夏昭德，姜常義，凌錦蘭

1.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054

2.西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710054

0 前言

塔里木板塊東北部的新疆北山地區(qū)（圖1a），二疊紀(jì)幔源巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，形成了近百個(gè)鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)雜巖體以及基性－中基性火山巖帶。鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)巖主要分布于羅東－坡北一帶［1－2］（圖1b）和筆架山一帶［3］，其中，坡北巖體出露面積近200km2，筆架山巖帶長(zhǎng)約90km，出露面積約1 000 km2。這2個(gè)巖帶中的巖體多為層狀巖體。近年來(lái)，坡 北［1－2］、紅 石 山［4－7］和 羅 東［8］巖 體 獲 得 的 鋯 石U-Pb諧和年齡多集中于（271.0±6.2）～（284.0±2.3）Ma，屬二疊紀(jì)烏拉爾世。一些學(xué)者對(duì)坡北、羅東、紅石山、漩渦嶺等巖體在巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)等方面有了較深入的研究，OIB型高溫苦橄質(zhì)巖漿的發(fā)現(xiàn)證明這些巖體的形成是地幔柱活動(dòng)的產(chǎn)物［8］。但對(duì)該區(qū)火山巖還缺少系統(tǒng)的研究，火山巖的源區(qū)性質(zhì)是什么？火山巖和侵入巖的關(guān)系又是如何，是否是同源巖漿演化的產(chǎn)物？等等諸類(lèi)問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究。筆者選擇出露最廣的筆架山二疊紀(jì)火山巖帶為研究對(duì)象，通過(guò)年代學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)等的研究，闡述火山巖的親緣關(guān)系、火山巖與侵入巖的關(guān)系、巖漿演化過(guò)程與源區(qū)特征。

1 筆架山二疊紀(jì)火山巖帶地質(zhì)概況

塔里木板塊東北部的筆架山二疊紀(jì)巖漿巖廣泛分布，位于白地洼－淤泥河斷裂帶以北，蠶頭山－小青山斷裂帶以南，屬于傳統(tǒng)意義上的北山裂谷的北帶［9－10］（圖1b）。筆架山二疊紀(jì)火山巖帶，分布于紅石山－筆架山鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)雜巖帶的北側(cè)。該火山巖帶屬紅柳河組，呈近東西向展布，東西長(zhǎng)約70km，南北寬0.5～3.5km。筆架山二疊紀(jì)火山巖南側(cè)主要為下石炭統(tǒng)紅柳園組，北側(cè)主要為古元古界北山巖群和石炭系花崗巖，與南北兩側(cè)地質(zhì)體均為斷層接觸。本次工作選取筆架山二疊紀(jì)火山巖出露最寬的位置，測(cè)量了地質(zhì)剖面（圖1c中AB）。該組火山巖，地層產(chǎn)狀南傾，且較陡，傾角70°～80°。根據(jù)火山噴發(fā)特征可分為3個(gè)韻律：第Ⅰ韻律下部為玄武巖，上部為安山巖－杏仁狀安山巖夾少量英安巖、流紋巖，厚740m；第Ⅱ韻律底部以玄武巖－玄武質(zhì)安山巖為主，夾少量流紋巖、英安巖，厚116m；第Ⅲ韻律以凝灰?guī)r為主，夾少量玄武巖，厚500m（圖1d）。玄武巖與玄武質(zhì)安山巖厚度達(dá)500m，安山巖厚度達(dá)270m，英安巖厚度約80m，流紋巖厚度約10m。

圖1 筆架山一帶地質(zhì)圖及火山巖地層柱狀圖Fig.1 Sketch geological map of Bijiashan areas and volcanic stratigraphic columns

