北山地區(qū)紅石山蛇綠混雜巖組成及地質(zhì)意義

彭湘萍，陳高潮，李玉宏，李金超，姜亭，史冀忠，韓偉

（1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054）

北山地區(qū)紅石山蛇綠混雜巖組成及地質(zhì)意義

彭湘萍1，陳高潮2，李玉宏2，李金超2，姜亭2，史冀忠2，韓偉2

（1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054）

甘蒙北山地區(qū)紅石山蛇綠混雜巖帶由不同成因的巖片，包括鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖、堆晶巖、硅質(zhì)巖及兩側(cè)陸緣巖片構(gòu)成。蛇綠巖在紅石山出露較完整，東以基性火山巖為主，是一個(gè)被后期構(gòu)造肢解的蛇綠巖，放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖和深水復(fù)理石沉積不發(fā)育。陸緣巖片沉積建造、巖性組合特征與混雜帶兩側(cè)綠條山組、白山組特征一致，這些巖片性質(zhì)的厘定，為全面認(rèn)識(shí)紅石山有限洋的形成演化具重要意義，并為石炭紀(jì)紅石山-黑鷹山裂谷裂陷帶巖石地層的劃分提供新思路。恢復(fù)晚古生代紅石山有限洋盆充填演化特征，可為晚古生代銀額盆地油氣地質(zhì)條件評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)資料。

蛇綠巖；陸緣巖片；構(gòu)造混雜帶

紅石山蛇綠混雜巖帶位于甘蒙交界北山地區(qū)的紅石山-百合山一帶，是北山地區(qū)最北部一條蛇綠巖帶，西與新疆東天山康古爾塔格深大斷裂、巴音溝蛇綠巖相接，向東延至內(nèi)蒙古境內(nèi)的居延海凹陷之下，總體呈NWW-EW向弧形展布，是由蛇綠巖巖片和白山組、掃子山組等不同時(shí)代地層塊體構(gòu)成的混雜巖帶，各塊體間由規(guī)模不等的斷層面分隔[1-12]。左國(guó)朝等將紅石山超基性-基性巖成因類型歸入蛇綠巖套[4]。前人對(duì)該蛇綠巖巖石學(xué)特征進(jìn)行研究，目前有兩種認(rèn)識(shí)，一種認(rèn)為其處于板塊結(jié)合帶，構(gòu)成哈薩克斯坦板塊和西伯利亞板塊，或塔里木板塊與哈薩克斯坦板塊結(jié)合帶[4-9]；另一種認(rèn)為其屬板內(nèi)有限洋，不構(gòu)成板塊界線[3,12]。肖文交等認(rèn)為新疆北部在石炭—二疊紀(jì)時(shí)期擠壓-伸展-走滑并存，巖漿活動(dòng)與成礦作用活躍，晚石炭世—二疊紀(jì)可能仍存在活動(dòng)陸緣，古亞洲洋構(gòu)造域南部復(fù)雜增生造山作用延至晚石炭世晚期—二疊紀(jì)[13]。夏林圻等在研究區(qū)外巴音溝蛇綠巖斜長(zhǎng)花崗巖中鋯石U-Pb SHRIMP法測(cè)年[3]，獲得（324.8±7.1）Ma數(shù)據(jù)，上被晚石炭世齊爾古斯套組不整合覆蓋，認(rèn)為其形成于早石炭世。1∶5萬(wàn)紅嶺等3幅區(qū)調(diào)在紅石山以西紅石山蛇綠巖上覆地層掃子山組碎屑巖夾層中采獲Leiotriletes netiux Haequ, Punctatisporites planus Haequ等32種微古植物化石，時(shí)代為早石炭世[13]。本文據(jù)近年來(lái)野外地質(zhì)調(diào)查成果，及對(duì)紅石山蛇綠混雜巖帶蛇綠巖套、裂谷裂陷帶盆地兩側(cè)地層構(gòu)成混雜帶構(gòu)造巖片的巖石組合、沉積建造、變形特征分析，通過(guò)混雜巖帶構(gòu)造巖片的解體，恢復(fù)晚古生代紅石山有限洋盆充填演化特征，試圖為晚古生代銀額盆地油氣地質(zhì)條件評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)西至公婆泉、紅石山，東至額濟(jì)納旗以西，南至牛圈子-洗腸井早古生代縫合帶，北至中蒙邊境。紅石山蛇綠混雜巖帶地處甘蒙交界的紅石山地區(qū)，構(gòu)造上處于塔里木板塊、華北板塊和哈薩克斯坦板塊結(jié)合部，經(jīng)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，變形強(qiáng)烈，巖漿活動(dòng)發(fā)育[13-17]。該蛇綠混雜巖帶寬100~3 000 m，呈NWW-EW向展布，主要為鎂鐵巖-超鎂鐵巖及以脆韌性斷裂限定的兩側(cè)下石炭統(tǒng)白山組、掃子山組和綠條山組等不同時(shí)代地層塊體構(gòu)成的蛇綠構(gòu)造混雜巖帶，兩側(cè)分別以韌性斷層與泥盆系、下石炭統(tǒng)相隔，局部被華力西中晚期花崗巖侵入，帶內(nèi)發(fā)育多條相互平行的逆沖斷層[1-12]。該帶西與新疆康古爾大斷裂相連，東經(jīng)紅石山、百合山和六駝山南緣，隱伏于居延海坳陷之下（圖1）。

