2013, Vol. 29
2. 中国地质调查局发展研究中心，北京 100037;
3. 中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029;
4. 中国石油大学胜利学院，东营 257097
2. Development Research Center, China Geology Survey, Beijing 100037, China;
3. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
4. Shengli College, China University of Petroleum, Dongying 257097, China
松辽盆地是我国较大的中新生代陆相含油气盆地，具有断陷-坳陷双重结构的大型叠合盆地(高瑞祺和蔡希源, 1997; Wang et al., 2006; 赵文智等, 2008; 侯启军等, 2009)。盆地上部坳陷主要是沉积盖层，下部断陷为火山岩夹煤系地层(Wang et al., 2002; 赵文智等, 2008)。上部坳陷层已发现大小油田几十个，油气资源相当丰富。随着勘探的深入，先后在徐家围子、长岭、德惠等断陷的火山岩储层内获得了5000亿方以上三级储量，展示了松辽盆地深层超万亿方的勘探潜力(Feng, 2008; 王璞珺和冯志强, 2008)。
松辽盆地深层火山岩气藏作为一种非常规的油气藏类型，在储层岩性岩相特征、岩石物理性质、储层物性、天然气成因及气藏形成机理等方面取得了重要进展(戴金星等, 2001; Li et al., 2006; 王璞珺等, 2006; 王璞珺和冯志强, 2008; 冯子辉等, 2008, 2010; 赵文智等, 2008; 王先彬等, 2009)，明显推进了火山岩气藏的勘探与开发。研究表明，营城组火山岩喷发时代为早白垩世，岩性以酸性火山熔岩及火山碎屑岩为主，中基性岩相对较少(Wang et al., 2002; 章凤奇等, 2007; 王璞珺和冯志强, 2008)。目前对于营城组酸性火山岩成因仍存在分歧，部分学者认为酸性火山岩与中性火山岩具有相似源区，母岩浆来自被交代的岩石圈地幔，具有相对稍低的Nd而较高且变化较大的Sr比值，酸性火山岩经历了不同程度的地壳混染(Wang et al., 2006; 章凤奇等, 2007)，另一部分作者认为，基性岩岩浆来自被富集了的亏损地幔源的部分熔融，酸性火山岩为亏损地幔初生地壳的部分熔融且受到上部地壳混染(高研, 2008; 陈井胜, 2009; 宋立忠等, 2010)。酸性火山岩是营城组火山岩储层的重要组成部分，因此弄清酸性火山岩成因对正确认识储层形成机理与分布规律具有重要意义。本文以盆地徐家围子、长岭、德惠等断陷营城组酸性火山岩为研究对象，通过系统地球化学分析测试，揭示酸性岩成因及形成环境。
1 区域地质背景和岩石学特征我国东北地区位于中亚造山带的最东端(图 1a)，处于西伯利亚板块、华北板块和西太平洋板块交汇地带(Jahn et al., 2000; 张兴洲等, 2006)。本区显生宙经历了复杂的演化历史，蛇绿岩套和深大断裂的发现表明本区由若干微板块拼接而成(Yan et al., 1989; Li, 2006)，一般认为东北地区古生代处于古亚洲洋构造域演化阶段，区内额尔古纳-兴安、松嫩-张广才岭和佳木斯等微板块拼合而成的古陆块分别与华北板块和西伯利亚板块完成拼贴，但对各微板块之间以及板块之间的拼接碰撞时间和方式仍存在较大分歧(张贻侠等, 1998; Li et al., 2004; 张兴洲等, 2006)。中新生代开始受太平洋板块斜向俯冲作用，进入环太平洋构造域演化阶段，导致众多伸展断陷盆地和大规模火山爆发(刘嘉麒, 1999; Wu et al., 2000)。
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图 1 松辽盆地构造位置与采样井分布图(据Meng, 2003; 赵文智等, 2008; 侯启军等, 2009) (a)-区域位置；(b)-松辽盆地深层构造单元；(c)-取样井分布；(d)-松辽盆地东西向剖面 Fig. 1 Simplified geological map of Songliao Basin and locations of sampling boreholes (modified after Meng, 2003; Zhao et al., 2008; Hou et al., 2009) (a)-simplified geological map; (b)-tectonic units in deep of Songliao Basin; (c)-locations of sampling boreholes; (d)-EW section of Songliao Basin |