2 筆架山二疊紀(jì)火山巖帶特征

筆架山火山巖巖石特征如下：

玄武巖 灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具間粒－間隱結(jié)構(gòu)（圖2a、b）。斑晶主要為斜長(zhǎng)石、普通輝石（表1），粒徑0.6mm×0.8mm～1.5mm×0.5mm，體積分?jǐn)?shù)約15%。間粒－間隱結(jié)構(gòu)，不規(guī)則排列的細(xì)長(zhǎng)條狀微晶斜長(zhǎng)石顆粒構(gòu)成的三角形格架中充填有粒狀單斜輝石、磁鐵礦和玻璃質(zhì)，玻璃質(zhì)已脫?；?。蝕變類(lèi)型主要有鈉黝簾石化、次閃石化和綠泥石化，鈉黝簾石化使斜長(zhǎng)石的An牌號(hào)明顯降低，主要為鈉長(zhǎng)石（An＝1～2）和更長(zhǎng)石（An＝16～19）（表1）。

安山巖 暗灰綠－灰棕褐色，斑狀結(jié)構(gòu)（圖2c），部分巖石具氣孔（杏仁）狀構(gòu)造。斑晶為斜長(zhǎng)石及少量角閃石，粒徑為0.3～2.0mm，體積分?jǐn)?shù)為5%～10%。斜長(zhǎng)石多為自形板狀，多為拉長(zhǎng)石；角閃石為綠色普通角閃石，呈不規(guī)則粒狀?；|(zhì)為玻晶交織結(jié)構(gòu)，由微晶斜長(zhǎng)石、角閃石及玻璃質(zhì)組成，微晶斜長(zhǎng)石呈半定向排列，微晶之間充填有玻璃質(zhì)，玻璃質(zhì)多已脫?；Ｎg變類(lèi)型主要有綠簾石化、高嶺土化、陽(yáng)起石化及綠泥石化。

英安巖 淺肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶成分以中長(zhǎng)石為主，呈自形板狀，粒徑0.5～2.0mm，體積分?jǐn)?shù)約5%。基質(zhì)為玻璃質(zhì)。

流紋巖 灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具霏細(xì)結(jié)構(gòu)（圖2d）。斑晶以石英、鉀長(zhǎng)石為主，斜長(zhǎng)石次之。石英斑晶多聚集并被熔蝕成渾圓狀、港灣狀；鉀長(zhǎng)石呈自形板狀；斜長(zhǎng)石呈他形粒狀，聚片雙晶發(fā)育，粒徑0.3～2.0mm，體積分?jǐn)?shù)＜5%。霏細(xì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為微晶礦物顆粒之間界限模糊，無(wú)明顯邊界。主要蝕變類(lèi)型為綠簾石化、硅化、碳酸鹽化。

安山質(zhì)（角礫）凝灰?guī)r 灰綠色，凝灰結(jié)構(gòu)。火山碎屑物主要為斜長(zhǎng)石晶屑，填隙物為火山塵，部分巖石中含火山角礫，多為安山巖巖屑，呈次棱角狀，粒徑2～4mm。主要蝕變類(lèi)型為綠泥石化、絹云母化。

圖2 筆架山火山巖顯微照片F(xiàn)ig.2 Photographs of rocks in Bijiashan volcanic rocks

表1 筆架山玄武巖中斑晶輝石及斑晶斜長(zhǎng)石的電子探針數(shù)據(jù)Table 1 Electron microprobe data of plagioclase and pyroxene for Bijiashan basalts wB/%

3 同位素年代學(xué)

雙目鏡下，流紋巖樣品的鋯石晶體呈淡紅色透明體，為半自形柱狀、橢圓狀，長(zhǎng)寬比為1∶1～3∶1。鋯石的陰極發(fā)光（CL）圖像和LA-ICP-MS年齡分析在北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。陰極發(fā)光強(qiáng)度差異明顯，多可見(jiàn)典型巖漿鋯石的震蕩環(huán)帶（圖3）。鋯石U-Pb同位素年齡分析結(jié)果見(jiàn)表2。所測(cè)定的10顆鋯石的w（Th）為（66.35～677.09）×10－6，w（U）為 （102.68～695.34）×10－6，Th/U值為0.43～1.38，明顯高于變質(zhì)成因的鋯石（＜0.1），而與巖漿成因的鋯石一致（＞0.4）。所有測(cè)點(diǎn)顯示的206Pb/238U 年齡變化范圍比較小，為273～286Ma，同位素比值均落在UPb諧和線(xiàn)上或靠近諧和線(xiàn)分布于很小的區(qū)域內(nèi)，在置信度95%時(shí)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（285.0±2.9）Ma（MSWD＝0.57）（圖4），代表了流紋巖的結(jié)晶年齡，屬二疊紀(jì)烏拉爾世。

