張萬(wàn)平 莫宣學(xué) 袁四化 王立全 王冬兵 劉 偉
(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京100083;2.成都地質(zhì)調(diào)查中心,成都610082)
蛇綠巖是指產(chǎn)于擴(kuò)張洋脊的洋殼和地幔序列的巖石組合,是洋殼殘片的一種典型代表[1],其對(duì)于恢復(fù)古大洋形成演化史、重建古板塊構(gòu)造格局等具有重要意義。雅魯藏布蛇綠混雜巖帶是橫貫印度-歐亞板塊的特提斯縫合帶的東延(圖1-B),該縫合帶不同地段蛇綠巖巖石組合不同,西段、中段和東段蛇綠巖的形成時(shí)代也有差異[2~11]。東段蛇綠巖體主要包括澤當(dāng)蛇綠巖、羅布莎蛇綠巖和朗縣蛇綠混雜巖?!段鞑刈灾螀^(qū)區(qū)域地質(zhì)志》最早提及朗縣地區(qū)存在蛇綠混雜巖[12],國(guó)土資源大調(diào)查1∶250 000林芝縣幅、扎日區(qū)幅、隆子縣幅(2005)詳細(xì)查明了雅魯藏布蛇綠混雜巖帶在朗縣地區(qū)的空間展布,確立了兩條蛇綠混雜巖帶,一條是位于南邊的玉麥蛇綠混雜巖帶,另外一條是位于北邊的朗縣蛇綠混雜巖帶。
朗縣蛇綠混雜巖是澤當(dāng)、羅布莎蛇綠巖的東延部分,呈分散的構(gòu)造塊體產(chǎn)出,規(guī)模大小不一,其中規(guī)模較大者有朗縣西3km的魯見溝蛇綠巖,朗縣南東20km的秀章蛇綠巖和朗縣東70 km的莫洛蛇綠巖。朗縣蛇綠巖層序單元由變質(zhì)橄欖巖、堆晶雜巖和變質(zhì)基性火山巖組成(圖1-A)。朗縣地區(qū)的兩條蛇綠混雜巖帶與澤當(dāng)、羅布莎蛇綠巖,同屬于雅魯藏布江縫合帶的東段。但比較二者而言,朗縣蛇綠巖有著自己的特點(diǎn):規(guī)模小,呈斷塊、殘片狀產(chǎn)出,層序單元出露不連續(xù),均是分散的構(gòu)造小塊體,同時(shí)出露的層序單元也不及澤當(dāng)、羅布莎蛇綠巖的層序單元完整。
圖1 朗縣蛇綠混雜巖的分布及采樣位置Fig.1 Distribution and sampling locations of the Langxian ophiolite melange
野外對(duì)朗縣蛇綠混雜巖進(jìn)行了觀察并取樣進(jìn)行巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)研究。采樣地點(diǎn)均是朗縣蛇綠混雜巖出露的地段,包括拉索村地區(qū)、白露-朗縣附近和里龍地區(qū),為朗縣蛇綠巖的重要組成部分。樣品主要集中在白露村-朗縣附近和里龍剖面上,由蛇紋石化的輝石橄欖巖(變質(zhì)橄欖巖)、變輝綠巖(堆晶雜巖)以及變玄武巖(變質(zhì)基性火山巖)組成。樣品的主量元素XRF分析、微量元素ICP-MS分析由西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)。主量元素XRF分析的儀器型號(hào)為RIX2100(日本理學(xué)公司),測(cè)試條件為:管電壓50kV;管電流50mA;Rh靶。微量元素ICPMS分析的儀器型號(hào)為Elan6100DR(美國(guó)PerkinElme),測(cè)試條件為:優(yōu)化儀器參數(shù)后進(jìn)行分析;采用模擬地殼樣品中元素天然豐度比的基體匹配校正標(biāo)準(zhǔn)溶液為外標(biāo),內(nèi)標(biāo)元素為10 μg/L Rh[14]。分析結(jié)果列于表1和表2中。
朗縣蛇綠混雜巖中主要出露的蛇綠巖層序單元有變質(zhì)橄欖巖、堆晶雜巖和變質(zhì)基性火山巖,與蛇綠巖層序單元相對(duì)應(yīng)的代表巖石分別為蛇紋石化的輝石橄欖巖、變輝綠巖和變玄武巖。本文重點(diǎn)討論3類巖石的主量和微量元素是在低溫蝕變和綠片巖相變質(zhì)作用中不發(fā)生遷移的元素,其中包括不相容微量元素(P,Zr,Nb,Ta,Hf,Th)、稀土元素以及一些過(guò)渡金屬元素(如Ni,Co,Cr,Ti,Sc)等[16~18]。隨著構(gòu)造背景的不同,其地幔源區(qū)成分會(huì)有所變化,同時(shí)由于熔融作用、低壓分異作用的差異,巖石的化學(xué)成分會(huì)有不同;因此,本文系統(tǒng)研究朗縣蛇綠混雜巖這些元素的變化規(guī)律,用以厘定其形成的構(gòu)造背景[19]。
