Geochemical characteristics and zircon U-Pb age of the intermediate and acid volcanic rocks from Yuanbaoshan area in the northern part of Beishan orogenic belt
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摘要:
北山北带园包山地区晚古生代中酸性火山岩以英安岩类为主，夹少量安山质火山岩。测得英安质凝灰岩锆石U-Pb年龄为315.9±3.4Ma，形成时代为晚石炭世，认为该套火山岩为上石炭统干泉组。该套岩石属于过铝质低钾-中钾钙碱性火山岩，轻稀土元素和大离子亲石元素相对富集，具有较弱的负Eu异常，高场强元素(Nb、Ti)及P元素明显亏损，表明其形成于大洋岛弧向大陆边缘弧过渡的构造环境。结合区域构造，认为北山北带地区晚石炭世古亚洲洋仍在俯冲，尚未闭合。
Abstract:The Late paleozoic intermediate and acid volcanic rocks from Yuanbaoshan area in the northern part of Beishan orogenic belt are dominated by dacitic rock with a small amount of andesitic rock. Zircon U-Pb isotopic age 315.9±3.4Ma was obtained in the dacitic tuff. It means that the age of rock formation is Late Carboniferous. The authors consider that this set of volcanic rocks belong to Upper Carboniferous Ganquan Formation. This set of volcanic rocks have the characteristics of ocean island arc and continental margin arc and are of low potassium-medium potassium calc-alkaline series, enriched relatively in light rare earth elements and large ion lithophile elements, and relatively depleted in high field strength elements, with unconspicuous Eu-negative anomaly. Combined with previous studies of regional structures and geochemistry of volcanic rocks, the authors consider that Ancient Asian Ocean still subducted and had not yet been closed in the north part of Beishan orogenic belt in Late Carboniferous.
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表 1 英安质凝灰岩(P4RZ1)LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb测年结果
Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb dating results of the dacitic tuff (P4RZ1)
测点号 含量/10-6 Th/U 同位素比值 年龄/Ma Pb Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 1 85 141 270 0.52 0.0532 0.0006 0.377 0.0152 0.0514 0.0021 338.9 22.2 325.1 11.2 323.2 12.8 2 32 58 146 0.40 0.0525 0.0007 0.363 0.0082 0.0502 0.0011 305.6 27.8 314.5 6.2 315.6 6.9 3 37 69 180 0.38 0.0524 0.0006 0.356 0.0071 0.0492 0.0010 301.9 33.3 308.9 5.4 309.7 5.9 4 36 63 151 0.42 0.0544 0.0010 0.387 0.0072 0.0517 0.0009 387.1 141.7 332.3 5.3 324.7 5.3 5 51 99 199 0.50 0.0521 0.0008 0.355 0.0084 0.0494 0.0010 300.1 33.3 308.4 6.4 310.7 6.4 6 48 89 201 0.45 0.0520 0.0006 0.369 0.0091 0.0514 0.0011 287.1 27.8 319.0 6.8 323.4 6.8 7 123 233 397 0.59 0.0542 0.0005 0.372 0.0091 0.0498 0.0012 376.0 16.7 321.0 6.8 313.0 7.2 8 41 75 185 0.40 0.0516 0.0006 0.368 0.0099 0.0517 0.0014 333.4 27.8 318.1 7.4 324.9 8.4 9 66 128 266 0.48 0.0518 0.0006 0.360 0.0103 0.0504 0.0014 279.7 -69.4 312.7 7.7 317.1 8.6 10 43 85 194 0.44 0.0516 0.0006 0.350 0.0078 0.0492 0.0010 264.9 27.8 304.9 5.9 309.8 5.9 11 41 79 172 0.46 0.0521 0.0006 0.367 0.0102 0.0510 0.0011 300.1 22.2 317.6 7.6 320.9 7.0 12 47 93 195 0.48 0.0515 0.0006 0.358 0.0074 0.0504 0.0011 264.9 27.8 310.5 5.6 316.7 6.7 13 38 74 177 0.42 0.0521 0.0005 0.354 0.0079 0.0493 0.0010 287.1 22.2 307.7 6.0 310.1 6.2 14 46 83 177 0.47 0.0584 0.0017 0.403 0.0195 0.0498 0.0012 546.3 66.7 343.9 14.1 313.3 7.2 15 33 63 139 0.45 0.0531 0.0008 0.366 0.0068 0.0499 0.0010 344.5 33.3 316.3 5.1 314.0 6.0 
