1.下二疊統火山巖地層及主要巖石類型
研究區早二疊世火山活動最強烈，先後有三次大規模火山噴發，形成了分布最廣、厚度最大的大石寨組第壹、二、四巖性地層，其分布範圍東起蘇查，西至阿不都敖包及中蒙邊境地區。主要巖性組合為壹套輕度變質的酸性火山熔巖和火山碎屑巖夾中酸性火山熔巖和火山碎屑巖，總厚度8267 m。大石寨組火山巖中有兩層碳酸鹽巖和正常碎屑巖，即大石寨組第二巖性段底部的碳酸鹽巖和第三巖性段的砂質泥質板巖，碳酸鹽巖中含有腕足動物和百合莖化石。火山巖與正常沈積巖均為整體接觸或平行不整合接觸，呈漸變過渡關系。早二疊世火山巖層位穩定，呈東北帶狀分布，屬於海相裂隙噴發類型。
第壹次火山噴發:早二疊世第壹次火山噴發形成大石寨組第壹巖性段，分布於研究區西部額爾德尼的陶格圖-哈那音嘎木音吐魯木地區；巖石類型主要為片巖流紋質結晶凝灰巖、熔結凝灰巖和變質流紋巖，夾英安巖結晶凝灰巖和安山玢巖薄層，厚度為365，438+0.66 m
第二次火山噴發:大石寨組第二巖性段由早二疊世第二次火山噴發形成，分布於蘇查、哈布其勒、溫多爾努如、阿敦楚魯，主要為壹套酸性火山巖，厚2296m；；巖性組合以流紋質結晶凝灰巖為主，其次為流紋巖、英安巖結晶凝灰巖和英安巖。這套地層構成了蘇茶礦床的直接容礦巖石。
第三次火山噴發:早二疊世第三次火山噴發形成大石寨組第四巖性段，連續分布於瑪提尼、敖包圖、哈爾敖包、比勒滾、烏蘭哈達。巖性組合下部以片狀變質流紋巖凝灰巖為主，夾理化變質流紋巖和微晶凝灰巖；中上部為片巖變質流紋巖微晶凝灰巖、含數千英安巖微晶凝灰巖的變質流紋巖和變質英安巖，厚度為2805米。主要巖石類型的巖石學特征如下:
變質流紋巖:灰白色，變斑狀結構，以微尺度變粒片麻巖結構為基質，平行構造。斑晶以應時和鉀長石為主，其次為斜長石，大多溶解成圓形或港灣狀，部分長石呈碎片狀，含量5%，粒度0.5~ 1 mm，新生礦物為應時(80%)和絹雲母(10% ~ 15%)。
片理化變質流紋質凝灰巖熔巖:灰白色，殘余晶體結構，基質為微花崗變晶質結構，微平行結構或流動結構。晶屑以粉砂質應時為主，有伸長，再生多齒棱發育，含量5% ~ 10%。斑狀晶體為片狀晶體，粒度為1 ~ 3 mm，含量為2% ~ 3%。基質由重結晶的微細粒長英質礦物聚合物和少量絹雲母、綠泥石及金屬礦物組成，長英質礦物含量占85%。
片理化變質流紋狀結晶凝灰巖:灰色，變斑狀結構，基質為顯微變粒片巖結構，流紋狀結構和微平行結構。斑晶以鉀長石為主，應時較少。鉀長石常聚集在壹起形成斑晶結構，斑晶含量為5% ~ 10%。基質由新生顯微長英質(75%)、絹雲母(3% ~ 5%)、綠泥石(2% ~ 3%)、褐鐵礦(5%)等組成。
二。火山巖同位素年代學
(1)樣品的巖石學特征、分類和分析過程
