小兴安岭逊克地区第四纪高镁安山岩的岩石学、K-Ar年代学及火山地质特征

黑龙江省小兴安岭北段逊克地区出露大面积的第四纪火山岩,分布面积约3000km^2。岩性主要为玄武安山岩和玄武质粗面安山岩,还有少量的粗面安山岩和安山岩。逊克火山岩的Si O2含量为54.3%~57.4%,MgO含量变化为3.82%~5.80%,镁指数(Mg#=100×Mg/(Mg+Fe^(2+))变化于49.6~57.8之间,属于高镁安山岩。逊克高镁安山岩火山口的位置分布在火山岩区的南面,根据火山岩区南高北低的地势,推测北边的火山岩是由南侧的岩浆向北流动形成的。岩浆流动形成了具有特征性的火山地貌,如沿河谷形成数公里长的石垄以及大面积的翻花熔岩形成的石海景观。火山岩的K-Ar测年结果表明,逊克高镁安山岩可以划分为早更新世(1.12~1.00Ma)和中更新世(0.68~0.25Ma)两期。在第四纪熔岩和河湖相沉积之间还夹有薄层火山灰,推测在岩浆溢流形成大面积熔岩之前有小规模岩浆爆发活动。

大兴安岭新生代高镁安山岩的确认

高镁安山岩为一类相对富镁的中性火山岩(SiO_2=54~65 wt%,Mg~#≥45),一般分布于岛弧环境,其形成往往与板块俯冲密切相关。位于大兴安岭中段的内蒙古阿尔山市五岔沟地区分布了面积达700 km^2的新生代火山岩,其岩性为安山质熔岩,这在中国东部新生代火山岩(以玄武岩为主)中非常罕见。这些新生代安山岩与新生代玄武岩一样,均是板内岩浆作用的产物,其元素地球化学特征与岛弧高镁安山岩相似:SiO_2变化于54.10~57.97 wt%之间,Mg~#范围在53~60之间;在微量元素标准化图上,具有富集大离子亲石元素、亏损高场强元素的特征,类似于典型的弧火山岩。因此,笔者定义五岔沟地区的新生代火山岩为板内高镁安山岩。五岔沟新生代高镁安山岩的主量元素变化范围非常小。与该区中生代火山岩相比,在一定的SiO_2下,具有偏高的MgO(4.95~6.64 wt%)和Fe_2O_3~T(7.78~10.28 wt%)含量,偏低的CaO(5.77~7.55wt%)、Al_2O_3(14.33~15.61 wt%)和K_2O(0.06~1.45 wt%)含量。在Harker图解上,这些高镁安山岩没有表现出明显的演化趋势,反映其未经历明显的岩浆演化过程,化学组成接近原始岩浆。与实验熔体对比,五岔沟高镁安山岩的成分大致与榴辉岩来源熔体相吻合,但具有相对偏高的MgO含量。因此,五岔沟高镁安山岩的源区很可能是地幔中再循环的地壳物质(榴辉岩),在熔体上升过程中可能与地幔橄榄岩发生了反应。