4 地球化學(xué)特征

筆架山火山巖的采樣位置如圖1所示。在對(duì)巖石樣品進(jìn)行詳細(xì)手標(biāo)本和偏光顯微鏡觀察后，挑選較新鮮的樣品用瑪瑙研磨成粉末，然后進(jìn)行化學(xué)分析。主量元素在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室用X-射線(xiàn)熒光光譜儀分析，XRF熔片法按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14506.28-1993；微量元素在長(zhǎng)安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用美國(guó)X-7型ICP-MS測(cè)定；Nd、Sr和Pb同位素比值測(cè)試在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所完成；礦物成分在長(zhǎng)安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用JXI-8100型電子探針?lè)治觥?/p>

4.1 主元素

16件火山巖樣品的w（SiO2）變化范圍為49.86%～77.60%（表3），依照 TAS分類(lèi)圖，所研究巖石為玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖、英安巖和流紋巖（圖5a），屬亞堿性火山巖系列。在w（SiO2）-TFeO/MgO圖［11］（圖5b）上，除3件樣品位于鈣堿性區(qū)域外，其余樣品均位于拉斑玄武巖系列區(qū)。

圖3 筆架山火山巖帶流紋巖 （BJX-40）的鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 CL of zircons from the Bijiashan rhyolite（BJX-40）

圖4 筆架山火山巖帶流紋巖（BJX-40）LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖和206Pb/238 U年齡圖Fig.4 LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram for zircons from the Bijiashan rhyolite and the mean 206 Pb/238 U age of the concordant ages from the analyzed zircons

玄 武 巖 的w（TiO2）（2.35% ～3.81%）、w（TFeO）（10.59% ～13.87%）和w（P2O5）（0.35%～0.50%）高，屬于高鈦玄武巖系列。Mg＃（原子數(shù)之比，Mg＃＝Mg/（Mg＋Fe2＋））＝0.35～0.43，屬高度演化的巖漿。從玄武巖到安山巖，隨著w（SiO2）的增加，TiO2、TFeO 、MgO和CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨之降低，w（Na2O＋K2O）隨之增大（圖5，6）。安山巖的w（K2O）（0.45%～1.69%）、w（P2O5）（0.14%～0.46%）變化較大，w（SiO2）為60.59%～64.44%存在較明顯的間斷（圖5，6）。英安巖－流紋巖的CaO、TiO2、MgO、TFeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，w（K2O）（0.05%～3.74%）、w（P2O5）（0.04%～0.49%）變化大。

表2 筆架山二疊紀(jì)火山巖U-Th-Pb同位素分析結(jié)果Table 2 Analytical results of U-Th-Pb isotopes from the Permian volcanic rocks in Bijiashan area

表3 筆架山火山巖主量元素、微量元素和稀土元素?cái)?shù)據(jù)Table 3 Abundance of major elements，trace elements and rare earth elements from the Permian volcanic rocks in Bijiashan area

表3（續(xù)）

表3（續(xù)）

圖5 TAS圖解（a）（底圖據(jù)文獻(xiàn)［12-13］）及w（SiO2）-TFeO/MgO圖解（b）（底圖據(jù)文獻(xiàn)［11］）Fig.5 TAS diagram（a）（base map after references［12-13］）and plots of TFeO/MgO versus SiO2for Bijiashan volcanic rocks（b）（base map after reference［11］）

圖6 Harker圖解Fig.6 Harker diagram for Bijiashan volcanic rocks

圖7 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(xiàn)圖及原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化多元素配分曲線(xiàn)圖Fig.7 Chondrite-normalized rare earth elements patterns and mantle-normalized multi-elements patterns

