新疆阿吾拉勒山一带下石炭统大哈拉军山组岩石地球化学特征及成因探讨

新疆阿吾拉勒山一带下石炭统大哈拉军山组岩石地球化学特征及成因探讨

阿珠拉尔山脉位于伊宁地块中部，出露层主要为石碳系。自下而上由大哈拉军山组火山岩、阿克沙克组碎屑岩—碳酸盐岩、上石炭统伊什基里克组火山岩组成。长期以来,关于新疆西天山地区大哈拉军山组火山岩产出的构造环境,地质工作者们存在较多的争议,其中不少学者认为其产自大陆裂谷环境。最近几年随着研究程度的加深,特别是通过1∶5万区域地质矿产调查和专题研究,越来越多的学者认为这是一条岛弧火山岩带。本文重点讨论大哈拉军山组火山岩的岩石化学、地球化学特征,在此基础上对其产出的大地构造环境进行初析。1岩石化学特征大哈拉军山组与上覆地层下石炭统阿克沙克组和上石炭统伊什基里克组为角度不整合接触;与下伏地层志留系阿克牙子组、青白口系库什台群不整合接触。野外调查的结果,该组主要由火山熔岩和火山碎屑岩两部分组成。熔岩以安山玢岩、玄武质安山岩、英安岩、安山岩为主。本次调查于大哈拉军山组采集了12件岩石化学样品(由宜昌地质矿产研究所测试,其中微量元素采用ICP—MS分析,精度符合有关要求。见表1)。测试数据在火山岩的TAS图解中,5件位于安山岩区,4件投入英安岩区,3件落入流纹岩区(图1)。TAS图解与由SiO2含量确定的岩石类型一致。大哈拉军山组火山岩的主要岩石化学指数呈现较规律的变化(图2),里特曼指数在流纹岩—英安岩中总体小于3.3,平均1.6;在安山岩中平均4.4,而在玄武岩中为3.2。分异指数SI在流纹岩—英安岩、安山岩、玄武岩中平均值表现出递增趋势,依次为11.3、14.6、25.0。碱度值AR、固结指数DI、长英指数FL、铁镁指数MF呈现随SiO2含量减少而降低的特征,具体是:AR平均值依次为2.2、2.1、1.5,DI平均值为75.5、66.7、44.3,FL平均值是67.4、64.2、48.1,MF平均值77.1、72.5、65.7。随SiO2含量由小到大的变化,各氧化物值均呈现出有规律的变化。除碱值(Na2O+K2O)随SiO2含量的增加而增大外,其它氧化物值随SiO2含量的增加而减小。由图2看出,a、b、d和e四幅图线性关系好,而g、h两幅图基本呈线性关系,c、f两幅图线性关系较差。表明岩浆在其岩浆源和上升通道运移过程中,未受大陆型地壳物质的混染,围岩对Si、Al、Mg、Mn、P和Ti影响弱,而对K、Na和Ca影响较强,所以前者基本呈线性关系,后者线性关系差。根据里特曼计算公式δ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43),大哈拉军山组的12件样品的里特曼指数值为0.79～3.84,其值小于4,为钙碱性岩系。只有10、12样品的里特曼指数值大于4,为碱性岩系,且Na2O含量大于K2O,属钠质类型(太平洋型)。经查这两个样品的野外取样位置靠近岩体边部,可能是由于后期岩浆热液富碱而发生混染造成的。总体上大哈拉军山组岩石属钙碱性系列。在硅碱图上(图3),有10件样品投点于亚碱性系列区,只有10、12号两个样品落在碱性系列区。进一步以FeOt—K2O+Na2O—MgO图解加以区分(图4),投点全部落入钙碱性系列区。因此,大哈拉军山组火山岩属钙碱性系列岩石,总体显示钙碱性系列特色(图3、4)。2哈拉阿尔哈姆群的地球化学特征2.1稀土元素及微量元素特征大哈拉军山组稀土元素含量见表2。稀土总量介于97.89×10-6～222.87×10-6之间,平均含量为140.71×10-6。轻稀土59.60×10-6～160.31×10-6,平均为101.8×10-6,重稀土59.60×10-6～160.31×10-6,平均为31.28×10-6,LREE/HREE为1.57～3.79,平均为2.61,其比值较小,表示岩浆分异程度较强。它们在稀土元素配分曲线上(图5)表现为右倾型,轻稀土明显富集,重稀土较为亏损。各样品稀土配分曲线的吻合程度较好,反映属同一岩浆房的产物。∑REE及LREE/HREE变化范围大,显示火山岩浆的演化具长期性和多期次的特色,或是岛弧特征的体现。除9和10号样品外,其余10件样品的δEu均<1,其值为0.64～0.98,平均0.71,为铕弱负异常(铕弱亏损型),表明岩浆分异程度较高。(La/Sm)N比值均大于1,比值为2.03～4.71,平均为3.24,反映轻稀土之间分馏程度较好。(Gd/Yb)N为0.98～1.79,平均为1.26,其值较大,说明重稀土之间分馏不明显。δCe比值在少数样中大于1,多数小于1,平均为0.89,显示地壳岩石特征。(La/Yb)N比值为2.11～9.59,平均值为11.04,因而稀土配分曲线呈右陡倾式。2.2微量元素地球化学微量元素分析数据见表3。在岩石微量元素地球化学模型(图6)与典型火山(岛)弧玄武岩的地球化学型式一致,微量元素的分布特点是为“先隆后凹”型式,表现为Sr、K、Rb、Ba、Th、Ta、Nb、P、Ce、Hf和Sm的选择性富集,丰度较高,明显高于大洋中脊玄武岩,尤其是大离子K、Rb、Ba、Th、Ta、Nb和P高出大洋中脊玄武岩2～80倍,而Ti、Y、Yb、Sc和Cr的丰度值低于大洋中脊玄武岩,明显亏损,但起伏较大,特别是Cr几乎低一到二个数量级,这些特点在微量元素地球化学模型图上表现得十分明显。(Rb/Yb)N比值均大于1,平均达49.66。这种参数特征明显区别于不相容元素强亏损(Rb/Yb)N<1的洋中脊玄武岩,而与岛弧玄武岩相似。所有样品的Ta/Hf均>0.1,其值为0.10～0.31,平均0.22;Th/Ta远>4,其值为4.09～39.04,平均17.40。这些参数均显著不同于E—MORB(平均Th/Ta=1.64),亦与岛弧玄武岩相近。利用Pearce(1984)的有关图解(图7、8)进行构造环境判别,在图7中投点于大陆边缘弧区,弧后盆地区没有投点;在图8中投点位于岛弧玄武岩和安山岩区。综合上述,大哈拉军山组火山岩产出的构造环境应位于靠大陆边缘的岛弧区。3大