構(gòu)造帶兩側(cè)沉積地層發(fā)育，新太古—古元古界的高綠片巖相-低角閃巖相變質(zhì)北山雜巖，構(gòu)成結(jié)晶基底；奧陶系為低綠片巖相變質(zhì)碎屑巖、中酸性火山巖夾硅質(zhì)巖，東部呈碳酸鹽巖夾層，地層包括羅雅楚山組、咸水湖組、白云山組、園包山組；志留系低綠片巖相變質(zhì)中基性、中酸性火山巖夾海相碎屑巖，包括公婆泉群、碎石山組；泥盆系雀兒山群主要由火山熔巖、火山碎屑巖夾陸源碎屑巖組成；石炭系主要為火山巖-碎屑巖-碳酸鹽巖組合，地層有綠條山組、白山組、石板山組、干泉組；二疊系三角洲-濱淺海相陸源碎屑巖-碳酸鹽巖和中基性-酸性火山巖，地層為雙堡塘組、菊石灘組、金塔組、方山口組；侏羅系龍鳳山組為含煤泥質(zhì)巖、碎屑巖；白堊系赤金堡組、新民堡群為斷陷盆地紅色碎屑巖，新近系苦泉組紅色碎屑巖。

圖1 紅石山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Regional geology diagram in Hongshishan area1.中太古—古元古界；2.奧陶系；3.志留系；4.泥盆系；5.下石炭統(tǒng)；6.晚石炭世；7.二疊系；8.侏羅系；9.白堊系；10.新近系；11.第四系；12.花崗巖；13.超基性巖；14.主斷層；15.一般斷層；16.推測(cè)隱伏斷層

晚古生代發(fā)育大規(guī)模中酸性火山巖和侵入巖，侵入巖多呈巖基、巖株?duì)?，少?shù)呈巖枝狀，具多期次侵入特征，屬鈣堿系列侵入巖，以華力西中期侵入巖為主，次為華力西晚期，構(gòu)造巖漿巖帶呈近EW向展布。華力西中期侵入巖主要巖性為鉀長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖；華力西晚期侵入巖為花崗閃長(zhǎng)巖、鉀長(zhǎng)花崗巖，侵入體規(guī)模小。地表地質(zhì)反映構(gòu)造混雜帶南側(cè)侵入巖較北側(cè)發(fā)育。

區(qū)內(nèi)斷裂主要有紅石山斷裂帶、明水-公路井?dāng)嗔?、石板?小黃山斷裂，走向近EW向。明水-公路井?dāng)嗔褬?gòu)成馬鬃山基底隆起與紅石山-黑鷹山晚古生代裂谷裂陷盆地分界斷裂，蛇綠混雜巖沿紅石山斷裂帶分布。

2 構(gòu)造混雜帶特征

紅石山蛇綠構(gòu)造混雜巖帶包含蛇綠巖巖塊、陸緣巖片兩部分，經(jīng)變形、變質(zhì)、變位和構(gòu)造混雜作用，蛇綠巖層序不全，總體呈EWW-EW展布。蛇綠巖與早石炭世綠條山組、白山組大小不等的構(gòu)造巖塊混雜在一起，巖塊間以脆韌性-韌性斷層劃分限定，形成構(gòu)造強(qiáng)帶與弱域相間的交織網(wǎng)格狀組合，寬100~3 000 m，延伸上千公里形成構(gòu)造混雜巖帶[6-9]，主要由一系列傾向NE向、NW向、傾角50°~70°的逆沖斷層及走向NE向、NW向的走滑斷裂組成。該帶在區(qū)域重磁場(chǎng)中為場(chǎng)的分界線或梯度帶，地震及電磁測(cè)深結(jié)果反映，斷裂帶為一條深達(dá)地幔，長(zhǎng)期活動(dòng)的構(gòu)造界線，為一略向北陡傾切穿地殼的超殼斷裂。遙感影像上，紅石山蛇綠巖帶線性構(gòu)造和線性地貌單元發(fā)育，北側(cè)形成平直延伸的陡崖和斷層三角面[6]。蛇綠構(gòu)造混雜帶主要由蛇綠巖巖片和陸源沉積巖片構(gòu)成[18]。紅石山蛇綠構(gòu)造混雜帶巖片均為與紅石山有限洋形成演化有關(guān)的構(gòu)造巖片，按巖石建造和構(gòu)造環(huán)境不同，劃分為蛇綠巖巖片和陸源沉積巖巖片?；祀s巖帶中與洋殼沉積相伴的復(fù)理石碎屑巖，與盆地邊源沉積物在沉積建造上一致，不易區(qū)分，本文中按盆地邊緣沉積分析。因此，本文中綠條山組、白山組屬陸緣沉積巖巖片。蛇綠巖集中出露地段斷續(xù)分布于紅石山、百合山、哈珠、蓬勃山，其中紅石山段蛇綠巖發(fā)育最全，向東蛇綠巖出露減少，層序不全，各段特征如下。