4.2 微量元素

玄武巖－玄武質(zhì)安山巖樣品的w（∑REE）較高（表3），輕重稀土元素分餾較弱（（La/Yb）N＝1.52～1.76），有一件樣品的（La/Sm）N＝0.98，顯示出La相對(duì)Sm的弱虧損。除1件樣品外（δEu＝1.02），其余樣品都具有弱的負(fù)銪異常（δEu＝0.75～0.91）。所有的巖石樣品均具有相似的稀土元素配分模式，相對(duì)富集輕稀土元素，虧損重稀土元素（圖7a）。玄武巖樣品的稀土元素特征與洋島玄武巖（OIB）的稀土元素特征相似，但輕稀土的富集程度較OIB弱［14］。安山巖樣品的w（∑REE）總體上低于玄武巖樣品，輕重稀土元素的分餾較玄武巖的分餾程度強(qiáng)（（La/Yb）N＝1.99～2.64），相對(duì)富集輕稀土元素（圖7b），具有負(fù)－弱正銪異常（0.81～1.03）。英安巖－流紋巖樣品的w（∑REE）變化較大（（54.28～271.58）×10－6），輕重稀土元素的分餾明顯（（La/Yb）N＝1.14～3.37），富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，均具有較明顯的負(fù)銪異常（δEu＝0.38～0.92）（圖7c）。

絕大多數(shù)元素的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值為10～100，除Cs、Rb、Ba的含量變化較大外，各巖石的配分曲線(xiàn)形式基本一致（圖7）。玄武巖相對(duì)富集大離子親石元素（Th、U等），一件樣品顯示出Zr、Hf的正異常，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，具有較明顯的Sr、Nb、Ta負(fù)異常（圖7d）。而玄武質(zhì)安山巖、安山巖樣品都顯示出Nb、Ta、Ti的負(fù)異常和Zr、Hf的正異常（圖7d，e）。英安巖－流紋巖樣品微量元素含量變化較大，具有明顯的Th、U、Zr、Hf正異常和Sr、Nb、Ta、Ti負(fù)異常，此外，一件流紋巖樣品和一件英安巖樣品顯示出P的富集，其他的流紋巖和英安巖樣品顯示出P的虧損（圖7f）。

4.3 同位素地球化學(xué)

筆架山火山巖的143Nd/144Nd＝0.512 806～0.512 875，（143Nd/144Nd）i為 0.512 517 ～0.512 561，εNd（t）值為4.81～5.66（t＝285Ma），變化范圍較?。欢?7Sr/86Sr＝0.705 085～0.706 378，（87Sr/86Sr）i為0.704 4～0.705 7，有一定的變化范圍 （表4）。在（143Nd/144Nd）i－（87Sr/86Sr）i相關(guān)圖上，樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)落入OIB的Nd-Sr同位素組成范圍內(nèi)及其附近（圖8）。

圖8 （143 Nd/144 Nd）i－（87 Sr/86 Sr）i 相關(guān)圖（底圖據(jù)文獻(xiàn)［15］）Fig.8 Initial 143 Nd/144 Nd versus initial 87 Sr/86 Sr for Bijiashan volcanic rocks（base map after reference［15］）

表4 筆架山火山巖Nd、Sr、Pb同位素分析數(shù)據(jù)Table 4 Isotopic compositions of Nd，Sr and Pb for Bijiashan volcanic rocks

筆架山火山巖的（206Pb/204Pb）i＝18.136 4～19.146 4，（207Pb/204Pb）i＝15.502 3～15.540 1，（208Pb/204Pb）i＝37.950 9～38.752 7（表4）。在初始Pb同位素相關(guān)圖中，數(shù)據(jù)點(diǎn)落在了地球等時(shí)線(xiàn)右側(cè)，位于MORB范圍內(nèi)及附近，顯示出與MORB的親和性（圖9）。

