昆明北部地区峨眉山玄武岩地球化学特征及地质意义

第20卷 第8期 中 国 水 运 Vol.20 No.8 2020年 8月 China Water Transport August 2020
收稿日期：2020-06-13
作者简介：宋 银（1994-），男，昆明理工大学国土资源工程学院，硕士生。

昆明北部地区峨眉山玄武岩地球化学特征及地质意义
宋 银1，朱杰勇2，李诗平1，高 歌
2
（1昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2云南灾害测报防治开放实验室，云南 昆明 650093）
摘 要：昆明北部地区峨眉山玄武岩夹持于小江断裂、普渡河断裂及宝九断裂间大范围出露，构造位置极为特殊。

本文通过野外地质调查选取红土地镇新发村北测山脊作为实测剖面并结合室内测试工作，对该地区峨眉山玄武岩的岩石学特征、地球化学特征等方面进行了研究，进而探讨了其构造环境、岩浆源区及演化。

研究表明：区内玄武岩以高钾钙碱性为主，属高钛玄武岩。

稀土元素特征展现出轻稀土元素富集，重稀土相对亏损，轻重稀土存在较好的分馏作用，无明显的Eu 异常和Ce 异常。

区内峨眉山玄武岩形成于板内环境，岩浆源区为石榴子石二辉橄榄岩地幔，岩浆上升形成玄武岩的过程中经历了一定程度的结晶分离作用和低程度的混染作用。

关键词：峨眉山玄武岩；岩石地球化学；岩浆演化；昆明北部地区
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）08-0107-03
峨眉山玄武岩地处扬子地块西缘，研究热度一直经久不衰。

从上世纪中叶，国内外地质学者对其进行了系统的研究，已经积累了丰富而宝贵的科研成果资料。

谢家荣（1964）、骆耀南（1990）通过对峨眉山玄武岩、苦橄岩的地球化学研究，提出ELIP 形成于一次地幔柱作用事件。

李宏博（2012）通过对现有的71个定年数据统计发现，定年数据多集中在252~265Ma，推测应是ELIP 的主喷发期。

对于峨眉山玄武岩的形成过程，肖龙等（2003）认为是源区的交代富集起到主要作用，而同化混染作用微弱。

但张招崇（2003）认为峨眉山玄武岩的形成一定有地壳物质的同化混染作用。

虽然前人对ELIP 的划分、岩石地球化学、定年等方面的研究十分深入，但其局部区域特征方面的研究仍不够详尽，本文立足于昆明北部地区，通过大量的野外地质调查及室内测试分析研究，对昆明北部地区峨眉山玄武岩的岩石学特征、地球化学特征进行了研究，并在此基础上对其构造环境及岩浆演化进行了探讨。

一、地质背景
区内地层发育较全，自元古界至第四系地层均有出露，元古界地层以昆阳群为代表广泛出露于宝九断裂以北区域，岩性以细碎屑岩夹碳酸盐岩为主，并含少量中基性火山岩及火山碎屑岩；古生界地层分布广泛，岩性多为粉砂质白云岩、石英砂岩、泥灰岩等；中生界地层分布较少，一般于西部地区分布，岩性多为岩屑石英砂岩、长石石英砂岩、杂砂岩等。

第四系地层主要分布在盆地及河谷、山间凹地上，其岩性一般为粘土、砂砾岩，轿子山和牯牛山高海拔地区有冰碛堆积物。

本区以南北向和东西向构造控制最为显著，它们相互作用，共同控制了本区盆地沉积及后期变形格架。

南北向的小江断裂、普渡河断裂与东西向的宝九断裂、麻塘断裂，共同控制了区内的构造格局。

区内大面积分布的岩浆岩主要为二叠系峨眉山玄武岩，属于典型的大陆溢流玄武岩，并伴有超基性、基性岩等岩脉的侵入。

岩石类型主要为致密状玄武岩、斑状玄
武岩、粗玄岩、杏仁状玄武岩、火山角砾岩、凝灰岩等。

二、岩石地球化学特征
本次共系统采集了大风口—新发村峨眉山玄武岩实测中选取有代表性、新鲜且杏仁体含量少的13件样品送往澳实（广州）矿物实验室，进行主量、微量和稀土元素测试分析。

并引用曲靖幅、武定幅地质报告中15个峨眉山玄武岩样品的主量元素数据。

1．主量元素特征
研究区玄武岩样品主量元素分析结果表1显示，SiO 2含量在45.95%~51.46%之间，平均值48.64%；Al 2O 3含量在12.08%~15.58%之间，平均值13.91%；Na 2O+K 2O 含量在2.37%~5.83%之间，平均值3.87%。

