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摘 要： 选取广泛发育于内蒙古扎赉特旗地区的满克头鄂博组火山岩为研究对象，在结合前人研究成果的基础上，本文查明了该地区满克头鄂博组火山岩的岩石组合特征及分布规律，确定了该区火山岩形成的时代、地球化学特征，并探讨了火山岩的岩浆源区性质、岩石成因及形成的构造背景。
关键词： 火山岩； 满克头鄂博组； 地球化学特征
引言
大兴安岭地区中生代主要受经历了蒙古—鄂霍茨克洋和环太平构造的强烈叠加、改造与转变，经历了强烈的构造岩浆活动（图1）。多期次构造作用的叠加，使得该地区中生代火山岩的研究更为复杂和有意义。
近年来，大兴安岭火山岩的研究主要侧重在年代学方面，大量锆石U-Pb年龄显示，该地区中生代火山活动主要分为晚侏罗世和早白垩世两期，其中以早白垩世活动较为强烈，初步建立了晚中生代火山岩的年代学格架[1]。
1. 区域地质背景
研究区位于大兴安岭东段，大地构造位置处于天山—兴蒙造山带东段。该区自古生代以来经历多次构造运动，复杂的构造活动控制着中生代侵入岩的展布，中生代以来火山活动强烈，形成了多个火山旋回，由老至新分别为满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组。
作为大兴安岭中生代火山岩的重要组成部分，满克头鄂博组火山岩年代学研究较少，前人在20世纪90年代借助古生物和少量K-Ar年龄初步判断其形成时代。通常认为满克头鄂博组火山岩形成于晚侏罗世，但张吉衡认为满克头鄂博组火山岩形成于晚侏罗世和早白垩世两期，并将形成时代划分为160Ma～150Ma和136Ma～122Ma[2]。
满克头鄂博组火山岩地层在研究区内分布广泛，是本区最为发育的地层，主要集中出露于研究区中部。该组角度不整合于上二叠统林西组及下三叠统哈达陶勒盖组之上，与上覆上侏罗统玛尼吐组整合接触；被晚侏罗世中细粒二长花岗岩、正长花岗岩、石英二长玢岩等侵入。
2. 锆石U-Pb定年
本次工作在研究区东南部满克头鄂博组二段流纹质熔结凝灰岩中取同位素年龄样品一件，选取晶形良好且具有振荡环带的典型岩浆锆石，经中国地质科学院SHRIMP同位素实验室测试，年龄为141.5±2.3Ma；岩石组合与区域上满克头鄂博组可对比，将其时代置于早白垩世。
图2 锆石阴极发光图及锆石U-Pb谐和图
Fig.2 CL imagines of zircons and zircon U-Pb concordia diagrams
3. 地球化学特征
3.1 主量元素
火山岩的主量元素特征不仅是岩石系列划分的主要依据，也是研究火山岩岩浆起源和演化机理的重要因素，对研究区火成岩的岩浆环境有着重要意义。其氧化物也是研究火山岩岩浆起源的重要参照。
研究区满克头鄂博组火山岩主要由流纹岩—流纹质火山碎屑岩及少量的英安岩—英安质火山碎屑岩所组成。本文所取满克头鄂博组3个火山岩样品进行主量元素地球化学分析，其中流纹质强熔结角砾凝灰岩2个、流纹质熔结凝灰岩1个。本区上侏罗统满克头鄂博组火山岩岩石化学成分及特征参数见表1。
从表1中可以看出，样品的SiO2含量为73.58%～76.18%，Al2O3含量为12.15%～12.55%，K2O含量为3.82%～5.23%，Na2O含量为2.97%～4.17%，全碱含量（K2O+Na2O）为7.20%～8.92%，钾含量高于钠含量，Fe2O3、FeO明显偏低，分异指数DI=88.33～97.41。在K2O-SiO2图解中（图3），样品均落在高钾钙碱性岩和钾玄岩区域内。在A/NK-A/CNK图解中（图4）中，样品的投点都在准铝质区域，为高钾钙碱性准铝质岩石。其A/CNK值均小于1.1，且在SiO2含量大于75%时，P2O5含量接近0.01%，具有一定的I型花岗岩（流纹岩）的特征[3]。
3.2 稀土元素特征
