內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗花敖包特蛇綠巖帶的發(fā)現(xiàn)及其意義

周國(guó)武

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)地處內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗東部花敖包特—高格德渾迪一帶。位于西伯利亞板塊東南部大陸邊緣古生代陸緣增生帶，屬于錫林浩特—磐石地層分區(qū)，位于西拉木倫結(jié)合帶與賀根山結(jié)合帶之間[5]。

蛇綠巖帶位于研究區(qū)中部，沿花敖包特—高格德渾迪一線呈北東東向展布，向西與二道井—迪彥林場(chǎng)蛇綠構(gòu)造混雜巖帶為同一構(gòu)造帶。但多被晚期地層所覆蓋，構(gòu)造跡象零星出露。蛇綠巖帶呈北東東向60°～70°延伸約40 km，西南端延入寶盟塔拉幅、東北端延入哈勒金哈達(dá)幅，寬度大于10 km(圖1)。

以花敖包特蛇綠巖帶為界，北側(cè)為西伯利亞板塊東南大陸邊緣東烏旗—扎蘭屯火山型被動(dòng)陸緣，出露地層為古生界上石炭統(tǒng)格根敖包組，為海相濱海相碎屑巖組合；南側(cè)為華北北部大陸邊緣寶音圖—錫林浩特火山型被動(dòng)陸緣[6]，出露地層為古生界下二疊統(tǒng)大石寨組，以正常碎屑沉積為主，夾淺海相噴發(fā)的中-酸性火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖等組合。

花敖包特蛇綠巖帶主要由古生界上石炭統(tǒng)格根敖包組、下二疊統(tǒng)大石寨組及一系列呈疊瓦狀分布的石炭—二疊紀(jì)侵入巖組成。巖石類型復(fù)雜多樣，各種不同成因的巖石組合在一起，超基性巖、基性雜巖、玄武巖、深海沉積巖均有發(fā)育。分布于混雜巖帶中的逆掩巖片、巖塊由島弧型巖漿巖和洋殼殘片組成，在構(gòu)造改造弱的部位仍保留洋殼和島孤巖漿巖特征，二者記錄了板塊消減的歷史。逆沖巖片中混雜了大量的異地巖石序列，為形成于大洋環(huán)境的被肢解的各種洋殼碎片，混雜巖帶內(nèi)不同地質(zhì)體及地層關(guān)系遭受到徹底的破壞，而表現(xiàn)為一系列向南東傾的大小不一的逆掩巖片。各巖塊之間多呈脆性斷層或韌性剪切斷層接觸，在接觸面巖石破碎或形成強(qiáng)劈理化，劈理產(chǎn)狀多變，多數(shù)與接觸面一致。

2 蛇綠巖帶地質(zhì)特征

2.1 沉積建造

帶內(nèi)發(fā)育的沉積建造主要為上石炭統(tǒng)格根敖包組海相濱海相碎屑巖組合以及下二疊統(tǒng)大石寨組，以正常碎屑沉積為主，夾淺海相噴發(fā)的中-酸性火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖等組合。二者構(gòu)成了蛇綠巖帶的基質(zhì)部分。

上石炭統(tǒng)格根敖包組分為上、下2個(gè)巖性段，總體表現(xiàn)為下部粗、上部細(xì)。下段出露巖性以較粗的碎屑沉積巖為主，少量細(xì)碎屑巖，局部含有雙圓海百合莖、腹足類、腕足類等動(dòng)物化石；上段出露巖性以細(xì)碎屑巖為主，局部夾沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖等火山碎屑沉積巖。

下二疊統(tǒng)大石寨組分上、下2個(gè)巖性段。下段以正常碎屑沉積巖為主，相對(duì)較粗且夾少量的火山碎屑沉積巖；上段碎屑巖相對(duì)較細(xì)且夾有火山巖、火山碎屑巖。

2.2 蛇綠巖建造

該蛇綠巖帶中超基性巖、基性雜巖、玄武巖、上覆深海沉積巖等均有出露。巖石組合出露較全，受構(gòu)造影響，總體巖層序列較亂，局部較有序。

帶內(nèi)出露的超基性巖主要為蛇綠巖化斜輝橄欖巖。巖石呈灰綠色，較為新鮮的巖石呈灰黑色偏暗綠色。全巖基本蛇紋石化，局部透閃石化，巖石呈葉片狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格狀構(gòu)造，由于巖石后期遭受強(qiáng)烈的熱液蝕變作用，導(dǎo)致原巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及礦物組成特征被改造。巖石中礦物全為次生蝕變礦物，主要有蛇紋石、磁鐵礦(局部保留有輝石假象)。

