劉桂香，趙廣江，李永勝

（1.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧沈陽110034；2.黑龍江省第四地質(zhì)勘察院，黑龍江哈爾濱150036；3.黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，黑龍江哈爾濱150080）

佳木斯地塊西緣太平溝地區(qū)蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)及其構(gòu)造意義

劉桂香1，趙廣江2，李永勝3

（1.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧沈陽110034；2.黑龍江省第四地質(zhì)勘察院，黑龍江哈爾濱150036；3.黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，黑龍江哈爾濱150080）

在進行1∶25萬嘉蔭縣和太平溝幅區(qū)調(diào)填圖時，首次在太平溝地區(qū)發(fā)現(xiàn)蛇綠巖的存在.太平溝蛇綠巖出露在黑龍江省東部佳木斯地塊西側(cè)，牡丹江-嘉蔭斷裂以東，呈NE向展布于中元古界黑龍江巖群之中，并與其呈構(gòu)造接觸.蛇綠巖由超鎂鐵質(zhì)巖類蛇紋巖、蛇紋石化橄欖輝石巖和變基性巖等組成.太平溝蛇綠巖是松嫩地塊-佳木斯地塊裂解的產(chǎn)物.蛇綠巖可能來源于俯沖帶附近的由小型擴張中心形成的次生洋殼，具有LREE略富集的P-MORB特征，Nd、Ta的負(fù)異常，可能與俯沖作用有關(guān).太平溝蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)，對于研究黑龍江省東部元古宙板塊構(gòu)造、佳木斯地塊的形成與演化提供了構(gòu)造動力學(xué)信息，對尋找與地幔有關(guān)的金屬礦產(chǎn)具有指導(dǎo)意義.

蛇綠巖；古洋殼；地塊形成與演化；太平溝；黑龍江省

自1972年彭羅斯會議以來，地質(zhì)學(xué)家們認(rèn)為蛇綠巖是古代大洋巖石圈的殘片［1］，但并非正常的大洋巖石圈.研究表明蛇綠巖是有完整層序的，典型的塞浦路斯如特羅多斯蛇綠巖，其層序從頂部到底部分為：（1）枕狀熔巖；（2）席狀輝綠巖；（3）輝長巖，包括堆積超鎂鐵質(zhì)巖（過渡帶）；（4）橄欖巖（蛇紋石化作用廣泛發(fā)育）［2］.實際上在世界各地很少見到完整的層序［1］.

近年來，中國對大陸造山帶蛇綠巖的研究取得了空前的進展，積累了大批豐富的資料.中國造山巖帶蛇綠巖不僅分布廣泛，而且時代和類型多樣［3］.這些蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)和研究，對于提示造山帶的構(gòu)造演化具有重要的意義.研究區(qū)內(nèi)蛇綠巖的研究歷史可以追溯到1992年，曹熹等在研究佳木斯復(fù)合地體時，曾指出在黑龍江巖群中的橄欖巖、斜輝橄欖巖等超基性巖殘塊，可與世界上一些典型的蛇綠巖系中的巖石進行對比［4-5］；2005年孫德友、吳福元等在研究吉林中部晚三疊世A型花崗巖時曾提到過黑龍江群蛇綠混雜巖［6］，但他們并未針對其進行過詳細(xì)的研究和討論.1992年黑龍江省第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊在進行1∶5萬南溝等幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時曾將研究區(qū)內(nèi)超鎂鐵質(zhì)巖類作為中元古代侵入巖，也只是對其巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)進行了研究和討論.

在進行1∶25萬太平溝等幅區(qū)調(diào)填圖時，對區(qū)內(nèi)出露的鐵鎂質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖進行了較為詳細(xì)的野外調(diào)查，并在野外工作的基礎(chǔ)上，與國內(nèi)外典型地區(qū)的蛇綠巖進行了對比和研究，認(rèn)為其屬蛇綠巖的產(chǎn)物，為古洋殼的殘片?1∶25萬烏云鎮(zhèn)、嘉蔭縣、太平溝幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.中國地質(zhì)調(diào)查局，2005..

