王嘉煒，師 兵，張生軍

(中陜核工業(yè)集團(tuán)地質(zhì)調(diào)查院有限公司，陜西 西安 710100)

0 引言

東昆侖南緣布青山-阿尼瑪卿蛇綠混雜巖帶一直被認(rèn)為是古特提斯洋的物質(zhì)顯示，而布青山蛇綠混雜巖帶是整個(gè)縫合帶中蛇綠巖發(fā)育最好的一段。因此，大量學(xué)者及研究人員對(duì)該地區(qū)蛇綠巖的形成時(shí)代進(jìn)行研究，并對(duì)構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行了大量探討，目前普遍認(rèn)為布青山蛇綠混雜巖帶發(fā)育有早古生代和晚古生代兩期蛇綠巖[1-4]。前人認(rèn)為布青山地區(qū)存在產(chǎn)于洋中脊構(gòu)造環(huán)境的拉斑玄武巖[5-6]，但也有人認(rèn)為布青山地區(qū)的玄武巖具有典型的大洋板塊玄武巖的地球化學(xué)特征[7-9]。楊杰等[10]則認(rèn)為哈爾郭勒地區(qū)玄武巖為洋脊擴(kuò)張和大洋板塊內(nèi)熱柱共同作用形成的洋島玄武巖與N-MORB的組合型玄武巖?？傊叭藢?duì)于該區(qū)域的研究大多集中于布青山以東地區(qū)，對(duì)以西地區(qū)則研究較少。

筆者在1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中，在布青山以西的查汗額熱格地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一套蛇綠巖，本文將其中的分布最為廣泛的玄武巖作為研究對(duì)象，主要從巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)方面研究巖石成因和形成的構(gòu)造背景，期望能夠?qū)Σ记嗌降貐^(qū)古特提斯洋有關(guān)洋陸格架的演化信息提供新的證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

位于東昆侖造山帶東段南緣的布青山蛇綠混雜巖帶緊鄰阿尼瑪卿蛇綠混雜巖帶，整體呈NW向展布，長(zhǎng)度超過(guò)150 km，寬10～20 km，東起花石峽南，向西經(jīng)冬給措納湖到東烏蘭可郭勒附近。由北向南分別以東昆南斷裂和布青山南坡斷裂為界，又分別與東昆侖單元和巴顏喀拉單元相鄰或相接[11](圖1)。

布青山蛇綠混雜巖帶巖性組成較繁雜，主要由呈斷層接觸關(guān)系的基質(zhì)巖系和混雜巖塊兩大系統(tǒng)組成。大面積分布的基質(zhì)主體為下—中二疊統(tǒng)馬兒爭(zhēng)組濁積巖，巖塊主要為加里東期中酸性侵入巖，還有許多斷續(xù)分布的呈透鏡體狀的蛇綠巖塊，查汗額熱格蛇綠巖即為其中之一。查汗額熱格溝東西兩側(cè)出露蛇綠巖巖性組合較為完整，寬度約1 km，呈NWW—SEE向展布，與區(qū)域上的東昆南斷裂和布青山南緣斷裂走向近乎平行，以磁鐵蛇紋巖、輝長(zhǎng)巖和玄武巖組成的蛇綠巖(圖2)各個(gè)端員之間呈斷層接觸，受構(gòu)造肢解并混雜，出露層序上和標(biāo)準(zhǔn)蛇綠巖有一定差別。本文所研究的大洋玄武巖則為查汗額熱格蛇綠巖的組成部分。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Regional and geological sketch map of the study area

圖2 查汗額熱格蛇綠巖剖面Fig.2 Chahanerege ophiolite section

2 巖石組合及巖石學(xué)特征

布青山以西查汗額熱格溝兩側(cè)及孟克特西側(cè)出露的玄武巖主要為淺灰綠色枕狀玄武巖(圖3a)、灰綠色球顆玄武巖(圖3b)，少量灰綠色或淺紫紅色塊狀玄武巖(圖3c)。

枕狀玄武巖：呈灰綠色，隱晶結(jié)構(gòu)和變余球顆結(jié)構(gòu)(圖3d)，枕狀構(gòu)造，巖枕大小10～60 cm之間。斜長(zhǎng)石含量在60%以上，呈細(xì)長(zhǎng)的纖維狀，纖維體呈放射狀球顆狀，雜亂分布，纖維斜長(zhǎng)石之間分布的是蝕變作用形成的綠簾石。綠簾石含量在35%～40%之間，呈隱晶狀，微晶狀，均勻散布于纖維斜長(zhǎng)石之間。多見(jiàn)杏仁狀構(gòu)造，大小不等，含量在5%～10%之間，呈圓形，不規(guī)則形狀，長(zhǎng)軸一般在0.10～0.50 mm之間，充填的綠泥石和碳酸鹽，呈點(diǎn)狀散布。

