拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖的地球化學(xué)特征及SHRIMP鋯石U-Pb年齡*

付長壘　閆臻　郭現(xiàn)輕　牛漫蘭　夏文靜　王宗起　李繼亮

1. 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，大陸構(gòu)造與動力學(xué)國家重點實驗室，北京　1000372. 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京　1000373. 合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥　2300094. 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京　1000291.

拉脊山口蛇綠混雜巖是分布于中祁連和南祁連構(gòu)造帶之間蛇綠混雜帶的重要組成部分。該混雜帶中的巖石種類相對齊全，各巖性間為構(gòu)造接觸；其中輝綠巖以巖塊和巖墻兩種形式產(chǎn)出。輝綠巖塊SiO2含量為49.80%～50.13%，MgO含量為5.43%～5.64%，F(xiàn)eOT為10.96%～11.52%，TiO2含量較高(2.38%～2.62%)；輝綠巖墻SiO2含量為43.41%～45.74%，MgO含量為9.04%～10.64%，F(xiàn)eOT為8.39%～9.96%，TiO2含量較低(0.89%～1.02%)，二者均屬拉斑玄武巖系列。其中輝綠巖塊ΣREE為135.4×10-6～150.9×10-6，(La/Yb)N=3.51～4.03，具有右傾型稀土配分模式，富集Rb、Ba、K、Sr等大離子親石元素及Th、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高場強元素，呈現(xiàn)洋島拉斑玄武巖特征；輝綠巖墻ΣREE為36.10×10-6～43.72×10-6，(La/Yb)N=1.12～1.20，稀土配分曲線相對平坦，呈現(xiàn)出與洋中脊玄武巖相似的稀土和微量元素配分模式。這兩類輝綠巖樣品均缺乏Nb、Ta和Ti負異常，可能分別形成于洋島/海山和洋中脊環(huán)境。SHRIMP鋯石U-Pb測年結(jié)果顯示，輝綠巖塊形成時代為491.0±5.1Ma。這些不同構(gòu)造屬性的輝綠巖可能形成于原特提斯洋向北俯沖消減過程。

輝綠巖；洋島/海山；洋中脊；蛇綠混雜巖；拉脊山

1　引言

祁連造山帶處于青藏高原的東北緣(圖1a)，是典型的增生型造山帶(Xiaoetal., 2009)，通常被劃分為北、中、南3個構(gòu)造帶(馮益民等，2002；圖1b)。祁連造山帶中存在多條以蛇綠混雜巖為主的增生雜巖(李春昱等，1978；肖序常等，1978；邱家驤等，1997；許志琴等，1994；張建新等，1995；曾廣策等，1997；史仁燈等，2004，Tsengetal., 2007；張雪亭和楊生德，2007；Xiaoetal., 2009)，其中拉脊山口蛇綠混雜巖是中祁連和南祁連構(gòu)造帶之間蛇綠混雜帶的重要組成部分，由橄欖巖、蛇紋巖、輝長輝綠巖、枕狀玄武巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r、雜砂巖及硅質(zhì)泥巖等共同組成(閆臻等，2012)。該蛇綠混雜巖的形成環(huán)境一直存在較大爭議，多數(shù)研究者認為其形成于裂陷槽或裂谷環(huán)境(左國朝等，1996；曾廣策等，1997；邱家驤等，1997)。然而夏林圻等(1991)和侯青葉等(2005)根據(jù)巖石地球化學(xué)特征認為拉脊山口蛇綠混雜巖形成于洋島環(huán)境；王二七等(2000)通過區(qū)域構(gòu)造分析研究認為，拉脊山蛇綠混雜巖是北祁連早古生代蛇綠巖的重要組成部分，它是北祁連早古生代蛇綠巖在古生代中期陸內(nèi)變形階段沿祁連中央沖斷帶向南俯沖至中祁連元古代結(jié)晶地塊之下并經(jīng)過古生代晚期、中生代晚期和新生代多期構(gòu)造變形抬升至地表，呈現(xiàn)“構(gòu)造窗”特征。對于拉脊山口蛇綠混雜巖的時代，前人主要是根據(jù)其中的灰?guī)r透鏡體內(nèi)的三葉蟲化石將其形成時代定為晚寒武世(鐘明杰，1994)，但尚缺乏精確的同位素年代學(xué)研究。

