新疆博格达地区晚石炭世柳树沟组火山岩岩石地球化学特征

冉秋成 潘展超

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队 乌鲁木齐 830013）

新疆博格达造山带在晚石炭世早期构造环境争议较大，主要集中在地壳伸展（裂陷）与板块汇聚挤压（岛弧）的讨论上：一是根据钙碱性系列火山岩-火山碎屑岩建造判断为火山岛弧或弧后盆地；二是认为属于晚古生代的裂谷系、陆间裂谷、裂陷槽或坳拉谷。本次工作在奇台县半截沟-达板河一带的柳树沟组中发现了晚石炭世早期双峰式火山岩，同七角井地区柳树沟组的物质组成类似，认为该地区在晚石炭世早期为大陆裂谷环境。

1 基本特征

博格达造山带地处天山山脉中段北部博格达山-哈尔里克山一带，位于乌鲁木齐市以东，吐鲁番-哈密盆地以北，准噶尔盆地以南，东止于中蒙边境。晚石炭世柳树沟组为一套海相火山熔岩-火山碎屑岩夹碎屑岩沉积。依据岩石组合、沉积建造等特征将其划为两个段：一段为海相碎屑岩夹火山碎屑岩建造；二段为海相火山岩夹碳酸盐岩-碎屑岩建造。

2 岩石学特征

（1）玄武岩

多为灰绿、深灰、灰紫色，斑状结构、间隐-间粒结构，块状构造，部分具杏仁状构造。岩石由斑晶和基质组成。斑晶为斜长石（10%）及辉石（2%），斜长石为半自形板条状，粒径0.32×0.4～0.96×3.84mm，具轻微绿泥石化、轻微隐晶帘石化、轻-中度绢云母化；辉石为半自形短柱状，粒径0.05～0.26mm，无色，斜消光，为普通辉石，个别颗粒具轻微绿泥石化。基质（88%）具间隐-间粒结构，由斜长石、普通辉石、玻璃质组成组成：斜长石（48%）呈半自形细板条状，粒径0.01×0.05～0.02×0.16mm，具轻-中度绢云母化，互相交错搭成格架分布，其间充填辉石、玻璃质，构成间隐-间粒结构；普通辉石（35%）多呈粒状，部分呈束状，粒径0.01～0.03mm，具轻微隐晶帘石化；玻璃质（5%）都已脱玻蚀变为隐晶帘石集合体、鳞片状绿泥石，并析出铁质。杏仁石（4%）次圆-圆状。

（2）石英斑岩

浅灰色、灰色，斑状基质显微球粒结构，块状构造。岩石由斑晶10%和基质90%组成，球粒发育。斑晶主要由斜长石、钾长石、石英等组成，斜长石（1%）呈半自形板状、粒状，1～0.6mm，具双晶，泥化中度；钾长石（2%），0.87～0.5mm 半自形板粒状，条纹构造发育，高岭土化轻；石英（7%），0.7～3mm熔蚀粒状。基质球粒结构发育，球粒均由纤维放射状长英质组成，大小0.2～0.5mm，密集分布，内部包含了微量尘点状铁质，3%针柱状雏晶暗色矿物，全被绿泥石、帘石取代。偶见氧化黄铁矿星点状分布，粒径0.1～0.6mm粒状。

3 岩石地球化学特征

晚石炭世柳树沟组火山岩共采集21件岩石化学分析样品，其中玄武岩11 件，玄武安山岩4 件，安山岩2 件，英安安山岩1 件，钠长斑岩2 件，凝灰熔岩1件。

（1）主量元素特征

岩石中Al2O3＞K2O+Na2O+CaO，属于铝过饱和类型。Na2O、K2O 含量相对较高，且具有Na2O 或K2O 增加较快的特点。根据里特曼指数σ 值，大部分样品均属钙碱性岩系，少数样品属碱性岩系的钠质。玄武岩SI在15.62～30.57之间，中酸性岩大概在4.83～41.45，除凝灰熔岩和钠长斑岩MF指数＞80外，其它在60.22～79.25 间，故而岩浆分离结晶作用相对良好。玄武岩、玄武安山岩的M/F 比值均在0.49～1.24，属铁质基性岩。

在Ol-Ne-Q 判别中大多数样品投在亚碱性区，少量样品投在碱性区。亚碱性样品均属于拉斑玄武岩系。中酸性火山岩属钙碱性玄武岩系。该系列岩石Na2O 为1.78～5.88、K2O 为0.43～3.03，Na2O＞K2O，为钠质岩石，属中钾系列。总体上晚石炭世基性火山岩多数为拉斑质玄武岩系列，但也存在碱性玄武岩系列，而非碱性的中酸性火山岩则大多属于钙碱性系列，其共同的特点是均为中钾。

（2）稀土、微量元素特征

所有样品中（La/Yb）N＞1，为轻稀土富集型，分配曲线右倾。δEu 值在0.68～1.19 之间，多具负异常，呈亏损型，少量为正异常，反映岩浆分异结晶程度良好。δCe 值在0.81～1.01 之间，铈呈亏损型，具负铈异常，反映其形成条件为还原环境。

晚石炭世火山岩稀土元素总量较低，∑REE 为61.2～275.6，总体上随SiO2增加而增加。稀土元素配曲线总体平坦，稀土分异程度差，[La/Yb]N为1.25～3.16，多数样品轻稀土元素呈现不同程度的富集，呈现缓右倾的稀土元素配分型式，个别样品重稀土含量明显较高，可能是壳源物质混染了基性岩浆的结果。该系列岩石铕负异常较明显，呈弱正铕或负铕异常，δEu 为0.87～1.12。与洋中脊玄武岩稀土元素特征相似，不同之处在于略为富集轻稀土元素，可能为高温中基性岩浆在上升过程中与地壳混染导致的。

晚石炭世火山岩微量元素总体含量较低，总量略高于洋中脊玄武岩含量。富集K、Rb、Ba、U等大离子亲石元素，高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf等元素含量相对较低。（Rb/Yb）N值除2 号样之外均大于1，反映岩浆源区可能来自于富集地幔源。Nb、P、Ti 大多数中等亏损，与岛弧玄武岩明显的Nb、Ti 负异常相区别，且具高（Th/Nb）N值，显示玄武岩浆受到地壳或岩石圈物质的混染特点，其次Nb*大多数小于1，也说明岩浆具同化混染的特点。

4 构造环境

晚石炭世火山岩系列发育在晚石炭世柳树沟组中，将玄武岩在Zr/Y-Zr 图解进行投图，该系列样品大多投在板内玄武岩（WPB）区域；从岩石化学成分分析，玄武岩碱性相对较高，同时粗面岩及流纹岩类的KN 值分别为8.9和9左右，过碱成分明显；其次因地壳混染Nb、P、Ti等元素相对亏损，但程度有别于其他环境下的产物，具大陆板内环境的特点；再者与本次调查区相邻的博格达造山带主体七角井天池等地区发现大量的双峰式火山岩建造，且具有裂谷环境的岩石地球化学特征，结合上述火山岩主量元素、稀土微量元素特征及构造判别，本区晚石炭世火山岩应属于大陆裂谷环境下的产物。