球顆玄武巖：呈灰綠色、隱晶結(jié)構(gòu)，球顆構(gòu)造，球顆集合體占比60%～55%，玻璃質(zhì)及隱晶質(zhì)占比35%～40%。球顆集合體主要由隱晶纖維狀、纖維狀輝石和斜長(zhǎng)石構(gòu)成束狀、帚狀集合體，以1～4 mm為主。其間充填隱晶質(zhì)，其間彌漫塵狀鐵質(zhì)，以磁鐵礦為主。同時(shí)，可見(jiàn)0.05～0.1 mm的細(xì)小半自形長(zhǎng)板條狀斜長(zhǎng)石零星散布于黑色玻璃質(zhì)間，構(gòu)成玻晶交織結(jié)構(gòu)。同時(shí)，見(jiàn)少量杏仁體，以0.2～0.5 mm為主，充填綠泥石、方解石。

塊狀玄武巖：灰綠色或淺紫紅色，具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長(zhǎng)石和纖維狀輝石組成。斜長(zhǎng)石多呈半自形長(zhǎng)條狀，長(zhǎng)徑介于0.05～0.15 mm之間，多見(jiàn)鈉黝簾石化。輝石呈隱晶纖維束狀、球狀集合體，多構(gòu)成球顆結(jié)構(gòu)，直徑一般為0.5～2 mm。巖石發(fā)育明顯的綠泥石化和碳酸鹽化，局部發(fā)育次生網(wǎng)脈狀裂隙，多被綠簾石和次生鐵質(zhì)充填，且普遍見(jiàn)其氧化。

圖3 查汗額熱格玄武巖巖石特征Fig.3 Petrological characteristics of Chahanerege basalt (a) 枕狀玄武巖 (b) 球顆玄武巖 (c) 塊狀玄武巖 (d) 枕狀玄武巖鏡下球顆結(jié)構(gòu)(正交偏光)

3 巖石地球化學(xué)特征

巖石地球化學(xué)測(cè)試的樣品均采自查汗額熱格溝附近及東西兩側(cè)山梁，共采集樣品4件。樣品先磨碎至200目，然后在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行主微量元素測(cè)試。主量元素采用XRF法測(cè)試分析，精度高于5%；微量稀土元素使用酸溶法制備，然后用ICP-MS法測(cè)試，分析精度高于10%。整個(gè)測(cè)試分析流程見(jiàn)文獻(xiàn)[12]。

3.1 主量元素特征

玄武巖的主量元素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

可見(jiàn)巖石整體燒失量較大，為4.90%～11.8%，平均7.72%，可能跟巖石的綠泥石化、透閃石化等蝕變、風(fēng)化作用有關(guān)。w(SiO2)為39.82%～47.64%，除D1092/1 樣品的w(SiO2)不足45%以外，其余樣品符合基性巖范疇；w(TiO2)為1.04%～1.35%，平均1.23%；w(MgO)較低，在5.96%～7.82%之間，平均6.94%，w(Mg#)在57.57～64.58之間，平均61.54%；w(Na2O+K2O)<4%，呈貧堿特征；w(MnO)為0.14%～0.23%；w(P2O5)為0.08%～0.1%。在Zr/TiO2/10000-SiO2圖解(圖4)中，樣品均投入亞堿性玄武巖范圍。

表1 查汗額熱格玄武巖主量元素分析結(jié)果Table 1 Analysis data of major elements of Chahanerege basalt

圖4 查汗額熱格玄武巖SiO2- (Zr/TiO2)/10000圖解 (據(jù)文獻(xiàn)[13])Fig.4 SiO2 - (Zr/TiO2)/10000 diagram for Chahanerege basalt [13]

3.2 稀土元素和微量元素特征

查汗額熱格玄武巖的稀土和微量元素測(cè)試結(jié)果(表2)可見(jiàn)，w(ΣREE)=57.79×10-6～69.79×10-6，平均65.58×10-6；w(ΣHREE)=34.08×10-6～38.83×10-6，平均36.99×10-6；w(ΣLREE)=23.71×10-6～31.5×10-6，平均28.58×10-6；LREE/HREE=0.70～0.84，平均0.77。輕重稀土分異明顯，相對(duì)虧損LREE。(La/Sm)N比值在0.49～0.63之間；(La/Yb)N比值在0.57～0.74之間；(Gd/Yb)N比值在1.14～1.25之間。σEu=0.90～0.98，平均0.93，弱銪負(fù)異常。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土分配曲線(圖5a)總體呈現(xiàn)出輕稀土相對(duì)重稀土虧損的微弱左傾曲線，符合N-MORB型特征[14]。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛網(wǎng)圖(圖5b)顯示，Rb、Ba、Sr等大離子親石元素相對(duì)富集；高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Zr、Th等相對(duì)虧損，樣品整體的含量變化相對(duì)較小，高于原始地幔，呈現(xiàn)為略向左傾的近平坦型。

