青海省柴北缘牦牛山组火山岩地球化学特征

地调项目：青海省都兰县阿木尼克山地区四幅1∶5万区域地质矿产调查，项目编号：1212011221146作者简介：胡俊（1986—），男，助理工程师，从事区域地质矿产调查评价及找矿工作，邮箱：[e-mail]柴北缘阿木尼克山牦牛山组火山岩地球化学特征胡俊1，肖小强2，曾江1，罗波１（１.四川省众成矿业有限公司，成都61000；2.青海省有色地质矿产勘查局，西宁81000）摘要：柴北缘阿木尼克地区分布有大面积的牦牛山组火山岩,通过对火山岩地球化学特征研究，认为该区火山岩具有S型和I型花岗岩特征，形成环境为岛弧及似岛弧，火山岩中发育含植物化石Lepidodendropsissp.的海相碳酸盐岩夹层，锆石U-Pb年龄为369.2±3.3Ma—392.4±3.3Ma，为中—晚泥盆世，与区域上典型的晚泥盆世牦牛山组陆相火山岩具有一定的差异性。关键词：火山岩地质特征;地球化学特征;混源演化;岛弧;锆石年龄;阿木尼克山;柴北缘GeochemicalcharactersofvolcanicsintheAmunickmountainofnorthernQaidamHuJun1,XiaoXiaoqiang2,ZengJiang1,LuoBo1(1.SichuanZhongchengMiningCo.,Ltd,Chengdu610000;2.QinghaiProvicialBureauOfNonferrousMetalandGeologicalExporation,Xining810000)Abstract:TheYakmountaingrouparedispersedlargeareainAmunickofnorthernQaidambasin,Studyonthegeochemicalcharactersofvolcanics,theyhavethecharactersofS-typeandI-typegranite,,thestructuralenvironmentisislandorsimilarisland,phytoliteLepidodendropsissp.ofmarinecarbonateinterlayerinvolcanicrockshadbefound,Zirconagefrom369.2±3.3Mato392.4±3.3Ma,belongingtomiddleandlateDevonian，allthecharactersarequitedifferentfromthetypicalYakmountaingroup.Keywords:Geologiccharactersofvolcanics;Geochemicalcharacters;mixedevolution;island;Zirconage;Amunick;northernQaidamBasin0前言火成岩的化学成分受其源区的化学成分和矿物成分所制约，其性质由熔融类型和程度而决定。通过研究火山岩的岩石组合、主量—微量元素、稀土元素及稳定同位素，阐明它们在地球系统中的分布、分配、性状、迁移和演化的历史，对于岩浆源区、古构造环境的恢复、成岩成矿物源的示踪均有较好效果[1]。1地质特征1.1岩石组合特征牦牛山组火山岩以酸性火山岩为主，其次为中性火山岩，另有少量的基性火山岩，在下部夹一套灰黑色薄层状灰岩、灰褐色薄板状的含砾微晶白云岩、灰绿色板岩、紫红色页岩、钙质长石石英砂岩。火山岩相有爆发相、溢流相及爆发沉积相。爆发相岩石有中酸性火山集块岩、中酸性火山角砾岩、熔结角砾凝灰岩、晶屑凝灰岩、珍珠岩；溢流相岩石有流纹岩、英安岩、安山岩、杏仁状玄武岩；爆发沉积相岩石有沉凝灰岩，发育层状构造。其喷发旋回、韵律见表1-1。