鋯石SHRIMP U-Pb定年樣品取自下二疊統大石寨組第二巖性段含螢石的蝕變流紋巖(螢石礦體底板)和第四巖性段蝕變流紋巖(螢石礦體頂板)。兩種流紋巖類型的巖相學特征簡述如下:未蝕變流紋巖全巖樣為灰-灰白色，具斑狀結構，部分樣品呈碎塊狀或殘余結構，基質為細粒、微晶和球晶結構；條帶狀和塊狀構造發育，局部有流動狀和杏仁狀構造。斑巖晶體主要由斜長石、應時和少量鉀長石組成。斜長石斑晶多為鈉長石和鈉質斜長石，半自形-自形板狀，有鈉狀和鈉狀組合孿晶。斑晶大小範圍通常為0.1mm×0.3mm ~ 1.5mm×2.5mm，最大為1.5mm×3.8mm；；大多數應時斑晶呈圓形和異形，具有發育的侵蝕邊緣和港灣狀結構。斑晶的大小從0.5毫米× 0.9毫米到1.0毫米× 2.0毫米不等，最大的為2毫米×7毫米；；鉀長石斑晶多為正長石或條紋長石、異形-半自形板狀或粒狀集合體，斑晶範圍為0.3 mm× 0.8 mm ~ 1.2 mm× 2.0 mm，最大為1.6 mm×3.2 mm，基質主要由長石、應時和失透形成的長英質礦物組成，少量磁鐵礦、螢石和赤鐵礦分散於其中。微量礦物包括磷灰石、鈦鐵礦和鋯石，次生礦物包括絹雲母、綠泥石、高嶺石、黑雲母、綠簾石和方解石。與上述未蝕變流紋巖相比，蝕變流紋巖樣品具有以下特征:(1)全巖主要造巖礦物組成和結構與未蝕變流紋巖樣品大體相似；(2)斜長石和鉀長石多被絹雲母、應時和粘土礦物所替代；(3)大多數鎂鐵質礦物被綠泥石、綠簾石、方解石和磁鐵礦所替代；(4)與未改變的流紋巖相比，整個巖樣中螢石含量明顯增加，局部達到65438±05%。
用於鋯石分離的樣品(CGA26和CGA25)鋯石分離過程如下:將約25 kg樣品粉碎至2cm3大小，放入直徑20 cm的不銹鋼碗中。將不銹鋼碗放入XZW100振動磨樣機(1.1/0.75 kw)中研磨3 ~ 5 min。之後，取出樣品，通過孔徑為0.4 mm的篩子。重復上述過程，直到所有樣品通過0.4毫米孔徑的篩網。清水用於去除樣品中的灰塵，鋁制工具用於淘析和富集重礦物。通過磁選和電磁分選得到非電磁礦物，然後通過淘洗得到鋯石精礦。最後用雙目鏡選出完整、透明、潔凈的鋯石顆粒(無裂紋、無包裹體)。將選取的鋯石樣品和標準樣品固定在直徑為25 mm的環氧樹脂靶上，研磨壹半，露出鋯石的中心部分。之後，對待測鋯石和標準鋯石樣品進行鍍金，同時拍攝陰極發光(CL)圖像(圖2-19)。北京離子探針中心的SHRIMP按照標準完成了鋯石鈾、釷和鉛的同位素分析。詳細的分析原理和流程參見Williams等(1987)、宋彪等(2002)、史玉若等(2007)。分析數據由Squid和Isoplot(Ludwig，2003)計算機軟件處理，衰變常數由Steiger等人(1997)推薦。表2-10所列的分析數據為同壹測點連續五次掃描分析的平均值，單個數據點的誤差為1σ。206Pb/238U測年數據的加權平均值被認為是鋯石的形成時間，其可靠性為95%。
圖2-19大石寨組未改造流變斑巖CGA26和改造流變斑巖CGA25鋯石陰極發光圖像
(二)分析結果
未擾動流紋巖(CGA26):陰極發光圖像(圖2-19)顯示未擾動流紋巖樣品的鋯石粒度從80到185微米不等，縱橫比為1: 1到4: 1。測得的鋯石大致可分為長柱狀和短軸鋯石兩種。前者多以長柱狀自形晶體(或半自形晶體)的形式存在，並以節律性帶狀結構為特征，後者多以短軸(或橢圓形)半自形晶體或異形晶體的形式存在(圖2-19)。雖然在粒度、長寬比、晶體幾何形態等方面存在壹定差異，但它們的韻律環帶結構表明其形成與巖漿活動有關(Paterson等，1992；皮金等人，1998).
