李英雷，武 廣，賀宏云，陳公正，楊 飛，李鐵剛，宋廣超，肖劍偉

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；2.造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 100871；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)巖漿活動成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020；4.內(nèi)蒙古第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

蛇綠巖套主要由橄欖巖、輝長巖以及玄武巖組成，與深海沉積物(如放射蟲硅質(zhì)巖和黏土巖)緊密共生，是確定古板塊邊界的重要標(biāo)志(史仁燈，2005；Dilek and Furnes，2011)。蛇綠構(gòu)造混雜巖記錄了造山帶中古大洋巖石圈形成演化過程，是恢復(fù)古板塊格局和探討地幔演化的主要研究對象，對于研究造山過程中古大洋的開啟與消亡、板塊拼貼位置、造山帶的形成時間具有重要意義(張進(jìn)等，2012；馮志強(qiáng)等，2019)。中亞造山帶是全球范圍內(nèi)顯生宙增生較為強(qiáng)烈的地區(qū)，它的形成與古亞洲洋的演化密切相關(guān)，是目前為止時間最長、巖漿-構(gòu)造演化最為復(fù)雜的造山帶之一(Xiaoetal.,2003；Windleyetal.,2007；Chenetal.,2017；蘇茂榮等，2020)。

內(nèi)蒙古興安盟扎賚特旗沙巴爾吐地區(qū)地處大興安嶺東南部，區(qū)域大地構(gòu)造位置屬于中亞造山帶東段，位于二連-賀根山縫合帶東延部分與嫩江-八里罕斷裂交匯轉(zhuǎn)折位置(圖1a；賀宏云等，2020)。該區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造演化，近年來在周邊區(qū)域發(fā)現(xiàn)蛇綠構(gòu)造混雜巖和與島弧環(huán)境相關(guān)的鈣堿性輝長巖-閃長巖組合，主要受古亞洲洋構(gòu)造域的影響，成為地學(xué)界研究古亞洲洋俯沖消亡過程及洋-陸轉(zhuǎn)換的熱點(diǎn)區(qū)域(Xiaoetal.,2018；Zhouetal.,2019；劉永江等，2019)。古亞洲洋在空間上劃分為西段、中部和東段，其中東段主要分布于內(nèi)蒙和黑龍江，有學(xué)者認(rèn)為早古生代古亞洲洋東段主洋盆位于艾力格廟-賀根山-林西-黑河一線，晚古生代主洋盆位于索倫-溫都爾廟-西拉木倫-延吉一線，東段洋盆于晚二疊世閉合，但仍存在爭議(卜建軍等，2020)。關(guān)于古亞洲洋的閉合時限主要存在兩種觀點(diǎn)：中晚泥盆世-早石炭世閉合(徐備等，2014；李英杰等，2018；王成等，2018)和晚二疊世-早三疊世閉合(陳斌等，2001；Li，2006；柳志華等，2020)。此外，一部分學(xué)者認(rèn)為中亞造山帶東段古亞洲洋的增生過程不僅與主洋盆有關(guān)，還與古亞洲洋的一些分支洋盆關(guān)系密切(Xuetal.,2015；Dongetal.,2018；李英杰等，2018)。而且前人對二連-賀根山縫合帶的研究總體多集中于西烏旗、東烏旗及錫林浩特等地區(qū)，而對于縫合帶東延部分大石寨-扎賚特旗-扎蘭屯地區(qū)研究程度明顯偏弱，該區(qū)已成為制約二連-賀根山縫合帶構(gòu)造演化研究的瓶頸，同時也是探討中亞造山帶東南緣晚古生代構(gòu)造演化的突破點(diǎn)。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖(a)、區(qū)域地質(zhì)圖(b)及剖面圖(c)(據(jù)賀宏云等，2020)Fig.1 Tectonic division of Northeast China (a) and geological sketch map of the study area (b) and geological section (c) (after He Hongyun et al.,2020)1—第四系；2—早白堊世火山巖；3—晚侏羅世火山巖；4—中侏羅世火山碎屑巖；5—晚三疊世火山巖；6—二疊系；7—早白堊世花崗巖；8—早白堊世二長花崗巖；9—早白堊世正長花崗巖；10—晚三疊世二長花崗巖；11—中二疊世堿長花崗巖；12—蛇綠構(gòu)造混雜巖；13—正斷層；14—推測斷層；15—剖面位置；16—采樣位置；①—糜棱巖化中粗粒英云閃長巖；②—石英二長片巖；③—長英質(zhì)淺粒巖；④—變泥質(zhì)巖夾變質(zhì)砂巖透鏡體、蛇綠巖塊；⑤—變質(zhì)粉砂巖夾蛇綠巖塊；⑥—蛇紋石化綠泥片巖夾變玄武巖塊1—Quaternary；2—Early Cretaceous volcanic rocks；3—Late Jurassic volcanic rocks；4—Middle Jurassic pyroclastic rocks；5—Late Triassic volcanic rocks；6—Permian rocks；7—Early Cretaceous granite；8—Early Cretaceous monzogranite；9—Early Cretaceous syenogranite；10—Late Triassic monzogranite；11—Middle Permian alkali feldspar granite；12—ophiolite mélange；13—normal fault；14—inferred fault；15—profile position；16—sampling location；①—mylonitized medium coarsed tonalite；②—quartz monzonite schist；③—felsic leptite；④—metapelite with metasandstone and ophiolite block；⑤—metamorphic siltstone with ophiolite block；⑥—serpentinized chlorite schist with metabasalt block

