内蒙古新胜屯地区晚侏罗世火山岩的成因分析

内蒙古新胜屯地区晚侏罗世火山岩的成因分析

0晚侏罗世火山岩兴安山脉中生代岩浆活动强烈，形成了大面积的火山岩和许多花岗岩。内蒙古新胜屯地区位于大兴安岭中南段,大地构造上属于内蒙古中部地槽褶皱系东北段。前人曾对乌兰浩特地区(包含新胜屯地区)的中生代花岗岩做过研究(林强等,2004;葛文春等,2005;周漪等,2011;丁卫平等,2013),但未包含对晚侏罗世花岗岩的研究。因此,在1∶5万新胜屯幅区域矿产地质调查时,根据岩体的产出特征、岩石学及地球化学特征,确定了新生屯地区晚侏罗世花岗岩具有A型花岗岩的特征,并对其成因类型、岩浆岩源区及构造背景进行了讨论。1岩石岩石学特征新胜屯地区花岗岩主要由新胜屯、巨安屯及白辛林场3个岩株组成(图1),分别呈北西向不规则状、近南北向长条状展布,出露总面积约70km新胜屯地区花岗岩岩性主要为中粒花岗岩、花岗斑岩及钾长花岗斑岩,在R中粒花岗岩:主要分布在白辛林场岩体,岩石呈浅肉红色、灰白色,似斑状结构,块状构造。矿物成分(图3a):石英呈他形粒状,粒径2.0~3.0mm,质量分数为30%~35%;钾长石呈半自形、他形粒状,粒径2.0~3.0mm,质量分数为40%~45%;斜长石呈半自形板状,柱长0.5~1.0mm,质量分数为15%~20%;黑云母呈自形片状,质量分数约为5%。岩石具绢云母化、绿泥石化。钾长花岗斑岩:主要在新胜屯岩体出露,岩石浅红色-浅黄色,斑状结构,块状构造。斑晶以钾长石(图3b)为主,少量石英及斜长石,粒径1.0~4.0mm,质量分数为30%~40%;基质由微细长石、石英及少量黑云母组成。岩石具绢云母化、高岭土化。花岗斑岩:该岩石在3个岩体中都有出露,岩石呈灰色、浅黄色,斑状结构,块状构造。斑晶为斜长石(图3c)、钾长石、石英和少量黑云母,质量分数为30%~40%;斜长石呈板状,长约2.0mm;钾长石为条纹长石,粒径0.2~2.0mm;石英多呈浑圆状,粒径0.1~1.0mm;黑云母呈片状,基质具文象结构。岩石具绢云母化、绿泥石化。2稀土元素和微量元素主量元素分析使用电感耦合等离子体发射光谱仪ICAP-6300;微量元素和稀土元素采用酸溶法制备样品,使用电感耦合等离子体质谱仪XSeries2分析。岩石主量、微量和稀土元素分析结果分别见表1及表2。2.1岩石岩浆结晶分异程度i新胜屯地区花岗岩SiO新胜屯花岗岩的分异指数(DI)为89.06~96.12,平均值为93.25。说明岩石岩浆结晶分异程度较彻底。碱度率(AR)值为2.87~4.64,平均值为3.69,在AR-SiO2.2a型火山岩a型新胜屯花岗岩的稀土元素总量(∑REE)较高,为162~167g/t,平均值为164g/t;LREE/HREE比为7.81~11.61,平均值为9.27,显示出新胜屯花岗岩轻稀土富集、重稀土亏损的特点,表明岩石的分馏程度较高;δEu为0.25~0.57,为Eu的负异常,Eu亏损显著;稀土元素配分曲线呈轻稀土富集的不对称右倾的A型花岗岩特有的“海鸥型”展布(顾连兴,1990;吴锁平等,2007)(图6)。微量元素含量分别为:Rb95.7~175g/t,平均值141g/t;Th10.0~13.5g/t,平均值12.1g/t;Nb11.3~17.5g/t,平均值13.7g/t;Zr134~214g/t,平均值177g/t;Sr60.3~99.5g/t,平均74.8g/t;Ba273~853g/t,平均值480g/t;Cr11.2~13.0g/t,平均值12.1g/t;Ni2.53~6.32g/t,平均值4.01g/t。