内蒙古特莫牧场地区晚侏罗世玛尼吐组地球化学特征及火山岩年代分析

李朋元秦越强柴晨晖王志民孙宇飞许凯然

（1.中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心；2.河北地质职工大学地质系）

测区大地构造位置隶属于天山—兴蒙造山系大兴安岭弧盆系，三级构造单元为锡林浩特岩浆弧。该地区在早中侏罗世多为小型断陷盆地沉积环境，至晚侏罗世时火山活动强烈，对测区岩石地层具有重要影响［1］。在火山间歇期，地壳总体隆升，盆地继续接受山间沉积，形成一套沉积岩，如本测区的玛尼吐组一段；在中后期，火山活动强烈，多形成火山熔岩、火山碎屑岩夹少量沉积岩，形成玛尼吐组二段。

关于本地区玛尼吐组火山岩形成时代存在不同观点，本研究通过对玛尼吐组岩石地球化学分析和年龄学研究，为该地区玛尼吐组时代确定提供依据。

1 岩石类型及特征

工作区地处内蒙古自治区东部特莫牧场地区，行政区划隶属于内蒙古自治区兴安盟科尔沁右翼前旗。玛尼吐组岩石组合特征［2-4］：上部为一套中性火山熔岩、中性火山碎屑岩，夹火山碎屑沉积岩、沉积岩以及少量中酸性火山碎屑岩的岩石组合，底部为火山沉积岩、沉积岩。根据岩性组合特征、空间分布规律及区域对比，划分2个岩性段。

其中玛尼吐组一段岩性为安山质沉凝灰岩、沉角砾岩、沉角砾凝灰岩、凝灰质粉砂岩夹泥岩、凝灰质长石砂岩、凝灰质砂质砾岩、凝灰质含砾砂岩夹安山岩、安山质晶屑凝灰岩，与满克头鄂博组呈整合接触。

玛尼吐组二段岩性为灰紫色（灰绿色）安山岩、杏仁状安山岩、粗安岩、安山质（角砾、集块）晶屑凝灰岩、安山质（角砾、集块）晶屑熔结凝灰岩、安山质角砾（集块）熔岩、粗安质（角砾、集块）晶屑凝灰岩夹安山质沉凝灰岩、粗安质沉角砾岩、凝灰质长石砂岩、凝灰质砂质砾岩。

2 岩石化学特征

2.1 主量元素特征及碱度分析

玛尼吐组火山岩中，w（SiO2）介于55.36%～75.35%，均值为61.79%，w（TiO2）介于0.18%～1.47%，均值为0.92%，w（Fe2O3）介于1.63%～9.09%，均值为5.72%，w（Na2O）介于2.31%～6.50%，均值为4.39%，w（K2O）介于0.66%～4.62%，均值为2.63%，以上化学成分相比于中国安山岩平均值偏高［5］；w（Al2O3）介于12.04%～18.6%，均值为15.86%，w（FeO）介于0.73%～4.68%，均值为2.30%，w（MnO）介于0.03%～0.26%，均值 为0.11%，w（CaO）介 于0.20%～9.22%，均 值 为3.68%，w（MgO）介于0.12%～4.67%，均值为2.06%，w（P2O5）介于0.03%～0.43%，均值为0.27%，这几种化学成分平均含量低于中国安山岩平均值。通过TAS图解（图1）可以看出，样品多数投在玄武粗安岩和粗面岩区，少部分落于粗面岩、英安岩、流纹岩区。根据硅酸盐分析结果计算，玛尼吐组火山岩里特曼指数σ平均值为2.91，属于钙碱性岩。将火山岩SiO2含量数据投入AR—SiO2图解（图2），显示玛尼吐组火山岩落在碱性、钙碱性区。

综上所述，本区玛尼吐组火山岩以富硅、钾、钠，低铝、锰、钙、镁的碱性岩—钙碱性岩为特征。

2.2 微量元素特征

分析玛尼吐组火山岩样品微量元素数据，其中Cr含量介于（1.36～118）×10-6，均值为34.95×10-6，Co含量介于（0.407～28.1）×10-6，均值为13.88×10-6，Ni含量介于（0.742～50.9）×10-6，均值为12.91×10-6，Rb含量介于（13.5～131）×10-6，均值为65.33×10-6，以上元素的平均含量均低于陆壳值；而Sr含量介于（151～1 104）×10-6、Ba含量介于（282～1 869）×10-6，Sr、Ba这2种元素的含量明显高于陆壳值；Zr含量介于（31.4～406）×10-6，均值为190.46×10-6，Th含量介于（2.69～16.1）×10-6，均值为7.68×10-6，Zr、Th这2种元素含量高于陆壳值；而Nb含量介于（5.3～12.1）×10-6，均值为8.69×10-6，Ta含量介于（0.273～1.18）×10-6，均值为0.61×10-6，这2种元素的含量低于陆壳值，其中Ta的含量介于陆壳值和洋壳值之间；U含量介于（0.668～5.39）×10-6，均值为1.95×10-6，U含量与陆壳值相当。

微量元素原始地幔标准化蛛网图（图3）显示，玛尼吐组具有富集富集Rb、K等大离子亲石元素（LILE）和Th、U，亏损Nb、P、Ti等高场强元素（HFSE）和Sr特征。

2.3 稀土元素地球化学特征

稀土元素球粒陨石标准化分布形式如图4所示，稀土元总量在（98.41～237.54）×10-6，均值为151.06×10-6，低于黎氏陆壳值（154.7×10-6）。从稀土元素参数值分析，LREE/HREE为5.68～12.46，均值为7.47，比陆壳值（6.1）高；（La/Yb）N为5.29～21.29，均值为9.01，低于陆壳值，反映轻重稀土分馏较为明显；δEu均值为0.84，总体具弱负铕异常；δCe均值为0.98。从稀土配分曲线（图4）形态看，稀土特征与稀土参数得出的结论相一致。岩石具有轻稀土富集、重稀土亏损的右倾型稀土配分曲线，弱负Eu异常。

3 地质年代讨论

在树木沟北侧获得该组2组同位素年龄，分别为138.3±2.1，136.94±0.7 Ma，将其置于晚侏罗世。而此次工作在玛尼吐组一段和二段中分别采集安山岩（样品号TW08、样品号TW10）样品，采用了锆石LAICP-MS U-Pb同位素测年测定［3］，获得的年龄值为145.8±1.5 Ma（图5、图6）、141.5±5 Ma（图7、图8），其时代均为晚侏罗世。玛尼吐组地层下部与满克头鄂博组地层呈整合接触，上部与白音高老组地层呈平行不整合接触或断层接触，与梅勒图组呈平行不整合接触。结合地质事实与本次测试年龄数据综合考虑，将玛尼吐组置于晚侏罗世。

4 结论

（1）特莫牧场地区玛尼吐组岩石为一中性的火山熔岩、火山碎屑岩夹少量的火山碎屑沉积岩，主要岩性为安山岩、杏仁状安山岩、粗面岩、安山质（角砾、集块）晶屑凝灰岩、安山质沉凝灰岩、沉角砾岩、沉角砾凝灰岩、凝灰质长石砂岩、凝灰质砂质砾岩等，岩石地球化学以富硅、钾、钠，低铝、锰、钙、镁，火山岩岩性整体为钙碱性—碱性为特征。

（2）本次工作获得的该组年龄值与区域上相近，落于晚侏罗，考虑区域及邻区地层时代划分，结合工作区地质事实及年龄数据，将测区玛尼吐组火山岩形成的地质年代置于晚侏罗世。