内蒙古东乌珠穆沁旗辉音敖包一带火山岩地层及岩石组合特征

内蒙古东乌珠穆沁旗辉音敖包一带火山岩地层及岩石组合特征

近年来，利用火山岩岩地球化学特征来判断大地构造环境非常普遍。但对火山岩地层特征的研究声音很小。内蒙古东部大量分布着中生代火山岩,和研究区相关的主要是满克头鄂博组(以酸性火山岩为主)、玛尼吐组(以中性火山岩为主)及白音高老组(以酸性火山岩为主),均为侏罗纪火山岩地层;冀北地区亦广泛分布着中生代火山岩,主要为张家口组火山岩地层一段(以酸性火山岩为主)、二段(以中性火山岩为主)、三段(以酸性火山岩为主)。若单从岩石组合特征进行区域对比,很难建立统一标志。本文将火山岩地层及岩石组合特征与火山活动规律相结合,利用岩性柱对比、火山岩相分析及年代学(SHRIMP)约束等研究手段,建立合理的对比标志。有利于建立统一的区域对比标志。1地质背景及地层研究区位于内蒙古自治区北东部,行政区划属锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗(以下简称东乌旗)管辖。由于靠近中蒙边境,地质矿产研究程度总体较低。20世纪50年代至70年代,先后完成了1∶100万区域地质调查和1∶20万区域地质调查。本区晚古生代处于西伯利亚板块(Ⅰ级)之东南大陆边缘(Ⅱ级),东乌旗—扎兰屯晚古生代边缘弧(Ⅲ级)。中生代属滨太平洋构造域,位于大兴安岭中、新生代岩浆岩带(Ⅰ级)。工作区出露的地层主要为晚泥盆世海相地层、晚侏罗世及早白垩世火山岩地层。本文从地层学、年代学方面对研究区火山岩进行归纳,建立对比标志。本文将主要谈及晚侏罗世和早白垩世火山岩。2地质特征及剖面位置(1)晚侏罗世满克头鄂博组(J3mk)总体空间展布状态呈北东向。根据地层内岩石组合、火山岩相、火山演化等特征判别其火山机构为破火山类型,并划分为3个段:一段,出露范围不连续,仅于古地貌低洼处可见零星的喷发-沉积相产物,厚度不稳定,为10~50m,岩石组合以凝灰质砾岩、凝灰质砂砾岩、沉凝灰岩为主,局部夹流纹质凝灰岩、流纹岩,代表破火山初始爆发阶段;二段,出露范围广泛,构成满克头鄂博组的主体,主要为爆发相产物,出露厚度2119m,岩石组合以流纹质熔结凝灰岩、流纹质熔结角砾凝灰岩为主,夹流纹质凝灰岩、流纹岩,代表破火山大规模爆发阶段;三段,出露面积较小,仅分布于破火口附近,为一套爆发-沉积相产物,出露厚度39.5~314m。岩石组合以凝灰质砾岩、凝灰质砂砾岩、沉角砾凝灰岩、沉凝灰岩为主,夹流纹质凝灰岩。代表破火山塌陷沉积阶段。实测剖面位置见图1中A-A’。(2)早白垩世玛尼吐组(K1mn)主体未在测区内,总体空间展布呈北东向。根据岩石组合、火山岩相、火山活动等特征判别其火山机构为层状火山类型,并划分为2个段:一段,为石英粗安质熔结角砾凝灰岩夹石英粗安岩、石英粗安质角砾熔岩及安山岩,出露厚度约590m;二段,为石英粗安质熔结角砾凝灰岩夹沉角砾凝灰岩、沉凝灰岩,出露厚度约850m。该组实测剖面位置见图1中B-B’。(3)早白垩世白音高老组(K1b)出露于工作区的北东角及南西角,总体空间展布状态亦呈北东向。根据岩石组合、火山岩相、火山活动等特征判别其火山机构为层状火山类型并划分为2个段:一段,出露局限,仅于古地貌低洼处发育零星的喷发-沉积相产物,出露厚度20~40m。岩石组合以沉角砾凝灰岩、凝灰质砂砾岩、凝灰质砂岩为主,局部为砾岩夹砂岩;二段,流纹岩、流纹质熔结凝灰岩夹流纹质凝灰岩,出露厚度约930m。