1 蛇綠巖的地質(zhì)特征

太平溝蛇綠巖分布于黑龍江省東部蘿北縣至太平溝林場一帶（圖1），按任紀(jì)舜1979年的劃分，大地構(gòu)造位置屬于天山-內(nèi)蒙地槽區(qū)的東端，吉黑地槽褶皺系的次級單元佳木斯隆起北緣與張廣才嶺褶皺帶的東北部［7］.該蛇綠巖帶西側(cè)為伊春-延壽構(gòu)造巖漿帶，東側(cè)為佳木斯地塊的古老變質(zhì)巖系.太平溝蛇綠巖由大金頂子、聯(lián)營林場東和太平溝西等21個NE向展布構(gòu)造巖片組成，巖塊多呈扁豆?fàn)?、透鏡狀等構(gòu)造巖片零星分布于蘿北縣北大金頂子至太平溝林場一帶，總面積僅為20km2左右.總體呈NE-NNE向展布于中元古界黑龍江巖群之中，與黑龍江巖群為構(gòu)造接觸（圖2），長軸方向與該巖群主體構(gòu)造線方向基本一致.該蛇綠巖出露與標(biāo)準(zhǔn)蛇綠巖相比層序極不完全，僅見有蛇紋石化橄欖巖類和蛇紋石化橄欖輝石巖及變質(zhì)基性巖類，其中變基性巖類為洋脊拉斑玄武巖［8］，局部保留有與之相伴產(chǎn)出的有海相沉積的復(fù)理石沉積及反映深海環(huán)境的硅質(zhì)巖［4，9］.

2 蛇綠巖的巖石學(xué)及礦物學(xué)特征

蛇紋石化橄欖巖：巖石多呈黑綠色，粗粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.礦物組成為橄欖石80%左右、蛇紋石約5%，水鎂石約5%，鐵質(zhì)約5%，碳酸鹽礦物小于5%.其中橄欖石為粗粒狀，二軸晶，2V角很大，被蛇紋石網(wǎng)狀交代，包裹不透明鐵質(zhì)礦物；水鎂石呈片狀，僅在部分地方較多些；碳酸鹽礦物為他形粒狀.

蛇紋石化橄欖輝石巖：巖石多呈深黑綠色，粒狀結(jié)構(gòu)、堆積結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.組成礦物為橄欖石40%～50%、單斜輝石50%～60%及少量磁鐵礦.橄欖石呈他形粒狀，部分卵圓狀，蛇紋石化，裂紋發(fā)育，并析出鐵質(zhì)；單斜輝石呈他形不規(guī)則粒狀，填充于橄欖石空隙中；磁鐵礦呈不規(guī)則粒狀.巖石受力沿一個方向破碎，并普遍遭受蛇紋石化，呈輕微的片理化.

蛇紋巖：蛇綠巖中分布較廣泛，巖石多呈黑色、暗綠色，原巖為方輝橄欖巖和純橄欖巖，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.主要由葉蛇紋石組成（含量90%～95%），呈大小不一、方向性不明顯的葉片狀，局部見鐵質(zhì)包裹物，纖維狀蛇紋石少量，網(wǎng)狀分布.另見少量他形不規(guī)則狀磁鐵礦、鐵質(zhì)，多呈團塊狀、短線狀密集分布.巖石常見滑石化、透閃石化、綠泥石化、碳酸鹽化、陽起石化、磁鐵礦化、黃鐵礦化、石棉礦化等.還見有透閃石巖、陽起石巖等.

