草滩沟群火山岩的地球化学特征及其形成构造环境

第41卷　第1期　2008年　(总164期)

西　北　地　质

NORT HWESTERN GEOLOGY

Vol.41　No.1　

2008(Sum164)　

　文章编号:1009-6248(2008)01-0059-08

草滩沟群火山岩的地球化学特征

及其形成构造环境

朱涛1,董云鹏1,王伟2,徐静刚3,马海勇3,查理4

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室,西北大学地质学系,陕西西安　710069;

2.贵州大学环境与资源学院,贵州贵阳　550003;

3.中国石油长庆油田公司研究院,

陕西西安　710021; 4.长庆油田第一采油厂,陕西延安　716000)

摘　要:通过对出露于东—西秦岭交接处的草滩沟群火山岩地球化学特征的研究表明,草滩沟群火山岩具有较高的A l2O3含量和较低的T iO2含量,低 R EE等特征;球粒陨石标准化稀土元素配分图解显示呈平坦型-微弱富集型;微量元素组成以富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、T h,强烈亏损N b、T a,以及高场强元素(HFSE)不分异为特征,N b、T a、Z r、Hf丰度及N b/L a,Hf/T a,L a/T a,T i/Y等值特征均显示岩浆源区受到消减组分加入的影响,与典型的岛弧玄武岩相似。综合地质、地球化学资料认为,草滩沟群玄武岩可与东秦岭丹凤群变基性火山岩对比,是早古生代秦岭洋俯冲消减作用的岩浆活动产物,代表了商丹缝合带的西延组成部分,向西延伸可与西秦岭天水关子镇-武山蛇绿混杂岩带相接。

关键词:秦岭造山带;草滩沟群;玄武岩;地球化学;构造环境

中图分类号:P591 文献标识码:A

秦岭造山带是中国南、北诸板块拼合形成的构造结合带,在研究中国大陆的形成演化过程中具有重要的意义。现有的研究表明,秦岭造山带中存在南北两条缝合带,即南部的勉略缝合带和北部的商丹缝合带(张国伟等,1996,2001),而商丹缝合带则是中国华北和华南最主要的构造边界,也是分割中国南北大陆的主要边界构造结合带。沿该带分布着一系列蛇绿混杂岩块和岛弧火山岩(张国伟等, 1995,1996;张旗等,1995;李曙光等,1993)。其中,出露较好、研究程度较高的地段主要集中在东秦岭商南—丹凤一带,目前许多研究表明在西秦岭天水关子镇及武山等地区存在蛇绿混杂岩带,并认为该蛇绿混杂岩带是商丹带的西延部分(裴先治等, 2004;杨钊等,2006;董云鹏等,待刊)。然而,在东西秦岭之间的交接地区,关于商丹缝合带的研究程度还比较薄弱,对其时空展布尚不清楚,这关系到商丹缝合带是否存在于该区以及能否西延至西秦岭地区等基础地质问题,也直接影响到对秦岭造山带早古生代带构造格局以及秦岭-祁连造山带构造交接关系的认识。

笔者在区域地质调研基础上,选取东西秦岭交接部位太白县魏家湾地区出露的一套变质火山岩,重点研究其地质、地球化学特征,探讨岩石成因及形成环境,为秦岭造山带早古生代构造格局及演化研究提供依据。

草滩沟群火山岩产于斜峪关岩群南部,其形成时代通过古生物化石间接限定为奥陶纪,而关于该套火山岩形成构造环境尚存争议,因此,在野外地

　收稿日期:2007-07-21;修回日期:2007-10-18

　基金项目:国家自然科学基金项目(编号:40234041,40472115)资助

　作者简介:朱涛(1983-),男,青海乐都人,西北大学地质学系,硕士。通讯地址:710069,西安市太白北路229号,西北大学地质学系;E-ma il:Z hut-1983@163.co m。

质调查的基础上,重点研究该套火山岩的岩石地球化学组成特征,确定其形成源区及构造环境,进而探讨秦岭造山带早古生代构造格局及演化特征。

1　区域地质概况

草滩沟群火山岩主要出露于太白县魏家湾地区,北部与斜峪关群相接,南部与泥盆系以断层相接触(图1)。

草滩沟群火山岩由中基性集块熔岩、火山角砾岩、角砾熔岩、岩屑晶屑凝灰岩和火山熔岩及沉凝灰岩组成,火山喷发韵律十分清楚。该组火山岩以灰色、灰绿色为特征,岩石的韵律性比较好,集块

或火山角砾多呈椭圆形,韵律层上部往往出现沉凝灰岩或薄层灰岩。灰岩中产珊瑚、腕足类、腹足类等海相动物化石,化石对比显示为晚奥陶世(冯益民等,2002,2003),由此也可间接限定草滩沟群火山岩形成的时代,早于晚奥陶世。早期的地质调查研究将草滩沟群火山岩归入斜峪关群,认为它是斜峪关群的西延部分,但现在越来越多的研究显示,不能将其简单的划归为斜峪关群;斜峪关岩群可与东秦岭二郎坪岩群相对比,是二郎坪群的西延部分,研究表明东秦岭二郎坪群形成于弧后盆地环境(孙勇等,1996),与斜峪关岩群共同构成了早古生代秦岭

