內(nèi)蒙古西烏旗梅勞特烏拉蛇綠巖的識別*

李英杰 王金芳 李紅陽 董培培

1.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

2.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，石家莊 050031

興蒙造山帶位于中朝板塊與西伯利亞板塊之間，是在古生代經(jīng)過俯沖-增生形成的復(fù)合造山帶(?eng?r et al.，1993;Ruzhentsev and Mossakovskiy，1996;Buchan et al.，2002;Xiao et al.，2002，2003，2004;Xu et al.，2003;Khain et al.，2003;Windley et al.，2007;朱永峰和徐新，2006;徐新等，2007)。在內(nèi)蒙古中段分布有四條ENE-NE 向的蛇綠巖帶(圖1)，從南到北依次為:溫都爾廟-西拉木倫帶、索倫敖包-林西帶、交其爾-錫林浩特帶、二連浩特-賀根山帶(Miao et al.，2008;張旗和周國慶，2001;黃金香等，2006;李英杰等，2012)。有些學(xué)者認(rèn)為二連浩特-賀根山帶是中朝板塊和西伯利亞板塊最后碰撞的縫合線向東延伸的部分(Nozaka and Liu，2002;Miao et al.，2008;曹從周等，1987)。二連浩特-賀根山蛇綠巖帶從二連浩特東側(cè)的薩達(dá)格勒廟、阿爾登格勒廟向東北經(jīng)賀根山至窩棚特一帶，斷續(xù)延伸約400km，從西向東斷續(xù)出露多個蛇綠巖塊:二連浩特蛇綠巖、朝克山蛇綠巖、賀根山蛇綠巖、松根烏拉山蛇綠巖、烏斯尼黑蛇綠巖。二連浩特蛇綠巖巖性主要為超基性巖巖塊(蛇紋石化輝橄巖)、輝長巖巖塊，未見基性火山巖與上覆巖系硅質(zhì)巖等深海沉積物(李玉璽等，2007①李玉璽等.2007.中國地質(zhì)調(diào)查局內(nèi)蒙古1∶25 萬二連浩特市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告)。朝克山蛇綠巖出露的巖性主要為方輝橄欖巖、二輝橄欖巖、層狀和塊狀輝長巖、輝綠巖墻(脈)和基性熔巖等(王樹慶等，2008)。賀根山蛇綠巖主要為超鎂鐵質(zhì)巖，巖石類型主要為蛇紋石化輝石橄欖巖、純橄欖巖、輝石橄欖巖，其次為輝長巖及少量輝綠巖(Robinson et al.，1999;包志偉等，1994)。松根烏拉山蛇綠巖主要為超鎂鐵質(zhì)巖，巖石類型為含鉻鐵礦蛇紋石化斜方輝石橄欖巖、蛇紋巖、輝石橄欖巖、純橄欖巖等，有少量堆晶輝長巖及輝綠巖(鞠文信等，2008②鞠文信等.2008.中國地質(zhì)調(diào)查局內(nèi)蒙古1∶25 萬朝克烏拉幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告)。烏斯尼黑蛇綠巖巖性主要為斜輝輝橄巖，少量的輝長巖和輝綠巖脈(墻)(張長捷等，2005③張長捷等.2005.中國地質(zhì)調(diào)查局內(nèi)蒙古1∶25 萬西烏珠穆沁旗幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告)。

圖1 內(nèi)蒙古西烏旗梅勞特烏拉蛇綠巖區(qū)域構(gòu)造簡圖Fig.1 Simplified regional tectonic map of Meilaotewula ophiolite in Xi U jimqin Banner of Inner Mongolia

圖2 梅勞特烏拉蛇綠巖剖面圖1-蛇紋石化方輝輝橄巖;2-層狀輝長巖;3-粗中粒輝長巖;4-細(xì)粒輝長巖;5-細(xì)粒似斑狀輝長巖;6-玄武巖;7-輝斑玄武巖;8-杏仁狀玄武巖;9-氣孔杏仁狀玄武巖;10-枕狀玄武巖;11-角斑巖;12-千枚狀板巖;13-粉砂質(zhì)泥巖;14-硅質(zhì)泥巖;15-硅質(zhì)巖;16-石英閃長巖;17-輝綠巖;18-整合界線;19-斷層;20-侵入界線;21-糜棱巖化Fig.2 Profile of Meilaotewula ophiolite

前人對于二連浩特-賀根山帶蛇綠巖的形成環(huán)境的探討有兩種爭議:一種認(rèn)為是大洋中脊成因(Nozaka and Liu，2002;曹從周等，1987;包志偉等，1994);另一種認(rèn)為是消減帶成因(Robinson et al.，1999;Li，2006;Miao et al.，2008)。目前多數(shù)學(xué)者傾向二連浩特-賀根山帶蛇綠巖產(chǎn)在消減帶環(huán)境。關(guān)于賀根山蛇綠巖的形成時代，白文吉等(1986④白文吉等.1986.內(nèi)蒙古錫盟賀根山地區(qū)蛇綠巖的巖石礦物學(xué)和鉻鐵礦的研究報告)根據(jù)賀根山蛇綠巖上部熔巖的薄層硅質(zhì)巖透鏡體中發(fā)現(xiàn)的Entacti ninnoeindet，Tatrentactinia sp.化石，將其形成時代定為晚泥盆世。1986 年曹從周等人在同一地點(diǎn)的硅質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)了腔腸動物門櫛水母類的一種支柱構(gòu)造，為Melanosteus sp.，時代定為中晚泥盆世。Miao et al.(2008)在朝克山獲得輝綠巖墻和侵入到蛇綠巖中的花崗閃長巖巖墻的SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡，分別為295 ±9Ma 和244 ±4Ma，認(rèn)為朝克山及附近的賀根山蛇綠巖形成于晚石炭世，在晚二疊世和早三疊世之間就位。內(nèi)蒙古1∶25 萬滿都拉幅區(qū)調(diào)修測2003 年在索倫山蛇綠混雜巖帶的巴彥敖包輝長巖中獲得鋯石U-Pb 同位素年齡值385.6 ±1.7Ma、434 ±3.6Ma。內(nèi)蒙古1∶25 萬朝克烏拉幅區(qū)調(diào)修測在賀根山硅質(zhì)巖發(fā)現(xiàn)有部分球狀、橢球狀放射蟲，放射蟲特征是很少有刺，為晚古生代的產(chǎn)物(鞠文信等，2008)。綜合以上年齡資料，將賀根山蛇綠巖帶的形成時間限定在晚泥盆世-晚石炭世早期。

