刘哲东， 刘瑞国， 李世龙

(中煤地质集团有限公司，北京 100043)

二连-东乌旗晚古生代构造岩浆岩带位于带位于兴蒙造山带北部，属于西伯利亚板块东南缘陆缘增生带。东乌旗地区在区域上经历了多期次洋壳俯冲及岛弧碰撞拼贴过程。

额吉淖尔位于东乌珠穆沁旗西南部, 二连-贺根山缝合带北侧。该区出露的晚古生代地层以格根敖包组和宝力高庙组为代表。宝力高庙组前人曾做过年代学及地球化学的相关工作, 认为其属于晚石炭世地层[1-2]。但是, 对于格根敖包组, 前人仅仅 进行了腕足类、植物等古生物化石的研究[3-4], 对其下部出露的火山岩，前人研究较少。

本次研究工作在野外系统调查基础上, 对格根敖包组中性火山岩进行地球化学特征研究，对其成因进行探讨，为该区晚古生代地层贺构造环境的深入研究提供一定的依据。

1 区域地质特征

调查区古生代位于西伯利亚板块和中朝板块对接带北西伯利亚板块东南缘，二连-贺根山结合带的北侧。独特的大地构造位置决定了区内火山岩发育的特点，区内只发育华力西期火山岩，分布范围较广，属于中上石炭-下二叠统格根敖包组；主要分布于调查区南西部查干宝拉格乌拉、西北部乌兰哈达-查干哈达、中北部格根敖包-努和图乌拉-哈拉盖图乌拉等地，其它地方零星出露。火山岩一般呈北东向带状分布，且断续出露，出露面积约42.43km2，占整个调查区面积的3.94%，岩性以中性、中酸性的火山熔岩、火山碎屑岩为主。本次研究工作主要针对内区内安山岩进行相关工作。

2 岩石学特征

本次工作在格根敖包组安山岩段内共采集样品5件，岩性主要为(杏仁状)安山岩(图2)，其岩石学特征如下：

岩石呈灰黑色、灰色，具斑状结构，基质玻晶交织结构，微晶结构，局部微嵌晶结构，块状、杏仁状构造。岩石主要由斑晶、基质组成。斑晶主要由斜长石(35%～40%)、辉石假象(5%～15%)组成，粒径一般为0.2～2.8mm，零散状分布。斜长石呈半自形短板状，具高岭土化、绢云母化、碳酸盐化；部分暗色矿物具皂石化等主呈辉石假象。基质主要由斜长石(20%～55%)、暗色矿物假象(5%～15%)、玻璃质(10%～25%)等组成。斜长石呈半自形板条状，粒径一般<0.5mm，具高岭土化、绢云母化，与暗色矿物假象杂乱分布在玻璃质中。玻璃质呈黑褐色。暗色矿物具皂石化呈假象。斜长石蚀变较强，无法测得牌号。

3 岩石地球化学特征

研究区格根敖包组安山岩主量和微量元素分析结果见表1。SiO2质量分数59.35%～61.49%，Al2O3质量分数15.79%～16.21%，TiO2含0.65%～0.68%，MgO质量分数2.70%～3.13%，Na2O质量分数3.43%～4.59%，K2O质量分数0.2%～1.17%。岩石整体为一套富铝、低镁、低钾的岩石。

图1 内蒙古额吉淖尔地区地质简图Figure 1 Geological sketch map of Ejinur surroundings, Inner Mongolia

安山岩斑状结构、基质玻晶交织结构(+)10×2安山岩野外地质特征杏仁状安山岩斑状结构-基质微晶结构(+)10×2杏仁状安山岩野外地质特征图2 安山岩镜下和露头特征Figure 2 Andesite microscopic and outcrop features

表1 研究区格根敖包组中性火山岩主量、微量和稀土元素分析结果Table 1 Study area Gegen Obo Formation intermediate volcanic rock principal and trace elements, REE analyzed results

在TAS火山岩分类命名图解(图3)中，样品全部落在安山岩区域内。SiO2-Na2O+K2O图上样品全部落入亚碱性区域内；在FAM图解(图4)中，样品全部落入钙碱性系列区。在SiO2-K2O图解[10](图5)中，大部分落入低钾(拉斑)系列区，1件样品落入钙碱性系列区内。

Pc-苦橄玄武岩；B-玄武岩；O1-玄武安山岩； O2-安山岩；O3-英安 岩；R-流纹岩；S1-粗面玄武岩；S2-玄武质粗面安山岩；S3-粗面安山 岩；T-粗面岩、粗面英安岩； F-副长石岩；U1-碱玄岩、碧玄岩；U2-响 岩质碱玄岩；U3-碱玄质响岩；Ph-响岩；Ir-Irvine分界线，上为碱性， 下为亚碱性图3 火山岩TAS图解[8]Figure 3 Volcanic rock TAS diagram[8]

TH-拉斑玄武岩系列； CA-钙碱性系列图4 调查区火山岩FAM图解[9]Figure 4 Study area volcanic rock FAM diagram[9]

图5 调查区火山岩SiO2-K2O图[10]Figure 5 Study area volcanic rock SiO2-K2O diagram[10]