洋的弧后盆地体系。

图1　太白县魏家湾地区地质简图

F ig.1　Simplified g eolog ical map of the W eijiawa n ar ea o f T aibai,Shaanxi pr ov ince

1.Pt 1;

2.Pt 2;

3.中晚泥盆世;

4.早泥盆世;

5.第四纪;

6.中侏罗世;

7.花岗岩;

8.闪长岩;

9.蛇绿岩带;

10.次级断裂;11.主断裂;12.采样点

2　样品采集与分析

该研究共采集代表性岩石样品4件用于地球化

学分析测试。岩石普遍经历了绿片岩相变质作用,属变质基性火山岩。岩石主由斜长石、绿泥石及火山玻璃组成。样品主微量元素分析由西北大学大陆动

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力学国家重点实验室完成。其中,主量元素采用XRF法在RIX-2100仪器上分析完成,稀土和微量元素采用ELAN6100DRC等离子体质谱仪(ICP-M S)测定,用标准样BHVO-1,A GV-1和G-2作分析样品元素浓度的校正标准。所有元素的分析精度优于5%,分析结果见表1。

表1　魏家湾火山岩主微量元素地球化学分析表

T ab.1　M ajo r element(%)and tr ace elem net(10-6)compositio ns o f the Weijiaw an ar ea

样品S iO2TiO2Al2O3T Fe2O3M nO M gO C aO Na2O K2O P2O5烧失量总量027N-12350.93 1.0416.379.240.237.019.40 3.540.260.10 1.6399.73 027N-12750.820.9416.039.550.237.369.52 3.340.250.09 1.7299.84 027N-13047.71 1.0515.7410.660.199.1910.14 2.650.340.18 1.9099.75 027N-13150.070.9416.3310.040.247.479.81 3.120.230.09 1.76100.10样品Ba Rb Sr Y Zr Nb T h Pb Ga Zn C u Ni V 027N-123235.1 4.0124225.754.1 1.140.56 5.915.275.5 6.748284 027N-127264.6 3.7223623.647.4 1.020.45 5.6414.778.1 5.6155284 027N-130123.17.0231023.367.1 1.69 1.32 4.8616.18925.8157261 027N-131333.2 3.2125322.9470.950.47 6.2215.378.9 6.2561304样品Cr Hf Cs S c Ta C o Li Be U La Ce Pr Nd 027N-12343.3 1.650.43842.40.0933.1 4.070.790.199 4.1610.65 1.819.31 027N-12757.4 1.430.47839.30.07732.8 4.140.70.166 3.28.36 1.447.52 027N-13053.6 1.860.55740.90.1449.5 5.070.530.2878.1818.3 2.7412.7 027N-13158.8 1.420.44640.80.07741.1 4.570.530.179 3.328.66 1.487.7样品Sm Eu Gd T b Dy Ho Er Tm Yb Lu REE Nb/T h Ba/Nb 027N-123 2.880.74 3.240.62 3.950.89 2.320.37 2.490.4143.84 2.036235.1 027N-127 2.330.61 2.730.54 3.50.8 2.130.35 2.320.436.23 2.267264.6 027N-130 3.29 1.12 3.450.62 3.760.81 2.070.34 2.210.3659.95 1.280123.1 027N-131 2.390.8 2.780.53 3.460.79 1.990.33 2.160.3636.75 2.021333.2

3　岩石地球化学特征

3.1　主量元素

草滩沟群变质火山岩的SiO2含量介于47.71%～50.93%,平均含量为49.88%;Al2O3含量较高,变化在15.74%～16.37%,平均值为16.12%;M gO含量(7.01%～9.19%)和T Fe2O3含量(9.24%～10.04%)中等,4件岩石样品的TiO2含量值较低(0.94%～1.04%),平均值为0.99%,与岛弧区火山岩TiO2(0.58%～0.85%)(Pearce J A,1983)含量接近。在(Na2O+K2O)-SiO2图解上,样品均落入亚碱性玄武岩区(图2a),考虑到岩石K、Na元素在变质、变形和蚀变作用过程中的活动性,进一步利用不活动元素判别,Zr/T iO2-Nb/Y (图2b)图解上,样品也均投点于亚碱性系列岩石区。

3.2　稀土和微量元素地球化学

草滩沟群样品中的 REE较低,变化在36.23×10-6～59.95×10-6。球粒陨石标准化稀土配分图解显示呈平坦-弱富集型REE分布型式(图3a);样品的轻重稀土分异较弱,(La/Yb)N值除样品027N-130值稍高,达2.65外,其余3个样品的值均在1左右,显示轻重稀土基本无分异;样品具Eu负异常,暗示岩石起源过程中可能经历了斜长石的分离结晶作用。原始地幔标准化微量元素图解上(图3b),样品曲线整体上呈微弱右倾型,大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、T h、U相对富集,高场强元素相对平坦且不分异,Nb、Ta显示强烈的亏损。样品微量元素地球化学特征与典型的岛弧拉斑玄武岩非常类似。

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第1期 朱涛等:草滩沟群火山岩的地球化学特征及其形成构造环境