紅石山段 該段前人研究較詳細(xì)，蛇綠巖發(fā)育較全，出露寬度最大，由蛇綠巖片和陸源沉積巖片組成（圖2）。蛇綠巖片巖石類型主要有：①變質(zhì)超鎂鐵-鎂鐵雜巖。純橄欖巖、斜輝橄欖巖、二輝橄欖巖，呈大小不等的巖塊，具變余殘留結(jié)構(gòu)或假斑晶狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，假斑晶多為透閃石化、綠泥石化輝石，橄欖石被纖蛇紋石、膠蛇紋石交代形成網(wǎng)格狀，以眼球狀殘晶產(chǎn)出；②超鎂鐵-鎂鐵質(zhì)堆晶巖及淺色巖。輝橄巖、輝石巖、輝長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)巖，呈透鏡狀、條帶狀分布于變質(zhì)超鎂鐵雜巖中，發(fā)育堆積層狀構(gòu)造，各層序由底至頂為堆晶輝橄巖(含鉻尖晶石)→堆晶輝石巖→堆晶輝長(zhǎng)巖→斜長(zhǎng)巖；③基性巖。均質(zhì)輝長(zhǎng)巖、輝綠巖，輝長(zhǎng)巖具較強(qiáng)片理化，輝石全為綠泥石、針粒狀陽(yáng)起石、透閃石所交代。輝綠巖呈巖枝狀，暗色礦物普遍綠泥石、透閃石、陽(yáng)起石化，斜長(zhǎng)石鈉化、黝簾石化及簾石化；④基性熔巖。玄武巖、安山玄武巖，強(qiáng)變形帶大多變質(zhì)為綠泥石片巖、綠泥斜長(zhǎng)片巖，弱變形帶保留原巖。左國(guó)朝等認(rèn)為，紅石山蛇綠巖上覆洋殼火山-沉積巖中，枕狀玄武巖具堿性及拉斑玄武巖特點(diǎn)，LREE等不相容元素豐度較高，呈富集型分布模式，說(shuō)明當(dāng)時(shí)殼下地幔處于低度熔融階段，尚未形成一個(gè)擴(kuò)張中心[4]。王稀斌等認(rèn)為，該組合蛇綠巖產(chǎn)于初始洋盆擴(kuò)張脊，所代表的殼層性質(zhì)，并不是真正的洋殼，而是一種過(guò)渡型洋殼[19]。黃增寶、金霞等認(rèn)為基性火山巖屬低鉀拉斑玄武巖，來(lái)源于虧損地幔，地球化學(xué)特征與洋中脊玄武巖相似，是紅石山蛇綠巖套的組成部分[9]。將紅石山段蛇綠巖與世界典型蛇綠巖套進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)[19]，席狀輝綠巖墻不甚發(fā)育，堆晶巖較少。上覆火山-沉積層內(nèi)含較厚的深海和半深海沉積物和成熟度較高的陸源碎屑巖，玄武巖僅呈透鏡狀、條帶狀?yuàn)A層產(chǎn)出，反映當(dāng)時(shí)洋盆處于發(fā)育的初始階段，尚未成熟，擴(kuò)張速率低，沉積速率較大。陸源沉積巖巖片區(qū)內(nèi)包括白山組和綠條山組，白山組為中酸性火山巖夾砂巖，巖性組合為綠泥絹云石英片巖、凝灰質(zhì)變砂巖、熔結(jié)角礫巖、安山巖、流紋巖、中酸性凝灰?guī)r；綠條山組為淺海相碎屑巖-硅質(zhì)巖，巖性組合為砂質(zhì)板巖、變砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖夾粉砂巖、硅質(zhì)巖，砂質(zhì)板巖中見(jiàn)大量無(wú)根流褶、尖棱狀褶皺。黃增寶、金霞等對(duì)構(gòu)造帶南側(cè)白山組英安巖、流紋巖的地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，認(rèn)為其具火山弧鈣堿性火巖的一般特征[8]，但白山組巖石組合以英安巖、流紋巖等酸性火山巖為主，玄武巖、安山巖相對(duì)較少，一般島弧火山巖以安山巖為主，酸性火山巖少見(jiàn)，鉀含量低，該巖性組合特征反映了白山組形成于裂谷環(huán)境。

圖2 肅北縣紅石山蛇綠混雜巖剖面Fig.2 Section of ophiolite mélange from Hongshishan in Subei county(據(jù)魏增軍等修改)1.長(zhǎng)石石英砂巖;2.凝灰質(zhì)砂巖;3.砂巖;4.硅質(zhì)巖;5.輝石橄欖巖;6.純橄巖;7.安山巖;8.流紋巖;9.凝灰?guī)r;10.輝綠巖;11.斜長(zhǎng)花崗巖; 12.綠泥片巖;13.絹云斜長(zhǎng)片巖;14.絹云石英片巖;15.蛇紋石化滑石片巖;16.斷層;17.糜棱巖;18.綠條山組; 19.白山組;20.蛇綠巖;21.構(gòu)造巖片代號(hào)(以下剖面同)

紅石山蛇綠混雜巖由蛇綠巖及盆地邊緣陸緣巖片組成。剖面北與綠條山組脆韌性斷層接觸，南與白山組凝灰質(zhì)砂巖斷層接觸，構(gòu)造混雜帶出露寬約6 km。據(jù)巖性組合特征、接觸關(guān)系劃分為7個(gè)較大巖片，巖片內(nèi)還包括次一級(jí)巖片（圖2）。自北向南巖片特征如下：Ⅰ巖片巖性為凝灰質(zhì)砂巖、安山巖；Ⅱ巖片為淺灰色砂巖；Ⅲ巖片為安山巖、熔結(jié)角礫巖、泥質(zhì)硅質(zhì)巖薄層；Ⅳ巖片為灰綠色綠泥片巖，原巖為基性火山巖，經(jīng)強(qiáng)變形后變成綠泥片巖；Ⅴ巖片為絹云斜長(zhǎng)片巖，原巖為酸性火山巖；Ⅵ巖片為研究區(qū)規(guī)模最大的蛇綠巖，由變質(zhì)超鎂鐵-鎂鐵雜巖、超鎂鐵-鎂鐵質(zhì)堆晶巖及淺色巖、基性巖、基性熔巖組成，包含多個(gè)次級(jí)巖片；Ⅶ巖片為凝灰質(zhì)砂巖、絹云石英片巖。Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ巖片巖性特征與白山組可對(duì)比，Ⅱ巖片巖性特征與綠條山組可對(duì)比。

