準(zhǔn)噶爾盆地周緣蛇綠巖帶的綜合對比研究

汪雙雙，焦 鑫

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系 大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069)

蛇綠巖是一套包括洋殼和上地幔單元的巖石組合，通常與深海沉積物和(或)板塊的俯沖、拼合及碰撞作用所產(chǎn)生的一套巖石組合伴生產(chǎn)在古板塊縫合帶或其附近，代表古洋盆消減的殘跡”［1］。蛇綠巖是古洋盆俯沖、消減、陸陸碰撞造山過程中，以構(gòu)造就位的方式，增生在大陸邊緣或造山帶中的大洋不同巖石圈殘余片段。因其構(gòu)造就位方式和就位過程及就位之后的構(gòu)造變形改造，造山帶中的蛇綠巖幾乎全為蛇綠混雜巖?！八鼈冇蔁o序的、被構(gòu)造肢解的大洋巖石圈碎塊組成”［1］。因此，蛇綠巖、蛇綠混雜巖帶是恢復(fù)古洋盆，確定古板塊縫合帶的關(guān)鍵證據(jù)之一。

蛇綠巖和蛇綠混雜巖形成時代的確定對古洋盆恢復(fù)至關(guān)重要，必須依據(jù)不同巖類的同位素定年和古生物(特別是硅質(zhì)巖中的放射蟲)進(jìn)行綜合分析。只有采用多學(xué)科交叉、深入進(jìn)行蛇綠巖、蛇綠混雜巖的定時、定性、定位研究才能客觀合理恢復(fù)古洋盆。長期以來，各位學(xué)者對新疆地區(qū)古生代洋、陸格局的研究分析存在爭議，尤其對準(zhǔn)噶爾地區(qū)而言分歧更大［2－9］。本文通過對準(zhǔn)噶爾盆地周緣蛇綠巖和蛇綠混雜巖的綜合對比分析，為該地區(qū)古生代的構(gòu)造演化提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)

準(zhǔn)噶爾地區(qū)屬中亞巨型(或稱烏拉爾 －蒙古)復(fù)合造山帶在中國境內(nèi)的重要組成部分。該區(qū)塊北隔中蒙之間的阿爾泰山和蒙古薩彥嶺與西伯利亞地塊相接，南隔南天山與塔里木地塊相依。準(zhǔn)噶爾盆地及其相鄰地區(qū)處于歐亞大陸腹地，現(xiàn)今的區(qū)域地質(zhì)突出顯示造山帶和沉積盆地鑲嵌共存、呈近東西向分布的陸內(nèi)盆山構(gòu)造格局(圖1)。該格局主要由準(zhǔn)噶爾盆地和吐魯番 －哈密、三塘湖、伊犁等小盆地及其周緣環(huán)繞的阿爾泰造山帶、天山造山帶、博格達(dá)造山帶共同組成(圖1)。

準(zhǔn)噶爾盆地周緣蛇綠巖、蛇綠混雜巖，絕大多數(shù)是被構(gòu)造肢解的非層序性蛇綠巖，以構(gòu)造關(guān)系就位于區(qū)域前寒武紀(jì)到石炭紀(jì)不同時代地層之中，常沿逆沖斷層帶或韌性剪切帶呈斷續(xù)帶狀分布，并發(fā)生強(qiáng)烈變形和不同程度變質(zhì)，記錄了本區(qū)震旦紀(jì)至石炭紀(jì)洋盆擴(kuò)張形成、俯沖消減增生，陸陸碰撞增生的過程。依據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地及鄰區(qū)近年來區(qū)域地質(zhì)研究取得的一系列新成果，特別是對區(qū)內(nèi)諸多蛇綠巖、蛇綠混雜巖帶及巖漿活動定時、定性的深入綜合分析，本文認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地東、西部目前已確定兩條蛇綠巖、蛇綠混雜巖帶:準(zhǔn)噶爾北部蛇綠巖帶和準(zhǔn)噶爾南部蛇綠巖帶。準(zhǔn)噶爾北部蛇綠巖帶是指額爾齊斯構(gòu)造帶以南、準(zhǔn)噶爾盆地北部及其東西鄰區(qū)范圍內(nèi)分布的蛇綠巖，包括塔爾巴哈臺的庫吉拜蛇綠巖、洪古勒楞－和布克賽爾蛇綠巖帶以及扎河壩 －阿爾曼太蛇綠巖帶。準(zhǔn)噶爾南部蛇綠巖是指北天山縫合帶以北、準(zhǔn)噶爾盆地南部及其東西鄰區(qū)范圍內(nèi)分布的蛇綠巖，包括準(zhǔn)西部北東向分布的達(dá)拉布特蛇綠巖帶和準(zhǔn)東部北西西向分布的克拉麥里蛇綠巖帶等。本文主要對這兩條蛇綠巖帶進(jìn)行定時、定性、定位研究，探討準(zhǔn)噶爾洋的構(gòu)造演化過程。