东北地区晚中生代发生了强烈的构造岩浆活动，产生了大规模的侵入岩和喷出岩，占东北地区60%左右(Zhang et al., 2010)。岩石学及地球化学研究表明，火山岩以中酸性岩类为主，基性岩相对较少，近年来，大量高精度火山岩锆石U-Pb年龄显示大兴安岭晚中生代火山活动分为晚侏罗世和早白垩世两期，早白垩世活动较为强烈，年龄峰值集中在125Ma年左右(Zhang et al., 2008a; Zhang et al., 2010)，其中大兴安岭南部火山活动在120Ma左右基本结束，而北部火山活动一直持续到105Ma左右(Zhang et al., 2010)。钻孔揭示，在盆地基底、火石岭组、营城组、青山口组等中也见有大量火山岩(Wu et al., 2001;Wang et al., 2002; 王璞珺等, 2010)，对这些火山岩成因研究是探讨松辽盆地形成与演化的重要途径之一。
本研究所选样品为松辽盆地徐家围子、长岭、德惠等断陷内营城组酸性火山岩(图 1b, c)。最新数据显示，松辽盆地营城组火山岩年龄集中在115~109Ma，为早白垩世(章凤奇等, 2008; Zhang et al., 2011)。火山岩沿主断层两侧呈串珠状分布，火山岩厚度从几米到几百米不等，岩性以流纹岩和流纹质火山碎屑岩为主。主要岩石类型如下：
流纹岩 流纹岩是松辽盆地钻井岩心揭示出的最多的岩石类型之一，岩心观察其颜色主要为灰白色、灰色，其次为灰绿色。流纹岩一般为斑状或隐晶质结构，可见明显的流纹构造，显微镜下，流纹岩呈斑状结构，斑晶含量一般维持在5%左右，最多不超过10%，主要为石英和碱性长石(5%)，少量斜长石(1%)，极少数云母、磷灰石和钛铁氧化物。基质大部分已经脱玻化，具有明显的球粒结构或霏细结构。
英安岩 岩石多呈深灰色，浅灰绿色，常见斑状结构，斑晶较少，低于5%，包括斜长石、石英或透长石等，极少见辉石、黑云母或角闪石，基质多为隐晶质-半晶质结构、霏细结构，有的可见流纹构造。
流纹质晶屑(岩屑)凝灰岩 晶屑凝灰岩中的晶屑以碱性长石、石英为主，石英多已被溶蚀成港湾状、浑圆状，岩屑主要是火山喷发过程中卷入的围岩物质。基质具凝灰结构，一般呈霏细状，部分基质发生重结晶，很难分清颗粒边界。
流纹质角砾熔岩 角砾成分复杂，有石英岩、泥岩、流纹岩和变质岩等，角砾大小不一，0.2~20mm不等，含量5%~20%；基质主要是流纹质，具有凝灰结构。
熔结凝灰岩 颜色主要为肉红色，其次为灰色、灰白色等，部分含有长石、石英晶屑，含量小于30%，基质中常含浆屑，呈透镜状、撕裂状，熔结结构，常见假流纹构造。
2 实验样品选择与实验方法采集样品过程中尽量挑选了新鲜未蚀变火山岩，经过手标本粗选和薄片鉴定，兼顾样品空间分布，选择松辽盆地南部长岭及德惠断陷9口钻井内的23块样品进行主量、微量及Sr-Nd-Pb同位素测试(图 1c)，样品粉碎过程中，剔除明显的风化和蚀变岩屑及杏仁体，尽量选其基质未发生过脱玻化或重结晶等作用的样品。但盆地火山岩埋深于3000m以下地层，长期受热液活动、埋深变质、低温水合作用和长英质基质本身脱玻化作用等影响，可能会导致某些元素含量的增加或减少，稀土元素及高场强元素基本不受影响。
所有样品测试工作在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室完成。主量元素使用X-射线荧光光谱仪(XRF-1500)采用外标法测定，分析误差优于5%。微量元素利用酸溶法制备样品，使用ICP-MS(Element Ⅱ)标准曲线法测试，用国家标准参考物质GRS1(花岗岩)进行质量监控，绝大多数元素RSD≤10。Sr-Nd同位素组成用德国Finnigan公司生产的MAT262热电离质谱仪测定。Sr同位素比值采用86Sr/88Sr=0.1194进行质量分馏校正；Nd同位素比值采用146Nd/144Nd=0.7219进行校正。
3 分析结果 3.1 主量元素分析结果见表 1。为更全面了解松辽盆地营城组酸性火山岩特征，除本次研究所测样品以外，本文作图过程中引用了作者已发表的徐家围子营城组流纹岩(孟凡超等, 2010)和前人对松辽盆地营城组火山岩地球化学测试结果(郭军等, 2000; 杨峰平, 2005; Wang et al., 2006; 章凤奇, 2007; 章凤奇等, 2007, 2009; 陈井胜, 2009; 宋立忠等, 2010)。
