庫(kù)地蛇綠巖基性-超基性巖巖石地球化學(xué)特征及其形成環(huán)境分析

劉洋旭

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì) 哈密 839000）

1 前言

西昆侖造山帶在顯生宙以來(lái)大致經(jīng)歷了原特提斯洋和古特提斯洋兩個(gè)演化階段（姜輝耀等，2000；袁超等，2003），也因此保存了庫(kù)地—其曼于特和康西瓦—蘇巴什兩條重要的蛇綠巖帶。其中，庫(kù)地蛇綠巖前人做了大量的工作，特別是在巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)和同位素年代學(xué)等方面的研究上取得了很多重要的研究成果(汪玉珍，1983；潘裕生，1994；姜春發(fā)等，1992；鄧萬(wàn)明，1995；丁道桂等，1996；王志洪等，2000)。但由于自然條件惡劣，野外地質(zhì)調(diào)研工作困難、調(diào)查研究程度依舊非常低，因此，前人對(duì)于庫(kù)地蛇綠混雜巖形成環(huán)境的觀點(diǎn)很多，爭(zhēng)議也比較大。汪玉珍(1983)認(rèn)為庫(kù)地玄武巖的產(chǎn)出環(huán)境類(lèi)似于日本海型的邊緣盆地；鄧萬(wàn)明（1995）、潘裕生（1990）、姜春發(fā)（1992)等提出庫(kù)地蛇綠巖發(fā)育于成熟大洋盆地的觀點(diǎn)，Yao and Hsu(1994)則認(rèn)為庫(kù)地蛇綠巖原始發(fā)育于中昆侖弧和北昆侖弧間的弧后盆地；鄧萬(wàn)明(1995)指出庫(kù)地蛇綠巖中的一些鈣堿性火山巖可能反映了島弧或弧后拉張環(huán)境；Yang et a1.(1996)也認(rèn)為庫(kù)地熔巖非常類(lèi)似于西太平洋湯加島弧拉斑玄武巖。本文依托“新疆葉城縣庫(kù)地鉻鐵礦預(yù)查項(xiàng)目”，在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)庫(kù)地蛇綠巖的野外地質(zhì)特征作了詳細(xì)考察，室內(nèi)重點(diǎn)開(kāi)展了庫(kù)地蛇綠巖中基性—超基性巖的常量、微量、稀土元素的系統(tǒng)測(cè)定和分析，并由此對(duì)庫(kù)地蛇綠巖地球化學(xué)特征及其形成環(huán)境有了較清晰的認(rèn)識(shí)。

2 地質(zhì)概況

庫(kù)地蛇綠巖位于華南板塊與塔里木板塊結(jié)合地帶的西昆侖造山帶中段，大地構(gòu)造位置位于昆侖微板塊(Ⅰ2)北昆侖晚古生代復(fù)合溝弧帶（Ⅰ21）與中昆侖微陸塊（Ⅰ22）的結(jié)合部位，以庫(kù)地—其曼于特?cái)嗔眩ㄉ呔G構(gòu)造混雜巖）帶為界，以北屬于北昆侖晚古生代復(fù)合溝弧帶，以南屬于中昆侖微陸塊（圖1）。

庫(kù)地蛇綠巖中的超鎂鐵質(zhì)堆晶巖十分發(fā)育，未見(jiàn)到枕狀玄武巖和遠(yuǎn)洋沉積巖，整體像一個(gè)南西—北東向不規(guī)則菱形的“楔子”，由北西向南東逆沖于早古生代、元古代地層上，傾向北西，傾角大于45°。超鎂鐵質(zhì)堆晶巖具有很好的巖相分異，各巖相之間呈漸變接觸，各巖相內(nèi)部也可以見(jiàn)其他巖相分布，反映了原始地幔橄欖巖部分熔融的不均一性。巖石整體具有從西向東粒度變粗、鎂鐵含量升高的趨勢(shì)，結(jié)合其整體產(chǎn)狀特征，故認(rèn)為南東端為底，北西端為頂。根據(jù)由下到上的空間關(guān)系，可以分為6 個(gè)巖相，依次為灰綠色中細(xì)粒輝橄巖相—黃綠色中細(xì)粒純橄巖相—黃綠色細(xì)粒純橄巖相—灰綠色細(xì)粒輝橄巖相—灰綠色細(xì)粒橄輝巖相—深灰色中粒輝長(zhǎng)巖相，形成橄欖巖—輝石巖—輝長(zhǎng)巖（PPG）型組合特征。