圖1 西北地區(qū)盆、山構(gòu)造格局簡圖

2 塔爾巴哈臺－洪古勒楞－扎河壩－阿爾曼太蛇綠巖帶

塔爾巴哈臺－洪古勒楞－扎河壩－阿爾曼太蛇綠巖帶由西準(zhǔn)噶爾北部的洪古勒楞－塔爾巴哈臺蛇綠巖帶與東準(zhǔn)噶爾北部的扎河壩－阿爾曼太蛇綠巖帶構(gòu)成，為早古生代蛇綠巖帶［4，10］，其中含奧陶 －志留紀(jì)(O－S)的放射蟲。據(jù)張元元和郭召杰［11］，塔爾巴哈臺庫吉拜蛇綠巖、和布克賽爾 －洪古勒楞蛇綠巖以及扎河壩－阿爾曼太蛇綠巖均在早奧陶世已經(jīng)形成，大部分以斷層侵位的形式侵位于泥盆紀(jì) －石炭系火山－沉積地層中，這三段蛇綠巖在形成時代、區(qū)域地質(zhì)以及地球物理特征等方面具有可對比性，是一條貫穿東、西準(zhǔn)噶爾的蛇綠巖帶。塔爾巴哈臺－洪古勒楞－扎河壩－阿爾曼太蛇綠巖帶往西可能與哈薩克斯坦境內(nèi)的西塔爾巴哈臺蛇綠巖帶與扎烏爾一塔金蛇綠巖帶相連［12］。

塔爾巴哈臺－洪古勒楞－扎河壩－阿爾曼太蛇綠巖帶代表的大洋盆可能從新元古代晚期開始孕育，發(fā)育的鼎盛時期是寒武紀(jì)至早、中奧陶世，晚奧陶世到早志留世為其萎縮、閉合時期［13］。該蛇綠巖帶主要的年代學(xué)依據(jù)有(表1):安山玢巖、輝綠巖與堆晶輝長巖等樣品的全巖 Sm－Nd等時線年齡為561Ma［14］;斜輝橄欖巖和蛇紋石化橄欖巖的全巖 Sm－Nd等時線年齡為479 Ma［15］;洪古勒楞蛇綠巖中堆晶輝長巖的SHRIMP鋯石 U －Pb年齡為 471 Ma［11］;阿爾曼太蛇綠巖中斜長花崗巖的 SHRIMP鋯石 U－Pb年齡為 503 Ma［16］;扎河壩蛇綠巖中層狀輝長巖的SHRIMP鋯石U－Pb年齡為489 Ma［17］;扎河壩蛇綠巖中斜長花崗巖的 SHRIMP鋯石 U－Pb年齡為495 Ma［11］。西端扎河壩蛇綠巖以及兔子泉蛇綠巖構(gòu)造侵位于中上泥盆統(tǒng)火山－沉積地層中，其上被下石炭統(tǒng)南明水組覆蓋［11］。扎河壩 －阿爾曼太蛇綠巖帶南側(cè)發(fā)育的早古生代野馬泉弧構(gòu)造，被晚志留世或早泥盆世地層不整合覆蓋［18，19］。阿爾曼太蛇綠巖的南北兩側(cè)廣泛發(fā)育晚古生代的后碰撞花崗巖，形成時限330～290 Ma［20－22］。據(jù)此本文認(rèn)為該蛇綠巖帶是早古生代存在的古洋盆的洋殼殘片，該洋盆至少是早石炭世之前已經(jīng)關(guān)閉。