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表 1 松辽盆地营城组酸性火山岩主量元素(wt%) 和微量元素(×10-6)含量 Table 1 Contents of major e1ements (wt%) and trace e1ements(×10-6) of acid Vo1canic rocks from Yingcheng Formation in Song1iao Basin |
TAS图上(图 2)，本文自测样品主要投影在流纹岩、英安岩和粗面岩范围内。酸性岩普遍高硅(SiO2为64.87%~76.69%，平均70.96%)、高碱(K2O+Na2O=4.09%~10.43%，平均7.76%)，K2O/Na2O=0.64~ 38.64，平均5.09，大部分样品显著富钾。Al2O3为7.42%~17.03%，平均12.47%，全铁(Fe2O3T)为1.86%~4.74%，低MgO(0.05%~1.84%，平均0.58%)、CaO(0.05%~3.88%，平均1.20%)、P2O5(0.01%~0.19%，平均0.06%)。根据TiO2含量，营城组火山岩可以明显分为两组，即高Ti酸性火山岩和低Ti酸性火山岩(图 3)。高Ti酸性火山岩(TiO2＞0.45%)，SiO2含量介于64.87%~68.79%之间；低Ti酸性火山岩(TiO2＜0.4%)，SiO2含量为68.93%~76.69%。综合前人所测该区数据，在SiO2与其它主量元素相关图上(图 4)，高Ti酸性火山岩及亚碱性中基性岩的Na2O、K2O与SiO2呈明显正相关，MgO、CaO、FeO、P2O5、Al2O3、TiO2与SiO2均呈负相相关，暗示两者存在演化关系；而低Ti酸性火山岩各主量元素与SiO2相关性不明显，缺少中性岩，表明低Ti酸性岩与本区碱性基性岩不存在演化关系。
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图 2 松辽盆地营城组酸性火山岩TAS图解(据Le Bas et al., 1986; Le Maitre et al., 1989) 碱性亚碱性系列界限据Irvine and Baragar (1971) Fig. 2 TAS diagram for the acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin (after Le Bas et al., 1986; Le Maitre et al., 1989) The alkaline boundary in TAS diagram is after Irvine and Baragar (1971) |
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图 3 松辽盆地营城组酸性火山岩SiO2与TiO2相关图 Fig. 3 SiO2 vs. TiO2 for the acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin |
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图 4 松辽盆地营城组火山岩主量协变图 图 7、图 9-图 12图例同此图 Fig. 4 Major elements vs. SiO2 diagrams for acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin Symbols in Fig. 7, Fig. 9-Fig. 12 as same as those in this figure |
松辽盆地营城组低Ti酸性火山岩∑REE介于129.7×10-6~597.4×10-6，平均416.9×10-6；轻稀土略富集，(La/Yb)N=5.51~11.77，平均9.00；重稀土内部分馏不明显，(Dy/Yb)N=1.04~1.49；强烈的负铕异常，δEu为0.16~0.56。高Ti酸性火山岩∑REE为76.57×10-6~188.9×10-6，明显低于低Ti酸性火山岩稀土总量，轻稀土富集，(La/Yb)N=8.33~11.35，平均10.20，比高Ti酸性火山岩富集明显。弱铕负异常，δEu为0.66~0.75。在稀土元素配分曲线图(图 5)上，高Ti及低Ti酸性火山岩均表现出稀土元素轻微右倾，低Ti酸性火山岩Eu负异常程度明显高于高Ti酸性火山岩，低Ti酸性火山岩MREE和HREE平缓，无明显分馏，高Ti酸性火山岩MREE略向下凹，而HREE略有上凸。