本文在對拉脊山口蛇綠混雜巖的空間展布特征及相互關(guān)系研究基礎(chǔ)上，對拉脊山口蛇綠混雜巖中的輝綠巖進行了巖石學(xué)、地球化學(xué)分析研究和SHRIMP鋯石U-Pb測年，進一步探討其形成的構(gòu)造背景以及早古生代祁連造山帶的演化歷史。

2　地質(zhì)背景和蛇綠混雜巖的地質(zhì)特征

拉脊山位于祁連造山帶南部，是南祁連和中祁連的接合帶，西起日月山，東至民和縣官亭鎮(zhèn)，全長約200km，寬10～20km，是一條呈NNW-SSE向并向NE凸出的弧形山脈(圖1b)。南、北兩側(cè)分別與化隆巖群和湟源群呈斷層接觸。其中化隆巖群是南祁連地體的重要構(gòu)造巖石單元，主要由新元古代花崗片麻巖、斜長角閃巖、變粒巖、早古生代石英巖、云母石英片巖、輝長巖、晚古生代花崗巖等共同組成，具有增生雜巖特征(閆臻等，2011*閆臻等.2011.秦祁昆結(jié)合部成礦構(gòu)造環(huán)境調(diào)查研究報告)；湟源群由古元古代低-中級變質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖夾火山巖共同組成，它與元古代花崗巖、古生代花崗巖和阿拉斯加型雜巖體一起成為中祁連“日本型”島弧地體(雍擁等，2008)。在該增生雜巖和島弧地體之間主要出露寒武-奧陶紀(jì)火山-沉積巖系，局部地段出露有志留系和泥盆系。其中寒武系僅發(fā)育中、上寒武統(tǒng)，以中基性熔巖為主夾火山碎屑巖、硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖透鏡體為特征；奧陶系相對于寒武系而言，其分布范圍較小，主要為中基性熔巖、凝灰?guī)r及碎屑巖組合；志留系為一套陸相碎屑巖，由礫巖、含礫粗砂巖及粉砂巖構(gòu)成，發(fā)育槽狀斜層理。區(qū)域地質(zhì)調(diào)查結(jié)果表明，在寒武系、奧陶系中還發(fā)育有不同規(guī)模的橄欖巖、蛇紋巖、輝石巖等超基性巖塊。

野外地質(zhì)調(diào)查和走廊地質(zhì)填圖(圖1d)共同表明，在平安縣南側(cè)拉脊山口一帶出露的寒武系由橄欖巖、輝石巖、蛇紋巖、輝長巖、輝綠巖、玄武巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r、砂巖和礫巖共同構(gòu)成，呈現(xiàn)出蛇綠混雜巖特征(閆臻等，2012)。它們常以構(gòu)造透鏡體形式分布于前人所厘定的“震旦系青石坡組”砂巖、泥巖和硅質(zhì)巖組合中(圖1d)。這些砂巖、礫巖和硅質(zhì)巖組合構(gòu)成了拉脊山口蛇綠混雜巖的基質(zhì)，并發(fā)育有正粒序?qū)?、小型波紋層理、底沖刷面和重荷模(圖2a, b)等濁流沉積的典型標(biāo)志(Bouma, 1962)。顯微結(jié)構(gòu)分析表明，橄欖巖和輝石巖均發(fā)生較明顯的蛇紋石化，在橄欖巖中可見蛇紋石化網(wǎng)脈，同時在蛇紋巖中可見橄欖巖殘留體；玄武巖發(fā)生了較強烈的碳酸鹽化和綠泥石化。

輝綠巖在拉脊山口蛇綠混雜巖中普遍發(fā)育，根據(jù)其產(chǎn)出形式可分為兩類：一類以構(gòu)造巖塊形式產(chǎn)出，與玄武巖之間呈斷層接觸(圖3a)，另一類呈巖墻形式侵入于玄武巖中。野外露頭可見輝綠巖墻與玄武巖塊緊密相伴，并與復(fù)理石呈斷層接觸(圖3c)。輝綠巖塊呈灰綠色，塊狀構(gòu)造，細粒顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有典型的輝長輝綠結(jié)構(gòu)(圖3b)，主要礦物有斜長石(60%)、輝石(30%)及少量綠泥石(5%)和鐵鈦氧化物(5%)。斜長石為板狀自形晶，發(fā)育卡鈉復(fù)合雙晶，粒度0.5～1.5mm；輝石為短柱狀，半自形-他形晶，粒度為0.3～0.8mm，充填于斜長石格架中，部分發(fā)生次閃石化和綠泥石化，但未見到碳酸鹽礦物生成。

