黎俊豪 伍忠钘

（①成都理工大學環(huán)境與土木工程學院 成都 610059②中國石油新疆油田分公司準東采油廠 阜康 831511）

1 引言

峨眉山玄武巖目前統(tǒng)指大面積展布于云、貴、川三省的二疊紀至三疊紀玄武巖[1]，被認為是峨眉山大火成巖省（ELIP）的重要組成部分[2]。龍門硐剖面主要出露玄武巖和灰?guī)r，前人根據(jù)兩者平行不整合接觸關(guān)系，將峨眉山玄武巖噴發(fā)期次主要劃分為兩期[1，3-7]，但通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)灰?guī)r地層存在巖漿淺層侵入，因此玄武巖噴發(fā)可能不止2個期次。本次工作通過實測龍門硐剖面，并進行玄武巖樣品的地球化學分析，厘定了火山巖噴發(fā)的期次，揭示了地幔柱成因的峨眉山大火成巖省是多期次巖漿脈動疊加噴發(fā)的結(jié)果。

2 研究區(qū)概況

峨眉山位于四川省峨眉山市西部，龍門硐位于峨眉山市區(qū)西約八公里處，實測剖面位于清音水電站至龍門硐地質(zhì)剖面保護點石碑一帶，長約500米（圖1）。

圖1 龍門硐剖面位置示意圖（據(jù)陳曉慧等[8]）

根據(jù)實測剖面，剖面起點處發(fā)育灰?guī)r，沿南西方向前進依次可見拉斑玄武巖、灰?guī)r、致密塊狀玄武巖、灰?guī)r、拉斑玄武巖、煤線、拉斑玄武巖、致密塊狀玄武巖、氣孔杏仁玄武巖、致密塊狀玄武巖（圖2）。

圖2 龍門硐實測地質(zhì)剖面

龍門硐剖面地層由老至新依次為茅口組、龍?zhí)督M、宣威組、飛仙關(guān)組、嘉陵江組和雷口坡組，茅口組與龍?zhí)督M、宣威組之間呈平行不整合接觸，龍?zhí)督M與宣威組之間為玄武巖[8]。

茅口組巖性為灰?guī)r，灰?guī)r地層含有塊狀玄武巖夾層，其與塊狀玄武巖呈平行不整合接觸關(guān)系，茅口組灰?guī)r厚度約為130.3米。峨眉山背斜即位于茅口組，背斜兩翼產(chǎn)狀分別為：北東翼60°∠80°，南西翼232°∠68°。茅口組灰?guī)r中含有大量腕足動物、珊瑚、蜓等生物化石，并且可見玄武質(zhì)巖漿與灰?guī)r接觸時的烘烤邊（圖3）。

圖3 茅口組烘烤邊現(xiàn)象

龍?zhí)督M地層巖性為砂巖，其中夾有煤線。其與下伏的茅口組呈整合接觸，地層產(chǎn)狀為：230°∠38°。龍?zhí)督M南西翼發(fā)育大量的玄武巖。龍?zhí)督M南西翼的玄武巖自北東至南西，依次為侵入拉斑玄武巖、致密塊狀玄武巖、氣孔杏仁玄武巖、致密塊狀玄武巖。

