大兴安岭黄岗梁火山构造隆起西南段火山岩相、火山构造格架与火山作用过程重溯

火山机构是一切火山岩的源头和绝大多数火山岩、火山岩相的赋存空间,是陆相火山岩区地质调查与研究的中心。本文选择大兴安岭黄岗梁火山构造隆起西南段,通过典型火山机构内火山活动时序的建立和不同火山机构相互关系的厘定,恢复火山构造格架,重溯火山作用过程。研究揭示黄岗梁火山构造隆起西南段包括两个火山隆起、三个破火山、一个凝灰岩环,以及若干个小的火山口,它们之间或并列、或叠套、或切割、或覆盖,构成了复杂的火山构造样式。区内火山活动大致可分为早期、峰期和晚期三个演化阶段,不同阶段在火山作用方式、形成的火山机构类型及主要岩性组合各具特色:早期火山作用主要形成瓦窑沟火山隆起,火山活动除开始阶段有一定烈度的爆发外,喷发强度总体中等偏低,形成产物以溢流相的安山岩和火山颈相的安山玢岩为主;峰期火山作用主要表现为大规模爆发,强烈爆发后塌陷形成多个破火山;晚期火山作用主要表现为压低沸腾外溢→侵出→侵入,形成黄岗梁火山-侵出隆起,火山活动烈度是三期中最弱的。三期火山作用产物的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为143.7±1.5 Ma、140.1±1.4 Ma和141.1±1.0 Ma,在误差范围内几乎一致,说明黄岗梁火山构造隆起火山活动持续的时间很短,其形成时代对应国际地质年代表为早白垩世贝利阿斯期(Berriasian),部分可能延续到凡兰吟期(Valanginian)初。区域对比表明,大兴安岭南段晚中生代的火山活动主要有两幕,峰值分别为~156 Ma和~132 Ma,中间有约10 Ma的相对宁静期,黄岗梁火山构造隆起形成于宁静期结束后,火山活动重新活跃的发展阶段。大兴安岭南段与北段具有不完全一致的火山活动年龄谱,暗示南、北两段火山作用的动力学机制可能存在着差异。前者与华北北缘晚中生代的火山活动具有可比性,可能与古太平洋板块的俯冲及随后俯冲板片的后撤有关;后者则可能与蒙古-鄂霍茨克洋的俯冲闭合及造山后的伸展有关。

大兴安岭南段黄岗梁火山-侵出隆起:不同岩相之间的成因联系

大兴安岭南段黄岗梁火山-侵出隆起由火山灰流相的流纹质晶屑凝灰岩、侵出相的岩穹(流纹质碎斑熔岩)和浅成侵入相的斑状二长花岗岩构成,它们的SHRIMP锆石U⁃Pb定年结果分别为140.27±0.93 Ma、140.41±0.92 Ma和141.75±0.96 Ma,均属早白垩世初期岩浆活动的产物。3个岩相的同位素年龄在误差范围内一致,表明其间没有明显的间断,为粘稠的富晶岩浆(晶粥)连续作用的产物。这些火山-侵入杂岩属高钾钙碱性系列,主要为准铝质-过铝质岩石,它们的εNd(t)变化范围很小,为-0.43~-0.08,相应的二阶段模式年龄为0.98~0.96 Ga,表明其应起源于相同的源区。岩浆作用产物表现出从早到晚SiO_(2)和K_(2)O含量呈连续降低的趋势,不同岩相间成分上有一定的互补关系,暗示可能是由成分分带的岩浆房近于逐层排出/侵位形成流纹质晶屑凝灰岩和碎斑熔岩,残留岩浆充填到火山根部及火山机构周边的环状裂隙中冷却固结形成斑状二长花岗岩。该火山-侵入杂岩具有A型花岗岩特征,地球化学上均表现为富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,强烈亏损Ti、Nb、Ta等高场强元素,具有明显负Eu异常,稀土元素配分图呈右倾的V字型,其可能是早白垩世软流圈上涌或者幔源镁铁质岩浆的底侵作用,诱发上覆地壳发生部分熔融形成的。