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1、年北京地质第期北京西山早侏罗世蔡家岭组火山岩 岩石学特征及其成因汪洋艺、又, 、土尸国家地震局地质研究所厦门石材公司邱刚奥斯汀德克萨斯大学摘要北京西 山早侏罗世蔡家岭组由粗安质火山碎屑岩和粗安岩组成,覆于南大岭组玄武岩之上。在化学成份上,蔡家岭组火山岩不属于钾玄岩系列。其岩浆来源于南大岭期玄武质火山活动诱发的下地壳部分熔融作用,代表北京西山早侏罗世双峰式火山作用的偏酸性端元。关链词北京西山蔡家岭组粗安岩北京西 山斋堂以北蔡家岭、桑峪、法城口一线,出露一套中性火山岩,它整合在早侏罗世南大岭组之上或超覆 于其 他老地层之上,与上覆早侏罗世下窑坡组整合接触,称为蔡家岭组。由于它 出露面积小仅,厚度不
2、大米,北京区域地质志将它做为南大岭组二段。以往对蔡家岭组的专 门研究不多,作者在万区调基础上对蔡家岭组火山岩及其成因进行了初 步探讨。岩石学特征岩相学与矿物学特征蔡家岭组主要由火 山碎屑岩组成,夹有少量熔岩和火山沉积 岩,在剖面上爆 发指数高达。火山碎屑岩以火山角砾 岩为主,还有角砾集块岩、角砾凝灰岩和凝灰岩。角砾和集块成份主要是粗安岩,也有少量玄武岩。与南大岭组不同,蔡家岭组未遭受区域变质作用的改造。蔡家岭组的熔岩和火 山角砾 岩胶结物属于角闪粗安岩。班 晶矿物为普通角闪石写,斜长石约,少量透辉石和钠透 长石。基质结构为玻晶交织结构,由斜长石,少量钾长石微晶和磁铁矿组成。与南大岭组相比,斑晶
3、中斜长石牌号一一,高于玄武岩的钠长石。一而透辉石中含量一明显低于玄武岩中的钦透辉石一一表。在副矿物方面,蔡家岭组火山岩属于磁铁矿一错石组合类型,富含错石,磷灰石和褐帘石等富集不相容元素的矿物。与南大岭组玄武岩相比,在副矿物含量和组合类型上都有很大差别表。北京西山早侏罗世蔡家岭组火山岩岩石学特征 及其成因第期表蔡家岭组火山岩单矿物化学成份单斜辉石石长石石。角闪石石,中国地质大学北京电子探针室分析表南大岭组蔡家岭组火山岩副矿物含组组合 类型型赤铁矿矿磁铁矿矿铭石石磷灰石石绿帘石石黄铁矿矿据石石褐帘石石亦亦铁征一慨铁抓型型,艺匕。, ,。匕匕艺艺艺南 大岭组玄 武 岩蔡家岭组粗安质火山角砾岩岩石化学
4、和地球化学特征蔡家岭 组火山岩化学 成份点 多数属于粗安岩,也有部分成份点属于安山岩、英安岩、玄武粗安岩和玄武安山岩,总体归属 中性 岩类表、图。岩石碱度率一一,平均,里特曼指数。一一,平均。反映蔡家岭组火山岩是介于碱性和亚碱性之间的过渡型火山岩。邱家嚷等认为北京地区中生代火 山岩系列的过渡特征反映它们既不属于碱性系列,也不属 于钙碱性系列,而属 于提出的钾玄岩系列,。表蔡家岭组火山岩化学成份样样品及及一一 编编号号号号号号号号号号号号号号号号火山角角滩滩只砾岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩一粗安岩岩一一 角角角蛛徽徽徽徽徽徽徽徽徽徽徽徽徽徽徽徽徽徽灰灰灰岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩
5、岩岩岩岩凝灰岩岩安山岩岩一由北京地矿局实验室分 析,为钾 玄岩 系列 中性岩成 份。对比值据年北京地质布布布布布布少万万图蔡家岭组火山岩岩石分类图数据引自表十引自北京区域地质志玄武粗安岩,粗 安岩,玄 武安山岩,安山岩英安岩碱性岩石系列与次碱性岩石系列分界。和,但 是 对 蔡家岭 组 火山岩而 言,在一图解中多数成份点属于高钾和中钾钙碱性系列,而不属于钾玄 岩 系列图。从表也可看 出,蔡家岭组 火山岩与典型的钾 玄岩 系列的中性岩对比,在,值方面 均 偏 低,而含量明显偏高,与钾玄岩 系列岩石的高钾低钦特点不 同。所以我 们认为蔡家岭组火山岩不属 于钾玄岩 系列。在微 量元素比值蛛网图图中,蔡
6、家岭组样 品显示 富集,等,而明显亏损,号样 品还亏损。曲线形 态与南大岭组曲线相似,但整体上蔡家岭组各元素丰度均较南大岭组玄武岩为低。付几亡名方打打图一图解稀土元素配分曲线图和 稀土元素参数表反映 出蔡家岭组火山岩是轻稀土富集型,在稀土 元素总量,轻重稀土分馏 程度以、为代表,值等方面落在大陆型安山岩 范 围 内,与南大 岭组 玄武岩 的稀土元素特征也相似。火山岩的成因蔡家岭组与南大岭组 在空 间上相伴出露,火山岩化学成份 由基性到 中性,稀土配分曲北京西山早侏罗世蔡家岭组火山岩岩石学特征及其成因第期二 丫艰勺乍喊硬来图微量元 素比值蛛网图原始 地鳗据飞等,二硬之彭誉硬砌图稀土元素配分曲线球