表1-1阿木尼克山地区火山岩喷发旋回、韵律及岩相特征表Table1-1eruptivecycles、rhythmsandlithofaciescharactersinAmunickarea赋存地层旋回韵律岩性厚度(m)岩相层韵律旋回牦牛山组（D2-3m）牦牛山火山旋回④流纹质熔结凝灰角砾岩1.851.85〉459.29爆发相③紫红色泥页岩、长石石英砂岩2.75306.4沉积相英安质—安山质角砾凝灰熔岩117.03溢流相安山玄武质熔结角砾岩64.17爆发相英安质—安山质火山角砾岩8.25爆发相安山玄武质熔结角砾岩或角砾凝灰岩42.97喷发相晶屑岩屑角砾凝灰岩71.23喷发相②微晶白云岩夹板岩49.63117.92沉积相晶屑凝灰岩54.42喷发相含砾晶屑凝灰岩13.87爆发相①薄板状的含砾微晶白云岩8.8833.12沉积相英安质晶屑沉凝灰岩4.56喷发-沉积相英安质晶屑凝灰岩19.68喷发相1.2空间分布特征火山岩分布范围较大，研究区从西到东均有分布，岩性横向差异较大（图1-1）。在西段的阿木尼克山以南地区分布的火山岩以酸性火山岩为主，其次为中性火山岩，有少量的基性火山岩，火山岩相包括爆发相、溢流相及爆发沉积相，火山岩柱状节理比较粗大；而在东侧的达达肯乌拉山地区，岩性均为酸性火山岩，火山岩相为爆发相、溢流相，下部为一套浅变质陆源碎屑岩夹碳酸盐岩，上部为浅海陆棚相碳酸盐岩夹碎屑岩，标志着陆内造山运动结束，特提斯洋重新打开[6]，在阿木尼克山一带接受沉积。2岩石地球化学特征2.1主量元素由表2-1可以看出，SiO2含量变化较大，w(SiO2)含量56.38-78.12%，火山岩包括了中性岩、酸性岩，在TAS图解中（图2-1），3件中性岩样品分别投在粗面安山岩和安山岩区域，3件样品投在粗面英安岩区域，其余11件样品投在流纹岩区域。里特曼（组合）指数（δ）介于1.45-4.54，5件样品9＞δ＞3.3，为碱性岩，12件样品δ均小于3.3，属于钙碱性岩。全碱含量（ALK（Na2O+K2O））含量变化范围较大，介于5.38-9.86%之间。安山岩富Na，w（K2O）/w（Na2O）均小于1，多数样品小于0.5。而酸性岩多数富K，w（K2O）/w（Na2O）均大于1。在SiO2—K2O图解中（图2-2），3件安山岩投在钙碱性系列和高钾钙碱性系列，酸性岩仅1件样品投在低钾（拉斑）系列，13件样品投在高钾钙碱性系列和钾玄岩系列。安山岩富Ti，其TiO2含量大于1%。铝饱和指数A/CNKw（Al2O3）/w(Na2O+K2O+CaO)）为0.66—1.19，分两种类型：一类具S型花岗岩特性，铝饱和指数大于1.1，Nd初始值低，Sr初始值高，代表地壳产物，另一类具I型花岗岩特性，铝饱和指数小于1.1，Nd初始值高，Sr初始值高，代表下地壳产物。2.2稀土元素表2-2可以看出，安山岩稀土总量ΣREE介于90.58-174.10（×10-6）间，LREE/HREE介于4.51-8.23间，轻稀土富集，重稀土亏损。δEu介于0.73-1.16，亏损富集特征不明显，δCe介于1.06-1.29，显示轻微的富集特征，稀土分配曲线右倾（图2-3）。酸性火山岩稀土总量变化很大，ΣREE介于67.72-371.95（×10-6）间，LREE/HREE介于4.93-18.25间，轻稀土富集，重稀土亏损。Eu亏损明显，δEu均小于1。δCe多数大于1，显示轻微的富集特征。稀土分配曲线右倾（图2-4），重稀土区域相对平坦，Eu元素形成明显的波谷，Ce元素形成一微弱的波峰。与安山岩相比，酸性火山岩Eu明显亏损，说明在酸性火山岩喷出之前，岩浆结晶已沉淀出较多的斜长石晶体，导致Eu亏损比较强烈。2.3微量元素安山岩微量元素见表2-3，由图2-5可以看出，3件样品Nd/Sr比值较小，1件样品Nd/Sr比值较大，表明其具有混源演化特征。强不相容元素Rb、Ba、Th富集，曲线上形成波峰，Ta、Nb亏损明显，形成波谷。Ce富集，形成波峰。Sm相对富集，形成小波峰。蛛网曲线呈现峰谷迭起的曲线形式。酸性岩由图2-6可以看出，11件样品曲线一致性较好，Nd/Sr比值较大，3件样品Nd/Sr比值较小，亦说明其具有混源岩浆演化特性。强不相容元素Rb、Ba、Th富集，曲线上形成波峰，Ta、Nb亏损明显，形成波谷。