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大兴安岭北段斯木科流纹质碎斑熔岩特征及成因



全 文 :在 ! #$ 万额尔古纳左旗幅区调工作中,笔者鉴别出一种
在大兴安岭火山岩带北段极为少见的侵出相岩体——— 流纹质碎
斑熔岩体 % 其具有(凝灰)熔岩和熔结凝灰岩双重特征,结构独
特,出露规模较小,归属为光华组(&! !),时代为早白垩世 % 该
岩体与光华组流纹岩的岩石化学、地球化学特征基本相同,但它
们在岩相学上区别很大,与流纹岩属同质异相体 % 经初步研究
发现,流纹质碎斑熔岩与光华组流纹岩是具有同时间、同空间、
同物质来源的一套火成岩组合,符合火山 ’侵入杂岩定义 ( ! ) %
流纹质碎斑熔岩体规模小,没有发现浅成岩相带,这与桐庐碎斑
熔岩的“三相一体”( # )略有不同 % 本文拟从岩相学、岩石化学、地
球化学等方面,对其进行研究并探讨其成因机制 %
! 地质概况和岩相特征
流纹质碎斑熔岩体出露于大兴安岭火山岩带北段根河市东
南的斯木科村附近 *图 ! +,分布于诺敏大山和斯木科东南 #个
火山构造洼地的边缘,火山构造洼地内主要由光华期中酸 ’酸
性火山喷出物组成 % 流纹质碎斑熔岩体在平面上呈 ,-向长条
状展布,与火山构造洼地展布方向一致,其侵入光华组流纹质熔
结凝灰岩之中,同时被光华期花岗斑岩脉侵入,为侵出相,出露
长度 $ . !/ 01,宽 # . 2 01,仅发育边缘相带、内部相带,岩石
宏、微观特征与流纹岩明显不同 %
流纹质碎斑熔岩呈灰紫色,具有熔岩和熔结凝灰岩的双重
结构,以碎斑结构为主,斑晶特征基本与桐庐碎斑熔岩相同 ( # ),
呈碎屑状,但与一般火山碎屑岩中的晶屑不同,其斑晶碎而不
散、或散而不离、或离而不远 % 碎斑按其碎裂程度可分为 3 类:
!晶屑状,与一般火山碎屑岩中的晶屑特征一样;碎而不散、
离而不远,基本能拼贴成一个斑晶;#仅出现裂纹或晶形保持较
好 % 碎斑由石英 * !$4 . #54 +、斜长石 * $4 . !54 +、钾长石
* $4 +、黑云母 *少许 +组成 % 石英呈自形双锥状、碎裂三角状、不
规则粒状,部分碎而不散,熔蚀孔洞发育,大小 5% # . $ 11,局部
发育聚合石英斑晶,大小 / . 6 11% 斜长石成分为更长石
* 78 9 #3 . #: +,碎裂次棱角状为主,次为自形柱状、板状,裂纹
发育,大小 5% # . # 11:钾长石成分为条纹长石,碎裂次棱角状,
少量半自形板状,裂纹发育,部分碎而不散,大小 5% # . 3 11;黑
第 !3 卷第 2 期
#552年 !#月
;<=% !3 ,<% 2
>?@% #552
收稿日期:#553 ’ 52 ’ #6;修回日期:#553 ’ 5: ’ 56% 李兰英编辑 %
基金项目:中国地质调查局大地调项目额尔古纳左旗 *A$!B55#55# +! #$ 万区调项目 *编号:#555!35555:5C! +资助 %
文章编号:!C:! ’ !62: *#552 +52 ’ 5#5: ’ 52 中图分类号:D$//% !2 文献标识码:7
大兴安岭北段斯木科流纹质碎斑熔岩特征及成因
赵焕利,韩彦东,李仰春,柳 震,于荣文
*黑龙江地质调查研究总院齐齐哈尔分院,黑龙江 齐齐哈尔 !C!55$ +
图 ! 大兴安岭北段中生代地质略图
EFG% ! HF1I=FJF?K G?<=>LRF8GL8=F8G
!—玄武岩 * SLOL=P +;#—流纹岩 * NQT<=FP? +;3—断裂 * JLU=P +;2—流纹质碎
斑熔岩 * =FILNFPF@ 1区 * OPUKF?K LN?L +
摘 要:在大兴安岭北段斯木科地区发育一种具有独特结构特征的火山岩石类型——— 流纹质碎斑熔岩,其具有熔岩和熔结
凝灰岩的双重结构 % 岩石富 HF、碱,,L#V W &#V 9 5% C! . 5% /#,轻稀土富集,-U亏损强烈,富集 XS、YQ,亏损 ZL、&,与同期流纹
岩的地球化学特征相同,其区别主要在岩相学上 % 二者均形成于造山后伸展环境,属于由于岩浆向上运移、定位过程的不同
而形成的“同质异相体”%
关键词:流纹质碎斑熔岩;同质异相体;大兴安岭北段
地 质 与 资 源
[-V\V[] 7,> X-HV^XB-H
DOI:10.13686/j.cnki.dzyzy.2004.04.003
云母,片状,大小 ! # $ % # &&;其余为长英质隐晶质和火山尘
在岩体边缘相带中浆屑较发育,为脱玻长英质放射状集合体
岩体中含角砾,成分为流纹岩、英安岩、玄武粗安岩,大小 ! ’ $ (!
