阿爾金山北東東向構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖的發(fā)現(xiàn)及其大地構(gòu)造意義

吳　玉, 陳正樂, 陳柏林, 王　永, 孫　岳, 張　昊, 孟令通

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京 100081;　2)東華理工大學(xué), 江西南昌 330013; 3)中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083

阿爾金山北東東向構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖的發(fā)現(xiàn)及其大地構(gòu)造意義

吳玉1), 陳正樂1,2)*, 陳柏林1), 王永1), 孫岳1,3), 張昊3), 孟令通1)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京 100081;2)東華理工大學(xué), 江西南昌 330013; 3)中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083

阿爾金山是青藏高原的北緣邊界, 控制了青藏高原北部乃至中國西部的大地構(gòu)造-地貌格局。通過野外地質(zhì)調(diào)查, 在阿爾金山北東東向構(gòu)造帶中段發(fā)現(xiàn)了枕狀玄武巖, 這對(duì)研究和探討阿爾金山乃至青藏高原北緣邊界的形成及構(gòu)造演化將提供重要線索。地球化學(xué)測試表明, 枕狀玄武巖表現(xiàn)為低SiO2、A12O3、P2O5和(Na2O+K2O), 顯示亞堿性玄武巖和安山巖/玄武巖之間的過渡類型, 其中兩個(gè)樣品的Si含量較低, Fe、Ti含量較高(TFeO＞12％, TiO2＞2％, TFeO/MgO＞1.75), 顯示出具有Fe-Ti玄武巖特征。稀土元素含量(37.34×10–6～42.14×10–6)、稀土配分模式和微量元素比值, 以及Ti/100-Zr-Y×3、Ti/100-Zr-Sr/2、Zr/4-2×Nb-Y圖解均表明該枕狀玄武巖具有正常大洋中脊玄武巖(N-MORB)的特征; 而與典型正常洋中脊玄武巖相比,樣品低度富集大離子親石元素, 虧損Zr、Hf和Ti等高場強(qiáng)元素, 在Th/Nb-Ce/Nb圖中, 所有樣品落入弧后盆地玄武巖范圍內(nèi), 顯示出弧后盆地構(gòu)造環(huán)境。結(jié)合北東東向構(gòu)造帶內(nèi)相關(guān)鎂鐵-超鎂鐵巖的特征, 推測新發(fā)現(xiàn)的枕狀玄武巖形成于遠(yuǎn)離海溝的弧后盆地內(nèi)具有擴(kuò)張脊的構(gòu)造環(huán)境, 其巖漿源區(qū)應(yīng)為一個(gè)類似于N-MORB的虧損地幔。通過與阿爾金北緣東西向紅柳溝—拉配泉構(gòu)造帶內(nèi)出露枕狀玄武巖的地球化學(xué)特征相對(duì)比, 顯示出兩者具有完全不同的巖漿源區(qū)和構(gòu)造環(huán)境, 但與柴北緣地區(qū)的早古生代蛇綠巖具有相似的構(gòu)造環(huán)境及巖漿源區(qū), 推測阿爾金山北東東向構(gòu)造帶內(nèi)的枕狀玄武巖可能是柴北緣古生代蛇綠巖套的一部分, 后遭受阿爾金斷裂帶左旋走滑運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造肢解與拖拽, 最終殘留在北東東向阿爾金構(gòu)造帶內(nèi)。

枕狀玄武巖; 地球化學(xué); N-MORB; 弧后盆地; 阿爾金NEE構(gòu)造帶

阿爾金山是青藏高原北緣的邊界, 東與祁連造山帶和阿拉善地塊相連, 西插入西昆侖造山帶, 南北兩邊分割塔里木盆地和柴達(dá)木盆地。長期以來,阿爾金山因其復(fù)雜多樣的地質(zhì)構(gòu)造演化歷史和豐富的礦產(chǎn)資源吸引著世界地質(zhì)學(xué)家的目光(Molnar et al., 1975; Wittinger et al., 1998; Sobel et al., 1999; 許志琴等, 1999; Yin, 2002; 王小鳳等, 2004)。阿爾金NEE構(gòu)造帶西起昆侖山脈, 橫穿阿爾金山, 切分塔里木和柴達(dá)木盆地, 東截祁連山脈, 全長達(dá)1800 km, 以其強(qiáng)烈的活動(dòng)性和巨型的走滑成為中國大地構(gòu)造圖上最為醒目的構(gòu)造帶之一。在該帶上斷續(xù)分布著70余個(gè)大小不同、規(guī)模不等的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體, 多數(shù)學(xué)者認(rèn)為這些鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖具有蛇綠巖特征而在該構(gòu)造帶內(nèi)圈定出一條“阿帕—茫崖蛇綠混雜巖帶”(程裕淇, 1994; 劉良等, 1998;王焰等, 1999; 張旗等, 2001; 校培喜, 2003)。但由于其特殊的地理位置和復(fù)雜的構(gòu)造樣式, 使得阿爾金NEE構(gòu)造帶總體研究程度還十分薄弱。

本文首次在阿爾金北東東向構(gòu)造帶的混雜巖帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了枕狀玄武巖, 對(duì)這些枕狀玄武巖的地質(zhì)特征、巖相學(xué)和地球化學(xué)特征進(jìn)行了詳細(xì)研究, 將有效地揭示該枕狀玄武巖的形成環(huán)境及其指示的大地構(gòu)造意義, 同時(shí), 也對(duì)深入理解和研究阿爾金山乃至中國西部大地構(gòu)造格局的形成和演化具有重要的意義。

阿爾金山地處青藏高原北緣, 介于塔里木盆地、柴達(dá)木盆地以及祁連—昆侖造山帶之間。依據(jù)不同走向的構(gòu)造單元組成將其劃分為E—W走向的紅柳溝—拉配泉褶皺構(gòu)造帶和NE—SW走向的索爾庫里—且末隆起帶, 這兩組構(gòu)造單元又被阿爾金NEE—SWW走向的巨型左旋走滑斷裂帶所切割(Yin, 2002; 陳正樂等, 2002, 2006; 孫岳等, 2014)。

阿爾金北東東—南西西走向的巨型左旋走滑斷裂帶與其所夾持的山體構(gòu)成了阿爾金北東東向構(gòu)造帶, 此次在該構(gòu)造帶中段海拔4890 m的蓋吉里克地區(qū)發(fā)現(xiàn)了枕狀玄武巖(圖1a)。在枕狀玄武巖出露的區(qū)內(nèi), NEE向展布的阿爾金主斷裂及其次級(jí)斷裂構(gòu)造控制了該區(qū)整體的構(gòu)造格局, 主要地層在斷裂以北為新元古代青白口紀(jì)索爾庫里群變質(zhì)沉積巖系, 巖性主要為碳酸鹽巖、變質(zhì)碎屑巖和變質(zhì)火山巖等, 主斷裂以南為南阿爾金構(gòu)造混雜巖為主, 巖石類型復(fù)雜, 顯示混雜堆積的特點(diǎn), 主要由變質(zhì)基性-超基性巖、綠片巖、輝綠-輝長巖、玄武巖、千枚巖、片巖、硅質(zhì)巖、大理巖及少量角閃質(zhì)等巖石組成, 巖石遭受了強(qiáng)烈的構(gòu)造混雜作用, 使其片理化發(fā)育, 片理產(chǎn)狀與走滑斷裂帶走向近似平行, 構(gòu)造混雜巖體與其圍巖多呈斷層接觸, 與早—中侏羅世大煤溝組(J1-2d)沉積巖呈角度不整合接觸(圖1b)。

