雷晓清 任二峰 才航加 青海省地质调查院 810012

青海省扎日根结扎群火山岩地球化学特征

雷晓清 任二峰 才航加 青海省地质调查院 810012

扎日根结扎群火山岩中基性岩以贫硅、钾，高钛、钙，中性岩类以低硅、中钾、钛、钙，酸性岩类以高硅、钾，中钛，低钙为特征。根据Fe⋆/MgOTiO2图解上显示出本区火山岩绝大多数火山岩落在岛弧区。微量元素中Th/Nb=0.9＞0.11，Nb/Zr＞0.04显示出其构造背景为陆-陆碰撞形成的岛弧区。扎日根结扎群火山岩时代为晚三叠世，表面年龄分别是325±1.7Ma,343±15.9Ma,469±21.9Ma，229±3.3Ma，237±67.2Ma，318±90.4Ma，156±1.2Ma，162±13.1Ma，252±20.4Ma，207±0.9Ma，213±6.7Ma，288 ±9.2Ma其中207～237Ma年龄较多，与Rb-Sr等时线同位素给出的年龄相吻合，属晚三叠世。另外Sr同位素的初始比值Sr=0.70522±0.00023Ma，少于0.719，表明岩浆（原始）来源于上地幔，并且在上升的过程中受到地壳的混染。

结扎群；晚三叠；同位素；构造环境

研究区位于羌塘陆块东北缘开心岭岛弧带，岩浆活动时代跨度大。从二叠纪到三叠纪岩浆活动均有不同程度地保留，形成了测区岩石类型各异、时空不同、规模不等的各类喷出岩。它们真实地记录了研究区构造演化史，是研究、反演开心岭岛弧带形成、演化的地球动力学过程的示踪剂，是探索大陆地壳生长方式的重要内容和研究区域成矿地质背景的主要条件。

1 区域地质概况及火山岩分布特征

研究区内火山岩分布于巴纳措木-阿布日阿加宰一带，呈北西南东向带状展布，与区域构造线一致。该期火山活动是测区最强烈一期。岩石地层单位为结扎群，并划分为三个组级岩石地层单位，即甲丕拉组、波里拉组，巴贡组，其中尤以甲丕拉组火山活动最强烈，最发育（图1）。

2 火山岩岩石类型及其特征

2.1 玄武岩

图1 工作区地质略图Fig1.The skatch map of the research region

岩石呈灰色-浅灰绿色，斑状结构，基质间隐结构，块状构造。岩石由斑晶的基质组成。斑晶含量在40～28%之间，成分是斜长石（35～25%）和少量暗色矿物（5～3%）。粒度在0.37～3.74mm之间。斜长石自形板状、柱状，普遍被绿帘石化、绿泥石化，局部被碳酸盐化，在岩石中分布均匀，仅保留柱状假象。基质含量65～75%，由斜长石、玻璃质和不透明矿物组。斜长石（40%），呈板柱状、长柱状，普遍被帘石化和碳酸盐化，在岩石中呈杂乱分布，部分略具定向排列，在斜长石空隙之间，充填了隐晶质的玻璃质（23～33%），后期脱玻化变成绿泥石和碳酸盐矿物。不透明矿物（2～3%）微粒状，零星分布。

2.2 玄武安山岩

岩石呈灰绿色，斑状结构，基质具间隐结构，杏仁状构造和块状构造。岩石由斑晶的基质组成。斑晶12～3%之间，由斜长石和暗色矿物组成。斜长石多呈半自形板柱状，具不明显的环带构造，次生变化后完全被绢云母化、碳酸盐化。暗色矿物为角闪石，全部被绿泥石交代。基质含量67～70%，由斜长石、暗色矿物和不透明矿物组。粒度在0.048～2.024mm之间，斜长石（53～48%），呈长柱状、针状，略具定向排列。暗色矿物（17%），为普通角闪石呈微粒状不甚均匀充填在长石微晶之间，次生变化后被绿帘石化。不透明矿物（2～3%）呈微粒状分布。部分岩石中见有杏仁体，大小相近，呈云朵状外形，具花边，组成花边是球粒状石英，内部为绿石集合体充填，零星分布。