如表2-10所示，鋯石11分析點鈾、釷含量範圍分別為(47 ~ 278) × 10-6，平均值分別為98×10-6和(24 ~ 373) × 65438+。除個別分析點的數據外，大部分分析點的鈾釷含量呈正相關。Th/U比值變化範圍為0.43 ~ 1.34，平均值為0.76。除1個分析點外，其他分析點的Th/U比值均大於0.5，最高值為1.34。前人的研究成果表明，巖漿鋯石的Th/U比值壹般大於0.5，釷、鈾含量之間有很好的正相關性。相比之下，變質鋯石的Th/U比值壹般小於0.5，釷鈾含量相關性不明顯(Paterson等，1992；皮金等人，1998；格哈德等人，1999；霍斯金和布萊克，2000年).根據鋯石樣品的釷、鈾分析數據和鋯石的形態特征，可以推斷蘇茶螢石礦區未蝕變流紋巖的鋯石屬於巖漿成因。
表2-10蘇茶螢石礦化區早二疊世大石寨組流紋巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡分析結果
分析單位:北京離子探針分析中心。206Pbc是普通鉛；206Pb*是放射性鉛。
鋯石顆粒11分析點的206Pb/238U年齡變化範圍為252.6～297.0Ma，平均值為271.8Ma，雖然鋯石顆粒分析點的年齡值分布範圍有所重疊，但在207Pb/235U-206Pb/238U符合曲線上，所有分析點的數據都集中在調和線上及其附近，與207 Pb/235 u-206 Pb/238 u符合曲線的年齡值有所不同總的來說，螢石礦體頂板未蝕變流紋巖的鋯石SHRIMP軸-鉛同位素年齡略低於礦體底板未蝕變流紋巖的鋯石SHRIMP軸-鉛同位素年齡(276 10)Ma。
蝕變流紋巖(CGA25):陰極發光圖像顯示蝕變流紋巖的鋯石顆粒大小不壹，多呈短柱狀或橢圓形半自形晶體或異形晶體，粒度範圍為150 ~ 200μ m，縱橫比為1: 1 ~ 2: 1。鋯石顆粒八個分析點的鈾和釷含量分別為(44 ~ 350) × 10-6和(29 ~ 249) × 10-6，平均值分別為135×10-6和95× 10-6。與前面提到的未蝕變流紋巖樣品中的鋯石顆粒壹樣，蝕變流紋巖樣品中鋯石顆粒的鈾、釷含量和Th/U比值與巖漿鋯石相似(Paterson等，1992；皮金等人，1998；格哈德等人，1999；霍斯金和布萊克，2000年).