5 討論

5.1 火山巖的親緣關(guān)系

在筆架山二疊紀(jì)火山巖中，玄武巖所占比例大，英安巖與流紋巖所占比例很小，僅為玄武巖的1/10，而本區(qū)安山巖的厚度為玄武巖的3/10。從哈克爾變異圖解（圖6）可以看出，當(dāng)w（SiO2）＜60.59%時(shí)，氧化物數(shù)據(jù)點(diǎn)的相關(guān)性好，具有良好的同源巖漿分異演化趨勢(shì)。玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖均屬拉斑玄武巖系列，這3種巖石的稀土元素配分曲線(xiàn)相似，均屬輕稀土元素弱富集型，多元素配分曲線(xiàn)相似，而且具有相似的稀土元素配分曲線(xiàn)模式和基本相同的Nd同位素組成（圖8）。所以，玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖應(yīng)該為同源巖漿演化的產(chǎn)物。英安巖與流紋巖是否由玄武巖漿通過(guò)分離結(jié)晶而形成［17－18］，需要進(jìn)一步論證。當(dāng)w（SiO2）＞64.44%時(shí)，哈克圖解上的數(shù)據(jù)點(diǎn)較分散，相關(guān)性較差（圖6）。英安巖與流紋巖具有較高的w（Na2O）（3.18%～4.94%），w（K2O）變化大，有2件樣品的w（K2O）＞1%。與玄武巖相比，英安巖－流紋巖的輕重稀土分餾程度較強(qiáng)，εNd（t）值（4.84）較低和（87Sr/86Sr）i值較高，具有較明顯的 Nb、Ta、Ti負(fù)異常等。Nb/La（0.43～0.63）、Nb/U（2.50～5.19）、Ce/Pb（1.53～7.21）值與大陸地殼的特征相似［19］。以上特征顯示英安巖－流紋巖可能是由幔源巖漿的熱量促使下地殼重熔形成的［20－22］。

5.2 AFC作用

幔源巖漿在上侵過(guò)程中及殼內(nèi)高位巖漿房中往往會(huì)同時(shí)發(fā)生同化混染作用和分離結(jié)晶作用，簡(jiǎn)稱(chēng)AFC作用［23－24］。如前所述，玄武巖樣品的 Mg＃為35～43，屬演化的巖漿，即，在這些巖漿運(yùn)移至地表之前，已經(jīng)經(jīng)歷了相當(dāng)程度的分離結(jié)晶作用。當(dāng)w（SiO2）＜60%時(shí)（圖6），w（MgO）、w（TFeO）、w（CaO）均與w（SiO2）呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明巖漿結(jié)晶過(guò)程中可能經(jīng)歷了橄欖石、單斜輝石和斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用。巖石的稀土元素配分曲線(xiàn)多具有負(fù)銪異常，多元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的配分曲線(xiàn)中具有負(fù)Sr異常，表明巖漿經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶。w（TFeO）和w（TiO2）與w（SiO2）呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明鐵鈦氧化物是一種重要的分離結(jié)晶相。本區(qū)玄武巖的斑晶主要為輝石和斜長(zhǎng)石，副礦物主要有磁鐵礦，結(jié)合上述地球化學(xué)特征可知，巖漿演化過(guò)程中主要發(fā)生了單斜輝石、斜長(zhǎng)石和鐵鈦氧化物的分離結(jié)晶作用。

圖9 （207Pb/204Pb）i－（206Pb/204Pb）i 與（208Pb/204Pb）i－（206Pb/204Pb）i 相關(guān)圖（底圖據(jù)文獻(xiàn)［15－16］）Fig.9 Plots of（207 Pb/204 Pb）iand （208 Pb/204 Pb）iversus（206 Pb/204 Pb）ifor Bijiashan volcanic rocks（base map after references［15-16］）