满克头鄂博组火山岩稀土元素经球粒陨石标准化后，轻稀土元素（LREE）明显右倾，重稀土元素（HREE）则较为平缓，轻稀土元素分馏程度略高于重稀土元素，显示为轻稀土富集的右倾V字型分布模式[5]。三个样的稀土元素总量（∑REE）变化较大，∑REE=137.75～214.47×10-6，平均值180.57×10-6，与全球酸性岩平均丰度（288×10-6）相比，明显偏低；LREE/HREE=5.75～8.42，（La/Yb）N=5.53～8.23，轻重稀土分异明显，轻稀土较富集；（La/Sm）N=3.41～3.51，（Gd/Yb）N=0.97～1.53，重稀土分异程度较弱，轻稀土分异程度中等。δEu=0.44～0.5，为中等铕亏损型，反映了岩石在形成过程中有可能发生了斜长石的结晶分异，也有可能是源区存在着斜长石残留。满克头鄂博组火山岩的稀土元素标准图，有着近似于地壳稀土元素的特征，意味着岩浆可能经过了高度的结晶分异，也有可能指示着稀土元素来自于地壳物质部分熔融形成的壳源岩浆。
3.3 微量元素特征
样品的微量元素分析结果表明，Rb、Th、U等元素明富集，而Ba、Sr、Ti元素含量较低。其中强烈富集的不相容元素Sr意味着岩浆有可能經过了较强烈的结晶分异。样品的微量元素特征比较符合葛文春对大兴安岭低Ba-Sr流纹岩的总结[4]，而张吉衡认为，低Ba-Sr岩有可能是由较浅的地壳物质经部分熔融形成的。
4. 构造环境
构造背景方面，满克头鄂博组火山岩在Lgτ-Lgσ图解（图7）中，样品都投在造山带火山岩中，显示研究区内中生代火山岩形成于造山环境。在Rb-（Y+Nb）图解（图8）中，样品点均落在后碰撞区域，在Nb-Y图解（图9）中，样品点落入火山弧花岗岩—同碰撞花岗岩区，以上图解均指示本区火山岩形成于挤压造山环境。 中生代时期，额尔古纳地块北部存在着蒙古—鄂霍茨克洋，前人对其研究表明，蒙古—鄂霍茨克洋形成于早古生代早期，于侏罗纪晚期关闭，其向南俯冲的时间在168Ma左右，并且该次俯冲挤压在中蒙俄交界处形成鄂霍茨克山，张旗通过研究认为，鄂霍茨克山在大约在136Ma时才消失[6]。结合之前关于研究区构造环境的讨论，判断该地区在中生代的挤压环境可能与该时期的蒙古—鄂霍茨克洋闭合造山有关。
4. 结论
（1）本研究区满克头鄂博组的火山岩的锆石 SHRIMP U-Pb年龄为141.5±2.3Ma，与张吉衡认（2013）早白垩世136～122Ma的满克头鄂博组年龄相似，进一步完善了内蒙古满克头鄂博组火山岩的形成时代。
（2）本研究区满克头鄂博组的火山岩具有壳源岩浆的特征，且岩浆形成深度较浅但分异程度较高，与高分异I型花岗岩有相似的地球化学特征
（3）本研究区满克头鄂博组的火山岩形成于挤压构造环境，可能与中生代蒙古—鄂霍茨克洋俯冲造山作用有关。
参考文献
[1] 李杰， 吕新彪， 衮民汕，等. 大兴安岭中段塔尔气地区中生代中酸性火山岩成岩成矿构造环境及找矿方向[J]. 矿物学报， 2015（s1）：36-37.
[2] 张超， 杨伟红， 和钟铧，等. 大兴安岭中南段塔尔气地区满克头鄂博组流纹岩年代学和地球化学研究[J]. 世界地质， 2014， 33（2）：255-265.
[3] Chappell B W， White A J R. Two contrasting granite types： 25 years later[J]. Australian Journal of Earth Sciences， 2001， 48（4）：489-499.
[4] 弓貴斌， 王全旗. 内蒙古自治区阿巴嘎旗地区上石炭统至下二叠统宝力高庙组火山岩特征与环境研究[J]. 西部资源， 2011（2）：69-73.
[5] 内蒙古阿拉善北部阿拉克克尔特晚二叠世火山岩锆石U-Pb年龄及其地球化学特征
[6] 王全旗， 陈恩义， 弓贵斌，等. 内蒙古更新世阿巴嘎组火山岩岩石化学特征和时代讨论[J]. 西部资源， 2012（4）：178-181.
[7] 刘海明， 宝音乌力吉， 邵永旭，等. 内蒙古红格尔苏木地区奥陶系乌宾敖包组火山岩特征及构造环境探讨[J]. 西部资源， 2012（1）：157-160.
