火山岩系列与岩石地球化学特征
三水盆地火山岩的岩石类型主要有流纹岩－粗面岩、玄武岩两大类和极少量过渡类岩石，如英安岩、安粗岩等，缺少从玄武岩向钙碱性流纹岩连续过渡的演化趋势(广东省地矿局，1988;董月霞等，2006;肖龙等，2006)。其中，流纹岩颜色较杂，呈现各种浅色，斑状结构、斑晶由石英(8%～20%)和钾长石(8%～20%)组成。岩石基质为微晶结构、显微文象结构等，主要矿物粒度多为0.1～0.03mm，由石英、钾(透)长石及少量金属矿物组成。基质有时有不同程度黏土化、碳酸盐(方解石、白云石)化、绿泥石化及叶蜡石化等;粗面岩类，包括石英碱长粗面岩、粗面岩、(角闪)碱长粗面岩、角闪辉石碱长粗面岩和辉石碱长粗面岩。该类岩石为灰白色、灰黄色、灰紫色等，少见气孔。斑状结构，斑晶为透长石(含量约10%)和霓辉石(1%～2%)。基质具粗面结构，由透长石(65%～75%)、石英(0～10%)、斜长石(0～50%)、钠铁闪石质普通角闪石(2%～3%)、霓辉石(0～15%)、褐铁矿(1%～3%)、火山玻璃(5%～30%)和星点磁铁矿(1%～5%)组成。橄榄拉斑玄武岩呈黑色，因采自岩层中部，少见气孔。岩石具斑状结构，斑晶为斜长石(15%)、橄榄石(10%)和含钛普通辉石(5%)。基质为拉斑玄武结构，斜长石微晶(20%)架间充填火山玻璃(30%)。含钛普通辉石(10%)、橄榄石(2%)、含钛磁铁矿(5%)雏晶等。
火山岩的皮科克指数为51.8，里特曼指数为5.4～7.08，C.I.P.W.标准矿物分子中常出现Q分子。说明三水盆地虽然为碱性玄武岩系列，但是，其碱度则为钙碱性。另外，三水盆地火山岩具有双模式的特点，随着SiO2的变化，CaO，MgO，FeO，Al2O3均呈正常的演化趋势，K2O，Na2O也随SiO2上升而正常上升，说明岩浆分异作用强，而混染、分流作用则较弱。在里特曼－戈蒂尼图解(图6.7)中，投点主要落在C区，显示了三水盆地处在稳定区和活动区之间的过渡区。来自粗面岩的稀土元素数据显示，稀土元素总量值高达536.6×10－6，轻/重稀土比值3.94，以铈族元素为主，稀土球粒陨石标准化分布型式曲线的重稀土部分平直(图6.8)，虽然它显示了较强烈的Eu负异常，δEu=0.19，但其他参数均指示了粗面岩与玄武岩的同源性。
图6.7 三水盆地古近纪火山岩里特曼－戈蒂尼图解(广东省地矿局，1988)
图6.8 三水盆地古近纪火山岩稀土配分型式图(广东省地矿局，1988)
20世纪70年代以来，地质矿产部宜昌地质矿产研究所、中国科学院地质研究所和中国科学院地球化学研究所等单位先后对三水盆地的火山岩作过K－Ar法同位素年龄测定(张显球等，1993)，这些火山岩K－Ar法同位素年龄可归纳四组数据:①45Ma左右，包括三水农场、丰岗、石头村、小塘、紫洞圩、王家山、沙坑等地的玄武岩和华平、高丰、驿岗一带的粗面岩;②50Ma左右，走马营火车站、狮岭、紫竹岗等地的粗面岩;③55Ma左右，西樵山粗面岩(华涌组)、石潭村水32井玄武岩(宝月组)、三水农场水深13井及吉利圩水36井的玄武岩(怖心组);④60Ma左右，广州地区的流纹斑岩。
上述火山岩岩石地球化学特征说明三水盆地粗面岩与玄武岩均来自同一个洋中脊玄武岩(MORB)源区与洋岛玄武岩区过渡的地幔源区。
火山岩系列和类型的划分是火成岩岩石学研究中的一个重要方面，在岩石的成因与演化的研究中，以及对火成岩形成的构造环境都具有十分重要的意义。
（一）火山岩岩石学特征