本文選擇大興安嶺東南緣興安盟扎賚特旗沙巴爾吐地區(qū)出露的一套蛇綠構(gòu)造混雜巖及同期花崗質(zhì)雜巖作為研究對象，通過對其中超鎂鐵質(zhì)巖及同時期花崗質(zhì)雜巖進(jìn)行的巖石學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)研究，探討該套巖石的形成時代和構(gòu)造背景，為中亞造山帶東段古亞洲洋閉合時限及演化過程研究提供約束。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)區(qū)域上零星出露古元古界額爾格圖片巖，巖性為斜長角閃片巖、黑云母片巖和石英片巖等，巖石普遍發(fā)生變形變質(zhì)，褶皺發(fā)育。古生界出露海相、淺海相沉積巖-火山-內(nèi)陸湖沼相細(xì)碎屑沉積建造，地層為二疊系壽山溝組、大石寨組、哲斯組和林西組。中新生代主要出露陸相火山巖建造，地層包括中三疊世老山門火山巖，中侏羅統(tǒng)萬寶組，上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、瑪尼吐組，下白堊統(tǒng)白音高老組、龍江組、光華組。第四系松散堆積物大都沿溝谷及其兩側(cè)分布。

沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖可劃分為2個獨(dú)立填圖單元：超基性巖和細(xì)粒堿長花崗巖。超基性巖主要分布于研究區(qū)北部及西南部，沿嫩江-八里罕斷裂烏蘭浩特段大斷裂帶北東-南西向出露。細(xì)粒堿長花崗巖僅分布在研究區(qū)西北部，基本與區(qū)域主構(gòu)造方向一致。

1.1 沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖

該蛇綠構(gòu)造混雜巖零星出露在研究區(qū)西北部及西南部，面積約0.25 km2左右。位于查干居魯河、前聯(lián)合屯幅芒和屯一帶。整體呈脈狀和透鏡狀產(chǎn)出，北東-北北東走向，與圍巖均為斷層接觸，斷續(xù)出露長20～100 m，延伸約2～4 km，寬5～15 m。混雜巖主要由灰綠色蛇紋石化橄欖巖和枕狀變玄武巖(圖2a)、透輝石巖、輝長巖、輝橄巖、硅質(zhì)巖巖塊、英云閃長質(zhì)糜棱巖、透閃斜長變粒巖、二云母綠泥片巖、透閃石蛇紋滑石巖等組成，其中橄欖巖分布最廣。巖石蝕變較強(qiáng)，多為碳酸鹽化、滑石化、蛇紋石化，表面具滑感，并見有白色、淺灰白色纖維狀石棉呈脈狀充填在其裂隙中。部分巖石中蛇紋石呈透鏡體存在，局部片理發(fā)育，透閃石與片理斜交或切割片理。

灰綠色含磁鐵碳酸鹽化滑石化蛇紋巖(圖2b)：顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由蛇紋石、滑石、次生碳酸鹽和磁鐵礦組成，為橄欖巖發(fā)生強(qiáng)蝕變形成。蛇紋石滑石呈<0.3 mm的顯微鱗片狀，次生碳酸鹽不均勻分布，磁鐵礦呈0.03～0.30 mm微粒狀。蛇紋石含量80%(體積分?jǐn)?shù))、滑石10%、次生碳酸鹽5%、磁鐵礦5%。斜長石呈0.1～0.3 mm的粒狀變晶，幾乎全部絹云母化；石英呈0.1～0.3 mm的粒狀變晶，顆粒之間齒狀鑲嵌；黑云母呈0.1～0.3 mm的片狀，普遍發(fā)生綠泥石化。斜長石(絹云母化)含量40%、石英45%、黑云母15%。

圖2 沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖及同期花崗質(zhì)雜巖野外及正交偏光鏡下照片F(xiàn)ig.2 Field photos and microscope photos (+) of the Shabaetu ophiolite mélange and coeval granitic complexSrp—蛇紋石；Tr—透閃石；Qtz—石英；Hbl—角閃石；Pl—斜長石；Bt—黑云母；Kfs—鉀長石；My—蠕英石(礦物縮寫符號據(jù)沈其韓，2009)Srp—serpentine；Tr—tremolite；Qtz—quartz；Hbl—hornblende；Pl—plagioclase；Bt—biotite；Kfs—K-feldspar；My—myrmekite (mineral abbreviation after Shen Qihan,2009)

1.2 沙巴爾吐花崗質(zhì)雜巖

沙巴爾吐花崗質(zhì)雜巖主要分布在研究區(qū)的西北部，包括糜棱巖化粗中粒含角閃黑云英云閃長巖和細(xì)粒堿長花崗巖，前者呈斷塊狀、條帶狀分布在蛇綠構(gòu)造混雜巖中，后者僅在研究區(qū)北部伊力楚代烏拉一帶出露，面積約10.5 km2，呈巖株?duì)町a(chǎn)出。