百合山段 剖面北與綠條山組脆韌性斷層接觸，南與白山組斜長(zhǎng)流紋巖斷層接觸，構(gòu)造混雜帶出露寬約5 km。據(jù)巖性組合特征、接觸關(guān)系劃分為8個(gè)較大巖片，巖片內(nèi)還包括次一級(jí)巖片（圖3）。自北向南各巖片特征如下：Ⅰ巖片巖性為灰綠色片理化砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、絹云綠泥千枚巖夾含礫砂巖、砂質(zhì)灰?guī)r，產(chǎn)腕足、珊瑚化石；Ⅱ巖片為下部灰綠色粗砂巖、砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖，上部紫紅色、淺灰色碧玉硅質(zhì)巖，硅質(zhì)巖淺色和暗色調(diào)帶相間，顏色普遍偏淺，具淺水熱水沉積特征；Ⅲ巖片為灰綠、灰紫色長(zhǎng)石石英砂巖夾含礫砂巖、粉砂巖；Ⅳ巖片為淺灰綠色片理化粉砂巖與綠泥鈉長(zhǎng)千枚巖互層，夾薄層硅質(zhì)巖、含角礫安山質(zhì)熔巖凝灰?guī)r，綠泥鈉長(zhǎng)千枚巖原巖為基性凝灰?guī)r，斜坡前緣深水復(fù)理石沉積；Ⅴ巖片為灰綠色粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖夾硅質(zhì)巖、安山巖，深水復(fù)理石沉積；Ⅵ巖片為蛇綠巖，巖性為輝橄巖、純橄巖、輝長(zhǎng)巖、玄武巖，輝橄巖、純橄巖呈大小不等的巖塊不連續(xù)分布，具嵌晶結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，橄欖石65%~80%、輝石20%、鉻尖晶石1%~3%，發(fā)生蛇紋石、碳酸鹽化，純橄巖呈析離體分布于輝橄巖中，橄欖石普遍蛇紋石化，輝長(zhǎng)巖中暗色礦物綠泥石化，斜長(zhǎng)石絹云母化、鈉長(zhǎng)石化。玄武巖呈構(gòu)造透鏡體狀，發(fā)生次閃石化、鈉長(zhǎng)石化，受構(gòu)造改造片理化，大致可與紅石山段蛇綠巖對(duì)比；Ⅶ巖片為淺紫色、灰綠色鈣質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖互層，夾硅泥質(zhì)板巖；Ⅷ巖片與Ⅶ巖片巖石組合相似。該剖面中上述巖片均為脆韌性斷層接觸，各巖片巖石組合特征均與紅石山蛇綠混雜帶北側(cè)綠條山組可對(duì)比。

圖3 百合山北構(gòu)造混雜巖帶剖面圖Fig.3 Section of tectonic mélange belt in northern Baiheshan(1∶20萬(wàn)黑鷹山幅修改,1979)1.粉砂巖;2.鈣質(zhì)粉砂巖;3.細(xì)砂巖;4.長(zhǎng)石石英砂巖;5.礫巖;6.硅質(zhì)巖;7.斜長(zhǎng)流紋巖;8.玄武巖;9.輝橄巖; 10.硅泥質(zhì)板巖;11.粉砂質(zhì)板巖;12.綠泥鈉長(zhǎng)片巖;13.蛇綠巖;14.綠條山組;15.白山組;16.斷層

圖4 哈珠東蛇綠混雜巖帶剖面圖Fig.4 Section of ophiolite mélange belt in eastern Hazhu(1∶20萬(wàn)黑鷹山幅修改,1979）1.長(zhǎng)石雜砂巖；2.長(zhǎng)石石英砂巖；3.中細(xì)砂巖；4.泥質(zhì)粉砂巖；5.粉砂巖；6.泥質(zhì)板巖；7.粉砂泥質(zhì)板巖；8.綠泥絹云板巖；9.安山巖；10.流紋巖；11.基性火山巖；12.生物灰?guī)r；13.蛇綠巖；14.石炭系石英閃長(zhǎng)巖；15.綠條山組;16.斷層

哈珠段 剖面北與綠條山組斷層接觸，南被華力西中期石英閃長(zhǎng)巖侵入，構(gòu)造混雜帶出露寬度大于3.7 km（圖4）。據(jù)巖性組合特征、接觸關(guān)系可劃分為7個(gè)較大巖片，各巖片內(nèi)又包括次一級(jí)巖片。自北向南巖片特征如下：Ⅰ巖片與北側(cè)綠條山組生物灰?guī)r斷層接觸，巖性為灰綠色厚層塊狀長(zhǎng)石雜砂巖夾隱晶灰?guī)r。Ⅱ巖片為灰黑-黃褐色厚層中細(xì)粒砂巖、長(zhǎng)石雜砂巖夾粉砂巖。Ⅲ巖片為蛇綠巖，是一個(gè)層序嚴(yán)重不全的蛇綠巖，深灰綠色次閃石化簾石化中基性火山巖。Ⅳ巖片為灰綠色綠泥絹云千枚巖與灰黑色中細(xì)粒砂巖互層，綠泥絹云千枚巖原巖為基性凝灰?guī)r，斜坡前緣深水復(fù)理石沉積。Ⅴ巖片為灰黃色流紋巖、灰綠色蝕變安山巖。Ⅵ巖片為灰色中細(xì)粒砂巖、粉砂質(zhì)板巖互層，夾薄層硅質(zhì)巖。Ⅶ巖片上部為灰綠色不等粒長(zhǎng)石雜砂巖、砂礫巖、粉砂巖，下部為絹云綠簾石巖，原巖為基性火山巖。上述巖片均為脆韌性斷層接觸，除Ⅲ巖片為蛇綠巖巖片和Ⅴ巖片為白山組外，其余巖片巖石組合特征均與紅石山蛇綠混雜帶北側(cè)綠條山組可對(duì)比。蛇綠巖不完整，僅有基性火山巖，未見(jiàn)超鎂鐵質(zhì)巖，火山巖發(fā)生次閃石化、簾石化。

