柴北缘布赫特山一带滩间山群火山岩岩石地球化学特征及构造环境分析.pdf

陕西地质 GEOLOGY OF SHAANXI第 41 卷 第 1 期2023 年 6 月Vol.41 No.1June，202314柴北缘布赫特山一带滩间山群火山岩岩石地球化学特征及构造环境分析作者简介：王凤瑞，女，34 岁，工程师，主要从事地质矿产勘查及项目管理工作。柴达木盆地北缘构造带位于青藏高原东北部，南祁连板块和柴达木板块结合部位。研究区位于柴达木盆地北缘（柴北缘）欧龙布鲁克陆块东北部布赫特山老虎口南一带（图 1）。它西起阿尔金断裂带附近的小赛什腾山，向东经鱼卡河、锡铁山、泉吉山、直至青海省都兰县的野马滩一沙柳河一带，北西向延伸超过 700 公里。北界以宗务隆青海南山断裂与宗务隆构造带相隔，南界为柴北缘深断裂，东西分别以哇洪山一温泉断裂和阿尔金平移断裂为界。柴北缘以乌兰鱼卡断裂为界可分为北部的欧龙布鲁克陆块和南部的柴北缘缝合带12。王凤瑞，王侃，赵文平（陕西矿业开发工贸有限公司，陕西 西安 710054）摘要：柴北缘布赫特山一带滩间山群的火山岩以钙碱性为主，少量具有拉斑玄武岩趋势，岩性以安山岩为主；主量元素具有低 Ti 的特点（TiO2 平均值 1%）；稀土元素以轻稀土富集，具有明显的 Eu 负异常为特征；在微量元素蛛网图上，样品显示大离子亲石元素富集，亏损高场强元素，Nb、Ta 呈现明显的“槽”。显示其形成于岛弧环境。关键词：柴北缘；滩间山群；岛弧中图分类号：P588.14;P584 文献标志码：A 文章编号：1001-6996（2023）01-0014-05图 1 研究区构造位置图Fig.1 Structural Location of the Study Area15王凤瑞等：柴北缘布赫特山一带滩间山群火山岩岩石地球化学特征及构造环境分析1.研究区地质背景滩间山群主要出露于布赫特上东南部的希那哈特-查汗赛乌斯-老虎口一带。滩间山群出露总面积约约 28.5km2。成北西南东向展布。在希那哈特呼吉日特一带构成一复式向斜，南翼希那哈特查汗赛乌斯一带地层出露较好，而北翼因断层切割和第四系覆盖出露不全。滩间山群与下伏青白口系丘吉东沟组、蓟县系狼牙山组为断层接触，其上与晚泥盆世牦牛山组角度不整合接触。2.滩间山群岩石学特征滩间山群火山岩主要岩性为绿色绿帘阳起片岩、灰色（含砾）透闪钠长片岩和绿色阳起钠长片岩。绿色绿帘阳起片岩：呈片状构造，显微粒状纤状变晶结构。岩石经受变质和蚀变分解作用，使原岩石中的矿物和结构均消失殆尽，很难确定原岩名称。阳起石（62-63%），绿帘石（25-26%），钠长石（11-12%），粒径 0.02-0.05mm。受应力作用造成阳起石平行定向排列形成片状构造。灰色（含砾）透闪钠长片岩：呈片状构造，纤维粒状变晶结构。原岩经变质和蚀变分解，造成原生矿物和结构不清。蚀变分解矿物为钠长石（54-55%），混浊，显示高岭土化，粒径 0.06-0.08mm，定向分布。变质形成的透闪石和绿泥石，受应力作用，造成矿物平行定向分布，形成片状构造。绿色阳起钠长片岩：呈片状构造，纤维粒状变晶结构。岩石经蚀变分解和变质作用，使原岩中的矿物和结构不清。蚀变分解形成钠长石（45-46%）、阳起石（42-43%）、绿帘石（5-6%）、石英（4-5%）、钾长石（1%）、榍石（1%），颗粒大小0.06-0.08mm。受变质应力作用阳起石聚集成条纹，平行相间排列，形成片状构造。滩间山群这些主要岩石其原岩均为中基性火山岩。3.火山岩地球化学特征滩间山群火山岩的 SiO2含量在 49.61-66.69%，平均为 59.92%，显示出低 Ti、P 的特点，TiO2含量在0.41-1.06%之间，平均为 0.80%，与岛弧火山岩相似（TiO21）；P2O5含量除3号样品外，其余在0.04-0.23%之 间，平 均 为 0.15%。MgO（1.62-8.72%）和 CaO（2.34-11.76%）含量变化范围较大，Al2O3（12.46-16.08%）、Na2O（1.70-4.37%）和 K2O（0.18-3.62%）的含量较低，且多数样品的钠含量高于钾，显示钠质火山岩（表 1）。在 SiO2Na2O+K2O 图解（图 2）中，火山岩全投点于亚碱性区。在 AFM 图解（图 3）中，大部分位于钙碱性系列区。采用 FeO*/Mg-SiO2和 FeO*/Mg-FeO*图解进行判别，在 FeO*/Mg-SiO2图解中，也基本落在钙碱性系列区，仅 4 号样品落入了钙碱性系列和拉斑玄武岩系列的分界线附近，在 FeO*/Mg-FeO*图解中，也基本落在钙碱性系列区，样品位于钙碱性和拉斑玄武岩系列的重叠区域（图 4），说明 4 号样品具有拉斑玄武岩系列的演化趋势。