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图 5 松辽盆地营城组酸性火山岩球粒陨石标准化稀土配分图(标准化值据Anders and Grevesse, 1989) Fig. 5 Chondrite-normalized rare earth element pattern of acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin (normalized values after Anders and Grevesse, 1989) |
蛛网图(图 6)上，松辽盆地酸性火山岩均表现出强不相容元素K、Rb、Th、U、Pb正异常，Nb、Ta等高场强元素弱亏损。但是低Ti酸性火山岩的Zr、Y、Th、Rb、Nb明显高于高Ti酸性火山岩，而Sr含量远远低于高Ti酸性火山岩(表 2)。低Ti酸性火山岩具有较明显的Sr、P、Ti负异常，该特点与大兴安岭地区A型花岗岩及A型流纹岩特征极为相似(葛文春等, 2000; Wu et al., 2002)，表明该类岩石经历了较强的斜长石、磷灰石、钛铁矿分离结晶或者熔融源区残留上述物质。微量元素变异图解上，高Ti酸性火山岩和钙碱性中基性岩SiO2与强不相容元素Ba、Rb、Th、U呈明显正相关，而与Sr、La、Nb、Zr呈明显负相关(图 7)，低Ti酸性火山岩与钙碱性中基性岩及高Ti酸性岩相关性不明显，此外Sr与Eu/Eu*(即δEu) 相关图上 (图 8)，高Ti与低Ti酸性火山岩无明显相关性，表明两者不存在斜长石分离结晶作用。
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图 6 松辽盆地营城组酸性火山岩原始地幔标准化微量元素蛛网图(标准化值据Sun and McDonough, 1989) Fig. 6 Primitive mantle-normalized trace element pattern of acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin (normalized values after Sun and McDonough, 1989) |
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表 2 松辽盆地营城组低Ti和高Ti酸性火山岩典型地球化学对比 Table 2 Geochemical characteristics of the high- and low-Ti groups of acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin |
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图 7 松辽盆地营城组火山岩微量协变图 Fig. 7 Trace elements vs. SiO2 diagrams for acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin |
3.4 Sr-Nd同位素
Sr-Nd同位素测试结果列于表 3，本文选择115Ma进行了酸性火山岩Sr-Nd同位素值校正。
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表 3 松辽盆地营城组酸性火山岩Sr-Nd分析结果 Table 3 Sr-Nd analysis results of acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin |
松辽盆地营城组酸性火山岩的(87Sr/86Sr)i值依据岩石TiO2含量也分为两组，低Ti酸性火山岩的(87Sr/86Sr)i值变化较大，介于0.703940~0.705245，平均0.704738，高Ti酸性火山岩的(87Sr/86Sr)i值相对集中，介于0.704270~0.706025，平均0.705029。酸性火山岩的(143Nd/144Nd)i变化范围较窄(CHS105-2除外，εNd=-6.19)，εNd(t)介于-1.21~3.38，大部分为正值。Sr-Nd相关图(图 9)上，样品落在地幔序列的右侧，松辽盆地酸性火山岩正的εNd(t)值特点与东北地区显生宙造山带花岗岩、大兴安岭地区酸性岩十分类似(Wu et al., 2000; 葛文春等, 2000; Wu et al., 2002; Guo et al., 2007, 2009)。值得一提的是，低Ti酸性火山岩(87Sr/86Sr)i值与εNd(t)相对较广，(87Sr/86Sr)i值具有向地壳方向演化的趋势。高Ti酸性火山岩的初始Sr、Nd值变化范围较小，相对集中且与中基性火山岩投点相似。