圖5 額濟(jì)納旗蓬勃山蛇綠混雜巖帶剖面圖Fig.5 Section of ophiolite mélange belt from Pengboshan in Ejina Banner(1∶20萬(wàn)六駝山幅修改,1979）1.粉砂巖,硅質(zhì)粉砂巖；2.斜長(zhǎng)流紋巖；3.熔巖凝灰角礫巖；4.玄武巖；5.絹云母板巖；6.綠簾絹云母板巖；7.綠簾綠泥片巖；8.綠簾陽(yáng)起片巖；9.石英巖；10.長(zhǎng)英質(zhì)角巖；11.堇青石角巖；12.蛇綠巖；13.石英閃長(zhǎng)巖；14.斷層

蓬勃山段 剖面北、南兩側(cè)被華力西中期石英閃長(zhǎng)巖侵入，構(gòu)造混雜帶出露寬度大于5.5 km（圖5）。據(jù)巖性組合特征、接觸關(guān)系劃分為11個(gè)較大巖片，各巖片內(nèi)包括次一級(jí)巖片。自北向南各巖片特征如下：Ⅰ巖片為黑灰色斜長(zhǎng)流紋巖、灰綠色粉砂巖，粉砂巖褶皺變形；Ⅱ巖片為蛇綠巖巖片，是一個(gè)層序不全的蛇綠巖，巖性為暗綠色綠簾陽(yáng)起石巖、灰綠色玄武巖，綠簾陽(yáng)起石巖原巖為基性火山巖，強(qiáng)片理化和糜棱巖化，變質(zhì)為綠簾陽(yáng)起片巖；Ⅲ巖片為灰色粉砂泥硅質(zhì)板巖夾少量千枚巖；Ⅳ巖片為蛇綠巖巖片，暗綠色片理化玄武巖，玄武巖呈透鏡狀巖塊，巖塊間淺灰色-灰綠色綠簾絹云母片巖構(gòu)成蛇綠巖塊間脆韌性剪切帶；Ⅴ巖片為灰綠色粉砂泥硅質(zhì)板巖，上部夾暗綠色玄武巖透鏡體；Ⅵ巖片為蛇綠巖巖片，綠色綠簾陽(yáng)起石化玄武巖，玄武巖塊體被其間硅質(zhì)粉砂質(zhì)片巖分隔，構(gòu)造變形強(qiáng)帶；Ⅶ巖片為灰綠色綠簾絹云母板巖，下部夾兩層熔巖凝灰角礫巖；Ⅷ巖片為黃綠-綠色綠簾綠泥片巖，原巖為基性火山巖；Ⅸ巖片為青灰色絹云母片巖夾灰綠色玄武巖透鏡體；Ⅹ巖片為暗綠色綠簾石化玄武巖；Ⅺ巖片為灰白色石英巖、堇青石角巖、長(zhǎng)英質(zhì)角巖，受南側(cè)石英閃長(zhǎng)巖影響，發(fā)生接觸變質(zhì)。Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅺ巖片沉積建造、巖性特征與綠條山組中上段可對(duì)比。該剖面蛇綠巖層序不完整，呈透鏡狀，由玄武巖和基性火山巖組成，玄武巖致密塊狀，變余斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)變余交織結(jié)構(gòu)，斑晶和基質(zhì)中暗色礦物均發(fā)生強(qiáng)陽(yáng)起石化、綠泥石化、碳酸鹽化、綠簾石化，基性火山巖發(fā)生強(qiáng)烈片理化和糜棱巖化，變質(zhì)為綠簾陽(yáng)起片巖。蛇綠巖與綠條山組構(gòu)成的巖片組成蛇綠混雜巖帶，各巖片間均被脆韌性剪切帶分隔。

從上述區(qū)段分析看出，紅石山蛇綠混雜巖是一個(gè)被斷裂構(gòu)造肢解的蛇綠巖帶，在紅石山一帶蛇綠巖保存較好，其本身包括超鎂鐵質(zhì)巖、基性火山巖兩部分，深海復(fù)理石和含放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖不發(fā)育，蛇綠巖向東延伸至百合山北有少量超鎂鐵質(zhì)巖構(gòu)造塊體殘留，至清河口、哈珠、蓬勃山一帶很少見(jiàn)到超鎂鐵質(zhì)巖，以基性火山巖發(fā)育為主要特征，混雜帶內(nèi)陸緣巖片主要為早石炭世裂谷盆地綠條山組和白山組，濱海-淺海陸棚相沉積，深水沉積特征明顯。