表 1 滩间山群火山岩主量元素测试成果Table 1 Analysis of the Major Elements concentration样品编号123456镜下定名阳起钠长片岩阳起钠长片岩透闪钠长片岩透闪钠长片岩透闪钠长片岩钠长绿帘阳起片岩SiO264.81 57.92 66.69 49.61 57.38 63.11 TiO20.53 0.87 0.95 1.06 0.41 0.99 Al2O316.08 12.84 12.46 14.55 15.53 15.22 Fe2O32.28 2.47 3.11 1.74 2.59 3.83 FeO2.39 3.92 3.48 9.56 5.26 4.86 MnO0.11 0.19 0.08 0.24 0.20 0.20 MgO1.62 7.52 2.21 8.72 5.75 3.01 CaO6.62 7.16 3.61 11.76 8.96 2.34 Na2O3.60 4.37 1.70 2.48 3.69 2.65 K2O1.71 2.50 3.55 0.76 0.18 3.62 P2O50.23 0.23 2.13 0.08 0.04 0.16 16王凤瑞等：柴北缘布赫特山一带滩间山群火山岩岩石地球化学特征及构造环境分析图 4 滩间山群火山岩 FeO*/Mg-SiO2和 FeO*/Mg-FeO*图解Fig.4 FeO*/Mg-SiO2 and FeO*/Mg-FeO*Diagram of Volcanic Rock in Tanjianshan Group滩间山群遭受了绿片岩相变质作用，很可能会导致岩石中碱质，尤其是钠含量的增高（王惠初，2003）；另一方面，根据火山岩的岩石学特征，可以看出火山岩普遍遭受后期蚀变作用的影响，可能有K、Na 元素的带入与带出，所以硅碱图对变质蚀变强烈的岩石的定名只具有一定的参考意义。所以，应用 Zr/Ti-Nb/Y 微量元素分类图解，六个样品点均落入了玄武岩和安山岩区域内（图 5）。研究区滩间山群火山岩稀土总量（REE）介于114.96-224.97ppm 之间，轻稀土总量（LREE）为101.78-192.85ppm，重稀土总量（HREE）为 12.18-32.12ppm，轻稀土与重稀土的比值（LREE/HREE）为 6.00-9.26，(La/Yb)N为 6.24-10.68，轻稀土内部分馏参数(La/Sm)N为 3.36-3.84，重稀土内部分馏参数(Gd/Yb)N为 1.59-2.24，反映火山岩稀土总量较低，轻稀土强烈富集，重稀土元素内部分馏不明显。此外，6 个样品均显示明显的铕负异常（图 6），可以看出，滩间山群火山岩稀土明显向右倾斜，属于轻稀土富集型，整体呈不对称的“V”字型分布。图 2 滩间山群火山岩 SiO2Na2O+K2O 图解Fig.2 SiO2Na2O+K2O Diagram of Volcanic Rock in Tanjianshan Group图 3 滩间山群火山岩 AFM 图解Fig.3 AFM Diagram of Volcanic Rock in Tanjianshan GroupA-碱性系列 S-亚碱性系列T-拉斑玄武岩系列 C-钙碱性系列图 5 滩间山群火山岩 Zr/Ti-Nb/Y 微量元素分类图解Fig.5 Zr/Ti-Nb/Y Diagram of Volcanic Rock in Tanjianshan Group17王凤瑞等：柴北缘布赫特山一带滩间山群火山岩岩石地球化学特征及构造环境分析图 7 滩间山群火山岩 MORB 标准化微量元素蛛网图Fig.7 Primitive mantle-normalized trace elements distribution patterns of Volcanic Rock in Tanjianshan Group滩间山群火山岩中 Cs、Rb、Ba、Th、K 等活动性较强的大离子亲石元素较为富集，其中 Cs、Rb、Ba、K 变化范围较大。这些大离子亲石元素在微量元素蛛网图上整体显示为一“隆起”（图 8），即相对密集。Nb、Ta、Nd、Ti、Y 等高场强元素含量相对较低，说明样品亏损 Nb、Ta 和 Ti 等高场强元素。4.火山岩构造环境讨论关于柴北缘出露的滩间山群其火山岩的构造环境存在着较大争议，一种观点认为其为岛弧火山岩3；一种观点认为火山岩具有陆内裂谷火山岩的特征4；另一种观点认为滩间山群从下往上经历了陆内裂谷-岛弧的演化特征5-7。李峰在锡铁山矿区东段绿石岗一带原划 O3tnb中发现变玄武质凝灰岩-变英安流纹质火山岩组合，认为其是双峰式火山岩，因而认为滩间山群经历过裂谷演化阶段5。图 6 滩间山群火山岩球粒陨石标准化稀土元素配分图Fig.6 REE Distribution of Volcanic Rock in Tanjianshan Group图 8 中酸性火山岩 lg-lg 图解（据 Rittmann，1970）Fig.8 lg-lg Diagram of Volcanic Rock in Tanjianshan GroupA：板内稳定区火山岩；B：消减带火山岩（岛弧或陆缘弧）；C：A、B 区演化的碱性火山岩，其中钾质火山岩与消减带有关，钠质者多与板内去有关A：N 型 MORB；B：E 型 MORB 和板内拉斑玄武岩；C 碱性板内玄武岩；D：火山弧玄武；图 9 玄武岩 Th-Hf-Ta 和 Th-Hf-Nb 判别图解（据 wood，1980）Fig.9 Th-Hf-Ta and Th-Hf-Nb Diagram of Volcanic Rock in Tanjianshan Group18王凤瑞等：柴北缘布赫特山一带滩间山群火山岩岩石地球化学特征及构造环境分析参考文献：1青海省地质矿产开发局.青海省区域地质概论1：100 万青海省地质图说明书 M.北京：地质出版社，2007：7-1622郝国杰，陆松年等.柴达木盆地北缘前泥盆纪构造格架及欧龙布鲁克古陆块地质演化 J.地学前缘，2004，11（3）：3王惠初，陆松年等.柴达木盆地北缘滩间山群的构造属性及形成时代 J.地质通报，2003，22（7）4青海省地矿局.1991.青海省岩石地层 M.武汉：地质出版社，19975李峰，吴志亮，李保珠等.