變質(zhì)基性巖：原巖為拉斑玄武巖，黑綠色，粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)、斑狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造.組成礦物為鈉長石+綠簾石+陽起石+多硅白云母+綠泥石±磁鐵礦±黑硬綠泥石.鈉長石呈他形粗粒狀、變斑晶狀，包裹炭質(zhì)和針狀藍(lán)閃石和鐵質(zhì)；綠簾石為自形柱狀、他形粒狀；石英為他形粒狀，具波狀消光［4，10］.

3 蛇綠巖的地球化學(xué)特征

3.1 主元素特征

太平溝蛇綠巖的化學(xué)分析結(jié)果見表1.化學(xué)成分變化范圍較寬，SiO2含量38.42%～49.66%；MgO 3.56%～38.79%，一般大于30%；CaO 0.11%～8.02%，變基性巖類、橄欖輝石巖類中偏高，在1.79%～8.02%之間，蛇紋巖中偏低，小于1%；TiO2總體偏低，橄欖輝石巖類為0.13%～0.53%，蛇紋巖類相對偏低，一般小于1%，變基性巖類則相對偏高，為1.31%～2.96%；K2O一般在0.03%～0.89%之間波動，個別變基性巖類偏高，為1.69%；Na2O一般在0.03%～1.54%，變基性巖類相對偏高，可達2.48%～3.15%.總體化學(xué)成分與大洋中脊低鉀拉斑玄武巖相當(dāng).

鎂鐵比值（m/f）=2.649～9.071，一般在 7.962～9.071之間，大于6.5；變基性巖、橄欖輝石巖和蛇紋巖類的MgO/（TFeO+MgO）比值分別為0.23～0.41、0.34～0.74和0.78～0.84，即從變基性巖-橄欖輝石巖-蛇紋巖（純橄欖巖），有從富鐵貧鎂向富鎂貧鐵演化的趨勢.標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)較少的鐵輝石，以頑火輝石為主，橄欖石以鎂橄欖石為主，且均未出現(xiàn)石英，屬鎂質(zhì)超基性巖類.

在AFM圖解和Al2O3-CaO-MgO圖解（圖3）上，橄欖輝石巖類多落入超鎂質(zhì)堆晶巖區(qū)，蛇紋巖則落入變質(zhì)橄欖巖區(qū)，而變基性巖類落入大洋中脊玄武巖區(qū)和鎂鐵質(zhì)堆晶巖區(qū).

表1 太平溝蛇綠巖主要元素組成Table 1 Contents of major elements in Taipinggou ophiolite

3.2 稀土元素特征

表2 太平溝蛇綠巖稀土元素和微量元素組成Table 2 Contents of rare earth elements and trace elements of Taipinggou ophiolite

稀土元素分析結(jié)果見表2.稀土元素總量（∑REE）=4.85×10-6～137.5×10-6，與原始地幔和虧損地幔相比偏高，其中變基性巖類為 65.18×10-6～137.5×10-6，相對偏高；輕重稀土比值（LREE/WREE）=0.4401～5.3027，一般稍大于 1；（La/Yb）N=1.18～12.59.總體表現(xiàn)輕稀土稍富集，輕重稀土分餾程度較低的特點.它的分布形式反映了蝕變前的稀土分布特征［11］，因此太平溝蛇綠巖輕稀土富集也可能反映了地幔的交代過程.δEu一般在0.68～0.98之間，具弱負(fù)異常.4個樣品δEu大于1，出現(xiàn)正異常，可能反映了原始巖漿特點.球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線（圖4a），總體呈現(xiàn)輕稀土略顯富集的平緩波狀，與我國北祁連山西段中元古代蛇綠巖中蛇紋巖［12］和內(nèi)蒙古賀根山地區(qū)蛇綠巖中橄欖巖［13］的稀土配分模式相似.