3 盆地早石炭世地層

早石炭世紅石山構(gòu)造混雜帶北側(cè)出露地層主要為綠條山組（圖6），受后期構(gòu)造改造和剝蝕作用，地層頂?shù)撞蝗?，巖性縱橫向變化大。甜水井北下段為灰色、灰黃色礫巖、含礫砂巖、長(zhǎng)石雜砂巖，夾鈣質(zhì)砂巖、灰?guī)r，底部細(xì)砂巖中產(chǎn)腕足化石；上段為深灰-灰色千枚狀板巖、硅質(zhì)巖夾灰綠色綠泥千枚狀板巖。向北至綠條山僅出露下段巖性，主要為黃綠-灰綠色長(zhǎng)石雜砂巖、礫巖、含礫砂巖夾流紋質(zhì)火山角礫巖、凝灰?guī)r、鈣質(zhì)砂巖和灰?guī)r透鏡。碎石山西下部為黃綠色細(xì)粒長(zhǎng)石雜砂巖、砂質(zhì)灰?guī)r夾中性火山巖；中部為黃綠色細(xì)粒長(zhǎng)石雜砂巖、雜砂巖夾礫巖、鈣質(zhì)粉砂巖；上部為黃綠色礫巖、長(zhǎng)石雜砂巖、砂質(zhì)灰?guī)r、假鮞狀灰?guī)r，分別構(gòu)成3個(gè)韻律，產(chǎn)腕足、珊瑚、腹足等化石。最東部呼乃巴斯克下部淺灰色石英砂巖夾礫巖，向上夾硅質(zhì)巖，上部為灰色薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖，產(chǎn)豐富腕足化石。從沉積盆地演化過(guò)程分析，綠條山組下部產(chǎn)Syringothyiscf.texta化石相當(dāng)于早石炭世巖關(guān)期，代表盆地?cái)U(kuò)張初期沉積，屬濱淺海相碎屑沉積，盆地北側(cè)邊緣沉積，甜水井北上段千枚狀板巖、硅質(zhì)巖夾灰綠色綠泥千枚狀板巖，原巖為泥巖、硅質(zhì)巖及含凝灰質(zhì)泥巖構(gòu)成盆地內(nèi)側(cè)淺海相沉積。該帶同生斷裂活動(dòng)，沉積熱水沉積硅質(zhì)巖，代表盆地范圍不斷擴(kuò)大，水體變深陸棚相沉積。紅石山構(gòu)造混雜帶北側(cè)綠條山組碎屑沉積粒度自北向南總體變細(xì)，盆地北淺南深，反映早石炭世盆地北部邊緣可能存在一古隆起，為盆地北側(cè)提供物源。

圖6 紅石山裂谷帶早石炭世地層Fig.6 Early Carboniferous strata of Hongshishan fault rift belt1.礫巖；2.砂礫巖；3.含礫砂巖；4.砂巖；5.長(zhǎng)石雜砂巖；6.雜砂巖；7.長(zhǎng)石石英砂巖；8.石英砂巖；9.鈣質(zhì)長(zhǎng)石雜砂巖；10.粉砂巖；11.粉砂質(zhì)泥巖；12.泥巖;；13.碳質(zhì)泥巖；14.硅質(zhì)巖；15.鮞?；?guī)r；16.灰?guī)r；17.安山巖；18.流紋質(zhì)凝灰?guī)r；19.流紋質(zhì)角礫巖；20.流紋巖；21.板巖；22.綠簾綠泥千枚巖；23.絹云千枚巖；24.黑云石英片巖；25.斜長(zhǎng)角閃巖；26.石英巖；27.角度不整合

紅石山構(gòu)造混雜帶南側(cè)出露早石炭世地層有綠條山組、白山組（圖6），受巖體侵入影響，地層分布零星，綠條山組自西向東為，斷條山灰色千枚狀板巖夾綠簾綠泥千枚巖。仙人島下部為灰綠、灰色絹云千枚巖、灰白色、灰色石英巖、變質(zhì)細(xì)砂巖、含碳粉砂質(zhì)板巖，原巖為濱淺海相砂泥巖；上部為灰色大理巖、硅質(zhì)灰?guī)r深灰色板巖、硅質(zhì)板巖，原巖為碳酸鹽巖-泥巖。綠條山組未見(jiàn)底，沉積特征反映盆地水體逐漸變深，盆地范圍不斷擴(kuò)大的裂解過(guò)程。白山組自西向東，狼娃山紫-灰紫色流紋質(zhì)凝灰熔巖、熔巖凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰熔巖、流紋巖、安山巖夾大理巖。斷條山底部暗綠色玄武巖、綠簾綠泥千枚巖，中上部灰綠色流紋質(zhì)凝灰熔巖、灰色流紋巖夾大理巖透鏡體。清河口灰紫色、灰綠色斜長(zhǎng)流紋巖、英安質(zhì)熔巖凝灰?guī)r夾灰?guī)r、硅質(zhì)巖透鏡體。三個(gè)井北為灰紫色、灰色英安質(zhì)凝灰熔巖、流紋質(zhì)凝灰熔巖夾流紋巖、安山巖。綠條山組自下向上沉積地層碎屑巖粒度變細(xì)表明盆地水體逐漸變深，白山組火山巖發(fā)育，這與裂谷盆地經(jīng)過(guò)初始裂陷后進(jìn)入快速裂解期沉積補(bǔ)償較慢，發(fā)育暗色細(xì)碎屑巖沉積和火山巖發(fā)育特征一致，代表盆地最大擴(kuò)張期沉積組合。

