博格达造山带东段芨芨台子地区晚石炭世双峰式火山岩地球化学特征及其地质意义

摘要

博格达造山带东段芨芨台子地区出露大量晚石炭世早期双峰式火山岩组合,岩石类型以亚碱性玄武岩为主,含有少量的流纹岩,属拉斑系列.其玄武岩富钠贫钾(Na2O/K2O=2.84～3.01),TiO2含量为1.32％～1.43％,略高于N型大洋中脊玄武岩,高Al(Al2O3含量为19.81％～20.60％)、低Mg(MgO含量为2.95％～3.25％,Mg#为32.33～34.50),表明其原始岩浆发生过明显的橄榄石和辉石的分离结晶作用.玄武岩具有近于平坦的稀土配分模式,轻微正Eu异常(δEu=1.02～1.10,平均为1.04),富集Rb、Ba、P等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Th、Sr、Ti等高场强元素的特征;其微量元素Zr/Nb比值41.13～41.38,Zr/Y比值4.26～4.52(均大于4.00),Rb/Sr比值0.02～0.04(均小于0.05),Dy/Yb比值1.92～2.00,La/Nb比值2.42～2.49,Ba/Nb比值113.58～126.05,Ba/La比值47.02～50.62以及火山岩Zr-Nb、La/Yb-Dy/Yb和La/Nb-La/Ba等判别图解,表明玄武岩可能是亏损尖晶石相地幔橄榄岩向石榴石相地幔橄榄岩过渡相较高程度部分熔融的产物,且在其上升过程中受到一定程度的地壳物质混染,显示了板内玄武岩的地球化学特征,形成于陆内裂谷环境.流纹岩具有较高的SiO2(76.54％～77.74％)和全碱(Na2O+K2O=6.70％～7.70％)含量,以及较低的TiO2(0.15％～0.16％)、Al2O3(10.70％～10.90％)和MgO(0.17％～0.18％,Mg#为13.93～14.52)含量;显示右倾负斜率稀土配分模式,铕负异常明显(δEu为0.32～0.33),显著富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta,强烈亏损Sr、Ti、P等高场强元素,指示流纹岩应来自于玄武岩浆上升过程中提供的热量对地壳物质重熔,源区有斜长石残留.芨芨台子地区双峰式火山岩的地球化学特征表明该套火山岩应形成于大陆裂谷环境,同时获得流纹岩锆石U-Pb年龄为(312±1) Ma,表明该套火山岩形成于晚石炭世早期.进一步的Rb-Sr地壳厚度网络图投影表明当时博格达地区地壳厚度为20.0～30.0 km,而且根据Zr-Zr/Y图解推断其地壳拉张速率介于2.0～5.0cm/a,表明早石炭世早期开始的博格达初始裂谷在晚石炭世早期进一步快速拉张,发展到鼎盛阶段,也代表着博格达地区由碰撞挤压到伸展拉张这个地球动力学环境的重大转折,这一发现进一步证实了博格达造山带在石炭纪处于大陆裂谷演化的观点,为进一步理解博格达地区晚古生代构造格局及板块构造体制提供了重要的地质依据.