1　巖石學(xué)特征

新鮮的枕狀玄武巖為灰黑色-青灰色, 風(fēng)化后多呈黑綠色、褐色, 發(fā)育細(xì)小的碳酸鹽裂隙和微小的氣孔構(gòu)造、杏仁構(gòu)造。巖石具有枕狀構(gòu)造(圖2a),枕狀保存完整, 呈群產(chǎn)出, 多具橢球狀、球狀及腎狀, 巖枕大小不一, 從6～7 cm到110～160 cm不等。局部地段枕狀玄武巖被壓扁, 具微弱的半定向排列現(xiàn)象(圖2b), 也有的遭受了一定的應(yīng)力破壞, 枕狀成為碎塊狀(圖2c)。

圖1　阿爾金山區(qū)域地質(zhì)簡圖(a, 據(jù)王小鳳等, 2004修改)及NEE構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖的區(qū)域地質(zhì)圖(b, 據(jù)王永和等, 2004修改)Fig. 1　Simplified geological map of Altun Mountains area (a, modified after WANG et al., 2004) and regional geological map of pillow basalts from NEE-trending tectonic belt (b, modified after WANG et al., 2004)I-E—W走向的紅柳溝—拉配泉褶皺構(gòu)造帶; II-NE—SW走向的索爾庫里—且末隆起帶; III-阿爾金NEE向斷裂帶I-EW–trending fold-tectonic belt of Hongliugou–Lapeiquan; II-NE–SW trending uplift belt of Xorkoli-Qiemu; III-NEE–trending tectonic belt of Altun Mountains

圖2　阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖野外地質(zhì)特征及其巖相學(xué)特征Fig. 2　Lithofacies and geological characteristics of pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun MountainsPl-斜長石; Py-輝石; Chl-綠泥石Pl-plagioclase; Py-pyroxene; Chl-chlorite

在顯微鏡下, 阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖主要由基性斜長石(50％～60％)、輝石(30％～40％)及少量的金屬礦物組成。巖石具有微晶結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu), 微晶結(jié)構(gòu)的玄武巖礦物顆粒結(jié)晶細(xì)小, 由具氈狀結(jié)構(gòu)的斜長石、輝石和玻璃組成(圖2d), 斜長石結(jié)晶程度較差, 常呈無定向的板狀或長條狀雛晶(0.05～0.2 mm), 顯示快速冷凝的特點(diǎn), 輝石也大多呈雛晶狀。斑狀結(jié)構(gòu)的玄武巖一般斑晶含量較低(＜6％), 斑晶主要為斜長石, 少量為輝石(圖2e), 大小為0.1～1 mm不等, 輝石斑晶邊緣具有輕微的綠泥石化(圖2f), 基質(zhì)具有間粒結(jié)構(gòu)和間粒-間隱結(jié)構(gòu),可見有細(xì)小的碳酸鹽細(xì)脈充填其中, 與手標(biāo)本觀察一致。

2　巖石地球化學(xué)特征

2.1分析方法

本文選取了9件新鮮的、未見明顯風(fēng)化蝕變的巖石樣品進(jìn)行地球化學(xué)全分析。主量元素檢測使用儀器型號(hào)為X熒光光譜儀3080E, 檢測下限為0.05％。其中FeO采用容量滴定法。微量元素分析測試使用儀器型號(hào)為等離子質(zhì)譜ICP-MS, 其中稀土元素檢測下限為0.05×10–6, 部分元素檢測下限為0.5×10–6。上述分析實(shí)驗(yàn)均在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心完成。

2.2主量元素特征

阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖的主量元素分析表明SiO2含量主要介于47.47％～52.83％之間,平均為50.07％, 接近MORB中SiO2含量(49.80％)。A12O3含量主要集中在13.26％～15.42％, 平均為14.02％, CaO的含量在5.29％～9.34％, 平均值為7.24％, Na2O+K2O的含量為2.89％～5.67％, 平均為4.43％, 具有貧堿低鉀的特征; FeO含量明顯高于Fe2O3含量, 說明玄武巖噴出時(shí)為較還原的環(huán)境; MgO含量為6.23％～8.96％, 平均為7.19％, Mg指數(shù)(Mg#=Mg/(Mg+Fe)×100)變化范圍主要介于49～57之間, 低于原生玄武巖范疇(Mg#=68～75, Wilson, 1989), 表明玄武巖在形成過程中經(jīng)歷了結(jié)晶分異作用。TiO2含量為0.83％～2.51％, 平均為1.25％。P2O5含量為0.06％～0.3％, 平均為0.13％, 與N-MORB的含量相近(0.09％, Hofmann, 1988)。LOI(燒失量)較低, 介于1.15％～2.61％, 表明樣品遭受輕微的海水或流體蝕變的影響, 因此選用相對(duì)穩(wěn)定的、抗蝕變能力較強(qiáng)的高場強(qiáng)元素(Nb、Ce、Zr、Y等)進(jìn)行巖石類型劃分, 在Zr/TiO2-Nb/Y圖中(圖3), 大部分樣品落在亞堿性玄武巖和安山巖/玄武巖的邊界上, 僅一個(gè)樣品落在亞堿性玄武巖區(qū)域內(nèi),說明阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)的枕狀玄武巖屬于亞堿性玄武巖和安山巖/玄武巖之間的過渡類型; 在SiO2-FeOt/MgO圖解(圖4)中顯示大部分樣品為拉斑玄武巖系列。

圖3　枕狀玄武巖Zr/TiO2-Nb/Y圖解(據(jù)Winchester et al., 1977)Fig. 3　Zr/TiO2-Nb/Y diagram of pillow basalts (after Winchester et al., 1977)

圖4　枕狀玄武巖的SiO2-FeOt/MgO圖解(據(jù)Miyashiro, 1974)Fig. 4　SiO2-FeOt/MgO diagram of pillow basalts (after Miyashiro, 1974)

值得注意的是, GJ08-4和GJ08-8樣品的SiO2含量較低(48.84％、47.47％)、TiO2分別為2.51％和2.21％、全鐵(TFeO)含量分別為12.73％和12.83％以及TFeO/MgO比值較高(分別為1.87和1.95), 這屬于一種特殊的玄武巖: Fe-Ti玄武巖, 其主要特征為貧Si、TiO2＞2％、TFeO＞12％、TFeO/MgO＞1.75。一般認(rèn)為其形成條件較為苛刻, 是在封閉的、低氧逸度(和含水量)的巖漿房內(nèi)殘余巖漿朝著富Fe-Ti、貧Si的方向演化, 即Fenner演化趨勢, 這是一種較為罕見的分離結(jié)晶演化趨勢(Brooks et al., 1978; Sinton et al., 1983; Brooks et al., 1991; Raveggi et al., 2007)。