劉寶珺、王劍等總結(jié)裂谷盆地的形成演化通常經(jīng)歷一個(gè)特定的“構(gòu)造-地層”演化過(guò)程，同時(shí)形成相應(yīng)的成因相組合，盆地演化包括3個(gè)明顯階段，初始裂谷階段，張裂中心張性斷裂活躍，形成環(huán)形盆地，以沖洪積相及陸相湖泊等成因相組合為主，火山碎屑巖和火山巖發(fā)育；裂谷階段斷裂活動(dòng)性強(qiáng)，形成地塹-地壘相間的盆地，以黑色頁(yè)巖相或蒸發(fā)巖相、欠補(bǔ)償盆地相及臺(tái)地相沉積為特征；熱沉降階段斷裂構(gòu)造活動(dòng)較弱，以穩(wěn)定的進(jìn)積-退積沉積為主，形成從大陸邊緣濱岸帶至大陸坡的碳酸鹽巖沉積序列及碎屑巖沉積序列，或二者的混合沉積序列[22,23]。紅石山盆地早石炭世綠條山組和白山組地層特征表明，紅石山裂谷盆地可能是一個(gè)不對(duì)稱的箕狀盆地，盆地北淺南深，南斷北超，綠條山組沉積物來(lái)自北側(cè)的古陸。從兩側(cè)地層巖性組合特征分析，早石炭世早期紅石山混雜巖帶北側(cè)綠條山組濱淺海相碎屑巖-碳酸鹽沉積建造，甜水井北與下伏中泥盆統(tǒng)雀兒山群不整合接觸，可代表綠條山組最低層位，底部以中粗碎屑巖為主，含大量腕足類化石，反映海侵開(kāi)始階段濱海相；向上碎屑巖粒度變細(xì)，以砂巖、細(xì)砂巖為主，出現(xiàn)碳酸鹽巖夾層，反映水體變深的海侵過(guò)程；上部泥質(zhì)巖、硅質(zhì)巖沉積發(fā)育，淺海相-半深海相，硅質(zhì)巖為盆地快速擴(kuò)張沿?cái)嗔堰\(yùn)移的熱水沉積。同期在混雜帶南側(cè)綠條山組沉積細(xì)砂巖、泥質(zhì)巖、凝灰?guī)r相當(dāng)于北側(cè)上段沉積，濱淺海相-半深海相。早石炭世晚期隨著裂谷繼續(xù)演化，擴(kuò)張達(dá)到頂峰，出現(xiàn)基性-酸性雙峰式火山巖，裂谷擴(kuò)張最大期鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖沿紅石山混雜帶侵入及基性火山巖噴發(fā)，形成紅石山蛇綠巖套?？傊?，紅石山早石炭世裂谷盆地沉積充填特征與劉寶珺、王劍等總結(jié)裂谷盆地的形成演化特征相似。

早石炭世早期，研究區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈擴(kuò)張，沿康古爾-紅石山-蓬勃山一帶裂解擴(kuò)張，形成早石炭世裂谷盆地。從巖相橫向?qū)Ρ确治?，盆地北緣沉積綠條山組碎屑巖-碳酸鹽巖-硅質(zhì)巖夾火山巖，垂向上由下部濱淺海相向上部淺海相轉(zhuǎn)變，并受盆地邊緣斷裂控制，橫向上隨紅石山斷裂發(fā)育，盆地范圍不斷擴(kuò)大，使早期斷陷盆地進(jìn)一步加深，盆地表現(xiàn)為北淺南深的箕狀不對(duì)稱盆地。粗碎屑沉積物被限定在不斷擴(kuò)大的盆地邊緣淺水區(qū)，并隨斷裂差異沉降在垂向上的不同階梯面上顯示由下部粗碎屑沉積向上部細(xì)碎屑沉積有序變化。遠(yuǎn)離盆地邊緣沉積了同期的細(xì)粒碎屑巖沉積建造，總體上從南到北由遠(yuǎn)源向近源，由盆地邊緣向中心有序的變化趨勢(shì)。盆地南緣綠條山組以淺海相泥質(zhì)巖-細(xì)碎屑巖-硅質(zhì)巖，邊緣仍以較粗碎屑巖沉積為主，表明從南到北由近源向遠(yuǎn)源；盆地中心沉積為泥質(zhì)-凝灰質(zhì)-硅質(zhì)沉積；紅石山早石炭世裂谷盆地沉積地層具雙物源，物源分別來(lái)自南北兩側(cè)。

早石炭世晚期盆地繼續(xù)裂解，轉(zhuǎn)為裂谷盆地，主要證據(jù)為白山組雙峰式火山巖的發(fā)育和鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入。夏林圻在研究新疆天山和北山地區(qū)石炭二疊紀(jì)火山巖時(shí)提出大火成巖省概念，地幔柱上升形成中亞大火成巖省，因此，本文采用此觀點(diǎn)認(rèn)為上升的地幔熱柱局部發(fā)生部分熔融，產(chǎn)生具堿性和拉斑性質(zhì)的玄武巖漿房，白山組火山-沉積巖系便是這一階段產(chǎn)物。在紅石山-六駝山一線裂陷較深，形成初始小洋盆，形成具過(guò)渡殼特點(diǎn)的洋殼組合[12]。

蓬勃山以東，紅石山蛇綠混雜巖帶隱伏于中生代居延海凹陷之下，居延海東呼乃巴斯克下石炭統(tǒng)濱海相碎屑巖建造與甜水井北、碎石山西具相似沉積建造，推測(cè)紅石山蛇綠混雜巖帶向東在經(jīng)過(guò)居延海凹陷之后，沿呼乃巴斯克南側(cè)通過(guò)，被白堊系覆蓋。