2.3 安山岩

岩石呈灰褐色-灰绿色，斑状结构，基质交织结构，杏仁状构造或块状构造。岩石由斑晶的基质组成。斑晶含量在30-33%之间。

图2 晚三叠世火山岩TAS图解Fig.1 The TAS diagram of late Triassic volcanic

图3 晚三叠世火山岩SiO2-K2O图解Fig.3 Si02-K20 diagram of late Triassic volcanic

2.4 英安岩

岩石呈灰紫色，斑状结构，基质具微粒结构，流动构造或块状构造。岩石由斑晶和基质组成。斑晶4～5%之间，由更长石、石英和正长石组成。更长石（3%）呈自形板状晶体，聚片双晶发育，双晶带细而密，次生变化后轻微地被绢云母交代，长轴排列方向与岩石构造方向一致。正长石（10%）呈自形柱状晶体，具卡斯巴双晶。石英（1%）呈自形粒状晶体，

裂纹发育，具有方向性排列，且与岩石构造方向一致。

3 岩石化学特征

3.1 岩石化学分类

研究区结扎群甲丕拉组、波里拉组火山岩岩石化学含量见表2，将熔岩类投点于国际地科联1989推荐的划分方案TAS（图2），甲丕拉组火山岩落在玄武岩、粗面玄武岩、玄武粗安岩、粗安岩、英安岩中；波里拉组火山岩落在玄武安山岩。从投图情况来看与实际镜下鉴定有误差，其原因可能是H2O+含量有关，绝大部多数样品H2O+＞2%，而把H2O+＞2%样品投在李兆薡图中来修正TAS图所投误差，研究区波里拉组火山岩可划分为玄武安山岩型；甲丕拉组火山岩可划分为碱性玄武岩、玄武岩、英安岩等岩石类型，上述样品的K2O含量变化波里拉组在0.62～1.58×10-2，变化范围略大；甲丕拉组火山岩在0.25～3.16×10-2之间，变化范围较大，在SiO2～K2O分类图（图3）中，波里拉组火山岩为中-高钾，以高钾为主，甲丕拉组火山岩为中-高钾，以中钾为主。

分析结果表明，研究区火山岩样品H2O+及烧失量均较高，表明本区岩石均遭受过一程度的蚀变/变质作用（低绿片岩相的变质作用）。

①碱玄岩:SiO2含量在46.32～50.03× 10-2；K2O+Na2O在7.69～5.61×10-2，，且多数K2O＞Na2O，CaO含量4.61～8.98 ×10-2，TiO2含量0.90～1.19×10-2，为低硅，高钾、钛为特征。

②玄武岩类:甲丕拉组中玄武岩SiO2含量在46.81～51.82×10-2，平均49.86 ×10-2；K2O+Na2O在3.22～4.96×10-2，平均3.99×10-2，CaO含量7.24-14.66×10-2，平均9.78×10-2，TiO2含量0.55～1.17×10-2，平均0.80×10-2，K2O含量0.5～1.13×10-2，平均0.83×10-2，且K2O＜Na2O，为低硅，中钾、钛、高钙、富钠为特征。

③玄武安山岩类:甲丕拉组中玄武安山岩SiO2含量在52.82～55.65×10-2，平均54.48×10-2；K2O+Na2O在4.37～6.05× 10-2，平均5.13×10-2，CaO含量3.65～7.69×10-2，平均6.04×10-2，K2O含量0.25～2.53×10-2，平均1.35×10-2，TiO2含量0.69～1.04×10-2，平均0.78× 10-2，且K2O＜Na2O，为低硅，中钾、钛，高钙为特征。

④安山岩类:甲丕拉组中安山岩SiO2=53.39～57.98×10-2，平均55.69× 10-2；K2O+Na2O在5.70～6.32×10-2，平均6.01×10-2，CaO=4.28～4.24×10-2，平均4.24×10-2，K2O=1.28～1.49× 10-2，平均1.39×10-2，TiO2=0.70～1.63×10-2，平均0.67×10-2，为低硅、钙，中钾、钛为特征。

⑤粗安岩类:甲丕拉组中粗安岩据2个样品SiO2=56.32～59.37×10-2，平均57.85×10-2；K2O+Na2O=8.48～9.76×10-2，平均9.12×10-2，CaO=5.11～1.79× 10-2，平均3.45×10-2，K2O=2.44～2.78×10-2，平均2.61×10-2，TiO2=0.60～0.69×10-2，平均0.65×10-2，且K2O＜N a2O，为低钙、中硅、钾，高钛为特征。