Nb與U、Ce與Pb具有相似的總分配系數(shù)［19，25］，因此，Nb與 U、Ce與 Pb在地幔部分熔融過(guò)程中不發(fā)生明顯分異，從而熔體中Nb/U、Ce/Pb比值與源巖相近，可以反映巖漿源區(qū)的地球化學(xué)特征。洋中脊玄武巖（MORB）和洋島玄武巖（OIB）的Nb/U值為47±10［25］，原始地幔中 Nb/U 值約為34［19］，大陸地殼的 Nb/U 值約為9.7［26］。典型地幔的Ce/Pb值為25±5，地殼Ce/Pb值＜15［27］。筆架山玄武巖－安山巖樣品的 Nb/U 值（3.47～8.78）和Ce/Pb值（0.37～4.55）低，明確地顯示了同化混染作用。本區(qū)玄武巖－安山巖具有較明顯的Nb、Ta負(fù)異常，Nb/La值（0.35～0.51）低［28］，也表明了這些巖漿與陸殼物質(zhì)之間有一定程度的同化混染作用。由于巖漿混染過(guò)程中，混染物主要是地殼中具有低固相線(xiàn)溫度的沉積巖、花崗質(zhì)巖石及其變質(zhì)等價(jià)物，混染作用使得大離子親石元素（包括Sr）相對(duì)于稀土元素優(yōu)先進(jìn)入巖漿，而混染物往往具有較高的Sr豐度和87Sr/86Sr值，混染作用對(duì)幔源巖漿Sr同位素組成的影響程度往往會(huì)明顯大于對(duì)Nd同位素的影響程度［29］。如上所述，本區(qū)火山巖的Nd同位素組成屬虧損型，而Sr同位素組成多屬富集型，且在Nd-Sr同位素相關(guān)圖數(shù)據(jù)點(diǎn)上多位于第一象限，表明玄武巖漿與陸殼物質(zhì)之間有一定程度的同化混染作用。

5.3 構(gòu)造環(huán)境與巖漿源區(qū)

區(qū)域資料表明，早二疊世開(kāi)始，新疆境內(nèi)的西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊已完成拼合，進(jìn)入陸內(nèi)演化階段［30－33］。塔里木板塊東北部的新疆北山地區(qū)，屬于塔里木板塊。筆架山二疊紀(jì)火山巖的巖石類(lèi)型有玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖、英安巖和流紋巖，巖石化學(xué)多屬拉斑玄武巖系列。玄武巖類(lèi)具有較高的Ti、Zr、Hf含量，富集大離子親石元素和輕稀土元素，巖石組合與地球化學(xué)特征都顯示了板內(nèi)環(huán)境火山巖的特征（圖5，7，10）。

筆架山二疊紀(jì)玄武巖具有相對(duì)較高的鐵（w（TFeO）＝10.59%～13.87%）、鈦（w（TiO2）＝2.35%～3.81%）、磷 （w（P2O5）＝0.35% ～0.50%），這些特征與峨眉山高鈦玄武巖特征相似［34］。筆架山玄武巖富集輕稀土元素與OIB相似，但輕重稀土的分餾程度較OIB弱［19］，與OIB另一點(diǎn)不同的是，由于地殼混染作用而使筆架山玄武巖具有 Nb、Ta負(fù)異常［22］。Scarrow 和 Cox［35］研究認(rèn)為地幔柱成因的玄武巖具有高鐵的特征（w（TFeO）＞10%），而且一些學(xué)者認(rèn)為較高鐵含量的源區(qū)為地幔柱頭部的富鐵條帶［35－38］。筆架山玄武巖的高鐵、鈦特征，指示了源區(qū)可能與地幔柱有關(guān)。筆架山玄武巖富集大離子親石元素和輕稀土元素，具有適度虧損型Nd同位素組成，這種巖石地球化學(xué)特征與地幔柱派生的巖漿巖的普遍特征相一致［39-40］。

由于鎂鋁榴石和尖晶石的稀土元素分配系數(shù)存在顯著差異［41］，所以，在石榴石穩(wěn)定域和尖晶石穩(wěn)定域生成的幔源巖漿的稀土元素，尤其是重稀土元素的分餾程度存在明顯差異［41－43］。又由于在本區(qū)玄武巖漿的演化過(guò)程中，礦物的分離結(jié)晶作用并不改變重稀土元素之間的比值關(guān)系，所以，可以利用（Tb/Yb）N值判斷巖漿生成壓力。在圖11上，本區(qū)玄武巖全部位于尖晶石穩(wěn)定域，指示其源區(qū)屬尖晶石穩(wěn)定域。

圖10 TFeO-MgO-Al2O3（a），w（Zr）-Zr/Y （b）和Zr/4-Nb×2-Y（c）圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)［34-36］）Fig.10 TFeO-MgO-Al2O3（a），w（Zr）-Zr/Y （b）and Zr/4-Nb×2-Y （c）（base map after references［34-36］）