從空間展布看，新識別出的梅勞特烏拉蛇綠巖為二連浩特-賀根山帶的東延部分，曹從周等(1987)描述在梅勞特烏拉有許多輝綠巖墻插入輝長巖中，內(nèi)蒙古1∶25 萬西烏旗幅區(qū)調(diào)(修測)2009 年提出梅勞特烏拉蛇綠巖，巖石組成以輝長巖和輝綠巖脈(墻)為主，少量的原始地幔超基性巖展布于蛇綠巖帶的北部邊緣，未見上覆巖系之玄武巖和硅質(zhì)巖，以上資料均不具備典型蛇綠巖的特征。筆者在開展中國地質(zhì)調(diào)查局下發(fā)的《內(nèi)蒙古1∶5 萬高力罕牧場三連、六一二礦、薩如勒圖牙生產(chǎn)隊、哈日根臺幅區(qū)調(diào)》項目時對梅勞特烏拉蛇綠巖進(jìn)行了詳細(xì)的野外調(diào)查、較系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)、年代學(xué)等研究，新發(fā)現(xiàn)梅勞特烏拉蛇綠巖的火山熔巖-大面積分布的玄武巖、枕狀玄武巖和上覆巖系硅質(zhì)巖、泥硅質(zhì)巖，2013 年經(jīng)中國地質(zhì)調(diào)查局野外驗收確認(rèn)為蛇綠巖，梅勞特烏拉蛇綠巖的確定，將為興蒙造山帶大地構(gòu)造格架和地殼演化的研究提供依據(jù)。

1 蛇綠巖的野外地質(zhì)特征

梅勞特烏拉蛇綠巖帶出露于內(nèi)蒙古西烏旗梅勞特烏拉一帶，近EW 向轉(zhuǎn)NE 向展布，帶寬約6～11km，斷續(xù)延伸約24km。該帶蛇綠巖的巖性主要為:蛇紋石化方輝輝橄巖、層狀輝長巖、中粗粒-細(xì)粒塊狀輝長巖、輝綠巖脈(墻)、輝斑玄武巖、枕狀玄武巖、氣孔杏仁狀玄武巖、球顆玄武巖、角礫狀玄武巖等，其上覆巖系主要為紋層狀硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖。梅勞特烏拉蛇綠巖中以火山熔巖玄武巖最為發(fā)育，約占總出露面積的60%，蛇綠巖剖面的巖石組合出露較為齊全(圖2)，主要巖性為:蛇紋石化方輝輝橄巖，層狀輝長巖、中粗粒-細(xì)粒均質(zhì)塊狀輝長巖、輝綠巖脈(墻)、氣孔杏仁狀玄武巖、枕狀玄武巖和上覆巖系硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖，各巖性間多為斷層接觸。

蛇綠巖帶內(nèi)普遍發(fā)育構(gòu)造糜棱巖帶，糜棱巖帶內(nèi)發(fā)育強(qiáng)變形帶和弱變形域，在強(qiáng)變形帶中蛇紋石化方輝輝橄巖形成蛇紋石片巖，細(xì)粒均質(zhì)輝長巖形成糜棱巖化片理化細(xì)粒輝長巖，玄武巖形成綠片巖，在弱變形域中各種巖塊形成相對凸起的地貌。

2 蛇綠巖的巖石學(xué)特征

2.1 蛇紋石化方輝輝橄巖

主要分布在梅勞特烏拉蛇綠巖的北部，巖石蛇紋石化強(qiáng)烈(圖3b)，多發(fā)育強(qiáng)烈片理化。巖石呈黑綠色，他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造。主要礦物組成:蛇紋石化橄欖石(80%～85%)、斜方輝石(10%～15%)、磁鐵礦(5%)、少量鉻鐵礦。橄欖石呈他形粒狀，粒度大小在0.05～0.5mm之間，已強(qiáng)烈蛇紋石化，均已蝕變?yōu)樯呒y石、滑石和方解石。斜方輝石半自形短柱狀，鏡下呈假斑結(jié)構(gòu)，粒度大小在0.5～3mm 之間，均已發(fā)生強(qiáng)烈蝕變，主要為板狀絹石和片狀葉蛇紋石蝕變假像。磁鐵礦以自形-他形粒狀，粒度約0.05～0.1mm 之間，呈浸染狀、脈狀、細(xì)粒狀不均勻分布在橄欖石和斜方輝石顆粒之間。

圖3 梅勞特烏拉蛇綠巖野外照片(a)蛇綠巖;(b)蛇紋石化方輝輝橄巖;(c)層狀輝長巖;(d)輝綠巖脈(墻);(e)枕狀玄武巖;(f)紋層狀硅質(zhì)巖Fig.3 Field features of the Meilaotewula ophiolite