圖1研究區(qū)大地構(gòu)造和地質(zhì)簡圖

(a)-祁連造山帶大地構(gòu)造位置；(b)-祁連造山帶構(gòu)造單元劃分及本文研究區(qū)位置；(c)-拉脊山區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)地質(zhì)部青海省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊，1964a*地質(zhì)部青海省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊.1964a.1:20萬西寧幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告, b*地質(zhì)部青海省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊.1964b.1:20萬樂都幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告；甘肅省地質(zhì)局第一區(qū)域地質(zhì)測量隊，1972*甘肅省地質(zhì)局第一區(qū)域地質(zhì)測量隊.1972.1:20萬循化幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告)；(d)-拉脊山口蛇綠混雜巖地質(zhì)圖

Fig.1Tectonic and geological maps of the study area

(a)-location of Qilian Orogenic Belt; (b)-tectonic units of Qilian Orogenic Belt and location of the study area; (c)-geological sketch map of Lajishan; (d)-geological map of Lajishankou ophiolitic mélange

圖2　拉脊山口蛇綠混雜巖復(fù)理石基質(zhì)露頭照片(a)-砂巖底沖刷面和粒序?qū)永順?gòu)造；(b)-重荷模構(gòu)造Fig.2　Photographs of flysch in the Lajishankou ophiolitic mélange(a)-sandstone with erosional base and graded bedding; (b)-load structure

圖3　拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖露頭和顯微結(jié)構(gòu)照片(a)-輝綠巖塊；(b)-輝長輝綠結(jié)構(gòu)；(c)-輝綠巖墻；(d、f)-輝綠結(jié)構(gòu)；(e、g、h)-輝綠巖墻與玄武巖侵入接觸界面.Cpx-單斜輝石；Pl-斜長石；Hbl-角閃石；Py-黃鐵礦；Mag-磁鐵礦；Cal-方解石Fig.3　Outcrops and micrographs of diabases in the Lajishankou ophiolitic mélange(a)-diabase block; (b)-gabbroic-diabasic texture; (c)-diabase dyke; (d, f)-diabasic texture; (e, g, h)-intrusive contact between diabse dyke and basalt. Cpx-clinopyxene; Pl-plagioclase; Hbl-hornblende; Py-pyrite; Mag-magnetite; Cal-calcite

表1拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖的主量元素(wt%)、微量元素(×10-6)分析結(jié)果

Table 1Major (wt%) and trace (×10-6) elements of diabases in the Lajishankou ophiolitic mélange

樣品號11LJS08711LJS08811LJS09011LJS07811LJS07911LJS09311LJS094樣品號11LJS08711LJS08811LJS09011LJS07811LJS07911LJS09311LJS094類型輝綠巖塊輝綠巖墻類型輝綠巖塊輝綠巖墻SiO249.8049.8450.1345.445.5545.7443.41TiO22.382.622.430.930.890.911.02Al2O314.1314.5814.6117.0116.6215.9817.52Fe2O32.773.063.362.933.092.432.47FeO8.778.218.506.436.256.27.74MnO0.210.200.230.160.170.140.14MgO5.525.435.649.619.379.0410.64CaO7.617.457.729.6410.629.116.05Na2O4.494.724.092.052.212.572.15K2O0.530.420.781.150.860.490.71P2O50.310.360.340.080.070.080.09LOI1.951.781.273.533.196.187.25Total98.4798.6799.1098.9298.8998.8799.19FeOT11.2610.9611.529.079.038.399.96Mg#46.8747.1346.8465.6165.1365.9965.78FeOT/MgO2.042.022.040.940.960.930.94Li3.663.883.3310.48.031324.3Sc35.241.137.538.638.937.540.5V346384372242241216272Cr92.2115116355378391386Ni5555.857.4177194215212Co41.637.240.749.650.952.360.8Cu56.561.233.278.67634.182.3Pb0.851.512.760.890.871.751.17Cs0.250.210.430.950.860.651.16Ga19.622.322.215.915.814.816.2Rb7.536.2214.43124.113.421.9Ba146129199289211130187Sr218234278226261242195Th2.172.392.430.330.30.330.36U0.630.810.860.110.10.090.11Nb1820.518.62.952.752.763.15Ta1.151.261.250.190.190.180.21Zr21424923659.653.556.465.8Hf5.766.366.451.71.521.551.84Y39.447.142.823.1222124.6La19.321.719.93.583.213.453.95Ce4549.945.69.338.458.9510.5Pr6.277.076.351.51.341.421.63Nd28.532.429.37.576.997.298.84Sm6.978.047.322.222.212.392.78Eu2.332.462.450.970.900.901.13Gd7.498.357.923.233.142.723.48Tb1.281.41.350.540.530.520.63Dy7.558.157.93.683.643.54.07Ho1.451.621.550.770.750.730.89Er4.44.794.682.342.262.192.67Tm0.560.620.630.310.30.30.36Yb3.783.864.072.162.062.072.43Lu0.520.580.570.30.320.310.36δEu0.990.920.981.111.041.081.11∑REE135.4150.9139.638.5036.1036.7443.72LREE/HREE4.014.143.871.891.781.981.94(La/Yb)N3.664.033.511.191.121.201.17