&&,主要出现在边缘相带中,内部相带中偶尔出现且粒度较小
( 岩石化学和地球化学特征
资料显示,流纹质碎斑熔岩体具有相对均一的岩石化学组
成,)*+( , -. #/ $ -# -/ 0 富碱(12(+ 3 4(+ 5 -/),高 4
(4(+ , . 6%/ $ # (6/ ),12(+ 7 4(+ , ! ’% $ ! 8( 在 )*+( 9
!· 图解(图 ()上,投点落入弱碱性区,应属碱钙性系列 在
4(+ 9 12(+分类图解上(图 .),显示“:型花岗岩”特征
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% - E @ 可能残留大量斜长石和少量角闪石,岩浆形成于部分熔融,与结
晶分异作用无关
岩石高 ;H,低 )J、K2、)J 7 G值 在微量元素配分曲线图 A图
# C上,富集 ;H、LM,亏损 K2、4,基本没有 L2、1H异常,显示了大
陆板内和碰撞后花岗岩的配分曲线特征
岩石同位素 8-;H 7 8’)J , . (%(,8-)J 7 8’)J , ! -%.,#)J , ! -!--,
%B-)& 7 %BB1N , ! %!!#,%B.1N 7 %BB1N , ! #%(’,$1N , 9 ! !#-,表明
岩浆可能形成于下地壳源岩部分熔融或地幔和地壳的混熔作用 D.E
地 质 与 资 源 (!!B 年(!8
图 ( 流纹质碎斑熔岩 )*+( 9 !·图解
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图 B 流纹质碎斑熔岩稀土元素配分曲线图
Q*= B [MR\NJ*PYW\R&2T*]YN ;<< U2PPYJ图 # 流纹质碎斑熔岩微量元素蛛网图
Q*= # ^J*&*P*XY &2\PTYWYTY&Y\P U2PPYJ图 . 流纹质碎斑熔岩 12(+ 9 4(+图解
A据[RTT*\0%68(C
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! 讨论
! # 岩体形成的构造环境
本区流纹质碎斑熔岩体的岩石化学、地球化学特征与光华
组流纹岩基本相同 $表 # %,并含后者角砾,同时被光华期花岗岩
岩脉侵入,它们为同源岩浆,故将其归光华组之中 在地质背景
上,光华组喷发后覆盖在晚侏罗世毕力格超单元花岗岩和塔木
兰沟组中基性熔岩之上,而毕力格超单元和塔木兰沟组均形成
于大陆板内环境,说明本区在毕力格超单元花岗岩 $ #!& ’ #!#
() %形成之后有一个陆内快速隆升造山过程 另外,覆盖于光华
组之上的下白垩统甘河组玄武粗安岩形成于陆内拉张环境 因
此,晚侏罗至早白垩世本区一直处于大陆板内环境,并且构造活
动频繁 流纹质碎斑熔岩显示 *型花岗岩特征,而 *型花岗岩
无例外的均产于拉张构造环境 + , - 推测本区流纹质碎斑熔岩可
能形成于陆内隆升造山后崩塌作用晚期阶段的伸展构造环境
! . 流纹质碎斑熔岩的岩浆作用及其构造意义
在 /) 0 12 3 /)图 $图 4 % 上,显示流纹质碎斑熔岩与流纹岩
具有亲缘性 + 5 -,并说明二者为同一源区部分熔融形成的 流纹
质碎斑熔岩的岩石化学成分具有高硅、高碱、低钙、低钛的特点;
稀土、微量元素具有强烈的负铕异常、贫 6)、17,富 89、:;等特
征,与 *型花岗岩的基本特征相似,而 *型花岗岩普遍不同程度
