中国玄武岩时空分布规律研究(10)胡经国㈢、祁连山玄武岩1、北祁连山西段元古宙大陆溢流玄武岩性质的确定北祁连山位于甘肃、青海两省交界地带,是中国重要的早古生代造山带。
北祁连山的西段元古宙火山岩系为大陆裂谷火山作用产物,属于大陆溢流玄武岩系。
岩石地球化学研究表明,它们派生于岩石圈之下的地幔柱源,但是也显示有大陆岩石圈组分卷入的证据。
它们的形成是地幔柱-岩石圈相互作用的结果,是北祁连山早古生代洋盆打开的前兆。
㈣、新疆地区玄武岩1、新疆北部晚古生代埃达克岩与富铌玄武岩组合有关研究者指出,地球化学研究结果表明,新疆北部富蕴县境内的晚古生代下泥盆统托让格库都克组的安山质岩石,具有与埃达克岩非常相似的地球化学特征。
它们具有较高的Al2O3、Na2O和Sr含量以及Sr/Y比值;明显亏损重稀土和Y,它们的MORB标准化微量元素蛛网图表现为明显的Nb、Ta负异常和Sr正异常,同时强烈亏损高场强元素。
而与埃达克岩共生的玄武岩的地球化学特征则与富铌玄武岩一致,表现为Si过饱和及富Na的特征,同时具有较高的Nb、TiO2和P2O5含量,并且富集高场强元素。
由于埃达克岩和富铌玄武岩的形成均与板块俯冲有关,因而它们的存在表明,古亚洲洋在早-中泥盆世向南(哈萨克斯坦-准噶尔板块)发生了一次洋壳俯冲作用。
链接:埃达克岩埃达克岩(Adakite)是指由角闪安山岩到英安岩、流纹岩等的、一套中酸性熔岩组合的特殊类岛弧岩石,以缺少玄武岩特点,通常被认为是玄武岩俯冲到火山岛弧后部分熔融形成。
2、新疆吐-哈盆地和三塘湖盆地二叠纪玄武岩有关研究者指出,新疆吐-哈盆地和三塘湖盆地,是上叠在古生代造山带褶皱基底之上的、晚古生代-中新生代叠合改造型陆内沉积盆地。
其中发育的玄武岩的全岩40Ar/39Ar年代学研究揭示,其形成时限在293~266 Ma,属于二叠纪。
该玄武岩元素地球化学特征的对比分析表明,三塘湖盆地玄武岩具有Nb、Ta强烈亏损和高场强元素选择性富集的特点,显示岩浆源区存在消减组分影响,可能与古洋壳板片俯冲作用的影响有关,具“滞后弧”火山岩的特征。
而吐-哈盆地Nb、Ta轻度亏损,Th/Ta较高,应与陆内拉张带或者初始裂谷玄武岩相似。
据此,并且结合新疆北部区域的蛇绿岩和蛇绿混杂岩带形成时期及与造山期后伸展的区域岩浆活动研究综合分析推测,吐-哈盆地和三塘湖盆地二叠纪的成盆构造背景,可能与新疆北部地区晚古生代陆-陆碰撞造山之后发生的区域性伸展作用密切相关。
两盆地二叠纪玄武岩应属于来自不同源区、但是成盆动力学相似的造山期后伸展背景,均应为陆内裂谷环境。
但是,三塘湖盆地火山岩源区明显经受到消减组分的交代,显示先期应存在过板块俯冲消减作用。
3、新疆柯坪二叠纪层状玄武岩的发育特征及其地质意义有关研究者指出,通过野外实地测量和遥感影像识别,并且对不同剖面的发育状况进行了对比。
新疆柯坪地区发育的二叠纪玄武岩共可分为8层,包括库普库兹曼组2层和开派兹雷克组6层。
多层玄武岩是多期喷发作用的结果。
每次喷发可以来自不同的岩浆房或火山通道,但是岩浆源区基本一致。
每期喷发作用都具有一定的序列:先是稳定的熔岩流,发育柱状节理;而向上则为致密块状玄武岩;在喷发末期发育火山角砾岩或凝灰岩。
多期玄武岩浆喷发作用指示了该区二叠纪玄武岩的岩浆房经历了“积聚-喷发-再积聚-再喷发”的过程,而熔融岩浆的源区则经历了不断“部分熔融”和“岩浆抽提”的过程。
4、准噶尔盆地陆梁地区玄武岩有关研究者指出,准噶尔盆地腹地陆梁隆起基底火山岩岩性为富钠玄武岩及流纹岩,总体显示出板内双峰火山岩特点。
