1、ri.mact.ri3新港火山巖韋娼蘇塔 斯賓寒丘 藍(lán)丘 林恩/馬特潘 納拉干西特盆地 e3波斯頓盆地圖1新英格蘭南東阿瓦隊(duì)帶的廣義地質(zhì)圖.表樂(lè)納拉干西特盆地和韋姆蘇塔火山巖組合（wvs） 的位譽(yù).也表示布迪斷x （bbf）、菜克育斷層（lcf）和希望谷剪切帶（hvsz） 新英格蘭南東納拉干西特盆地的火山巖一一巖石學(xué)及盆地早期形成的意義原著：安東瑪利亞羅徳甜大學(xué)地質(zhì)科學(xué)系譯者：王立群摘要：納拉干西特盆地的北西角發(fā)育的一套火山巖至少包括四種玄武巖流、兩種流紋巖流和 與之相關(guān)的火山碎屑巖。該火山巖在韋姆蘇塔組的底部與非海相的沉積巖互層，直到現(xiàn)在為 止，仍然認(rèn)為其地質(zhì)年代屬于賓夕法尼亞期，根據(jù)u/p

2、b地質(zhì)年代學(xué)資料，報(bào)告其中流紋巖 的年代大約為373ma （thompson等，1999）。玄武巖的厚度一般在12米厚，其中含有枕 狀熔巖和沉積巖墻，以及熔巖和沉積巖的混合成分。兩種較年輕的熔巖流具有單斜輝石形成 的間粒結(jié)構(gòu)并含有斜長(zhǎng)石斑晶以及在具有交織結(jié)構(gòu)的基質(zhì)小存在橄欖石的假彖，兩種較老的 熔巖流相似，但是不含有輝石成分。流紋巖流的厚度從3到20米，表現(xiàn)有亞水平的石英縫 合線，該石英縫合線表示冷卻裂隙或者是選擇性地充填有晚期石英的氣孔帶。兩種流紋巖流 都在含有殘余珍珠特征的花斑狀結(jié)構(gòu)的脫玻基質(zhì)中含有歪長(zhǎng)石的斑晶。在一層流紋巖流之下 的火山碎屑堆積物的識(shí)別表明火山爆發(fā)活動(dòng)超過(guò)噴發(fā)活動(dòng)。主要的

3、和痕量的元素指示出火山 巖是中堿性，而且，地球化學(xué)的趨勢(shì)表明玄武巖和流紋巖由不同源的部分熔融形成，遵循有 限的結(jié)晶分異。從早期盆地沉積物質(zhì)的顯著缺乏來(lái)說(shuō)，火山巖反映與納拉干西特盆地的形成 相關(guān)的斷裂事件。盡管在賓夕法尼亞期之前盆地的活動(dòng)是明顯的，但是裂谷事件是否與整個(gè) 古生代期間發(fā)育的 擴(kuò)展環(huán)境相關(guān)還不 清楚，在阿瓦隆帶的 這一部分產(chǎn)生明顯 的堿性深層作用。與 加拿大濱海盆地的 泥盆石炭紀(jì)的雙峰 機(jī)制相似表明它們 可能有相似的成因。 簡(jiǎn)介：一套火山巖位 于馬薩諸塞州的阿 特爾伯勒，納拉干西 特盆地的北西角。除 了沿著盆地北部邊 緣和北東部邊緣的 兩套孤立的前寒武 系單元外，這些巖石 都是納拉干

4、西特盆 地的火山巖。盡管南 阿特爾伯勒的火山 巖在兒乎一個(gè)世紀(jì) 之前就被注意，但是 它們從來(lái)沒(méi)有被詳 細(xì)地成圖。自那以后，單元的數(shù)量、該巖石的組成特征，甚至是它們的名稱，叫做巖丘、巖墻還是熔巖流，一 直是一個(gè)爭(zhēng)論的問(wèn)題。作為目前工作的成果，南阿特爾伯勒的組合是由鐵鎂質(zhì)和長(zhǎng)英質(zhì)熔巖流組成并與火山碎 屑巖相關(guān)這一點(diǎn)是清楚的。盡管在新英格蘭南東火成巖具有廣泛的可變性，但是玄武巖和流 紋巖的雙峰組合在局部是明顯的。鐵鎂質(zhì)和長(zhǎng)英質(zhì)的火山巖也僅發(fā)現(xiàn)在納拉干西特盆地的北 部，該盆地位于馬薩諸塞州的諾?？伺璧貁內(nèi)。在馬薩諸塞州的地質(zhì)圖上，諾福克盆地的火 山巖和南阿特爾伯勒火山巖都被命名為韋姆蘇塔火山巖，這是因

5、為它們賦存于韋姆蘇塔組地 層中。但是，本文沒(méi)有處理諾?？伺璧氐膸r層，命名為韋姆蘇塔的火山巖明確地說(shuō)指的是南在b、c盤位置下覆四套分散的、薄層的玄武質(zhì)熔巖流。在a盤內(nèi).頂部流紋巖也下覆四套玄武質(zhì) 熔巖流，但是，冊(cè)套較z的玄武巖層被上在。在c、d盤內(nèi)，較洶的波紋巖流夾莊刪層玄武巖z間 .1"號(hào)表示文中描述的位賈.阿特爾伯勒組合。本文研究的主 要目的是分析韋姆 蘇塔火山巖的特征, 以便在長(zhǎng)吋間持續(xù) 的和變化的新英格 蘭南東的地質(zhì)歷史 屮確定它們的位置。 這種雙峰式火山巖 組合的巖石學(xué)特征 為典型的擴(kuò)張斷裂 火山作用機(jī)制，本文 闡明了該區(qū)域的阿 瓦隆巖層的構(gòu)造歷 史?；鹕綆r的意義因 它們是新