蛇紋石化輝石橄欖巖為超鎂鐵質(zhì)巖石,這些巖石已蝕變?yōu)樯呒y巖或陽(yáng)起石巖。超鎂鐵質(zhì)巖體(塊)與圍巖地層(白堊系)呈斷層接觸關(guān)系,構(gòu)造侵位在白堊系粉砂質(zhì)絹云板巖、絹云千枚巖中,呈團(tuán)塊狀、囊狀、不規(guī)則狀集合體。超鎂鐵質(zhì)巖石主要由蛇紋石組成,次為輝石和陽(yáng)起石,副礦物有磁鐵礦、少量的綠泥石和碳酸鹽礦物,具纖柱狀半自形變晶結(jié)構(gòu)和葉片纖維鱗片變晶結(jié)構(gòu),片狀或塊狀構(gòu)造。蛇紋石呈橄欖石假象,已全部蝕變?yōu)樯呒y石,粒徑約0.5~1mm。巖石蝕變主要是蛇紋石化、硅化、碳酸鹽化,其次為綠泥石化和綠簾石化等。
超鎂鐵質(zhì)巖石均遭受嚴(yán)重的蛇紋石化、硅化和碳酸鹽化,因此利用除去揮發(fā)分后的標(biāo)準(zhǔn)化值進(jìn)行對(duì)比和討論。結(jié)果顯示,其SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.43%~52.27%,平均為48.42%;白露村-朗縣附近剖面上MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.13%和19.39%,平均為17.76%;里龍村剖面上 MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.37%和45.02%,平均為44.19%。
用Sun和McDonough[15]的原始地幔巖豐度值進(jìn)行對(duì)比,不同元素有不同的特點(diǎn)。相容元素的特征:白露村-朗縣附近的超鎂鐵質(zhì)巖貧MgO(w=16.13%,19.39%)、里龍村超鎂鐵質(zhì)巖略富MgO(w=43.37%,45.02%);朗縣蛇綠混雜巖相
容元素的共同特點(diǎn)是富Cr(w=1009×10-6~4150×10-6)和 Ni(w=135.2×10-6~2286×10-6),貧Co(w=36.4×10-6~119×10-6)等。不相容元素的特征:白露村-朗縣附近超鎂鐵質(zhì)巖富TiO2(w=0.19%,0.22%),里龍村超鎂鐵質(zhì)巖虧損 TiO2(w=0.01%)和 Al2O3(w=0.26% ~ 6.31% )、富 CaO (w = 17.29%,23.26%),里 龍超 鎂 鐵 質(zhì) 巖 虧 損 CaO(w=0.03%);白露村-朗縣附近超鎂鐵質(zhì)巖富Sc(w=67.7×10-6,209×10-6),里龍超鎂鐵質(zhì)巖虧損Sc(w=3.06×10-6,4.96×10-6)和 V(w=14.5×10-6~561×10-6)等。
表1 朗縣蛇綠混雜巖的主量元素成分(w/%)Table 1 Chemical components of the Langxian ophiolite mélange
表2 朗縣蛇綠混雜巖的微量元素成分(w/10-6)Table 2 Microelement components of the Langxian ophiolite melange
(續(xù)表2)
超鎂鐵質(zhì)巖石的Mg#值在83.50~92.10之間,變化較大,可能是熔融程度的差異造成的,抑或是熔體與殘留相超鎂鐵質(zhì)巖再反應(yīng)的體現(xiàn)。其Mg#值多數(shù)在80以上,可見朗縣蛇綠混雜巖超鎂鐵質(zhì)巖為原始地幔較高程度部分熔融的殘留物。
圖2 朗縣蛇綠混雜巖稀土和微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.2 REE and trace elements spider diagrams of the Langxian ophiolite melange
超鎂鐵質(zhì)巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素的配分模式見圖2。圖2-A顯示,稀土元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總量在白露村-朗縣和里龍地區(qū)有著不同的特點(diǎn)。白露村-朗縣附近超鎂鐵質(zhì)巖接近或略高于球粒隕石,稀土元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總量為6.4×10-6和14.4×10-6,是球粒隕石的1.84倍和4.15倍。