2.3微量及稀土元素特征

微量元素相比主量元素具有更豐富的有關(guān)巖漿作用過程的信息。在微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖上(圖5), 除GJ08-4和GJ08-8外, 大部分樣品配分曲線相似, 總體表現(xiàn)為微量元素的變化隨元素不相容性的降低而變小, 這種現(xiàn)象與典型大陸板內(nèi)玄武巖的“駝峰”式微量元素配分形式和大洋島弧玄武巖的“大隆起”配分形式相區(qū)別。在原始地幔蛛網(wǎng)圖上Rb、Th、K、Sr相對(duì)虧損, Ba、U相對(duì)富集; Nb(2.73×10–6～3.41×10–6)、Sr(32.1×10–6～102×10–6)和Zr(45.2×10–6～60.2×10–6)與N-MORB的值(分別為1×10–6～5×10–6、80×10–6～140×10–6, 60×10–6～90×10–6)相似, 但也有別于典型的N-MORB類型。與N-MORB相比, 大離子親石元素LILE(Rb、Ba、Th、U等)相對(duì)富集, HFSE(Zr、Hf、Ti)相對(duì)虧損。與阿爾金北緣紅柳泉枕狀玄武巖相比(孟繁聰?shù)? 2010),兩者都顯示Rb、K和Sr的虧損, 但阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)的枕狀玄武巖微量總量較低(圖5)。Fe-Ti玄武巖(GJ08-4和GJ08-8)的微量元素蛛網(wǎng)圖上表現(xiàn)為強(qiáng)烈虧損大離子親石元素Sr、Rb、K, 輕微虧損高場強(qiáng)元素Nb。

圖5　阿爾金NEE構(gòu)造帶枕狀玄武巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘網(wǎng)圖(原始地幔、OIB、N-MORB和E-MORB據(jù)Sun et al., 1989)Fig. 5　Primary mantle-normalized spidergrams of incompatible elements for pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun Mountains (chondrite, OIB, N-MORB and E-MORB after Sun et al., 1989)OIB-洋島玄武巖; N-MORB-正常型大洋中脊玄武巖; E-MORB-富集型大洋中脊玄武巖OIB-oceanic island basalt; N-MORB-normal mid-ocean ridge basalts; E-MORB-enriched mid-ocean ridge basalts

阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖上(圖6)的配分曲線平坦且彼此之間近似平行, 顯示稀土分異程度相當(dāng), 具有同源巖漿演化特征。除Fe-Ti玄武巖(樣品GJ08-4和GJ08-8)外, 其余樣品ΣREE變化范圍在37.34×10–6～42.14×10–6, 平均為39.24×10–6, 與N-MORB的稀土元素總量(39.1×10–6)相一致。ΣLREE/ΣHREE值為1.26～1.34, 平均為1.29, 輕重稀土分異不明顯。巖石的(La/Yb)N在0.65～0.73之間,平均為0.69, (Ce/Yb)N在0.63～0.70之間, 平均為0.66, 也與N-MORB的值相近((La/Yb)N=0.56, (Ce/Yb)N=0.76)。δEu為0.65～0.99, 平均為0.86, 具有輕微的Eu負(fù)異常, 表明有少量斜長石的分離結(jié)晶, 與顯微鏡下觀察一致。巖石的(La/Sm)N=0.86～1.05之間, 平均為0.95, 介于N-MORB和E-MORB兩者之間。La/Ta值為14.65～18.72, 平均值為15.92, 高于E-MORB(≈10),而與N-MORB相似(≈18)。在稀土配分模式圖上與典型N-MORB型所具有LREE明顯虧損的稀土配分模式有較小差異, 與阿爾金北緣紅柳泉具有OIB特征的枕狀玄武巖相比(孟繁聰?shù)? 2010), 顯示完全不同的稀土元素特征(圖6)。Fe-Ti玄武巖(GJ08-4和GJ08-8)具有高的ΣREE(120.12×10–6和98.76×10–6)和高的ΣLREE/ΣHREE值(2.24和2.45),與N-MORB相比, La/Yb值更高(分別為2.23和2.40); δEu分別為0.77和0.92; δCe分別為1.03和1.07, 具輕微的Ce正異常, 其ΣREE含量、LREE/HREE值和稀土配分曲線都與America-Antarctica Ridge地區(qū)Conrad Fracture Zone內(nèi)的Fe-Ti玄武巖相一致(Le Roex et al., 1981)。

圖6　阿爾金NEE構(gòu)造帶枕狀玄武巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化REE配分圖(球粒隕石、N-MORB據(jù)Sun et al., 1989)Fig. 6　Chondrite-normalized REE patterns of pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun Mountains (chondrite, N-MORB after Sun et al., 1989)N-MORB-正常型大洋中脊玄武巖N-MORB-normal mid-ocean ridge basalts

3　討論

3.1巖漿源區(qū)

Lu和Yb相似的地球化學(xué)行為使得它們不受分離結(jié)晶和部分熔融作用的影響(Rudnick, 2003), 枕狀玄武巖的Lu/Yb值為0.142～0.156, 與陸殼相關(guān)的巖漿(Lu/Yb=0.16～0.18)完全不同, 而與幔源巖漿(Lu/Yb=0.14～0.15)相一致, 結(jié)合在Nb/Yb-Ta/Yb和Nb/Yb-TiO2/Yb圖中(圖7A, B), 枕狀玄武巖全部投在地幔序列內(nèi)的N-MORB附近, 表明巖漿在上升過程中未遭受流體(或熔體)及地殼混染的影響或影響很小, 枕狀玄武巖主要受幔源巖漿源區(qū)控制(Pearce et al., 1995; Pearce, 2008)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖中顯示樣品與N-MORB相似, 但其LREE虧損不像N-MORB明顯, 表明枕狀玄武巖應(yīng)起源于一個(gè)類似于N-MORB的虧損地幔。