6、英格蘭南 東已知僅存的這種 火山機(jī)制而變得增 加。來(lái)自于深層的韋 姆蘇塔火山巖的強(qiáng) 有力證據(jù)表明在整 個(gè)古生代新英格蘭 南東地區(qū)廣泛發(fā)育 長(zhǎng)期的、間歇性的擴(kuò) 張構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，并且該 火山巖可能代表這 一時(shí)期的高峰。另外，因?yàn)榛鹕綆r表現(xiàn)出與納拉干西特盆地古老沉積巖為同一時(shí)代的產(chǎn)物，所以它們的成因很可能與盆地形成相關(guān)的裂谷構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)。關(guān)于盆地形成的年代信息已經(jīng)由韋姆蘇塔流紋巖的放射性年代數(shù)據(jù)所提供。但是，所報(bào)告的大約373ma的年齡數(shù)據(jù)相比于納拉干西特盆地 的已經(jīng)認(rèn)可的巖石年齡較老，因此而產(chǎn)生了關(guān)于盆地歷史的新的問(wèn)題。地質(zhì)概況：新英格蘭南東地區(qū)的阿瓦隆帶構(gòu)成阿帕拉奇亞山脈的東翼，含有年齡范闈從晚元古

7、代到 二疊紀(jì)的多種火成巖混合物。納拉干西特盆地位于希望谷剪切帶的東部（圖1）,在艾斯蒙徳-戴徳姆基底之內(nèi)。盡管該基底主要為深成巖，但是就目前來(lái)說(shuō)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)火山巖與該深層 巖組合存在聯(lián)系。埃德蒙德戴德姆基底的巖石記錄了一種變化的構(gòu)造歷史。在晚元古代，鈣堿性的巖石 形成于板塊的收斂、地殼厚度增加和大陸增生時(shí)期。與戴德姆深成巖組合相關(guān)的馬特潘和林 恩火山巖是這種鈣堿性巖相的晚元古代地層的代表。遍及古生代的大部分，堿性和過(guò)堿性的 深成巖間斷地形成，表明它們處于擴(kuò)展的構(gòu)造環(huán)境。斯賓塞丘火山巖與泥盆紀(jì)的斯基尤特深 成巖組合相關(guān)，是該堿性巖漿作用的實(shí)例。韋姆蘇塔火山巖顯現(xiàn)出它是這種長(zhǎng)期的、間歇性ab圖3顯微照

8、片：(a)玄武巖的氈狀結(jié)構(gòu)特征.視野寬度是2.(b)珍珠結(jié)構(gòu)的流紋巖基質(zhì).盡管珍珠縫由細(xì)粒的不透明物質(zhì)所充填，但是在多數(shù)實(shí)例中，結(jié)構(gòu)更梢細(xì)，在基質(zhì)中廣泛存在斑點(diǎn).視野寬度為2.4mm(c)凝灰?guī)r中的脫?；Ｐ?比儻尺為200微米.(d)可能的堆積成因火山凝灰?guī)r.球形體是由純石英和纖維狀玉曲外殼組成，含有從多邊形到細(xì)粒的玉魅核.占巖石的60 70%,比例尺是400微米.的擴(kuò)展階段的最后事件。在二聲紀(jì)，在阿勒格尼造山運(yùn)動(dòng)期間，從擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)切換到了壓縮構(gòu) 造運(yùn)動(dòng)中，形成過(guò)鋁質(zhì)到偏鋁質(zhì)，s型的花崗巖。納拉干西特盆地主要由非海相組成。納拉干西特灣群的碎屑沉積巖不整合地覆蓋在埃徳 蒙德戴德姆地層的晚元古代基

9、底之上。覆蓋在龐德威爾底礫巖之上的韋姆蘇塔組地層僅僅 是納拉干西特灣群的組成部分，含有火山巖。韋姆蘇塔組主要由非海相的礫巖和細(xì)粒碎屑巖 組成，為河道、點(diǎn)沙壩和洪泛平原沉積物，其估計(jì)的厚度為595米。納拉干西特盆地的變質(zhì)沉積巖的變形屬于阿勒格尼造山運(yùn)動(dòng)。在盆地的南部，巖層是多 邊形態(tài)的變形并且變質(zhì)程度為硅線石級(jí)。在盆地的北部，造山運(yùn)動(dòng)的效果減弱。在火山巖的 附近，韋姆蘇塔組地層發(fā)生褶皺、形成頁(yè)理并且逐漸地減弱為淺變質(zhì)帶級(jí)，相當(dāng)于沸石到淺 綠片巖相。之后，破碎變形形成高角度的、標(biāo)準(zhǔn)的斷層和走滑斷層。盡管某些火山巖展現(xiàn)出 巖漿作用后期的變化，但是并沒(méi)有變質(zhì)作用的指示。韋姆蘇塔火山巖的年代一一納拉干西