帶內(nèi)出露的基性巖主要為輝長(zhǎng)巖與輝綠玢巖。輝長(zhǎng)巖主要分布于超爾海烏拉一帶，出露面積較小，約0.23 km2。呈大小不一的巖片產(chǎn)出，與蛇紋石化斜輝橄欖巖緊密伴生。輝綠玢巖主要分布于帶內(nèi)的高格德渾迪附近。

該蛇綠巖帶內(nèi)基性熔巖主要為玄武巖，分布于高格德渾迪一帶，出露面積較小，主要呈斷塊產(chǎn)出。

帶內(nèi)出露的深海沉積巖主要為硅質(zhì)巖，巖性呈紅色，致密塊狀，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，重結(jié)晶明顯，局部為微晶結(jié)構(gòu)，具貝殼狀斷口，經(jīng)后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造，多呈透鏡狀。

綜上所述，帶內(nèi)蛇綠巖出露較全，由下部的超鎂鐵質(zhì)巖(超基性巖)、鎂鐵質(zhì)雜巖(基性雜巖)、基性熔巖(玄武巖)及其上覆深海沉積巖(主要為硅質(zhì)巖)組成。受板塊的碰撞作用，帶內(nèi)碎屑巖巖片、火山巖巖片和超基性巖巖片等不同構(gòu)造巖片(或巖塊)互相疊置，從而形成了花敖包特蛇綠巖帶。

3 蛇綠巖帶巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

蛇綠巖帶內(nèi)主要巖石類型主量元素含量(表1)，其中超基性巖(斜輝橄欖巖)從花敖包特到高格德渾迪一帶均有出露。巖石化學(xué)成分變化不大，SiO2含量為39.86%～40.81%，稍高于我國(guó)主要橄欖巖的平均含量(39.39%)。MgO含量為36.14～37.41%，低于我國(guó)主要橄欖巖MgO的平均含量(46.49%)。Fe2O3含量為7.34%～7.53%，均高于我國(guó)主要橄欖巖中Fe2O3平均含量。

表1 花敖包特蛇綠巖帶巖漿巖巖石化學(xué)成分特征

基性巖(輝長(zhǎng)巖)主要分布于超爾海烏拉一帶。輝長(zhǎng)巖SiO2含量為47.29%～50.56%，稍高于我國(guó)主要輝長(zhǎng)巖的SiO2含量平均值(47.62%)[7]。MgO含量為5.23%～6.94%，多數(shù)低于我國(guó)主要輝長(zhǎng)巖中MgO平均含量(6.47%)。Fe2O3含量一般為2.26%～2.54%，僅有1件樣品為4.5%，均低于我國(guó)主要輝長(zhǎng)巖中的Fe2O3平均含量值。A/NKC多數(shù)大于1，在TiO2-Mn-P2O5圖解(圖2)中樣品投影點(diǎn)均落入島弧拉斑玄武巖區(qū)(IAT)。在F3-F2 圖解(圖3)中，均落入島弧拉斑玄武巖區(qū)(LKT)。表明輝長(zhǎng)巖具有島孤型拉斑玄武巖的特征。

玄武巖主量元素組成顯示，SiO2含量44.33%～51.38%，A/NKC為0.84～1.03。在TiO2-Mn-P2O5圖解中，樣品落入島弧拉斑玄武巖區(qū)(IAT)；在F3-F2 圖解中，樣品投影點(diǎn)投入島弧拉斑玄武巖區(qū)(LKT)。表明玄武巖具島弧型火山巖的特征。

3.2 微量元素特征

超基性巖(斜輝橄欖巖)從樣品微量元素含量及特征值(表2)中得知，斜輝橄欖巖與基性巖維氏值(Vinorgradoe)相比，過渡元素Rb、Nb、Zr、Hf相對(duì)較低，Cr、Co、Ni相對(duì)較高，Ta、Bi含量與維氏值相當(dāng)；親石元素Ba相對(duì)較低。巖石相對(duì)不相容元素Sr、Ba、Th低于維氏值。地幔相容元素Cr、Co、Ni含量較高，表明其來源較深，可能為上地幔。在微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖4)，Ba、U、Ta、Pb強(qiáng)烈富集，Th、Nb、Ti虧損。