牛賀才等［23－25］在扎河壩蛇綠混雜巖中相繼發(fā)現(xiàn)了石英菱鎂巖、石榴輝石巖和石榴角閃巖等超高壓變質(zhì)巖石，并對扎河壩超髙壓石英菱鎂巖中多硅白云母的40Ar/39Ar法獲得了281.6±2.5 Ma的定年信息，該年齡值代表超高壓石英菱鎂巖的折返年齡，證實(shí)在扎河壩蛇綠混雜巖帶內(nèi)確實(shí)存在著超深俯沖后折返的洋殼。石榴角閃巖、石英菱鎂巖及石榴輝石巖等超高壓變質(zhì)巖的存在表明扎河壩蛇綠巖帶是一條大洋板塊的超深俯沖帶［23－25］。這條蛇綠巖帶很可能代表著古亞洲洋殼的增生，是西伯利亞板塊與哈薩克斯坦－準(zhǔn)噶爾板塊的縫合帶。

3 達(dá)拉布特－克拉麥里蛇綠巖帶

達(dá)拉布特－卡拉麥里蛇綠巖帶主要由西準(zhǔn)噶爾的達(dá)拉布特蛇綠巖帶與東準(zhǔn)噶爾的卡拉麥里－塔克札勒－大黑山蛇綠巖帶組成。該蛇綠巖帶往東與蒙古南部的佐林蛇綠巖帶相連，往西可能與哈薩克斯坦境內(nèi)的依特木倫金蛇綠巖帶與阿卡德爾蛇綠巖帶相連［12］。

西準(zhǔn)噶爾南部的達(dá)拉布特蛇綠巖沿達(dá)拉布特斷裂呈串珠狀且北東向出露。對達(dá)爾布特蛇綠混雜巖的形成環(huán)境，各位學(xué)者存在不同認(rèn)識:(1)西安地質(zhì)研究所研究認(rèn)為屬小海盆［26］，不屬增生洋脊產(chǎn)物，為有別于特提斯科迪勒拉型的一種新類型［27，28］;(2)何國琦等［4］主要依據(jù)堆晶輝長巖低 Mg、富Al，認(rèn)為屬弧后盆地構(gòu)造環(huán)境，劉希軍等［29］和辜平陽等［30］的研究支持這一觀點(diǎn);(3)霍有光［31］認(rèn)為達(dá)拉布特蛇綠巖主要產(chǎn)于大洋環(huán)境，雷敏等［32］也認(rèn)為達(dá)爾布特蛇綠巖形成于大洋中脊。區(qū)域地質(zhì)研究表明，西準(zhǔn)噶爾達(dá)爾布特斷裂兩側(cè)地層均為下石炭統(tǒng)，為穩(wěn)定火山 －沉積序列，巖石組合特征相同，具有很好的可比性，表明其不是分割兩側(cè)不同板塊的板塊縫合帶。說明達(dá)爾布特斷裂可能形成于弧后盆地拉張環(huán)境，其深大斷裂為鎂鐵－超鎂鐵質(zhì)巖漿上涌的通道，或是在弧后盆地閉合過程中形成的推覆構(gòu)造，其并非代表洋盆閉合的板塊縫合帶。這條蛇綠巖帶不能代表不同板塊之間的縫合帶。