10、特盆地的地質(zhì)年齡長(zhǎng)時(shí)間被認(rèn)為屬于中到晩賓夕 法尼亞期。石炭紀(jì)的年齡主要是根據(jù)發(fā)現(xiàn)于羅徳島組的植物化石所判定的，該組地層位于韋 姆蘇塔組之上。韋姆蘇塔組的地質(zhì)年代被解釋為維斯法期，這是根據(jù)該組上部的化石控制所 判定的。但是，在含有火山巖的韋姆蘇塔組的下部或者位于龐德威爾底礫巖之上的部分，很 明顯不存在控制年代的化石。在龐德威爾發(fā)現(xiàn)的化石實(shí)際上位于諾?？伺璧?。大約373百萬(wàn) 年的晚泥盆紀(jì)地質(zhì)年齡目前被認(rèn)為是韋姆蘇塔火山巖組合的上部流紋質(zhì)熔巖流的年代。這個(gè) 結(jié)果是三塊鉆石樣品中，兩塊樣品進(jìn)行整合分析所得到的207pb/206pb的加權(quán)平均值。這是首 個(gè)在納拉干西特盆地之內(nèi)比賓夕法尼亞期老的巖層的直接

11、證據(jù)，并表示比先前的認(rèn)識(shí)，盆地的記錄具有漫反的地質(zhì)歷史。在測(cè)年的流紋巖和上覆的含化石韋姆蘇塔組之間60my的差異 表明存在不整合間斷或者可能是未確認(rèn)的斷層。構(gòu)造關(guān)系：研究區(qū)的地質(zhì)圖表示與韋姆蘇塔組的碎屑沉積巖互層的玄武質(zhì)和流紋質(zhì)熔巖流呈整合表1韋姆蘇塔組火山巖虹元的主要元素和痕st元素流紋巖r3r8r19ar-19br-26r-27r-28r29r-36tt-37r39r44r51主要氧化物(wt%)sio,73.2973.8270.5176.8073.9072.7674.2173.2072.9473.0575.8873.2075.85tioj0.540.500.610.500.470.520

12、370.550.460.520.490.540.53ai2o313.2812.9815.11il7313.5413.5412.8413.3113.6013.4212.8713.4013.10fcjoxt)2.592.353.172.062.612.532.372.382.552.542.542.602.59mno020.120j50.090.130.1206030l0.110.120.11mgo0.210.06000.570.280.210.330.190.020.200.440.290.10cao0.540.660.840.990.750.81l470.630.480.45330.731.5

13、1na2o4.914.147.253.894.884.14474.203.883.514.304.606.27k2o3.664.231.061.904.434.103.784.205.065.500.603.760.55po0.060.050.070.070.060.050.050,070,090.050.070.070.05total99.2098.9198.879&60101.0598.7899.7598.8699.1999.35100.5099.31100.66fco (c)0.490.310.950.050.580.460.450300.530.470.490.500.50fc

14、o (m)0j9ndndnd0409ndnd0.91nd0360.21nd痕星元素(ppm)rb86109348298827192121136359816sr4672301282651041169169522607104221y79749075817971797979698177zr610579688572616623544629607613642633602nb52505849545346545254515551ba390577316463531606673588614534182467139la839511385999379948886879482ce1611571851501631611

15、50164163164158177155zn135115129122132125144110124137131143108cipw標(biāo)準(zhǔn)q28.7531.5721.6743.6526.2630.4131.6330.6729.4929.8040.8929,5833.62or21.6325.006.2611.2326.1824.2322.3424.8229.9032.503.5522.223.25ab41.5535.0361.3532.9241.2935.0335.2935.5432.8329.7036.3938.9253.06an2.292.953.712.451.963.695.152.671.

16、791.9114.053.16538c0.400.510.681.640,000.940.000.881.080.990.000.600.00di0,000.000.000.001.170.001.530.000.000.000.860.001.03hy2.0()1.492.142.471.731.981.691.781.601.952.292.201.18mt1.251.l31.530.991.261.221.141.231.231.231.261.25111.030.95160.95o.«9().990.701.040.870.990.931.03l0iap0.140.12060

17、.16040.120.120602102060j60d2的向斜褶皺層序。通常情況下透鏡狀的火山巖地層單元或者沿著走向尖滅或者被北東傾向 的、高角度的斷層所消截。然而，連續(xù)的地層被保留在本地，表明至少存在兩個(gè)不連續(xù)的流 紋巖層和四個(gè)玄武質(zhì)單元。玄武質(zhì)熔巖流沿著大約9km長(zhǎng)的鏈狀露頭延伸，流紋巖流延伸 了大約5.5km。在1-295 (圖2,點(diǎn)1和點(diǎn)2)北部的流紋巖墻展現(xiàn)出明顯的熔巖流帶，可能 表示對(duì)地表熔巖流的殘余供給源。火山碎屑巖堆積物被發(fā)現(xiàn)在年輕流紋巖流的附近。但是, 因?yàn)榛鹕剿樾紟r在沒(méi)有薄片幫助的情況下難于鑒定，所以它們的整個(gè)范圍還沒(méi)有被確定。在大多數(shù)位置，熔巖流由相對(duì)薄的沉積巖層所分隔。

18、在互層的礫巖剖面屮，玄武巖和流 紋巖的碎屑證明沉積巖和火山巖巖層之問(wèn)存在密切的關(guān)系。但是，熔巖流單元之間的直接接 觸出露在某些位置。在點(diǎn)7處（圖2）,玄武質(zhì)熔巖流直接地位于另一些熔巖流之上，在表 示底部熔巖流巖層頂部的露頭中部的附近，存在含氣孔狀構(gòu)造的地層。進(jìn)一步向南，該熔巖 流分叉，可能是由于在堆積位置的原始地面為波狀起伏的地形所致。在位置8處的玄武質(zhì)熔 巖流表現(xiàn)岀相似的并列特征。在位置6,流紋巖被發(fā)現(xiàn)直接與玄武巖接觸。玄武質(zhì)熔巖流一般為1到2米厚（局部達(dá)到6米），且表現(xiàn)出少量的侵蝕痕跡，表明其表1 （續(xù)）b-7bb-7c無(wú)輝石玄武巖r-41b-54b-55輝石玄武巖b-10b31&