长岭断陷钻遇的深层火山岩主要有溢流相的火山熔岩及爆发相的火山碎屑岩。根据火山岩的化学成分，采用国际地科联推荐的火山岩硅—全碱（TAS）分类方案（LeBas等，1986），对区内火山岩进行了分类命名（图2-48）。由图可看出，火石岭组的岩石类型较多，包括玄武安山岩、安山岩、英安岩、流纹岩及相对偏碱性的玄武粗安岩、粗安岩和粗面岩，且中性成分的岩石占有较大的比例。营城组则出现典型的玄武岩，并有较多的流纹岩，而中性成分的岩石相对较少，具有双峰式的火山岩组合特征。
（二）火山岩地球化学特征
以下分别分析玄武质火山岩、流纹质火山岩和安山质火山岩的地球化学特征。
1.玄武质火山岩
营城组玄武岩在主量元素组成上具有相对贫硅（SiO2含量44.70%～45.43%）、富碱（K2O+Na2O含量4.73%～5.03%）、富钛（TiO2含量2.69%～2.74%）的特征，其Al2O3含量（15.03%～15.56%）较中国东部玄武岩的平均值（14.44%，王德滋，1982）略高，而MgO含量（4.50%～5.18%）则较低，这一成分特征也指示其为经历一定程度演化岩浆结晶的产物。在硅碱岩系划分图上，营城组玄武岩落在碱性玄武岩区（图2-49），与辉石矿物化学所指示的岩系归属一致。
与营城组中的玄武岩相比，火石岭组中玄武岩的SiO2、Na2O及K2O+Na2O含量明显偏高，而TiO2、FeO及CaO含量则偏低（图2-49，图2-50）。除个别样品外，火石岭组玄武岩多数样品K2O含量较高，在SiO2-K2O关系图上，样品点投影于富钾的钾玄岩系区（图2-49）。已有的研究资料表明，钾玄岩系火山岩多出现于远离海沟的环境（Morrison,1980），结合火石岭组玄武岩相对富碱的特征，指示这套岩石应是远离海沟的陆内伸展引张构造背景下岩浆活动的产物。
图2-48 松南长岭凹陷及邻区火山岩TAS分类图
图2-49 长岭断陷及邻区深层玄武岩SiO2K2O+Na2O岩系划分图
碱性与碱亚性分线界据Irvine＆Baeagar（1971）
2.流纹质火山岩
区内营城组流纹质火山岩的主量元素组成变化范围较大，总体具有低钛特征（TiO2含量0.19%～0.39%），多数样品K2O含量＞Na2O含量，少量相对富钠样品（如DB-14-1,DB-14-7）其过碱指数（AKI值）均在0.85以上，类似于A型花岗岩（Whalen等，1987），部分富钾流纹岩的过碱指数也较高，如DBl1-1为0.92。由于本区流纹质火山岩主要是火山碎屑岩，加之K2O、Na2O等组分在后期地质作用过程中活动性较强，因此，这套岩石的类型归属，将在后文通过较稳定微量元素的组成特征来进一步论述。火石岭组流纹质火山岩的主量元素组成变化范围也较大，加之收集的资料来自松辽盆地的不同地区，因此，未能确定其与营城组流纹质岩石的系统差别。
3.安山质火山岩
营城组中性成分的岩石总体偏少，表现出裂谷环境的双峰式火山岩组合征，少数SiO2属中性岩的样品，其全碱（K2O+Na2O）含量总体偏高，属于玄武粗安质—粗安质/安粗质—粗面质火山岩（图2-48），而火石岭组中性成分岩石所占比例较大，其全碱（K2O+Na2O）含量较之营城组中性成分岩石总体偏低，但也有部分样品落在偏碱性的粗面质火山岩范围内，指示其应形成于大陆内侧伸展引张背景，这与玄武质岩石属钾玄岩系所揭示的成岩环境一致。
图2-50 长岭断陷及邻区营城组与火石岭组玄武岩主量元素组成对比图
1—营城组（本文资料）；2—营城组（闫全人等，2002）；3—火石岭组
1.火山岩系列