3.2枕狀玄武巖的類型與構(gòu)造環(huán)境

枕狀玄武巖無疑是基性熔巖與海水作用的產(chǎn)物, 然而其類型與形成環(huán)境還需進(jìn)一步的判別, HFSE(如Nb、Ta、Zr、Ti)和Yb等具有較高的穩(wěn)定性和不易受蝕變作用的影響(Pearce et al., 1973)。在Ti/100-Zr-Y×3圖解(圖8a), 大部分樣品落在MORB與IAT之間, 但偏向于MORB內(nèi); 在Ti/100-Zr-Sr/2圖解中(圖8b), 所有樣品均落入MORB內(nèi)外; 在Zr/4-2×Nb-Y圖解中(圖8c), 樣品全部落在N-MORB范圍內(nèi)。同時(shí), 微量元素比值顯示, 阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖的Ce/Zr值為0.14～0.38,平均0.19; Zr/Nb值為16.56～19.42, 平均17.67; Th/Yb值為0.08～0.18, 平均0.11; Zr/Y值為1.69～2.91, 平均1.95; Ti/Y值為184～295, 平均為218, 明顯區(qū)別于OIB的對(duì)應(yīng)值(分別為0.3、5.8、1.9、9.7、584), 而與大洋中脊MORB相似(分別為0.16、20.3、0.14、2.98、264)。La/Nb值為0.99～2.53,平均1.34; Y/Nb值為6.67～10.90, 平均9.23, 與OIB的對(duì)應(yīng)值完全不同(分別為0.8、0.8), 而與E-MORB的也相差較大(分別為0.76、3.5), 更為接近N-MORB(分別為1.07、11.2), 此結(jié)果與主量和稀土元素分析結(jié)果一致。在成因上, Fe-Ti玄武主要形成于N-MORB的環(huán)境中(Sinton et al., 1983; 彭頭平等, 2005), 因此, 筆者認(rèn)為阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖具有N-MORB的親緣性。但與典型N-MORB相比, 樣品低度富集LILE, 虧損Zr、Hf和Ti等高場強(qiáng)元素, 顯示具有俯沖消減帶的特點(diǎn), 將枕狀玄武巖的一些強(qiáng)不相容元素比值, 如Nb/U值為13.04～34.1, 平均為22.89; Nb/Th值為5.33～10.36,平均為9.19; Ta/U值為0.81～2.55, 平均為1.62, 均低于N-MORB(分別為50、20、2.7, Hofmann, 1997)。在Th/Yb-Ta/Yb(圖9)和Th/Nb-Ce/Nb(圖10)圖中,所有樣品具有向洋弧靠近的趨勢和全部落入弧后盆地玄武巖范圍內(nèi), 顯示出枕狀玄武巖可能形成于弧后盆地的環(huán)境。

圖7　阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖巖漿源區(qū)判別圖Fig. 7　Discrimination diagram of magma source of pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun MountainsA-Nb/Yb-Ta/Yb圖解(據(jù)Pearce et al., 1995); B-Nb/Yb-TiO2/Yb圖解(據(jù)Pearce, 2008)A-Nb/Yb-Ta/Yb diagram(after Pearce et al., 1995); B-Nb/Yb-TiO2/Yb diagram(after Pearce, 2008)Th-拉斑系列; Alk-堿性系列Th-tholeiites series; Alk- alkaline series

圖8　阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖Ti/100-Zr-Y×3(a)、Ti/100-Zr-Sr/2(b)、Zr/4-2×Nb-Y(c)圖解Fig. 8　Ti/100-Zr-Y×3(a), Ti/100-Zr-Sr/2(b) and Zr/4-2×Nb-Y(c) geochemical discrimination diagrams for pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun MountainsWPB-板內(nèi)玄武巖; IAT-島弧拉斑玄武巖; CAB-鈣堿性玄武巖; IAB-島弧玄武巖; MORB-洋中脊玄武巖; WPA-板內(nèi)堿性玄武巖; WPT-板內(nèi)拉斑玄武巖; VAB-火山弧玄武巖WPB-within plate basalt; IAT-island-arc tholeiite basalt; CAB-calk-alkaline basalt; IAB-island-arc basalt; MORB-mid ocean ridge basalt; WPA-within plate alkaline basalt; WPT-within plate tholeiite basalt; VAB-volcanic arc basalt

綜上所述, 阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)的枕狀玄武巖既具有N-MORB特征, 又顯示弧后盆地的地球化學(xué)印跡, 與之對(duì)應(yīng)的大地構(gòu)造環(huán)境應(yīng)為遠(yuǎn)離海溝(Trench-distal)的弧后盆地內(nèi)擴(kuò)張脊的構(gòu)造環(huán)境(Metcalf et al., 2008; Pearce, 2008; Furnes et al., 2012)。因遠(yuǎn)離海溝從而使得具有N-MORB特征的巖漿未受到俯沖作用的影響。在印度阿曼達(dá)群島Bompoka地區(qū)的枕狀玄武巖和挪威西部Solund-Stavfjord蛇綠巖帶內(nèi)的枕狀玄武巖也形成于這種環(huán)境(Furnes et al., 2012; Jafri et al., 2013)。結(jié)合以往學(xué)者在該構(gòu)造帶清水泉—茫崖地區(qū)發(fā)現(xiàn)的玄武巖兼有洋島和洋脊的過渡特征(劉良等, 1998; 王焰等, 1999; 校培喜, 2003), 以及在西段發(fā)現(xiàn)的輝綠巖墻群與綠片巖所揭示的初始小洋盆、洋中脊、洋島和火山弧混合特征(覃小鋒等, 2007, 2008), 筆者認(rèn)為阿爾金NEE構(gòu)造帶的古洋盆應(yīng)為一個(gè)具有從裂谷拉張、海底擴(kuò)張形成洋殼、后期洋殼俯沖消減的完整板塊演化過程的弧后盆地。

圖9　Th/Yb-Ta/Yb圖解(據(jù)Pearce, 1983)Fig. 9　Plots of Th/Yb-Ta/Yb (after Pearce, 1983)S-鉀玄巖系列; CA-鈣堿性系列; Th-拉斑系列S-shoshonite series; CA-cal-alkalic series; Th-tholeiites series

圖10　Th/Nb-Ce/Nb圖解(據(jù)Saunders et al., 1991)Fig. 10　Plots of Th/Nb-Ce/Nb (after Saunders et al., 1991)

3.3阿爾金北東東向構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖發(fā)現(xiàn)的大地構(gòu)造意義

1)蛇綠巖被認(rèn)為是古大洋巖石圈的殘片, 其蘊(yùn)含了豐富的古大洋地幔動(dòng)力學(xué)信息(Moores et al., 1974; Coleman, 1977; Nicolas et al., 1984; 張旗等, 2001)。一套發(fā)育完整的蛇綠巖套包括底部變質(zhì)橄欖巖、堆積雜巖、席狀巖墻群和枕狀熔巖及遠(yuǎn)洋沉積物(Coleman, 1977), 但往往受其后期構(gòu)造作用的肢解與破壞, 使得世界上真正完整的蛇綠巖層序極為罕見。長期以來, 阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)因發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)烈蛇紋石化的橄欖巖、堆晶輝長巖、輝綠巖墻群、洋脊型和洋島型的基性火山巖以及深海沉積的硅質(zhì)巖等而被認(rèn)為具有蛇綠巖帶的特征(劉良等, 1998;王焰等, 1999; 校培喜, 2003; 覃小鋒等, 2008; 李向民等, 2009), 但一直未曾報(bào)告過枕狀熔巖的發(fā)現(xiàn),本次枕狀玄武巖的發(fā)現(xiàn)為古洋盆的存在提供了確鑿的信息, 也為該帶具有蛇綠巖特征的推斷又添加了一關(guān)鍵性證據(jù)。