19、32b-34b35pb-1pb-7a主要氧化物（毗sio244.6844.8345.8247.5447.4549.3146.9747.1346.6046.6150.3848.80tioj4.555.224314.254.244.004,094.204303.994.474.84ahoj14.6114.6315.8516,4815.8516.66163215.9317.2015.6813.4714.06fco(t)15&17.2317.9214.3615.8311.3215.3216.5016.1417.8214.8515.01mno050j00.320300.260270,250230

20、90.200.250.22mgo6.336.446.986.775.815.836.446.20504.854.714.51cao10.096.684375.504.015.7】4.514.565.564.817.566.92najo0.612.813.913.445353.984.174.33393.853.504.13k2o2.451.170.561.500.270.570.450261.2110.180.46po1.401.420.940.910.880.820.870.890.930.89l27l37total100.49100.73100.9810l0599.959&4799

21、39100.23100.4299.8110(16410032feo (c)8.619.4610.907.759.085.248.769.7293011.107.997.80feo (m)ndnd10.155.436.76nd7.26ndndnd8.25ndmg#56.7254.8253.3060.8953.2866.4856.7253.2049.4343.7851.2450.75痕st元素（ppm）rb673218527251383034617sr83309366448598510556456326657564655y354135373534373438683642zr231260292292

22、297270288292306312230258nb303434333330333336352932ba4562852444733122301912484435401262601-a324539264140383434354441ce758476667671767175757381zn196191169161147141151152188152157168cipw標(biāo)準(zhǔn)q5.402.390.000.005.371.831.433.990.5610.296.14or14.486.913.318.861.603.372.661.54756.561.062.72ab5623.7833.0929.114

23、5.2733.6835.2936.6426.9932.5829,6234.95an29.8923.8515.5421.3422.9716.6916.8121.5118,0520.5118.47c0.0()0.00321.381.571.082.862372.761.530.000.00di8.760.010.000.000.000.000.000.000.000.006.925.45hy15.1919.7925.5619.8812.9514.522l2i22.071&252l7011.2710.17010.000.000370.004.990.000,000.000,000.000.0

24、00.00mt8.779.748.428.34&32678.108.268.417.96&669.19ii&649.9189&078.057.607.777.988.177.588.499.19hem0.000.000.000.000.001.240.000.000.000.000.000.00ap3.243.2928212.04l902.022.06252.062.943.17迅速地埋藏。在熔巖流的底部出現(xiàn)與松散的沉積物混合的跡象，沉積巖墻為兒厘米到十兒厘 米厚，通常切割玄武巖，指示沉積作用和火山作用的同吋性。在沉積巖墻中的肉眼可見(jiàn)的流 紋層方向與從下部上涌的

25、方向一致。玄武巖的上部接觸面沒(méi)有表現(xiàn)出與沉積巖相互作用的特 征，但是一般具有較高的氣孔含量。枕狀構(gòu)造在局部出現(xiàn)。所有這些特征表明玄武巖單元為 熔巖流成因并且與巖丘的早期特征不一致。像玄武巖一樣，流紋質(zhì)熔巖流一般情況下保存完好。但是，因?yàn)樵谏细驳[巖中流紋質(zhì)碎表1 （續(xù)）輝石玄武巖火山碎屑巖pb41pb-12pb-17pb-30pb-3«pb-46pb-47pb-50py5py9py-10py-11主要氧化物（wt%）sio349.5447,57463448.2146.2951.6847.8146.5765.5673.0673.7676.16tio?4.814.845.213.692.8

26、02.802.723.140.860.720.570.45aia13.9113.87147315,5815.5214.3914.7316.3917.3813.3813.412.01fco13.5116.3314.7815.1814.4014.6914.8316.72397452.991.68mno0.240.210.28090.230.230.180.210.10.120.10j1mgo4.934.696.105.856.545.725.524.432.562.392.582.23cao767336.856.089.295.899.556.13l080.870.571.7na2o4.274.3

27、14.754.283.123l3.093.591.922.682.94l16kjo0.230210.220.280.970.610.892.304.943.082.22.81po1.411.441.480.740.600.590.590.6700.090.130.07total100.01100.80100.74100.0899.7699.7199.91100.1598.47100.5499.2498.38feo(c)6.488.997.26&999.099.359.5710.87feo (m)nd8.546.58ndnd3.h8.27ndmg擰57.5648,1859.9653.70

28、56.1952.1650.6942.08痕星元素（ppm）rb64492118245917912376112sr50766235871391268098956717112514797y413743302625263281778165zr255258265253194190198221804581542479nb313134281617172171516257ba209272162500477491575611650432357351la3841473432252833138647076ce798088696459617121111610374zn165156178138127136112115

29、180184191165c1pw標(biāo)準(zhǔn)q6.883350.000250.007.880.000.00or1361.241.301.655.733.605.2613.59ab36.13364740.1936.2226.4026.3226.1530.38anl&ll17.8818.2222.4725.4823.5023.7021.28c0.000.000.000.000.000.000.000.00di6387.264.742.3013.551.5216.233.49hy9.3211.88n.6219.944.0422.9312.640.80010.000.000.960.0010.610.

