中国玄武岩时空分布规律研究(4)

中国玄武岩时空分布规律研究（4）

胡经国

三、中国东北部

㈠、大兴安岭玄武岩

1、大兴安岭中生代玄武岩

大兴安岭是兴安岭的西部组成部分，位于内蒙古自治区东北部，黑龙江省西北部。它是中国保存较完好、面积最大的原始森林，是内蒙古高原与松辽平原的分水岭。大兴安岭北起黑龙江畔，南至西拉木伦河上游谷地，东北－西南走向，地理坐标介于北纬43°至北纬53°30′，东经117°20′至东经126°之间，全长1400多公里，均宽约200公里，海拔1100～1400米，总面积32.72万平方公里。

大兴安岭中生代玄武岩类由北区碱性系列玄武岩和南区亚碱性系列玄武岩组成。其主要活动时期为晚侏罗世至早白垩世；在时间和空间上显示大体呈北北东向展布的环状“热向斜构造”。

北区碱性系列玄武岩高度富集轻稀土元素和大离子亲石元素。其丰度类似于板内碱性玄武岩；但是明显亏损高场强元素这一特点又类似于火山弧钙碱性玄武岩。

南区亚碱性系列玄武岩强烈亏损高场强元素的特征类似于火山弧钙碱性玄武岩；但是轻稀土元素和大离子亲石元素富集程度又类似于洋中脊拉斑玄武岩和岛弧拉斑玄武岩。

由此可见，大兴安岭中生代玄武岩系列显示出具有地球化学双重性，也就是既有板内特征又有火山弧特征，既有富集特征又有亏损特征。这种地球化学双重性表明，大兴安岭地区存在若干不同性质的地幔源，包括富集性的、亏损性的和过渡性的地幔源。解释一个地区存在多元地幔源区模式的最佳方案，是地幔柱方案。这种包含富集成分和亏损成分的地幔柱源区的形成，与古生代地质时期古亚洲构造域闭合过程中俯冲洋壳与亏损地幔相互作用的动力学和地球化学过程有关。

链接：古亚洲构造域

古亚洲构造域（Palao Asian Tectonic Domain）是指在古亚洲洋动力体系作用下形成的构造域。它是一个古生代构造域，控制中国古生代的大地构造发展和矿产分布规律。它包括萨彦－额尔古纳造山系、天山－兴安造山系、乌拉尔－南天山造山系、昆仑－祁连－秦岭造山系以及挟持于其间的塔里木准地台和中朝准地台等。其动力学特征是以近南北向（按照现位）的伸展和挤压作用为主，经历兴凯、加里东和华力西三个旋回的演化。

早寒武世末兴凯造山旋回，萨彦－额尔古纳洋封闭，西伯利亚活动大陆边缘增生，而冈瓦纳被动陆缘一侧的古中国地台则裂解，使古亚洲洋向南扩展，形

成斋桑－南蒙古－兴安、乌拉尔－南天山以及天山－北山、昆仑－祁连－秦岭等洋盆。经加里东旋回到华力西旋回之演化，在石炭纪－二叠纪时古亚洲洋封闭，西伯利亚与冈瓦纳两个巨型大陆的复杂大陆边缘相碰撞形成古亚洲大陆，古亚洲构造域演化历史到此结束。

2、大兴安岭中生代双峰式火山岩

大兴安岭中生代火山岩的主要活动时期为晚侏罗世至早白垩世，由碱性系列玄武岩和亚碱性系列玄武岩以及伴生的中酸性火山岩组成。它们与邻区俄罗斯和蒙古同时期火山岩构成面形展布的巨型火山岩带。

其中，碱性系列玄武岩高度富集不相容元素，其富集程度类似于板内碱性系列玄武岩，但是明显亏损Nb和Ta等高场强元素这一点又类似于活动大陆边缘火山弧或岛弧钙碱性玄武岩。

亚碱性系列玄武岩适度富集不相容元素而强烈亏损高场强元素的特征，类似于活动大陆边缘火山弧或岛弧火山岩，其中低钾玄武岩类似于拉斑玄武岩。

大兴安岭酸性火山岩，根据地球化学特征可划分为高Sr流纹岩类和低Sr 流纹岩类。前者富集Ti、Ba、Sr、Co和Ni而贫Rb、Zr和Th等强不相容元素，类似于大陆溢流玄武岩省分异作用形成的流纹岩。后者明显富集不相容元素Rb、Zr和Th而亏损Ti、Ba、Sr和Co。它们与碱性系列玄武岩之间形成类似于大陆裂谷环境的双峰式火山岩组合。亚碱性系列玄武岩与高Sr流纹岩的成因关系类似于大陆伸张环境的双峰式火山岩，但是前者形成从基性到酸性的连续演化系列，并没有形成Daly成分间断。这表明大兴安岭火山岩在源区及其原始岩浆的性质上，明显区别于世界大陆溢流玄武岩省。也就是说，大陆溢流玄武岩省的双峰模式起源于干岩浆体系。这种岩浆分异形成的中性岩浆由于其黏度大于玄武岩、挥发分含量低于流纹岩而未能喷出地表。大兴安岭富含水的原始岩浆使分异形成的中性熔岩被挥发分过饱和，导致中性熔岩的爆炸性喷发。