淺灰色弱糜棱巖化粗中粒含角閃黑云英云閃長巖(圖2c、2d)，斜長石多數(shù)呈2～5 mm，部分呈5～6 mm的半自形板狀-板狀，發(fā)育聚片雙晶，部分絹云母化；石英呈0.1～0.8 mm的粒狀變晶，顆粒集中分布，略顯條帶狀；黑云母呈0.2～1.2 mm的片狀，黃色-深棕色，部分解理縫彎曲，多數(shù)發(fā)生綠泥石化；角閃石呈0.5～4.5 mm的長柱狀或柱粒狀，淡黃-綠色；榍石呈0.3～1.0 mm的菱形或不規(guī)則粒狀，具高級白干涉色，正極高突起。斜長石含量70%、石英21%、黑云母(綠泥石化)5%、角閃石4%、榍石少量。

細(xì)粒堿長花崗巖，肉紅色，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2e、2f)。巖石由鉀長石(70%)、石英(20%)、角閃石(3%)、長英質(zhì)(5%)、磁鐵礦(2%)等組成，礦物粒徑主要在0.25～2.00 mm之間，部分大者達(dá)4 mm。鉀長石為板狀，泥化，具卡氏雙晶，為條紋長石、正長石；石英為粒狀，呈填隙狀分布；長英質(zhì)(蠕英石)多分布于鉀長石的邊部，具顯微文象結(jié)構(gòu)；角閃石為柱狀，全部變?yōu)榧?xì)小鱗片狀黑云母集合體，析出鐵質(zhì)。該巖體侵入下二疊統(tǒng)壽山溝組。

2 樣品與測試

共采集測年樣品2件，其中蛇紋石化橄欖巖樣品1件(TW1)，堿長花崗巖樣品1件(GS2)。主微量測試樣品共10件，其中蛇綠混雜巖樣品3件(TW1、GS17、GS29)，堿長花崗巖樣品3件(GS2、GS3、GS4)，英云閃長巖樣品3件(PM36TW2、TW3、TW4)，奧長片崗巖樣品1件(TW5)。

主微量元素的分析測試在北京燕都中實(shí)測試技術(shù)有限公司完成，測試流程為：將巖石粉碎粗碎至厘米級的塊體，選取無蝕變及脈體穿插的新鮮樣品用純化水沖洗干凈，烘干并粉碎至200目以備使用。主量元素測試首先將粉末樣品稱量后加Li2B4O7(1∶8)助熔劑混合，并使用融樣機(jī)加熱至1 150℃使其在金鉑坩堝中熔融成均一玻璃片體，后使用XRF(Shimadzu XRF-1800)測試，測試結(jié)果保證數(shù)據(jù)誤差小于1%。

微量元素測試將200目粉末樣品稱量并置放入聚四氟乙烯溶樣罐并加入HF+HNO3，在干燥箱中將的高壓消解罐保持在190℃溫度72 h，后取出經(jīng)過趕酸并將溶液定容為稀溶液上機(jī)測試。測試使用ICP-MS(M90，analytikjena)完成，所測數(shù)據(jù)根據(jù)監(jiān)控標(biāo)樣GSR-2顯示誤差小于5%，部分揮發(fā)性元素及極低含量元素的分析誤差小于10%。

鋯石U-Pb同位素測年和原位Hf同位素測試均在內(nèi)蒙古自治區(qū)巖漿活動成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。運(yùn)用Neptune 多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀和193 nm 激光取樣系統(tǒng)(LA-MC-ICP-MS)，激光束斑32 μm，具體分析測試方法見參考文獻(xiàn)(李懷坤等，2009)。

3 結(jié)果與分析

3.1 巖石地球化學(xué)特征

研究區(qū)超基性巖樣品的主量、微量和稀土元素分析結(jié)果(表1)顯示，該巖石SiO2含量為43.54%～46.38%，Al2O3為0.99%～4.60%，F(xiàn)eOT為3.54%～8.48%，MgO含量為25.72%～33.01%，TiO2為0.03%～0.45%，燒失量(LOI)為10.88%～12.03%。運(yùn)用根據(jù)Zr/TiO2-Nb/Y圖解(圖3a)，樣品落入堿性玄武巖、玄武巖區(qū)域，結(jié)合FeOT/MgO-SiO2和AFM圖解(圖3b、3c)，巖石屬鈣堿性-拉斑質(zhì)系列，具有與島弧有關(guān)的超鎂鐵質(zhì)堆晶巖特征。巖石Mg#為89～94，稀土元素配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖顯示明顯右傾(圖4a、4b)，具弱負(fù)Eu異常或正異常，表明斜長石未參與多階段的分離結(jié)晶(Eu/Eu*=0.76～1.25)。相對虧損Rb、P、Ti元素，稀土總量極低，(∑REE)=8.18×10-6～24.54×10-6。

