新疆额敏县谢米斯台山谢米斯台组火山岩特征及形成时代

王凤瑞，郝 欢，李 麟，王旭斌

（陕西矿业开发工贸有限公司，陕西 西安 710054）

研究区位于准噶尔盆地西北部塔城盆地东缘，大地构造单元属谢米斯台—库兰卡兹干古生代复合岛弧带[1]，地层区划（1999）属西准噶尔地层分区、沙尔布尔提山地层小区[2]；研究区火山作用较强烈，主要以志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪为主。在研究区北侧一带新厘定出的寒武纪阿拉安道岩群蛇绿混杂岩带中也出露有少量中基性火山岩[3]。前人对谢米斯台山一带相关火山地层的划分历经变化，《新疆1∶25万铁厂沟镇幅地质调查报告》（王国灿等，2015 年）依据新的研究资料，创立了谢米斯台组组名，将原《1∶20 万塔克台幅》（新疆地质矿产局第一区调大队，1986 年）在本区内的塔克台南以及白杨河一带的下石炭统和布克河组、上泥盆统塔尔巴哈台组的部分地层重新厘定，命名为谢米斯台组，时代归属为志留纪（S1-4）。本次根据最新1∶5 万区调研究成果（2019）对谢米斯台组火山岩地层做进一步深入探讨研究。

1 地质背景

研究区所在的沙尔布尔提山地层小区以哈拉也门—阿吾斯奇断裂为界，其北与萨吾尔山地层小区相邻。沙尔布尔提山地层小区主要包括沙尔布尔提山以及谢米斯台山地区，其出露地层主要为志留系（谢米斯台组、沙尔布尔组）、上泥盆统—下石炭统江孜尔库都克组、下石炭统黑山头组、上二叠统卡拉岗组等。顶志留统沙尔布尔组与下伏谢米斯台组呈整合接触，晚古生代地层与志留系呈角度不整合或断层接触关系。

2 谢米斯台组火山岩分布及岩石学特征

谢米斯台组是《1∶25万铁厂沟镇幅》新厘定建立的地层单位，主要分布于谢米斯台山、阿吾斯奇、乌兰柯顺至额敏县东部一带，呈近东西向带状分布，南以孟布拉克巴斯—谢米斯台断裂为界，北以哈拉也门—阿吾斯奇断裂为界。

本次研究的谢米斯台组主要分布于哈拉也门林场以东、塔克台南侧及白杨河两岸，为一套巨厚的火山岩地层，火山岩以溢流相火山熔岩为主，夹有少量火山碎屑岩；岩石组合主要为灰紫色、暗紫红色安山岩、英安岩、安山玢岩、玄武安山岩、流纹岩、霏细岩、（杏仁）粗面质流纹岩、珍珠岩，夹有火山角砾岩、安山质火山角砾岩、夹安山质含角砾熔结凝灰岩。通过类比区域上谢米斯台组地层岩性组合特征[4-5]，本次研究的火山岩地层与区域上具有相同或相似特征，将其对比厘定为谢米斯台组。

参照1∶25 万《铁厂沟镇幅》划分方案，依据区内谢米斯台组岩石组合及沉积特征，将研究区谢米斯台组重新厘定划分为四段。第一岩性段：玄武岩、安山岩、流纹岩组成的火山沉积旋回，间夹霏细岩、流纹斑岩、凝灰岩；第二岩性段：主要为一套厚度较大的以酸性喷出岩为主火山岩，流纹岩、流纹斑岩、英安岩、霏细岩；第三岩性段：主要为一套中基性火山喷出岩夹安山质含角砾玻屑熔结凝灰岩，紫灰色、灰绿色玄武岩，暗紫色安山玢岩，安山质火山角砾岩，夹安山质含角砾熔结凝灰岩；第四岩性段：主要为灰白色流纹质玻屑熔结凝灰岩、玄武岩、安山岩、流纹岩、霏细岩，夹安山质火山角砾岩。谢米斯台组火山岩可划出7个喷发旋回，单个旋回厚度106.37～732.70m不等，表现为从基性—酸性、从溢流相—爆发相的特点。

3 火山岩岩石地球化学特征

对谢米斯台组火山岩采集主量、微量及稀土元素分析样品，基本控制了整个谢米斯台组火山岩，并对其予以研究探讨。

在硅—碱等图中（图1），样品成分区域基本与岩石薄片矿物定名相吻合；岩石化学结果显示，中基性火山岩的SiO2含量为47.09%～60.11%，TiO2含量中等，在0.86%～2.34%之间；全碱含量Na2O+K2O 在4.04%～6.84%之间；MgO 和全铁FeOt 较高分别为1.73%～6.25%、7.67%～11.54%。酸性火山岩样品SiO2含量70.64%～77.89%，全碱含量较高，为4.74%～9.27%，表明岩浆分异程度很高；TiO2含量普遍偏低，可能暗示早期的钛铁氧化物分离结晶从而造成岩石中低TiO2含量。在Harker 图中（图2），SiO2与Na2O、K2O 呈正相关，而与Al2O3、FeOt、CaO、MgO、TiO2呈负相关，总体上反映了岩浆的演化过程。在AR-SiO2等图解中，几乎所有样品均落入亚碱性系列；其里特曼指数δ＜4，平均值为2.27，属于钙碱性系列。

图2 锆石U-Pb年龄谐和图与等时线图

微量元素特征显示，Zr、Hf、Th相对富集，相对亏损Nb、Ta等高场强元素，酸性火山岩明显亏损Ba、Sr等元素；∑LREE/∑HREE 均值10.65，反映二者分异明显，明显富集轻稀土；δEu值介于0.66～1.22，存在一定Eu谷特征，表明存在一定的斜长石明显分离结晶作用。总体显示岛弧火山岩特征。

4 同位素年代学研究

谢米斯台组为一套巨厚的火山熔岩夹少量火山碎屑岩地层，缺少古生物化石。本次在哈拉也门林场以东科木尔其他乌山一带谢米斯台组第四岩性段采集浅灰色流纹质含角砾玻屑熔结凝灰岩，送至实验室挑选锆石，锆石晶型完好，为岩浆锆石。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb 测年法对锆石进行测年，获得206Pb/238U 加权平均年龄为419.4Ma±3.2Ma（图2），其年龄相当于志留纪普里道利统[6]。

据王国灿等[7]对谢米斯台山南部一带依尼萨拉谢米斯台组的粗面质流纹岩、粗面岩、流纹岩进行LAICP-MS 锆石U-Pb 定年，分别获得206Pb/238U 加权平均年龄421.7Ma±5.8Ma（志留纪普里道利统）、428.36.2Ma（志留纪文洛克统）、436Ma±13Ma（志留纪兰多维列统），将其定义为志留纪。本次在谢米斯台组第四岩性段玻屑熔结凝灰岩获得419.4Ma±3.2Ma 年龄，与上述年龄基本一致，表明谢米斯台组第四岩性段为晚志留世。

5 结论

（1）通过对额敏县哈拉也门林场谢米斯山一带火山岩的研究，将之厘定为谢米斯台组，并划分为四个岩性段。

（2）岩石地球化学特征显示谢米斯台组火山岩属于钙碱性系列；总体显示岛弧火山岩[8]特征。

（3）综合分析研究同位素年龄等资料，将谢米斯台组时代厘定为晚志留世。