该组区域上含:FerganoconchacurtaChernyshev,F.sibiricaChern.,F.minorMartinson,F.subcentralisCheru.等动物化石及Equisetumcf.naktongenseTateiwa,Carpolithussp.等植物化石,其中瓣鳃化石组合是辽西热河生物群的重要分子,Equisetumnakfongense为朝鲜晚侏罗世洛东植物群的重要分子。工作区内未采到化石。该组实测剖面位置见图1中C-C’。(4)《1∶20万贺斯格乌拉幅区域地质调查报告》中晚侏罗世查干诺尔组特征为:上部,灰紫色安山质岩屑晶屑凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩、火山角砾岩、熔结凝灰岩、安山岩;中部,一套灰色、灰褐色流纹质含火山角砾凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩、流纹岩夹熔结凝灰岩及含砾硬砂岩及含砾硬砂岩的酸性熔岩及酸性火山碎屑岩;下部,褐黄色、灰黄色火山角砾凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩、层凝灰岩夹灰白色凝灰岩及绿褐色中粒硬砂岩,夹凝灰质砂岩、砂砾岩的中性火山碎屑岩。布拉格哈达组特征为:灰紫色流纹岩、紫褐色含火山角砾凝灰岩、灰色角砾熔结凝灰岩、灰-灰黄色火山角砾岩夹珍珠岩、黑曜岩。(5)《内蒙古自治区岩石地层》中晚侏罗世满克头鄂博组为一套酸性火山熔岩、酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩,偶夹中性火山岩。玛尼吐组为一套中性火山熔岩、中酸性火山碎屑岩夹粗安岩、火山碎屑沉积岩、沉积岩夹少量酸性火山岩。白音高老组为杂色酸性火山碎屑岩、酸性熔岩、酸性熔结凝灰岩夹中酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩、沉积岩及安山岩。工作区内火山岩与《1∶20万贺斯格乌拉幅区域地质调查报告》、《内蒙古自治区岩石地层》中的火山岩柱状对比图见图2。3测年样品的采集笔者在满克头鄂博组(J3mk)二段内采集2件同位素测年样品(图1,TW1、5),于玛尼吐组(K1mn)一段内采集1件同位素测年样品(图1,TW2),于白音高老组(K1b)二段内采集3件同位素测年样品(图1,TW3、4、6)。其中样品TW1(流纹质熔结凝灰岩)、TW2(石英粗安质凝灰熔岩)、TW3(流纹质熔结凝灰岩)、TW4(流纹岩)为SHRIMP锆石U-Pb测年(在北京离子探针中心完成,测试手段详见该实验室章程),样品TW5(流纹质熔结凝灰岩)、TW6(石泡流纹岩)为激光烧蚀锆石U-Pb测年(在天津地矿所完成,测试手段详见该实验室章程),相关测试数据及结果见表1~2,图3~4。3.1岩屑及核-原生层结构样品TW1为流纹质熔结凝灰岩,弱熔结凝灰质结构,块状构造。岩石由晶屑、岩屑、玻屑构成,以2mm以下凝灰质物为主。晶屑(25%)由石英、钾长石、斜长石构成,杂乱分布,棱角—他形粒状,大小0.15~2mm,其中长石具高岭土化,石英略显溶蚀外貌;岩屑(20%)呈塑性,似火焰状,大小0.6~12mm,成分为流纹岩,基质微球粒,微粒结构,另见长石、石英斑晶;玻屑(55%)已脱玻为隐晶状霏晶状长英质,呈鸡晶、弧面棱角状,少数略显拉长绕晶定向排列。