东北牡丹江地区古近纪高镁安山岩的发现及其岩石学特征

摘要

全球新生代高镁安山岩多分布于活动大陆边缘和岛弧环境,而板内高镁安山岩出露较少。近年来,在松辽盆地西侧的五岔沟地区和北侧的逊克、门鲁河地区以及俄罗斯远东地区相继发现了喷发于20.6~0.3 Ma(新近纪—第四纪)的板内高镁安山岩。这些板内高镁安山岩的发现对于探讨地幔中再循环地壳物质的属性和命运具有重要意义。文章报导了在松辽盆地东侧的牡丹江地区新发现的古近纪高镁安山岩(喷发于49.2~36.3 Ma)。这些火山岩SiO_(2)含量为54.75~58.95 wt%,Mg^(#)为45.18~51.72,属于高镁安山岩。牡丹江高镁安山岩属于亚碱性系列,岩性为玄武安山岩和安山岩,主量元素组成变化范围较小。基于岩相学观察和MELTS软件模拟计算,牡丹江高镁安山岩的矿物结晶顺序为:斜长石和斜方辉石斑晶较早结晶,之后斜方辉石、单斜辉石和钛铁氧化物等基质矿物结晶。MELTS软件模拟结果指示在岩浆演化过程中结晶出的矿物未脱离岩浆体系,岩石成分代表了相对原始的岩浆成分。文章利用斜方辉石—熔体测压法计算出牡丹江高镁安山岩的结晶压力为169~570 MPa,相当于5.6~18.8 km的深度。利用斜方辉石—熔体和熔体两种测温法计算出其结晶温度为1109~1181℃,与东北其它地区新生代高镁安山岩(逊克、门鲁河和五岔沟)的结晶温度基本一致(1132~1192℃),高于岛弧安山岩的结晶温度(950~1050℃)。利用斜长石—熔体测水法计算出其喷发前熔体水含量为0.3~1.0 wt%,与东北其它地区新生代高镁安山岩熔体喷发前水含量基本一致(0.3~1.4 wt%),明显低于岛弧安山岩(2~9 wt%)。因此,牡丹江高镁安山岩在化学组成、岩相学特征、岩浆物理属性(温度和水含量)以及演化特征上都与东北其它地区发现的新生代高镁安山岩基本一致,属于板内高镁安山岩。牡丹江高镁安山岩的发现表明,这类板内高镁安山岩岩浆作用从始新世一直持续到更新世,在东北地区广泛分布。