2)通過與阿爾金北緣紅柳泉地區(qū)枕狀玄武巖的對(duì)比, 可以看出阿爾金北緣紅柳泉地區(qū)枕狀玄武巖的地球化學(xué)性質(zhì)顯示為洋島玄武巖(OIB)特征, 巖漿源區(qū)來自含富集組分的軟流圈地幔, 形成環(huán)境為弧后盆地的海山(修群業(yè)等, 2007; 孟繁聰?shù)? 2010),其盆地類型為大陸邊緣弧后盆地(郝瑞祥等, 2012)。與阿爾金山NEE構(gòu)造帶內(nèi)的枕狀玄武巖具有完全不同的巖石地球化學(xué)特征和弧后盆地類型, 顯示它們?yōu)椴煌瑤r漿源區(qū)和構(gòu)造環(huán)境下的產(chǎn)物, 從而進(jìn)一步表明這兩個(gè)古洋盆之間不具有親緣關(guān)系, 應(yīng)為兩個(gè)彼此相互獨(dú)立的古洋盆。

3)阿爾金山NEE構(gòu)造帶以西為阿爾金山的主體, 以東為祁連山—柴北緣地區(qū), 它們一起構(gòu)成了青藏高原的東北緣。近年來的研究表明, 阿爾金山與祁連山—柴北緣的古構(gòu)造單元具有良好的對(duì)比性(許志琴等, 1999), 同時(shí), 在南阿爾金與柴北緣地區(qū)發(fā)現(xiàn)它們具有相似地質(zhì)背景、礦物組合、原巖特征、溫壓條件和峰期變質(zhì)時(shí)代的榴輝巖帶和具有相同時(shí)代的超高壓變質(zhì)作用的存在(許志琴等, 1999; 楊經(jīng)綏等, 2001; Zhang et al., 2001; 劉良等, 2002; Yang et al., 2006; Mattinson et al., 2007), 表明在早古生代南阿爾金曾為柴北緣的西延部分, 兩者構(gòu)成一條統(tǒng)一的早古生代縫合帶, 后被阿爾金斷裂所錯(cuò)開。近年來通過詳細(xì)的野外巖石組合觀察和巖石地球化學(xué)分析在柴北緣地區(qū)證實(shí)古生代蛇綠巖的存在, 其中洋中脊玄武巖、洋島玄武巖均有發(fā)育, 被認(rèn)為形成于弧后盆地構(gòu)造環(huán)境(賴紹聰?shù)? 1996; 王惠初等, 2003, 2005; 朱小輝等, 2012, 2014), 尤其是最近在柴北緣綠梁山地區(qū)發(fā)現(xiàn)一套蛇綠巖所揭示的構(gòu)造環(huán)境與巖漿源區(qū)均可與此次新發(fā)現(xiàn)的枕狀玄武巖相對(duì)比(朱小輝等, 2014)。與此同時(shí), 柴北緣蛇綠巖的形成時(shí)代主要集中在493～534 Ma(朱小輝等, 2012, 2014), 而阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)具有蛇綠巖特征的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖石的形成時(shí)代也在481～500 Ma左右(劉良等, 1998; 李向民等, 2009), 兩者顯示出良好的可對(duì)比性。從而推測此次在阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的枕狀玄武巖與其它具有蛇綠巖特征的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖石很可能為柴北緣早古生代蛇綠巖的一部分, 后遭受阿爾金斷裂帶左旋走滑運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造肢解與拖拽, 殘留在阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)形成殘片。

4　結(jié)論

1)出露于阿爾金北東東向構(gòu)造帶內(nèi)的枕狀玄武巖屬低鉀亞堿性玄武巖系列, 通過主量、微量及稀土地球化學(xué)分析結(jié)果表明其具有N-MORB的特征,并包含有Fe-Ti玄武巖, 其形成于遠(yuǎn)離海溝的弧后盆地內(nèi)具有擴(kuò)張脊的構(gòu)造環(huán)境, 巖漿源區(qū)應(yīng)起源于一個(gè)類似于N-MORB的虧損地幔。

2)阿爾金北東東向構(gòu)造帶內(nèi)枕狀玄武巖的發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了古洋盆的存在, 而且進(jìn)一步添加了該帶具有蛇綠巖特征的證據(jù); 通過與阿爾金北緣東西向紅柳溝—拉配泉構(gòu)造帶內(nèi)出露枕狀玄武巖對(duì)比, 二者顯示具有完全不同的地球化學(xué)特征和構(gòu)造環(huán)境。

3)阿爾金北東東向構(gòu)造帶內(nèi)的枕狀玄武巖很可能是柴北緣地區(qū)的早古生代蛇綠巖的一部分, 后遭受阿爾金斷裂帶左旋走滑運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造肢解與拖拽,殘留在阿爾金NEE構(gòu)造帶內(nèi)形成殘片。

陳正樂, 宮紅良, 李麗, 王小鳳, 陳柏林, 陳宣華. 2006. 阿爾金山脈新生代隆升-剝露過程[J]. 地學(xué)前緣, 13(4): 91-102.

陳正樂, 萬景林, 王小鳳, 陳宣華, 潘錦華. 2002. 阿爾金斷裂帶8 Ma左右的快速走滑及其地質(zhì)意義[J]. 地球?qū)W報(bào), 23(4): 295-300.

程裕棋. 1994. 中國區(qū)域地質(zhì)概論[M]. 北京: 地質(zhì)出版社.

郝瑞祥, 陳柏林, 陳正樂, 王永, 李松彬, 韓鳳彬, 周永貴. 2013.新疆阿爾金山喀臘大灣地區(qū)玄武巖的地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義[J]. 地球?qū)W報(bào), 34(3): 307-317.

賴紹聰, 鄧晉福, 趙海玲. 1996. 柴達(dá)木北緣古生代蛇綠巖及其構(gòu)造意義[J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 10(1): 18-28.

李向民, 馬中平, 孫吉明, 徐學(xué)義, 雷永孝, 王立社, 段星星. 2009. 阿爾金斷裂南緣約馬克其鎂鐵一超鎂鐵巖的性質(zhì)和年代學(xué)研究[J]. 巖石學(xué)報(bào), 25(4): 862-872.

劉良, 車自成, 王焰, 羅金海, 王建其, 高章鑒. 1998. 阿爾金茫崖地區(qū)早古生代蛇綠巖的Sm-Nd等時(shí)線年齡證據(jù)[J]. 科學(xué)通報(bào), 43(8): 880-883.

劉良, 孫勇, 肖培喜, 車自成, 羅金海, 陳丹玲, 王焰, 張安達(dá),陳亮, 王永合. 2002. 阿爾金發(fā)現(xiàn)超高壓(＞ 3.8 GPa)石榴二輝橄欖巖[J]. 科學(xué)通報(bào), 47(9): 657-662.

孟繁聰, 張建新, 于勝堯, 陳松永. 2010. 北阿爾金紅柳泉早古生代枕狀玄武巖及其大地構(gòu)造意義[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 84(7): 981-999.

彭頭平, 王岳軍, 彭冰霞. 2005. 一種罕見的巖石—富鐵玄武巖/富鐵苦橄巖研究進(jìn)展[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展, 20(5): 525-532.

孫岳, 陳正樂, 陳柏林, 韓鳳彬, 周永貴, 郝瑞祥, 李松彬. 2014.阿爾金北緣EW向山脈新生代隆升剝露的裂變徑跡證據(jù)[J].地球?qū)W報(bào), 35(1): 67-75.