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图 9 松辽盆地营城组火山岩(87Sr/86Sr)i-εNd(t)图(据Wu et al., 2000; Wang et al., 2006; Haapala et al., 2007) Fig. 9 (87Sr/86Sr)i vs. εNd(t) diagram for acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin (after Wu et al., 2000; Wang et al., 2006; Haapala et al., 2007) |
酸性火山岩是岩浆演化最后阶段的产物，是活动大陆边缘、大陆裂谷、大火山岩省等大陆火成作用的重要组成部分(McCulloch et al., 1994; Feeley and Dungan, 1996; Pankhurst et al., 2000; Riley et al., 2001; Miller and Harris, 2007)，其成因研究对认识大陆地壳火成作用及壳幔关系具有重要意义(Annen et al., 2006)。目前认为酸性岩成因主要有两种模式：一种是中基性岩浆的分离结晶，通常基性母岩浆经过90%的分离结晶作用才可以产生一定量的酸性岩浆(Wilson, 1993)，常用来解释规模较小的酸性岩浆成因(Shinjo and Kato, 2000)；另一种是玄武质岩浆底侵导致地壳岩石部分熔融，以中酸性岩为主的分布面积广的酸性岩一般认为与地壳熔融有关(Bryan et al., 2002; Yamamoto, 2007)，但无论哪种成因酸性岩受地壳混染是不可避免的(Mingram et al., 2000)。
4.1 松辽盆地营城组酸性岩源区特征对于松辽盆地营城组火山岩源区，前人早有论述，部分学者认为火山岩源区与洋壳俯冲引起幔源物质熔融有关，包括蒙古-鄂霍次克海闭合和古太平洋板块俯冲两种机制(闫全人等, 2002; Wang et al., 2006)。另一部分学者认为，火山岩源区与晚中生代岩石圈拆沉减薄软流圈上涌导致的岩石圈新生物质熔融有关，包括亏损地幔和新生地壳物质(章凤奇等, 2009; 陈井胜, 2009; 宋立忠等, 2010)。松辽盆地中基性火山岩Sr、Nd同位素比值位于地幔演化序列上，εNd低于亏损地幔(图 9)。中基性岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素，亏损高场强及重稀土元素，Nb、Ti、P负异常，其源区可能与早期板块俯冲有关(Wang et al., 2006)，也可能是来自被富集的亏损地幔(宋立忠等, 2010)，与这些中基性岩具有连续演化趋势的高Ti酸性火山岩所占比例较小，并不是本区岩浆活动的主体，高Ti酸性火山岩与本区中基性火山岩岩浆具有一定演化关系。低Ti酸性火山岩分布面积广、体积大，是营城组火山岩的主体部分，与少量碱性基性岩呈双峰式产出(图 2)，缺失中性岩，与碱性基性岩不存在演化关系。这类酸性岩具有较低的Ba、Sr、P、Ti，极低的MgO、MnO、CaO，以及HFSEs(Nb、Ta、Zr、Hf)相对弱亏损，但硅、钾和放射性Pb同位素值高(孟凡超等, 2010)，不相容元素(K、Rb、Th、U、Pb)强烈富集，类似于地壳熔融产生的流纹岩。然而一般正常的上、下地壳熔融产生的酸性火山岩，均具有较高的Sr比值及负的εNd值(Ben et al., 1984; Plank and Langmuir, 1998)，本区低Ti酸性火山岩总体具有相对低Sr比值、正的εNd值(个别受混染样品除外)，年轻的Nd模式年龄(631~979Ma，CHS105-2, 1580Ma除外)，表明其源区与幔源物质或新生地壳有密切关系。然而源区直接来自亏损地幔且伴随少量地壳物质混染的假设很难解释如此大规模的酸性岩浆作用。另一种可能是低Ti酸性火山岩来源于刚从地幔分异出来的新的地壳物质。Sr-Nd图上(图 9)，低Ti酸性火山岩主要分布在东北地区新生地壳与下地壳之间，靠近新生地壳端元，暗示其源区为大比例新生地壳与部分下地壳混合的部分熔融。
