地球化学结课论文剖析.docx

张家口地区张家口组火山岩元素地球化学特征及成因摘要：张家口地区出露的早白垩世张家口组主要由流纹岩和粗面岩组成。本文首次报道了该地区张家口组火山岩主量元素和微量元素高精度分析测试结果。该套流纹岩和粗面岩具有富铁，高钾和全碱，富集 REE、Rb、Th、U、Zr、Ga 等不相容元素，Nb、Ta 相对 LREE亏损的特点；低分异样品不具有明显负 Eu 异常。张家口地区张家口组长英质火山岩的元素地球化学特征与还原型 A 型花岗岩相似，是华北克拉通拉斑质基性下地壳在高温、低氧逸度和低水逸度条件下的部分熔融产物，形成于碰撞后构造背景。 关键词:火山岩；地球化学；岩石成因；张家口组；燕山；张家口地区张家口组火山岩是燕山褶皱-逆冲推覆带晚中生代火山活动的重要组成部分，代表了早白垩世燕山带的一次重要的岩浆活动事件。前人对张家口组火山岩的研究焦点集中在年代学和地层对比方面，缺乏系统的岩石地球化学资料，尤其是高精度的微量元素分析资料。对该组的原始命名地的张家口组（张家口地区的张家口组）而言，近年涉及该套火山岩岩石成因的研究仅见杨进辉等的锆石 Hf 同位素数据，严重影响了对其岩石成因过程及其构造背景的深入认识。本文在新获得的张家口地区的张家口组火山岩元素地球化学数据基础上，探讨其岩石成因及其反映的区域构造背景，为深入认识燕山带乃至华北克拉通东部中生代构造-岩浆活动格架转换的动力学背景提供线索。 1 区域地质背景 张家口地区张家口组火山岩不整合覆盖于太古宇之上,在大地构造上位于燕山中生代褶皱-逆冲推覆构造带的西段。张家口组火山岩 SHRIMP 锆石 U-Pb 年龄介于 143 ~ 136 Ma 之间，属于早白垩世最早期的贝里阿斯阶。张家口组主要火山岩类的岩相学特征：①流纹岩具斑状结构，流动构造，斑晶以石英、透长石和奥长石为主，基质以石英、长石微晶为主；②流纹质熔结凝灰岩具熔结凝灰结构，假流动构造，由岩屑、晶屑、浆屑、玻屑等组成；③粗面岩具粗面结构、块状构造，斑晶以钾长石为主，少量斜长石斑晶，基质主要为隐晶质长石、石英和暗色矿物组成。本次研究的张家口组样品采自张家口市区北部孤石、大镜门以及崇礼县高家营镇乌拉哈达、西甸子一带的流纹岩和粗面岩。 2 分析方法 将张家口组火山岩样品进行无污染碎样至 200 目，在中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所分析主量、稀土和微量元素。主量元素采用熔片法 X-射线荧光光谱法(XRF)分析，主要氧化物的分析误差一般小于 2%；稀土元素采用等离子质谱法(ICP-MS)分析；微量元素采用 ICP-MS 和 XRF 法分析。分析过程采用国际标准样品(GSR2 和 GSR3)进行监控，测定结果表明测定值和推荐值的相对误差均小于 10%，且大多数微量元素的分析误差在 5%以内。张家口组下部火山岩样品的主量和微量元素测定结果列于表 1。3 元素地球化学特征 3.1 岩石化学定名和主量元素特征 根据国际地质科学联合会火成岩分类学分委会推荐的 TAS 分类方案 (Le Maitre, 2002) ，张家口地区张家口组火山岩属于粗面岩（SiO 2 ≤69%）和高钾流纹岩（SiO 2 69%）(图1)。它们在主量元素方面的特征如下： （1）高碱高钾，w(Na 2 O + K 2 O)为 8.31 ~ 9.19%，w(K 2 O)为 5.53 ~ 6.89%，K 2 O/ Na 2 O 为1.59 ~ 2.39，碱度指数（NK/A 值）为 0.80 ~ 0.87；在 Frost 等(2001) 提出的 w(SiO 2 ) -w(Na 2 O+K 2 O-CaO)图解中落在碱性和碱钙性区域(图 2)。 （2）显著富铁贫镁，FeO t /(FeO t +MgO)为 0.94 ~ 0.98；在 Frost 等(2001)提出的 w(SiO 2 ) - FeO t /(FeO t +MgO)图解中落在铁质(Ferroan)区域(图 2)；在 Dall’Agnol 和 Oliveira (2007)提出的钙碱性、氧化型 A 型和还原型 A 型花岗岩判别图解中落在还原型 A 型花岗岩区域(图3)。 （3）流纹岩的钙含量低，w(CaO)为 0.53 ~ 1.19%，因此流纹岩的过铝指数(A/CNK 值)在 1.0 ~ 1.11 之间，属于弱过铝质；而粗面岩的 w(CaO)为 2.11%，A/CNK 值 0.92，为准铝质(表 1)。 张家口地区张家口组火山岩高碱高钾、富铁贫镁、（流纹岩）相对贫钙的主量元素特征均可以与典型的 A 型花岗岩对比。在 Whalen 等(1987)提出的 A 型花岗岩判别图解中，采用主量元素参数的成分点落在 A 型花岗岩的区域内(图 4)。3.2 稀土和微量元素 由表 1 可知