覃小鋒, 夏斌, 李江, 陸濟(jì)璞, 許華, 周府生, 胡貴昂, 李乾. 2007. 阿爾金南緣構(gòu)造帶西段早古生代綠片巖的地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境[J]. 中國地質(zhì), 34(5): 799-807.

覃小鋒, 夏斌, 李江, 陸濟(jì)璞, 許華, 周府生, 胡貴昂, 李乾. 2008. 阿爾金南緣構(gòu)造帶西段輝綠巖墻群的地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境[J]. 巖石礦物學(xué)雜志, 27(1): 14-22.

王惠初, 陸松年, 莫宣學(xué), 李懷坤, 辛后田. 2005. 柴達(dá)木盆地北緣早古生代碰撞造山系統(tǒng)[J]. 地質(zhì)通報(bào), 24(7): 603-612.

王惠初, 陸松年, 袁桂邦, 辛后田, 張寶華, 王青海, 田琪. 2003.柴達(dá)木盆地北緣灘間山群的構(gòu)造屬性及形成時(shí)代[J]. 地質(zhì)通報(bào), 22(7): 487-493.

王小鳳, 陳宣華, 陳正樂, 陳柏林. 2004. 阿爾金地區(qū)成礦地質(zhì)條件與遠(yuǎn)景預(yù)測[M]. 北京: 地質(zhì)出版社.

王焰, 劉良, 車自成, 陳丹玲, 羅金海. 1999. 阿爾金茫崖地區(qū)早古生代蛇綠巖的地球化學(xué)特征[J]. 地質(zhì)論評(píng), 45(1): 1010-1014.

王永和, 校培喜. 2004. 中華人民共和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告: 蘇吾什杰幅(J45C002004), 比例尺1:250000[R]. 西安: 西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.

校培喜. 2003. 阿爾金山中段清水泉-茫崖蛇綠巖構(gòu)造混雜巖帶地質(zhì)特征[J]. 西北地質(zhì), 36(2): 20-29.

修群業(yè), 于海峰, 劉永順, 陸松年, 毛德寶, 李惠民, 李栓. 2007.阿爾金北緣枕狀玄武巖的地質(zhì)特征及其鋯石U-Pb年齡[J].地質(zhì)學(xué)報(bào), 81(6): 787-794.

許志琴, 楊經(jīng)綏, 張建新, 姜枚, 李海兵, 崔軍文. 1999. 阿爾金斷裂兩側(cè)構(gòu)造單元的對(duì)比及巖石圈剪切機(jī)制[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 73(3): 193-205.

楊經(jīng)綏, 宋述光, 許志琴, 吳才來, 史仁燈, 張建新, 李海兵,萬渝生, 劉焰, 邱海峻, 劉福來, MARUYAMA S. 2001. 柴達(dá)木盆地北緣早古生代高壓-超高壓變質(zhì)帶中發(fā)現(xiàn)典型超高壓礦物—柯石英[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 75(2): 175-179.

張旗, 周國慶. 2001. 中國蛇綠巖[M]. 北京: 科學(xué)出版社.

朱小輝, 陳丹玲, 劉良, 王超, 楊文強(qiáng), 曹玉亭, 康磊. 2012. 柴北緣錫鐵山地區(qū)鎂鐵質(zhì)巖石的時(shí)代及地球化學(xué)特征[J]. 地質(zhì)通報(bào), 31(12): 2079-2089.

朱小輝, 陳丹玲, 劉良, 趙嬌, 張樂. 2014. 柴北緣綠梁山地區(qū)早古生代弧后盆地型蛇綠巖的年代學(xué), 地球化學(xué)及大地構(gòu)造意義[J]. 巖石學(xué)報(bào), 30(3): 822-834.

References:

BROOKS C K, NIELSEN T F D. 1978. Early stages in the differentiation of the Skaergaard magma as revealed by a closely related suite of dike rocks[J]. Lithos, 11(1): 1-14.

BROOLS C K, LARSEN L M, NIELSEN F D. 1991. Importance of tholeiitic magmas at divergent plate margins: a reapprisal[J]. Geology, 19: 269-272.

CHEN Yu-qi. 1994. The generality of regional geology in China[M]. Beijing: Geological Publishing House(in Chinese).

CHEN Zheng-le, GONG Hong-liang, LI Li, WANG Xiao-feng,CHEN Bai-lin, CHEN Xuan-hua. 2006. Cenozoic uplifting and exhumation process of the Altyn Tagh mountains[J]. Earth Science Frontiers, 13(4): 91-102(in Chinese with English abstract).

CHEN Zheng-le, WAN Jing-lin, CHEN Xuan-hua, PAN Jing-hua. 2002. Rapid Strike-slip of the Altyn Tagh Fault at 8 Ma and Its Geological Implications[J]. Acta Geosicientia Sinica, 23(4): 295-300(in Chinese with English abstract).

COLEMAN R G. 1977. Ophiolites: Ancient Oceanic Lithosphere？[M]. Berlin: Springer-Verlag.

FURNES H, DILEK Y, PEDERSEN R B. 2012. Structure, geochemistry, and tectonic evolution of trench-distal backarc oceanic crust in the western Norwegian Caledonides, Solund-Stavfjord ophiolite (Norway)[J]. Geological Society of America Bulletin, 124(7-8): 1027-1047.

HAO Rui-xiang, CHEN Bai-1in, CHEN Zheng-le, WANG Yong, LI Song-bin, HAN Feng-bin, ZHOU Yong-gui. 2013. Geochemical characteristics of basalts from Kaladawan in east Altun mountains of Xinjiang and their implications[J]. Acta Geoscientica Sinica, 34(3): 307-317(in Chinese with English abstract).

HOFMANN A W. 1988. Chemical differentiation of the Earth: the relationship between mantle, continental crust, and oceanic crust[J]. Earth and Planetary Science Letters, 90(3): 297-314.

HOFMANN A W. 1997. Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism[J]. Nature, 385(6613): 219-229.

JAFRI S H, SHEIKH J M. 2013. Geochemistry of pillow basalts from Bompoka, Andaman–Nicobar islands, Bay of Bengal, India[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 64: 27-37.

LAI Shao-cong, DENG Jin-fu, ZHAO Hai-ling. 2002. Paleozoic ophiolites and its tectonic significance on north margin of Qaidam Basin[J]. Geoscience, 10(1): 18-28(in Chinese with English abstract).

LE ROEX A P, DICK H J B. 1981. Petrography and geochemistry of basaltic rocks from the Conrad fracture zone on the America-Antarctica Ridge[J]. Earth and Planetary Science Letters, 54(1): 117-138.

LI Xiang-ming, MA Zhong-ping, SUN Ji-ming, XU Xue-yi, LEI Yong-xiao, WANG Li-she, DUAN Xing-xing. 2009. Characteristics and age study about the Yuemakeqi mafic-ultramagic rock in the southern Altyn Fault[J]. Acta Petrologica Sinica, 25(4): 862-872(in Chinese with English abstract).