⑥英安岩:仅见有1样品在甲丕拉组中，其SiO2=64.40×10-2，K2O+Na2O=5.93×10-2；K2O=1.51×10-2，CaO=2.90 ×10-2，TiO2=0.61×10-2，且K2O＜N a2O，为低钙、中钛、高钾、硅为特征。

3.2 岩石化学特征

研究区火山岩岩石化学成分见表（表1），C I P W标准矿物、岩石化学特征参数列表（表2），岩石化学成分变化规律如下:

①在表1中SiO2含量介于38.46-64.46×10-2变化范围较大，区间较宽，应属基性-中基性-中性-酸性岩类，但总体以基性-中基性为主。

②TiO2含量介于0.48～1.87×10-2，为低钛-中钛岩石。反映出火山岩浆由基性-酸性，由中钛变低钛。

③绝大多数样品K2O＜Na2O，富钠为本区火山岩共同特征，并且由基性-中性-酸性由富钠贫钾向富钾贫钠，K2O的含量由基性-酸性增加，岩石总体应属中钾-高钾系列。

总之测区火山岩的岩石化学基性岩以贫硅、钾，高钛、钙，中性岩类以低硅、中钾、钛、钙，酸性岩类以高硅、钾，中钛，低钙为特征。

（3）主要岩石化学参数

①里特曼指数（表2）σ=0.031～7.163之间，变化范围较大。

②分异指数DI绝大多数在14.612～80.285，变化范围较大，表明岩浆分异演化趋势由基性-中性-酸性增大。

③固结指数SI=6.58～39.248之间，变化范围较宽。

④碱钙指数FI绝大多数在11.294～84.518之间，变化范围较大。

⑤铁镁指数FM在0.518～0.859，变化范围不大，指数明显偏低。

（4）CIPW标准矿物特征

从表2可知，基性岩类有4个组合，即Q、Or、Ab、An、C、Hy铝过饱和类型SiO2过饱和，Or、Ab、An、Di、Ne、Ol正常类型SiO2极度不饱和，Q、Or、Ab、An、di、hy正常类型SiO2过饱和，Or、Ab、An、Ol、Hy正常类型SiO2低度不饱和。中性岩类有3个组合，即Q、Or、Ab、An、Di、Hy正常类型SiO2过饱和，Or、Ab、An、Di、Hy、Ol正常类型SiO2极度不饱和，Q、O r、A b、A n、C、Hy铝过饱和类型SiO2过饱和。酸性岩为Q、Or、Ab、An、Di、Hy正常类型SiO2过饱和。大多数为正常类型S i O2过饱和。

（5）火山岩的碱度、系列及组合划分

将研究区熔岩类样品在Ol’-Ne’-Q’图解中（图4）样品全部落在亚碱性系列。在AFM三角图解中（图5），绝大部多数样品落在钙碱性系列，仅有三个样品落在拉斑玄武岩系列，并靠近钙碱性系列，里特曼指数显示有碱性系列存在。

综上所述，测区火山岩属钙碱性系列—碱性系列。

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4.稀土元素化学特征

研究区火山岩稀土元素含量及特征参数值见表（3），用推荐的球粒陨石平均值标准化后分别作配分模式图（图6）显示有如下特征:

稀土元素配分曲线均为右倾斜型较缓的平滑线，Eu处呈较浅的“V”字型谷，弱的负Eu异常，与岛弧的火山岩相似[1]，轻稀土元素∑Ce=25.72～303.36，重稀土元素∑Y=14.23～146.85，变化范围均较大，轻重稀土比值:∑Ce/∑Y=1.01～11.70，变化范围较大，δEu=0.74～1.46，有部分铕异常（亏损）。

主要稀土特征参数:Sm/Nd=0.17～0.28，变化范围较窄，且均＜3.3，反映轻稀土富集型；La/Yb=1.56～42.69变化范围较大，区间宽，Gd/Yb=1.32～3.98变化范围较小，说明重稀土不富集；E u/ Sm=0.21～2.78变化范围较大，La/ Lu=3.13～544.45变化范围较大，La/ Ce=0.21～1.26，Yb/Lu=6.10～6.83变化范围较小，与岛弧相似。

（Ce/Yb）N=1.54～23.73，（La/ Yb）N=1.05～59.44，（La/Sm）N=0.82～9.23，变化范围较大，绝大多数＞1。曲线均为右倾斜型，表明轻稀土富集。