8個分析點的鋯石206Pb/238U年齡值為262.4～286.4Ma，平均值為272.9 Ma。從鋯石顆粒的中心到邊緣，同位素年齡值也呈現出由舊到新的變化趨勢。在207Pb/235U對206Pb/238U的曲線圖上(圖2-20a)，所有的分析數據都聚集在和諧線及其附近，加權平均值分別為(276 10) Ma(圖2-20a)，MSWD值為1.9。總體上，螢石礦體底板未蝕變流紋巖中鋯石SHRIMP U-Pb同位素年齡略高於礦體頂板未蝕變流紋巖(271 8 Ma)。
圖2-20大石寨組未蝕變流紋巖(A)和蝕變流紋巖(B)鋯石SHRIMP鈾鉛和諧圖
3.下二疊統火山巖元素地球化學特征
(1)主要元素
蘇茶地區大石寨組火山巖研究樣品主要取自大石寨組第二、四巖性段。樣品的常量元素、微量元素和稀土元素由核工業北京地質研究院分析測試中心進行分析測試。實驗數據見表2-11。常量元素采用原子吸收分光光度計測定，檢測依據為GB/T 1456。微量元素和稀土元素經酸溶預處理後，用電感耦合等離子體質譜儀(TJAX系列)測定。檢測依據DZ/T 0223-2001。
表2-11蘇茶地區大石寨組火山巖常量元素、微量元素、稀土元素、CIPW標準礦物含量及主要參數
繼續的
繼續的
蘇茶地區大石寨組火山巖樣品在TAS圖(圖2-21a)中劃在流紋巖區，而在粗面巖區鑄有三個樣品，壹個在英安巖區，另壹個在粗安巖區。大部分樣品處於亞堿性範圍，有三個樣品仍鑄於堿性巖區。野外觀察和室內研究表明，大石寨組火山巖經歷了不同程度的熱液蝕變和片狀構造變形。因此，為了真實地反映火山巖的巖石類型、成因和構造環境，主要元素(TiO2 _ 2、Al _ 2O _ 3等。)和惰性高場元素(Nb、Y、Zr等。)受蝕變影響較小。在Winchester等人(1977)的Nb/Y-SiO _ 2圖中，大部分樣品都鑄在流紋巖和流紋英安巖範圍內，只有1樣品鑄在安山巖和粗安巖的交界處，表明第二巖性段和第四巖性段的火山巖屬於壹個相對壹致的巖石類型。所有樣品的SiO _ 2含量在63.66% ~ 78.02%之間，平均值為68.94%，與經典英安巖的SiO _ 2含量(68.22%)相近。某些樣品的高SiO _ 2含量可能是巖石後期矽化蝕變造成的。TiO2含量為0.19% ~ 0.79%，平均為0.39%，小於與俯沖作用有關的典型島弧火山巖。所有樣品中Al2O3的範圍為11.78% ~ 21.33%，呈現高鋁的特征，鋁飽和指數A/CNK指數在1.0 ~ 2.0之間，屬於鋁過飽和系列。Na2O含量約為5.75%，平均值為3.77%，與典型弧形英安巖(Na2O為3.37%)相似。(Na2O+K2O)含量範圍為5.55% ~ 9.86%，平均為7.99%，屬於富堿火山巖系。Na2O/K2O在0.42 ~ 1.67之間，大部分小於1，屬於鉀質火山巖。在裏克伍德(1989)的K2O-二氧化矽圖中，大部分樣品投影在高鉀鈣堿性區(圖2-22)，三個樣品投影在鉀質玄武巖系列，兩個樣品投影在鈣堿性系列。所有樣品中Fe2O3的含量範圍為0.31% ~ 1.66%，個別樣品達到4.15%。FeO含量在0.54%-3.61%之間，大部分樣品Fe2O3含量小於FeO，與下二疊統火山巖的海洋還原噴發環境壹致。在氧化物的哈克圖(圖2- 23)中，SiO _ 2與TiO _ 2、Al2O3、CaO、MgO和(Na2O+K2O)呈負相關，而SiO _ 2與Fe2O3、P2O5相關性不明顯。相容元素Cr和Ni在Cr-MgO和Ni-MgO圖中呈正相關(圖2-24)，表明結晶分離應是巖漿的主要成因機制。