其中輕稀土是球粒隕石的2.80倍和6.27倍,重稀土是球粒隕石的1.45倍和3.27倍,(La/Sm)N為0.32和0.31,(La/Yb)N為0.30和0.29(<1),(Gd/Yb)N為1.06(>1)。里龍村超鎂鐵質(zhì)巖稀土元素總量低于球粒隕石,為0.28×10-6和0.75×10-6,是球粒隕石的8%和22%。其中輕稀土是球粒隕石的23%和57%,重稀土是球粒隕石的2%和7%,(La/Sm)N為4.51和1.67,(La/Yb)N為6.70和3.00(>1),(Gd/Yb)N為1.41和1.42(>1)。由此可以看出,朗縣蛇綠混雜巖的白露村-朗縣附近和里龍地區(qū)的地幔巖石具有不同的特點(diǎn):白露村-朗縣附近地區(qū)的稀土總量較高,為球粒隕石的2~4倍,(La/Sm)N為0.30左右,(Gd/Yb)N為1.06(>1),配分模式為輕稀土虧損、重稀土略微富集型,以輕稀土虧損為特征,與蛇綠巖型橄欖巖和阿爾卑斯型橄欖巖特征相似;里龍地區(qū)的稀土總量較低,僅為球粒隕石的30%~80%,(La/Sm)N為2~4左右,配分模式為輕稀土富集型。輕稀土富集可能是由于地幔交代作用造成的,說(shuō)明里龍地區(qū)超鎂鐵質(zhì)巖可能源自滲透交代的難熔地幔[20,21]。
堆晶雜巖的代表巖石為變輝綠巖,共有3個(gè)樣品,分別是 LL01-1,LL01-5和 QS01-1。里龍地區(qū)(LL01-1,LL01-5)的變輝綠巖構(gòu)造侵位在白堊系粉砂質(zhì)絹云板巖、絹云千枚巖中,呈團(tuán)塊狀。主要由斜長(zhǎng)石(中-拉長(zhǎng)石)、陽(yáng)起石和石英組成,副礦物是榍石;巖石具變余輝綠結(jié)構(gòu),強(qiáng)烈陽(yáng)起石化。拉索村地區(qū)的變輝綠巖與上三疊統(tǒng)郎杰學(xué)群呈斷層接觸,呈囊狀、團(tuán)塊狀等;主要由斜長(zhǎng)石、綠泥石、碳酸鹽和石英組成,副礦物有榍石;巖石具含柱狀、粒狀-纖維狀變晶結(jié)構(gòu)。由此可見,朗縣蛇綠混雜巖的變輝綠巖經(jīng)歷了一定程度的變質(zhì)作用。
變輝綠巖樣品的Nb/Y比值均小于0.67,在0.14~0.26之間,屬亞堿性系列(圖3-A);Zr/TiO2比值在0.005附近,相當(dāng)于玄武巖或安山巖成分的巖石。在硅堿圖(圖3-B)上,3個(gè)樣品點(diǎn)均在亞堿性系列中,成分相當(dāng)于玄武巖、安山巖。
變輝綠巖扣除揮發(fā)分后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,其SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在48.19%~54.13%之間,平均為52.05%;Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在13.38%~15.07%之間,平均約為14.15%;TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.91%~1.70%,平均為1.22%;K2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為0.09%,Na2O 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為4.96%:顯示低鉀富鈉特征;P2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%~0.16%,平均為0.10%??傮w顯示低鋁、低鉀和低P2O5特點(diǎn)。LL01-1,LL01-5和QS01-1的 Mg(up)值分別為54.58,59.52,53.01:反映巖漿經(jīng)歷了一定程度的分離結(jié)晶作用。
變輝綠巖石(LL01-1,LL01-5和 QS01-1)的稀土元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總量均高于球粒隕石,分別為30.91×10-6,28.27×10-6和58.43×10-6,平均為39.20×10-6;(La/Yb)N分 別 為0.81,1.04,2.03;稀土元素的配分模式為平坦型(圖2-A)。其δEu值分別為1.03,0.89,0.94:均在1附近,說(shuō)明沒有斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用或作用不明顯。