通过对该区峨眉山玄武岩 SiO 2-K 2O、TAS 图解（图1）可得，区内28个样品大部分位于高钾钙碱性系列、钙碱性系列中，只有4个样品位于钾玄岩系列中，没有分布在低钾拉斑玄武岩系列中的样品。

据此可以看出昆明北部峨眉山玄武岩玄武岩大多呈现钙碱性、高钾钙碱性火山岩。

表1 昆明北部地区峨眉山玄武岩的主量元素分析结果表（%）
样品编号
岩性
SiO TiO Al O TFe O MnO MgO CaO Na O K O P O LOI
Mg
Total
XF-H01 斑状玄武岩 45.95 4.08 13.47 13.51 0.18 4.29 8.86 2.11 1.08 0.47 4.98 38.62 98.98 XF-H02 斑状杏仁状玄
武岩 48.50 4.25 13.34 14.78 0.18 5.32 8.20 1.92 0.93 0.51 2.17 41.63 100.10 XF-H03 角砾岩 47.51 3.08 12.08 12.34 0.15 4.02 9.08 3.44 1.20 0.37 6.89 39.23 100.16 XF-H04
角砾岩
46.07 3.65 13.24 13.24
0.15 4.07 8.72
3.90 1.44 0.42 5.22 37.85 100.12
XF-H05 致密状玄武岩 46.07 4.06 12.95 13.42 0.18 4.68 10.95 2.59 1.71 0.47 2.22 40.86 99.30 XF-H06
粗玄岩
50.91 3.83 13.62 12.86
0.17 3.71 7.71 2.56 2.14 0.39 0.80 36.37 98.70 XF-H07 少斑玄武岩 47.45 4.19 14.48 13.68 0.20 4.06 7.34 3.62 2.21 0.48 2.37 37.03 100.08 XF-H08 斑状玄武岩 47.81 4.02 13.35 15.58 0.24 4.22 9.23
2.18 1.06 0.42 2.01 34.92 100.12
XF-H09 致密状玄武岩 48.72 3.36 14.05 13.48 0.17 4.63 10.75 2.09 0.74 0.34 1.72 40.50 100.05 XF-H10 致密状玄武岩 47.59 3.84 15.03 13.91 0.18 4.23 9.44 2.22 1.06 0.41 2.28 37.60 100.19 XF-H11 致密状玄武岩 49.82 3.79 13.70 13.38 0.17 4.43 9.21 2.15 1.26 0.39 1.99 39.61 100.29 XF-H12 致密状玄武岩 48.47 3.94 13.29 14.20 0.25 4.35 8.31 2.28 2.28 0.41 1.72 37.77 99.50 XF-H13 杏仁状玄武岩 49.36 3.80 13.07 12.99
0.18 4.63 7.26
3.64 1.48 0.38 2.11 41.39 98.90
图1 峨眉山玄武岩SiO2-K2O、TAS图解
大风口—新发村剖面玄武岩从底部到顶部在碱性特征
及主要的元素特征上没有表现出明显的规律（图2）。

将样
品主量元素数据换算成100%之后进行CIPW 标准矿物，
结果显示本区峨眉山玄武岩标准矿物组合主要为：
Q+An+Ab+Or +Di+Hy。

计算的标准石英（Q）平均含量
为7.98%，钙长石（An）平均含量为24.12%，钠长石（Ab）
平均含量为25.85%，正长石（Or）平均含量为9.77%，
紫苏辉石（Hy）平均含量为7.11%，透辉石（Di）平均含
量为15.64%。

除此之外，岩石中还普遍出现有磁铁矿
（Mt）、钛铁矿（Il）、磷灰石（Ap）等标准副矿物；少含
橄榄石、硅灰石和霞石。

图2 主要元素地球化学参数随剖面高度变化图
2．微量元素特征
玄武岩微量元素结果见表2，在图3中可以看出，该剖
面峨眉山玄武岩相对富集Rb、Th、U、Ta、La、Ce、Nd、
Zr、Sm、Ti，而 K、Sr、P 相对亏损，配分曲线与 OIB总
体上相似。

