北京延安北部地區(qū)后城組火山巖成因分析

北京延安北部地區(qū)后城組火山巖成因分析

1盆地內(nèi)火山沉積相在北京慶陽市北部的河流、半裂山脈和千山寺，中生代盆地中發(fā)育著一套火山巖和含火山碎屑的沉積層，在20世紀50年代-60年代的首次區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中被稱為“后城組”，后來被用作后續(xù)地質(zhì)工作。2火山巖巖的化學(xué)特征2.1后城組地層組成延慶北部白河堡和半塊豆腐山一帶屬于后城中生代盆地,是后城組的命名地。在白河堡以東的千家店一帶也出露有與白河堡和半塊豆腐山地區(qū)基本一致的中生代火山-沉積層序。在這些地區(qū),后城組不整合覆蓋在下中侏羅統(tǒng)窯坡組和元古宙薊縣系之上,在本區(qū)后城組未見頂。在白河堡和千家店地區(qū),后城組地層總體走向北東-南西,大體呈單斜形態(tài)產(chǎn)出;在半塊豆腐山-后城鎮(zhèn)一帶,后城組地層組成寬緩的向斜。根據(jù)白河堡南佛爺頂-柏木井剖面,延慶北部地區(qū)的后城組由下而上可分為四個巖性段,第一段主要由流紋質(zhì)火山碎屑巖和少量沉積巖夾層組成,第二段為一套河流相砂礫巖層,第三段以河流相沉積巖層為主,夾有多層粗面巖和玄武安山巖熔巖以及流紋質(zhì)火山碎屑巖夾層,第四段為河流相砂礫巖層,夾少量玄武安山巖熔巖。詳細的空間展布位置和地層層序可參見1∶5萬永寧鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖及說明書2.2玄武粗安巖類、粗面巖類、流紋巖類儲集巖石學(xué)分類為準確確定研究區(qū)后城組火山熔巖以及火山碎屑巖膠結(jié)物的成分,按照國際地科聯(lián)下屬的火成巖分類分委會推薦的方案,采用TAS圖解確定其基本名稱根據(jù)延慶北部地區(qū)后城組實測剖面中玄武粗安巖類、粗面巖類和流紋巖類夾層(包括火山碎屑巖,不包括含火山碎屑物的沉積巖)的數(shù)目比例,玄武粗安巖、粗面巖和流紋巖巖層的比例為29∶21∶50(野外定名為石英粗面質(zhì)火山巖的層位按流紋巖類統(tǒng)計)延慶東部的四海盆地髻髻山組-后城組火山巖系的下部(“髻髻山組”)為粗安巖類+(粗面巖+流紋巖)組合,上部(“后城組”)為粗面巖+流紋巖+(粗安巖類)組合,整體上是粗安巖類+(粗面巖和流紋巖)組合;而鳳駝梁-四海向斜核部東嶺臺組為流紋巖+粗面巖+粗安巖類的巖石組合2.3火山巖巖石組合對巖漿巖研究而言,確定其巖石組合所屬的系列以及其化學(xué)成分特征,對判別其形成的大地構(gòu)造背景具有重要意義。因此,我們根據(jù)研究區(qū)后城組火山巖的巖石化學(xué)分析結(jié)果,對該套火山巖的巖石系列、組合等特征進行了初步研究。從圖1可以看出,延慶北部地區(qū)后城組火山巖成分點在硅堿圖中多數(shù)落在Irvine和Baragar(1971)根據(jù)表2的(Na根據(jù)圖1～4,我們認為延慶北部地區(qū)后城組的流紋巖(表1中第1、3號)屬于富鉀的拉斑系列,在TAS圖解中屬于亞堿性系列的其它成分點(第8號)屬于鈣堿性系列(CA);在TAS圖解中屬于堿性系列的4個成分點(第4、5、6、7號點)應(yīng)當屬于向堿性系列過渡的高鉀鈣堿性系列或鉀玄巖系列;而第2和9號成分點則屬于富鉀的堿性系列(表2)。