30、002.2314.62mt7.739.199.227.536.236.236.126.73119.149.199.907.015.325.325.175.96hem0.980.000.350.000.000.000.000.00ap1273.343 431.711.391371371.55屑比較豐富，所以頂部流紋巖的不平坦露頭形態(tài)可能是由于部分侵蝕。這種流紋巖流的上部 接觸血沒(méi)有出露，但是該單元由上部的7到8米厚沉積巖層所分隔。該熔巖流的底部接觸面 出露在點(diǎn)3和點(diǎn)4處（圖2）。頂部流紋巖的厚度估計(jì)為20米，底部流紋巖流的厚度被上下 兩層包圉的玄武巖層以及在點(diǎn)5和點(diǎn)6 （圖2）處出露的基巖接觸面

31、約束在近3米左右。流紋質(zhì)熔巖流的顏色是粉色到紅色，其特征是含有豐富的亞平行石英束（石英的薄層, 1mm厚）和串珠狀的長(zhǎng)石斑晶。伍茲（1961）把這種特征表示為流紋帶，是石英和長(zhǎng)石組 成的層，表示因流動(dòng)條件而拉長(zhǎng)的巖漿之內(nèi)，由化學(xué)多樣性形成的殘留帶。盡管石英束和長(zhǎng) 石斑品串的方向可能與流動(dòng)相關(guān)，但是，我們解釋這種石英束表示主要的氣孔帶和充填有晚 期石英的冷卻裂隙。該石英束最為豐富而且相隔緊密（間距為5mm）, ie好位于基帶之上?？拷蹘r流的頂部，近圓 形的、石英充填的氣孔更 加明顯。在所有流紋巖流 的最底部（l-2m）（分別出 露在點(diǎn)3和點(diǎn)5）可以由 淺綠灰色和非常豐富的長(zhǎng) 石斑晶所區(qū)別，以流

32、紋帶 狀結(jié)構(gòu)緊密地排列而且可 能是底部的?；邘r（現(xiàn) 在已經(jīng)脫?；Ｔ谀承┪?置（點(diǎn)4和點(diǎn)6）,底部斷 面通常為粉色，也沒(méi)有表 現(xiàn)11!玻基斑狀結(jié)構(gòu)。r-36*r-39b-31pb7稀土元素(ppm)la77.7171.1830.3526.74cei6l25152.8170.4758.57nd78.3167.6929.719.11sm15.8214.13&96.82eu3.152.912.842.2tb2.69211381.06yb6.996.482.771.98lu0.8980.8580.4680.459表2由中子活化分析測(cè)定的稀土元素和痕雖元素?cái)?shù)據(jù)uf14.2613.096.53

33、4.29ta3.373.06281.25sb0310.17ndndu2.263.87ndndth11.7210.692.391.74co0.420.4848.1642.09crnd2.413.5246.5sc7.477.0619.4329.51cs0.98n.d.l620.88痕駅元素（ppm） r-39是底部?；邘rcleaves （1929）描述 該流紋巖為侵入成因； shalei等人（1899）、伊頓 （1925）和伍茲（1961） 推斷該流紋巖是噴發(fā)成 因；利鈍（1941）在這個(gè) 問(wèn)題上沒(méi)有下結(jié)論。缺乏 岀露的上部接觸面使得確 定其成因變得困難。但是，從頂部到底部一致的石英充填束和氣孔

34、的數(shù)量（伍茲）、存在底 部玻基斑巖和珍珠結(jié)構(gòu)表明流紋巖單元不是巖丘。在流紋巖中缺乏浮石碎屑、巖屑或者其它 火山碎屑特征以及一致的、原生特征的斑品表明流紋巖是熔巖流，而不是火山碎屑巖流。存 在流紋帶和與冷凝及脫?；嚓P(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步證明了這種結(jié)論。與韋姆蘇塔火山巖相關(guān)的火山碎屑巖沉積物存在的證明是我們進(jìn)行區(qū)域研究的成果。 伊頓（1925）發(fā)現(xiàn)了與火山灰相關(guān)的玄武巖，伍茲（1961）認(rèn)為在流紋巖附近的沉積巖單元 可能含有火山灰，但是這兩個(gè)研究者都沒(méi)有詳細(xì)地研究。我們從最年輕的流紋巖流附近（圖2,點(diǎn)3）收集來(lái)的細(xì)粒巖的相分析表明它們是火山碎屑巖。在這個(gè)位置流紋巖流下部的2到3米厚的地層主要是市細(xì)粒、中

35、粒到粗粒的凝灰?guī)r組成。這些火山碎屑巖證明最年輕的流 紋巖流在火山的爆發(fā)階段之后形成°火山碎屑巖和火山物質(zhì)的外碎屑堆積物可能與其它熔巖 流相關(guān)（能夠?qū)Ρ龋⑶铱赡苄纬身f姆蘇塔組地層中的重要標(biāo)志組分。巖相學(xué):韋姆蘇塔火山巖組合中的鐵鎂質(zhì)火山巖存在兩種類型，由存在或缺乏基質(zhì)中的單斜輝 石來(lái)區(qū)分。兩套年輕的熔巖流含有可變數(shù)量的（5-25%）的注褐色，間粒到亞輝綠結(jié)構(gòu)的富含鈦的普通輝石（ca:mg:fe二42:40:。年輕的熔巖流與較老的熔巖流相比也存在豐富度稍 低的不透明礦物。玄武巖類型都含有稀少的斜長(zhǎng)石斑品和在交織結(jié)構(gòu)的斜長(zhǎng)石基質(zhì)中的自形 橄欖石微斑品的假品以及不透明礦物（主要為鈦鐵礦）