4 結(jié)論

紅石山蛇綠巖屬“紅海型”裂谷的有限洋環(huán)境產(chǎn)物[1,7,8]。左國(guó)朝等認(rèn)為紅石山蛇綠巖上覆洋殼火山-沉積巖中，枕狀玄武巖具堿性及拉斑玄武巖特點(diǎn)，LREE等不相容元素豐度較高，呈富集型分布模式，說(shuō)明當(dāng)時(shí)殼下地幔處于低度熔融階段，尚未形成一個(gè)擴(kuò)張中心[4]，王稀斌等認(rèn)為這種組合的蛇綠巖產(chǎn)于初始洋盆擴(kuò)張脊，所代表的殼層性質(zhì)，不是真正的洋殼，而是一種過(guò)渡型洋殼[20]。經(jīng)中泥盆世華北-塔里木板塊與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊拼合之后，早石炭世早期，受NS向伸展拉張和深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制作用，研究區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈擴(kuò)張，沿康古爾-紅石山-蓬勃山一帶裂解擴(kuò)張，形成早石炭世裂谷盆地。早石炭世晚期盆地繼續(xù)裂解，上升的地幔熱柱局部發(fā)生部分熔融，產(chǎn)生具堿性和拉斑性質(zhì)的玄武巖漿房。白山組在斷條山底部為暗綠色玄武巖、綠簾綠泥千枚巖，中上部為灰綠色流紋質(zhì)凝灰熔巖、灰色流紋巖夾大理巖透鏡；狼娃山流紋質(zhì)凝灰熔巖、熔巖凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰熔巖、流紋巖、安山巖夾大理巖，這種雙峰式火山巖組合基本反映早石炭世裂谷盆地特征，該時(shí)期火山-沉積巖系為這一階段產(chǎn)物，在紅石山-六駝山一線裂陷較深，形成初始小洋盆，產(chǎn)生具過(guò)渡殼特點(diǎn)的洋殼組合[12]。肖文交等認(rèn)為古亞洲洋于華力西末期閉合，夏林圻等則認(rèn)為研究區(qū)西鄰天山及鄰區(qū)早石炭世區(qū)域不整合廣泛存在，未遭受地殼混染的原生玄武巖，顯示地幔柱-EM1間的同位素變化趨勢(shì)，石炭紀(jì)火山巖系形成于大陸板內(nèi)裂谷環(huán)境，不是形成于島弧或活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境[24]。筆者贊同夏林圻等的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為紅石山地區(qū)和天山地區(qū)類似，屬板內(nèi)裂谷盆地。

（1）紅石山蛇綠混雜巖帶由蛇綠巖、綠條山組、白山組等構(gòu)造巖片組成，被脆韌性剪切帶分劃構(gòu)成混雜巖帶，西與康古爾大斷裂相連，向東隱伏于居延海中新生代坳陷之下。該帶主要為與紅石山有限洋形成演化有關(guān)的構(gòu)造巖片，包括蛇綠巖巖片和陸源沉積巖巖片兩大類。

（2）紅石山蛇綠混雜巖帶中蛇綠巖由鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖、基性火山巖構(gòu)成，堆晶巖、基性侵入巖和深水硅質(zhì)巖不發(fā)育，蛇綠巖層序不全，是一個(gè)被后期構(gòu)造肢解的蛇綠巖。百合山以東蛇綠巖主要為基性火山巖，強(qiáng)變形蛇綠巖變?yōu)榫G簾陽(yáng)起片巖、綠簾綠泥片巖等。

（3）紅石山蛇綠混雜巖帶中陸緣沉積巖片綠條山組、白山組沉積建造多為濱海-陸棚相碎屑巖-泥硅質(zhì)巖-碳酸鹽巖，其中白山組以中酸性火山巖為主，蛇綠巖不發(fā)育深水放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖和深水復(fù)理石沉積，表明古生代紅石山洋是一個(gè)水體相對(duì)較淺的有限洋。

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Ophiolite mélange Belt Composition and Geologic Significance of Hongshishan in Beishan Area

Peng Xiangping1,Chen Gaochao2,Li Yuhong2,Li Jinchao2,Jiang Ting2,Shi Jizhong2,Han Wei2
(1.Xinjiang Bureau of Geology And Mineral Resources,Urumqi,Xinjiang,830011,China;
2.Xi′an Center of Geological Survey,China Geological Survey,Xi′an,Shaanxi,710054,China)

Ophiolite mélange belt consists of ophiolite microlithon and bilateral continental margin microlithon.Outcrop is integrated and ophiolite is most basic volcanic rock which is decomposed by paulopost structure and in which euabyssite silicalite and deep-water flysch deposit are lacking.The sedimentation construction and lithological combination of land-source microlithon are just like mélange belt bilateral Lvtiaoshan Formation and Baishan Formation’s.The definitude of these microlithon plays an important part in roundly knowing formation and evolvement of Hongshishan. Besides,it also has directive significance on lithostratigraphic establishment in Early Carboniferous Hongshishan-Heiyingshan fault rift and faulted depression zone.

Ophiolite;Continental margin microlithon;Tectonic mélange belt

1000-8845(2016)02-184-08

P544+.3

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項(xiàng)目資助：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目、西北地區(qū)中小盆地群油氣資源遠(yuǎn)景調(diào)查項(xiàng)目(1212010733506)共同資助

2015-06-08;

2015-09-07;作者E-mail：dkcpxp@sohu.com

彭湘萍(1968-)，女，湖南平江人，1990年畢業(yè)于吉林大學(xué)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè)，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查與評(píng)價(jià)工作