根據(jù)An-Ab-Or圖解(圖3d)，樣品PM36TW2、TW3和TW4位于英云閃長巖區(qū)，TW5位于奧長花崗巖區(qū)。樣品的全巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示(表1)，該系列侵入巖SiO2含量58.04%～71.55%，Al2O3為15.16%～18.50%，F(xiàn)eOT為1.80%～5.91%，TiO2為0.33%～1.12%，全堿含量(Na2O+K2O)為5.45%～7.63%，A/CNK為0.93～1.06，總體為鈣堿性系列(圖3f)，偏鋁質(zhì)，個別為弱過鋁質(zhì)，Mg#為33～49。在稀土元素配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖上顯示右傾(圖4a、4b)，具微弱負(fù)Eu異常(Eu/Eu*=0.80～0.96)，表明斜長石基本未參與分離結(jié)晶作用。相對虧損Nb、Ta、P和Ti等元素。稀土元素總量偏低(99.16×10-6～107.60×10-6)。

表1 樣品主量(wB/%)、微量和稀土(wB/10-6)元素分析測試結(jié)果Table 1 Major (wB/%) and trace elements (wB/10-6) analytical results

圖3 沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖及同期花崗質(zhì)雜巖巖石分類判別圖解Fig.3 The classification and discrimination diagrams for the Shabaertu Ophiolite mélange and coeval granitic complexa—Zr/TiO2-Nb/Y圖(Defant et al.,1992)；b—FeOT/MgO-SiO2圖(Miyashiro，1974)；c—AFM圖(Irvine and Baragar，1971)；d—An-Ab-Or圖(馮艷芳等，2011)；e—QAP圖(Le Maitre et al.,2004)；f—K2O-SiO2圖(Le Maitre et al.,2004)a—Zr/TiO2-Nb/Y diagram (after Defant et al.,1992)；b—FeOT/MgO-SiO2 diagram (after Miyashiro,1974)；c—AFM diagram (after Irvine and Baragar,1971)；d—An-Ab-Or diagram (after Feng Yanfang et al.,2011)；e—QAP diagram (after Le Maitre et al.,2004)；f—K2O-SiO2 diagram (after Le Maitre et al.,2004)

根據(jù)QAP圖解(圖3e)，樣品GS2、GS3和GS4均落入堿長花崗巖區(qū)。SiO2含量70.15%～74.16%，Al2O3為13.65%～14.58%，CaO含量為0.31%～1.29%，TiO2為0.27%～0.42 %，全堿含量為8.52%～9.18%，A/CNK為0.94～1.14，屬高鉀鈣堿性系列(圖3f)，Mg#為24～32。在稀土元素配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖中為右傾模式(圖4a、4b)。細(xì)粒堿長花崗巖具有中等程度的負(fù)Eu異常(Eu/Eu*=0.33～0.60)，顯示斜長石參與了巖漿的分離結(jié)晶作用。相對虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta、P和Ti。稀土元素總量中等(138.44×10-6～151.47×10-6)。

圖4 蛇綠構(gòu)造混雜巖及同期花崗質(zhì)雜巖稀土元素配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖(原始地幔和球粒隕石數(shù)據(jù)根據(jù)Sun and McDonough，1989)Fig.4 Primitive mantle normalized incompatible element spidergrams and chondrite-normalized REE patterns of the Shabaetu ophiolite mélange and coeval granitic complex (primitive mantle and chondrite data after Sun and McDonough,1989)

3.2 鋯石U-Pb年齡和原位Lu-Hf同位素分析

對沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖中蛇紋石化橄欖巖樣品(TW1)進(jìn)行了測年。從鋯石陰極發(fā)光圖像可見(圖5a)，所選鋯石主要可分為2組，第1組鋯石具有典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)，獲得鋯石U-Pb同位素年齡為279.2±3.3 Ma(圖5c)，此外，本次獲得多個捕獲鋯石，年齡450 Ma左右；第2組鋯石顏色偏暗，中心常見熔蝕結(jié)構(gòu)，環(huán)帶不明顯，具后期熱液鋯石特征，獲得鋯石U-Pb同位素年齡為139.9±0.9 Ma(圖5c)，代表晚期構(gòu)造熱擾動事件年齡。綜上，279.2 Ma為蛇綠巖形成年齡，表明蛇綠構(gòu)造混雜巖形成于中二疊世早期，鋯石U-Pb測年結(jié)果見表2。

圖5 鋯石CL圖像(a、b)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖(c、d)Fig.5 Representative cathodoluminescence (CL) images of zircon grains (a,b) and LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams (c,d) for samples

表2 鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 2 Zircon U-Pb isotopic analyses for the samples

續(xù)表2 Continued Table 2

在沙巴爾吐細(xì)粒堿長花崗巖(GS2)中采集了同位素測年樣品，陰極發(fā)光圖像顯示單顆粒鋯石形態(tài)呈短柱狀、長棱角狀及不規(guī)則粒狀，發(fā)育清晰環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖5b)，鋯石的Th/U值介于0.66～1.27之間，具巖漿成因的特征，獲得單顆粒鋯石U-Pb同位素年齡加權(quán)平均值為278.2±1.7 Ma(圖5d)，代表該期花崗巖侵位結(jié)晶的年齡，時代定為中二疊世，鋯石U-Pb測年結(jié)果見表2。

