集，如Rb、Ba、Th、K等；弱不相容元素弱富集，如Ta、Nb、La、Ce、Nd、P、Zr、Hf、Sm等；过度元素Yb弱亏损（图5a），指示火山岩源区为富集地幔。微量元素呈现出随着相容性增加富集程度降低直至亏损的特征规律，说明在岩浆形成及演化过程中，受结晶分异作用影响。

表2 龙山组火山岩微量元素分析结果及特征参数一览表

3.4 岩稀土元素特征

表3所示：稀土元素总量ΣREE为265.75g/t～266.29g/t，平均266.02g/t；LREE/HREE值、LaN/YbN值、LaN/SmN值和GdN/YbN值分别在8.44～9.63、8.58～11.04、2.36～3.03和2.14～2.25间，平均值分别为9.04、9.81、2.70和2.20，轻稀土元素分馏程度中等，重稀土元素分馏程度较低。如图5b所示，本区火山岩呈强烈右倾负斜率的轻稀土元素富集型分布模式，具大陆边缘钾玄岩的稀土配分曲线。

图5 龙山组火山岩微量元素原始地幔标准化蛛网图（a）和稀土元素球粒陨石标准化分布型式（b）

表3 龙山组火山岩稀土分析结果及特征参数一览表（×10-6）

4 构造环境分析

研究区北部发育麻扎-康西瓦蛇绿构造混杂岩带，南部发育龙木错-双湖缝合带（图1）。前人研究表明古特提斯洋于晚三叠世闭合［7］。甜水海-北羌塘地块内整体缺失上三叠统地层，也表明甜水海-北羌塘地块和西昆仑地体于晚三叠世闭合完成。西昆仑地体及巴颜喀拉褶断带在三叠纪以后进入了陆内造山阶段，但直至早-中侏罗世，康西瓦缝合带以南尚为残留洋环境［8］。本次龙山组火山岩样品均投入板内环境（图6），结合以上对区域构造背景的分析，认为阿克塔河地区龙山组火山岩形成于板内残留洋环境，为在局部拉张构造背景下的海相火山岩。

5 结论

（1）阿克塔河地区龙山组火山岩夹层岩性为粗安岩，表现为钾质、碱性岩特征，为钾玄岩系列；铁镁质、硅铝质兼相对富集，反映其岩浆来源于上地幔，为上地幔部分熔融产物。

（2）Rb、Ba、Th、K等强不相容元素呈强富集，指示火山岩源区为富集地幔；LREE/HREE平均值9.04，为轻稀土元素富集型，具大陆边缘高钾安山岩的稀土配分曲线形式。

图6 龙山组火山岩Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3图解

（3）结合区域地质背景及Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3图解判别，阿克塔河地区龙山组火山岩为局部拉张构造环境下形成的海相火山岩。