柴达木盆地北缘滩间山群新厘定 J.西北地质，2006，39（3）：6单文琅，宋鸿林，傅昭仁等.构造变形分析的理论、方法和实践 M.北京：中国地质大学出版社，19907 邱家骧.火山岩成分与板块构造环境J.地质科技情报，1983，1(1)：6-16Geochemical Characteristics And Tectonic Environment Of Volcanic Rocks Of Tanjianshan Group In Buhete Mountain Area，Northern Qaidam BasinWang Fengrui，Wang Kan，Zhao Wenping（Shaanxi Mining Development Industry and Trade Co.，LTD.，Xian，Shaanxi 710054）Abstract：The volcanic rocks of the Tanjianshan Group in the Buhete Mountain area in the northern margin of Qaidam Basin are mainly calc alkaline，with a small amount of tholeiitic trend，and the lithology is mainly andesite;The main element has the characteristic of low Ti(with an average value of TiO2 less than 1%);Rare earth elements are enriched with light rare earth elements，characterized by significant negative Eu anomalies;On the spider web diagram of trace elements，the sample shows enrichment of large ion lithophile elements，loss of high field strength elements，and obvious grooves in Nb and Ta.It shows that it was formed in an island arc environment.Key words：Northern margin of Chai;Tanjian Mountain Group;island arc在 lg-lg 图中，5 个火山岩样品均位于 B 区，即消减带火山岩中（图 9）。在 Th-Hf-Ta 和 Th-Hf-Nb判别图解中，6 件样品均位于火山弧玄武岩区域内，其中 4 号样品位于 D 区中的钙碱性玄武岩区略靠近岛弧拉斑玄武岩区(图 10)。5.结论（1）布赫特山一带滩间山群火山岩以钙碱性为主，少量具有拉斑玄武岩趋势，岩性以安山岩为主；（2）主量元素具有低 Ti 的特点（TiO2平均值 1%）；稀土元素以轻稀土富集，具有明显的 Eu 负异常为特征，显示大离子亲石元素富集，亏损高场强元素；（3）在各种判别图解中也都落入了火山弧区域内（消减带）。综上所述，岩石地球化学等特征均显示，布赫特山一带的火山岩应形成于岛弧环境。（下接第 25 页）*aeromagnetic T and inversion interpretation results of gravity，magnetic and electrical integrated geophysical profiles at a scale of 1：50，000，the inference basis for the overall corresponding blind Sushui Group and its distribution shape along the aeromagnetic anomaly zone appearing at the counties of Hancheng，Heyang，Pucheng and Fuping is proposed in this paper for the first time.At the same time，the whole strata of the blind Sushui Group have shapes like a fold，with NE-SW spreading，steep angle at the northwest wing and slow southeast wing.The inference of this blind Sushui Group is helpful to the prospecting and prediction of the Yangshanzhuang type iron ore in the volcanic sedimentary metamorphic type of iron ore in Shaanxi Province.Key words：the northern side of the Weihe River;gravity and magnetic anomalies;3D inversion;blind Sushui Group;ferrosilicon construction