新疆白山地區火山巖時代歸屬及其構造環境初步探討

王 杰,張 超,陳艷文

（1.西安地質礦產勘查開發院，陜西西安710100；2.西安地質調查中心，西安地質礦產研究所，陜西西安710054）

新疆北山地區在石炭—二疊紀火山活動強烈，巖性復雜，從基性至酸性火山巖及火山碎屑巖均有發育[1]。同時石炭—二疊紀是北山地區構造轉換的一個重要時期，包括由洋—陸轉換向?！戅D換[2]。一些學者認為北山地區在早石炭世就開始拉張，一直持續到早二疊世—中二疊世突然關閉；另外一些學者認為二疊紀初的又一次拉張是在晚石炭世短暫收縮的基礎上發育的，至中二疊世又一次關閉[3]。因而對于北山地區構造環境的轉換時間以及轉換環境的討論一直是北山研究是一個重要話題。

筆者跟隨西安地質調查中心進開展的新疆白山地區1∶5萬區域地質填圖項目，對白山地區火山巖進行野外實地觀察、采樣，并對其進行相關鑒定及化學分析，對其形成時代及構造環境進行初步探討。

1 區域地質背景

研究區位于新疆維吾爾自治區與甘肅省交界處，距離北側哈密市約300km，東側敦煌市約150km。在大地構造位置中處于塔里木板塊東北緣，敦煌地塊西北側，筆架山—紅柳園晚泥盆世—二疊紀板內裂谷核部[4]（圖1）；地層上屬于塔里木—南疆地層大區，中南天山—北山地層區之紅柳園地層小區。

北山裂谷構造帶在地質歷史時期經歷了多期次的拉張—閉合過程[5-6]：寒武紀—志留紀拉張、泥盆紀閉合，早中石炭世拉張、晚石炭世閉合，早二疊世拉張、中晚二疊世完全關閉。研究區地質研究程度低，該套火山巖在1∶20萬區域地質調查中劃歸于早二疊世紅柳河組[7]，巖性以中基性及基性火山巖為主，這與本次調查中該套火山巖以中性—中酸性火山巖為主存在差異，故而對其時代歸屬存在疑問。

2 火山巖地質特征

2.1 巖石類型特征

該套火山巖主體出露于研究區東南角，呈不規則橢圓狀展布，零星出露于研究區西南角。主體巖性為安山、英安巖及火山碎屑巖、玄武巖、流紋巖次之，少量陸源碎屑巖。

安山巖：巖石一般具有杏仁構造，斑狀結構，基質為玻晶交織結構。斑晶主要為斜長石，呈寬板狀，基質主要由細小斜長石及火山玻璃組成，巖石氣孔發育，多為不規則狀，其次為次圓狀，多為綠泥石、葡萄石填充，其次為石英。斑晶以石英居多的為石英安山巖。

英安巖：巖石具有塊狀構造，斑狀結構，基質為霏細—交織結構，斑晶主要為斜長石，多板狀，常被方解石交代，少量石英，呈溶蝕狀，基質為細小石英及長石組成，少量鐵質。一部分巖石由于后期斷層作用發生脆性變形，發生碎裂，基質為鑲晶包含—隱晶結構，形成碎裂化英安巖。部分巖石基質為球粒狀鑲晶結構，形成球粒英安巖。局部巖石受斷層作用形成英安質碎裂巖。

玄武巖：巖石呈深灰綠色—紫紅色，多具杏仁構造，斑狀結構，基質為間隱、間粒結構，斑晶主要由斜長石組成，多呈板柱狀，次生蝕變明顯，基質由斜長石及細小輝石組成，氣孔主要由綠泥石、陽起石填充，裂隙被葡萄石填充。

火山角礫巖：巖石具塊狀構造，角礫結構，主要由火山角礫組成，角礫成分主要為流紋巖、英安巖碎屑，多呈次棱角狀，還有少量長石晶屑。

圖1 研究區大地構造位置圖

圖2 研究區綜合火山巖層序及火山巖相劃分圖

圖3 研究區火山巖相平面分布圖

2.2 火山巖相帶劃分

研究區該套火山巖以熔巖—碎屑巖為主，根據野外火山巖產狀及巖石類型分布，將火山巖由近火山口—遠火山口劃分為4個火山相：爆發相、溢流相、次火山相、火山沉積相，其中巖石類型以溢流相為主（圖2）。