3.3 微量元素特征

微量元素分析結(jié)果（表 2）顯示，Cr、Ni、Co 含量較高，分別為 1190×10-6～1973×10-6、354×10-6～1691×10-6、46.4×10-6～121×10-6；除 Cr、Ni外，其他元素均不同程度高出原始地幔和虧損地幔值，反映地幔巖特點.在蛇綠巖的洋中脊標(biāo)準(zhǔn)化微量元素曲線上（圖4b），本區(qū)蛇綠巖總體上表現(xiàn)為高度富集大離子親石元素Rb、Ba，高場強元素Zr、Hf，Nb一般負(fù)異常，且高場強元素相對于大離子親石元素虧損.一般認(rèn)為，Nb負(fù)常與俯沖作用有關(guān)，由此推斷太平溝蛇綠巖可能具有與俯沖作用有關(guān)的成因特點.

4 蛇綠巖構(gòu)造環(huán)境探討

4.1 源區(qū)性質(zhì)

綜合不同學(xué)者對原生巖漿的認(rèn)識及判別方法［14］，如Binns及Green等認(rèn)為與上地幔殘余橄欖巖漿平衡的原生巖漿的m 值［100Mg（Mg+Fe）］在 68～72 之間，大于此值為幔巖包體；Ni為 290×10-6，Cr為 380×10-6.Frey等認(rèn)為原生巖漿的 Co=27×10-6～80×10-6.久野認(rèn)為原生巖漿的固結(jié)指數(shù)（SI）大于40.研究區(qū)蛇綠巖的M值在 73～95 之間；Ni為 644×10-6～1691×10-6，Cr為1330×10-6～1655×10-6，Co 為 90×10-6～121×10-6；固結(jié)指數(shù)（SI）=58～83.

上述特征表明了太平溝蛇綠巖具有幔源性質(zhì)的原生巖漿特點.Ormerod等曾指出，Zr/Ba比值大于0.2的玄武巖源區(qū)來自軟流圈地幔，Zr/Ba比值小于0.2的玄武巖源區(qū)則來自巖石圈地幔［15］.本區(qū)橄欖巖的Zr/Ba比值在一般在0.2～0.93之間，反映源區(qū)來自更深的軟流圈地幔橄欖巖.研究區(qū)蛇綠巖的Nb/Ta比值分別為1.5～15，基本上小于原始地幔的Nb/Ta比值（14.0～22.5）［16］，平均 17.5±2.0［17］，可能由于源區(qū)存在俯沖板片派生的富水流體交代或地殼混染作用所致.原始地幔和MORB的Nb/La比值大于1.0，而大陸地殼平均值Nb/La在0.7左右［18］.本區(qū)蛇綠巖的橄欖輝石巖類Nb/La比值為0.19和0.42，低于大陸地殼平均值；而蛇紋巖類為0.94～2.47，基本上高于原始地幔比值.由于結(jié)晶分異不會導(dǎo)致Nb/La比值降低（Nb比 La更不相容）［17］，再次說明地殼混染不是主導(dǎo)因素，應(yīng)主要與地幔源區(qū)受到俯沖流體的交代有關(guān)，在此過程中橄欖輝石巖類的表現(xiàn)更為強烈些.

在稀土元素La-La/Sm關(guān)系圖解（圖5）中，投點呈現(xiàn)一斜線排列，表現(xiàn)出平衡部分熔融特點，這一點從稀土元素Eu的弱負(fù)異常到富集也能得到很好的解釋.