基性巖中輝長(zhǎng)巖微量元素組成特征顯示，區(qū)內(nèi)輝長(zhǎng)巖樣品的含量與基性巖維氏值相比，過渡元素Cr、Ni、Nb、Zr、W、Mo相對(duì)較低，V、Hf相對(duì)較高；親石元素 Sr相對(duì)較高，Rb、Ba較低。巖石相對(duì)不相容元素Rb、Nb、Zr、Ba、U、Th低于維氏值，地幔相容元素Cr、Ni也較低，表明其可能來源于上地幔。在微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖5)，Ba、U、Ta、Pb、Sr強(qiáng)烈富集，Th、La虧損，總體為較平緩的曲線。

玄武巖微量元素組成特征顯示，區(qū)內(nèi)玄武巖樣品的含量與中性巖維氏值相比，過渡元素Ni、Nb、W、Mo相對(duì)較低，V、Hf相對(duì)較高；親石元素Rb、Nb、Sr較低。巖石相對(duì)不相容元素Rb、Nb、U、Th低于維氏值，地幔相容元素Ni也較低，表明其可能來源于上地幔。在微量元素蛛網(wǎng)圖上，Ba、U、Ta、Pb、Sr強(qiáng)烈富集，Th、La虧損，總體為較平緩的曲線。

3.3 稀土元素特征

斜輝橄欖巖稀土元素組成特征表明(表3)，稀土總量∑REE 為2.08×10-6～4.10×10-6，含量較低，LREE/HREE比值為1.52～2.45，表明輕稀土較重稀土相對(duì)富集。(LA/Yb)N為3.36～5.92，表明輕重稀土分餾程度一般。δEu=0.79～1.59。在稀土配分模式圖上(圖6)，總體上曲線較平坦，銪異常不明顯，特征曲線與T型洋中脊玄武巖相似。

輝長(zhǎng)巖稀土總量∑REE 為71.95×10-6～98.39×10-6，LREE/HREE變化范圍為0.39～0.42，表明輕稀土較重稀土相對(duì)虧損。(LA/Yb)N為0.32～0.5，表明輕稀土虧損。δEu為1.02～1.29，在稀土配分模式圖(圖7)中可以看出具弱銪正異常，在重稀土部分較為平坦，輕稀土部分略下沉，為輕稀土虧損型曲線，與島弧型巖漿巖稀土配分曲線類似。

玄武巖稀土總量∑REE 為116.5×10-6～126.61×10-6，LREE/HREE變化范圍為0.42～0.61，表明輕稀土較重稀土相對(duì)虧損。(LA/Yb)N為0.45～1.07，說明玄武巖輕稀土相對(duì)虧損。δEu為0.96～1.26，銪異常不明顯。在稀土配分模式圖上，總體曲線較平坦，輕稀土部分稍下沉，為輕稀土虧損型曲線，具島弧型玄武巖特征。

綜上所述，斜輝橄欖巖物質(zhì)來源于深部，主要來源于上地幔，在蛇綠巖組合中屬地幔巖端元。輝長(zhǎng)巖在蛇綠巖組合中屬基性雜巖體，輝長(zhǎng)巖的物質(zhì)來源相對(duì)較深，主要來源于上地幔。帶內(nèi)火山巖多呈大小不一的巖塊，分布于受剪切、擠壓形成的二疊紀(jì)侵入巖或石炭紀(jì)格根敖包組、二疊紀(jì)大石寨組之中。該蛇綠巖帶中玄武巖具島弧型玄武巖特征，為蛇綠巖組合的重要組成部分。

4 蛇綠巖帶形成與演化

研究區(qū)蛇綠巖帶中玄武巖主量元素特征、稀土元素特征均與島弧拉斑玄武巖相似；二疊紀(jì)斜輝橄欖巖微量元素特征顯示其物質(zhì)來源較深，主要來源于上地幔，稀土元素特征曲線與T型洋中脊玄武巖相似；輝長(zhǎng)巖主量元素、稀土元素均顯示為島弧拉斑玄武巖特征，微量元素特征顯示其主要物質(zhì)來源于上地幔。上述資料證明，研究區(qū)蛇綠巖主要形成于西伯利亞板塊與華北板塊碰撞閉合的構(gòu)造環(huán)境。

區(qū)域上晚古生代泥盆紀(jì)地殼處于拉張環(huán)境為背景的洋殼擴(kuò)展增生階段，沿索倫山—二連浩特—賀根山形成新的大洋盆地[8]，這一點(diǎn)由斷續(xù)展布的二連—賀根山蛇綠混雜巖可以佐證。筆者在古生代火山巖年齡測(cè)試過程中，獲得一組早古生代449 Ma(樣號(hào)TW3422)、460 Ma(樣號(hào)TW2043)及晚古生代303～384 Ma(樣號(hào)TW2603、TW2043、TW142-8)捕獲年齡，這2組年齡可能分別代表了華北板塊增生及華北板塊與西伯利亞板塊碰撞對(duì)接的不同發(fā)育階段。