微量元素用原始地幔值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(圖2-B),圖解顯示,變輝綠巖的微量元素豐度值比原始高,高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb,Ta,Zr,Hf,Th等)表現(xiàn)尤其明顯;大離子親石元素虧損,Rb和K負(fù)異常明顯,顯示與N-MORB鈣堿性玄武巖相一致的特征[22]。
圖3 朗縣蛇綠混雜巖分類判別圖Fig.3 Classification and discrimination diagrams of the Langxian ophiolite melange
變基性火山熔巖的巖石為變玄武巖。朗縣蛇綠混雜巖的玄武巖在拉索村地區(qū)與上三疊統(tǒng)郎杰學(xué)群呈斷層接觸,在白露村-朗縣附近和里龍地區(qū)構(gòu)造侵位于白堊系粉砂質(zhì)絹云板巖、絹云千枚巖中,呈團(tuán)塊狀。巖石均遭受比較強(qiáng)烈的變質(zhì)和變形作用。巖石表面風(fēng)化色為淺綠色,新鮮面為灰綠色。巖石主要由斜長(zhǎng)石(有時(shí)為假象)、石英、陽(yáng)起石、綠簾石、綠泥石、碳酸鹽組成,副礦物為磁鐵礦。斜長(zhǎng)石呈變斑狀殘留保存在綠泥石和碳酸鹽集合體中,可見變形彎曲的鈉長(zhǎng)石雙晶紋;石英呈不規(guī)則狀、條帶狀粒狀集合體,粒度(d)為0.1~0.3mm;陽(yáng)起石(含普通角閃石)呈細(xì)柱狀、纖柱狀集合體組成條帶,條紋狀片狀構(gòu)造;綠簾石:呈不規(guī)則狀、扁豆?fàn)睢⑼哥R狀、細(xì)粒狀集合體,常和綠泥石、碳酸鹽等礦物一起呈填隙狀;磁鐵礦呈自形-他形粒狀長(zhǎng)條狀集合體,集合體的大小以1.5mm×4mm居多。巖石具細(xì)柱狀、纖柱狀-不等粒狀變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造。巖石蝕變強(qiáng)烈,主要有強(qiáng)綠泥-綠簾石化、陽(yáng)起石化、碳酸鹽化和硅化。
朗縣蛇綠混雜巖的玄武巖在Nb/Y-Zr/TiO2(圖3-A)上,Nb/Y比值均小于0.67,判斷為亞堿性系列;Zr/TiO2比值在0.005~0.050之間,判斷為相當(dāng)于玄武巖或安山巖成分的巖石。在硅堿圖(圖3-B)上,絕大多數(shù)玄武巖樣品屬亞堿性系列;在AFM圖解(圖3-C)上,朗縣蛇綠混雜巖中玄武巖表現(xiàn)為由拉斑玄武巖系列到鈣堿玄武巖系列的演化趨勢(shì)。
拉索地區(qū)的玄武巖在主量元素特征上,具有相對(duì)低 SiO2(w=42.80% ~46.95%,平 均為44.62%)、低 Al2O3(w=12.25%~15.31%,平均為13.80%)、低TiO2(w=1.41%~1.52%,平均為1.46%)、低 K2O+Na2O(w=1.38%~2.80%)、極低的 K2O(w=0.01%~0.02%)和較低的P2O5(w=0.13%左右)、相對(duì)高 MgO(w=6.80%~8.27%,平均為7.48%)和 CaO(w=10.37%~11.44%,平均為10.89%)的特征。該地區(qū)玄武巖的稀土元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總量為54.63×10-6~62.27×10-6,是球粒隕石的20多倍。(La/Yb)N在1.92~2.19之間,平均為2.00,稀土元素配分模式為輕稀土弱富集型或平坦型(圖2-C)。
白露村-朗縣附近地區(qū)的玄武巖在主量元素特征 上,具 有 相 對(duì) 高 SiO2(w=43.34% ~69.21%,平均為53.57%)、高 Al2O3(w=9.95%~17.70%,平均為 14.28%)、高 TiO2(w=0.47%~2.58%,平均為 1.50%)、低 K2O+Na2O(w=0.65%~6.75%,平均為3.40%)和極低的K2O(w=0.01%~2.13%,平均為0.38%)、低 MgO(w=2.48%~7.28%,平均為5.10%)、低CaO(w=2.64%~10.69%,平均為6.97%)和較低的 P2O5(w=0.07% ~0.28%,平均為0.17%)的特征。該地區(qū)玄武巖的稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)總量為49.69×10-6~131.32×10-6,是球粒隕石的20~50倍。(La/Yb)N在0.53~7.64,平均為3.51,稀土元素配分模式為輕稀土富集型或虧損型(圖2-E)。