Ce富集，形成波峰。蛛网曲线呈现峰谷迭起的曲线形式。两种类型酸性火山岩微量元素特征、蛛网图曲线与对应的安山岩较为相似，属混源岩浆演化的结果。图1-1研究区火山岩分布图1.第四系;2.狮子沟组;3.油沙山组;4.大煤沟组;5.怀头他拉组;6.城墙沟组;7.阿木尼克组;8.牦牛山组火山岩段;9.牦牛山组浅变质岩段;10.牦牛山组碎屑岩段;11.寒武—奥陶混杂岩带;12.中性侵入岩;13.断裂;14.火山口Fig.1-1VolcanicsdistributioninresearchareaTS3S2S1PhU3U2U1FO3O2O1BPc024681012143539434751555963677175SiO2Na2O+K2O钾玄岩系列高钾钙碱性系列钙碱性系列低钾(拉斑)系列01234567404550556065707580SiO2K2O图2-1火山岩TAS图解图2-2火山岩SiO2—K2O图Fig.2-1volcanicsTASdiagramFig.2-2volcanicsSiO2-K2Odiagram1101001000LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu样品/球粒陨石D4012GS1P10-5REE1P12-11REE1P19-32REE1稀土元素球粒陨石标准化分布型式图1101001000LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu样品/球粒陨石图3-2-22牦牛山组酸性火山岩稀土分配曲线图图2-3安山岩稀土分配曲线图图2-4酸性火山岩稀土配分曲线图Fig.2-3andesitesREEpatterncurveFig.2-4acidvolcanicsREEpatterncurve1101001000RbBaThUKTaNbLaCeSrNdPZrHfSmTiYYbLu岩石/原始地幔P10-5REE1P12-11REE1P19-32REE1D4012GS10.11.10.100.1000.RbBaThUKTaNbLaCeSrNdPZrHfSmTiYYbLu岩石/原始地幔图2-5安山岩ORG标准化蛛网图图2-6酸性火山岩ORG标准化蛛网图Fig.2-5andesitesORGspiderdiagramFig.2-5AcidvolcanicsORGspiderdiagram表2-1火山岩主量元素含量Table2-1majorelementscontentofvolcanics样品编号岩性SiO2Al2O3Fe2O3FeOMgOCaONa2OK2OTiO2MnOP2O5LOSSTotalALKδA/CNKP3-16REE1粗面英安岩64.6913.792.560.500.462.960.149.180.110.0430.0334.7199.179.783.840.74P3-21REE1流纹岩72.7711.550.740.350.142.151.088.390.100.0210.0192.4699.779.712.980.66P5-3REE1流纹岩71.6712.031.520.470.801.541.876.060.270.0250.0533.3999.708.202.160.85P10-3REE1英安质晶屑凝灰岩62.9914.103.921.700.853.083.914.500.530.0460.203.9299.768.763.400.84P10-5REE1安山玻质岩61.8818.570.892.702.770.479.250.120.800.0140.271.8799.609.544.541.35P12-11REE1粗面安山岩53.9416.834.752.544.124.186.171.181.050.0860.164.3199.317.694.421.04P12-12REE1杏仁状流纹岩71.9914.081.250.260.190.702.975.96