圖11 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化（Tb/Yb）N 和（La/Sm）N 圖解Fig.11 The chondrite-normalized （Tb/Yb）Nand （La/Sm）Ndiagram

5.4 二疊紀(jì)鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)侵入巖與火山巖之間的聯(lián)系

筆架山鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)雜巖帶出露面積約1 000km2，巖體厚度一般大于1 000m，體積約1 000km3。而與之相鄰的筆架山二疊紀(jì)火山巖出露面積約100km2?；鹕綆r主要為玄武巖、玄武質(zhì)安山巖、安山巖，其中玄武巖與玄武質(zhì)安山巖厚度達(dá)500m，安山巖厚度達(dá)270m，安山巖所占比例較高（約1/3）。筆架山鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)雜巖帶的鋯石U-Pb年齡集中于279～286Ma，在誤差范圍內(nèi)與火山巖的年齡（285Ma）相同。此外，考慮到鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)巖體的出露情況及巖體厚度，安山質(zhì)巖漿與玄武質(zhì)巖漿的總比例為3∶110，安山質(zhì)巖漿所占的比率很小。從質(zhì)量平衡的角度來(lái)講，由大量的玄武質(zhì)巖漿分異形成很少量的安山巖是完全有可能的。

在地球化學(xué)方面，侵入巖與火山巖的稀土元素配分曲線(xiàn)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)相似，二者基本平行，類(lèi)似于洋島玄武巖。在Nd-Sr同位素組成上，二者都具有Nd虧損的洋島型地幔源區(qū)特征［44－45］，二者應(yīng)該是同源巖漿演化的產(chǎn)物。

鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)侵入巖中，巖石主要由富鎂的橄欖石、富鈣的斜長(zhǎng)石、單斜輝石等組成。超鎂鐵質(zhì)巖石主要的礦物為堆晶橄欖石；鎂鐵質(zhì)巖石中也含有大量的堆晶相，輝長(zhǎng)巖的 Mg＃多偏高（大于0.74），少有演化的巖漿。而火山巖中的玄武巖全巖的 Mg＃（0.35～0.43）很低，是演化的巖漿。

這些特征反映出該區(qū)火山巖和侵入巖之間的互補(bǔ)關(guān)系，而且二者的比例合理，二者不是一般意義上的同源異相，而是巖漿進(jìn)入現(xiàn)存巖漿房后，大量的堆晶相形成侵入巖，而演化的巖漿沿巖漿房頂部或旁側(cè)的斷層帶溢出而形成火山巖（圖12）。

圖12 筆架山二疊紀(jì)侵入巖與火山巖成因示意圖Fig.12 Schematic diagram for the genesis of Permian intrusive rocks and volcanic rocks in the Bijiashan area

6 結(jié)論

1）筆架山二疊紀(jì)火山巖是一套基性－中酸性巖石組合，以玄武巖、安山巖為主，英安巖－流紋巖所占比例小，該組巖石屬拉斑玄武巖系列。

2）筆架山二疊紀(jì)火山巖的鋯石U-Pb年齡為（285.0±2.9）Ma，屬二疊紀(jì)烏拉爾世。

3）玄武巖具有高TiO2、TFeO、P2O5含量，屬于高鈦玄武巖，具有輕稀土元素富集型配分曲線(xiàn)，富集大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，εNd（t）＝5.25，（87Sr/86Sr）i＝0.704 4，地球化學(xué)特征具有OIB親和性。玄武巖漿通過(guò)單斜輝石、斜長(zhǎng)石、磁鐵礦的分離結(jié)晶形成了玄武質(zhì)安山巖和安山巖。玄武巖巖漿在上升過(guò)程中與陸殼物質(zhì)之間發(fā)生了一定程度的同化混染。英安巖－流紋巖為下地殼重熔的產(chǎn)物。

4）筆架山火山巖帶和鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)侵入巖在時(shí)空上緊密伴生，二者是同源巖漿演化的產(chǎn)物：巖漿進(jìn)入現(xiàn)存巖漿房后，大量的堆晶相形成侵入巖，而演化的巖漿沿巖漿房頂部或旁側(cè)的斷層帶溢出而形成火山巖。

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