輝綠巖墻在露頭上為灰綠色、灰黑色，塊狀構(gòu)造，細粒顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，可見清晰的反應(yīng)邊，從中心向邊部可見長石的粒度逐漸由粗變細的特征(圖3e，g, h)。顯微鏡下觀察，輝綠巖墻具有典型輝綠結(jié)構(gòu)(圖3d, f)，主要礦物為斜長石(55%)、角閃石(25%)、輝石(15%)和少量綠泥石，副礦物主要為黃鐵礦和磁鐵礦。斜長石為自形晶，發(fā)育卡鈉復(fù)合雙晶，粒度為0.5～2mm；輝石為半自形-他形晶，充填于斜長石圍成的三角格架內(nèi)，輝石多發(fā)生次閃石化和綠泥石化，已蝕變?yōu)槔w閃石、透閃石或綠泥石。此外，部分樣品中發(fā)育方解石。

3　樣品采集及測試分析方法

野外采集了8件輝綠巖塊和輝綠巖墻巖石樣品供地球化學(xué)分析，1件輝綠巖塊(11LJS81)大樣供SHRIMP鋯石U-Pb測年(～20kg)。在顯微觀察基礎(chǔ)上，選擇了蝕變相對較弱的3件輝綠巖塊(11LJS87、88和90)和4件輝綠巖墻樣品(11LJS78、79、93和94)分別進行了地球化學(xué)分析。主量、微量和稀土元素含量測試工作均在中國地質(zhì)科學(xué)院國家測試中心完成。主量元素使用Phillips 4400 X-熒光光譜儀測試，F(xiàn)eO用容量滴定法測定，燒失量(LOI)通過對樣品加熱至1000℃后1h稱量其重量變化獲得。微量元素和稀土元素采用等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)來測定。標(biāo)樣采用GSR1、GSR2和GSR3，主量元素分析誤差小于5%，微量元素分析誤差<10%。

鋯石分選在河北省廊坊地質(zhì)調(diào)查研究院選礦實驗室完成。首先將輝綠巖塊樣品經(jīng)過粉碎和重選，分選出純度較高的鋯石，然后在雙目鏡下挑選出鋯石樣品。用環(huán)氧樹脂將約250粒鋯石和標(biāo)樣固定成圓餅狀，用不同型號砂紙和磨料將鋯石磨去一半并拋光、鍍金。在北京離子探針中心進行鋯石陰極發(fā)光成像，SHRIMP鋯石U-Pb測年在中國地質(zhì)科學(xué)院北京離子探針中心SHRIMP Ⅱ上完成，樣品分析流程及原理參見Williams(1998)和宋彪等(2002)。測定的206Pb/238U比值用TEMORA1(417Ma)標(biāo)準(zhǔn)樣品進行校正。測試過程中每隔3個樣品點測定1次標(biāo)樣。普通Pb采用204Pb校正，單次測量的數(shù)據(jù)點誤差為1σ，數(shù)據(jù)處理使用ISOPLOT軟件(Ludwig, 2003)，置信度為95%。

圖4　拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖不同元素相關(guān)性圖解Fig.4　Correlation diagrams of trace elements for diabases in the Lajishankou ophiolitic mélange

4　地球化學(xué)特征

巖石地球化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

在元素Zr與其他元素的相關(guān)圖解中，Ba、Sr等大離子親石元素與Zr無相關(guān)性(圖4a，b)，而Th、Nb和Ti等高場強元素以及稀土元素(如Yb)與Zr之間呈現(xiàn)出正相關(guān)(圖4c-f)。鑒于高場強元素和稀土元素在弱蝕變過程中基本不發(fā)生遷移(Rollinson, 1993)，我們主要選取這些元素對輝綠巖形成構(gòu)造環(huán)境進行分析判別。