圖2-21大石寨組火山巖TAS圖和NB/Y-SiO _ 2圖
(2)稀土和微量元素
蘇茶地區大石寨組火山巖的稀土元素分布模式圖(圖2-25a)顯示，第二巖性段和第四巖性段火山巖的稀土元素分布模式基本壹致，表現為輕稀土元素強烈富集，重稀土元素相對虧損。稀土元素總量(不含釔)為(145.47 ~ 307.07) × 6544。LaN/YbN為4.60 ~ 11.26，δEu為0.65 ~ 1.75，表明Eu兼有虧損和富集的特征，鈰的變化不明顯，部分樣品表現出鈰的弱富集特征。這些火山巖原地幔的歸壹化多元素圖(圖2-25b)顯示了鈮、鉭、磷、鈦缺乏和銫、銣、鋇、釷、鈾、鉛、鋯富集的地球化學特征。
圖2-22大石寨組火山巖SiO _ 2-K2O圖(底圖為Rickwood，1989)。
下二疊統火山巖中鋯和鈮的含量分別為(195.00 ~ 814.00)×10-6和(9.66 ~ 21.00) × 10-6，平均值為535.65438+6。鍶含量在(79.50 ~ 331.00) × 10-6之間，平均值為172.62×10-6，小於典型的島弧火山巖。釔含量在(22.10 ~ 44.40) × 10-6之間，平均值為33.83×10-6，低於典型火山巖。在Sr/Y-Y圖(圖2-27a)中，幾乎所有火山巖樣品都以經典島弧巖石類型(Martin，1999)繪制。在Th-Ba/Th圖中(圖2-27b)，大部分樣品也鑄在全球島弧玄武巖的範圍內(Dobrestov等，1987)。這與TiO _ 2-al2o _ 3圖解(圖2-26)得出的結論壹致，表明大石寨組火山巖屬於弧火山巖。
在島弧環境下，巖漿源區物質(Macdonald等，2000)最有可能包括:(1)地幔楔中的橄欖巖；(2)俯沖帶流體；(3)俯沖板塊部分熔融形成的熔體；(4)大陸地殼物質(包括海底沈積物)的同化和汙染。大石寨組火山巖的低Sr/Yb比值和高釔含量的地球化學特征表明其不可能是埃達克巖。火山巖的Zr/Nb比值在27.00 ~ 67.27之間變化，範圍接近島弧火山巖(壹般在10 ~ 60之間，戴維森，1996)。利用鐿歸壹化的高場元素HFSE比值，可以消除或減少部分熔融和高壓分離結晶對元素含量的影響，從而獲得巖漿源區的地球化學性質(Macdonald et al .，2000)。在Th/ Yb-Ta/Yb圖(圖2-28) (Pearce et al .，1982)中，火山樣品繪制在活動大陸邊緣玄武巖區的火山弧堿性系列圖(Pearce。, 1982).部分樣品繪制為堿性系列，但均分布在活動大陸邊緣玄武巖區，與SiO _ 2-K2O圖得出的結論壹致，反映火山活動是洋殼俯沖和消減的結果。在Zr/Yb -Nb/Yb圖解(圖2-29)的解上，大部分火山樣品投影在富集地幔範圍內，反映巖漿源區是俯沖帶流體(或熔體)轉化後富集地幔楔的特征。但與安的列斯群島(Macdonald等，2000)和堪察加-阿留申群島(Munker等，2004)的島弧火山巖相比，俯沖帶流體對大石寨組火山巖巖漿源區的影響較弱(表現為較低的Sr/Th和Ba/Th比值)。鋇是俯沖帶流體中非常豐富的元素，Ba/Th比值高(大於300)壹般表明俯沖帶流體對巖漿源區的貢獻大(Hawksworth等，1997)。大石寨組火山巖的低Ba/Th值在67 ~ 229之間變化，也說明俯沖帶流體對巖漿源區沒有顯著影響。
圖2-23下二疊統大石寨組火山巖哈克圖
圖2-24下二疊統火山巖Cr-MgO和Ni-MgO協變圖。
圖2-25大石寨組火山巖稀土元素配分模式及微量元素原始地幔蛛網圖(根據孫等1989標準化數據)。
