弧後盆地的時空分佈和火山沉積作用

2021-03-07 01:18:08 字數 5383 閱讀 5211

1樓:中地數媒

(一)勉戈弧後擴張

盆地勉戈弧後擴張盆地地處昌臺火山弧的西部,盆地東緣是由中下三疊統層紋狀砂板岩系構成的地壘;盆地西緣以蓋玉-日雨斷裂為界,與中咱地塊(逆衝巖片)相隔。該弧後盆地向北延至白玉孔馬寺以北地區,向南抵達巴塘義敦附近,再南被燕山期花崗岩侵入體破壞。弧後盆地的擴張中心位於孔馬寺—勉戈—農都柯一線,沿擴張中心發育雙峰式火山活動,形成高鉀的流紋岩-鉀玄巖(shoshonite)組合,年齡為213.

7ma(胡世華等,1992),表明勉戈弧後盆地形成於晚三疊世諾利中晚期。

(二)勉戈弧後盆地的火山作用

1.火山旋迴與時空分佈

該弧後盆地中發育的火山岩屬上三疊統勉戈組。該組由侯立緯(1983)命名。火山沉積岩系的層位與以前劃分的拉納山組(t3l2)相當。

火山岩系北起白玉縣登龍鄉,南至獨龍溝,寬約5~10km,沿走向延伸約120km,呈nnw向帶狀延伸,與昌臺火山弧平行展布。該火山岩系由上下兩段組成:下段為玄武質熔岩和玄武質凝灰岩,體積不大,延伸不遠,集中分佈於勉戈、拉巴溝等地;上段為酸性火山岩系,由下部英安質熔岩、英安質碎屑岩和上部以流紋質熔結凝灰岩為主的流紋質巖系構成。

酸性火山岩系規模遠大於基性巖系,厚達數百米,並被黑色板岩系整合覆蓋。總體上,弧後區以雙峰式火山活動為重要特徵。

與東側主弧帶火山岩相比,弧後盆地中的火山活動明顯遜色,但它又有較鮮明的獨特性,特別是與成礦作用關係十分密切的酸性火山岩更具有特色。

2.岩石學與地球化學

(1)巖相學特徵

流紋質火山岩 分佈廣泛,總體以火山碎屑岩為主。火山岩以塊狀構造為主,氣孔構造也十分發育,普遍具斑狀結構,斑晶主要為石英,在有些地段岩石中還出現斜長石和黑雲母。由於成巖後還經歷了綠片岩相變質作用,因此基質中玻屑等碎屑物質還發生了不同程度的脫玻化和重結晶,大量生成絹雲母和石英,變餘碎屑與重結晶石英之間常具明顯的交代關係。

岩石中的副礦物有磷灰石、鋯石、磁鐵礦、電氣石等。

玄武質岩石 是勉戈弧後盆中雙峰火山岩系的基性端員,岩石為間粒—間片結構,由斜長石、輝石、磁鐵礦、玻璃基質和少許鹼性長石組成。斜長石板柱多已蝕變為鈉長石。鹼性長石呈填隙狀,具高—中三斜正長石的光性結構。

輝石均已蝕變,僅殘留假象。玻璃基質多已綠泥石化。

(2)主要元素地球化學

流紋質巖系 以酸度高,鹼質(特別是k2 o)含量變化大為特點(表1-12)。w(sio2 )從66.77%至91.

54%;全鹼w(k2o+na2o)從0.24%至6.14%。

在矽鹼圖上(圖1-54),它們都位於亞鹼性區。矽-鹼呈負相關變化,反映了本區弧後岩漿作用的特殊性。擴張盆地中不同的火山岩層位,k2o含量差別懸殊[w(k2o)為0.

06%~3.91%],導致岩漿型別頗為複雜。基性巖從低k拉斑玄武岩系列變化到高k鈣鹼性岩系,說明它們雖然都是在伸展構造背景下形成的,但不同層位最初的構造裂陷條件還有顯著差異。

其中含礦基性火山岩具低鉀拉斑玄武岩特點,礦區外圍的火山岩則與島弧主弧帶火山岩相似,屬高鉀鈣鹼性系列。流紋質火山岩al2 o3含量變化也較大,從1.92%至16.

39%,但都含標準剛玉分子(2.1%~12.5%),說明岩漿均為過鋁質。

cao含量除在農都柯礦區外圍的火山岩中較高外[w(cao)為0.91%~1.79%],其他地區的總體含量均偏低,一般在0.

11%~0.67%之間。feo*和mgo含量分別為0.

24%~2.0%和0.05%~0.

93%,屬低含量範疇。tio2含量在不同礦區差異明顯,盆地北段孔馬寺礦區最高,在0.28%~0.