在Zr/TiO2×0.0001-SiO2圖解中(圖5a)，所有輝綠巖分析樣品均投在亞堿性系列區(qū)域內(nèi)；在SiO2-FeOT/MgO圖解中(圖5b)，除樣品11LJS93落入鈣堿性系列范圍，其它均落入拉斑玄武巖系列區(qū)域內(nèi)。這表明，拉脊山口蛇綠混雜巖中的輝綠巖屬于拉斑玄武巖系列。

圖5　拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖Zr/TiO2×0.0001-SiO2(a,據(jù)Winchester and Floyd, 1977)和SiO2-FeOT/MgO(b,據(jù)Miyashiro, 1974)圖解Fig.5　Zr/TiO2×0.0001-SiO2 plot (a, after Winchester and Floyd, 1977) and SiO2-FeOT/MgO plot (b, after Miyashiro, 1974) of diabases in the Lajishankou ophiolitic mélange

4.1　主量元素

輝綠巖塊和輝綠巖墻的主量元素含量明顯不同(表1)。其中輝綠巖塊(11LJS87，88和90)SiO2含量為49.80%～50.13%，MgO含量為5.43%～5.64%，F(xiàn)eOT為10.96%～11.52%，TiO2含量較高(2.38%～2.62%)，Mg#值為46.84～47.13。輝綠巖墻(11LJS78，79，93和94)SiO2含量為43.41%～45.74%，MgO含量為9.04%～10.64%，F(xiàn)eOT為8.39%～9.96%，TiO2含量低(0.89%～1.02%)，Mg#值為65.13～65.99。此外，輝綠巖塊的燒失量為1.27%～1.95%，輝綠巖墻的燒失量為3.19%～7.25%，表明輝綠巖墻發(fā)生明顯的蝕變作用，這與顯微觀察結(jié)果相一致。

圖6　拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(a、c)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b、d)球粒隕石、原始地幔、N-MORB和E-MORB值引自Sun and McDonough, 1989；OIT引自Hauff et al., 1997Fig.6　Chondrite-normalized REE diagrams (a, c) and primitive mantle-normalized spider diagrams (b, d) of diabases in the Lajishankou ophiolitic mélangeChondrite, primitive mantle, N-MORB and E-MORB are from Sun and McDonough, 1989; OIT values are from Hauff et al., 1997

4.2　微量及稀土元素特征

輝綠巖塊樣品稀土元素總量較高，ΣREE為135.4×10-6～150.9×10-6，LREE/HREE=3.87～4.14，(La/Yb)N=3.51～4.03，δEu=0.92～0.99(表1)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素曲線圖上(圖6a)，稀土元素呈右傾配分模式，具有明顯的輕、重稀土元素分餾特征和微弱負Eu異常，與洋島拉斑玄武巖(Wilson, 1989)配分曲線相似(圖6a)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素圖中(圖6b)，此類樣品相對于N-MORB富集Th、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高場強元素，具有與夏威夷洋島拉斑玄武巖(Wilson, 1989)相一致的微量元素地球化學(xué)特征。

圖7　拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖(11LJS81)鋯石陰極發(fā)光圖像(a)和SHRIMP U-Pb年齡諧和圖(b)Fig.7　Cathodoluminescence (CL) images (a) and SHRIMP U-Pb concordia diagram (b) of zircon from diabase (11LJS81) in the Lajishankou ophiolitic mélange

輝綠巖墻樣品稀土元素含量較低，ΣREE為36.10×10-6～43.72×10-6，LREE/HREE=1.78～1.98，(La/Yb)N=1.12～1.20，δEu=1.04～1.11(表1)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素曲線圖上(圖6c)，輝綠巖墻樣品具有相對平坦的稀土配分曲線，顯示出弱正Eu異常，處于E-MORB和N-MORB之間；在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素配分曲線圖(圖6d)上，該類輝綠巖具有與MORB(Sun and McDonough, 1989)相似的地球化學(xué)特征。

5　鋯石SHRIMP年代學(xué)

輝綠巖塊(11LJS81)中的鋯石為透明至半透明，形態(tài)不規(guī)則，多為自形、半自形柱狀，少數(shù)為他形粒狀；長一般在50～250μm之間，長寬比多大于1.5。陰極發(fā)光(CL)圖像(圖7a)顯示，鋯石多呈深灰黑色，環(huán)帶構(gòu)造基本不發(fā)育，多發(fā)育窄的白色或灰白色亮邊；少數(shù)鋯石呈現(xiàn)斑雜和港灣狀，可能是由于U含量過高，鋯石發(fā)生蛻晶化而引起結(jié)構(gòu)被破壞(Nasdalaetal., 1995, 2001)。