LIU Liang, CHE Zi-cheng, WANG Yan, LUO Jin-hai, WANG Jian-qi, GAO Zhang-jian. 1998. The evidence of Sm-Nd isochron age for the Early Paleozoic ophiolite in Mang’ai area, Altun Mountains[J]. Chinese Science Bulletin, 43(8): 880-883(in Chinese).

LIU Liang, SUN Yong, XIAO pei-xi, CHE Zi-cheng, LUO Jin-hai, CHEN Dan-ling, WANG Yan, ZHANG An-da, CHEN Liang, WANG Yong-he. 2002. Discovery of u1trahigh pressure (＞3.8 Ga) garnet peridotite in A1tun[J]. Chinese Science Bulletin, 47(9): 657-662(in Chinese).

MATTINSON C G, MENOLD C A, ZHANG J X, BIRD D K. 2007. High- and Ultrahigh-Pressure Metamorphism in the North Qaidam and South Altyn Terranes, Western China[J]. International Geology Review, 49(11): 969-995.

MENG Fan-cong, ZHANG Jian-xin, YU Sheng-yao, CHEN Song-yong. 2010. The Early Paleozoic Pillow Basalt in Notrhern Altyn, Western China and Its Tectonic Implications[J]. Acta Geologica Sinica, 84(7): 981-999(in Chinese with English abstract).

METCALF R V, SHERVAIS J W. 2008. Suprasubduction-zone ophiolites: Is there really an ophiolite conundrum?[J]. Geological Socitey of America Special Papers, 438: 191-222.

MIYASHIRO A. 1974. Volcanic rock series in island arcs and active continental margins[J]. American Journal of Science, 274(4): 321-355.

MOLNAR P, TAPPONNIER P. 1975. Cenozoic tectonics of Asia: Effects of a continental collision[J]. Science, 189(4201): 419-426.

MOORES E M, JACKSON E D. 1974. Ophiolites and oceanic crust[J]. Nature, 250: 136-139.

NICOLAS A, DUPUY C. 1984. Origin of ophiolitic and oceanic lherzolites[J]. Tectonophysics, 110(3): 177-187.

PEARCE J A, CANN J R. 1973. Tectonic setting of basic volcanic rocks determined using trace element analyses[J]. Earth and Planetary Science Letters, 19(2): 290-300.

PEARCE J A, PEATE D W. 1995. Tectonic implications of the composition of volcanic arc magmas[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 23: 251-286.

PEARCE J A. 1983. Role of sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margins[M]//HAWKESWORTH C J, NORRY M J. Continental Basalts and Mantle Xenoliths. New York: Nantwich Shiva.

PEARCE J A. 2008. Geochemical fingerprinting of oceanic basalts with applications to ophiolite classification and the search for Archean oceanic crust[J]. Lithos, 100(1): 14-48.

PENG Tou-ping, WANG Yue-jun, PENG Bing-xia. 2005. The summary on a kind of rare rock ferrobasalts/ferropic rites[J]. Advances in Earth Science, 20(5): 525-532(in Chinese with English abstract).

QIN Xiao-feng, XIA Bin, LI Jiang, LU Ji-pu, XU Hua, ZHOU Fu-sheng, HU Gui-ang, LI Qian. 2007. Geochemical characteristics and tectonic setting of the Early Paleozoic greenschist in the western segment of the southern Altyn Tagh marginal tectonic belt[J]. Geology in China, 34(5): 799-807(in Chinese with English abstract).

QIN Xiao-feng, XIA Bin, LI Jiang, LU Ji-pu, XU Hua, ZHOU Fu-sheng, HU Gui-ang, LI Qian. 2008. Geochemical characteristics and tectonic settings of the diabase dyke swarms in the western segment of the southern Altun tectonic belt[J]. Acta Petrologica et Mineralogica, 27(1): 14-22(in Chinese with English abstract).

RAVEGGI, DAVID GILES, JOHN FODEN, MIKE RAETZ. 2007. High Fe-Ti mafic magmatism and tectonic setting of the Paleoproterozoic Broken Hill Block, NSW, Australia[J]. Precambrian Research, 156: 55-84.

RUDNICK R, GAO S. 2003. Composition of the continentalcrust[M]//RUDNICK R L.Treatise on Geochemistry (Volume 3). OxLord: Elsevier-Pergamon.

SAUNDERS A, TARNEY J. 1991. Back-arc basins[M]//FLOYD P A. Oceanic Basalts, London: Blackie.

SINTON J M, WILSON D S, CHRISTIE D M, HEY R N, DELANEY J R. 1983. Petrologic consequences of rift propagation on oceanic spreading ridges[J]. Earth and Planetary Science Letters, 62(2): 193-207.

SOBEL E R, ARNAUD N. 1999. A possible middle Paleozoic suture in the Altyn Tagh, NW China[J]. Tectonics, 18(1): 64-74.

SUN S S, MCDONOUGH W F. 1989. Chemical and isotopic signatures of ocean basalts[J]. Geological Society Special Publication, 42: 313-345, doi:10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19.

SUN Yue, CHEN Zheng-le, CHEN Bai-lin, HAN Feng-bin, ZHOU Yong-gui, HAO Rui-xiang, LI Song-bin. 2014. Cenozoic Uplift and Denudation of the EW-trending Range of Northern Altun Mountains: Evidence from Apatite Fission Track Data[J]. Acta Geosicientia Sinica, 35(1): 67-75(in Chinese with English abstract).

WANG Hui-chu, LU Song-nian, MO Xuan-xue, LI Huai-kun, XIN Hou-tian. 2005. An Early Paleozoic collisional orogen on the northern margin of the Qaidam basin, northwestern China[J]. Geological Bulletin of China, 24(7): 603-612(in Chinese with English abstract).

WANG Hui-chu, LU Song-nian, YUAN Gui-bang, XIN Hou-tian, ZHANG Bao-hua, WANG Qing-hai, TIAN Qi. 2003. Tectonic setting and age of the “Tanjianshan Croup” on the northern margin of the Qaidam Basin[J]. Geological Bulletin of China, 22(7): 487-493 (in Chinese with English abstract).

WANG Xiao-feng, CHEN Xuan-hua, CHEN Zheng-le, CHEN Bai-lin. 2004. Ore-form ing Geological Conditions and prospective prognosis of the Altun area[M]. Beijing: Geological Publishing House(in Chinese).

WANG Yan, LIU Liang, CHE Zi-cheng, CHEN Dan-ling, LUO Jin-hai．1999．Geochemica1 Characteristics of Early Paleozoic Ophiolite in Mangnai Area, Altun Mountains[J]. Geological Review, 45(S1): 1010-1014(in Chinese with English abstract).

WANG Yong-he, XIAO Pei-xi. 2004. The regional geological survey of the People’s Republic of China: Suwushenjie(J45C002004), scale 1:250000[R]. Xi’an: Xi’an Institute of Geology and Mineral Resources(in Chinese).

WILSON M. 1989. Igneous petrogenesis a global tectonic approach[M]. London: Unwin Hyman.