原始岩浆在上升过程中完全不受地壳混染是不可能的，研究表明地壳混染可导致Sr含量降低，Pb及La/Nb增大(Riley et al., 2001)。La/Nb-87Sr/86Sr相关图上(图 10)，Sr比值在很小范围内波动，而La/Nb变化范围较大，暗示岩浆遭受不同程度地壳混染，高Ti酸性火山岩Nb、Ta亏损即可能是地壳混染所致。中国东北地区岩石圈普遍存在低Sr、正εNd的新生地壳物质(Jahn et al., 1999; Wu et al., 2002)，可能参与了高Ti酸性火山岩源区演化过程。另外低Ti酸性火山岩的(87Sr/86Sr)i值范围变化较大(0.703940~0.705245)，部分样品Sr比值与黑龙江麻山二叠纪变质沉积岩接近(图 9)，表明局部地区火山岩的岩浆在演化过程中受上地壳强烈混染(Wang et al., 2006)，但由于松辽盆地不存在大规模前寒武基底或规模较小(Wu et al., 2001)，因此本区岩浆基本未受到老地壳混染或混染规模很小。
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图 10 La/Nb-87Sr/86Sr相关图 Fig. 10 La/Nb vs. 87Sr/86Sr |
松辽盆地营城组高Ti酸性火山岩的主量元素、微量元素与盆地内同时期亚碱性中基性岩具有连续的演化趋势(图 2、图 4、图 7)，以及高Ti酸性火山岩与亚碱性中基性岩具有相似的87Sr/86Sr值(图 11)，表明两者具有同源岩浆演化关系，高Ti酸性火山岩由亚碱性中基性岩浆分离结晶形成。一般认为，由地幔部分熔融直接生成酸性岩浆的可能性极小(Martin, 1999)，岩浆演化早期阶段玄武岩→玄武安山岩→安山岩中橄榄石、辉石逐渐消失，出现角闪石，从英安岩→流纹岩，斑晶中斜长石、黑云母含量减少，而钾长石和石英含量逐渐增加。从玄武岩→玄武安山岩→粗面安山岩→高Ti酸性岩，随着SiO2含量增加，Al2O3、MgO、P2O5、CaO、TiO2、Fe2O3T含量逐渐降低，Na2O、K2O含量增高，以及Ba、Sr、P、Eu、Ti等负异常，暗示高Ti酸性火山岩经历了斜长石、角闪石、磷灰石、钛铁矿等分离结晶作用。轻微负Eu异常变化表明流纹岩可能经历了斜长石分离结晶作用，同时由于斜长石的Ca离子半径与Sr相近，斜长石的分离结晶还可能导致Sr的亏损和Al2O3的降低，强不相容元素Rb在斜长石分离结晶过程中倾向于残留在熔体相导致Rb的含量有所增加(Han et al., 1997)(图 7)。SiO2和P2O5呈负相相关及P的亏损暗示高Ti酸性火山岩存在磷灰石分离结晶作用。Ti在岩浆岩中易形成独立矿物相，高Ti酸性火山岩中Ti弱亏损可能主要受控于钛铁氧化物类的轻度分离结晶。
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图 11 SiO2与87Sr/86Sr相关图 Fig. 11 SiO2 vs. 87Sr/86Sr |
在缺少含水相和碱性长石的简单玄武岩浆分离结晶过程中，Rb和Ba的地球化学行为是相同的，其比值保持稳定，而在云母不一致熔融的地壳岩石部分熔融时发生明显分馏(Harris and Inger, 1992)，因此Rb/Ba值特征可能为辨别分离结晶与部分熔融提供较好的地球化学指标。松辽盆地营城组高Ti酸性火山岩Rb/Ba比值基本保持恒定(0.15~0.37，平均0.22)，而低Ti酸性火山岩Rb/Ba比值变化较大(0.23~6.41，平均2.36)，表明前者起源于基性岩分离结晶而后者起源于地壳部分熔融。同时本区低Ti酸性火山岩规模远远大于高Ti酸性岩，与前文所述分离结晶形成酸性岩一般规模较小，而部分熔融形成的酸性岩规模较大相吻合。低Ti酸性火山岩Ba、Sr、P、Ti等微量元素强烈亏损，且微量协变图解上(图 7)并未表现出与基性岩的明显岩浆演化趋势，相反，不相容元素丰度范围变化较大(图 7)。这些都说明低Ti酸性火山岩源区经历了不同程度的部分熔融，推测其源区残留相中含有斜长石、磷灰石和钛铁矿，可能是源区低程度部分熔融结果，与低Ti酸性火山岩中多见碱性长石和石英斑晶而缺少斜长石斑晶相吻合。
4.3 成因模式东北地区晚中生代受古太平洋板块俯冲影响，处于岩石圈拆沉减薄的伸展环境，伴随一系列构造-岩浆事件(Wu et al., 2002; Zhang et al., 2008a, 2010; Zhang et al., 2011)。该区中生代花岗岩和流纹岩相似性以及与基性岩之间的相关性表明，它们是统一构造-岩浆体系的产物，共同制约于古亚洲洋闭合后大陆伸展及古太平洋板块俯冲的构造环境(林强等, 2000; Fan et al., 2003; 林强等, 2004; Zhang et al., 2008b)。研究表明古亚洲洋闭合过程中，整个兴蒙造山带通过板块俯冲、碰撞不断形成由幔源物质组成的新地壳，东北地区作为兴蒙造山带东端部分，大部分花岗岩Nd模式年龄小于1000Ma，以年轻地壳为主(Wu et al., 2000)。不同岩石地球化学的差异性反映壳-幔物质不同地球化学过程。