36、和磷灰石（圖3a）。散射狀生長(zhǎng)的細(xì) 長(zhǎng)型斜長(zhǎng)石晶體以及在晶體的邊緣偶然存在的羽狀邊緣表明為迅速冷凝的產(chǎn)物。圖4 sio2對(duì)k2（hna20圖。這種雙峰式的組合主要落在玄武巖和液紋巖區(qū)域之內(nèi).該火山 巖是中誠(chéng)性也是明顯的.方解石、綠泥 石、綠簾石、顆粒楣 石以及粘土礦物對(duì) 原生礦物的廣泛交 代作用表明玄武巖 已經(jīng)發(fā)生了變質(zhì)。次 生石英較為常見(jiàn)，充 填裂隙并襯在斑晶 和外來(lái)沉積巖顆粒 的上面。斜長(zhǎng)石斑晶 完全地變質(zhì)為絹云 母和方解石，基質(zhì)斜 長(zhǎng)石沒(méi)有發(fā)生這樣 的變化，鈉長(zhǎng)石雙品 可見(jiàn)。基質(zhì)斜長(zhǎng)石的 電子探針?lè)治鲋赋觯?年輕的玄武巖和較 老玄武巖中的近于純的鈉長(zhǎng)石的分析值分別是anlo和an30o被

37、高鈉的斜長(zhǎng)石的交代可能 是因?yàn)榈蚢n值得緣故。輝石保留著未變質(zhì)的成分，甚至是當(dāng)被綠泥石完全包圍的時(shí)候，表 明充填孔隙的綠泥石可能是交代了基質(zhì)（基質(zhì)可能為細(xì)粒的晶體或玻璃質(zhì)）而不是發(fā)生變質(zhì) 的輝石部分°因?yàn)樵搸r層沒(méi)有表現(xiàn)出發(fā)生了變質(zhì)，所以，大部分這種變化可能是巖漿后期, 盡管局部的變化可能引起熔巖流和水之間的相互作用。兩種流紋巖流在礦物學(xué)上是相互近似的。斑晶集合體主要由含有痕量鈉閃石和郴石的 長(zhǎng)石組成。石英斑品明顯地缺乏。不透明礦物是非常細(xì)粒的并分散在整個(gè)基質(zhì)之內(nèi)，由細(xì)的 富k長(zhǎng)石微條帶和石英的共生組合組成。多數(shù)長(zhǎng)石斑晶的長(zhǎng)度范圍是0.1到0.5mm。第二種 較大的長(zhǎng)石斑晶構(gòu)成亞平行的

38、在手標(biāo)本上表現(xiàn)明顯的串珠。所有種類都是由歪長(zhǎng)石組成，為 自形、小的消光角和兩個(gè)方向的聚片雙晶。電子探針表示出斑晶歪長(zhǎng)石的外緣環(huán)狀組成，但 內(nèi)核是近于純的鈉長(zhǎng)石。因?yàn)闆](méi)有分帶的跡象，所以懷疑不存在次生的鈉長(zhǎng)石化。盡管沒(méi)有 石英斑晶，但是石英含量豐富，它充填孔隙并形成表示本區(qū)流紋巖特征的明顯的朿狀。楣石 和鈉閃石晶體經(jīng)常被發(fā)現(xiàn)與石英充填相關(guān)，表明這些礦物在冷凝時(shí)是從熔巖中釋放的富堿性 液體或蒸汽相形成的。在流紋帶的底部，小的、徑向纖維狀球晶（脫?；奶卣鳎┖透鼜V泛 分布的珍珠結(jié)構(gòu)（圖3b）表明流紋巖在脫?；鞍l(fā)生了部分玻璃質(zhì)化。在上部流紋巖層之下的火山碎屑巖單元是由巖屑和晶屑組成，在基質(zhì)中主要是

39、由脫玻 化的玻屑組成（圖30,而冃表現(xiàn)為薄層。脫?；牟Ｐ急憩F(xiàn)為曲線形狀和y字形的形狀, 類似于氣孔墻。巖屑（達(dá)到1cm）包括流紋巖、玄武巖、粉砂巖或砂巖的碎屑，表現(xiàn)為棱角 狀或次圓狀的形態(tài)。晶體碎屑是棱角狀的，主要是紅色的長(zhǎng)石和透明石英的碎片（達(dá)到 2mm）。脫玻化玻屑的形成條件、造型為圓形以及部分包圍其它碎屑表明這種成分在堆積時(shí)仍然是熱的，可能是火山碎屑巖流。一種火山碎屑巖層中包含長(zhǎng)石晶體和聚結(jié)的球形層（由 髓石交代），在細(xì)粒的、脫玻化的褐色微晶基質(zhì)中與灰色的不透明礦物共生（圖3d）。暫且 將這種單元解釋為一種增生的火山凝灰?guī)r，或者解釋為高度氣孔化的黑曜巖的變種或者是氣孔被后來(lái)的髓石充填的