表2 昆明北部地区峨眉山玄武岩微量元素分析结果（×10-6）
样品编号 Ba Cr Cs Ga Hf Nb Rb Sn Sr Ta Th U V W Zr Ta/La
XF-H01 584 60.00 1.31 23.10 10.20 37.90 19.00 3.00 5630 2.70 6.49 1.43 435 2.00 360 0.05
XF-H02 539 60.00 0.57 24.20 10.30 41.20 15.00 3.00 559 2.70 6.84 1.53 466 1.00 388 0.06
XF-H03 234 50.00 0.22 20.90 7.60 28.60 28.00 2.00 255 2.00 4.81 1.27 315 3.00 272 0.05
XF-H04 288 60.00 0.15 22.80 8.90 34.90 33.10 3.00 285 1.50 5.75 1.48 392 1.00 323 0.03
XF-H05 787 70.00 0.13 22.50 9.70 38.40 44.40 3.00 1035 1.50 6.31 1.53 426 1.00 358 0.03
XF-H06 443 80.00 0.49 23.50 9.80 34.80 71.10 3.00 470 2.50 9.68 2.14 438 2.00 352 0.05
XF-H07 595 90.00 0.28 24.50 9.90 37.80 60.90 3.00 1335 3.10 6.37 1.45 440 1.00 361 0.06
XF-H08 400 60.00 0.44 22.50 8.80 35.00 19.00 3.00 556 2.70 5.61 1.27 475 1.00 325 0.06
XF-H09 290 50.00 0.25 22.80 8.20 28.20 16.00 2.00 586 2.20 5.00 1.16 382 2.00 274 0.06
XF-H10 408 80.00 1.01 24.70 10.00 35.90 33.30 4.00 695 2.70 8.20 1.77 382 2.00 356 0.05
XF-H11 409 80.00 0.21 24.40 9.50 33.00 37.70 3.00 549 2.40 7.86 1.86 388 2.00 335 0.05
XF-H12 524 70.00 0.33 22.90 9.80 32.40 61.60 4.00 472 2.30 7.02 1.70 457 1.00 346 0.06
XF-H13 471 70.00 0.47 23.00 9.30 30.90 43.60 3.00 449 2.20 6.82 1.71 454 1.00 325 0.05
3．稀土元素特征
玄武岩稀土元素结果见表3，由图4可看出，玄武岩稀
土总量变化不大，范围为233.02×10-6~305.28×10-6，总
体较为富集，13件样品平均稀土总量∑REE为
279.23×10-6，而球粒陨石的∑REE为 4.1319×10-6
（Sun＆McDonough，1989），研究区峨眉山玄武岩的平
均稀土含量约为球粒陨石的67.6倍。

轻重稀土比值
（∑Ce/∑Y）=3.02~4.11，平均3.68，轻稀土较重稀土富
集。

δEu=0.90～1.05，平均值为0.97，除XF-H04、XF-H09
样品表现为正异常，其他样品表现为负异常；暗示斜长石的
分离结晶较弱，δCe=0.95～1.00，平均值为0.97，样品均
表现为微弱的负异常，说明岩浆结晶分离作用比较弱。

表3 昆明北部地区峨眉山玄武岩稀土元素分析结果（×10-6）
样品编号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ∑REE
XF-H01 49.50 106.00 13.85 55.10 10.85 3.29 9.99 1.33 7.40 1.31 3.57 0.46 2.70 0.40 32.40 298.15
XF-H02 47.40 105.50 14.15 56.90 11.55 3.46 10.35 1.40 7.74 1.42 3.71 0.48 2.87 0.42 35.30 302.65
XF-H03 39.30 83.10 10.80 43.50 8.19 2.51 7.57 1.03 5.71 1.02 2.64 0.35 2.12 0.28 24.90 233.02
XF-H04 47.70 96.90 12.60 49.50 9.55 3.10 8.56 1.16 6.61 1.19 3.13 0.43 2.55 0.40 29.70 273.08
XF-H05 50.70 105.50 14.05 56.80 11.40 3.45 10.50 1.41 7.55 1.40 3.65 0.46 2.88 0.43 35.10 305.28
XF-H06 48.60 102.00 13.25 53.50 10.70 3.11 10.10 1.35 7.72 1.45 3.91 0.52 3.03 0.44 35.80 295.48
XF-H07 47.80 102.50 13.60 55.00 10.85 3.36 9.93 1.39 7.44 1.34 3.50 0.47 2.82 0.40 32.50 292.90
XF-H08 42.70 93.00 12.40 50.60 10.30 3.09 9.32 1.27 7.10 1.29 3.37 0.44 2.60 0.39 32.00 269.87
XF-H09 38.20 79.40 10.60 42.30 8.67 2.97 8.35 1.12 6.33 1.16 3.01 0.43 2.46 0.37 28.40 233.77
XF-H10 49.90 103.50 13.50 53.40 10.70 3.28 10.00 1.41 7.82 1.46 3.97 0.51 3.19 0.47 35.70 298.81
XF-H11 45.10 96.40 12.65 50.50 10.45 3.18 9.77 1.33 7.54 1.38 3.67 0.48 3.03 0.40 33.80 279.68
XF-H12 37.50 87.70 12.20 50.60 10.65 3.34 10.30 1.43 8.24 1.52 3.89 0.51 3.17 0.46 37.30 268.81
XF-H13 43.40 92.10 12.15 50.20 10.55 3.45 10.55 1.45 8.25 1.52 3.87 0.53 3.37 0.46 36.70
278.55
图3 微量元素配分模式图
图4 稀土元素配分模式图
三、总结
（1）通过主量元素可知研究区玄武岩以高钾钙碱性、钙
碱性为主的高钛玄武岩。