本文對16粒鋯石進行了SHRIMP測年，測試結(jié)果見表2。鋯石U和Th含量較高，分別為962×10-6～3724×10-6和1062×10-6～11462×10-6，Th/U比值為0.93～3.18。結(jié)合鋯石反射光、透射光和陰極發(fā)光圖像特征，所分析鋯石均為巖漿鋯石(Hanchar and Miller, 1993; Hoskin and Black, 2000)。

測試結(jié)果顯示鋯石U-Pb年齡相對集中(圖7b)，其中1粒鋯石(測點16.1)206Pb/238U表面年齡為515.8±7.3 Ma，明顯偏離諧和線，可能是鉛丟失所致。5粒鋯石(測點3.1、6.1、10.1、13.1和14.1)的206Pb/238U年齡不諧和程度均大于10%，位于諧和線下方，U含量(1702×10-6～3724×10-6)和Th(3402×10-6～11462×10-6)含量明顯高于其他10粒鋯石(U=1062×10-6～1731×10-6，Th=1182×10-6～2758×10-6)。由于鋯石中的高含量U、Th會引起鋯石發(fā)生蛻晶化，進而引起鋯石放射性成因鉛丟失，使得所測得的鋯石206Pb/238U年齡不準(zhǔn)確甚至沒有地質(zhì)意義(Nasdalaetal., 1995, 2001)。因此，剔除上述6個不諧和年齡，其余10顆鋯石的206Pb/238U年齡介于470.4±8.4Ma和501.5±9.1Ma之間，并且都位于諧和線附近，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡491.0±5.1Ma(n=10，MSWD=1.6)(圖7b)，該年齡可能代表了輝綠巖的巖漿結(jié)晶年齡。

圖8　拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a)Zr/4-Y-Nb×2(據(jù)Meschede, 1986)；(b)Th-Ta-Hf(據(jù)Wood, 1980)；(c)Zr-Zr/Y(據(jù)Pearce and Norry, 1979)；(d)Th/Yb-Nb/Yb圖解(據(jù)Pearce and Peate, 1995; OIB、E-MORB、N-MORB和SSZ成分區(qū)域引自Colakoglu et al., 2012).WPA-板內(nèi)堿性玄武巖；WPT-板內(nèi)拉斑玄武巖；WPB-板內(nèi)玄武巖；E-MORB-富集型洋中脊玄武巖；N-MORB-正常洋中脊玄武巖；IAB-島弧玄武巖；CAB-鈣堿性玄武巖Fig.8　Tectonic setting discrimination diagrams of diabases in the Lajishankou ophiolitic mélange(a) Zr/4-Y-Nb×2 (after Meschede, 1986); (b) Th-Ta-Hf (after Wood, 1980); (c) Zr-Zr/Y (after Pearce and Norry, 1979); (d) Th/Yb-Nb/Yb (after Pearce and Peate, 1995; OIB, E-MORB, N-MORB and SSZ fields are from Colakoglu et al., 2012). WPA-within-plate alkali basalts; WPT-within-plate tholeiites; WPB-within-plate basalts; E-MORB-enriched mid-ocean ridge basalts; N-MORB-normal mid-ocean ridge basalts; IAB-island arc basalts; CAB-calc-alkaline basalts

6　討論

6.1　拉脊山口蛇綠巖的形成構(gòu)造環(huán)境

蛇綠巖被認為是洋中脊擴張或板塊俯沖消減過程的產(chǎn)物(Anonymous, 1972; Leitch, 1984; Pearceetal., 1984)，其巖石組合主要為超鎂鐵質(zhì)巖、輝長巖、輝綠巖、枕狀玄武巖和深海沉積物(Brongniart, 1813; Anonymous, 1972; Hess, 1955; Moores, 1982)，它常以洋殼或上地幔殘片與其它不同來源巖塊(如海山/洋島、大洋臺地和外來地體等)在陸-陸和弧-陸碰撞以及洋中脊-海溝相互作用或俯沖增生造山過程中拼貼至大陸邊緣(Dewey and Bird, 1971; Coleman, 1977; Nicolas, 1989)。玄武巖和輝綠巖是造山帶蛇綠混雜巖中最為常見的巖石，且形成于同一構(gòu)造背景的輝綠巖和玄武巖具有相似的地球化學(xué)特征。因此，蛇綠混雜巖內(nèi)玄武巖和輝綠巖的研究，可為鑒別造山帶內(nèi)蛇綠混雜巖組成特征和蛇綠巖形成構(gòu)造環(huán)境提供直接證據(jù)。