在平面空間上近火山口相中主要以中性—酸性噴出巖為主，巖石組合為火山角礫巖、安山巖夾英安巖、流紋巖；向外圍以中性—基性噴出巖為主，巖石組合為安山巖夾杏仁玄武巖；在溢流相邊緣，巖石類型為含角礫凝灰熔巖，呈弧狀產出；次火山相巖石為杏仁安山玢巖；火山沉積相巖石組合為沉角礫凝灰巖夾晶屑巖屑凝灰巖。在火山相中夾有一套沉積相地層，反映火山噴發有間歇性（圖3）。

3 鄰區火山巖地質特征

鄰區該套火山巖主要分布在大青山南、因克卡拉塔格、矛頭山一線，分為下、中、上3段，下段巖性主要為翠綠色火山碎屑巖，含火山物質陸源碎屑巖夾中—基性火山熔巖，其中火山碎屑巖為重要的金礦化礦源層；中段巖性為灰綠色中基性火山熔巖、火山碎屑巖，夾生物灰巖、大理巖；上段巖性為碎屑巖、中基性火山碎屑巖、火山熔巖夾碳酸鹽巖[8]。

研究區該套巖石組合類型主要以火山熔巖、火山碎屑巖為主，少量碎屑巖、次火山巖，與筆架山干泉組上段巖石類型可對比。

4 討論

4.1 形成時代

圖4 玄武巖球粒隕石標準化稀土元素配分圖

區域上，紅柳河組火山巖巖段巖性以玄武巖為主，安山巖次之，英安巖、流紋巖較少，碎屑巖段巖性為巖屑砂巖、長石巖屑砂巖和長石砂巖等。而且，在新、甘交界的白山一帶以凝灰巖、凝灰砂巖為主，并見玄武巖、拉斑玄武巖、橄欖玄武玢巖、輝綠玢巖、安山玢巖[9]。明顯與該地區以安山巖、英安巖為主的巖石地質特征不同。但是，晚石炭世干泉組以各類火山巖為主，有時夾部分正常沉積物，上部流紋巖、酸性凝灰熔巖、火山凝灰角礫巖夾英安巖、粉砂巖、灰巖透鏡體，下部為粉砂巖、鈣泥質長石石英砂巖、鮞狀灰巖。由此，可見與晚石炭世干泉組上段可對比。

此外，本次調查研究中對該套火山巖中進行鋯石U-Pb測年，獲得300M a～310M a巖漿年齡，屬于晚石炭世。綜合巖石類型組合，筆者認為該套地層歸屬于晚石炭世干泉組。

4.2 構造環境

研究區內火山巖以噴出巖—火山碎屑巖為主，噴出巖成分從基性—酸性均有，主要為中性—中酸性熔巖，火山碎屑巖中碎屑物質分選差，初判斷研究區內火山巖為陸相火山建造形成[10]。

對研究區火山巖中玄武巖進行地球化學分析，發現其SiO2含量較高，表明其在上侵就位過程中受到地殼或巖石圈混染，在巖石球粒隕石標準化稀土元素配分圖（圖4）中可見Eu未見明顯負異常，表明巖漿未發生明顯的斜長石分離結晶作用。同時利用對地殼混染變化不大相對穩定的稀土元素進行構造環境判斷，在Zr/Y-Zr圖解中，巖石樣品均落于WPB中（圖5），表明巖石形成于陸內環境。

5 總結

（1）通過巖石類型組合對比及鋯石U-Pb同位素測年，認為研究區該套火山巖劃歸于晚石炭世干泉組較為合適。

（2）晚石炭世北山南部地區同一時期在不同空間存在不同構造環境，在東部筆架山地區處于擠壓的構造環境，在白山地區處于陸內拉伸構造環境。

新疆北山地區構造復雜，同一時期各個地區的構造環境及演化過程都不盡相同，還有待進一步研究。

圖5 杏仁玄武巖Zr/Y-Zr圖解

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