新疆阿吾拉勒山一帶下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組巖石地球化學(xué)特征及成因探討

新疆阿吾拉勒山一帶下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組巖石地球化學(xué)特征及成因探討

阿珠拉爾山脈位于伊寧地塊中部，出露層主要為石碳系。自下而上由大哈拉軍山組火山巖、阿克沙克組碎屑巖—碳酸鹽巖、上石炭統(tǒng)伊什基里克組火山巖組成。長期以來,關(guān)于新疆西天山地區(qū)大哈拉軍山組火山巖產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境,地質(zhì)工作者們存在較多的爭議,其中不少學(xué)者認(rèn)為其產(chǎn)自大陸裂谷環(huán)境。最近幾年隨著研究程度的加深,特別是通過1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查和專題研究,越來越多的學(xué)者認(rèn)為這是一條島弧火山巖帶。本文重點(diǎn)討論大哈拉軍山組火山巖的巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征,在此基礎(chǔ)上對其產(chǎn)出的大地構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行初析。1巖石化學(xué)特征大哈拉軍山組與上覆地層下石炭統(tǒng)阿克沙克組和上石炭統(tǒng)伊什基里克組為角度不整合接觸;與下伏地層志留系阿克牙子組、青白口系庫什臺(tái)群不整合接觸。野外調(diào)查的結(jié)果,該組主要由火山熔巖和火山碎屑巖兩部分組成。熔巖以安山玢巖、玄武質(zhì)安山巖、英安巖、安山巖為主。本次調(diào)查于大哈拉軍山組采集了12件巖石化學(xué)樣品(由宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所測試,其中微量元素采用ICP—MS分析,精度符合有關(guān)要求。見表1)。測試數(shù)據(jù)在火山巖的TAS圖解中,5件位于安山巖區(qū),4件投入英安巖區(qū),3件落入流紋巖區(qū)(圖1)。TAS圖解與由SiO2含量確定的巖石類型一致。大哈拉軍山組火山巖的主要巖石化學(xué)指數(shù)呈現(xiàn)較規(guī)律的變化(圖2),里特曼指數(shù)在流紋巖—英安巖中總體小于3.3,平均1.6;在安山巖中平均4.4,而在玄武巖中為3.2。分異指數(shù)SI在流紋巖—英安巖、安山巖、玄武巖中平均值表現(xiàn)出遞增趨勢,依次為11.3、14.6、25.0。堿度值A(chǔ)R、固結(jié)指數(shù)DI、長英指數(shù)FL、鐵鎂指數(shù)MF呈現(xiàn)隨SiO2含量減少而降低的特征,具體是:AR平均值依次為2.2、2.1、1.5,DI平均值為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。隨SiO2含量由小到大的變化,各氧化物值均呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化。除堿值(Na2O+K2O)隨SiO2含量的增加而增大外,其它氧化物值隨SiO2含量的增加而減小。由圖2看出,a、b、d和e四幅圖線性關(guān)系好,而g、h兩幅圖基本呈線性關(guān)系,c、f兩幅圖線性關(guān)系較差。表明巖漿在其巖漿源和上升通道運(yùn)移過程中,未受大陸型地殼物質(zhì)的混染,圍巖對Si、Al、Mg、Mn、P和Ti影響弱,而對K、Na和Ca影響較強(qiáng),所以前者基本呈線性關(guān)系,后者線性關(guān)系差。