北祁連西段熬油溝蛇綠巖研究進(jìn)展

李杜文　薛靈文　余瑜

[摘要]北祁連造山帶因其具有特殊的地質(zhì)構(gòu)造意義而受到國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注，其中熬油溝蛇綠巖的形成時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境是目前北祁連造山帶研究的重點(diǎn)，也是目前存在較大爭議的所在。在前人研究的基礎(chǔ)之上，筆者通過研究分析近年來關(guān)于熬油溝蛇綠巖的科學(xué)研究結(jié)果，結(jié)合北祁連地區(qū)地質(zhì)背景、巖石學(xué)特征、地球化學(xué)特征和年代學(xué)的分析，將北祁連熬油溝蛇綠巖形成時(shí)代厘定為早古生代早奧陶世，為Rodinia大陸裂解后在早奧陶世期間北祁連洋盆開始擴(kuò)張時(shí)的產(chǎn)物。

[關(guān)鍵詞]北祁連造山帶 熬油溝 蛇綠巖

[中圖分類號] P58 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-18-2

北祁連造山帶由于所處的特殊地理位置，長期受到國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者廣泛關(guān)注，該帶成為研究大洋洋脊擴(kuò)張、洋殼俯沖以及陸-陸碰撞造山等大陸造山帶演化過程的典型研究區(qū)域。蛇綠巖對大洋板塊俯沖和構(gòu)造演化研究有至關(guān)重要的作用，其形成時(shí)代的研究是探討洋盆演化時(shí)限的重要手段，根據(jù)不同年限的蛇綠巖年代學(xué)研究具有其特殊的地質(zhì)意義[1]，而其形成環(huán)境的確定對古洋盆演化史和重建古地理格局具有重要的指示意義。北祁連造山帶是我國開展蛇綠巖研究最早的地區(qū)之一，通過對祁連造山帶中蛇綠巖的系統(tǒng)研究，對祁連造山帶特別是在早古生代所發(fā)生的大洋板塊地質(zhì)過程和構(gòu)造演化過程有了基本認(rèn)識。而熬油溝蛇綠巖是北祁連蛇綠混雜巖帶研究程度最高的區(qū)域之一，但是，其形成時(shí)代和形成環(huán)境尚存在較大爭議。通過討論和約束熬油溝蛇綠巖的形成時(shí)代和環(huán)境，對北祁連造山帶的形成和古祁連洋的演化過程具有重要意義。

1地質(zhì)背景

北祁連造山帶位于青藏高原東北緣，著名的秦-祁-昆造山帶中段，是一條走向?yàn)镹W-SE狹長造山帶。北祁連造山帶NW主要受阿爾金左行走滑斷裂控制，并與塔里木盆地相鄰。而造山帶NE則分別與阿拉善板塊與華北板塊相鄰。北祁連造山帶基底主要發(fā)育有北大河群、朱龍關(guān)群及鏡鐵山群等地層，其中西段的熬油溝蛇綠巖被認(rèn)為處在朱龍關(guān)群下部。此外，北祁連造山帶在志留紀(jì)時(shí)發(fā)育復(fù)理石建造，而在泥盆紀(jì)時(shí)則多發(fā)育磨拉石建造等。

熬油溝蛇綠巖主要出露于祁連造山帶西段，分布在走廊南山、托來山及托來南山北側(cè)，相振群等[2]通過對熬油溝地區(qū)地質(zhì)實(shí)測，認(rèn)為熬油溝蛇綠巖以NW-SE走向展布，其巖性主要為輝長巖、輝綠巖、玄武巖夾粉砂質(zhì)板巖、石英砂巖及少量灰?guī)r等。其中，碳酸鹽巖以沉積接觸覆蓋于火山巖之上，輝綠巖則以巖墻形式出現(xiàn)。

2年代學(xué)研究

肖序常等[3]在對震旦系與中基性火山熔巖的接觸關(guān)系研究時(shí)認(rèn)為，中基性火山熔巖、超基性巖與震旦紀(jì)灰?guī)r之間為沉積接觸，并認(rèn)為二者是同一時(shí)代產(chǎn)物。并根據(jù)震旦紀(jì)灰?guī)r中的藻灰結(jié)核將熬油溝蛇綠巖的時(shí)代厘定為震旦紀(jì)。馮益民等[4]認(rèn)為熬油溝蛇綠巖受陸內(nèi)造山作用影響，以構(gòu)造窗形式下伏于朱龍關(guān)群含疊層石白云巖之下，并通過區(qū)域地層對比將熬油溝蛇綠巖的時(shí)代置于早—中奧陶世。

隨著同位素年齡和鋯石測年的發(fā)展，徐曉春等[5]在托來山北坡北大河通過朱龍關(guān)群枕狀細(xì)碧巖獲得的Sm-Nd等時(shí)線年齡約為1770.9Ma。隨后毛景文等在熬油溝超鎂鐵巖中的輝綠巖墻中通過單顆粒鋯石蒸發(fā)法也曾獲得類似結(jié)果[6]，左國朝等[7]將朱龍關(guān)群中蛇綠巖下部的層序時(shí)代確定為中元古代早期。根據(jù)輝綠巖顆粒鋯石也曾獲得過類似的年齡數(shù)據(jù)，其顯示的鋯石U-Pb年齡結(jié)果為1777±28Ma，同樣認(rèn)為熬油溝蛇綠巖時(shí)代為中元古代早期[8]。