WINCHESTER J A, FLOYD P A. 1977. Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation proucts using immobile elements[J]. Chemical Geology, 20: 325-343.

WITTLINGER G, TAPPONNIER P, POUPINET G, JIANG Mei, SHI Danian, HERQUEL G, MASSON F. 1998. Tomographic Evidence for Localized Lithospheric Shear Along the Altyn Tagh Fault[J]. Science, 282: 74-76.

XIAO Pei-xi. 2003. The geological features of ophiolite tectonic mixtite belt from Qingshuiquan to Mang’ai in the middle section of Altun Tagh[J]. Northwestern Geology, 36(2):20-29(in Chinese with English absteact).

XIU Qun-ye, Yu Hai-feng, LIU Yong-shun, LU Song-nian, MAO De-bao, LI Hui-arin, LI Shuan. 2007. Geology and zircon U-Pb age of pillow basalts at Qiashikansoy in northenr Altun Tagh, Nw China[J]. Acta Geologica Sinica, 81(6): 787-794(in Chinese with English abstract).

XU Zhi-qin, YANG Jing-sui, ZHANG Jian-xin, JIANG Mei, LI Hai-bing, CUI Jun-wen. 1999. A Comparison between the Tectonic Units on the Two sides of the Altun Sinistral Strike-slip Fault and the Mechanism of Lithospheric Shearing[J]. Acta Geologica Sinica, 73(3): 193-205(in Chinese with English abstract).

YANG Jing-sui, SONG Shu-guang, XU Zhi-qin, WU Cai-lai, SHI Ren-deng, ZHANG Jian-xin, LI Hai-bing, WAN Yu-sheng, LIU Yan, QIU Hai-jun, LIU Fu-ali, MARUYAMA S. 2001. Discovery of Coesite in the North Qaidam Early Paleozoic Ultrahigh-high Pressure(UHP-HP) Metamorphic Belt, NW Chnia[J]. Acta Geologica Sinica, 75(2): 175-179(in Chinese with English abstract).

YANG Jing-sui, WU Cai-lai, ZHANG Jian-xin, SHI Ren-deng, MENG Fan-cong, WOODEN J, YANG Houng-yi. 2006. Protolith of eclogites in the north Qaidam and Altun UHP terrane, NW China: Earlier oceanic crust?[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 28(2): 185-204.

YIN A, RUMELHART P E, BUTLER R, COWGILL E, HARRISON T M, FOSTER D A, INGERSOLL R V, ZHANG Q, ZHOU X Q, WANG X F, HANSON A, RAZA A. 2002. Tectonic history of the Altyn Tagh fault system in northern Tibet inferred from Cenozoic sedimentation[J]. Geological Society of America Bulletin, 114(10): 1257-1295.

ZHANG Jian-xin, ZHANG Ze-ming, XU Zhi-qin, YANG Jing-sui, CUI Jun-wen. 2001. Petrology and geochronology of eclogites from the western segment of the Altyn Tagh, northwestern China[J]. Lithos, 56(2): 187-206.

ZHANG Qi, ZHOU Guo-qing. 2001. Ophiohites of China[M]. Beijing: Science Press(in Chinese with English abstract).

ZHU Xiao-hui, CHEN Dan-ling, LIU Liang, WANG Chao, YANG Wen-qiang, CAO Yu-ting, KANG Lei. 2012. Chronology and geochemistry of the mafic rocks in Xitieshan area, North Qaidam[J]. Geological Bulletin of China, 31(12): 2079-2089(in Chinese with English abstract).

ZHU Xiao-hui, CHEN Dan-ling, LIU Liang, ZHAN Jiao, ZHANG Le. 2014. Geochronology, geochemistry and significance of the Early Paleozoic back-arc type ophiolite in Lvliangshan area, North Qaidam[J]. Acta Petrologica Sinica, 30(3): 822-834(in Chinese with English abstract).

The Discovery of Pillow Basalts in the NEE-trending Altun Mountains Belt and Its Tectonic Implications

WU Yu1), CHEN Zheng-le1,2)?, CHEN Bai-lin1), WANG Yong1), SUN Yue1,3), ZHANG Hao3), MENG Ling-tong1)
1) Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081; 2) East China Institute of Technology, Nanchang, Jiangxi 330013; 3) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083

The Altun Mountains belt on the northern margin of the Tibetan Plateau plays a key role in the tectonic evolution and geomorphic formation of the Tibetan Plateau and western China. Pillow basalts were firstly recognized in the central segment of the NEE-trending Altun Mountains belt, which can furnish important clues to the interpretation of the structural evolution of the Altun Mountains belt and even the northern Tibetan Plateau.Pillow basalts are characterized by low SiO2, A12O3, P2O5and (Na2O+K2O) values which suggest a transitional type between sub-alkaline basalt and andestie/basalt. There are two samples with relatively lower silicon and enriched iron and titanium (TFeO＞12％, TiO2＞2％, and TFeO/MgO＞1.75), which can be classified as Fe-Ti basalts. The chondrite-normalized REE patterns, trace element ratios and Ti/100-Zr-Y×3, Ti/100-Zr-Sr/2 and Zr/4-2×Nb-Y diagrams show N-MORB affinity. The Th/Nb-Ce/Nb diagram along with a slight enrichment of the Large Iron Lithosphile Elements and depletion of HFS elements Zr, Hf and Ti indicates a tectonic setting of back-arc basin. The coexistence of mafic-ultramafic rocks in surrounding areas implies that pillow basalts were derived from the N-MORB-like depleted mantle source in a spreading ridge of trench-distal back-arc basin. Further geochemical comparison shows that these basalts are significantly different from the basalts developed in the EW-trending Hongliugou-Lapeiquan belt in Northern Altun Mountains, indicating a different tectonic setting; nevertheless, these basalts are similar to basalts from the Early Paleozoic ophiolite belt in the North Qaidam Basin, suggesting that they were probably developed in similar Early Paleozoic back-arc basins. These newly-recognized pillow basalts in the central segment of the NEE-trending Altun Mountains belt are considered to be remnant parts of the ophiolite belt assembly in the North Qaidam Basin, resulting from the drag and destruction of the Altun Mountains strike-slip fault.

pillow basalts; geochemistry; N-MORB; back-arc basin; NEE-trending Altun Mountains Belt

P588.145; P542.3; P542.4

A

10.3975/cagsb.2015.03.04

本文由國家專項(xiàng)“深部探測技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究”(編號(hào): SinoProbe-08-04-1)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào): 41072071)和中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào): 1212011220936; 12120114032401; 12120113095800)聯(lián)合資助。

2014-05-31; 改回日期: 2014-09-26。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

吳玉, 男, 1987年生。博士研究生。主要從事巖石大地構(gòu)造與構(gòu)造地質(zhì)研究。通訊地址: 100081, 北京市海淀區(qū)民族大學(xué)南路11號(hào)。E-mail: 21wu.yu@163.com。

陳正樂, 男, 1967年生。研究員, 博士生導(dǎo)師。主要從事構(gòu)造地質(zhì)與礦田構(gòu)造研究。E-mail: chenzhengle@163.com。