7、粒陨石据等,一序号同表表蔡家岭组火山岩微盖元素参数艺艺一“华旦旦丝丝,蔡蔡蔡家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家家岭岭岭组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组南南大岭玄武岩岩一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一年北京地质线和微量元素比值蛛网图形 态相似,很自然地使人们认为蔡家岭组火山岩由南大岭组玄武岩演化而来,。理论和实验研究表 明,玄武岩岩浆经过斜长石、角闪石、辉石或石榴石等矿物的分离结晶之后可以形成安山岩等中性 岩岩浆。如果玄武岩分离结晶的确是蔡家岭组火山岩的成因机制,我们
8、可以做出如下推断因为在玄武岩浆中角闪石、辉石、斜长石等矿物的、等不相容元素的分配 系数值都小于,在发生这些矿物分离的过程中,将导致残余岩浆中的不相容元素的富集。但是在 图中,除外,蔡家岭组火山岩的、和稀土元素等的含量都比南大岭组玄武岩的整体含量低,与上述推论矛盾。这说明蔡家岭组火山岩不是南大岭组玄武岩经过分离结晶作用演化来的。卜补瓜 挑 一一民对门口口 巾,口,胜 口 下一 口 曰二沪吐犷人哟如肠叻图一图解蔡家岭组样品十南大岭组样品图一图解解才矿另一方 面,汪云亮等人的研 究表明,两个强亲岩浆元素的比值如,不受岩浆形成方式和演化程度的影 响,而保持岩浆形成之前源区的成份特点 。因此,在一对数图
9、解中图,相 同源区的同演化系列的叮成份 点将在 同一条趋势线上。反 之 不 同源区不圣 同演化系列的成份点不 在 同一条 趋 势线上 ,显示蔡家岭组火山岩与南大岭组玄武岩两者岩浆源区不同,不属 于 同一演化系列。根据一图解,蔡家岭组火山岩成份点表现出明显的部分熔融趋势图。在一图解图中,蔡家岭组成份点位于地壳成份点范围一侧,源区大致 为地壳中下部。在蛛网图中,含量低于含量图反映火山岩来 自下部地壳阁。角闪石言减鲜口洛图一图解据汪云亮等,现代地壳现代上地壳现代下地壳原始地怪北京西山早侏罗世蔡家岭组火山岩岩石学特征及其成因第期含量压力计一,士可以求出火山高位岩浆房的深度,蔡家岭组火山岩的高位岩浆房的
10、压力值一一,相应深度为一,因此火山岩岩浆源区的深度不小于。综合上述,蔡家岭组火山岩起源于下部地壳的部分熔融。据和的研究,玄武质岩浆的强烈活动将导致地壳迅速被加热,在这种情况下,存在于地壳中的基性岩浆的岩浆房的围岩会在很短的地质时间小于。年内发生熔融,形成花岗闪长质岩浆,甚至花岗质岩浆。这样紧随玄武质火山一岩浆活动之后将发生偏酸性的火山一岩浆活动。结合蔡家岭组火山岩的野外产状,岩石学特征等多方面综合因素,我们认为蔡家岭组中性火山岩岩浆是 由南大岭玄武质火山活动诱发的下地壳部分熔融作用形成的。南大岭组与蔡家岭组代表了早侏罗世北京西山裂陷作用伴生的双峰式火山活动。但是与南大岭组玄武岩相比,蔡家岭组火
11、山岩不甚发育,反映裂陷作用 强度不大,很快就夭折了,这与马文璞等从构造地质学角度得 出的结论相同闭。结论蔡家岭组火 山岩在化学成份上是以粗安岩为主的中性岩类,与南大岭组玄武岩在岩相学、矿物学方面差别很大。蔡家岭组火山岩属 于碱性和亚碱性之间过渡的岩石系列,但不属于钾玄岩系列。蔡家岭组火山岩与南大岭组玄武岩之 间没有直接的演化关系。蔡家岭组火山岩浆起源于南大岭期玄武质火山活动诱发的下地壳部分熔融作用。蔡家岭组火山岩代表早侏罗世北京西山裂陷作用伴生的双峰式火山活动 的偏酸性端员。工作中得到孙善平、李家振、李东旭教授、邓一岗高工和高德臻副教授的支持和指导,在此表示感谢主要参考文献【邱家骥等,岩石化学,地质出版社,北京。,一【北京地矿局,北京市区域地质志,地质出版社,北京。林景肝等,岩浆岩成因导论地质出版社,北京【 汪云亮等,怪源岩浆岩源区成分判别原理及峨盾山玄武岩地怪源区性质地质学报,一。,罗,一【马鸿文,结晶岩热力学概论,地质出版社,北京。,二,份,一马文璞、刘昂昂,北京西山一个早中生代拗拉谷的一部分。地质科学,年北京地质舒,似少二,一一一