岩石微量元素相对富集大离子亲石元素(LILE)K、Th、Ba等，高场强元素Nb出现明显亏损，Zr和Y出现弱亏损(图6)。

图6 火山岩微量元素原始地幔标准化蛛网图[11]Figure 6 Volcanic rock trace element primitive mantle normalized spider diagram[11]

图7 火山岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图[11]Figure 7 Volcanic rock REE chondrite normalized distribution pattern[11]

岩石总体稀土总量较低，变化范围ΣREE33.32×10-6～36.94×10-6，样品稀土总量相对稳定。轻、重稀土比值LREE/HREE在4.17～4.64，(La/Yb)N值在3.15～3.87，二者均显著大于1，显示出轻稀土相对富集、重稀土相对亏损的特点。无明显Eu异常，δEu值在1.00～1.17。稀土分布形势图呈现平滑右倾的趋势(图7)。

4 讨论

4.1 格根敖包组安山岩成因

研究区格根敖包组安山岩化学成分主量元素显示其具有富铝、低镁、低钾的特征。目前安山岩成因主要有玄武质岩浆分异作用、玄武质岩浆与花岗质岩浆的混合作用和镁铁质地壳熔融。研究区格根敖包组安山岩中铁组元素Cr质量分数为37.38×10-6～44.82×10-6。远低于地幔橄榄岩源区部分熔融形成的原始玄武质岩浆(Cr=(500～600)×10-6)，研究区内缺乏同时期的基性岩，表明玄武质岩浆分异作用成因在本区不成立。

图8 火山岩Yb-Sr/Yb 图解Figure 8 Volcanic rock Yb-Sr/Yb diagram

图9 埃达克岩SiO2-MgO图解Figure 9 Adakite SiO2-MgO diagram

岩石微量元素相对富集大离子亲石元素(LILE)K、Th、Ba等，高场强元素Nb出现明显亏损，富集轻稀土元素(LREE)、亏损重稀土元素(HREE)；Ce/Pb 值主要介于3.46～5.34 之间，平均值为4.09，高于地壳平均值3.3；La/Nb 值为4.93～7.47(平均值为6.52)，明显高于地壳的平均值(2.2)。Nb/Ta值4.26～10.42(平均值8.28)，低于地壳的Nb/Ta平均值(12～13)。Zr/Hf值28.63～31.03(平均值30.13)，低于地壳平均值33。

埃达克岩的地球化学标志为：SiO2≥56%，A12O3≥15%，MgO<3%(很少>6 %)，亏损重稀土元素(如Yb≤1.9×10-6，Y≤18×10-6)，高Sr、高Sr/Y 值(>40)，一般具有正Eu 异常(少数具有极弱的负Eu异常)。

本次研究所采集的样品地球化学特征SiO2质量分数59.35%～61.49%，Al2O3质量分数15.79%～16.21%， MgO质量分数2.70%～3.13%。Yb质量分数0.99×10-6～1.14×10-6，Y质量分数8.05×10-6～8.74×10-6，Sr质量分数97.79×10-6～481.80×10-6，Sr/Y 值85.78～446.11，未见明显Eu异常。以上均显示了调查区内安山岩具有典型的埃达克岩特征。在Yb-Sr/Yb图解上，样品全部落入埃达克岩范围内(图8)。

A和B─岛弧拉斑玄武岩；A和C─钙碱性玄武岩(岛弧)； B和D─洋脊拉斑玄武岩图10 构造环境Ti-Zr判别图[12]Figure 10 Tectonic setting Ti-Zr discrimination diagram[12]

TAB-岛弧玄武岩； IAT-岛弧拉斑系列； ICA-岛弧钙碱系列； SHO-岛弧橄榄玄粗岩系列；WPB-板内玄武岩；MORB-洋中 脊玄武岩；TH-拉斑玄武岩；TR-过渡玄武岩；ALK-碱性玄武岩。图11 火山岩Ta/Yb-Th/Yb图解[13]Figure 11 Volcanic rock Ta/Yb/-Th/Yb diagram[13]

目前关于埃达克岩成因的主流观点有增厚下地壳基性岩石的熔融[5]、拆沉下地壳的熔融[6]及年轻的、热的大洋板片俯冲熔融[7]。在SiO2-MgO 图解上，样品全部落入俯冲洋壳熔融形成的埃达克岩区域。显示调查区内埃达克岩主要为俯冲洋壳熔融形成(图9)。

4.2 构造背景

调查区中性火山岩的地球化学特征显示，属火山岩属钙碱性系列，稀土元素特征显示为轻稀土相对富集型。在Ti-Zr构造环境判别图(图10)上，样品投点落入岛弧和洋脊拉斑玄武岩区。在火山岩Ta/Yb-Th/Yb图解(图11)上，样品投点落入大洋岛弧区。显示晚二叠世-早石炭世，调查区大地构造环境为洋壳俯冲环境。

5 结论

调查区内安山岩地球化学特征显示为一套富铝、低镁、低钾钙碱性系列岩石。亏损重稀土元素，高Sr、高Sr/Y 值显示其成因为埃达克岩，主要为俯冲洋壳熔融形成。晚二叠世-早石炭世，调查区大地构造环境为洋壳俯冲环境。