圖2-26大石寨組火山巖TiO _ 2-al2o _ 3協方差圖(根據Muller等，1993)
圖2-27下二疊統火山巖Sr/Y-Y圖和Th-Ba/Th圖
圖2-28大石寨組火山巖Th/Yb-Ta/Yb圖(根據Perace et al .，1982)
圖2-29大石寨組火山巖Nb/Yb-Zr/Yb和Th/Ce-Sr/Th雙變量圖(根據Macdonald等，2000)。
富集的島弧巖漿壹般含有俯沖帶沈積物的熔融物，這種成分的存在可以通過Th/Ce比值來識別(Hawkesworth等，1997)。大石寨組火山巖的Th/Ce值在0.09 ~ 0.23之間。從Th/Ce-Sr/Th圖的求解(圖2-29)可以看出，火山巖的Th/Ce比值明顯高於MORB和OIB，接近平均地殼的比值甚至遠高於個別樣品。因此，海底沈積物的加入是壹個合理的解釋，因為海底沈積物高度富集。Othman等，1989)，而在熱液體系中鈰比釷更容易從體系中遷移出來，從而增加了巖漿源區的Th/Ce比值。在Th-Ba/Th圖中(見圖2-27)，大石寨組火山巖由於釷含量較高(Th:8.19×10-6 ~ 15.6×10-6)，顯示出沈積物添加量的變化趨勢。
大石寨組火山巖所有樣品在La-La/Sm圖中均有明顯的水平分布，表明巖漿作用是結晶分異的結果(Allegre等，1978；王全登，2008)，這與哈克圖的結果壹致。在La/Sm-Gd/Yb圖解中(圖2-30)，火山巖樣品位於西西伯利亞盆地附近(巖漿源區深度約50 ~ 100 km)，遠離北MORB地區，表明地殼物質受到高度汙染(Saunders等，2005；王立群等，2008)，巖漿源區深度也較大。
圖2-30大石寨組火山巖La/Sm-La和La/Sm-Gd/Yb圖解(根據王立權等，2008)
綜上所述，內蒙古中部蘇茶地區大石寨組中酸性火山巖代表了古亞洲洋俯沖過程中形成的弧狀火山巖，其巖漿源區具有大離子親石元素(李樂)和輕稀土元素(LREE)富集、鈮、磷、鈦虧損的地球化學特征。在大洋俯沖過程中，來自俯沖帶的熔體，主要是洋底沈積物，取代了地幔楔，部分熔融形成中酸性巖漿，上升噴發。
4.大石寨組火山巖鍶釹鉛同位素地球化學
下二疊統火山巖Rb-Sr和Sm-Nd同位素數據分析誤差為2σ絕對誤差，分析結果見表2-12和表2- 13。巖石的初始Sr-Nd同位素校正由陸元發提供的Geokit軟件計算。根據276 Ma流紋巖的鋯石SHRIMP U-Pb年齡，對大石寨組二、四段火山巖的Sr-Nd同位素比值進行了校正，得到的初始Sr-Nd同位素比值分別為(87Sr/86Sr)i和(143Nd/65433)。
表2-12蘇茶地區下二疊統大石寨組火山巖銣鍶同位素組成
表2-13 Sm-Nd蘇茶地區下二疊統大石寨組火山巖同位素組成
圖2-31 Sr-Nd大石寨組火山巖同位素協方差圖
(1)鍶釹同位素組成
下二疊統火山巖中銣含量在(68.9 ~ 168) × 10-6之間，鍶含量在(74.3 ~ 304) × 10-6之間，Rb/Sr比值在0.34 ~ 1.99之間。所有樣品在87sr/86sr ~ 87rb/86sr圖中都形成了壹個等時線。等時線年齡為222.2 21.8Ma(R (r為0.9681)，初始比值(87sr/86sr)I 0.70687 0.001658。而組成這個等時線的樣品取自大石寨組火山巖的第二、第四巖性段，第三巖性段之間隔著壹個厚達900多米的海相碳酸鹽-碎屑巖沈積。因此，這兩種火山沈積巖的巖性剖面決不是同壹時期火山噴發活動的產物。