拉斑系列玄武巖可形成于多種構(gòu)造環(huán)境，如洋島、洋中脊、島弧、邊緣海盆、活動大陸邊緣和穩(wěn)定大陸。其中洋島、洋中脊和島弧拉斑玄武巖的SiO2含量(分別為45%～65%、47%～51%和46%～76%)、FeOT/MgO比值(分別為0.5～2.5、0.8～2.1和1～7)及TiO2含量(分別為0.2%～5.0%，0.7%～2.3%和0.3%～2.0%)差異顯著(Miyashiro, 1975)。拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖SiO2、FeOT、MgO和TiO2含量差異較小(表1)，其中輝綠巖塊SiO2含量為49.80%～50.13%，F(xiàn)eOT/MgO為2.02～2.04，TiO2為2.38%～2.62%；輝綠巖墻SiO2含量為43.41%～45.74%，F(xiàn)eOT/MgO為0.93～0.96，TiO2為0.89%～1.02%。它們分別呈現(xiàn)出與洋島拉斑玄武巖和洋中脊拉斑玄武巖相似的地球化學(xué)組成特征。

在Zr/4-Y-Nb×2構(gòu)造判別圖中(圖8a)，輝綠巖塊樣品落入板內(nèi)拉斑玄武巖(WPT)和島弧玄武巖(IAB)區(qū)域，輝綠巖墻樣品落入正常洋中脊(N-MORB)和火山弧玄武巖(IAB)區(qū)域內(nèi)；在Th-Ta-Hf/3判別圖中(圖8b)，輝綠巖塊樣品落在E-MORB和板內(nèi)拉斑玄武巖(WPT)區(qū)域內(nèi)，輝綠巖墻樣品全部落入正常洋中脊(N-MORB)區(qū)域內(nèi)；在Zr-Zr/Y圖解中(圖8c)，輝綠巖塊樣品落在板內(nèi)玄武巖(WPB)區(qū)域內(nèi)，輝綠巖墻樣品落在洋中脊(MORB)和島弧玄武巖(IAB)區(qū)域內(nèi)；在Th/Yb-Nb/Yb圖解中(圖8d)，輝綠巖塊樣品落在OIB和E-MORB重疊區(qū)域內(nèi)，輝綠巖墻樣品落在N-MROB和E-MORB區(qū)域。另外，微量元素分析結(jié)果顯示，輝綠巖樣品明顯缺乏匯聚板塊邊緣基性火山巖所特有的強烈虧損Nb、Ta和Ti的地球化學(xué)特征(圖6b, d)，而且這些輝綠巖樣品在Th/Yb-Nb/Yb圖解中均位于地幔演化線附近(圖8)，表明拉脊山蛇綠混雜巖中的輝綠巖在形成過程中均未受到俯沖作用的影響(Pearce, 2008)。根據(jù)這些特征，拉脊山口蛇綠混雜巖中的輝綠巖塊和巖墻分別具有OIB和MORB特征。

表2拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖(11LJS81)鋯石SHRIMP U-Pb定年數(shù)據(jù)

Table 2Zircon SHRIMP U-Pb data of a diabase (11LJS81) in the Lajishankou ophiolitic mélange

測點號206Pbc(%)UTh(×10-6)ThU206Pb*年齡(Ma)同位素比值(×10-6)206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb*206Pb*1σ207Pb*235U1σ206Pb*238U1σ11LJS81-1.10.03106211821.1573.4498.48.8580150.059340.690.65820.08041.811LJS81-2.10.04151423371.59102484.18.6520130.057750.60.6211.90.0781.811LJS81-3.10.14170234022.06106448.77.9566170.058960.80.58620.07211.811LJS81-4.10.14160114380.93104470.48.4556270.05871.20.6132.20.07571.911LJS81-5.10.09123414911.2585.9501.59.1565180.058950.840.6582.10.08091.911LJS81-6.10.043724114623.18194378.66.8503100.057310.480.4781.90.06051.911LJS81-7.10.13132219531.5388.84858.6536170.058170.780.62720.07811.811LJS81-8.10.11173127581.65115481.28.5564140.058920.640.631.90.07751.811LJS81-9.10.04136816391.2492.9490.28.7541140.058290.640.6351.90.0791.811LJS81-10.10.05200944002.26123443.98.1524190.057840.870.5692.10.07131.911LJS81-11.10.06138113180.9994.4493.47.4502160.057270.740.6281.70.07951.511LJS81-12.10.17120915691.3483.2495.67489170.056940.770.6271.60.07991.511LJS81-13.10.04273173362.78169447.36.2511110.05750.490.56971.50.07191.411LJS81-14.10.05320259241.91198446.86.2559.69.80.05880.450.58191.50.07181.411LJS81-15.10.12137420191.5296503.47551240.058561.10.6561.80.08121.511LJS81-16.10.2496210621.1469515.87.3786270.065371.30.7511.90.08331.5