76%,農都柯礦區較低,在0.03%~0.13%。

這類火山岩具很高的分異指數(82.5~93.1),反映岩漿經歷了充分的分異演化。

圖1-55表明了弧後盆地不同區段不同層位流紋質火山岩主要氧化物隨sio2的演變特點,al2 o3、tio2和sio2表現出良好的負相關關係,表明在整個弧後盆地中酸性岩漿演化明顯受含tio2、al2o3礦物結晶分離支配。不同礦區相關趨勢斜率不同則是分離相tio2、al2o3含量上的差異造成的,或者說在它們的演化過程中發生了不同的含tio2、al2 o3礦物分離。cao和sio2在農都柯礦區呈陡的負相關,說明有含cao礦物分離。

feo*和sio2總體上顯示負相關,說明含feo*礦物的分離在整個擴張盆地的岩漿作用中是比較普遍的。

圖1-54 勉戈弧後盆地流紋質巖系的矽-鹼圖

基性玄武質岩石 岩石的w(sio2)介於48%~49%間,以低tio2[w(tio2)為1.0%~1.1%]、高k2o[w(k2o)>4.

0%]、高p2o5[w(p2o5)為0.5%~0.8%]和w(k2o)>w(na2o)為特徵。

蝕變過程中相對穩定組分p2o5與k2o呈正相關關係,反映岩石的高k2o含量是玄武岩的內在特徵。在矽-鹼圖和w(sio2)-w(sc/tio2+10sc/y)圖中,基性玄武岩均位於鹼性區內,表明其屬鹼性系列(侯增謙,1988;侯增謙等,1995)。又據w(k2o)>w(na2o)的基本特點和ba與k2o呈正相關關係判斷,這套玄武岩屬典型的鉀玄巖系列(shoshoninite series)。

勉戈鉀玄巖與裂谷環境的相應岩石相比,化學特性明顯不同,後者高tio2(2.6%)、低al2o3(10.78%)和na2o(1.

77%),而與島弧鉀玄巖相比,成分基本相當,均以高k2o、高p2o5、低tio2為特徵,表明其屬島弧鉀玄巖(莫宣學等,1993)。

圖1-55 勉戈弧後盆地和板內酸性火山岩氧化物與sio2變異圖

(3)微量元素地球化學

由於地球化學性質的差別,不同微量元素在各種地質作用過程中會產生強烈分餾,最終使一些化學性質相似的元素在特定的環境中優先富集或虧損。因此,在島弧岩漿作用中,通過對不同微量元素(表1-12)在火山岩中的富集和虧損特點的深入研究,使我們能夠對不同源區的參與情況及相互作用機理進行**。

在島弧造山環境中,不相容的大離子親石元素(rb、sr、ba、th等)主要有兩個源區:一個是已經存在的長英質地殼;另一個是由洋底沉積物俯衝後釋放出來的流體相。就這兩個源區而言,後者對ba、rb的富集比前者要強烈得多。

在此背景下,本區火山岩中大離子親石元素(lile)的一個共同特點是rb的富集。除農都柯礦區的部分樣品外,ba大多表現為相對虧損,這是與主弧帶火山岩的一個明顯的差異,反映著這些火山岩離俯衝帶較遠,受俯衝板片釋放的流體組分影響較小。

與親石元素不同,高場強元素(包括nb、ta、zr、tf等)以活動性差、不相容性高為特點。它們主要賦存在地幔源區,俯衝組分中含量很少。在(圖1-56)中,本區火山岩總體表現為高場強元素富集,nb、ta僅有微弱虧損,與主弧火山岩中出現的強烈的nb、ta谷明顯不同。

除nb、ta、zr、hf的總體富集外,另一明顯特點是本區火山岩都不同程度地存在sr、p、ti虧損(圖1-56)。這種分佈特點可能是斜長石、磷灰石、鈦磁鐵礦等礦物分離所造成的。

表1-12 義敦島弧弧後火山岩常量元素、微量元素、稀土元素分析結果

圖1-56 義敦島弧弧後盆地酸性火山岩微量元素標準化分佈曲線

稀土元素(ree)在弧後擴張盆地的火山作用中可能有兩種源區(圖1-57):一種以明顯虧損重稀土為特點,稀土總量低(∑ree在40.93×10-6~65.

11×10-6之間),輕重稀土分餾明顯[w(la)/w(yb)=14.51~70.05],負eu異常微弱(δeu為0.

59~0.84)。這種源區構成了農都柯和孔馬寺兩個礦區的賦礦火山岩。

另一種源區以重稀土相對富集、稀土總量較高(∑ree在93.81×10-6~149.68×10-6之間)、輕重稀土分餾較弱[w(la)/w(yb)=6.

22~29.34]為特點,負eu異常較前一種源區顯著(δeu=0.67~0.