表5 研究区结扎群火山岩銣-锶同位素特征值

5 微量元素地球化学特征

研究区晚三叠世结扎群火山岩的微量元素分析数据列表（表4），由表可知微量元素有如下特征:

①铁族元素:N i、C r低于泰勒（1964，后同）其平均值，C o、V高于泰勒其平均值，并且酸性岩高于基性-中性岩及泰勒平均值

②成矿元素:Cu、Pb、Zn等元素，其中Cu、Pb较低，低于泰勒平均值，而Zn较高，高于泰勒平均值。另Cu、Pb基性岩类高于中性和酸性岩类，而Zn基性岩类低于中性、酸性岩类，酸性岩类最高。

③稀有分散元素:Zr、Ba、Be、Sr等元素，Zr、Be低于泰勒平均值，Ba、Sr略高，高于泰勒平均值，其中Ba在酸性岩中最高，高于中性-基性岩。

④同洋中脊玄武岩标准化的微量元素(Pearce，1982)相比: K、Rb、Ba、Th较强富集，并伴有S r、T a、N b、C e富集，部分S m富集，以及部分 Z r、Hf、Sm、Ti、Y、Yb、Sc、Cr亏损，低于MORB标准值，其配分型式总体上具有相似性，说明岩浆来自相同源区。

6 火山岩同位素地质特征及时代

结扎群甲丕拉组、波里拉组和巴贡组火山岩中取同位素，测试方法有铷-锶法、氩-氩法、U-Pb法，在所到的成果中其中有3个样品成果较好，2个样品为铷-锶等时线（表5，图8、9）。获得Rb-Sr等时线同位素年龄甲丕拉组为:231± 28Ma、波里拉组为225±8 Ma。从图中可以看出1、2、3、4号点拟合成的非谐和线和谐和线构成上、下交点年龄，而3号点落在谐和线上，年龄为162±13.1Ma，靠近该点的2、4号点，满足成岩年龄，时代为晚三叠世，表面年龄分别是325±1.7Ma，343±15.9Ma，469±21.9Ma， 229±3.3Ma，237±67.2Ma，318 ±90.4Ma，156±1.2Ma，162±13.1Ma，252±20.4Ma，207±0.9Ma，，213±6.7Ma，288±9.2Ma其中207～237Ma年龄较多，与Rb-Sr等时线同位素给出的年龄相吻合，应属晚三叠世。Sr同位素的初始比值Sr=0.70522±0.00023Ma，少于0.719，表明岩浆（原始）来源于上地幔在上升的过程中受到地壳的混染。

7.火山岩成因

7.1 岩浆来源（玄武岩原始岩浆来源）

7.1.1 同位素依据:研究区在晚三叠世结扎群甲丕拉组和波里拉组火山岩中均取位素样，其中在甲丕拉组获取87S r/86Sr初始值0.70610±0.00004，小于0.719，岩浆岩低87Sr/86Sr初始值和正εNd表明它们起源于地幔。

7.1.2 微量元素组份证据:

玄武岩部分微量元素比值，与Wearer，1991年地幔参数进行对比可知，大多数元素比值位于原始地幔与陆壳之间，并靠近原始地幔。地幔类型的划分最初是由研究大洋玄武岩得出的，主要是利用玄武质岩石中的Nb、Zr和Y等非活动性微量元素的丰度值及比值反推得到的，具代表性的有Le Roex[2]等的Nb—Zr图解和Y—Zr图解、Fodor[3]的Zr／Nb.Zr／Y.Y／Nb图解和Zr／Y—Zr／Nb图解等。在Nb-Zr和Y-Zr图解上（图10）均落在亏损地幔并靠近原始地幔。

7.1.3 稀土元素组分依据:测区玄武岩为亚碱性玄武岩。其REE分布模式曲线为右倾斜式，轻稀土含量较高，为轻稀土富集型，无强烈的负铕异常。研究区晚三叠世结扎群火山岩中的玄武岩的Zr/Nb比值为16.04～39.28，平均20.88，高于球粒陨石，表明它们来源于亏损地幔的岩浆并受到地壳物质的混染。