3 峨眉山玄武巖巖相學及巖石地球化學

3.1 巖相學特征

塊狀玄武巖顏色較深，一般為青灰、綠灰色，比重大，發(fā)育間?！g隱結(jié)構(gòu)、填間結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。通過偏光顯微鏡鏡下鑒定發(fā)現(xiàn)，礦物成分主要為輝石、斜長石、綠泥石、磁鐵礦和玄武質(zhì)玻璃。輝石為半自形短柱狀或他形粒狀，粒徑為0.05～0.2mm，呈黃褐色，正高突起；斜長石微晶含量較高，約占40%，多數(shù)呈柱狀，柱長約0.2mm，呈灰白色，正低突起（圖4、5）。氣孔杏仁玄武巖呈褐色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)育氣孔構(gòu)造、杏仁構(gòu)造，杏仁大小不一，粒徑多為0.5～2mm，少數(shù)為10～20cm，呈圓形或者橢圓形，杏仁體分布具有定向性，沿杏仁長軸平行排列，指示巖漿當時流動方向，填充物多為綠泥石、石英，少數(shù)為玉髓、方解石充填（圖6、7）。拉斑玄武巖呈黑灰色，發(fā)育斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為間?！g隱結(jié)構(gòu)，斑晶為拉長石An56～68，拉長石長呈自形—半自形的板柱狀，多為2～5mm大小，含量約為5%，雜亂分布，也有部分拉長石聚集分布，基質(zhì)礦物組成與致密塊狀玄武巖類似。輝石呈粒狀，粒徑約為0.02mm，部分輝石發(fā)生蝕變，形成了綠泥石或榍石，一級橙黃干涉色。斜長石微晶呈細長條狀，也有少量發(fā)生蝕變。玄武質(zhì)玻璃，呈黑色，充填在輝石與斜長石之間（圖8、9）?；?guī)r含蜓類生物化石，化石粒徑約為1mm，呈橢圓狀、紡錘狀（圖10、11）。

圖4 塊狀玄武巖中斜長石微晶（―）

圖5 塊狀玄武巖中斜長石微晶（+）

圖6 氣孔杏仁玄武中氣孔（―）

圖7 氣孔杏仁玄武巖中氣孔（+）

圖8 拉斑玄武巖中斜長石斑晶（―）

圖9 拉斑玄武巖中斜長石斑晶（+）

圖10 茅口組灰?guī)r中的蜓化石（―）

圖11 茅口組灰?guī)r中的蜓化石（―）

3.2 巖石地球化學特征

本次研究采樣地點為龍門硐剖面，對5個巖石樣本進行地球化學測試。主量化學元素和微量元素采用ME-MS81、ME-XRF26測試方法。

根據(jù)化學分析數(shù)據(jù)，龍門硐各類型玄武巖的主要氧化物含量相近，但也有少量差異。其主量元素化學特征是：MgO含量低（4.49～5.52%），Mg#平均含量為0.393，反映了淺層噴發(fā)環(huán)境和經(jīng)歷了原始巖漿的不同程度結(jié)晶分異（原始巖漿中Mg#大于0.7）；Al2O3含量13.05～14.60%；TiO2含量高（3.66～4.14%），高于高鈦玄武巖和低鈦玄武巖之間的分界線2.8%，屬于高Ti玄武巖，TiO2與Mg#為負相關(guān)關(guān)系，表現(xiàn)出巖漿經(jīng)歷過分離結(jié)晶作用[9]；CaO含量低（4.86～9.11%）；K2O含量變化大（0.53～2.13%）。差異體現(xiàn)在CaO含量和K2O含量上面，拉斑玄武巖CaO含量幾乎是氣孔杏仁玄武巖CaO含量的2倍；氣孔杏仁玄武巖K2O含量也明顯低于拉斑玄武巖和致密塊狀玄武巖。MgO含量隨SiO2含量升高而呈下降趨勢，Al2O3含量隨SiO2含量升高而呈上升趨勢，Na2O+K2O含量隨SiO2含量升高而呈上升趨勢，CaO含量隨SiO2含量升高而呈上升趨勢（表1）。