2.2 輝長巖

梅勞特烏拉蛇綠巖中輝長巖較為發(fā)育，主要分布在蛇綠巖帶的東南部。巖性主要為層狀輝長巖(圖3c)、中粗粒-細(xì)粒均質(zhì)輝長巖，其中中細(xì)粒均質(zhì)輝長巖最為發(fā)育，廣泛出露于梅勞特烏拉蛇綠巖帶東段。輝長巖與玄武巖接觸部位發(fā)育糜棱巖化，輝長巖各巖性之間多為漸變接觸。輝長巖呈灰黑色，鏡下呈中粗粒-中細(xì)粒結(jié)構(gòu)、變余輝長結(jié)構(gòu)、輝長-輝綠結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。主要礦物組成:斜長石:40%～45%，輝石:50%～55%，副礦物為磁鐵礦，含量約為5%。斜長石:自形-半自形板狀，大小不一，0.4～5mm，雜亂分布，偶見雙晶扭折和波狀消光，部分顆粒發(fā)生強(qiáng)烈鈉黝簾石化以及絹云母化。輝石主要為斜方輝石，半自形柱狀-他形粒狀，部分顆粒具扭折現(xiàn)象，大小一般0.3～5mm，多發(fā)生強(qiáng)烈纖閃石化、綠泥石化和方解石化。磁鐵礦在巖石中均勻分布，多為不規(guī)則狀，少量呈交代假象。

2.3 輝綠巖脈(墻)

出露于梅勞特烏拉蛇綠巖帶東南部，走向ENE 向轉(zhuǎn)NE向。見輝綠巖主要穿插輝長巖，輝綠巖在層狀輝長巖、粗中粒輝長巖、中細(xì)粒輝長巖中較發(fā)育，在細(xì)粒輝長巖中分布較少。輝綠巖寬2～30cm 不等，延伸1～20m 不等，普遍具有薄而清晰(約0.2cm)的冷凝邊(圖3d)。

輝綠巖呈灰黑色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，具特征的輝綠結(jié)構(gòu)，主要礦物組成:斜長石:65%～70%，輝石:30%～35%，少量鈦磁鐵礦和鈦鐵礦。斜長石呈自形-半自形板狀分布，具鈉長雙晶和卡鈉雙晶，多為拉長石，粒徑一般0.8～3mm，均已不同程度綠泥石化、鈉黝(綠)簾石化，僅保留板狀外形。輝石呈半自形-他形柱粒狀分布于斜長石顆粒間，粒徑0.5～1.5mm，輝石顆粒均已不同程度綠泥石化和方解石化。少量鈦磁鐵礦和鈦鐵礦雜亂分布在斜長石和輝石之間。

2.4 玄武巖

玄武巖在梅勞特烏拉蛇綠巖帶中出露規(guī)模最大，約占出露總面積的60%。主要巖性為輝斑玄武巖、枕狀玄武巖(圖3e)、氣孔杏仁狀玄武巖，局部發(fā)育球顆玄武巖、角礫狀玄武巖等。宏觀上主要呈透鏡狀ENE 向轉(zhuǎn)NE 向展布，與輝長巖、硅質(zhì)巖等斷層接觸，局部見玄武巖與硅質(zhì)巖呈互層狀產(chǎn)出。梅特勞烏拉蛇綠巖中玄武巖巖石類型豐富，按構(gòu)造可分為:塊狀玄武巖、枕狀玄武巖、角礫狀玄武巖、杏仁狀玄武巖、氣孔狀玄武巖;根據(jù)斑晶的有無、含量和種類可分為:無斑玄武巖、斜斑玄武巖、輝斑玄武巖;根據(jù)結(jié)構(gòu)分為:斑狀結(jié)構(gòu)、間粒結(jié)構(gòu)、間片結(jié)構(gòu)、間隱結(jié)構(gòu)、拉斑玄武結(jié)構(gòu)、?；郀罱Y(jié)構(gòu)、粗玄結(jié)構(gòu)、中空骸晶結(jié)構(gòu);根據(jù)變形特征可分為:碎裂巖化玄武巖、糜棱巖化玄武巖、片理化玄武巖。

玄武巖主要呈灰黑色、綠黑色，發(fā)育枕狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、氣孔杏仁狀構(gòu)造，杏仁體多為石英。其中枕狀玄武巖以發(fā)育枕狀構(gòu)造(圖3e)為特征，單一巖枕呈橢球狀、圓球狀，大小主要為10 ×20cm～30 ×50cm 左右，其長軸大體定向。巖枕堆積較緊密，枕間膠結(jié)物較少，為熔巖物質(zhì)，巖枕邊緣多具薄的(0.5～1cm)冷凝邊，反映了巖枕水下形成的特點(diǎn)。鏡下觀察巖枕具斑狀結(jié)構(gòu)、間粒結(jié)構(gòu)、間片結(jié)構(gòu)、間隱結(jié)構(gòu)、拉斑玄武結(jié)構(gòu)、玻基斑狀結(jié)構(gòu)、粗玄結(jié)構(gòu)、中空骸晶結(jié)構(gòu)、球顆結(jié)構(gòu)，斑晶主要為斜長石(鈉長石)，少量單斜輝石。斜長石半自形長板狀為主，少部分呈長板柱狀或針狀，雜亂狀分布，少量集合體束狀，直徑一般小于0.5mm，見綠泥石化、綠簾石化和輕微絹云母化。單斜輝石呈他形柱、粒狀，填隙于斜長石粒間，一般小于0.3mm，見綠泥石化、綠簾石化和方解石化，多呈假像，少殘留?；|(zhì)具間粒結(jié)構(gòu)、細(xì)碧結(jié)構(gòu)、顯微隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。輝斑玄武巖呈灰黑色、灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要為輝石，少量斜長石，輝石粒徑1～7mm，斑晶含量10%～40%不等。