元素Rb、Th、Zr、Sr、Ba等的含量范围及平均值与Whalen等(1987)的A型花岗岩相似,显示出高场强元素Zr及大离子亲石元素Rb、Th等含量较高、过渡元素Cr、Ni含量较低的A型花岗岩的特征(苏玉平等,2005;翁望飞等,2011)。在微量元素原始地幔标准化蜘网图(图7)上表现为高场强元素Zr、Y、Ce及Rb、Th、K、Sm、Nd富集、Sr、Ba、P、Ti亏损的特征,显示出岩石的分离结晶作用强烈。3岩石成因及其形成的构造背景3.1构造运动学和地壳岩石新胜屯花岗岩规模不大,以岩体的形式产出,具有A型花岗岩的产出特征(魏春生,2000),而在岩石地球化学成分上表现为A型花岗岩的特征。在Na关于A型花岗岩的成因模式目前还没有统一的认识,主要包括以下几种观点:幔源碱性岩浆分异产生残留的A型花岗质熔体(许保良等,1990;韩宝福等,1997;Pearceetal.,1984;Eby,1990,1992);幔源拉斑质岩浆极度分异或者底侵的拉斑玄武岩低度部分熔融(Frostetal.,1997);源自地幔岩石重熔分异形成碱性花岗岩(赵振华等,1996);幔源碱性岩浆与地壳物质相互作用生成正长岩岩浆源区,正长岩岩浆进一步分异或与地壳物质混染(邱检生等,1996;刘昌实等,2003;Dickin,1994;Litvinovskyetal.,2000,2002);地幔岩浆底侵加热下地壳岩石熔融(Creaseretal.,1991;Andersonetal.,1992;Ramoetal.,2003);岩石圈地幔的部分熔融(王涛等,2009);幔源、壳源岩浆的混合作用等(Yangetal.,2006)。新胜屯地区花岗岩Sr、Ba的亏损指出岩石的分离结晶作用强烈;(Rb/Yb)3.2岩石圈构造环境Loiselle等(1979)将A型花岗岩的构造背景定义为“非造山”的张性环境,目前它的范围不仅限于板内裂谷的非造山环境,还包括了造山晚期、造山后期等多种与俯冲有关的构造环境(王德滋等,1995;樊金涛,2001;李小伟等,2010;Eby,1990)。以下从岩体野外地质条件和岩石地球化学特征2个方面对新胜屯地区花岗岩的构造环境进行探讨。新胜屯、巨安屯及白辛林场3个岩体矿物组成及化学成分均匀,岩体形态在平面呈不规则状及条形,岩体内部未见有定向组构及岩浆面理等主动侵位造成的构造应变,岩体与围岩的接触界面多呈树枝状脉体侵入,这些特征说明岩体应属于构造被动就位。从岩石化学组分角度,Eby(1992)将A型花岗岩分为A大兴安岭地区在晚侏罗世时受伸展作用引起大规模的火山爆发,而火山爆发又进一步提高了上部地壳的渗透性,为以后的岩浆侵位的形成提供了条件(邵济安等,1999)。晚侏罗世—早白垩世发生了大规模的板内非造山花岗岩侵位,这是岩石圈伸展的重要表现(邵济安等,1998)。本次确定的A型花岗岩时代为晚侏罗世,形成于火山喷发后的张性构造环境,因此它的产出佐证了大兴安岭中南段在晚侏罗世处于伸展作用阶段。4岩石地球化学特征(1)新胜屯地区花岗岩形成于晚侏罗世,岩石中未见有碱性暗色矿物,其岩石化学成分具有下列特征:高硅、高碱、富钾和贫镁、低钙,TFeO/MgO比值高,分异指数(DI)、碱度率(AR)及铝饱和指数A/NCK较高,在CIPW标准矿物中都出现有刚玉(C);稀土元素总量高,轻稀土富集,Eu亏损显著,稀土元素配分曲线呈不对称右倾的“海鸥型”展布;微量元素Zr、