里龍地區(qū)的玄武巖在主量元素特征上,具有相對(duì)高 SiO2(w=43.62%~57.40%,平均為50.97%)、高 Al2O3(w=13.45%~17.86%,平均為15.92%)、高TiO2(w=0.60%~2.52%,平均為1.09%)、低 K2O+Na2O(w=2.59%~5.64%,平均為 4.44%)和極低的 K2O(w=0.10%~0.64%,平均為0.29%)、低 MgO(w=3.14%~7.16%,平均為5.17%)、低 CaO(w=4.86%~12.31%,平均為8.53%)和低 P2O5(w=0.10%~0.27%,平均為0.16%)的特征。該地區(qū)玄武巖的稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)總量為30.92×10-6~90.20×10-6,是球粒隕石的10~20倍。(La/Yb)N在0.63~2.08,大多數(shù)在1左右,稀土元素配分模式為輕稀土弱虧損型或平坦型(圖2-G)。
綜合分析朗縣蛇綠混雜巖中玄武巖的特點(diǎn),可以看出(與 N-MORB[23]比較),拉索地區(qū)玄武巖的SiO2(w=44.67%)和CaO(w=10.89%)十分近似 N-MORB;MgO(w=7.48%)略低,TiO2(w=1.46%)高,P2O5(w=0.13%)略高,十分接近 N-MORB;在主量 元 素 TiO2-10P2O5-10MnO分類圖解(圖4-A)上,其位于 MORB區(qū)域,屬M(fèi)ORB型玄武巖。白露村-朗縣附近地區(qū)玄武巖的SiO2(w=53.57%)高,CaO(w=6.97%)和MgO(w=5.10%)低,TiO2(w=1.50%)高,P2O5(w=0.17%)略高,比較接近 N-MORB;在主量元素 TiO2-10P2O5-10MnO圖解(圖4-A)上,其分散于MORB和IAT區(qū)域。里龍地區(qū)玄武巖的主量元素與白露村-朗縣附近地區(qū)玄武巖有著相似的特征,SiO2(w=50.97%)高,CaO(w=8.53%)和 MgO(w=5.17%)低,TiO2(w=1.09%)高,P2O5(w=0.16%)略高,比較接近 N-MORB;在主量元素 TiO2-10P2O5-10MnO圖解(圖4-A)上,位于MORB區(qū)域,屬M(fèi)ORB型玄武巖。
圖4 朗縣蛇綠混雜巖構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.4 Tectonic and environmental discrimination diagrams of the Langxian ophiolite melange
朗縣蛇綠混雜巖的玄武巖稀土總量偏高,是球粒隕石的10~50倍。拉索和白露村-朗縣附近地區(qū)稀土配分模式為輕稀土略微富集的平坦型;里龍地區(qū)稀土配分模式為輕稀土弱虧損的平坦型,顯示不同類型的特點(diǎn),但均顯示與NMORB相似的特征。朗縣蛇綠混雜巖中玄武巖的δEu均在1附近,幾乎沒有異常(拉索平均為1.02,白露村-朗縣附近平均為0.91,里龍平均為0.91),說(shuō)明沒有斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用或作用不明顯。
朗縣蛇綠混雜巖的玄武巖微量元素與典型的N-MORB相比,有著不同的特點(diǎn)。拉索地區(qū),大離子親石元素(K,Ba,Rb)的豐度值低于 NMORB,只有N-MORB的20%~50%;Sr較高,一般為 N-MORB的2~3倍;Ti比較接近 NMORB。高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb,Ta)偏高,是 N-MORB的3倍左右;Zr和Hf比較接近N-MORB。而放射性元素(Th,U)豐度較高,為N-MORB的5~7倍。白露村-朗縣附近地區(qū),大離子親石元素(K,Ba,Rb,Sr)的豐度值普遍較高,一般為 NMORB的4~5倍,尤其Ba和Sr高達(dá)11和25倍,Ti比較接近N-MORB。高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb,Ta,Zr,Hf)偏高,是N-MORB的2~3倍多。而放射性元素(Th,U)豐度很高,分別為N-MORB的35倍和16倍。