40、流紋巖。地球化學(xué)：十三塊流紋巖樣品、二十塊玄武巖樣品和四塊火山碎屑巖樣品應(yīng)用x射線熒光分析儀 對(duì)全巖組成的主要元素和痕量元素進(jìn)行了分析（表1）。另外，流紋巖的兩塊樣品和玄武巖 的兩塊樣品用中子活化分析儀對(duì)稀土元素進(jìn)行了分析（表2）o地球化學(xué)分析支持火山巖組 合為雙峰式的巖相證據(jù)（表1;圖4）。在全堿和硅質(zhì)對(duì)比圖上（圖4）,韋姆蘇塔火山巖主 要11!現(xiàn)在玄武巖和流紋巖所在的區(qū)域內(nèi)。巖石中含有5270wt%的硅質(zhì)，是相對(duì)較少的。另 外，該巖層明顯表現(xiàn)為過(guò)渡性或者中堿性（圖4）。這種火山巖的中堿性特征也從它們的礦物組成和痕量元素的組成匕反映出來(lái)。12.5aa流紋巖玄武巖o輝石玄武巖+凝灰?guī)r李。aa+

41、、當(dāng)卜10-7.5-。5-2.5-40506070801003005007009000sio2zr圖5韋姆蘇塔火山巖的主要元索對(duì)si02 （a、b和c）及痕呈元素對(duì)zr變化圖。相対于拉斑玄 武巖，玄武巖貝冇低的驅(qū)和ca,而在ti、fe、mn、k和p方面含后高.玄武巖富集zr、y、nb ce和la,有可與堿性橄攪玄武巖相比較的量級(jí).流紋巖表現(xiàn)為高硅質(zhì)，富含ti、fe和mn,而 ca含址低。流紋巖富含zr、y、nb、ce和la較老的輝石質(zhì) 玄武巖和較年輕的 含輝石玄武巖有非 常相似的主要元素 組成（表1）。較老 的玄武巖一般情況 下有稍高的a1、 mg、fe和ti以及 相對(duì)較少的ca和 si （圖

42、5）。相對(duì)于 拉斑玄武巖系列， 這兩種玄武巖在 mg和ca含量上都 較低而富含ti、fe、 mn、na、k 和 p。 sio2的含量范圉從 4452%、較低的 k2o/na2o比率和 高的p2o5以及 tio2含量表明韋姆 蘇塔玄武巖是夏威 夷型。這種分類與 富na的慕質(zhì)斜長(zhǎng) 石和在單斜輝石中 tio2（l. 77261%）、 naoo （0.39-0.50%）*和a12o3（3.1-4.1%）的高濃 度是一致的。高含 量的a1反映在假設(shè)si匱乏的情況下當(dāng)a1進(jìn)入到輝石時(shí)多數(shù)堿性玄武巖的未飽和狀態(tài)。但是，韋姆蘇塔玄武 巖的變質(zhì)狀態(tài)使得分類使用了有問(wèn)題的主要元素。石英、橄欖石和紫蘇輝石（表1）的

43、不一 致的標(biāo)準(zhǔn)值說(shuō)明次生作用的影響，而低的透輝石的值，甚至含豐富輝石的樣品都表明堿性的 缺失。1w性痕量元素（less mobile trace elements）（高場(chǎng)強(qiáng)元素）更適合于表示韋姆蘇塔火山 巖的特征，含輝石和輝石質(zhì)的玄武巖都富集zr、y、nb、ce和la （表1,圖5）,它們可以 比較某些堿性橄欖玄武巖。nb/y的比率僅僅稍小于它，一般是過(guò)渡的堿性玄武巖。在平均 水平上，較老的玄武巖趨向于稍稍富集zr、ni、zn、y和nb。這兩種玄武巖都表現(xiàn)出富集 ree而且相對(duì)于表征堿性巖石的重ree更富集輕的ree （表2,圖6）。ree圖沒(méi)有表現(xiàn)出 eu異常（圖6）。兩種玄武巖類型，除了一

44、點(diǎn)之外，都落到梅舍德（1986）的板內(nèi)堿性巖區(qū) 域（圖7）,高的ti/y和zr/y比值也表示它們?yōu)榘鍍?nèi)玄武巖。在痕量元素變化圖上（圖8a）,原子數(shù)圖6韋姆蘇塔火山巖的ree圖.玄武巖和流紋巖展現(xiàn)為總體上富集ree并且相對(duì)于重ree來(lái)說(shuō)富集輕ree.巖石類型也沒(méi)冇表現(xiàn)為eu異常.韋姆蘇塔玄武 巖表現(xiàn)出相對(duì) 髙的不一致元 素和在p和ti 處的明顯的峰 值。玄武巖（尤 其是輝石質(zhì)的 玄武巖）相當(dāng)緊 密地符合板內(nèi) 玄武巖的趨勢(shì) （除了 nb> ta、 ce之外）而且與 板內(nèi)拉斑玄武 巖有明顯的區(qū) 別。玄武巖的過(guò) 渡特征可以由 肯尼亞的東非 大裂谷屮的納 瓦沙過(guò)渡玄武 巖所表示。兩種流紋 巖流在地

