内蒙古贝力克玄武岩台地火山地质与地球化学研究

【摘要】：内蒙锡林郭勒盟地区存在一大片大致成北西-南东向分布的新生代火山区，南北长约160~200km，东西宽约为50~140km，面积达6300km2，北部的阿巴嘎玄武岩与蒙古人民共和国东南部的达里干加新生代火山区连成一片，为亚洲东部面积最大的新生代板内玄武岩。处在西北部的阿巴嘎地区和东南部的达里诺尔地区发育数量众多（近300座）的火山锥体和广阔的玄武岩台地；而位于中部的贝力克地区以玄武岩面积小、无火山锥体、岩性较为单一及不含包体的熔岩台地（平顶山）而显著区别于前两者。因此，根据火山地质学特征，把锡盟玄武岩沿西北到东南依次分为：阿巴嘎玄武岩、贝力克玄武岩和达里诺尔玄武岩。 贝力克玄武岩由三级熔岩台地构成。从第一级熔岩台地到第三级熔岩台地高程越来越高（高程依次为：1034~1120m、1150~1200m、1280m以上），其年龄却逐渐变老（时代依次为：上新世晚期（2.31~2.41Ma）、更新世早期（1.56~1.61Ma）、更新世中期（0.51~0.61Ma）），呈现反常的接触关系，这可能与研究区地壳不均匀的抬升运动有关。到了更新世中晚期（0.08-0.48Ma）），东南部的达里诺尔火山区喷出的碱性玄武岩浆部分往西北流动并局部覆盖在第一、三级台地上。 阿巴嘎和达里诺尔玄武岩以碱性玄武岩为主，而贝力克玄武岩为拉斑玄武岩。其中，第一级熔岩台地岩性为橄榄拉斑玄武岩，第二、三级熔体台地岩性为石英拉斑玄武岩。橄榄拉斑玄武岩斑晶为贵橄榄石（Fo=72-83），含量为5%~8%，形状不规则或发育溶蚀状港湾、不规则裂纹及边缘伊丁石化，局部发现直径大于1000μm的聚斑晶；基质为填隙结构，由微晶透铁橄榄石、普通辉石和拉长石组成。斑晶和基质都出现橄榄石是橄榄拉斑玄武岩区别于石英拉斑玄武岩的一个显著特点。相反，石英拉斑玄武岩中橄榄石斑晶极少（＜3%），种属为贵橄榄石-透铁橄榄石（Fo=55-81），基质矿物具有较大的变化范围：透铁橄榄石-镁铁橄榄石（Fo=35-67）、普通辉石、中长石-拉长石。总体上，石英拉斑玄武岩以橄榄石斑晶含量少、并且矿物具有较大的成分变化特点而区别于橄榄拉斑玄武岩，橄榄拉斑玄武岩中较为普遍的橄榄石溶蚀现象暗示着早期结晶的橄榄石斑晶与熔体的反应。与中国东部大多数地区相似，拉斑玄武岩中橄榄石不出现斜方辉石反应边，缺失紫苏辉石与易变辉石，具有过渡性质的特点。 主微量元素地球化学特征提供了橄榄拉斑玄武岩和石英拉斑玄武岩之间不存在演化关系的证据，它们是石榴石橄榄岩源区不同程度、深度部分熔融的结果。从早期产生的石英拉斑玄武岩到晚期的橄榄拉斑玄武岩，源区逐渐变深而部分熔融程度逐渐减少（分别为：14-16%、12-14%）。在岩浆上升到地表过程中，橄榄拉斑玄武岩和石英拉斑玄武都受到了地壳物质的混染影响，其中石英拉斑玄武岩明显受到下地壳麻粒岩混染作用的影响，主要体现在Nb-Ta的轻度亏损，并且这种现象在华北地区新生代玄武岩中是首次发现。 兴蒙造山带南缘岩石圈经历了复杂和多期次的的地幔交代等过程，与华北西部北缘相比，他们具有类似的岩浆源区和岩石圈地幔热状态，但不同的富集岩石圈地幔类型。总体上在Sr-Nd同位素图上，兴蒙造山带呈现DMM-EMⅡ特点，而华北西部北缘具有DMM-EMⅠ混合趋势。来自软流圈熔体与上覆的岩石圈地幔的相互作用是拉斑玄武岩浆的成因模式，这种相互作用差异可能与岩石圈地幔不同的时代及构造背景有关。 在软流圈-岩石圈地幔相互作用的模式基础上，认为华北地区岩石圈减薄现象不仅局限于克拉通内部，其处在克拉通北部的兴蒙造山带南缘也经历了岩石圈减薄过程，并且减薄时间与华北克拉通西部北缘交替进行。总体上集宁减薄时间最早并且强度最大，而贝力克地区最晚发生，但程度最弱；这似乎暗示着岩石圈减薄活动随时间推移而逐渐减弱的趋势。