該帶形成于晚華力西期，持續(xù)活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，卷入該帶的輝長(zhǎng)巖構(gòu)造巖片理化較為發(fā)育，同位素鋯石U-Pb年齡為(337.3±3.2)Ma(圖8)，與現(xiàn)在認(rèn)為的西伯利亞板塊與華北板塊碰撞對(duì)接時(shí)間大體相當(dāng)，并由于大洋板片斷離，導(dǎo)致軟流圈上涌、巖石圈伸展減薄，在花敖包特一帶與斜輝橄欖巖相伴生的閃長(zhǎng)玢巖中獲得鋯石U-Pb同位素年齡為(285.9±4.1)Ma(圖9)，深成基性巖侵入證實(shí)了此時(shí)研究區(qū)應(yīng)處于碰撞造山后的伸展階段，基本可以代表該構(gòu)造帶活動(dòng)結(jié)束時(shí)間。

5 結(jié)論

(1)帶內(nèi)蛇綠巖出露較全，由其下部的超鎂鐵質(zhì)巖(超基性巖)、鎂鐵質(zhì)雜巖(基性雜巖)，基性熔巖(玄武巖)及其上覆深海沉積巖(硅質(zhì)巖等)組成。其斜輝橄欖巖來源于上地幔，基性雜巖(輝長(zhǎng)巖)、玄武巖具島弧型侵入巖特征。

(2)花敖包特蛇綠巖帶為島弧蛇綠巖，與二道井—迪彥林場(chǎng)蛇綠構(gòu)造混雜巖帶為同一構(gòu)造帶。從石炭紀(jì)開始隨著古亞洲洋板塊的碰撞，發(fā)生水平側(cè)向擠壓和海槽收縮活動(dòng)，至早二疊世早期末海槽封閉，西伯利亞板塊與華北板塊閉合，導(dǎo)致超基性巖構(gòu)造侵位。隨著大洋板片斷離，導(dǎo)致軟流圈上涌、巖石圈伸展減薄，形成了超爾海烏拉—高格德渾迪深成基性巖。碰撞造山后的伸展階段，沉積了晚石炭世格根敖包組、早二疊世大石寨組的淺海相碎屑巖建造、淺海相碎屑巖夾火山巖建造，說明板塊對(duì)接基本完成，區(qū)內(nèi)進(jìn)入板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境。中生代轉(zhuǎn)入太平洋構(gòu)造域時(shí)，該帶被強(qiáng)烈改造，并經(jīng)新生代隆升剝蝕而形成現(xiàn)今的地貌。

本文是在內(nèi)蒙古1∶50 000布敦陶勒蓋等4幅區(qū)調(diào)的基礎(chǔ)上完成的，是項(xiàng)目組成員共同勞動(dòng)的成果，并得到天津地調(diào)中心谷永昌、辛后田教授級(jí)高級(jí)工程師，福建省地質(zhì)調(diào)查研究院陳潤(rùn)生、盧清地高級(jí)工程師的指導(dǎo)，在此一并致謝！

1 李春昱，王荃，劉雪亞，等．亞洲大地構(gòu)造演化．中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院院報(bào)，1984(3)．

2 唐克東．中朝板塊北側(cè)褶皺帶構(gòu)造演化及成礦規(guī)律．北京：北京大學(xué)出版社，1992．

3 李錦軼．布列亞一佳木斯古板塊的構(gòu)成及演化．地學(xué)研究，1995，28．

4 李錦軼．中國(guó)東北及鄰區(qū)若干地質(zhì)問題的新認(rèn)識(shí)．地質(zhì)論評(píng)，1998，44(4)．

5 內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志，北京：地質(zhì)出版社，1991.

6 邵積東．內(nèi)蒙古大地構(gòu)造分區(qū)及其特征.內(nèi)蒙古地質(zhì)，1998，87(2).

7 趙倫山 張本仁，等.地球化學(xué)，北京：地質(zhì)出版社，1988.

8 包志偉，陳森煌，張楨堂．內(nèi)蒙古賀根山地區(qū)蛇綠巖稀土元素和Sn-Nd同位素研究．地球化學(xué)，1994，23(04).