2.5 上覆巖系

梅勞特烏拉蛇綠巖的上覆巖系主要為紋層狀硅質(zhì)巖和硅質(zhì)泥巖，硅質(zhì)巖和硅質(zhì)泥巖多呈互層產(chǎn)出。紋層狀硅質(zhì)巖呈青灰色、灰白色、灰紫色，發(fā)育紋層狀構(gòu)造(圖3f)、塊狀構(gòu)造，致密、堅硬、性脆，主要由自生石英(75%)、玉髓(20%)和少量粘土礦物(5%)組成。自生石英主要為顯微晶質(zhì)，他形鑲嵌狀產(chǎn)出，粒度一般0.01～0.05mm，局部見石英集合體呈圓形、橢圓形、眼球形等球粒狀產(chǎn)于硅質(zhì)條帶中;玉髓呈顯微晶質(zhì)或顯微隱晶質(zhì)，集合體呈纖維狀、束狀、球粒狀，見球粒玉髓的十字消光，粒度很細(xì)，多為0.005～0.02mm，具有極弱的重結(jié)晶。局部發(fā)育細(xì)脈狀和星散狀綠簾石化。硅質(zhì)泥巖呈灰黑色，變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu)，薄板狀構(gòu)造，巖石發(fā)生碎裂與變形，并產(chǎn)生少量細(xì)鱗片狀綠泥石化和絹云母等次生礦物沿同一方向排列，顯示巖石具有糜棱巖化現(xiàn)象。

表1 梅勞特烏拉蛇綠巖的巖性主化學(xué)組成(wt%)和微量元素豐度(×10 -6)Table 1 Major (wt%)and trace (×10 -6)element analyzing results of Meilaotewula ophiolite

3 巖石化學(xué)成分

樣品由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗室分析。主量成分、Zr、Sr 用GB/T 14506.28—2010 方法，Axios max X射線熒光光譜儀測定分析;稀土元素、微量元素用GB/T 14506.30—2010 方法，X Serise2 等離子體質(zhì)譜儀測定分析。

圖4 梅勞特烏拉蛇綠巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Taylor and Mcleman，1985)和N-MORB 標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989)Fig.4 Chondrite-normalized REE pattern (a，normalization values after Taylor and Mcleman，1985)and N-MORB-normalized trace elements spider diagram (b，normalization values after Sun and McDonough，1989)of the Meilaotewula ophiolite

圖5 梅特勞烏拉蛇綠巖輝長巖中典型鋯石的CL 圖象(a)、MC-ICP-MS U-Pb 諧和圖(b)以及加權(quán)年齡平均值(c)Fig.5 Representative zircon CL images (a)，concordia curves (b)and weighed mean age (c)of MC-ICP-MS U-Pb data from the gabbro of the Meilaotewula ophiolite

梅勞特烏拉蛇綠巖的化學(xué)成分見表1，從表1 可以看出以下特征。

(1)蛇紋石化方輝輝橄巖常量元素的特征為:SiO239.74%～40.77%、TiO20.002%～0.006%、Al2O30.22%～0.53%、MgO 38.54%～39.77%、CaO 0.07%～0.16%，K2O、Na2O 含量較低，MgO/(MgO+FeOT)比值為0.8～0.85，巖石中高M(jìn)g 特征說明其巖漿的地幔成因。稀土元素分配模式(圖4a)顯示寬緩的U 型，與SSZ 型蛇綠巖的地幔橄欖巖相似(Elthon et al.，1982，1992;Pearce et al.，1984)。另外，巖石富集相容元素Cr(502.4 ×10-6～1174 ×10-6)、Ni(1684 ×10-6～2077 ×10-6)，與世界典型蛇綠巖的超鎂鐵質(zhì)巖石地球化學(xué)組成類似。

(2)輝長巖3 個樣品，主要氧化物的含量為:SiO249.70%～50.00%、TiO20.58%～1.00%、Al2O314.47%～15.65%、MgO 8.88%～9.52%、CaO 10.59%～12.38%、K2O 0.23%～0.62%、Na2O 2.01%～2.20%。相對蛇紋石化方輝輝橄巖，輝長巖的MgO 含量急劇下降，平均為9.26%，MgO/(MgO +FeOT)比值降低，為0.51～0.30;Al2O3、CaO、TiO2、K2O、Na2O 的含量有增加的趨勢。輝長巖∑REE 為25.50 ×10-6～48.40 ×10-6，相對蛇紋石化方輝輝橄巖明顯增高。稀土元素分配模式(圖4a)表現(xiàn)為平緩的略右傾線形，具有與SSZ 型蛇綠巖相似的地球化學(xué)配分形式。

(3)輝綠巖SiO2的含量為42.56%和49.52%，屬于SiO2不飽和的基性巖。具富MgO(8.02%、9.52%)，低K2O(0.05%～0.17%)、Na2O(0.36%～2.38%)、TiO2(0.94%、1.6%)、P2O5(0.07%～0.13%)的特征。稀土元素分配模式(圖4a)顯示輕稀土(LERR)弱虧損的平坦型曲線，MORB 標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖(圖4b)顯示相對富集大離子親石元素Sr 和Ba，虧損高場強(qiáng)元素Nb、Th、Ta、Zr、Ti。