采用Irving(1971)的w(K2O+Na2O)-w(SiO2)图解对不同火山岩带的新生代火山岩进行了岩石系列的划分(图5-21)。东-宁长白山-宽甸火山岩带的火山岩化学分析数据为东宁地区新近纪火山岩、长白山地区新近纪火山岩和宽甸地区第四纪火山岩(胡召生,198;7路凤香等,1981;汤德平,1986),此火山岩带主要为碱性玄武岩系列,个别样品为亚碱性系列(图5-21①)。密山-敦化火山岩带,火山岩资料主要为镜泊湖和龙岗山第四纪火山岩、牡丹江、鸡西—穆棱新近纪火山岩以及下辽河、牡丹江黄花、抚顺等地区的古近纪火山岩(盛中方等,1983;胡召生,1987;罗照华,1984;杜世政等,1983),此火山岩带也主要为碱性火山岩系列,个别为亚碱性火山岩系列(图5-21②)。依兰伊通火山岩带火山岩资料主要为尚志、方正、依兰、伊通的新近纪火山岩和七星山的古近纪火山岩(杜世政等,1983;武殿英,1984),此火山岩带也主要为碱性玄武岩系列,仅个别为亚碱性系列(图5-21③)。嫩江-五大连池火山岩带,主要为科洛和五大连池的火山岩资料(邱家骧等,1991),该火山岩带亦主要为碱性火山岩系列,个别为亚碱性系列;大兴安岭火山岩带和大兴安岭以西火山岩带以海拉尔火山岩为代表(胡召生,1987;杜世政等,1983;赵海玲等,1995),主要为碱性系列(图5-21④)。综上所述,东北地区新主代火山岩主要为碱性系列,少数为亚碱性系列。
从AMF图解(图5-22)可以看出,火山岩均具有富铁趋势,不应属钾玄岩系列。因此,东北地区新生代火山岩主要为碱性玄武岩系列,个别为拉斑玄武岩系列。
在硅-碱图解上,东宁-长白山-宽甸火山岩带、密山-敦化火山岩带、依兰-舒兰-伊通火山岩带、大兴安岭火山岩带的火山岩钠质系列和钾质系列均有,而且均处于钾质和钠质过渡的区域。大兴安岭以西火山岩带火山岩均位于接近钾质系列的钠质系列,但由于样品有限,可能为钾质-钠质系列。嫩江-五大连池火山岩带主要为钾质系列,个别为钠质系列。
综上所述,东北地区新生代火山岩主要为碱性玄武岩系列,其次为拉斑玄武岩系列,五大连池以东和以西火山岩为钾质-钠质系列,嫩江-五大连池火山岩带火山岩主要为钾质系列,个别为钠质系列。
2.火山岩稀土元素特征
图5-21 东北地区新生代火山岩硅-碱图解
图5-22 东北地区新生代火山岩AMF图解
图5-23 东北地区新生代火山岩稀土配分模式图
海拉尔盆地内、方正尖山、穆棱、五大连池地区新生代火山岩REE分布型式如图5-23所示。从图中可以看出,新生代火山岩都显示出分馏的REE分布式样,不具Eu异常,大多数分布曲线近于平行。五大连池地区的REE分布模式显示出了高度分馏的特征,LREE高度富集(LaN/YbN比值变化于39~58),且REE总量较高,变化于(278~512)×10-6。与五大连池地区相比较,位于其西面的海拉尔盆地新生代火山岩以及位于其东面的方正尖山,穆棱地区的火山岩其LREE富集程度均较五大连池火山岩低,且REE总量也较之为低。因此,从东部→五大连池→西部,LREE的相对富集程度和REE总量的相对含量,具有一个从低→高→低的对称分布特征。总体来说与碱性玄武岩的稀土分布模式相一致。
火山岩系列与岩石地球化学特征
综上所述,东北地区新生代火山岩主要为碱性玄武岩系列,其次为拉斑玄武岩系列,五大连池以东和以西火山岩为钾质-钠质系列,嫩江-五大连池火山岩带火山岩主要为钾质系列,个别为钠质系列。2.火山岩稀土元素特征 图5-21 东北地区新生代火山岩硅-碱图解 图5-22 东北地区新生代火山岩AMF图解 图5-23 东北...