表2 查汗額熱格玄武巖稀土和微量元素分析結(jié)果Table 2 Analysis data of REE and trace elements for Chahanerege basalt

4 成巖年代

根據(jù)野外地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，查汗額熱格地區(qū)大洋中脊玄武巖呈透鏡體狀產(chǎn)出于下—中二疊統(tǒng)馬爾爭(zhēng)組中，大洋板塊玄武巖則受后期造山運(yùn)動(dòng)中穿插于正常沉積地層之中，因此可大致推斷玄武巖的形成時(shí)間應(yīng)同時(shí)或早于基質(zhì)(馬爾爭(zhēng)組)形成時(shí)間。

前人對(duì)本區(qū)在內(nèi)的布青山—阿尼瑪卿蛇綠混雜巖帶帶僅行了大量的時(shí)年代考究[17-23]。邊千韜等[21]對(duì)布青山蛇綠混雜巖帶的硅質(zhì)巖研究中發(fā)現(xiàn)了早石炭世放射蟲Callelaparvispinosa? Won；Entactiniavariospina? Won；又在牧羊山地區(qū)日什鳳蛇綠混雜巖中的淺灰色硅巖中發(fā)現(xiàn)了晚石炭世放射蟲Albaillellaampli-ficataNazarovet Ormiston；Camptoalatuscf·benignusNazarov；Camptoalatussp·(布青山得力斯坦溝的灰白色泥質(zhì)硅巖轉(zhuǎn)石中)。他們通過(guò)Rb-Sr同位素和Pb同位素測(cè)年法獲得布青山得力斯坦溝與牧羊山扎阿拉澤東枕狀玄武巖年齡為(340.3±11.6) Ma，得力斯坦溝中枕狀玄武巖年齡為(310±150) Ma；還在位于布青山哈拉嗡溝和得力斯坦溝之間磨拉石的硅質(zhì)巖礫石中發(fā)現(xiàn)早二疊世放射蟲Latentibifistulasp.。后來(lái)布青山地區(qū)的硅質(zhì)巖中早二疊世放射蟲和哈拉郭勒早石炭世輝長(zhǎng)巖的發(fā)現(xiàn)[9，24]，又為該區(qū)的地質(zhì)年代學(xué)研究提供了新線索。綜合前人研究成果和本次野外勘查，推測(cè)本區(qū)查汗額熱格大洋中脊玄武巖可能形成于早石炭世—早二疊世。

圖5 查汗額熱格玄武巖稀土元素配分圖解(a)與原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解(b)(據(jù)文獻(xiàn)[15-16])Fig.5 Chondrite-standardized REE distribution pattern diagram (a) and primitive mantle normalized trace element spider diagram (b) for Chahanerege basalt [15-16]

5 討論

5.1 巖石成因及構(gòu)造環(huán)境

野外發(fā)現(xiàn)查汗額熱格地區(qū)玄武巖附近有與其共生的磁鐵蛇紋巖和輝長(zhǎng)巖，表現(xiàn)出蛇綠巖系特征，推測(cè)其應(yīng)當(dāng)形成于大洋環(huán)境。查汗額熱格玄武巖具有重稀土較輕稀土富集的特征，稀土特征符合N-MORB；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分曲線也和N-MORB相似。樣品中的Ce/Zr(0.11～0.12，平均為0.11)和Zr/Y(2.64～2.96，平均2.77)比值與N-MORB的地球化學(xué)特征(Ce/Zr為0.10，Zr/Y為2.64)相似[14]，Th/La=0.08～0.13，略高于N-MORB=0.067；Nb/La=0.31～0.39，平均0.36；Hf/Ta=13.45～26.71，平均21.36；Th/Yb=0.07～0.14，平均0.10；Hf/Th比值在6.13～16.26之間，平均11.51，均接近N-MORB數(shù)值特征[14]。總之，通過(guò)巖石地球化學(xué)分析認(rèn)為，查汗額熱格蛇綠巖中的玄武巖應(yīng)歸類于N-MORB型，可作為洋殼擴(kuò)張演化中的記錄。