松辽盆地营城组酸性火山岩成因始终存在分歧，一方面由于酸性火山岩经历了高度分异，不易反映源区特征；另一方面不同学者各自集中几个钻孔岩芯，难免具有局限性。从而出现了不同观点，部分学者认为酸性火山岩来自被富集了的亏损地幔部分熔融(Wang et al., 2006; Zhang et al., 2011)，但这很难解释研究区缺少基性岩而有大规模酸性岩，地幔物质直接部分熔融很难形成如此规模的酸性岩浆；另一部分学者认为这些酸性岩来自区域岩石圈新生地壳部分熔融(宋立忠等，2010)，这又无法解释局部地区酸性火山岩的分离结晶过程。由此可见，本区酸性火山岩成因十分复杂。
本文在详细分析松辽盆地徐家围子、长岭、德惠、古龙等断陷酸性火山岩地球化学数据基础上，且综合了前人对该区火山岩的测试数据，系统探讨盆地营城组酸性火山岩成因。将这些酸性火山岩分为高Ti和低Ti两类，对研究其成因和形成环境具有重要意义。本区早白垩世晚期营城组两类酸性火山岩同样具有正的Nd同位素值和年轻的Nd模式年龄，意味着这两种成因的酸性火山岩源区均较为年轻。酸性岩类构造判别图解上(图 12)，营城组低Ti流纹岩均投影在板内伸展环境(WPG)而高Ti酸性火山岩主要投影在同碰撞或火山弧范围内。但是，构造判别图上的差异反映的是源岩的形成环境而非岩石形成的构造环境，即微量元素和同位素资料对源区性质的反映程度要高于作用于这些物质的各种构造作用反映程度(Roberts and Clemens, 1993)。由此可见，高Ti酸性火山岩源区形成类似于相对亏损的岛弧玄武岩源区，源区的形成与早期大陆边缘或岛弧的岩浆作用有关。前中生代古亚洲洋闭合过程中，俯冲大洋板块与地幔物质相互作用形成了相对弱亏损的源区，晚中生代东北受古太平洋板块俯冲影响，源区部分熔融后，在岩浆演化过程中受地壳同化混染(AFC)形成高Ti酸性火山岩。与此同时，受岩石圈减薄软流圈上涌影响，新生地壳与下地壳物质发生混合熔融，岩浆在上升过程中受上地壳不同程度混染形成了大规模的低Ti酸性火山岩。
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图 12 松辽盆地营城组酸性火山岩构造判别图(据Pearce et al., 1984) ORG-洋中脊花岗岩;syn-COLG-同碰撞花岗岩;VAG-火山弧花岗岩;WPG-板内花岗岩;A1-非造山环境;A2-造山后环境 Fig. 12 Tectonic setting diagrams for acid volcanic rocks from Yingcheng Formation in Songliao Basin (after Pearce et al., 1984) ORG-oceanic ridge granite; syn-COLG-syn-collision granite; VAG-volcanic arc granite; WPG-within plate granite; A1-anorogenic environment; A2-post-orogenic tectonic setting |
(1) 松辽盆地营城组酸性火山岩分为低Ti酸性火山岩和高Ti酸性火山岩两类，低Ti酸性火山岩(TiO2＜0.4%)SiO2含量为68.93%~76.69%，高Ti酸性火山岩(TiO2＞0.45%)SiO2含量介于64.87%~68.79%之间。
(2) 高Ti酸性火山岩规模较小，在主量元素、微量元素、矿物组成上与亚碱性中基性岩呈连续变化趋势且具有相似的Sr-Nd同位素组成，其岩浆主要来自于被富集的亏损地幔部分熔融后分离结晶形成。低Ti酸性火山岩与碱性基性岩呈双峰式组合，规模巨大，主量、微量元素及同位素离散性强，其岩浆主要来自区域岩石圈新生地壳部分熔融，在上升过程中经历了不同程度地壳混染。
(3) 两类酸性火山岩均与古太平洋板块俯冲引起岩石圈拆沉减薄软流圈上涌有关，地球化学的区别表明两者在源区形成、岩浆演化及上下地壳混染方面存在差异性。晚中生代东北地区受古太平洋板块俯冲影响，被富集的亏损地幔源区部分熔融，在岩浆演化过程中经历了一定分离结晶作用形成高Ti酸性火山岩岩浆。与此同时，新生地壳与下地壳物质发生混合熔融，受地壳不同程度混染后形成了大规模的低Ti酸性火山岩岩浆。
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