然而，相振群在熬油溝蛇綠巖中得到的輝長巖鋯石U-Pb年齡為 503.7 ±6.4Ma [2]。之后，在祁連山西段的熬油溝及二只哈拉達(dá)坂所采的輝長巖和粒玄巖樣品進(jìn)行測試分析后，得到的熬油溝輝長巖中的鋯石年齡為501±4Ma [9]，這與相振群測的年齡數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)一致。

3形成時(shí)代討論

張招崇等[8]對熬油溝輝綠巖墻鋯石開展測年工作時(shí)獲得的鋯石加權(quán)平均年齡為1777 Ma， Th/U比值在0.22～0.77之間；此外還獲得2個(gè)點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為507Ma，其中，Th/U比值分別為0.763、1.049。將1777 Ma的年齡數(shù)據(jù)作為熬油溝蛇綠巖年齡，而把約為507Ma的鋯石年齡作為2次變質(zhì)事件年齡，即將該時(shí)期的鋯石成因解釋為變質(zhì)成因。一般認(rèn)為[10]，巖漿成因鋯石的Th、U含量較高，Th/U比值一般都大于0.4；而變質(zhì)成因鋯石的Th、U含量較低，Th/U比值一般都小于0.1，張招崇等獲得的500Ma左右的鋯石的Th/U比值超過0.4，接近巖漿成因鋯石。故將熬油溝輝綠巖墻中的507Ma±9Ma的鋯石年齡數(shù)據(jù)作為變質(zhì)事件年齡值得商榷，而該數(shù)據(jù)與夏小洪等所得年齡數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)一致。

有研究表明，基性巖墻中的鋯石多為捕獲圍巖的殘余鋯石，而巖漿成因鋯石很少[11]。用傳統(tǒng)鋯石U-Pb測年方法很難區(qū)別圍巖中的殘余鋯石和巖漿成因鋯石，因此得到的年齡可能是混合年齡。輝長巖是在巖漿房中結(jié)晶形成的堆晶巖，可形成巖漿成因鋯石或斜鋯石。所以在利用輝綠巖所測得的年齡數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該結(jié)合多種手段與分析方法；而利用輝長巖中鋯石所得到的年齡數(shù)據(jù)基本與巖漿結(jié)晶時(shí)期相同。

此外，張招崇、毛景文等所取得的鋯石年齡數(shù)據(jù)與李懷坤等在北大河巖群白云母石英片巖中的碎屑鋯石年齡數(shù)據(jù)一致，因此，李懷坤等認(rèn)為張招崇獲得的年齡信息可能是捕獲鋯石年齡信息[12]。

4形成環(huán)境討論

熬油溝輝綠巖與玄武巖（La/Sm）N值與典型的P-MORB值相似，具有類似的稀土元素配分模式，表現(xiàn)出輕稀土相對富集、Eu的負(fù)異常，稀土元素特征顯示巖漿來源于富集地幔[13]。此外，由于輝綠巖多以巖墻形式存在，證明洋盆受擴(kuò)張作用影響[14]。

孟繁聰?shù)萚15]在北祁連大岔大阪發(fā)現(xiàn)輝長巖表現(xiàn)為輕稀土虧損，反映典型的N-MORB型特征，由于其鋯石年齡信息顯示為早古生代，表明當(dāng)時(shí)洋殼正處于擴(kuò)張階段。

北祁連地區(qū)早奧陶世期間存在的洋盆是Rodinia大陸在裂解后形成的洋盆上擴(kuò)張而成，馮益民等[16]通過北祁連蛇綠巖、俯沖雜巖帶的研究，表明祁連山至中奧陶世的洋盆已成為具完整的溝-弧-盆體系的成熟大洋，甚至出現(xiàn)受島弧擴(kuò)張作用而形成的成熟島弧與弧間盆地。

宋述光等[17-19]認(rèn)為，早奧陶世期間，祁連-柴達(dá)木地塊與阿拉善地塊之間的古祁連洋正處于擴(kuò)張階段。隨著洋盆演化，在490-440Ma期間古祁連洋發(fā)育有西太平洋型大陸邊緣，并形成弧后盆地和一系列島弧火山巖，但此時(shí)古祁連洋洋殼處在向北俯沖階段。至晚奧陶世期間，受祁連-柴達(dá)木地塊向北俯沖影響，北祁連洋盆已縮小為殘留洋盆，并在約450-440Ma消亡，此時(shí)北祁連造山帶開始發(fā)育。