45、球化 學(xué)上是相似的， 有相對(duì)高的si（7177%）、ti、fe和mn濃度及較低的ca濃度（表1；圖5）。根據(jù)a1和fe的量級(jí)，韋 姆蘇塔流紋巖落在堿性流紋巖的鈉閃堿流巖分類中（ai2o3>11%, feo<4%）,但是，當(dāng)存在 歪長(zhǎng)石的時(shí)候，鈉閃石是堿性的指示，韋姆蘇塔流紋巖不含有標(biāo)準(zhǔn)的錐輝石（錐輝石表示在 鈉長(zhǎng)石形成之后na超過(guò)a1的余量），與大多數(shù)堿性流紋巖不同，這種缺乏能夠市在巖漿中 富含c1和f來(lái)解釋，可以綁定na為nacl和naf。鈉閃石對(duì)石英充填束和氣孔的限制表明 晚期的富流體相可能吞噬過(guò)塑的na。堿性元素的遷移也可以由標(biāo)準(zhǔn)的剛玉來(lái)表示，表明在 長(zhǎng)石的形成過(guò)程中綁定a1

46、的k、na和6不充足。k、na和ca的不充足實(shí)際上是堿性流 紋巖在它們結(jié)晶的最后階段的特征，甚至被進(jìn)一步宣稱為玻璃質(zhì)巖?？拷骷y巖底部接觸面 的化學(xué)變化（鉀的消耗和非均質(zhì)的高sr含量，表1；樣品r-19b和r-39）與出鉛到地下水 或者侵出到濕沉積物的特征是一致的。盡管缺乏標(biāo)準(zhǔn)的錐輝石，但是惰性的主要元素的濃度（高fe、mn和ti；低al）可以 從亞堿性的流紋巖中區(qū)別出韋姆蘇塔流紋巖。fe七和t嚴(yán)的高量級(jí)是要求a1電荷平衡過(guò)剩 的堿性巖的一般特征。流紋巖也富集高電荷的痕量元素，例如zr、nb、y、ce和la （圖5）。但是，可以認(rèn)為相比斯賓塞丘和藍(lán)丘復(fù)合體的堿性火山巖，它不富集不相容的和高場(chǎng)強(qiáng)

47、的元 素（zr、y、nb和zn）。流紋巖的ree圖（表2；圖6）表明相對(duì)于堿性巖的重ree特征, 它富集輕的元素。與玄武巖比較，流紋巖表現(xiàn)出整體上富集ree并且有小的eu異常。高的 nb和y的濃度可以把韋姆蘇塔流紋巖歸入皮爾斯等人的板內(nèi)花崗巖區(qū)域，與玄武巖的板內(nèi) 特征一致。在痕量元素變化圖上（圖8b）,韋姆蘇塔流紋巖表現(xiàn)出相對(duì)富集的ree和zr及 sr、p和ti元素的負(fù)峰值。盡管峰值較大，但是這些相同的特征可以被堿流巖共享（圖8b）o 與韋姆蘇塔玄武巖相同，流紋巖在地球化學(xué)特征上類似于肯尼亞?wèn)|非大裂谷的納瓦沙組合的 過(guò)渡巖石?；鹕剿樾紟r的主要元素特征一般與流紋巖的相似（根據(jù)四分析，表1;圖5）

48、,因?yàn)榘?含玄武質(zhì)成分和非火山碎屑，所以展現(xiàn)出屮性組成的趨勢(shì)。在與流紋巖的比較屮，火山碎屑圖7 2nb對(duì)y對(duì)zr/4圖，玄武巖落在板內(nèi)堿性區(qū)域.巖展現(xiàn)出sio2的較 寬范圍和較咼的 mgo濃度。關(guān)于痕 量元素，與流紋巖相 比，火山碎屑巖表現(xiàn) 出zi濃度的較寬范 圍和相當(dāng)分散的ce（圖5e）和la （圖 5f）。這些差異可能 與碎屑的污染相關(guān)。 討論：成因礦物 學(xué)和地球化學(xué)數(shù)據(jù) 表明雙峰式的韋姆 蘇塔火山巖組合為 屮堿性而且為大陸 板內(nèi)、裂谷相關(guān)的成因。盡管韋姆蘇塔玄武巖和流紋巖的明顯不同的特征反映形成因素的復(fù) 雜組合，但是有關(guān)成因的基本解釋是可以進(jìn)行的。雙峰式的組合以及總體上缺乏中性物質(zhì)明 顯

49、地表明鐵鎂質(zhì)和長(zhǎng)英質(zhì)這兩種不同的巖漿來(lái)源（圖5）0痕量元素進(jìn)一步地排除了鐵鎂質(zhì) 和長(zhǎng)英質(zhì)巖石是同源巖漿系列的端成分的可能性。在兩種高排斥元素（zi對(duì)nb,圖9）趨 勢(shì)圖上，玄武巖和流紋巖形成帶有不同趨勢(shì)的不同的組合，表明不同的巖漿源。如果流紋巖 和玄武巖是同源巖漿而且它們形成于結(jié)晶分異或巖漿混合，那么，一種單趨勢(shì)將被期待。類似于洋島玄武巖的地幔源表明韋姆蘇塔玄武巖根據(jù)yb/ta對(duì)y/nb和ce/nb對(duì)y/nb 圖中的位置，是處于洋島玄武巖的區(qū)域（圖10）。較低的mg值（100mg/（mg+fe+2）j）,范 圍從42到67（表1）,主要在53的位置，表明玄武巖不是原生的。在玄武巖中的橄欖石和 斜長(zhǎng)石的斑晶表明分異作用可能在它們的形成過(guò)程屮扮演著某種角色。但是，主要元素圖（圖 5）沒(méi)有表現(xiàn)出可能指示分異的范圍和所包含的相的組合趨勢(shì)。fe、ti和p的較高量級(jí)表明 fe-ti氧化物和磷灰石的分異僅僅是次要的。相似地，ai和sr的較高量級(jí)表示