從表2可知,延慶北部地區(qū)后城組火山巖的過堿指數(shù)ANK均大于1,即其均不屬于過堿性巖類。后城組火山巖的過鋁指數(shù)ACNK多數(shù)小于1,僅部分流紋巖和粗面巖的ACNK值大于1。綜合上述可知,延慶北部地區(qū)城組火山巖組合總體由三大系列的巖石組成。第一類是富鉀質(zhì)的拉斑系列,其巖石組合為流紋巖;第二類為向堿性系列過渡的過渡型高鉀鈣堿性系列、鉀玄巖系列,巖石組合是橄欖玄武粗安巖和粗面巖;第三類是富鉀質(zhì)的堿性系列,其巖石組合也是橄欖玄武粗安巖和粗面巖(表2)。這套火山巖整體巖石化學(xué)成分為較典型的堿性橄欖玄武巖系列和拉斑系列富鉀,與典型的鉀玄巖系列相比則相對富鐵。所以,延慶北部地區(qū)的后城組火山巖不屬于典型的鉀玄巖系列(或所謂“安粗巖系列”),也不屬于鈉質(zhì)的堿性橄欖玄武巖系列。與四海盆地的“后城組”火山巖相比3土元素配分曲線延慶北部后城組火山巖的稀土元素含量及部分參數(shù)列于表3,而圖5為相應(yīng)的稀土元素配分曲線。從表3和圖5可看出,研究區(qū)火山巖輕重稀土元素總量之比較大(>9),表現(xiàn)出輕稀土元素富集的特征。其中玄武粗安巖類巖石沒有負銪異常或負銪異常不明顯,粗面巖負銪異常不顯著;而流紋巖存在明顯的負銪異常。4火山巖形成的構(gòu)造環(huán)境根據(jù)研究區(qū)后城組火山巖可以利用的實際分析資料,我們采用Harker圖解來反映該火山巖系演化的基本特征(圖6)。從圖6可以看出,在TiO從圖5的稀土元素配分曲線來看,中稀土元素(Gd-Ho)相對重稀土元素(Er-Lu)沒有明顯的富集,這表明巖漿發(fā)生結(jié)晶分離的巖漿房深度處于角閃石相穩(wěn)定的深度范圍,不屬于麻粒巖相的壓力范圍,濃度小于60km。根據(jù)上述分析我們推斷延慶北部地區(qū)后城組火山巖形成過程如下:原始玄武質(zhì)巖漿在地殼深部的巖漿房中發(fā)生結(jié)晶分離作用,導(dǎo)致巖漿向酸性成分演化。由于在大于35km深度上玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分離的礦物相以輝石、鈦鐵礦等鎂鐵礦物為主,導(dǎo)致結(jié)晶分離后的巖漿富集鉀質(zhì),形成高鉀而又相對貧鐵的粗面巖5成巖年齡及形成時代對于延慶北部地區(qū)后城組火山巖中原始巖石化學(xué)分析SiO由于延慶北部地區(qū)中生代火山巖地層尚缺乏高精度的同位素年齡數(shù)據(jù),所以我們尚不能準確定該地區(qū)的后城組形成的時代究竟是中侏羅世,還是晚侏羅世。所以也就無法將延慶北部地區(qū)后城組火山巖所代表的巖漿活動事件與Davis等(2001)6鈉質(zhì)堿性英礦火山巖延慶北部地區(qū)后城組火山巖在全巖化學(xué)成分上以橄欖玄武粗安巖和流紋巖為主,粗面巖亦占一定的比例,屬于橄欖玄武粗安巖+流紋巖(和粗面巖)的雙峰式組合。該套火山巖整體上由向堿性系列過渡的高鉀鈣堿性系列、鉀玄巖系列和富鉀堿性系列、富鉀拉斑系列