[8] 陈睿， 汪龙， 刘春明，等. 江南造山带东段皖南铺岭地区新元古代铺岭组变火山岩地球化学特征及大地构造意义[J]. 西部资源， 2014（6）：158-162.
关键词： 火山岩； 满克头鄂博组； 地球化学特征
引言
大兴安岭地区中生代主要受经历了蒙古—鄂霍茨克洋和环太平构造的强烈叠加、改造与转变，经历了强烈的构造岩浆活动（图1）。多期次构造作用的叠加，使得该地区中生代火山岩的研究更为复杂和有意义。
近年来，大兴安岭火山岩的研究主要侧重在年代学方面，大量锆石U-Pb年龄显示，该地区中生代火山活动主要分为晚侏罗世和早白垩世两期，其中以早白垩世活动较为强烈，初步建立了晚中生代火山岩的年代学格架[1]。
1. 区域地质背景
研究区位于大兴安岭东段，大地构造位置处于天山—兴蒙造山带东段。该区自古生代以来经历多次构造运动，复杂的构造活动控制着中生代侵入岩的展布，中生代以来火山活动强烈，形成了多个火山旋回，由老至新分别为满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组。
作为大兴安岭中生代火山岩的重要组成部分，满克头鄂博组火山岩年代学研究较少，前人在20世纪90年代借助古生物和少量K-Ar年龄初步判断其形成时代。通常认为满克头鄂博组火山岩形成于晚侏罗世，但张吉衡认为满克头鄂博组火山岩形成于晚侏罗世和早白垩世两期，并将形成时代划分为160Ma～150Ma和136Ma～122Ma[2]。
满克头鄂博组火山岩地层在研究区内分布广泛，是本区最为发育的地层，主要集中出露于研究区中部。该组角度不整合于上二叠统林西组及下三叠统哈达陶勒盖组之上，与上覆上侏罗统玛尼吐组整合接触；被晚侏罗世中细粒二长花岗岩、正长花岗岩、石英二长玢岩等侵入。
2. 锆石U-Pb定年
本次工作在研究区东南部满克头鄂博组二段流纹质熔结凝灰岩中取同位素年龄样品一件，选取晶形良好且具有振荡环带的典型岩浆锆石，经中国地质科学院SHRIMP同位素实验室测试，年龄为141.5±2.3Ma；岩石组合与区域上满克头鄂博组可对比，将其时代置于早白垩世。
图2 锆石阴极发光图及锆石U-Pb谐和图
Fig.2 CL imagines of zircons and zircon U-Pb concordia diagrams
3. 地球化学特征
3.1 主量元素
火山岩的主量元素特征不仅是岩石系列划分的主要依据，也是研究火山岩岩浆起源和演化机理的重要因素，对研究区火成岩的岩浆环境有着重要意义。其氧化物也是研究火山岩岩浆起源的重要参照。
研究区满克头鄂博组火山岩主要由流纹岩—流纹质火山碎屑岩及少量的英安岩—英安质火山碎屑岩所组成。本文所取满克头鄂博组3个火山岩样品进行主量元素地球化学分析，其中流纹质强熔结角砾凝灰岩2个、流纹质熔结凝灰岩1个。本区上侏罗统满克头鄂博组火山岩岩石化学成分及特征参数见表1。
从表1中可以看出，样品的SiO2含量为73.58%～76.18%，Al2O3含量为12.15%～12.55%，K2O含量为3.82%～5.23%，Na2O含量为2.97%～4.17%，全碱含量（K2O+Na2O）为7.20%～8.92%，钾含量高于钠含量，Fe2O3、FeO明显偏低，分异指数DI=88.33～97.41。在K2O-SiO2图解中（图3），样品均落在高钾钙碱性岩和钾玄岩区域内。在A/NK-A/CNK图解中（图4）中，样品的投点都在准铝质区域，为高钾钙碱性准铝质岩石。其A/CNK值均小于1.1，且在SiO2含量大于75%时，P2O5含量接近0.01%，具有一定的I型花岗岩（流纹岩）的特征[3]。
3.2 稀土元素特征