注:*誤差為1σ，Pbc和Pb*分別代表普通鉛和放射性成因鉛

總之，拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖塊和輝綠巖墻分別具有類似洋島玄武巖(OIB)和洋中脊玄武巖(MORB)地球化學(xué)特征，缺乏Nb、Ta和Ti負異常；玄武巖塊也表現(xiàn)為OIB和MORB兩種巖石地球化學(xué)特征，且缺乏與俯沖作用密切相關(guān)的Nb、Ta和Ti負異常(未發(fā)表數(shù)據(jù))。顯然，拉脊山口蛇綠混雜巖中的玄武巖和輝綠巖均缺乏與俯沖作用密切相關(guān)的SSZ型蛇綠巖所特有的Nb、Ta和Ti負異常(Shervais, 2001; Dilek and Furnes, 2011)，進一步說明該蛇綠混雜巖中的玄武巖和輝綠巖并非形成于與俯沖作用密切的島弧、弧前或弧后環(huán)境。此外，侯青葉等(2005)對拉脊山寒武系中的玄武巖進行了較為系統(tǒng)巖石地球化學(xué)分析，結(jié)果表明這些玄武巖為OIB型玄武巖。這些事實共同表明，拉脊山口蛇綠混雜巖中的OIB型輝綠巖和玄武巖可能是寒武紀(jì)時期原特提斯洋中洋島或海山的重要組成部分，而MORB型輝綠巖和玄武巖表明寒武紀(jì)時期原特提斯洋中洋中脊的存在；寒武紀(jì)時期，原特提斯洋因洋殼向北發(fā)生俯沖消減使得這些洋島/海山在海溝部位因受到刮削作用和“阻塞作用”，進而與MORB型輝綠巖、玄武巖一起相互混雜，從而構(gòu)成一套既有OIB型又有MORB型2種不同類型的巖石組合。

6.2　形成時代

SHRIMP鋯石U-Pb測年結(jié)果表明，拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖塊的結(jié)晶年齡為491.0±5.1Ma。鐘明杰(1994)在拉脊山火山-沉積巖系中的灰?guī)r透鏡體中發(fā)現(xiàn)了寒武紀(jì)三葉蟲化石。閆臻等(2012)獲得拉脊山口蛇綠混雜巖的復(fù)理石雜砂巖基質(zhì)碎屑鋯石主年齡峰值462±6Ma和最年輕碎屑鋯石U-Pb年齡428±8Ma。這些事實表明，拉脊山口蛇綠混雜巖中的蛇綠巖可能形成于晚寒武世，該蛇綠混雜巖可能最終形成于中志留世，同時也進一步說明拉脊山地區(qū)的俯沖增生造山作用在晚奧陶世時期依然存在，可能持續(xù)到志留紀(jì)末期。

7　結(jié)論

(1)拉脊山口蛇綠混雜巖中存在兩類輝綠巖，一類以巖塊形式產(chǎn)出，另一類以巖墻形式產(chǎn)出并侵入于玄武巖。輝綠巖塊具有典型洋島拉斑玄武巖地球化學(xué)特征，為洋島/海山的重要組成；輝綠巖墻與洋中脊玄武巖地球化學(xué)特征相似，可能形成于洋中脊。

(2)SHRIMP鋯石U-Pb測年表明拉脊山口蛇綠混雜巖中輝綠巖塊形成于491.0±5.1Ma，表明拉脊山蛇綠混雜巖中包含有晚寒武世洋殼。

(3)結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，拉脊山口蛇綠混雜巖可能最終形成于志留紀(jì)，俯沖增生造山作用在拉脊山地區(qū)可能持續(xù)到志留紀(jì)末期。

致謝合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院劉國生教授和吳齊博士在野外工作中給予了指導(dǎo)和幫助；楊淳副研究員進行了鋯石測試靶制作和鋯石CL圖像照相；貴刊編輯俞良軍博士和匿名評閱人對本文提了建設(shè)性修改意見；在此一并表示感謝！

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