(4)玄武巖SiO2的含量為45.58%～53.91%。具富MgO(5.94%～7.60%)，低K2O(0.03%～1.42%)、P2O5(0.06%～0.11%)的特征，Na2O(3.13%～4.01%)含量稍高，可能是后期蝕變造成的，鏡下可見大量鈉長石。TiO2含量低(0.84%～1.21%)，接近島弧拉斑玄武巖(IAT)的TiO2含量(平均為0.8%;據(jù)Sun，1980)。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖(圖4a)顯示輕稀土(LERR)弱虧損的平坦型曲線，NMORB 標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖(圖4b)顯示明顯富集大離子親石元素Sr、K、Rb 和Ba，虧損高場強(qiáng)元素Nb、Th、Ta、Zr、Ti。

4 同位素年代學(xué)研究

為了獲取梅勞特烏拉蛇綠巖的形成時代，采用LA-ICPMS 法對蛇綠巖中輝長巖的巖漿鋯石進(jìn)行了U-Pb 同位素年齡測試。輝長巖樣品(TWSKX)采自貴斯圖傲敖東水庫西，采樣點(diǎn)地理坐標(biāo)為:N44°49＇25″，E118°19＇49″。

表2 梅特勞烏拉蛇綠巖輝長巖中的 LA-ICP-MS鋯石 U-Pb 同位素分析結(jié)果Table2 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic analysis of gabbroin Meilaotewula ophiolite

4.1 測試方法

圖6 梅勞特烏拉蛇綠巖構(gòu)造環(huán)境判別圖(a)Hf/3-Th-Ta 圖解(據(jù)Wood，1980)，N-MORB-正常洋中脊玄武巖;E-MORB-富集洋中脊玄武巖;CAB-鈣堿性玄武巖;WPA-板內(nèi)堿性玄武巖;IAT-島弧拉斑玄武巖;(b)2Nb-Zr/4-Y 圖解(據(jù)Meschede，1986)，A:N-MORB;B:E-MORB 和板內(nèi)拉斑玄武巖;C-板內(nèi)堿性玄武巖;D-火山弧玄武巖Fig.6 Trace element composition for the tectonic setting discrimination of the Meilaotewula ophiolite (after Wood，1980 and Meschede，1986，respectively)

鋯石的分選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗室完成，采用重液浮選和電磁分離方法進(jìn)行挑選。從約60kg的樣品中選出了近130 粒鋯石，鋯石的陰極發(fā)光(CL)顯微照相在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。鋯石原位U-Pb 同 位素年齡分析在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗測試室完成，鋯石定年分析所用儀器為Thermo Fisher 公司Neptune 型MC-ICP-MS 及與之配套的Newwave UP 193 激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕斑束直徑為35μm，激光剝蝕樣品的深度為20～40μm，鋯石年齡計算采用國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1 作為外標(biāo)，元素含量采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局人工合成硅酸鹽玻璃NIST SRM610 作為外標(biāo)，29Si 作為內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal 8.4 程序(Liu et al.，2008)，并采用Andersen(2002)方法對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行普通鉛校正，年齡計算及諧和圖繪制采用ISOPLOT(3.0 版)(Ludwig，1991，2003;Yuan et al.，2004)完成。

4.2 測試結(jié)果

鋯石粒徑多數(shù)在0.03～0.23mm 左右，個別可到0.3mm。鋯石多為淺黃色-粉黃色，短柱狀、中長柱狀、半截錐狀、個別雙錐柱狀，透明，鋯石自形晶，陰極發(fā)光照片顯示振蕩環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)(圖5a)，屬于巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物(吳元保和鄭永飛，2004)。用LA-ICP-MS 完成了15 粒鋯石的U-Pb 定年，分析結(jié)果列于表2。鋯石的Th/U 比值主要變化于0.23～0.85 之間，多數(shù)在0.4 左右，普遍不高，也屬于典型的巖漿鋯石特征(Pidgeon et al.，1998;Claesson et al.，2000)。單顆粒鋯石的年齡較為集中，主要在307 ±1Ma～318 ±1Ma 之間，鋯石的諧和圖和加權(quán)平均給出的年齡為308.5 ±2.2Ma(圖5b，c)，認(rèn)為可代表輝長巖的結(jié)晶年齡。這一結(jié)果說明梅勞特烏拉蛇綠巖的形成時代為晚石炭世。

5 討論

從上述巖石學(xué)、地球化學(xué)特征可知，梅勞特烏拉蛇綠巖的變質(zhì)橄欖巖主要為方輝輝橄巖，具U 型配分模式，可能與SSZ 構(gòu)造環(huán)境中復(fù)雜的源區(qū)(包括不同熔融程度的地幔橄欖巖)、豐富的流體活動(Melcher et al.，2002)以及部分熔融的熔體與殘留地幔橄欖巖的再反應(yīng)(Kelemen et al.，1992，1995;Casey，1997)有關(guān);由于蛇綠巖中的熔巖和輝綠巖是最能體現(xiàn)其地球化學(xué)特征的巖石單元(Dilek and Furnes，2011;張旗和周國慶，2001;沈渭洲等，2003;周國慶，2008;張進(jìn)等，2012;李英杰等，2013)，以下將重點(diǎn)討論梅勞特烏拉蛇綠巖玄武巖和輝綠巖的地球化學(xué)特征。輝綠巖和玄武巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖顯示輕稀土(LERR)弱虧損的平坦型曲線，顯示其來源于地幔，形成環(huán)境可能為MORB 或SSZ，而TiO2含量較低(0.84%～1.21%)，又不同于典型的MORB(TiO2含量多數(shù)＞1.55%;據(jù)Sun，1980;Pearce，1983;Pearce et al.，1984;Wilson，1989;楊經(jīng)綏等，2012)。經(jīng)MORB 標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖(圖4b)顯示較為一致的變化特征，其中大離子親石元素Sr、K、Rb 和Ba 含量相對富集，而高場強(qiáng)元素Nb、Th、Ta、Zr、Ti 相對虧損，顯示SSZ 構(gòu)造背景成因的熔巖特征(Sun and McDonough，1989)。在構(gòu)造環(huán)境Th-Hf-Nb 圖(圖6a)中，玄武巖和輝綠巖樣品均落在在島弧拉斑玄武巖(IAT)區(qū)，在Nb-Zr-Y 圖解(圖6b)上，樣品落于N-MORB 區(qū)域，與同屬于二連浩特-賀根山蛇綠巖帶上的、形成于弧后盆地環(huán)境的朝克山蛇綠巖(王樹慶，2008)落在同一區(qū)域。綜上所述，初步認(rèn)為梅勞特烏拉蛇綠巖的形成環(huán)境應(yīng)為SSZ 型。