满克头鄂博组火山岩稀土元素经球粒陨石标准化后，轻稀土元素（LREE）明显右倾，重稀土元素（HREE）则较为平缓，轻稀土元素分馏程度略高于重稀土元素，显示为轻稀土富集的右倾V字型分布模式[5]。三个样的稀土元素总量（∑REE）变化较大，∑REE=137.75～214.47×10-6，平均值180.57×10-6，与全球酸性岩平均丰度（288×10-6）相比，明显偏低；LREE/HREE=5.75～8.42，（La/Yb）N=5.53～8.23，轻重稀土分异明显，轻稀土较富集；（La/Sm）N=3.41～3.51，（Gd/Yb）N=0.97～1.53，重稀土分异程度较弱，轻稀土分异程度中等。δEu=0.44～0.5，为中等铕亏损型，反映了岩石在形成过程中有可能发生了斜长石的结晶分异，也有可能是源区存在着斜长石残留。满克头鄂博组火山岩的稀土元素标准图，有着近似于地壳稀土元素的特征，意味着岩浆可能经过了高度的结晶分异，也有可能指示着稀土元素来自于地壳物质部分熔融形成的壳源岩浆。
3.3 微量元素特征
样品的微量元素分析结果表明，Rb、Th、U等元素明富集，而Ba、Sr、Ti元素含量较低。其中强烈富集的不相容元素Sr意味着岩浆有可能經过了较强烈的结晶分异。样品的微量元素特征比较符合葛文春对大兴安岭低Ba-Sr流纹岩的总结[4]，而张吉衡认为，低Ba-Sr岩有可能是由较浅的地壳物质经部分熔融形成的。
4. 构造环境
构造背景方面，满克头鄂博组火山岩在Lgτ-Lgσ图解（图7）中，样品都投在造山带火山岩中，显示研究区内中生代火山岩形成于造山环境。在Rb-（Y+Nb）图解（图8）中，样品点均落在后碰撞区域，在Nb-Y图解（图9）中，样品点落入火山弧花岗岩—同碰撞花岗岩区，以上图解均指示本区火山岩形成于挤压造山环境。 中生代时期，额尔古纳地块北部存在着蒙古—鄂霍茨克洋，前人对其研究表明，蒙古—鄂霍茨克洋形成于早古生代早期，于侏罗纪晚期关闭，其向南俯冲的时间在168Ma左右，并且该次俯冲挤压在中蒙俄交界处形成鄂霍茨克山，张旗通过研究认为，鄂霍茨克山在大约在136Ma时才消失[6]。结合之前关于研究区构造环境的讨论，判断该地区在中生代的挤压环境可能与该时期的蒙古—鄂霍茨克洋闭合造山有关。
4. 结论
（1）本研究区满克头鄂博组的火山岩的锆石 SHRIMP U-Pb年龄为141.5±2.3Ma，与张吉衡认（2013）早白垩世136～122Ma的满克头鄂博组年龄相似，进一步完善了内蒙古满克头鄂博组火山岩的形成时代。
（2）本研究区满克头鄂博组的火山岩具有壳源岩浆的特征，且岩浆形成深度较浅但分异程度较高，与高分异I型花岗岩有相似的地球化学特征
（3）本研究区满克头鄂博组的火山岩形成于挤压构造环境，可能与中生代蒙古—鄂霍茨克洋俯冲造山作用有关。
参考文献
[1] 李杰， 吕新彪， 衮民汕，等. 大兴安岭中段塔尔气地区中生代中酸性火山岩成岩成矿构造环境及找矿方向[J]. 矿物学报， 2015（s1）：36-37.
[2] 张超， 杨伟红， 和钟铧，等. 大兴安岭中南段塔尔气地区满克头鄂博组流纹岩年代学和地球化学研究[J]. 世界地质， 2014， 33（2）：255-265.
[3] Chappell B W， White A J R. Two contrasting granite types： 25 years later[J]. Australian Journal of Earth Sciences， 2001， 48（4）：489-499.
[4] 弓貴斌， 王全旗. 内蒙古自治区阿巴嘎旗地区上石炭统至下二叠统宝力高庙组火山岩特征与环境研究[J]. 西部资源， 2011（2）：69-73.
[5] 内蒙古阿拉善北部阿拉克克尔特晚二叠世火山岩锆石U-Pb年龄及其地球化学特征
[6] 王全旗， 陈恩义， 弓贵斌，等. 内蒙古更新世阿巴嘎组火山岩岩石化学特征和时代讨论[J]. 西部资源， 2012（4）：178-181.
[7] 刘海明， 宝音乌力吉， 邵永旭，等. 内蒙古红格尔苏木地区奥陶系乌宾敖包组火山岩特征及构造环境探讨[J]. 西部资源， 2012（1）：157-160.
[8] 陈睿， 汪龙， 刘春明，等. 江南造山带东段皖南铺岭地区新元古代铺岭组变火山岩地球化学特征及大地构造意义[J]. 西部资源， 2014（6）：158-162.