微量元素相对富 （下转第110页）
降，拟建工程区塌陷深度一般小于0.2m，考虑水位埋深和塌陷深度，将峦谷堆安全台工程评估区分为Ⅰ区和Ⅱ区，Ⅰ区塌陷深度0.1~0.7m，Ⅱ区塌陷深度小于0.1m。

因此，峦谷堆安全台工程评估区Ⅰ区采空塌陷及伴生地裂缝地质灾害危险性现状评估为危险性中，Ⅱ区采空塌陷及伴生地裂缝地质灾害危险性现状评估为危险性小。

图1 峦谷堆安全台工程现状下沉等值线简图 3．地质灾害危险性预测评估
（1）工程建设引发或加剧地质灾害危险性的预测
拟建工程位于近湖平原地带，基本全部对工程实施加高，工程建设附加的地面荷载量较小，工程建设不会大规模、大深度开挖，工程建设不开采地下水，不改变其地层结构和水文地质条件，不会人为导致形成地质灾害的发生条件。

因此，预测工程建设引发地质灾害的危险性为小。

（2）工程建设可能遭受地质灾害危险性的预测
两城四村航道堤防加固工程评估区处在裸露张夏组灰岩西部约1,500m，第四系之下隐伏三山子组灰岩，根据工程区工勘资料，钻孔深度10m为揭穿第四系，第四系岩性多为粘土，亚粘土，夹砂层，地下水位埋深3m左右，根据以往地下水动态资料，灰岩岩溶裂隙水与第四系孔隙水为互补关系，地下水水力联系较密切，工程区处在地下水地下水排泄区，地下水位年变幅较小，根据岩溶发育情况和地下水水力联系情况，岩溶塌陷地质灾害危险性预测评估为中等。

解放沟筑堤工程评估区内无发生地质灾害的条件，因此，评估区可能遭受地质灾害危险性预测评估为危险性小。

峦谷堆安全台工程评估区处在枣庄矿业集团新安煤业有限公司新安煤矿矿区内东北部，矿区东邻枣庄王晁煤矿，北部为滨湖煤矿。

枣庄矿业集团新安煤业有限公司与相邻矿山预留边界保护煤柱，根据计算相邻煤矿的采空塌陷影响范围小于峦谷堆安全台工程评估区与相邻煤矿的距离。

因此，评估区可能遭受采空塌陷及伴生地裂缝地质灾害危险性预测评估为危险性小。

五、结论
评估区地质灾害危险性现状评估为危险性小。

两城四村航道堤防加固工程评估区和峦谷堆安全台工程I区工程建设中、建成后引发岩溶塌陷和采空塌陷地质灾害危险性预测评估为危险性中等；其它地段为危险性小。

工程建设遭受已存在地质灾害危险性预测评估为危险性小。

两城四村航道堤防加固工程评估区和峦谷堆安全台工程I区地质灾害危险性综合分区评估为危险性中等。

两城四村航道堤防加固工程评估区和峦谷堆安全台工程I区建设用地适宜性评估为基本适宜；其它地段为适宜。

六、防治措施及建议
根据拟建场区地质环境条件和地质灾害危险性评估结果，为确保拟建工程和人身的安全，工程建设过程中，应采取如下措施：（1）两城四村航道堤防加固工程，工程建设前应进行详细工程地质详细勘查，查明第四系厚度和下部岩溶发育情况，根据勘查情况提出岩溶塌陷相应防治措施。

（2）峦谷堆安全台工程，处在新安煤矿区内东北部，工程的南侧和西侧已经形成了采空区，塌陷深度为0.2m，在工程建成后要持续监测，发现问题及时采取补救措施。

（3）建设单位积极与矿权人沟通，关注矿山开采情况和矿权人探矿勘查情况，采空塌陷对拟建工程影响范围，建设单位与矿权人签订压覆矿产资源协议，停止采矿活动或采取采空区充填措施；防止采空塌陷地质灾害的发生；发现问题及时采取措施，确保建设工程和人身安全。

（4）工程建设过程中，尽可能减少工程建设对周围环境的破坏，保护植被，防止水土流失。

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（上接第108页）集高场强元素，而 K、Sr、P 相对亏损，配分曲线与 OIB总体上相似。

稀土元素特征展现出轻稀土元素富集，重稀土相对亏损，轻重稀土存在较好的分馏作用，无明显的Eu异常和Ce异常。

（2）通过元素比值及有关图解判别出研究区峨眉山玄武岩形成于板内环境。

峨眉山玄武岩岩浆源区为石榴子石二辉橄榄岩地幔，岩浆经历了一定程度的结晶分离作用和低程度的混染作用。

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