關(guān)于梅勞特烏拉蛇綠巖的形成時代，根據(jù)輝長巖的LAICP-MS 鋯石U-Pb 年齡(308.5 ±2.2Ma)將其限定為晚石炭世，與區(qū)域上二連浩特-賀根山蛇綠巖帶的年齡資料(晚泥盆世-晚石炭世早期)相一致。

6 結(jié)論

(1)在內(nèi)蒙古西烏旗梅勞特烏拉新識別出一套蛇綠巖組合，巖石類型主要為蛇紋石化方輝輝橄巖、層狀輝長巖、中粗粒-細(xì)粒均質(zhì)塊狀輝長巖、輝綠巖脈(墻)、氣孔杏仁狀玄武巖、輝斑玄武巖、枕狀玄武巖和上覆巖系硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖等。

(2)巖石地球化學(xué)特征表明，梅勞特烏拉蛇綠巖的巖石組合均顯示了SSZ 構(gòu)造背景下形成的巖漿巖特征，反映了巖漿來自虧損的地幔，可能是俯沖作用所形成的。

(3)輝長巖的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年結(jié)果為308.5±2.2Ma，表明梅勞特烏拉蛇綠巖形成于晚石炭世。

致謝 本文在野外調(diào)查和寫作過程中得到中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心谷永昌、辛后田、劉永順、騰學(xué)建、耿建珍、內(nèi)蒙古地質(zhì)調(diào)查院邵積東、河北省地質(zhì)調(diào)查院宋立軍等的熱情指導(dǎo)和幫助;石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院賀秋利、張紅晨、宋鵬、張宗超、郭垚嘉、王立考、武鵬、楊飛、趙斌、李偉男、黃江濤等也做了大量工作;審稿專家提出了寶貴的修改意見;在此一并表示衷心的感謝!

Andersen T.2002.Correction of common lead U-Pb analyses that do not report204Pb.Chemical Geology，192(1-2):59-79

Bao ZW，Chen SH and Zhang ZT.1994.Study on REE and Sm-Nd isotopes of Hegenshan ophiolite，Inner Mongolia.Geochimica，23(4):339-349 (in Chinese with English abstract)

Buchan C，Pf?nder J，Kr?ner A，Brewer TS，Tomurtogoo O，Tomurhuu D，Cunningham D and Windley BF.2002.Timing of accretion and collisional deformation in the Central Asian Orogenic Belt:Implications of granite geochronology in the Bayankhongor Ophiolite Zone.Chemical Geology，192(1-2):23-45

Cao CZ，Tian CL and Yang FL.1987.The discovery of the sheeted dike Swarms and their geological significance in Solonshan-Hegenshan ophiolite zone，Inner Mongolia.In:Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources，Ministry of Geology and Mineral Resources(ed.).Contributions to the Project of Plate Tectonics in Northern China (2).Beijing:Geological Publishing House，125-135 (in Chinese)

Casey JF.1997.Composition of major-and trace-element geochemistry of abyssal peridotites and mafic platonic rocks with basalts from the MARK region of the Mid-Atlantic Ridge.In:Karson JA，Cannat M，Miller DJ and Elthon D (eds.).Proceeding of the Ocean Drilling Program，Scientific Results，153:181-241

Claesson S，Vetrin V，Bayanova T et al.2000.U-Pb zircon ages from a Devonian carbonatite dyke，Kola Peninsula，Russia:A record of geological evolution from the Archaean to the Palaeozoic.Lithos，51(1-2):95-108

Dilek Y and Furnes H.2011.Ophiolite genesis and global tectonics:Geochemical and tectonic fingerprinting of ancient oceanic lithosphere.Geological Society of America Bulletin，123(3-4):387-411

Elthon D，Casey JF and Komor S.1982.Mineral chemistry of ultramafic cumulates from the North Arm Mountain massif of the Bay of Islands ophiolite:Evidence for high-pressure crystal fractionation of oceanic basalts.Journal of Geophysical Research，87(B10):8717-8734

Elthon D，Stewart M and Ross DK.1992.Composition trends of minerals in oceanic cumulates.Journal of Geophysical Research-Solid Earth，97(B11):15189-15199

Huang JX，Zhao ZD，Zhang HF，Hou QY，Chen YL，Zhang BR and Depaolo DJ.2006.Elemental and Sr-Nd-Pb isotopic geochemistry of the Wenduermiao and Bayanaobao-Jiaoqier ophiolites， Inner Mongolia:Constraints for the characteristics of the mantle domain of eastern Paleo-Asian Ocean.Acta Petrologica Sinica，22(12):2889-2900 (in Chinese with English abstract)

Kelemen PB，Dick HJB and Quick JE.1992.Formation of harzburgite by pervasive melt/ rock reaction in the upper mantle.Nature，358(6388):635-641

