新疆祁漫塔格地區(qū)奧陶紀(jì)蛇綠巖巖石學(xué)特征、形成環(huán)境及形成時(shí)代的探討①

陳國輝 李玥 張婉瑩 劉建偉 白超 白世恒

中化地質(zhì)礦山總局陜西地質(zhì)勘查院，陜西 西安 710065

為了提高青藏高原北部空白區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查研究程度，為“西部大開發(fā)”提供資源戰(zhàn)略基地和基礎(chǔ)資料，在祁漫塔格紅土嶺地區(qū)開展1:5 萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目。祁漫塔格地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)東南部，新疆維吾爾自治區(qū)和青海省交界處，本次1:5萬區(qū)礦調(diào)項(xiàng)目在祁漫塔格山南緣與東昆侖北坡結(jié)合帶中發(fā)現(xiàn)蛇綠混雜巖，昆侖山北部祁漫塔格地區(qū)發(fā)現(xiàn)蛇綠混雜巖帶，該巖帶由基質(zhì)和構(gòu)造塊體兩部分構(gòu)成，巖石組成為堆晶輝橄巖、堆晶輝石巖、堆晶輝長巖以及枕狀玄武巖[1]。

1 概述

新疆祁漫塔格地區(qū)蛇綠混雜巖帶，由基質(zhì)和構(gòu)造塊體兩部分組成，主要分布在小黑山與玉古薩依以北之間，在艾里木薩依以西及豹子溝以東和阿達(dá)灘北長溝以西小面積分布輝綠（玢）巖及超鎂鐵質(zhì)巖（圖1）。

圖1 區(qū)域蛇綠混雜巖分布圖Fig 1 Regional distribution of ophiolitic melanges

這些構(gòu)造塊體往往沿祁漫塔格主脊斷裂及其兩側(cè)的次級(jí)斷裂分布，被后期各時(shí)期酸性巖漿侵入活動(dòng)肢解，呈許多大小不同，無序無根，且被不同程度改造的構(gòu)造塊體而賦存在基質(zhì)奧陶紀(jì)祁漫塔格群及中晚志留世楚隆斯帕坦組中?；|(zhì)巖石由輕變質(zhì)的綠片巖相碎屑巖、碳酸鹽巖相和角閃巖相角閃片巖、透輝透閃石巖、透閃變粒巖、硅線黑云片巖、黑云斜長片巖等變質(zhì)相不同的巖石共生構(gòu)成，從而得出蛇綠混雜巖帶基質(zhì)不僅有疑源類奧陶紀(jì)藻類化石淺變質(zhì)的碎屑巖-碳酸鹽巖建造的巖石，且有角閃巖相巖石地層的存在，充分證明其構(gòu)成的復(fù)雜性，從而認(rèn)為是奧陶紀(jì)-志留紀(jì)末斷陷變質(zhì)作用的產(chǎn)物[2-4]。

按照蛇綠巖的分布及出露情況，恢復(fù)蛇綠巖組合的正常層序（由底→頂）為：變質(zhì)橄欖巖→堆晶輝橄巖→堆晶輝長巖、塊狀輝長巖→輝石閃長巖（石英閃長巖）→輝綠（玢）巖墻→基性熔巖和放射蟲硅質(zhì)巖（區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)這一端元，而東鄰區(qū)有較典型的枕狀玄武巖和硅質(zhì)巖）[5-6]。

2 巖石特征

2.1 變質(zhì)橄欖巖（OΣ）

區(qū)內(nèi)變質(zhì)橄欖巖不發(fā)育，主要分布在帕奇通西-玉古薩依以北的地區(qū)，由四個(gè)小巖體組成，受玉古薩依斷裂控制。其次在豹子溝東約5km 處出露一個(gè)小巖體。變質(zhì)橄欖巖由細(xì)粒橄欖巖、蛇紋石巖、純橄巖及斜輝橄欖巖構(gòu)成，巖石大多蝕變，具蛇紋石化、白云巖化及菱鎂蛇紋石化等現(xiàn)象，呈墨綠色、暗灰綠色。