火山岩的岩石学及地球化学特征
营城组则出现典型的玄武岩，并有较多的流纹岩，而中性成分的岩石相对较少，具有双峰式的火山岩组合特征。（二）火山岩地球化学特征 以下分别分析玄武质火山岩、流纹质火山岩和安山质火山岩的地球化学特征。1.玄武质火山岩 营城组玄武岩在主量元素组成上具有相对贫硅（SiO2含量44.70%～45.43%）、富碱...
火山岩地球化学特征
(1)岩石化学一般特征 区域上八亩地组火山岩的SiO2含量为51.6%～66.52%,区内该组SiO2含量为56.74%,为中性岩的化学成分范围内。(2)碱度类型和火山岩系列 区内青山群八亩地组火山岩里特曼指数σ为5.68,其碱度类型为次钠钙性岩石类型,属弱大西洋型。在莱特的AR—SiO2与碱度关系图解,青山群八亩...
火山岩岩石地球化学特征
②50Ma左右，走马营火车站、狮岭、紫竹岗等地的粗面岩;③55Ma左右，西樵山粗面岩(华涌组)、石潭村水32井玄武岩(宝月组)、三水农场水深13井及吉利圩水36井的玄武岩(怖心组);④60Ma左右，广州地区的流纹斑岩。上述火山岩岩石地球化学特征说明三水盆地粗面岩与玄武岩均来自同一个洋中脊玄武岩(MORB)源区...
火山岩岩石学和地球化学特征
钙碱性火山岩系列和钾玄岩系列都是与造山作用有关的岩石系列,尤其是钾玄岩系列在造山带火山岩中具有重要地位,而和大陆裂谷作用有关的火山岩不出现这两种火山岩系列。前人对东北地区晚侏罗世—早白垩世火山岩积累了一定的岩石化学资料,然而在岩石系列和类型的划分上未能用统一的方法,或采用的方法存在某些问题,因而...
火山岩地球化学特征
牛山组火山岩岩石化学成分及有关参数见表1-5-1,火山岩的SiO2含量在46.34%～48.74%之间,大于45%,应属于基性岩化学成分,偏基性。与中国基性岩(玄武岩)平均值(黎彤,1962)比较,SiO2、Al2O3、MnO、FeO、Na2O、K2O偏低, MgO、TiO2、Fe2O3、CaO偏高,具有高镁、高钙,低钾、钠之特点。牛山组火山岩...
岩石系列、组合和地球化学特征
该双峰式火山岩的基性端员在岩石化学上的最大特征是富Ti贫Al,其TiO2含量一般高于同类岩石约1%,而Al2O3含量则低于同类岩石约3%。同样,酸性端员与同类岩石相比也相对贫Al2O3。微量元素地球化学特征表现为富Co、Ni、Cr、Sc、W、Sn、Zn、Zr、Nb等元素而贫Rb、Sr、Ba、U等地壳(尤其是上地壳)中丰度较高的元素...
火山岩岩石化学、微量元素及稀士元素地球化学特征
（一）岩石化学特征 据广东省区域地质志等资料，对本区52个火山岩岩石化学分析结果进行统计，结果（表1-1）表明，晚侏罗世火山岩中安山岩、英安山和流纹岩总的特点是高钾，低钠、钙，富铁、贫镁。莲花山带以西以高钾，低钠为特点；以东以高钠、低钾为特点。表1-1 粤东晚侏罗世高基坪群火山岩...
冲绳海槽火山岩系
这里,仅简要将其岩石地球化学特征概述如下。 (1)玄武质火山岩 主要元素化学特征 按国际地科联1989年推荐的分类方案,冲绳海槽玄武岩系可划分为玄武岩、玄武安山岩和安山岩。其中,玄武岩和玄武安山岩为玄武质岩系主体。不同作者都曾对玄武岩系的岩石系列进行过划分,均表明该玄武岩系介于拉斑系列与钙碱性系列之间,具有过...
(三)岩石学和地球化学特征
(2)岩石地球化学特征 表1-1-6、表1-1-7分别列出了副变质地层主要岩石类型的主要氧化物含量和微量元素丰度。从表中可以看出,主要岩石类型的氧化物含量变化较大,尤其是 SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、K2O、CO2。浅粒岩中SiO2含量最高,一般达75%以上。CaO在大理岩中最高,而SiO2含量最低,不超过30%。铁含量...