Kelemen PB，Shimizu N and Salters VJM.1995.Extraction of midocean-ridge basalt from the upwelling mantle by focused flow of melt in dunite channels.Nature，375(6534):747-753

Khain EV，Bibikova EV，Salnikova EB，Kr?ner A，Gibsher AS，Didenko AN，Degtyarev KE and Fedotova AA.2003.The Palaeo-Asian Ocean in the Neoproterozoic and Early Palaeozoic:New geochronologic data and palaeotectonic reconstructions.Precambrian Research，122(1-4):329-358

Li JY.2006.Permian geodynamic setting of Northeast China and adjacent regions:Closure of the Paleo-Asian Ocean and subduction of the Paleo-Pacific Plate.Journal of Asian Earth Sciences，26(3-4):207-224

Li YJ，Wang JF，Li HY，Liu YC，Dong PP，Liu DW and Bai H.2012.Recognition of Diyanmiao ophiolite in Xi U jimqin Banner，Inner Mongolia.Acta Petrologica Sinica，28(4):1282-1290 (in Chinese with English abstract)

Li YJ，Wang JF，Li HY，Dong PP，He QL，Zhang HC and Song P.2013.Geochemical characteristics of Baiyinbulage ophiolite in Xi U jimqin Banner，Inner Mongolia.Acta Petrologica Sinica，29(8):2719-2730 (in Chinese with English abstract)

Liu YS，Hu ZC，Gao S，Detlef G，Xu J，Gao CG and Chen HH.2008.In situ analysis of major and trace elements of anhydrous minerals by LA-ICP-MS without applying an internal standard.Chemical Geology，257(1-2):34-43

Ludwig KR.1991.Isotope:A plotting and regression program for radiogenic-isotope data.US Geological Survey Open-File Report，39:91-445

Ludwig KR.2003.User’s Manual for Isoplot 3.00:A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel.Berkeley:Berkeley Geochronological Center，Special Publication，71

Miao LC，F(xiàn)an WM，Liu DY，Zhang FQ，Shi YR and Guo F.2008.Geochronology and geochemistry of the Hegenshan ophiolitic complex:Implications for late-stage tectonic evolution of the Inner Mongolia-Daxinganling Orogenic Belt，China.Journal of Asian Earth Sciences，32(5-6):348-370

Melcher F，Meisel T，Puhl J et al.2002.Petrogenesis and geotectonic setting of ultramafic rocks in the Eastern Alps:Constraints from geochemistry.Lithos，65(1-2):69-112

Meschede M.1986.A method of discriminating between different types of mid-ocean ride basalts and continental tholeiites with the Nb-Zr-Y diagram.Chemical Geology，56(3-4):207-218

Nozaka T and Liu Y.2002.Petrology of the Hegenshan ophiolite and its implication for the tectonic evolution of northern China.Earth and Planetary Science Letters，202(1):89-104

Pearce JA.1983.The role of sub-continental lithosphere in magma genesis at destructive plate margins.In:Hawkesworth CJ and Norry MJ (eds.).Continental Basalts and Mantle Xenoliths.Nantwich Shiva，230-249

Pearce JA，Lippard SJ and Roberts S.1984.Characteristics and tectonic significance of supra-subduction zone ophiolites.In:Kokelaar BP and Howells MF (eds.).Marginal Basin Geology.Geological Society of London Special Publication，16:77-94

Pidgeon RT，Nemchin AA and Hitches GJ.1998.Internal structures of zircons from Archaean granites from the Darling Range batholith:Implications for zircon stability and the interpretation of zircon U-Pb ages.Contributions to Mineralogy and Petrology，132(3):288-299

Robinson PT，Zhou MF，Hu XF，Reynolds P，Rai WJ and Yank JS.1999.Geochemical constraints on the origin of the Hegenshan ophiolite，Inner Mongolia，China.Journal of Asian Earth Sciences，17(4):423-442

Ruzhentsev SV and Mossakovskiy AA.1996.Geodynamics and tectonic evolution of the central Asian Paleozoic structures as the result of the interaction between the pacific and Indo-Atlantic segments of the Earth.Geotectonics，29(4):294-311

?eng?r AMC，Natal＇in BA and Rurtman VS.1993.Evolution of the Altaid tectonic collage and Palaeozoic crustal growth in Eurasia.Nature，364(6435):299-307

Shen WZ，Gao JF，Xu SJ et al.2003.Geochemical characteristics of the Shimian ophiolite，Sichuan Province and its tectonic significance.Geological Review，49(1):17- 27 (in Chinese with English abstract)

Sun SS.1980.Lead isotopic study of young volcanic rocks from midocean ridges， ocean islands and island arcs.Philosophical Transactions of the Royal Society A，Mathematical Physical and Engineering Sciences，297(1431):409-445

Sun SS and McDonough WF.1989.Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts:Implications for mantle composition and processes.In:Sauders AD and Norry MJ (eds.).Magmatism in the Ocean Basins.Geological Society，London，Special Publication，42(1):313-345

Taylor SR and Mcleman SM.1985.The Continental Crust: Its Composition and Evolution.Oxford:Blackwell Scientific，312

Wang SQ，Xu JF，Liu XJ et al.2008.Geochemistry of the Chaokeshan ophiolite:Product of intra-oceanic back-arc basin?Acta Petrologica Sinica，24(12):2869-2879 (in Chinese with English abstract)

Wilson M.1989.Igneous Petrogenesis.London:Unwin Hyman

Windley BF，Alexeiev D，Xiao WJ，Kroner A and Badarch G.2007.Tectonic models for accretion of the Central Asian Orogenic Belt.Journal of the Geological Society，164(1):31-47