链接：双峰式火山岩与Daly成分间断

双峰式火山岩（Bimodal Volcanic Rock）是由同源地幔岩浆经过结晶分异或同化混染作用而形成的一套具有SiO2间断的两类火山岩，即指在相同或相近的时空关系下紧密伴生的一套出现SiO2间断（又称Daly成分间断）的火山岩组合。根据SiO2差异，可分为宽双峰和窄双峰两种；前者包括基性岩－酸性岩组合，后者包括基性岩－中性岩、中性岩－酸性岩组合。

3、大兴安岭中生代两类流纹岩与玄武岩的成因联系

根据地质产状和地球化学特征，大兴安岭中生代流纹岩类可划分为高Ti流纹岩和低Ti流纹岩。其中，高Ti流纹岩类与亚碱性系列玄武岩类紧密伴生，两者在地球化学上构成连续变异系列。而低Ti流纹岩类则与碱性系列玄武岩类构成地球化学双峰态。

岩相学和地球化学研究表明，这两类流纹岩与该区同期玄武岩类有着密切的成因联系。其中，起源于地幔柱亏损成分的亚碱性系列玄武岩浆，经过单斜辉石、斜长石、磷灰石、锆石的分离结晶，形成亚碱性系列低钾玄武岩→高钾玄武岩→高Ti流纹岩演化系列；起源于地幔柱富集成分的碱性系列玄武岩浆，侵入下地壳，使下地壳岩石发生部分熔融，形成碱性系列玄武岩－低Ti流纹岩

双峰态组合。

4、大兴安岭南段三叠纪基性火山岩时代与构造环境

应用火山岩锆石U-Pb LA-ICPMAS法和基质Ar-Ar法定年表明，大兴安岭南段存在三叠纪玄武质岩石。其年龄为214～250Ma。主量和微量元素地球化学反映三叠纪火山岩为亚碱性和低K拉斑玄武岩系列，部分岩石具有岛弧火山岩地球化学性质，但是主要具有造山后伸展环境下的岩浆活动特征。

该基性火山岩Sr-Nd-Pb同位素组成说明，三叠纪基性火山岩岩浆源区主要为岩石圈地幔，但是局部地区有软流圈物质加入；岩浆演化过程受部分熔融和分离结晶作用控制，并且有少量地壳物质的混染。

综合研究表明，三叠纪大兴安岭南段处于中亚造山带后造山伸展阶段，基性岩浆形成于软流圈上涌诱发岩石圈地幔的部分熔融，拉斑玄武岩和辉绿玢岩脉即为伸张条件下基性岩浆活动的产物。结合区域构造演化推测，西拉木伦河－长春－延吉缝合带，可能具有西段造山和造山后伸张作用稍早于东段的特征。

链接：中亚造山带

中亚造山带（CAOB）是由于西伯利亚古陆与中朝板块、塔里木板块之间的古亚洲洋消减而形成的巨型缝合带。中亚造山带是全球显生宙陆壳增生与改造最显著的大陆造山带，在10亿年来的陆壳演化过程中，经历了陆缘增生、后碰撞和陆内造山作用3个阶段。

链接：缝合带

缝合带是两个碰撞大陆衔接的地带，是由于地壳陆块碰撞而使陆块缝接在一起的地带。缝合带通常表现为宽度不大的高应变带；由含有残余洋壳的蛇绿岩混杂堆积和共生的深海相放射虫硅质岩、沉积岩等组成，叠加了蓝片岩相高度变质作用和强烈的构造变形。缝合带把两侧具有不同性质和演化历史的陆块边缘分开；它们往往位于不同的生物地理区，并且具有不同的古地磁要素。因此，缝合带作为划分板块界线在恢复不同地史时期的板块构造格局中具有重要意义。由于陆块碰撞缝合带常与弧－陆缝合带及消减带增生杂岩等在空间上共生，因而后期的构造变动又使它们彼此错位。

㈡、松辽盆地玄武岩

1、松辽盆地北侧和大兴安岭地区钾质玄武岩

松辽盆地横跨中国东北黑龙江、吉林、辽宁三省，四周被山脉、丘陵所环绕；西为大兴安岭，东北为小兴安岭，东南为张广才岭，南部为康平－法库山地。该盆地中间是嫩江、松花江、辽河水系流经的松嫩平原沼泽区；四周为山脉和丘陵。地面海拔120～300m，长750km，宽330～370km；面积约26万km2（其中在黑龙江的面积11.8万km2），是当今世界上最大的典型陆相沉积盆地之一。

玄武岩是地幔部分熔融的产物，是了解地幔化学组成与演化的窗口。钾质玄武岩（K2O/Na2O>1）是玄武岩的一个重要亚类。分布于中国东北松辽盆地北侧和大兴安岭地区的新生代钾质玄武岩，是典型的大陆板内钾质玄武岩，并具