里龍地區(qū),大離子親石元素(K,Ba,Rb,Sr)的豐度值普遍較高,一般為N-MORB的2~5倍;只有Rb略高,為9倍左右;Ti比較接近N-MORB;高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb,Ta,Zr,Hf)十分接近N-MORB,而放射性元素(Th,U)豐度較高,分別為N-MORB的6倍和7倍??梢钥闯?,朗縣蛇綠混雜巖的大離子親石元素的豐度值普遍高于NMORB,但拉索地區(qū)很接近;高場(chǎng)強(qiáng)元素的豐度值也普遍偏高,但里龍地區(qū)十分接近N-MORB;放射性元素(Th,U)的豐度值遠(yuǎn)高于 N-MORB:既有典型洋中脊玄武巖的特征但又不完全相同。朗縣蛇綠混雜巖的這些獨(dú)特的特點(diǎn)在構(gòu)造環(huán)境判別圖上也可以體現(xiàn),在(Ti/100)-Zr-3Y 圖解(圖4-B)上,集中在島弧拉斑、鈣堿性玄武巖和MORB(b區(qū)),島弧鈣堿性玄武巖也有少量分布(c區(qū));在2Nb-(Zr/4)-Y圖解(圖4-C)上,玄武巖集中在島弧鈣堿性玄武巖(c區(qū))和板內(nèi)玄武巖(d區(qū));在(Hf/3)-Th-Ta圖解(圖4-D)上,則比較分散在鈣堿性玄武巖、N-MORB和E-MORB區(qū)域內(nèi)。
朗縣蛇綠混雜巖中玄武巖的K2O極低,P2O5和TiO2變化較大,拉索和白露村-朗縣附近地區(qū)玄武巖的稀土配分模式為輕稀土略微富集的平坦型,里龍地區(qū)玄武巖的稀土配分模式為輕稀土略微虧損的平坦型,朗縣蛇綠混雜巖中玄武巖的大離子親石元素Rb和Sr強(qiáng)烈虧損,高場(chǎng)強(qiáng)元素變化較大。這些特征表明朗縣蛇綠混雜巖的玄武巖地球化學(xué)在拉索和白露村-朗縣附近地區(qū)顯示E-MOBR特點(diǎn),而里龍地區(qū)的玄武巖則具有N-MORB的特征,朗縣蛇綠混雜巖顯示具有MORB型蛇綠巖的特點(diǎn)[1]。
確定蛇綠巖形成的大地構(gòu)造環(huán)境,枕狀玄武巖的巖石地球化學(xué)特征是重要的依據(jù)[24]。為探討朗縣蛇綠混雜巖的形成構(gòu)造環(huán)境,將變玄武巖與典型地區(qū)同類巖石進(jìn)行對(duì)比,找到其共性與個(gè)性。本文著重分析蛇綠巖中變玄武巖的不活動(dòng)元素(Ti,P)、稀土元素、大離子親石元素(Ba,Rb,Sr)和高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb,Ta,Zr,Hf)等提供的信息,從而厘定朗縣蛇綠混雜巖的形成構(gòu)造環(huán)境。
朗縣蛇綠混雜巖中玄武巖的TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.47%~2.58%之間,平均值為1.32%,對(duì)比洋脊玄武巖TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值1.27%,十分接近或略高,表明其以含較高的Ti為特征;朗縣蛇綠混雜巖中玄武巖的P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%~0.28%,平均值為0.16%,與洋脊玄武巖P2O5的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.14%基本相同。拉索和白露村-朗縣附近地區(qū)玄武巖稀土元素配分模式為輕稀土略富集的平坦型,里龍地區(qū)玄武巖稀土元素配分模式為輕稀土略虧損的平坦型。與典型的N-MORB相比,朗縣蛇綠混雜巖中變玄武巖的大離子親石元素豐度值普遍偏高,但拉索地區(qū)很接近;高場(chǎng)強(qiáng)元素也普遍偏高,但里龍地區(qū)十分接近N-MORB;放射性元素Th和U的豐度值遠(yuǎn)高于N-MORB,體現(xiàn)具有典型洋中脊玄武巖的特征但又不完全相同;微量元素分布形式非常類似于阿曼蛇綠巖的特征[25]:表明朗縣蛇綠混雜巖可能形成于大洋中脊到島弧的過(guò)渡環(huán)境[26]。從朗縣蛇綠混雜巖中玄武巖的構(gòu)造環(huán)境判別圖(圖4)上可以看出:玄武巖的巖石化學(xué)成分在各類圖解上投點(diǎn),均集中落在島弧拉斑、鈣堿性玄武巖和MORB內(nèi),大多數(shù)樣品都在MORB區(qū)域內(nèi)或者靠近MORB區(qū)域。稀土元素配分模式為輕稀土略虧損或富集的平坦型,與洋脊玄武巖的稀土元素配分模式相似。綜合上述分析,可以推測(cè)朗縣蛇綠混雜巖的形成環(huán)境為大洋中脊到島弧的過(guò)渡環(huán)境,后期洋盆俯沖-消減作用導(dǎo)致蛇綠巖的構(gòu)造侵位。