该玄武岩的特征是:岩石的斑晶和基质中普遍出现橄榄石;辉石为普通辉石;斑晶和基质中的长石为偏酸性斜长石(平均牌号为30~50);全岩化学成分CIPW计算结果表明,绝大部分含有Ne(2.8%~4.6%),均含有Ol(19.3%~10.1%)和Di(10.2%~24.6%),标准矿物分子组合为Ne+Ol+Di+An;在全碱-SiO2图上,玄武岩投影于碱性区;Mg#<65;REE总量为110.29~158.06 μg/g。
(La/Y)N变化范围为3.10~4.51。
δEu变化范围为0.93~1.04;玄武岩的微量元素标准化图解为LILE(大离子亲石元素),相对于LREE(轻稀土元素)适度富集,Nb、Ta相对于LREE和LILE 亏损。
Ni、Gr含量略低于原始岩浆的参考值。
以上特征表明,该玄武岩总体上属于碱性橄榄玄武岩;玄武岩具有较高正的εNd(t)值和低的87Sr/86Sr值;而流纹岩则具有较低的εNd(t)值和较高的87Sr/86Sr值,反映它们的同源性和遭受陆壳物质同化混染程度的不同。
同位素Rb-Sr等时线年龄和单颗粒锆石蒸发年龄集中在323~395 Ma。
以上特点表明,陆梁玄武岩来自于亏损的地幔源区,并且经历了一定程度的分异作用和陆壳物质的混染作用。
其形成于板内环境,与泥盆纪-石炭纪区域伸展作用有关。
因此,陆梁隆起带基底很可能是一个大陆裂谷带。
链接:CIPW标准矿物计算法CIPW标准矿物计算法是四位岩石学家于1931年设计的全岩化学成分计算方法,并且是以他们四人名字(Cross、Iddings、Prisson、Washington)的首字母命名的,至今应用非常广泛。
标准矿物计算是将火成岩化学成分转换为理想矿物成分的一种方法。
5、西准噶尔克拉玛依OIB型枕状玄武岩克拉玛依西山的枕状玄武岩与浊积岩-凝灰岩共生;其厚度大于400米的枕状玄武岩层被火山角砾岩-安山岩-硅质岩-凝灰岩覆盖;岩枕之间充填着硅质泥岩。
锆石SHRIMP定年结果表明,枕状玄武岩可能在早寒武世形成(>517 Ma,这套地层曾经一直被认为属于石炭系)。
该枕状玄武岩的稀土元素含量(117.4×10-6~153.6×10-6)和配分模式与洋岛玄武岩(OIB)基本一致。
在枕状玄武岩中,大离子亲石元素(Cs、Rb、Ba、K、Pb和Sr)的含量变化比较大(明显偏离OIB);高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti和P)相对OIB和原始地幔,没有表现出明显异常[e.g.,(Nb/Ta) PM=0.92~0.98,(Zr/Hf)PM=1.08~1.18]。
西准噶尔地区存在这套OIB型海相火山-沉积建造说明,古亚洲洋在西准噶尔地区于寒武纪就已经存在。
在这套海相玄武岩岩枕中,存在大量古元古代-新太古代(1883~2536 Ma)岩浆锆石的事实说明,早古生代洋岛玄武岩岩浆源区存在古老大陆地壳物质。
6、塔里木板块西缘柯坪早二叠世玄武岩柯坪玄武岩位于塔里木板块西缘,产于下二叠统库普库兹曼组和开派兹雷克组地层中。
岩石化学组成以富集TFeO、TiO2、P2O5和SiO2不饱和为特征。
大部分样品属碱性玄武岩系列,个别样品属拉斑玄武岩系列。
它们的稀土元素和微量元素显示了板内拉张环境玄武岩的地球化学特征。
εNd(t)=-1.73~-3.69,ESr(t)=+27.56~+56.87,206Pb/204Pb=17.87~18.02,207Pb/204Pb=15.45~15.53,208Pb/204Pb=38.22~38.49。
Nd、Sr、Pb同位素组成证明,柯坪玄武岩源自于前寒武纪的富集型大陆岩石圈地幔。
而且,这种情况在塔里木盆地及周缘地区十分发育的镁铁质岩浆岩中具有广泛的代表性。