4.2 構(gòu)造環(huán)境探討

蛇紋巖或蛇紋石化巖石等形成的構(gòu)造背景，目前看來有以下幾種［19］.（1）拉張環(huán)境：地幔橄欖巖或堆積橄欖巖主要發(fā)育在慢速擴張的洋中脊環(huán)境，正斷層提供了海水通向地幔橄欖巖的通道.拉張環(huán)境下，地幔巖的出現(xiàn)預(yù)示著正斷層、轉(zhuǎn)換斷層、滑脫斷層的存在或底侵作用的發(fā)生.若海水沿斷層浸透到地幔，使超基性巖蛇紋巖化，密度減小，體積膨脹，進而侵入到大洋巖石圈頂部.（2）聚斂環(huán)境：自蛇綠巖的術(shù)語出現(xiàn)以來，蛇綠巖中的地幔巖侵位到地殼中的機制一直是研究的熱點.基本認(rèn)同推覆作用是主導(dǎo)侵位機制，即地幔巖在弧前盆地可被推覆到弧前增生楔之上，在弧后盆地可被推覆到被動板塊邊緣或島弧之上.太平溝蛇綠巖在Ti/Cr-Ni成因判別圖解（圖6）中，投點落于洋中脊玄武巖區(qū)（MORB）；在FeOt-MgO-Al2O3構(gòu)造環(huán)境判別圖解上，投影點落入洋中脊火山巖區(qū)一側(cè)（圖7），個別進入了洋島火山巖區(qū).說明本期蛇綠巖可能形成于拉張環(huán)境下中小型弧后擴張中心的次生洋殼.

4.3 關(guān)于蛇綠巖時代及就位機制的討論

巖石地球化學(xué)性質(zhì)表明佳木斯地塊在中元古代以前與松嫩地塊是連在一起的古陸塊［20］，二者具有極其相似的地球化學(xué)組成，構(gòu)造背景上相當(dāng)于穩(wěn)定的大陸邊緣環(huán)境.中元古代以后，由于來自過渡帶或下地幔地幔柱的底劈，產(chǎn)生了一個降壓—增溫過程，致使上地幔物質(zhì)部分熔融，形成鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)熔體.巖漿上涌和地幔柱的進一步發(fā)展，則產(chǎn)生大規(guī)模的拉張作用，最終大陸開始裂解，相應(yīng)的出現(xiàn)一套陸內(nèi)裂谷-陸間裂谷［21］-被動大陸邊緣型沉積建造.黑龍江巖群的變基性巖（原巖為拉斑玄武巖）Sm-Nd模式年齡1394 Ma［20］，蛇綠巖的橄欖輝石巖Sm-Nd全巖等時線年齡 1146 Ma?孫立敏，等.1∶5萬南溝等四幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991.、1183 Ma［8］，說明洋殼形成在中元古代中期，這一裂解事件相當(dāng)于加拿大格林威爾“Elzevirian造山旋回”［22］（盡管也有報道在黑龍江群變質(zhì)硅質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)有疑似放射蟲［4，9］，但至今尚未見到確切的鑒定結(jié)果）.從全球來看，佳木斯地塊、松嫩地塊以及相鄰的興凱地塊等是這一裂解事件產(chǎn)生的大陸碎塊，這些大陸碎塊在泛非造山運動期發(fā)生了碰撞［23］.研究區(qū)南鄰依蘭地區(qū)黑龍江巖群中藍(lán)片巖40Ar-39Ar坪年齡（641～697.4 Ma）［5］，標(biāo)志著在泛非期洋殼俯沖及陸塊間聚合的開始.近年來的工作已經(jīng)證明了佳木斯地塊內(nèi)以孔茲巖系為特征的穩(wěn)定大陸型沉積建造在泛非期發(fā)生較強變質(zhì)熱事件的較可靠的同位素年代學(xué)依據(jù)［23］.

綜合上述研究，中元古代中期，隨著大陸裂解的開始，在裂陷區(qū)沉積了一套大陸邊緣型的沉積建造——黑龍江群；中元古代中晚期開始洋殼形成，幔源型蛇綠巖侵位；至中元古代晚期陸塊開始匯聚，發(fā)生陸—陸碰撞，在俯沖帶附近發(fā)生了高壓低溫變質(zhì)作用（藍(lán)片巖相變質(zhì)作用），俯沖作用達到高潮，陸間洋盆閉合，強烈的沖斷層導(dǎo)致地殼楔或巖片的疊置，洋殼或大洋巖石圈也夾雜在其中，形成構(gòu)造混雜堆積體，蛇綠巖呈構(gòu)造巖片或巖塊狀產(chǎn)于強變形的構(gòu)造混雜堆積體中，最終定位于古大陸邊緣或古島弧帶附近.