蛇綠巖代表古代大洋巖石圈的碎片已為多數(shù)研究者所公認(rèn),作為一套巖石組合,它包括洋殼和上地幔一系列巖石單元[27],自下而上,巖石單元有上地幔橄欖巖、洋殼的基性堆晶巖(包括層狀輝長(zhǎng)巖和層狀輝綠巖)、基性席狀巖墻群、枕狀玄武巖和遠(yuǎn)洋沉積的放射蟲硅質(zhì)巖[28]。對(duì)比典型蛇綠巖的巖石層序單元,朗縣一帶出露的蛇綠巖雖然被后期的構(gòu)造作用所肢解,呈構(gòu)造巖塊(片)產(chǎn)出,但仍然可以恢復(fù)其基本的巖石單元層序。該蛇綠混雜巖的層序單元由變質(zhì)橄欖巖、變輝綠巖、變質(zhì)基性火山巖組成,記錄了該蛇綠巖地殼部分的巖漿演化歷史。
朗縣蛇綠混雜巖作為雅魯藏布江縫合帶的重要組成部分,是新特提斯洋盆海底擴(kuò)張階段的產(chǎn)物。對(duì)比典型大洋中脊玄武巖的微量元素,朗縣蛇綠混雜巖組合中的玄武巖雖然大離子親石元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素的豐度值普遍偏高,但拉索地區(qū)的大離子親石元素十分近似N-MORB、里龍地區(qū)的高場(chǎng)強(qiáng)元素十分接近N-MORB,體現(xiàn)具有典型洋中脊玄武巖的特征但又不完全相同;其稀土元素配分模式為輕稀土虧損或富集的平坦型,無(wú)負(fù)Eu異常,與大洋中脊玄武巖的特征類似,表明它們可能形成于洋盆的海底擴(kuò)張環(huán)境。有關(guān)的構(gòu)造環(huán)境判別圖解的投點(diǎn)結(jié)果也支持這一推論。
綜合上述資料,認(rèn)為朗縣蛇綠混雜巖形成于大洋中脊到島弧的過(guò)渡環(huán)境,并經(jīng)歷了成熟洋殼的發(fā)育階段,可能代表新特提斯洋盆閉合后的洋殼和上地幔的殘余。另外,朗縣蛇綠混雜巖經(jīng)歷了強(qiáng)烈的變質(zhì)變形作用,并且具明顯的混雜作用,表明該蛇綠巖在構(gòu)造侵位過(guò)程中經(jīng)歷了俯沖消減、再逆沖推覆上升的復(fù)雜構(gòu)造作用,可能屬新特提斯洋盆閉合和碰撞造山過(guò)程中擠出的洋殼碎片[29]。
西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了樣品的化學(xué)成分測(cè)試,在此表示感謝。本文受中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局基礎(chǔ)調(diào)查計(jì)劃項(xiàng)目“青藏青藏高原基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、系列圖件編制和中生代構(gòu)造-古地理綜合研究”(編號(hào):1212010610101)和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2009CB421000)的子項(xiàng)目“特提斯演化過(guò)程中的VMS型Cu-Pb-Zn成礦作用”(2009CB421003)聯(lián)合資助。
[1]潘桂棠,肖慶輝,陸松年,等.大地構(gòu)造相的定義、劃分、特征及其鑒別特征.[J].地質(zhì)通報(bào),2008,27(10):33-57.
[2]鐘立峰,夏斌,周國(guó)慶,等,藏南羅布莎蛇綠巖輝綠巖中鋯石SHRIMP測(cè)年[J].地質(zhì)論評(píng),2006,52(2):224-229.
[3]周肅,莫宣學(xué),MAHONEY J J,等.西藏羅布莎蛇綠巖中輝長(zhǎng)輝綠巖Sm-Nd定年及Pb,Nd同位素特征[J].科學(xué)通報(bào),2001,46(16):1387-1390.
[4]李海平,張滿社,西藏羅布莎蛇綠巖的地球化學(xué)特征及形成環(huán)境探討[J].西藏地質(zhì),1996(2):55-61.
[5]高洪學(xué),宋子季,西藏澤當(dāng)蛇綠巖混雜巖研究新進(jìn)展[J].中國(guó)區(qū)域地質(zhì),1995(4):316-322.
[6]韋棟梁,夏斌,周國(guó)慶等,西藏澤當(dāng)蛇綠巖的Sm-Nd等時(shí)線年齡及意義[J].地球?qū)W報(bào),2006(1):31-34.