7.2 岩浆同源性讨论

根据研究区火山岩形成的时代，所处的构造环境及同位素、微量元素分析结果来看，研究晚三叠世结扎群火山岩原始岩浆具有相同来源，依据如下，在同一期地质作用的产物，虽然安山岩、玄武安山岩、粗安岩、玄武岩在主要元素、微量元素组成上存在一定的差异，但这主要是由原始岩浆的后期分离结晶作用所致（Goldich et al，1975； Sun et al，1976）。从构造环境来看，均处于同一构造环境下，均属于羌塘陆块构造单元，火山岩87Sr/86Sr为0.705648～0.708276，143Nd/144Nd为0.512396～0.512934（据1∶25万沱沱河幅，2004年），均暗示出它们具有非常一致的源区。它们的稀土元素配分模式曲线的相似性以及一些强不相容元素几乎具有一致的La/Ce和Zr/Lf比值，也均说明了这一点。

8.火山岩形成的构造环境判别

主元素和微量元素特征来判断岩石形成环境的图解，大多是以现代火山岩成分来确定的，王仁民等[4]和李昌年[5]先后出版了有关专著。

将研究区晚三叠世结扎群火山岩投在Fe*/MgO-TiO2图解上（图11），可以看出本区火山岩绝大多数火山岩落在岛弧区。

在板块汇聚边缘的玄武岩主要为钙碱性玄武岩[6]。次之为拉斑玄武岩和安山岩[7，8]。大陆板内及岛弧玄武岩的Th/Nb比值高于原始地幔值， MORB及OIB的Th/ Nb比值低于原始地幔值。这一特征是大陆岩石圈地幔与大洋地幔成分差异的反映，被认为是地球早期历史中大陆地壳分离的结果[9]。无论是洋—洋板块的汇聚边缘还是洋—陆或陆—陆板块的汇聚边缘，它们的Th/Nb比值均大于0.11，其中洋—洋汇聚边缘和洋—陆汇聚边缘(岛弧)的Nb/Zr＜0.04，而陆—陆碰撞带的Nb/Zr＞0.04。本文中所取样品微量元素中Th/Nb=0.9＞0.11，Nb/Zr＞0.04显示出其构造背景为陆-陆碰撞形成的岛弧区。

9.结论

1），扎日根结扎群火山岩时代为晚三叠世，表面年龄分别是325±1.7Ma，343 ±15.9Ma，469±21.9Ma，229±3.3Ma，237±67.2Ma，318±90.4Ma，156±1.2Ma，162±13.1Ma，252±20.4Ma，207 ±0.9Ma，213±6.7Ma，288±9.2Ma其中207～237Ma年龄较多，与Rb-Sr等时线同位素给出的年龄相吻合，应属晚三叠世。

2），火山岩87Sr/86Sr为0.705648-0.708276，143Nd/144Nd为0.512396-0.512934（据1∶25万沱沱河幅，2004年），均暗示出它们具有非常一致的源区。它们的稀土元素配分模式曲线的相似性以及一些强不相容元素几乎具有一致的La/ Ce和Zr/Lf比值，也均说明了这一点。

3），Sr同位素的初始比值Sr=0.70522 ±0.00023Ma，少于0.719，表明岩浆（原始）来源于上地幔在上升的过程中受到地壳的混染。

4），根据主元素图解本区火山岩绝大多数火山岩落在岛弧区，微量元素中Th/ Nb=0.9＞0.11，Nb/Zr＞0.04显示出其构造背景为陆-陆碰撞形成的岛弧区。

致谢:参加本项目野外工作的有王进寿、张金民等同志，同位素测试由天津地研所同位素室测试，在此致谢。

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Basic-rocks possessed deficient Si、K 、high Ti、Ca and intermediate -rocks had low Si、mediate K、Ti、Ca，acidic-rocks had high Si、K、mediate Ti、low Ca，in volcanic of Jie Zha formation。The most volcanic locate in the area of islander through the Fe⋆/MgO-TiO2 chart。Exterior age showed different each other，for example:325±1.7Ma,343±15.9Ma,469±21.9Ma，229±3.3Ma，237 ±67.2Ma，318±90.4Ma，156±1.2Ma，162±13.1Ma，252±20.4Ma，207±0.9Ma，213±6.7Ma，288±9.2Ma，but the most age showed 207～237Ma，the age of volcanic of Jie Zha belonged to late Triassic On the other time the ratio of isotope of Sr was Sr=0.70522±0.00023Ma，less than 0.719， the magma(originality) came from the top mantle, and was dyed by mix of earth crust in the ascension of the process.

Jie Zha formation;Later Tarias;Isotope;Tectonic Environment

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.005

青海扎日根地区矿产远景调，编号:矿调[2006]2-5