5 結(jié)論及意義

（1）太平溝蛇綠巖與中元古代黑龍江巖群呈構(gòu)造接觸，是產(chǎn)于黑龍江巖群中的構(gòu)造巖片，與之相伴產(chǎn)出（構(gòu)造接觸），有反映深海的放射蟲硅質(zhì)巖.太平溝蛇綠巖是一套不完整層序的蛇綠巖，缺失枕狀熔巖和席狀巖墻群.這種現(xiàn)象可能與擴張速度、原始巖漿成分、結(jié)晶分離條件、部分熔融程度、巖漿上升時與周圍地幔交代作用以及巖漿供給的充分條件有關(guān)，也可能反映了初始洋盆的特點.稀土元素LREE略富集，具有P-MORB的特點，也反映出具有不成熟洋殼的特點，Nd、Ta具有微弱的負(fù)異常，可能與俯沖作用有關(guān).

（2）太平溝蛇綠巖是存在于佳木斯地塊與松嫩地塊中間的古洋殼殘片，它的發(fā)現(xiàn)為確定和研究黑龍江省東部地區(qū)的古板塊構(gòu)造提供了重要的依據(jù)，對探討黑龍江省東部地區(qū)的地殼演化具有重要的地質(zhì)意義，為研究全球超大陸演化提供了第一手資料.太平溝蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)為進一步確定黑龍江群的構(gòu)造屬性提供了依據(jù).

（3）蛇綠巖來源于地幔，這一發(fā)現(xiàn)無疑對在該區(qū)尋找與蛇綠巖及地幔有關(guān)的金屬礦產(chǎn)有著一定的指導(dǎo)意義.

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DISCOVER OF THE OPHIOLITE IN TAIPINGGOU AREA ON THE WESTERN MARGIN OF JIAMUSI MASSIF:Tectonic implication

LIU Gui-xing1,ZHAO Guang-jiang2,LI Yong-sheng3

（1.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China;2.No.4 Institute of Geological Exploration of Heilongjiang Province,Harbin 150036,China;3.Heilongjiang Institute of Geological Survey,Harbin 150080,China）

Ophiolite was firstly found in Taipinggou area during the 1:250 000 regional geological survey of Jiayin and Taipinggou sheets.It occurs in the west of Jiamusi massif in Eastern of Heilongjiang Province,on the east of Mudanjiang-Jiayin fault.The rock belt,extending in northeast direction,is distributed in and structurally bounded by the Mesoproterozoic Heilongjiang rock group.The ophiolite series is composed of ultramafic serpentinite,serpentinized peridotite-pyroxenite and metamorphosed basic rocks.The Taipinggou ophiolite belt was formed by the splitting of Jiamusi-Songnen massif.The ophiolite might be derived from the secondary oceanic crust formed in the minor spreading center near the subduction zone.Its character of P-MORB of slight LREE enrichment,with negative abnormity of Nd and Ta,suggests that the ophiolite be related to the subduction.The discovery of Taipinggou ophiolite provides new tectonic evidences for the study on the forming and evolving of the Proterozoic plate and Jiamusi massif.It is a significant guide to search mantle-related metal minerals in the region.

ophiolite;ancient oceanic crust;Jiamusi massif;Taipinggou;Heilongjiang Province

1671-1947（2012）01-0051-08

P588.3

A

2011－03－07；

2011-05-16.編輯：張哲.

中國地質(zhì)調(diào)查局“1∶25萬烏云鎮(zhèn)、嘉蔭縣、太平溝幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”項目（200313000035）資助.

劉桂香（1966—），女，工程師，從事礦產(chǎn)調(diào)查研究工作，通信地址沈陽市黃河北大街1號，E-mail//549462147@qq.com