堿長花崗巖(GS2)樣品鋯石原位Lu-Hf同位素結(jié)果顯示176Hf/177Hf值為0.282 96～0.283 28，其εHf(t)值為+12.6～+23.3(表3和圖6)，平均值為+18.9，Hf同位素單階段模式年齡小于或與巖石結(jié)晶年齡相近，基本無有效二階段模式年齡。

圖6 堿長花崗巖鋯石原位εHf(t)-t圖(據(jù)Yang et al.,2006)Fig.6 Zircon εHf(t)-t diagram for the alkali feldspar granite (after Yang et al.,2006)

表3 鋯石原位Lu-Hf同位素分析結(jié)果Table 3 Zircon in-situ Lu-Hf isotopic data for the samples

4 討論

4.1 沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖及花崗質(zhì)雜巖形成時代

沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖位于內(nèi)蒙古興安盟呼和哈達(dá)-大石寨-巴達(dá)爾胡蛇綠構(gòu)造混雜巖的北東部，Zhou等(2019)對大石寨蛇綠混雜巖帶內(nèi)輝長巖、安山巖中鋯石獲得U-Pb年齡294 ～281 Ma(表4)，認(rèn)為該混雜巖是典型的SSZ型蛇綠混雜巖，塊體包括蛇綠質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖、火山巖、硅質(zhì)巖以及早二疊世變形板巖基質(zhì)中的輝長巖。有學(xué)者在研究區(qū)西南部突泉縣牤牛海地區(qū)發(fā)現(xiàn)了與虧損軟流圈地幔源有關(guān)的島弧環(huán)境的超鎂鐵質(zhì)巖，時代為277 ～271 Ma，在科爾沁右翼中旗布敦花牧場也發(fā)現(xiàn)有蛇紋石化橄欖巖，獲得鋯石U-Pb年齡為289±3 Ma(付俊彧等，2017)。西部索倫山地區(qū)也報道過發(fā)育中二疊世蛇綠巖，其中玄武巖和輝長巖鋯石U-Pb年齡分別為276.4±1.4 Ma和273.9±3.3 Ma(柳志華等，2020)。此外，西烏旗-大石寨一帶出露有一系列二疊紀(jì)火山巖，包括玄武巖、安山巖、流紋巖等(表4)，結(jié)合本次發(fā)現(xiàn)的蛇綠構(gòu)造混雜巖(279 Ma)和堿長花崗巖(278 Ma)，指示大興安嶺中南段發(fā)育廣泛的中二疊世巖漿活動，并且洋殼的初始俯沖發(fā)生在中二疊世早期。

表4 大興安嶺中南段中二疊世巖漿巖年齡一覽表Table 4 Previous dating results for the Middle Permian magmatic rocks in the southern part of the Da Hinggan Mountains

4.2 巖石成因及源區(qū)特征

4.2.1 蛇紋石化橄欖巖源區(qū)

蛇紋石化橄欖巖含有低的SiO2含量(43.54%～46.38%)，Mg#為89～94，高于幔源玄武質(zhì)原生巖漿(Mg#=68～75)，與純橄欖巖接近(Mg#=86)(付俊彧等，2017)，反映巖漿未發(fā)生過明顯的結(jié)晶分異作用，屬于與島弧有關(guān)的超鎂鐵質(zhì)堆晶巖系列(圖3c)。樣品燒失量普遍較大(10.88%～12.03%)，與巖石普遍發(fā)生蛇紋石化、透閃石化等蝕變作用相關(guān)，而高場強(qiáng)元素如Nb、Ta、Zr、Hf、Y、Cr、Ni和REE在交代過程中具有十分穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，基本不受后期交代和變質(zhì)作用影響，一般被認(rèn)為可以代表原巖原始的元素豐度(Janney and Castillo,1996)。巖石含有低的稀土元素總量(8.18×10-6～24.54×10-6)，Zr/Hf值為34.12～38.67，接近原始地幔(36.27)(張玉濤等，2007)，暗示巖石可能直接來源于原始地幔。但相對原始地幔明顯虧損K2O(0.05%～0.15%)、Na2O(0.002%～1.03%)，具有高M(jìn)gO(25.72%～33.01%)和Cr(平均2 988.00×10-6)、Ni(平均1 892.00×10-6)、Co(平均85.50×10-6)含量。通常虧損地幔的Zr/Nb值大于18，原始地幔的Zr/Nb值為18，過渡型地幔和富集型地幔的Zr/Nb值小于18(Le Roexetal.,1983；鄭吉林等，2020)，樣品蛇紋石化橄欖巖(TW1)Zr/Nb值為28.7，而另兩件樣品Zr/Nb值為2～8總體顯示虧損地幔-過渡型地幔特征。根據(jù)Nb/La值也可間接反映源區(qū)特征，一般大洋中脊和原始地幔的Nb/La值大于1.0，陸殼的比值接近于0.7(Huangetal.,2000)，樣品的Nb/La值為0.67～1.10，落在洋島玄武巖與巖石圈地幔與軟流圈地幔相互作用區(qū)域(圖7a)。巖石相對富集Th和Ce，低K、Na、P和Ti，具洋島拉斑玄武巖特征(Pearce and Peate,1995)。此外，La/Ta值為8.8～36.2(<50)，Zr/Y值為3.3～9.6(>3)，Sr、Zr和Hf輕微富集，高場強(qiáng)元素Nb、Ta虧損的現(xiàn)象，具有類似OIB的源區(qū)特征，這種現(xiàn)象可能是源區(qū)受到消減作用影響所致(Volpeetal.,1988)，顯示島弧鈣堿性巖特征(圖3c)。在Sm/Yb-Sm圖解中(圖7b)，樣品的Sm/Yb值總體近于或高于石榴石二輝橄欖巖曲線比值，靠近70%熔融區(qū)域，說明石榴石二輝橄欖巖相應(yīng)源區(qū)的部分熔融作用對該超鎂鐵質(zhì)巖原始巖漿貢獻(xiàn)較大，為較深的原始地幔源區(qū)巖石70%左右的部分熔融形成。