3 地球化學(xué)特征

3.1 主量元素地球化學(xué)特征

巖石地球化學(xué)分析結(jié)果（表1）顯示，超基性巖SiO2含量41.19～41.96%，富鐵鎂鈣，F(xiàn)eOT 含量較低（9.00～9.81%），MgO 含量較高（46.19～48.29%），貧Al2O3（0.48～0.58%）和CaO（0.34～1.01%），Mg#在89.90～90.38之間，反映了它們可能是二輝橄欖巖較高程度部分融熔后的殘余。輝長(zhǎng)巖的樣品僅有一個(gè)，其數(shù)據(jù)具有一定的參考，具有低MgO 富CaO（7.29%）和Al2O3（14.57%）特征，說(shuō)明在巖漿演化過(guò)程中經(jīng)歷了較強(qiáng)的結(jié)晶分異作用（富鎂鐵礦物的分離結(jié)晶）。

在Mg/Fe-[(Fe)+Mg]/Si 關(guān)系圖（圖2）上，樣品均投影在鐵鎂質(zhì)區(qū)，巖石可能在后期的蝕變中造成了鐵鎂質(zhì)的流失。在SiO2-Al2O3圖解（圖2）上，多數(shù)樣品位于貧鋁區(qū)，具有富鐵鎂貧易熔組分的特點(diǎn)，代表洋殼熔融的殘余。

圖2 庫(kù)地蛇綠混雜巖堆晶巖Mg/Fe-[(Fe)+Mg]/Si圖解和SiO2-Al2O3圖解

3.2 稀土微量元素地球化學(xué)特征

超基性巖稀土總量為（4.61～15.60）×10-6，比較接近球粒隕石的稀土總量，各稀土元素約為球粒隕石的0.2～10 倍，LREE 相對(duì)于HREE 輕微富集（LaN/YbN=1.94～12.30），在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分配圖上呈輕稀土輕微富集的右傾分布模式（圖3），HREE 接近球粒隕石數(shù)值。輝長(zhǎng)巖稀土總量為球粒隕石的10-100倍，明顯高于超基性巖的稀土總量，在分配模式圖中也呈輕稀土輕微富集的右傾模式。

超基性巖與微量元素地幔標(biāo)準(zhǔn)化曲線（圖3）顯示，微量元素中相容元素（Rb、Ba、Th、）相對(duì)富集（可能受后期巖石蝕變影響），不相容元素輕微虧損，較接近原始地幔的微量元素含量。輝長(zhǎng)巖的分布模式具有Nb、Ta 的異常，與島弧玄武巖具有類(lèi)似的分布特征，為MOR型與SZZ型蛇綠巖過(guò)渡型。

圖3 庫(kù)地蛇綠巖基性-超基性巖的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解

4 討論

野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)庫(kù)地蛇綠混雜巖的地幔巖以純橄欖巖和斜方輝橄欖巖為主，尚未發(fā)現(xiàn)二輝橄欖巖，純橄欖巖和方輝橄欖巖組成的地幔變質(zhì)橄欖巖相當(dāng)虧損，具低Al2O3(0.48～0.58%)和CaO(0.34～1.01%)特征，反映了它們是二輝橄欖巖較高程度部分熔融后的地幔殘余。隨著MgO 含量的減少，自地幔橄欖巖(Mg#90 左右)向輝長(zhǎng)巖(Mg#=38.26)減少，而Al2O3、CaO含量顯著地系統(tǒng)增加，SiO2、TiO2含量也呈逐漸增高。

輝長(zhǎng)巖巖石地球化學(xué)樣品結(jié)果表明該蛇綠巖的稀土總量屬于較低-中等，LREE略富集，稀土配分曲線平緩略右傾，Nb、Ta 負(fù)異常，說(shuō)明區(qū)內(nèi)輝長(zhǎng)巖具有一些MOR型特征，又兼具SSZ型特征。在Zr-Zr/Y圖解中輝長(zhǎng)巖落入板內(nèi)玄武巖區(qū)域極為接近和MORB型玄武巖區(qū)域。

綜合野外地質(zhì)特征和地球化學(xué)數(shù)據(jù)我們初步認(rèn)為庫(kù)地蛇綠巖形成于緩慢擴(kuò)張的弧后盆地環(huán)境。這種構(gòu)造環(huán)境一方面有利于原始地幔巖漿的分異，超鎂鐵質(zhì)成分有充足的時(shí)間結(jié)晶沉積，但另一方面，這種構(gòu)造環(huán)境很難形成大型洋盆，并且極易夭折，造成弧后盆地發(fā)育時(shí)間太短，限制超鎂鐵質(zhì)巖的發(fā)育規(guī)模。