對(duì)查汗額熱格玄武巖樣品進(jìn)行構(gòu)造判別投圖發(fā)現(xiàn)，在Y - Zr判別圖(圖6a)上，樣品落于虧損地幔；在Nb - Zr判別圖(圖6b)上，樣品落在虧損地幔及其附近；在 Ti/100 - Zr - Y×3、Nb×2 - Zr/4 - Y×3 判別圖(圖7a、7b)上，樣品全部或絕大多數(shù)投在洋中脊玄武巖區(qū)域內(nèi)；在TiO2- FeOT/MgO、Ti - V和 FeOT- MgO - Al2O3判別圖(圖8a、8b、圖9)上，樣品又均投在大洋中脊玄武巖區(qū)域或洋底區(qū)域內(nèi)。在區(qū)域上，哥日卓托地區(qū)的閃長(zhǎng)巖體和科德日特地區(qū)的石英閃長(zhǎng)巖均形成于晚三疊世的活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境，被推測(cè)可能是在洋盆向北俯沖碰撞情況下所致，這在一定程度上表明東昆侖南緣地區(qū)存在晚古生代布青山-阿尼瑪卿古特提斯洋分支洋盆。以上地球化學(xué)特征結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料可認(rèn)為查汗額熱格蛇綠巖中的玄武巖在洋中脊環(huán)境中形成，同時(shí)也證明了查汗額熱格蛇綠巖為MORB型蛇綠巖。

圖6 查汗額熱格玄武巖Y - Zr(a)和Nb - Zr(b)地幔類型判別圖(據(jù)文獻(xiàn)[25])Fig.6 Mantle type discrimination diagrams of Y - Zr (a) and Nb - Zr (b) for Chahanerege basalt[25]P—富集地幔 T—過(guò)渡地幔 N—虧損地幔

圖7 查汗額熱格玄武巖Ti - Zr - Y(a)和Nb - Zr - Y(b)構(gòu)造環(huán)境判別圖(據(jù)文獻(xiàn)[25-26])Fig.7 Tectonic discrimination diagrams of Ti - Zr - Y (a) and Nb - Zr - Y (b) for Chahanerege basalt[25-26]

圖8 查汗額熱格玄武巖 TiO2 - FeOT/MgO 和 Ti - V 構(gòu)造環(huán)境判別圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[26-27])Fig.8 Tcctonic discrimination diagrams of TiO2 - FeOT/MgO (a) and Ti - V (b) for Chahanerege basalt[26-27]

圖9 查汗額熱格玄武巖 FeOT - MgO - Al2O3 構(gòu)造環(huán)境 判別圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[25])Fig.9 Tcctonic discrimination diagram of FeOT - MgO - Al2O3 for Chahanerege basalt[25]

5.2 地質(zhì)意義

查汗額熱格蛇綠巖與哈爾郭勒蛇綠巖皆屬于布青山蛇綠構(gòu)造混雜巖帶，巖石組合及其玄武巖的地球化學(xué)特征相似，同時(shí)在蛇綠混雜巖帶北部發(fā)育有印支期具有活動(dòng)陸緣巖漿弧特征的中酸性侵入體，為科德日特石英閃長(zhǎng)巖(206.8±1.7)Ma和哥日卓托閃長(zhǎng)巖(225.8±1.5)Ma，因此本區(qū)蛇綠巖應(yīng)與晚古生代洋殼俯沖消減有關(guān)。另外，裴先治等[11]在布青山地區(qū)得力斯坦溝中南部、哈爾郭勒溝南和哥日卓托溝南側(cè)發(fā)現(xiàn)的海山玄武巖/灰?guī)r組合。后來(lái)被證明枕狀玄武巖(海山玄武巖)的 Rb-Sr 等時(shí)線年齡(340.3±11.6)Ma與哈爾郭勒晚古生代蛇綠巖(332.8±3.1)Ma形成時(shí)代基本一致[1]。因此，推斷海山玄武巖/灰炭組合與哈爾郭勒蛇綠巖可能來(lái)自同一洋盆。綜上所述，地球化學(xué)特征和區(qū)域地質(zhì)資料均表明查汗額熱格蛇綠巖形成于洋中脊環(huán)境，可能是洋殼在晚古生代俯沖消減后的產(chǎn)物，即MORB型蛇綠巖。

基于以上出露于東昆侖造山帶東段的蛇綠巖年代學(xué)格架及該區(qū)地層建造特征，可以大致勾畫出東昆侖造山帶古生代洋陸構(gòu)造格局及其演化模式：東昆侖地區(qū)在原特提斯構(gòu)造演化的基礎(chǔ)上，南緣地區(qū)經(jīng)歷從晚古生代到二疊紀(jì)的拉張和裂解形成了寬闊的古特提斯洋域北緣的分支洋盆，而后洋殼開(kāi)始向北俯沖、消減，形成了布青山-阿尼瑪卿地區(qū)蛇綠混雜巖，印支晚期后則進(jìn)入到碰撞和后碰撞造山階段。

6 結(jié)論

1)查汗額熱格玄武巖巖石組合特征和巖石地球化學(xué)特征表明其屬大洋中脊玄武巖，可能是洋殼在晚古生代俯沖消減后的產(chǎn)物，即MORB型蛇綠巖。

2)查汗額熱格大洋中脊玄武巖的厘定，進(jìn)一步證明了東昆侖南緣地區(qū)在晚古生代存在古特提斯洋分支洋盆。