1 研究背景

老虎山火山位于吉林省吉林市大口钦镇北部，是依兰—伊通断裂中段（吉林省内属伊通—舒兰断裂舒兰段）大口钦单成因火山群的重要组成火山之一，火山区广泛分布有含地幔橄榄岩包体的碱玄岩。部分地质学者对研究区及邻区出露的玄武质火山岩做了一些基础性研究工作，集中于岩石地球化学方面，以探讨岩浆源区性质及构造背景，如：宋海峰等（2008）在依兰地区原黑龙江群中发现了一套火山碎屑岩，通过岩相学和地球化学特征，分析其原岩为形成于大洋板内洋岛环境的碱性玄武岩；李忠水等（2015）对长白山境内新屯子地区的新生代玄武岩进行岩石学和地球化学研究，认为其属于中新世裂隙式火山喷发产生的大陆溢流拉斑玄武岩，岩浆源区为软流圈地幔；邓承来等（2018）对伊通大孤山玄武岩进行了岩石学和地球化学研究，发现其属于板内环境的洋岛碱性玄武岩。以上对区域火山岩成岩岩浆源区和构造背景的研究尚缺乏同位素地球化学研究，且未考虑伊通—舒兰断裂带对火山岩形成及演化的影响。

2 研究内容

为了深入了解与探讨研究区玄武质火山的年代学、地球化学、火山成因及其与区域断裂构造演化的耦合性，在遥感解译、深部地球物理资料和1∶5万大比例尺野外地质构造调查的基础上，分析吉林省中部大口钦地区老虎山火山区出露的碱玄岩分布特征，对其开展年代学、元素地球化学和全岩铅同位素分析与研究，并结合伊通—舒兰断裂时空演化及深部地球物理资料解译，深入剖析吉林省中部单成因火山成因及岩浆作用的动力学背景。在碱玄岩元素地球化学分析的基础上，与区域研究成度较高的长白山火山区玄武质火山岩进行对比，深入分析研究区玄武质火山岩类型及岩浆源区特征，并对成岩构造环境进行判别。

3 研究结果 3.1 成岩时代

老虎山火山椎体底部获取的碱玄岩K-Ar同位素年龄为13.2±0.4 Ma，顶部获取的碱玄岩年龄为7.3±0.1 Ma（吉林省地质矿产局，1988），指示了区域该期次的玄武质岩浆作用开始于中新世塞拉瓦莱期，结束于托尔托纳期。结合区域上的长白山火山区火山岩时代或岩浆喷溢时间，我们进一步认为，研究区老虎山碱玄岩形成时代与长白山火山造高原阶段存在时间上的耦合关系，并与该阶段玄武质岩浆喷溢产物奶头山组玄武岩的成岩时代相近（约13.0 Ma），可能与东北部地区发生的玄武岩高原隆起乃至太平洋板块俯冲欧亚大陆有着密切关联。结合野外地层之间的覆盖接触关系及成岩年龄，研究区内出露的老虎山碱玄岩应归属为老爷岭组玄武岩。

3.2 岩石地球化学特征

本研究中，碱玄岩的全碱含量值范围为6.88—7.94 wt.%，具有偏低的A/CNK值（0.67—0.61）和高的Mg^#值（61.11—58.05），富集高场强元素，如Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf等元素，相对弱富集大离子亲石元素，如Rb、Ba、K等元素，LREE/HREE比值范围在11.32—10.66，δEu（1.05—0.97）呈正异常，与长白山火山区玄武质火山岩具有相似的元素地球化学特征，均具有富钾、准铝质火山岩系列的元素地球化学属性。

全岩中²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb的比值分别为17.675—17.661、15.457—15.451和37.692—37.652，样点均集中落于大洋中脊型玄武岩（MORB）区域上方与下地壳区域范围交会处的地球等实线（4.55 Ga）附近，一定程度上表现出向洋岛型玄武岩（OIB）演化的趋势（图 1）。在Th/Hf—Ta/Yb源区判别与Th/Yb—Ta/Yb形成环境图中，样品点落在地幔热柱玄武岩区和板内交代富集型地幔源区（图 2）。以上地球化学特征值及结果表明，研究区碱玄岩初始成岩岩浆可能来自于具有OIB属性的板内地幔交代作用。

3.3 构造意义

从渐新世到中新世，太平洋板块与欧亚板块的相对汇聚速率明显增大，伸展活动逐渐减弱，对应挤压构造活动逐渐凸显。进入早中新世—中中新世，太平洋板块与欧亚板块的相对汇聚速率减慢，区域开始发生伸展作用。进入晚中新世至上新世，汇聚速率再次明显增大，诸多早期的伸展盆地进入整体抬升或缩减期，约在15.0 Ma前，东亚大陆边缘主要以EW向挤压环境为主（Yin et al，2012），与之相对应的是东亚大陆东部边缘一系列弧后盆地的裂解以及逆冲断层与褶皱带的发育。而且，在本次野外火山地质调查中发现，在研究区内分布的老黑山、黑山背、四方山、分水岭、老君庙等多个单成因火山沿伊通—舒兰断裂呈NE向规律性线性排列，区内发生的构造地震大部分亦沿该断裂段规律性分布。结合晚新生代伊通—舒兰断裂构造演化背景（Sheng et al，2015）、区域晚新生代玄武质岩浆作用（徐义刚等，2018）、研究区碱玄岩的形成时代和其具有的碱性玄武岩特征来看，老虎山火山区碱玄岩成因/火山成因应与太平洋板块对欧亚板块的俯冲作用有关，且在晚新生代中新世（13.0—7.0 Ma），火山区整体处于以伸展为主的构造活动环境中，伊舒断裂的存在为火山深部的岩浆上升和裂隙式喷发提供了通道和空间。

4 结束语

本研究对老虎山火山区出露的玄武质火山岩深入开展了年代学、地球化学、火山成因及与伊通—舒兰断裂演化耦合性的分析与研究，为探索吉林省中部单成因火山成因及区域岩浆—构造演化过程提供了科学证据。