据此,可以将新疆南部和北部划分为两个明显不同的同位素地球化学省。
其中,南部省以富集型地幔的同位素组成为特征;而北部省则以亏损型地幔的同位素组成为特征;分属于这两个省的古生代晚期阶段岩浆岩有可能不是同一个地质过程的产物。
7、塔里木盆地二叠纪玄武岩与峨眉山大火成岩省中国西部地区发育了塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省两个大火成岩省。
它们分别形成于280 Ma左右和258~260 Ma。
通过对比这两个大火成岩省的玄武岩的地球化学特征发现,塔里木玄武岩的岩石地球化学特征与峨眉山玄武岩相似,Fe2O3=15.29%~17.97%,大于10%,比MORB富铁,指示其深源以及地幔柱源特征,为典型的溢流玄武岩。
稀土元素比值显示,其落在由石榴石二辉橄榄岩组成的原始地幔熔融线上,表明该玄武岩是在厚的岩石圈下由异常热的地幔经局部熔融而形成的。
微量元素特征比值分析,揭示了塔里木玄武质岩浆在上升过程中受到了一定程度的地壳混染。
塔里木大火成岩省和峨眉山大火成岩省一样,可能起源于同一个来自于核幔边界的超级地幔柱。
它们很可能是塔里木板块和扬子板块在二叠纪北向漂移过程中先后穿越同一个超级地幔柱的结果。
8、塔西南玄武岩年代学和地球化学特征有关文献通过对塔西南达木斯剖面中玄武岩进行K-Ar同位素定年,获得其年龄为289.6 Ma,并且结合Ar-Ar坪年龄结果(290.1 Ma)和古生物以及沉积特征,认为290 Ma的年龄代表了塔西南玄武岩形成于早二叠世,对应于盆地内下二叠统库普库兹满组下段地层层位的年龄。
其地球化学特征显示,塔西南熔岩为分异的碱性玄武岩,并且含有45% SiO2和4% MgO。
塔西南玄武岩与盆地内柯坪玄武岩具有相近的主量元素含量和稀土配分与微量元素蜘蛛网图型、无Eu异常、富集轻稀土元素、较高的其它不相容元素(如高场强元素)。
但是,塔西南玄武岩比柯坪玄武岩具有较高的A12O3和CaO含量及稀土总量(288×10-6~358×10-6),偏低的Na2O、P2O5和FeO含量。
K、Rb和Cs丰度的无系统性变化,主要受这些元素丰度本身变化的影响。
对其它不活动组分,塔西南玄武岩具有高Ti(Ti/Y=522~624)和Nb含量(30×10-6~40×10-6)及低Zr/Nb比值,暗示其来自富集的地幔源区。
其Nb含量相对La含量无显著变化,以及相对低的Nb/U(近30)和Ce/Pb比值(近15),指示塔西南玄武熔岩来自大陆岩石圈或受一定程度的地壳混染。
塔里木盆地大规模的火山喷发,以及富集不相容元素的地球化学特征,支持这样一种假设,即:塔西南玄武岩来自地幔柱火山作用,或由于地幔柱的供热和上升导致富集的岩石圈地幔部分熔融而形成。
并且,岩浆作用过程以部分熔融为主,结晶分异作用较弱。
基于塔西南玄武岩和柯坪玄武岩相近的时代、源区成分和/或岩浆作用过程以及处于陆内稳定构造环境,该文献笔者认为,塔里木二叠纪玄武岩的分布范围可以从塔里木盆地内的塔中、柯坪一带,一直延伸到塔西南地区。
㈤、西藏地区玄武岩1、西藏羌塘中部角木日地区二叠纪玄武岩西藏羌塘中部角木日地区出露有大量二叠纪玄武岩。
该玄武岩由拉斑玄武岩和碱性玄武岩组成。
其SiO2含量在43.87%~54.25%之间;K2O含量较高,平均为0.58%;TiO2含量中等偏高,平均为1.60%;P2O5含量也较高,平均为0.48%;Zr/Y比值平均为6.04;Zr/Nb比值平均为9.88,明显具有富集地幔的特征;∑REE平均为147.5×10-6,轻稀土轻微富集,LaN/SmN比值平均为1.98。