表1 龍門硐玄武巖主量元素組成（%）和微量元素組成（μg/g）

元素拉斑玄武巖-1氣孔杏仁玄武巖致密塊狀玄武巖-1致密塊狀玄武巖-2拉斑玄武巖-2冰島玄武巖夏威夷玄武巖Dy Ho Er Tm Yb Lu ΣREE Ba Cr Cs Ga Hf Nb Pr Rb Sn Sr Ta Tb Th 3.4 0.7 1.99 0.293 1.89 0.288 43.03 54 477 4.93 0.91 2.29 0.308 1.81 0.257 91.21 234 556 7.83 1.45 3.76 0.49 3.01 0.43 267.6 629 70 0.33 22.5 9.2 37.0 13.00 73.5 4 653 2.5 1.39 7.84 1.70 369 1 36.5 345 8.57 1.48 3.93 0.51 3.11 0.45 305.5 244 100 5.16 25.6 10.1 43.2 15.05 24.7 4 639 2.7 1.54 7.36 1.61 431＜1 39.6 395 7.74 1.44 3.63 0.48 2.98 0.43 280.0 595 130 1.28 24.2 9.5 39.1 13.40 46.9 4 590 2.5 1.43 8.46 1.84 361 1 37.0 360 8.29 1.52 4.00 0.53 3.33 0.48 238.0 640 80 0.20 20.3 9.7 38.7 11.45 66.5 3 335 2.6 1.48 8.36 1.83 394＜1 39.3 362 7.71 1.43 3.60 0.45 2.74 0.41 256.8 420 50 0.87 23.1 9.1 39.6 12.60 39.1 3 755 2.5 1.45 5.89 1.32 481 1 36.6 351 14.9 2.22 9.7 2.1 6.2 18.4 3.52 20 5.1 10.6 U V W Y Z r 170 0.79 0.64 0.64 0.23 276 423 1.43 1.61 0.88 0.41 273 20.8 72 25.3 144

龍門硐三類玄武巖的稀土元素含量普遍高于夏威夷洋島玄武巖和冰島洋島玄武巖，輕稀土元素與重稀土比值大（LREE/HREE平均值為3.43），具有輕稀土元素右傾富集的特點，其中致密塊狀玄武巖Eu元素負異常明顯（бEu=0.935）（圖12）。但是三類玄武巖微量元素含量分布趨勢相同，與原始地幔相比較微量元素以富含大離子親石元素為特征（圖13）。

圖12 稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖

圖13 微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖

氣孔杏仁玄武巖、致密塊狀玄武巖、拉斑玄武巖三個巖樣的微量元素分布有所差別，在Rb～Nd之間的元素分布差距大，后面元素差距小。致密塊狀玄武巖與拉斑玄武巖對比而言，致密塊狀玄武巖微量元素含量普遍高于拉斑玄武巖，但是Sr元素含量低于拉斑玄武巖。Sr元素和斜長石的結(jié)晶程度有關(guān)，Sr對于斜長石而言屬于兼容元素。顯然，拉斑玄武巖中斜長石大量結(jié)晶，Sr元素大量進入斜長石中，殘余熔漿中Sr含量相對降低。但是拉斑玄武巖中Sr含量卻相對較高，這反映了結(jié)晶的斜長石并沒有從熔漿中分離出去。與之相反，致密塊狀玄武巖Sr含量卻是最低的。這反映了早期斜長石結(jié)晶后不斷從巖漿中分離出去，帶出了大量的Sr，最后剩余基質(zhì)中含有大量斜長石微晶。這一現(xiàn)象說明致密塊狀玄武巖與拉斑玄武巖屬于不同期次噴發(fā)的產(chǎn)物。氣孔杏仁玄武巖與拉斑玄武巖對比，差距主要體現(xiàn)在Ru、Ba、K含量上面，二者的微量元素分布特征呈現(xiàn)出明顯的不同。其中Ba元素在氣孔杏仁玄武巖中呈現(xiàn)負異常明顯，拉斑玄武巖僅呈現(xiàn)出輕微的負異常。此外，二者在K元素上差異也較大，拉斑玄武巖K元素含量明顯高于氣孔杏仁玄武巖。