5結(jié)論

（1）北祁連熬油溝蛇綠巖的地質(zhì)年代長期以來備受爭議，因?yàn)闃悠穾r性的不同及測試方法的不同，導(dǎo)致出現(xiàn)多種測試結(jié)果，通過研究和比較，筆者認(rèn)為將熬油溝蛇綠巖厘定為早古生代早奧陶世較合理，而非中元古代。朱龍關(guān)群玄武巖為具大陸溢流相的玄武巖，具有陸殼性質(zhì)，其形成時(shí)代為中元古代，與熬油溝蛇綠巖時(shí)代不同，因此和熬油溝蛇綠巖的形成環(huán)境沒有相關(guān)性。

（2）早奧陶世期間，祁連-柴達(dá)木地塊與阿拉善地塊之間的洋盆為在晚寒武世Rodinia大陸裂解后的洋盆基礎(chǔ)之上擴(kuò)張形成，并逐漸發(fā)展成較大規(guī)模的成熟大洋。此后受俯沖作用影響至阿拉善板塊之下，而后轉(zhuǎn)變?yōu)闅埩粞笈瑁⒂谕韸W陶世消亡。故認(rèn)為熬油溝蛇綠巖為晚寒武-早奧陶世期間祁連-柴達(dá)木地塊與阿拉善板塊之間的大陸裂解后的洋盆處于開始擴(kuò)張階段的產(chǎn)物。

參考文獻(xiàn)

[1]馬中平， 夏林圻， 夏祖春. 蛇綠巖年代學(xué)研究方法及應(yīng)注意的問題. 西北地質(zhì)， 2004 ， 37（3）： 103～108.

[2]相振群等， 北祁連西段熬油溝輝長巖的鋯石SHRIMP U-Pb年齡及地質(zhì)意義. 地質(zhì)通報(bào)， 2007（12）： 1686-1691.

[3]肖序常等. 祁連山古蛇綠巖的地質(zhì)構(gòu)造意義. 地質(zhì)學(xué)報(bào)， 1978 ， 52（ 4 ） ： 281 -295.

[4]馮益民與何世平， 蛇綠巖與造山作用--北祁連造山帶例析， in 蛇綠巖與地球動(dòng)力學(xué)研討會(huì)1996： 中國北京. 135-138.

[5]徐曉春等， 甘肅走廊南山朱龍關(guān)群的時(shí)代及其火山巖的巖石化學(xué)特征. 安徽地質(zhì)， 1996（04）： 1-6.

[6]毛景文 ，張招崇 ，楊建民 ， 宋彪 ， 吳茂炳 ，左國朝 . 1997. 北祁連西段前寒武紀(jì)地層單顆粒鋯石測年及其地質(zhì)意義 . 科學(xué)通報(bào) ， 42（ 13）：1414- 1417.

[7]左國朝等， 北祁連西段中元古代早期蛇綠巖的確定. 甘肅地質(zhì)學(xué)報(bào)， 1999（02）： 1-7.

[8]張招崇等， 北祁連山西段熬油溝蛇綠巖SHRIMP分析結(jié)果及其地質(zhì)意義. 巖石學(xué)報(bào)， 2001（02）： 222-226.

[9]夏小洪等， 北祁連西段熬油溝二只哈拉達(dá)坂蛇綠巖的形成環(huán)境和時(shí)代. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2012（05）： 757-769.

[10]吳元保；鄭永飛， 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)通報(bào)， 2004（16）： 1589-1604.

[11]侯貴廷等， 關(guān)于基性巖墻群的U-Pb SHRI MP地質(zhì)年代學(xué)的探討--以魯西萊蕪輝綠巖巖墻為例. 巖石礦物學(xué)雜志， 2005（03）： 179-185.

[12]李懷坤等， 北祁連山西段北大河巖群碎屑鋯石SHRIMP U-Pb年代學(xué)研究. 地質(zhì)論評， 2007（01）： 132-140.

[13]Paul， T.R.， Geochronology and Geochemistry of the Middle Proterozoic Aoyougou Ophiolite in the North Qilian Mountains，Northwestern China. Acta Geologica Sinica（English Edition）， 2001（01）： p. 41-50.

[14]閆巧娟， 北祁連山西段熬油溝蛇綠巖地質(zhì)特征及其研究進(jìn)展. 西北地質(zhì)， 2012（S1）： 105-108.

[15]孟繁聰?shù)龋?大岔大坂MOR型和SSZ型蛇綠巖對北祁連洋演化的制約. 巖石礦物學(xué)雜志， 2010（05）： 453-466.

[16]馮益民與何世平， 祁連山及其鄰區(qū)大地構(gòu)造基本特征──兼論早古生代海相火山巖的成因環(huán)境. 西北地質(zhì)科學(xué)， 1995（01）： 92-103.

[17]Song， S G， Zhang， L F， Niu Y L， et al. Evolution from oceanic subduction to continental collision： a case study of the Northern Tibetan plateau inferred from geochemical and geochronological data. Journal of Petrology， 2006， 47（3）： 435-455.

[18]Song S G， Niu Y， Zhang L F， et al. Tectonic evolution of Early Paleozoic HP metamorphic rocks in the North Qilian Mountains， NW China： new perspectives. Journal of Asian Earth Science， 2009， 35： 334-353.

[19]Shuguang Song， Yaoling Niu， Tectonics of the North Qilian orogen， NW China， Gondwana Research ，2013（23）：1378-1401.