東準(zhǔn)噶爾南部的卡拉麥里蛇綠巖帶西起卡拉麥里清水泉，南明水以東，經(jīng)巴里坤塔克札勒、伊吾大黑山與蒙古南部的佐連、內(nèi)蒙索倫山、賀根山蛇綠巖相接。前人對卡拉麥里蛇綠巖帶形成的構(gòu)造環(huán)境有不同看法，包括:(1)該蛇綠巖帶是古亞洲洋的閉合線［19］，代表中亞一級構(gòu)造縫合帶［3，33，34］;(2)該蛇綠巖帶是弧后盆地或邊緣盆地的產(chǎn)物［35，36］;(3)卡拉麥里蛇綠巖形成于弧前環(huán)境［37，38］;(4)基于塔克札勒蛇綠混雜巖(位于卡拉麥里蛇綠巖帶內(nèi)東部)中玄武巖具有玻鎂安山巖的部分特征，卜國民［39］認(rèn)為該蛇綠巖帶為弧前擴(kuò)張環(huán)境的產(chǎn)物;(5)劉希軍等［29］的研究認(rèn)為該蛇綠巖帶鎂鐵質(zhì)巖既表現(xiàn)出島弧特征，又呈現(xiàn)MORB的地球化學(xué)特征，該蛇綠巖更可能形成于受洋脊俯沖消減帶或弧前擴(kuò)張環(huán)境。區(qū)域地質(zhì)研究表明，卡拉麥里蛇綠巖構(gòu)造侵位于泥盆紀(jì)和早石炭世地層中，與其伴生的硅質(zhì)巖中放射蟲時代為早石炭世［40，39］，其兩側(cè)地層的動物群化石均為志留紀(jì)晚期圖瓦貝動物群［41］。以上表明卡拉麥里蛇綠巖帶并非古亞洲洋閉合的縫合帶，但是克拉麥里蛇綠混雜巖帶內(nèi) N－MORB、T－MORB與OIB三種不同火山巖巖石組合的確定，表明克拉麥里地區(qū)曾經(jīng)歷過一個比較完整的大洋發(fā)生、發(fā)展與消亡的過程。

達(dá)拉布特－克拉麥里蛇綠巖帶可能代表著次一級的晚古生代洋盆。該條蛇綠巖所獲得的年齡數(shù)據(jù)如下(表1):達(dá)拉布特蛇綠巖輝長巖的Sm－Nd等時線年齡為395±12 Ma［42］，達(dá)拉布特蛇綠巖 LA－ICP－MS鋯石 U－Pb同位素年齡為391±6 Ma［30］，克拉麥里蛇綠巖斜長花崗巖 SHRIMP鋯石 U－Pb年齡為 373±10 Ma［43］，克拉麥里蛇綠巖輝長巖SHRIMP鋯石 U －Pb年齡為 330 ±1.6 Ma［44］。克拉麥里蛇綠巖被薄層含蛇綠巖成分、發(fā)育納繆爾期G帶菊石化石Gastrioceros sp.和 Eoasianites sp.的礫巖層不整合覆蓋，其上部大洋硅質(zhì)巖中含放射蟲、高級疑源類、小軟舌螺及小殼類等化石，據(jù)此推斷蛇綠巖的時代不晚于早泥盆世［45］。另外，舒良樹等［40］對南明水地區(qū)與卡拉麥里蛇綠巖相關(guān)的紅色硅質(zhì)巖研究，發(fā)現(xiàn)了豐富的晚泥盆世法門期－早石炭世杜內(nèi)期放射蟲，克拉麥里蛇綠巖被下石炭統(tǒng)南明水組不整合覆蓋，且在不整合面之上的地層中出現(xiàn)了晚石炭世早期納繆爾斯G帶菊石化石［45］，該區(qū)代表碰撞后伸展階段的姜巴斯套組粗面巖 SHRIMP鋯石 U －Pb年齡為 319 Ma±2 Ma［44］，表明克拉麥里大洋可能從晚志留世開始孕育，中－晚泥盆世發(fā)育達(dá)到頂峰，早石碳世早期洋盆開始發(fā)生俯沖、消減，并于早石碳世晚期閉合。西準(zhǔn)噶爾達(dá)拉布特大洋的發(fā)育略早于卡拉麥里大洋。

表1 準(zhǔn)噶爾地區(qū)蛇綠巖年齡分布統(tǒng)計表

4 結(jié)語

準(zhǔn)噶爾北部的塔爾巴哈臺－洪古勒楞－扎河壩－阿爾曼太蛇綠巖帶主要形成于早古生代(503～470 Ma)，并可延至晚古生代，該蛇綠巖帶所代表的早古生代洋盆于早石炭世之前關(guān)閉，可能代表著西伯利亞板塊和哈薩克斯坦板塊間的縫合帶。準(zhǔn)噶爾南部的達(dá)拉布特－克拉麥里蛇綠巖帶形成于晚古生代(391～329 Ma)，具弧后擴(kuò)張洋盆性質(zhì)，該洋盆可能從晚志留世開始孕育，中－晚泥盆世發(fā)育達(dá)到頂峰，早石碳世早期洋盆開始發(fā)生俯沖、消減，并于早石碳世晚期閉合，該蛇綠巖帶不具板塊縫合帶性質(zhì)。

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