样品中锆石具有核-增生层结构,年龄加权平均值为(153±2)Ma(MSWD=1.7)。时代归属为晚侏罗世。样品TW5为流纹质熔结凝灰岩,熔结凝灰结构,块状构造。岩石由晶屑(25%)、玻屑(65%)和岩屑(15%)组成,以<2mm的凝灰物为主。晶屑主要为长石、石英,棱角-次棱角状;岩屑呈塑性,多为流纹岩,条带状;玻屑主要呈线纹状,绕晶屑定向分布,已脱玻为霏细状、隐晶状长英质。样品中锆石具有核-增生层结构,206Pb/238U年龄加权平均值为(144±1.1)Ma(MSWD=5.2)。时代归属为晚侏罗世。3.2岩石学和年代学样品TW2为石英粗安质角砾凝灰熔岩,凝灰熔岩状结构,块状构造。岩石由火山碎屑物(55%)和熔岩(45%)组成。火山碎屑物由晶屑、岩屑组成,晶屑由它形粒状斜长石、钾长石构成,星散分布,斜长石具绢云母化,大小0.15~0.5mm;岩屑刚性、丰塑性,不规则状,大小以0.3~2mm的凝灰物为主。熔岩由斑晶、基质组成,斑晶由半自形板状斜长石及少量钾长石构成,星散分布,大小0.3~0.7mm,斜长石具绢云母化;基质由微晶板条状钾长石、斜长石、及少量石英构成,大小0.05~0.1mm,强绿泥石化等。样品中锆石具有核-增生层结构,206Pb/238U年龄加权平均值为(133±2)Ma(MSWD=1.9)。时代归属为早白垩世。3.3岩石学和核-伴生层结构样品TW3为流纹质熔结凝灰岩,熔结凝灰结构,假流纹构造。岩石由晶屑、浆屑、塑变玻屑组成。晶屑(30%)由石英、钾长石、斜长石及少量黑云母构成,星散分布,大小0.2~4mm,棱角状—他形粒状,其中钾长石具高岭土化,斜长石轻绢云母化,石英略显熔蚀状;浆屑(5%)已脱玻为粒状长英质,似豆荚状;塑变玻屑(65%)均已脱玻为霏细、隐晶状长英质,呈蚯蚓状、细纹状绕晶定向分布。样品中锆石具有核-增生层结构,206Pb/238U年龄加权平均值为(135±2)Ma(MSWD=0.83)。时代归属为早白垩世。样品TW4为流纹岩,斑状、基质微晶结构、流纹构造。岩石由斑晶(10%)和基质(90%)组成。斑晶主要为长石(5%)、石英(3%)和黑云母(2%),粒径一般为1~4mm,呈半平行状排列。长石,半自形板状多被磨空;石英,他形粒状,港湾状熔蚀;黑云母,褐色叶片状。基质主要由长石(65%~70%)和石英(20%~25%)组成,粒度<0.1mm。长石多已高岭土化,不均匀结晶,部分矿物颗粒稍大,流纹状聚合。样品中锆石具有核-增生层结构,206Pb/238U年龄加权平均值为(129±3)Ma(MSWD=2.1)。时代归属为早白垩世。样品TW6为石泡流纹岩,为斑状结构,块状构造、石泡构造。岩石由斑晶(5%)和基质(95%)组成。斑晶为长石、石英及黑云母,粒度为1~2mm;基质由<0.2mm的微粒状长英质组成。岩石内石泡发育,呈近圆球状,1.5~6mm。样品中锆石具有核-增生层结构,206Pb/238U年龄加权平均值为(124±0.52)Ma(MSWD=1.9)。时代归属为早白垩世。4区域地层划分混乱模式近年来,关于兴蒙造山带中生代火山岩(本文主要涉及晚侏罗世满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组)的研究取得了长足的进展。众多学者[9,10,11,12,13,14]依据大量的年代学数据对该区火山岩地层划分混乱的现象进行了重新认识