[7]GOPEL C,ALLéGRE C J,XU Rong-Hua.Lead isotopic study of the Xigaze ophiolite (Tibet):the problem of the relationship between magmatites(gabbros,dolerites.Lavas)and tectonites(harzburgites)[J].Earth and Planetary Science Letters,1984,69:301-310.
[8]MLALPAS J,ZHOU M.F,ROBINSON P T,et al.Geocbemical and geocbronological constraints on the origin and emplacement of the Yarlung Zangbo ophiolites,Sontbern Tibet[C]//Opbiolites in Earth History.London:Geological Society Special Published,2003,218:147-164.
[9]王冉,夏斌,周國(guó)慶,等,西藏吉定蛇綠巖中輝長(zhǎng)巖SHRIMP鋯石 U-Pb年齡[J].科學(xué)通報(bào),2006(1):114-117.
[10]韋振權(quán),夏斌,張玉泉,等.西藏休古嗄布蛇綠巖中輝綠巖鋯石SHRIMP定年及意義[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),2006(1):93-97.
[11]MILLER C,THONI M,F(xiàn)RANK W,et al.Geochemistry and tectonomagmatic affinity of the Yungbwa ophiolite,SW Tibet[J].Lithos,2003,66:155-172.
[12]西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.西藏自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1993.
[13]潘桂棠,李興振,王立全,等.青藏高原及鄰區(qū)大地構(gòu)造單元初步劃分[J].地質(zhì)通報(bào),2002,21(11):701-707.
[14]劉曄,柳小明,胡兆初,等.ICP-MS測(cè)定地質(zhì)樣品中37個(gè)元素的準(zhǔn)確度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析[J].巖石學(xué)報(bào),2007,23(5):1203-1210.
[15]SUN S S,McDOUGH W F.Chemical and isotope systematic of oceanic basalt:implication for mantle composition and process[C]// Magmatism in ocean basins.Geological Society Publication,1989,42:313-345.
[16]BECCALUVA L,OHNENSTETTER D,OHNENSTETTER M.Geochemical discrimination between ocean-floor and island-arc tholeiites application to some ophiolites[J].Canadian Journal of Earth Sciences,1979,16:1874-1882.
[17]PEARCE J A,NORRY M J.Petrogenetic implications of Ti,Zr,Y,and Nb variations in volcanic rocks[J].Contributions to Mineralogy and Petrology,1979,69:33-47.
[18]SHERVAIS J W.Ti-V plots and the petrogenesis of modern ophiolitic lavas[J].Earth and Planetary Science Letters,1982,59:101-118.
[19]PEARCE J A.Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margin[C]//Continental Basalts and Mantle Xenoliths.Shiva,Nantwich,1983:230-249.
[20]FREY F A.Rare earth element abundances in upper mantle rocks[C]//Rare Earth Element Geochemistry.1984,2:153-203.
[21]王希斌,鮑佩聲,戎合.中國(guó)蛇綠巖中變質(zhì)橄欖巖的稀土元素地球化學(xué)[J].巖石學(xué)報(bào),1996,11(增刊):24-41.
[22]PEARCE J A .Trace element characteristics of lavas from destructive plate boundaries[C]//Andesites.Chichester:Wiley,1982:525-548.
[23]SCHILLING J G,ZAJAC M,EVANS R,et al.Petrologic and geochemical variation along the Mid-Altlantic ridge from 29°N to 73°N [J].Am J Sci,1983,283(6):510-586.
[24]夏斌,郭令智,施央申.西藏澤當(dāng)蛇綠巖及其板塊構(gòu)造環(huán)境[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,1989(3):19-29.
[25]JOHN S P,ROY J K.Rare-earth element geochemistry of the Sameil ophiolite near Ibra,Oman[J].Journal of Geophysical Research,1981,86(B4):2673-2698.
[26]PEARCE J A,LIPPARD S J,ROBERTS S.Characteristics and tectonic significance of suprasubduction zone ophiolites[J].Marginal Basin Geology,1984,16:77-94.
[27]姚玉鵬,田興有.中國(guó)蛇綠巖研究的現(xiàn)狀及今后的研究方向[J].地球科學(xué)進(jìn)展,1997,2(2):134-137.
[28]Anonymous.Penrose Field Conference on Ophiolite.Geotime,1972.
[29]葉培盛,吳珍漢,胡道功,等,西藏東巧蛇綠巖的地球化學(xué)特征及其形成的構(gòu)造環(huán)境[J].現(xiàn)代地質(zhì),2004,8(3):309-315.