受到上地幔的影响,特别是玄武岩浆的底侵作用提供了岩浆形
成所需的热源 + , - 如前所述,流纹质碎斑熔岩的 17、<=同位素也
表现出岩浆形成有地幔物质的参与 + ! - 本区稍晚于流纹质碎斑
熔岩所属的光华组形成的甘河组玄武岩在区内零星分布,出露
规模小,多为潜火山相脉状产出于光华组火山断裂之中,喷出地
表者较少,表明其成生与光华组酸性火山岩关系密切,其地球化
学特征与光华组的部分岩石显示出一定的亲缘性! 可以推测:
在陆内隆升造山后崩塌作用晚期的伸展阶段,由于山根的折沉
和陆壳的伸展,致使地幔物质的上涌,底侵的地幔物质为下地壳
源岩部分熔融提供了岩浆形成所需的热源并可能提供少量的物
源 最后,上涌的地幔物质部分熔融形成甘河组玄武质岩浆
显然,流纹质碎斑熔岩与流纹岩为同源岩浆,它们的岩石化
学、地球化学特征一致,但它们的岩石学、岩相学特征却完全不
同 考虑到二者的形成年代、构造背景及岩浆起源等因素的一
注:# ’ , 号为流纹质碎斑熔岩,5 ’ > 号为流纹岩;含量单位:主元素为?,稀土、微量元素为 @ 0 @
!黑龙江地质调查研究总院齐齐哈尔分院 #A .5 万额尔古纳左旗幅区调报告
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第 , 期 .DE赵焕利等:大兴安岭北段斯木科流纹质碎斑熔岩特征及成因
致性,本文认为它们为同质异相体,这一现象,可能是在岩浆活
动晚期定位阶段发生的 ! 可以推测,高位岩浆房经过大规模喷
发后,主火山通道被堵塞,在火山构造洼地边缘处,受断裂不发
育、上覆压力大等因素影响,没有直接喷出地表,而滞留在地下
的小部分岩浆形成一个残留的高位次岩浆房,稍后,在外力作用
火山塌陷使高位次岩浆房外压增大、岩浆上升力等 #下,残留的
高位岩浆沿火山断裂 主要为火山构造洼地边缘断裂 #被挤出地
表形成流纹质碎斑熔岩岩穹 ! 由于岩浆在高位岩浆房中贮存时
间不同,向上运移速度、侵位于地表的方式不同,造成流纹质碎
斑熔岩与流纹岩具有相同的岩石化学、地球化学特征,而岩石
学、岩相学特征却具有一定的独特性 !
流纹质碎斑熔岩在本区虽然分布较少,但特征明显不同于
流纹岩及其碎屑岩,尤其是石英碎斑呈双锥状,与基质 或火山
灰 #分离明显 石英去除后有一个明显凹槽 #,野外易于识别 ! 其
在火山活动中有特定的时间和空间位置 $ % &,具有重要的地质意
义:!时间上,其侵入光华组流纹质岩石,形成于光华期火山喷
发旋回的晚期,可以作为区域火山喷发旋回划分和对比的标
志 $ % & ! 本区流纹质碎斑熔岩分布于火山构造洼地边缘,呈 ’(
向线性延伸,凭借它的产出位置及展布状态,大体可以判断火山
构造洼地的分布方向,进而确定火山喷发带的构造方向 !
参考文献)
$ * &陈小明,陆建军,刘昌实+等 ! 桐庐、相山火山 ,侵入杂岩单颗粒锆石
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作者简介:赵焕利(*194—),男,地质工程师,*141年毕业于长春地质学院,现从事区域 地质调查工作,通讯地址 齐齐哈尔市永
安大街德被胡同 71 号,邮政编码 *9*OO2。
图 9 岩石 H? ^ YV , H?图解
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