78)。這種源區均代表著兩個礦區外圍不含礦的火山岩,而當來自這種源區的火山岩與含礦火山岩系直接接觸時顯示出不同程度的礦化。

圖1-57 義敦島弧弧後盆地酸性火山岩稀土元素標準化分佈模式

勉戈鉀玄巖的稀土元素配分型式為輕稀土強烈富集型(圖1-58),其富集程度與鈣鹼性玄武岩類似。w(yb)變化於1.47×10-6~1.

50×10-6與鈣鹼性玄武岩的yb含量接近,明顯低於前島弧期的各類玄武岩。岩石強烈富集rb、k、ba、sr,顯示島弧玄武岩的地球化學特徵(侯增謙等,1995)。

圖1-58 勉戈弧後盆地區鉀玄巖的ree配分模式

(三)勉戈弧後盆地的沉積作用

1.沉積分佈與特徵

勉戈弧後盆地的沉積岩系以勉戈組為代表。該組分上下兩段:下段底部為不連續的礫岩,與下伏岩層呈超覆不整合接觸,下部為覆成分礫岩、千枚狀板岩夾灰巖,中上部為流紋質和鉀玄質火山岩,其中的流紋質岩石由流紋岩、流紋質熔結凝灰岩和凝灰岩構成,是淺成低溫熱液礦床的含礦主巖;上段為灰黃色—黑灰色板岩夾薄—厚層狀石英岩屑砂岩,其中的砂岩常具底面印模,產出穩定。

2.沉積環境與沉積相

勉戈組下段底礫岩主體分佈於勉戈與昌臺間的基底高地周圍,礫石成分變化大,有石英質礫岩、多成分礫岩和火山質礫岩,礫岩型別與其下伏巖系密切相關,形成於快速拉張斷陷盆地邊緣。

勉戈組上段由3種型別沉積岩構成,包括斷陷盆地沉積、風暴沉積和濁流沉積。

盆地沉積為比較薄的細—粉砂岩與板岩互層,具水平層理和小型沙紋交錯層理,含深水型雙殼類生物組合(胡世華等,1992),沉積環境為火山海嶺前緣盆地。

風暴沉積為單層相對較厚的互層砂板岩系,砂體呈層狀-透鏡狀,層內見浪成交錯層。岩層底面印模發育。濁流沉積較常見,每一韻律中下部單元的塊狀砂岩具有向上變細的粒序變化,底面槽模發育。

圖1-59展示了弧後擴張盆地的火山-沉積相序。火山岩形成於拉張環境,堆積於斷陷盆地邊部,斷陷盆地下部充填流紋質層凝灰岩,向上變為盆地碎屑岩和泥岩沉積,盆地邊部出現濱岸礫岩。隨著盆地達到風暴浪基面以上,盆地內部出現風暴沉積和由風暴觸發的濁流沉積,最上部接觸細碎屑和泥質沉積。

圖1-59 勉戈弧後擴張盆地的火山-沉積相序塊斷對比示意圖

(四)萬絨-青達柔弧後擴張盆地和沉積作用

該擴張盆地地處鄉城火山弧西側,北起青達柔,南抵萬絨,長達幾十公里。該弧後盆地是在早期強烈拉張形成的洋盆基礎上發育而來的。在弧後盆地內部,主要沉積有圖姆溝(呷村)組和喇嘛亞組碎屑岩系,基本無或很少火山活動。

晚三疊世早期,萬絨-青達柔地區在拉張環境形成了一系列塹、壘相間的構造地貌,目前至少可以識別出兩個地塹式海槽。西側的海槽與中咱碳酸鹽巖臺地相接,為一陡峭的界線。

從古地貌特徵看,該盆地應相當臺地與洋生弧之間的半掀式地塹盆地。在深水環境的泥沙質沉積中有許多大小不等的塌落古生代外來碳酸鹽巖塊,被稱為泥礫混雜巖(張之孟等,1979)。向東除了基性火山岩外,出露的大部分為板岩和砂岩、岩屑砂岩、礫岩、含錳矽質岩及少量灰巖夾層,這些岩石組合特徵說明本區總體為較深的沉積環境,以邊緣發育重力碎屑流及深水矽質、鈣矽質、鐵錳質等為特徵。

東側的海槽位於木魚一帶,亦含少量古生代外來體。在斜坡火山角礫岩之上,為深水盆地濁流沉積。

晚三疊世卡尼晚期,萬絨—青達柔一帶已基本無火山活動,成為鄉城火山島弧的弧後盆地。其東部為中酸性凝灰質沉積,代表靠近火山島弧。西部主要為細粒陸源碎屑沉積,由灰黑—黑色板岩、千枚狀板岩、粉砂岩、砂岩、矽質岩和結晶灰巖組成,代表深水盆地沉積。

盆地中主要有遠火山碎屑相、盆地濁積岩相等。

至晚三疊世諾利期,該弧後盆地已明顯變淺,主要由含礫砂岩、岩屑砂岩、板岩等組成,在萬絨等地含植物碎片,並夾煤線,說明此時該盆地已變為淺水或海陸互動環境。

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