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表 2 晚石炭世火山岩样品主量、微量和稀土元素分析数据
Table 2. Major, trace and rare earth element analyses of the Late Carboniferous volcanic rocks
样号 岩性 主量元素/% SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 H2O+ H2O- 灼失量 总和 YQ-1 英安质凝灰岩 64.91 0.54 15.62 1.85 2.94 0.12 1.49 3.28 4.87 1.00 0.12 1.57 0.23 3.10 101.65 YQ-2 英安质晶屑熔结凝灰岩 66.26 0.44 16.03 1.68 2.43 0.10 1.20 4.02 4.29 1.39 0.13 1.32 0.19 1.92 101.38 YQ-3 英安质凝灰熔岩 65.73 0.54 16.09 2.61 1.7 0.081 1.31 3.92 4.16 1.89 0.11 65.73 0.54 16.09 2.61 YQ-4 英安质凝灰熔岩 65.79 0.56 15.74 2.34 2.41 0.1 1.61 3.2 4.28 2 0.13 65.79 0.56 15.74 2.34 样号 岩性 CIPW标准矿物含量/% Or Ab An C σ A.R Mg# A/NK A/CNK K2O/Na2O YQ-1 英安质凝灰岩 5.91 41.38 15.62 0.83 1.57 1.90 36.27 2.66 1.71 0.21 YQ-2 英安质晶屑熔结凝灰岩 8.21 36.39 19.23 0.45 1.39 1.79 34.88 2.82 1.65 0.32 YQ-3 英安质凝灰熔岩 11.23 35.29 18.85 0.31 1.61 1.87 37.08 2.66 1.61 0.45 YQ-4 英安质凝灰熔岩 11.88 36.3 15.16 1 1.73 1.99 38.46 2.51 1.66 0.47 YQ-1 英安质凝灰岩 5.91 41.38 15.62 0.83 1.57 1.90 36.27 2.66 1.71 0.21 样号 岩性 稀土元素/10-6 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y YQ-1 英安质凝灰岩 20.1 40.1 5.46 23.5 5.37 1.39 4.99 0.98 6.10 1.24 3.68 0.60 4.00 0.64 33.1 YQ-2 英安质晶屑熔结凝灰岩 14.3 29.3 3.89 16.4 3.56 1.02 3.43 0.64 4.12 0.84 2.49 0.42 2.76 0.43 23.0 YQ-3 英安质凝灰熔岩 18.6 29.8 4.92 21.4 4.68 1.46 4.23 0.71 4.39 0.79 2.31 0.42 2.43 0.39 24.4 YQ-4 英安质凝灰熔岩 18 35 4.93 21.4 5.03 1.39 4.73 0.81 5.26 0.98 2.93 0.52 3.04 0.48 30.1 样号 岩性 稀土元素特征参数 ∑REE/10-6 LREE/HREE δEu δCe (La/Yb)N (Gd/Yb)N (La/Sm)N YQ-1 英安质凝灰岩 151.25 4.31 0.81 0.91 3.38 1.00 2.35 YQ-2 英安质晶屑熔结凝灰岩 106.6 4.52 0.88 0.93 3.49 1.00 2.52 YQ-3 英安质凝灰熔岩 120.93 5.16 0.98 0.74 5.16 1.4 2.5 YQ-4 英安质凝灰熔岩 134.6 4.57 0.86 0.88 3.99 1.25 2.25 样号 岩性 微量元素/10-6 Rb Sr Ba Nb Ta Zr Hf Th U K Ti P Ni Co Cr YQ-1 英安质凝灰岩 6.48 287 396 3.95 0.31 166.56 5.37 4.13 1.08 8303 3228 529 3.41 10.01 8.56 YQ-2 英安质晶屑熔结凝灰岩 41.91 273 563 6.15 0.44 150.53 4.68 4.77 1.51 11538 2616 577 5.34 10.12 10.22 YQ-3 英安质凝灰熔岩 41.9 252 505 11.7 0.34 111 3.7 4.8 1.7 15724 3228 498 13 13 20 YQ-4 英安质凝灰熔岩 49.8 335 566 5.61 0.3 132 4.1 5 2 16585 3347 553 4.3 10 9.7
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表 3 晚石炭世火山岩不相容元素比值
Table 3. Incompatible trace element ratios of the Late Carboniferous volcanic rocks
比值 Zr/Nb La/Nb Ba/Nb Ba/Th Rb/Nb Th/Nb Th/La Ba/La 干泉组火山岩 24.92 3.05 84 107.96 5.23 0.78 0.27 29.43 平均值 原始地幔 14.8 0.94 9 77 0.91 0.117 0.125 9.6 N-MORB 30 1.07 1.7~8.0 60 0.36 0.025~0.071 0.067 4 E-MORB 4.9~8.5 0.06~0.08 大陆地壳 16.2 2.2 54 124 4.7 0.44 0.204 25 EmⅠ-OIB 4.2~11.5 0.86~1.19 11.4~17.8 103~154 0.88~1.17 0.105~0.122 0.107~0.128 13.2~16.9 EmⅡ-OIB 4.5~7.3 0.89~1.09 7.3~13.3 67~84 0.59~0.85 0.111~0.157 0.122~0.163 8.3~11.3 注：原始地幔、N-MORB(正常型洋中脊玄武岩)、E-MORB(富集型洋中脊玄武岩)、大陆地壳、EmⅠ-OIB(EmⅠ型洋岛玄武岩)、EmⅡ-OIB(EmⅡ型洋岛玄武岩)元素比值据参考文献[20]
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① 甘肃省地质局地质力学区域测试队. 1∶ 20万六驼山幅区域地质调查报告. 1979.
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图(10)
表(3)
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