圖7 沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖及同期花崗質(zhì)雜巖巖漿來源判別圖Fig.7 Discrimination diagrams of magma source for the Shabaertu ophiolite mélange and coeval granitic complexa—Nb/La-La/Yb圖(Abdel-Rahman and Nassar,2004)；b—Sm/Yb-Sm圖(據(jù)賀宏云等，2020)；c—Sr/Y-Y圖；d—(La/Yb)N-YbN圖(據(jù)Castillo et al.,1999)；e—CaO/(MgO+FeOT+TiO2)-(CaO+MgO+FeOT+TiO2)圖；f—CaO/Na2O-Al2O3/TiO2圖(據(jù)Patio,1995;Sylvester,1998)a—Nb/La-La/Yb diagram (after Abdel-Rahman and Nassar,2004)；b—Sm/Yb-Sm diagram (after He Hongyun et al.,2020)；c—Sr/Y-Y diagram；d—(La/Yb)N-YbN diagram (after Castillo et al.,1999)；e—CaO/(MgO + FeOT+TiO2)-(CaO+MgO+FeOT+TiO2) diagram；f—CaO/Na2O-Al2O3/TiO2 diagram (after Patio,1995；Sylvester,1998)

綜上，該蛇紋石化橄欖巖可能來源于與島弧有關(guān)的虧損地幔，源自石榴石二輝橄欖巖接近70%熔融，屬俯沖型(SSZ)蛇綠巖，其就位機(jī)制與持續(xù)洋內(nèi)俯沖有關(guān)。

4.2.2 英云閃長巖-奧長花崗巖源區(qū)

該套侵入巖表現(xiàn)為高SiO2(平均64.76%)、Al2O3(平均16.56%)，富Na2O(平均4.35%)，富集LREE、虧損HREE、高Sr(平均600.00×10-6)、低Y(平均12.50×10-6)和Yb(平均1.18×10-6)等特征，與典型埃達(dá)克巖特征相似。在Sr/Y-Y圖解和(La/Yb)N-YbN圖解上，所有樣品均落入典型埃達(dá)克巖區(qū)域(圖7c、7d)(張旗等，2002;Rappetal.,2003；鄧晉福等，2018)。在微量元素蛛網(wǎng)圖上顯示相對富集Ba、Sr而相對虧損Nb、Ta、Ti和P等元素，與大洋俯沖帶島弧型巖漿巖微量元素特征相似(王金芳等，2019)?？傮w為鈣堿性系列(圖3f)，基本未發(fā)生斜長石分離結(jié)晶作用 (Eu/Eu*=0.80～0.96)。巖石相對富鈉貧鉀，Na2O/K2O值為1.38～5.73，(Na2O-2)/K2O值為0.75～3.26，均值1.48，顯示鈉質(zhì)特征，歸屬O型埃達(dá)克巖，是俯沖環(huán)境下板片熔融的產(chǎn)物，通常解釋為俯沖洋殼在75～85 km深處(相當(dāng)于角閃巖-榴輝巖過渡帶)部分熔融形成的(Peacocketal.,1994；李世超等，2017；王金芳等，2019)。在CaO/(MgO+FeOT+TiO2)-(CaO+MgO+FeOT+TiO2)圖解中落入角閃巖部分熔融區(qū)(圖7e)，在CaO/Na2O-Al2O3/TiO2圖解中基本落入玄武巖熔體10%～50%區(qū)域(圖7f)。綜上分析，該套巖石為低鉀洋殼玄武巖類在較高溫度下較高程度部分熔融成因。

4.2.3 堿長花崗巖源區(qū)