因此，這個等時線可能不能反映火山巖的成巖年齡，但可能反映了中亞造山帶最終碰撞的時限。同位素年齡與雍和宮碰撞花崗巖的年齡壹致，位於索倫板塊縫合線附近(Rb-Sr全巖等時線年齡為228±21Ma，單顆鋯石206Pb/238U年齡為234±6Ma(為0.35)(陳等，2008)。因此，同位素年齡可能反映了兩個板塊對接碰撞過程中大石寨組的變形年齡。Sm-Nd同位素數據分散在143 Nd/144 Nd-143 sm/144 Nd的圖解中(圖2-31)，不構成等時線。所有樣品的Nd含量在(11.5 ~ 40.4)×10-6之間，Sm/Nd比值在0.14 ~ 0.16之間，變化範圍很小，小於地殼平均Sm/Nd比值(0.65438)所有樣品鍶同位素(87Sr/86Sr)i的初始比值Nd同位素(143Nd/144Nd)i的初始比值為0.51229 ~ 0.512300，變化範圍很小。εNd(276 Ma)為-1.14 ~+。在巖石的Sr-Nd同位素分類圖中，幾乎所有樣品都分布在丘爾線附近(圖2-32)，表明巖漿源區有海洋沈積。
圖2-32大石寨組火山巖鍶釹同位素圖
(2)火山巖的鉛同位素組成
大石寨組火山巖鉛同位素組成見表2-14。所有樣品的206Pb/204Pb為18.514 ~ 18.7，平均值為18.438+0。207Pb/204Pb為15.577 ~ 15.609，平均值為15.589；208P/204Pb為38.486 ~ 38.659，平均值為38.582。計算的單階段模式年齡(Doe和Stacey，1974)除少數樣品外，大部分為負值，μ值為9.40 ~ 9.45，平均值為9.42，低於μ值為9.74的大陸地殼演化線。在巖石鉛同位素結構模型圖(圖2-33)中，所有樣品都繪制在北半球地質年代和NHRL(Hart，1984)之間的海洋沈積物區域，靠近MORB。
表2-14蘇茶地區大石寨組火山巖鉛同位素組成
註:樣品巖性同表2-11。
動詞 （verb的縮寫）結論
內蒙古中部蘇茶地區早二疊世大石寨組中酸性火山巖位於索倫板塊縫合線的北部，其鋯石SHRIMP U-Pb年齡表明火山噴發發生在早二疊世。巖石學和巖石化學研究表明，火山巖主要為流紋巖、英安巖和流紋質凝灰巖，具有高矽、高堿、過鋁的特征，屬於高鉀鈣堿性系列，部分樣品分布在鉀玄巖系列。火山巖富含大離子親石元素(李樂)和輕稀土元素(LREE)，而貧重稀土元素(HREE)和高場強元素(HFSE)，顯示出島弧巖漿的地球化學特征。微量元素及其比值的研究表明，火山巖的巖漿來源是海洋沈積熔體的加入和大陸地殼的混染，巖漿作用過程是結晶分異的結果。Sr-Nd-Pb同位素研究表明，巖漿巖的物質組成是殼幔混源的結果。
長期以來，許多學者認為二疊系大石寨組火山巖為雙峰式火山巖，其反映的構造環境應為古裂谷的伸展環境。這些認識主要來源於對林西地區二疊紀火山巖的研究(張等，2008；朱等，2001)，但這些火山巖的特征與墨西哥第三紀火山巖不同(馬爾克斯等，1999；法拉利等，2006 54 38+0；Ferrari et al .，2004)，其形成背景可能是活動大陸邊緣的延伸，而不是陸內裂谷。此外，西拉木倫河以南二疊紀火山巖具有典型鈣堿性弧火山巖的親和性(王全等，1991；李，2006)，二疊紀深水沈積的發育(等，1997)也不支持二疊紀地區發育大陸裂谷作用的推斷(李金義等，2007)。阿拉善地區、地區、中朝古陸北緣等區域同期巖漿活動均表現出巖漿弧的特征(吳等，1998；陶等，2003；李，2006).這與這方面的研究結果是壹致的。
圖2-33大石寨組火山巖鉛同位素結構模型圖