根據(jù)里特曼計(jì)算公式δ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43),大哈拉軍山組的12件樣品的里特曼指數(shù)值為0.79～3.84,其值小于4,為鈣堿性巖系。只有10、12樣品的里特曼指數(shù)值大于4,為堿性巖系,且Na2O含量大于K2O,屬鈉質(zhì)類型(太平洋型)。經(jīng)查這兩個(gè)樣品的野外取樣位置靠近巖體邊部,可能是由于后期巖漿熱液富堿而發(fā)生混染造成的。總體上大哈拉軍山組巖石屬鈣堿性系列。在硅堿圖上(圖3),有10件樣品投點(diǎn)于亞堿性系列區(qū),只有10、12號兩個(gè)樣品落在堿性系列區(qū)。進(jìn)一步以FeOt—K2O+Na2O—MgO圖解加以區(qū)分(圖4),投點(diǎn)全部落入鈣堿性系列區(qū)。因此,大哈拉軍山組火山巖屬鈣堿性系列巖石,總體顯示鈣堿性系列特色(圖3、4)。2哈拉阿爾哈姆群的地球化學(xué)特征2.1稀土元素及微量元素特征大哈拉軍山組稀土元素含量見表2。稀土總量介于97.89×10-6～222.87×10-6之間,平均含量為140.71×10-6。輕稀土59.60×10-6～160.31×10-6,平均為101.8×10-6,重稀土59.60×10-6～160.31×10-6,平均為31.28×10-6,LREE/HREE為1.57～3.79,平均為2.61,其比值較小,表示巖漿分異程度較強(qiáng)。它們在稀土元素配分曲線上(圖5)表現(xiàn)為右傾型,輕稀土明顯富集,重稀土較為虧損。各樣品稀土配分曲線的吻合程度較好,反映屬同一巖漿房的產(chǎn)物。∑REE及LREE/HREE變化范圍大,顯示火山巖漿的演化具長期性和多期次的特色,或是島弧特征的體現(xiàn)。除9和10號樣品外,其余10件樣品的δEu均<1,其值為0.64～0.98,平均0.71,為銪弱負(fù)異常(銪弱虧損型),表明巖漿分異程度較高。(La/Sm)N比值均大于1,比值為2.03～4.71,平均為3.24,反映輕稀土之間分餾程度較好。(Gd/Yb)N為0.98～1.79,平均為1.26,其值較大,說明重稀土之間分餾不明顯。δCe比值在少數(shù)樣中大于1,多數(shù)小于1,平均為0.89,顯示地殼巖石特征。(La/Yb)N比值為2.11～9.59,平均值為11.04,因而稀土配分曲線呈右陡傾式。2.2微量元素地球化學(xué)微量元素分析數(shù)據(jù)見表3。在巖石微量元素地球化學(xué)模型(圖6)與典型火山(島)弧玄武巖的地球化學(xué)型式一致,微量元素的分布特點(diǎn)是為“先隆后凹”型式,表現(xiàn)為Sr、K、Rb、Ba、Th、Ta、Nb、P、Ce、Hf和Sm的選擇性富集,豐度較高,明顯高于大洋中脊玄武巖,尤其是大離子K、Rb、Ba、Th、Ta、Nb和P高出大洋中脊玄武巖2～80倍,而Ti、Y、Yb、Sc和Cr的豐度值低于大洋中脊玄武巖,明顯虧損,但起伏較大,特別是Cr幾乎低一到二個(gè)數(shù)量級,這些特點(diǎn)在微量元素地球化學(xué)模型圖上表現(xiàn)得十分明顯。(Rb/Yb)N比值均大于1,平均達(dá)49.66。這種參數(shù)特征明顯區(qū)別于不相容元素強(qiáng)虧損(Rb/Yb)N<1的洋中脊玄武巖,而與島弧玄武巖相似。所有樣品的Ta/Hf均>0.1,其值為0.10～0.31,平均0.22;Th/Ta遠(yuǎn)>4,其值為4.09～39.04,平均17.40。這些參數(shù)均顯著不同于E—MORB(平均Th/Ta=1.64),亦與島弧玄武巖相近。利用Pearce(1984)的有關(guān)圖解(圖7、8)進(jìn)行構(gòu)造環(huán)境判別,在圖7中投點(diǎn)于大陸邊緣弧區(qū),弧后盆地區(qū)沒有投點(diǎn);在圖8中投點(diǎn)位于島弧玄武巖和安山巖區(qū)。綜合上述,大哈拉軍山組火山巖產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境應(yīng)位于靠大陸邊緣的島弧區(qū)。3大