Wood DA.1980.The application of Th-Hf-Ta diagram to problems of tectonomagmatic classification and to establishing the nature of crustal contamination of basaltic lavas of the British Tertiary volcanic province.Earth and Planetary Science Letters，50(1):11-30

Wu YB and Zhen YF.2004.Genesis of zircon and its constraints on interpretation of U-Pb ages.Chinese Science Bulletin，49(15):1553-1569

Xiao WJ，Windley BF，Hao J et al.2002.Arc-ophiolite obduction in the Western Kunlun Range (China):Implications for the Palaeozoic evolution of Central Asia.Journal of the Geological Society，159:517-528

Xiao WJ，Windley BF，Hao J and Zhai MG.2003.Accretion leading to collision and the Permian Solonker suture，Inner Mongolia，China:Termination of the central Asian orogenic belt.Tectonics，22(6):1-21

Xiao WJ，Zhang LC，Qin KZ et al.2004.Paleozoic accretionary and collisional tectonics of the Eastern Tianshan (China):Implications for the continental growth of Central Asia.American Journal of Science，304(4):370-395

Xu JF，Castillo PR，Chen FR et al.2003.Geochemistry of Late Paleozoic mafic igneous rocks from the Koerti area，Xinjiang，Northwest China: Implications for back-arc mantle evolution.Chemical Geology，193(1-2):137-154

Xu X，Zhu YF and Chen B.2007.Petrology of the Kamste ophiolite melange from East Junggar，Xinjiang，NW China.Acta Petrologica Sinica，23(7):1603-1610 (in Chinese with English abstract)

Yang JS，Xu ZQ，Duan XD et al.2012.Discovery of a Jurassic SSZ ophiolite in the Myitkyina region of Myanmar.Acta Petrologica Sinica，28(6):1710-1730 (in Chinese with English abstract)

Yuan HL，Gao S，Liu XM，Li HM，Günther D and Wu FY.2004.Accurate U-Pb age and trace element determinations of zircon by laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry.Geostandards and Geoanalytical Research，28(3):353-370

Zhang J，Deng JF，Xiao QH et al.2012.New advances in the study of ophiolites.Geological Bulletin of China，31(1):1-12 (in Chinese with English abstract)

Zhang Q and Zhou GQ.2001.Ophiolite of China.Beijing:Science Press，1-182 (in Chinese with English abstract)

Zhou GQ.2008.Ophiolite:Some key aspects regarding its definition and classification.Journal of Nanjing University (Natural Sciences)，44(1):1-24 (in Chinese with English abstract)

Zhu YF and Xu X.2006.The discovery of Early Ordovician ophiolite melange in Taerbahatai Mts.， Xinjiang， NW China.Acta Petrologica Sinica，22(12):2833-2842 (in Chinese with English abstract)

附中文參考文獻(xiàn)

包志偉，陳森煌，張禎堂.1994.內(nèi)蒙古賀根山地區(qū)蛇綠巖稀土元素和Sm-Nd 同位素研究.地球化學(xué)，23(4):339-349

曹從周，田昌烈，楊芳林.1987.內(nèi)蒙古索倫山-賀根山蛇綠巖帶中席狀巖墻群及其地質(zhì)意義.見:地質(zhì)礦產(chǎn)部沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所編.中國北方板塊構(gòu)造論文集(2).北京:地質(zhì)出版社，125-135

黃金香，趙志丹，張宏飛，侯青葉，陳岳龍，張本仁，Depaolo DJ.2006.內(nèi)蒙古溫都爾廟和巴彥敖包-交其爾蛇綠巖的元素與同位素地球化學(xué):對古亞洲洋東部地幔域特征的限制.巖石學(xué)報，22(12):2889-2900

李英杰，王金芳，李紅陽，董培培，劉玉翠，劉德武，白卉.2012.內(nèi)蒙古西烏旗迪彥廟蛇綠巖的識別.巖石學(xué)報，28(4):1282-1290

李英杰，王金芳，李紅陽，董培培，賀秋利，張紅晨，宋鵬.2013.內(nèi)蒙西烏旗白音布拉格蛇綠巖地球化學(xué)特征.巖石學(xué)報，29(8):2719-2730

沈渭洲，高劍峰，徐士進(jìn)等.2003.四川石棉蛇綠巖的地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義.地質(zhì)論評，49(1):17-27

王樹慶，許繼峰，劉希軍等.2008.內(nèi)蒙朝克山蛇綠巖地球化學(xué):洋內(nèi)弧后盆地的產(chǎn)物?巖石學(xué)報，24(12):2869-2879

吳元保，鄭永飛.2004.鋯石成因礦物學(xué)研究及其對U-Pb 年齡解釋的制約.科學(xué)捅報，49(16):1589-1604

徐新，朱水峰，陳博.2007.卡姆斯特蛇綠混雜巖的巖石學(xué)研究及其地質(zhì)意義.巖石學(xué)報，23(7):1603-1610

楊經(jīng)綏，許志琴，段向東等.2012.緬甸密支那地區(qū)發(fā)現(xiàn)侏羅紀(jì)的SSZ 型蛇綠巖.巖石學(xué)報，28(6):1710-1730

張進(jìn)，鄧晉福，肖慶輝等.2012.蛇綠巖研究的最新進(jìn)展.地質(zhì)通報，31(1):1-12

張旗，周國慶.2001.中國蛇綠巖.北京:科學(xué)出版社

周國慶.2008.蛇綠巖研究新進(jìn)展及其定義和分類的再討論.南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，44(1):1-24

朱永峰，徐新.2006.新疆塔爾巴哈臺山發(fā)現(xiàn)早奧陶世蛇綠混雜巖.巖石學(xué)報，22(12):2833-2842