堿長花崗巖樣品具高SiO2(70.41%～74.16%)，富堿(Na2O+K2O=8.52%～9.18%),A/CNK為0.93～1.14，低FeO(平均0.92%)、MgO(平均0.41%)和CaO(平均0.74%)和P2O5(平均0.08%)特征，屬偏鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列。含角閃石、黑云母等暗色礦物，蠕英石多分布于鉀長石的邊部，具顯微文象結(jié)構(gòu)，具有中等程度的負(fù)Eu異常(Eu/Eu*=0.33～0.60)，說明巖漿發(fā)生了一定程度的斜長石分離結(jié)晶作用。巖石輕重稀土元素分餾明顯[(La/Yb)N=5.1～5.91]，固結(jié)指數(shù)(SI)較小(2.14～4.57)，相對富集Rb(平均96.87×10-6)、K等大離子親石元素，相對虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta，虧損Sr、P、Ti等元素，說明本區(qū)堿長花崗巖為高鉀鈣堿性高分異I型花崗巖(李猛興等，2020)。Ti和P虧損可能與源區(qū)殘留鈦鐵礦、金紅石和磷灰石有關(guān)。巖石富硅，低鐵、鎂及低Mg#(24～32)，表明巖石可能來源于殼源(吳子杰等，2020)。巖石Nb/Ta值(7.0～8.5，均值7.9)低于幔源巖漿(17)，而與下地殼接近(8.3)接近(Hans,1995)。在CaO/(MgO+FeOT+TiO2)-(CaO+MgO+FeOT+TiO2)圖解中落入雜砂巖熔融區(qū)(圖7e)，在CaO/Na2O-Al2O3/TiO2圖解中基本位于高鋁花崗巖區(qū)和泥質(zhì)巖區(qū)(圖7f)。此外，巖石具有高的正εHf(t)值(平均+18.9)，在地殼演化線上普遍投影到虧損地幔線之上(圖6)，反映該巖體來自虧損的地幔源區(qū)，巖石單階段模式年齡基本近于或者小于巖石結(jié)晶年齡，總體無有效二階段模式年齡，說明巖石起源于島弧型的新生地殼。實(shí)驗(yàn)證明基性玄武巖在高溫(～950℃)高壓(～1 GPa)條件下經(jīng)過熔融和結(jié)晶分異作用可產(chǎn)生少量的酸性巖石(Patio,1995；Rapp and Watson,1995)。綜上分析，該堿長花崗巖起源于島弧型富鋁質(zhì)洋殼玄武巖的部分熔融，并經(jīng)歷強(qiáng)烈的結(jié)晶分異作用而形成。

4.3 地質(zhì)意義

研究區(qū)蛇綠構(gòu)造混雜巖巖石組合完整，包括變橄欖巖、枕狀玄武巖、輝長巖、硅質(zhì)巖和泥質(zhì)巖塊，伴生O型埃達(dá)克質(zhì)英云閃長巖-奧長花崗巖系及堿長花崗巖(Zhouetal.,2019)。O型埃達(dá)克巖富Na，分布于洋內(nèi)及其周邊地區(qū),其成因與板塊的消減作用或玄武巖底侵有關(guān)(張旗等，2001)，進(jìn)一步表明其形成于大洋俯沖帶島弧環(huán)境，構(gòu)成典型的與洋殼俯沖相關(guān)的SSZ型蛇綠巖、島弧型巖漿巖組合。前文提及本區(qū)為二連-賀根山縫合帶的東延部分，汪巖等(2013)在扎賚特旗一帶發(fā)現(xiàn)早石炭世末期島弧基性巖，揭示二連-賀根山構(gòu)造帶北東延至扎賚特旗一帶。雖然有關(guān)古亞洲洋閉合位置和時間一直存在爭議，但結(jié)合古生物學(xué)研究，有學(xué)者認(rèn)為古亞洲洋東段在早古生代主洋盆位于賀根山-林西-黑河一線或者以南地區(qū)(卜建軍等，2020)。至晚古生代初(D3-C1)，華北板塊與中亞蒙古陸塊之間的洋盆閉合，兩大板塊對接形成二連-賀根山縫合帶(唐克東，1992)。前人在西烏旗白音呼舒獲得晚石炭世大洋俯沖帶島弧型奧長花崗巖體(309.2±1.6 Ma)，表明古亞洲洋二連-賀根山洋盆在晚石炭世并未關(guān)閉，而是處于大洋俯沖消減和陸殼增生過程中(王金芳等，2019)。區(qū)域上存在著早中二疊世蛇綠巖及島弧巖漿巖組合(王惠等，2005；王金芳等，2017)，而且本區(qū)構(gòu)造蛇綠混雜巖變形強(qiáng)烈，巖石多呈斷塊狀，區(qū)域上早中二疊世大石寨組發(fā)育海相火山巖-沉積巖組合，顯示該時期存在較為強(qiáng)烈的巖漿活動，至中二疊世哲斯組發(fā)育為淺海相碎屑巖沉積，構(gòu)造環(huán)境相對穩(wěn)定，二者構(gòu)造環(huán)境發(fā)生了顯著變化(Yuetal.,2016)。而本次研究中的構(gòu)造混雜巖(279 Ma)正對應(yīng)該構(gòu)造環(huán)境變化期，記錄了洋殼初始俯沖事件，至晚二疊世過渡到陸相環(huán)境，并發(fā)育陸相湖沼相碎屑沉積的林西組(賀宏云等，2019)。三疊紀(jì)已經(jīng)處于碰撞-后碰撞-拉張的轉(zhuǎn)換期，存在I型-A型過渡的花崗巖及火山巖(240～220 Ma)，巖石基本無變形，構(gòu)造屬性由區(qū)域性擠壓為主并逐漸轉(zhuǎn)為弧后伸展的構(gòu)造環(huán)境(賀宏云等，2020)。至白堊紀(jì)，研究區(qū)地處北東向的嫩江-八里罕斷裂邊緣，經(jīng)歷區(qū)域性的升降和走滑運(yùn)動，東南緣發(fā)育松遼盆地(Wangetal.,2016；王東星等，2018)，構(gòu)成區(qū)域性的構(gòu)造熱事件，樣品(TW1)所獲得的鋯石U-Pb年齡(139 Ma)印證了該構(gòu)造熱擾動事件的存在。該區(qū)從Th/Yb-Ta/Yb構(gòu)造圖解(圖8a)和CeN-SrN-SmN圖解(圖8b)可知，超鎂鐵質(zhì)巖-枕狀玄武巖樣品基本投于島弧環(huán)境的鈣堿性玄武巖區(qū)和洋島拉斑玄武巖區(qū)。同期英云閃長巖-奧長花崗巖系和堿長花崗巖在Rb與Y+Nb圖解和Ta-Yb圖解(圖8c、8d)也均位于巖漿弧花崗巖區(qū)，暗示形成于島弧的構(gòu)造環(huán)境。巖石組合的遞進(jìn)演變反映了與俯沖作用有關(guān)的巖漿作用具有由洋盆向大陸轉(zhuǎn)化的性質(zhì)，記錄了洋盆向大陸轉(zhuǎn)化的演化歷史，代表了俯沖作用由淺到深遞進(jìn)演變過程(肖慶輝等，2016)。