表中前5列為龍門硐玄武巖巖樣，冰島玄武巖、夏威夷玄武巖地化數(shù)據(jù)引自黃士春等[10]。

4 討論

上世紀80年代，部分學者對峨眉山龍門硐剖面做了為數(shù)不多的研究。就地層接觸關(guān)系來看，早二疊世晚期地層茅口組控制著玄武巖層底界，查明峨眉山玄武巖噴發(fā)始于晚二疊世初，而終止時間未超過龍?zhí)镀?，因此應屬晚二疊世早期的產(chǎn)物[6]。熊舜華以實測龍門硐清音電站剖面為基礎(chǔ)，認為峨眉山地區(qū)在晚二疊世早期，沉積了微薄的海陸交互相的龍?zhí)督M，平行不整合地覆蓋于早二疊世茅口灰?guī)r之上，緊接著便發(fā)生了大規(guī)模玄武巖漿的陸相噴溢，形成了峨眉山玄武巖[1]。林建英認為峨眉山玄武巖系可分早、中、晚三個旋回，玄武巖漿活動始于下二疊紀晚期，高峰則是上二疊紀龍?zhí)镀冢K止于上二疊紀晚期[4]。侯增謙認為玄武巖漿噴溢活動始于早二疊世，于晚二疊世達到高峰[7]。宋謝炎認為峨眉山玄武巖噴發(fā)始于陽新世（中二疊）茅口晚期，而主噴發(fā)期為樂平世（晚二疊）宣威早期，時限大致為259 Ma～257 Ma[3]。陳文一指出峨眉山玄武巖的噴發(fā)分為兩期，第一期為茅口期晚期，第二期為龍?zhí)镀赱5]。綜上所述，前人對于峨眉山玄武巖噴發(fā)期次多劃分為兩期，即茅口晚期和主噴發(fā)期——龍?zhí)镀冢┛谕砥跒楹Ｏ喹h(huán)境，而龍?zhí)镀跒殛懴喹h(huán)境。

本次由實測剖面巖性特征可以劃分出三次噴發(fā)。第一次噴發(fā)時期位于P2m二疊紀茅口組灰?guī)r沉積過程中，形成塊狀玄武巖，與茅口組灰?guī)r呈現(xiàn)平行不整合接觸關(guān)系。此時還沒經(jīng)歷強烈的構(gòu)造活動，該地區(qū)仍然處于海平面以下，被海水淹沒。第二次噴發(fā)時期位于龍?zhí)睹壕€形成之后，東吳運動形成背斜之前，形成拉斑玄武巖、致密塊狀玄武巖和氣孔杏仁玄武巖，此次噴發(fā)期為主要的噴發(fā)期。根據(jù)巖性不同，此次又可以可劃分處3個旋回，依次為拉斑玄武巖、塊狀玄武巖、氣孔杏仁玄武巖。這一次時期噴發(fā)環(huán)境由于該地區(qū)不斷的緩慢抬升，已經(jīng)由海相逐漸過渡到了陸相沼澤環(huán)境。第三次噴發(fā)形成于東吳運動形成背斜之后，此時大規(guī)模海退，巖漿淺層侵入，在背斜兩翼近似對稱分布，形成拉斑玄武巖。拉斑玄武巖被認為是地幔柱（頭）的熔融產(chǎn)物，且與夏威夷火山巖具有相同的演化趨勢[11]。

結(jié)合巖石地球化學數(shù)據(jù)，龍門硐三類玄武巖某些微量元素分布差別較明顯，表明三類玄武巖是不同噴發(fā)期的產(chǎn)物。

根據(jù)峨眉山火山灰鋯石ID-TIMS測年，茅口期P2m與龍?zhí)镀赑3l之間的年齡界限應為258.8±0.5Ma[2]，此時間對應第一次噴發(fā)。第二次噴發(fā)時間約為252Ma[12]，第三次噴發(fā)時間為國際公認的P/T界限：251.4±0.4Ma[13]。

5 結(jié)論

（1）通過實測剖面、巖性分析，根據(jù)巖漿巖和茅口灰?guī)r的接觸關(guān)系把玄武巖噴發(fā)分為三期：茅口期、龍?zhí)镀凇⑴１成奖承毙纬珊螅ㄈB紀早期）。

（2）結(jié)合巖石地球化學數(shù)據(jù)，龍門硐三種玄武巖主量元素成分相差不大，具有低MgO、高TiO2的特點。但三類玄武巖微量元素特征區(qū)別較明顯，塊狀玄武巖具有比其他兩種玄武巖更加明顯的Eu負異常。三類玄武巖與原始地幔相比較微量元素以富含大離子親石元素為特征，其中，氣孔杏仁玄武巖Ba、Sr、K、P等易揮發(fā)組分呈明顯負異常，這表明三類玄武巖是不同噴發(fā)期的產(chǎn)物。