圖8 沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖及同期花崗質(zhì)雜巖構(gòu)造環(huán)境判別圖(據(jù)F?rster et al.,1997；Pearce,2008)Fig.8 Tectonic discrimination diagrams for the Shabaertu ophiolite mélange and coeval granitic complex (after F?rster et al.,1997;Pearce,2008)ORG—洋脊花崗巖；VAG—火山弧花崗巖；WPG—板內(nèi)花崗巖；syn-COLG—同碰撞花崗巖；IAT—島弧拉 斑玄武巖；OIA—洋島堿性玄武巖；CAB—鈣堿性玄武巖；OIB—洋島玄武巖;TH—拉斑玄武巖;N-MORB—洋中脊玄武巖;E-MORB—富集型洋中脊玄武巖ORG—ocean ridge granite；VAG—volcanic arc granite；WPG—within plate granite；syn-COLG—syn-collision granite；IAT—island arc tholeiite；OIA—oceanic island alkaline basalt；CAB—calc alkaline basalt；OIB—oceanic island basalt;TH—tholeiite;N-MORB—normal mid ocean ridge ba-salt;E-MORB—enrichment mid ocean ridge basalt

綜上分析，古亞洲洋在中二疊世早期未閉合，仍存在持續(xù)性的俯沖活動，伴隨著洋殼的消減，發(fā)生了新生地殼的增生活動，而本次研究的蛇綠構(gòu)造混雜巖和同期花崗質(zhì)雜巖完整記錄了該洋殼俯沖及地殼增生過程，為古亞洲洋的構(gòu)造演化提供了新的研究資料。

5 結(jié)論

(1) 沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖中超鎂鐵質(zhì)巖和堿長花崗巖鋯石U-Pb諧和年齡分別為279.2±3.3 Ma和278.2±1.7 Ma，表明該蛇綠構(gòu)造混雜巖形成于中二疊世早期。

(2) 蛇綠構(gòu)造混雜巖中超鎂鐵質(zhì)巖具有與島弧有關(guān)的虧損地幔-過渡型地幔特征，源區(qū)起源于石榴石二輝橄欖巖接近70%熔融，屬俯沖型(SSZ)蛇綠巖。英云閃長巖-奧長花崗巖巖系具典型埃達(dá)克巖特征，歸屬O型埃達(dá)克巖，是俯沖環(huán)境下低鉀洋殼玄武巖類部分熔融產(chǎn)物。堿長花崗巖具有高的正εHf(t)值(平均+18.9)，位于虧損地幔線之上，起源于島弧型的新生地殼。

(3) 沙巴爾吐蛇綠構(gòu)造混雜巖代表中二疊世早期洋內(nèi)俯沖的產(chǎn)物，表明古亞洲洋在中二疊世早期未閉合，仍存在持續(xù)性的俯沖活動，閉合時間應(yīng)在中二疊世之后。

致謝野外地質(zhì)調(diào)查、剖面測制和樣品采集工作得到了內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院柳永正、張海平、王東星等項(xiàng)目組人員的大力幫助，巖礦鑒定和實(shí)驗(yàn)過程中得到了實(shí)驗(yàn)室張有寬、張愛和張成工程師的悉心指導(dǎo)，在此一并表示感謝。