巖石由橄欖石、輝石、鉻尖晶石、磁鐵礦等礦物組成，普遍呈它形粒狀、葉片狀，巖石為纖維變晶結(jié)構(gòu)，發(fā)生蛇紋石化蝕變，橄欖石部分或完全蝕變?yōu)樯呒y石，呈橄欖石假象，局部可見網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)；輝石多呈柱狀，蝕變?yōu)榇伍W石。巖石尚可見綠泥石、白云石、菱鎂礦等蝕變礦物，且見少量鉻尖晶石、磁鐵礦等副礦物。

2.2 堆晶巖及塊狀輝長巖（Oν）

區(qū)內(nèi)堆晶巖及塊狀輝長巖出露較齊全，為蛇綠混雜巖的主體部分，出露面積約6.2km2,主要分布在小黑山以南及玉古薩依以北地區(qū)，一般呈構(gòu)造塊體侵位于奧陶系祁漫塔格群（Oqm）及中-上志留統(tǒng)楚隆斯怕坦組（S2-3c）中。結(jié)合東鄰區(qū)十字溝、東溝蛇綠巖的研究資料，巖石組合由灰黑色-深灰色輝橄巖、輝石巖、斜長巖、角閃巖、輝長巖等具堆晶結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造的巖石構(gòu)成。調(diào)查區(qū)內(nèi)以塊狀輝長巖為主，具堆晶結(jié)構(gòu)的巖石不發(fā)育。

蝕變輝橄巖：巖石呈灰黑色、墨綠色，由斜方輝石假象、橄欖石假象、磁鐵礦組成。斜方輝石已完全被纖閃石、綠泥石、方解石交代；橄欖石已完全被纖維狀蛇紋石和透閃石、綠泥石交代，且有少量磁鐵礦析出。

蝕變輝長巖：巖石呈灰黑色，具輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由基性斜長石假象、輝石假象組成?；孕遍L石在次生變化后已完全被鈉長石、黝簾石交代；普通輝石已完全被綠泥石、纖閃石交代，變形較明顯。

灰黑色黑云母輝長巖：巖石呈灰黑色、暗灰色，普遍遭受綠泥石化、綠簾石化，局部可見褐鐵礦化。巖石為中細(xì)粒輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，野外局部露頭可見淺、暗色礦物相間的堆晶結(jié)構(gòu)，但不發(fā)育。巖石由拉長石（40%～60%）、普通輝石（25%～35%）、黑云母（10%～20%）、角閃石（3%）、石英（0～1%）等組成。副礦物有磷灰石（＜1%～2%）、榍石（＜1%）、磁鐵礦（＜1%）等。

深灰色斜長巖：巖石出露極少，往往與輝長巖共生，具相變過渡關(guān)系。巖石呈深灰色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，其組成礦物為斜長石（95%）、黑云母（3%）、石英（2%）。副礦物僅見磷灰石（＜1%）。

2.3 巖漿分異體

蛇綠巖漿分異體一般出現(xiàn)在堆晶雜巖、塊狀輝長巖之后，典型的巖石為灰色斜長花崗巖，少數(shù)有閃長巖類-花崗閃長巖的分異產(chǎn)物。從原1：25 萬資料看未發(fā)現(xiàn)蛇綠巖漿分異體的報(bào)道，但在調(diào)查區(qū)小黑山東的輝長巖大多被中-酸性的分異產(chǎn)物包圍，形成孤立體（影像中為大小不等的黑色色階），彼此間為漸變過渡關(guān)系。從宏觀資料分析，其先后關(guān)系為：黑云母輝長巖-黑云母輝石閃長巖黑云母閃長巖的結(jié)晶分異的產(chǎn)物。這一新發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了祁漫塔格早古生代蛇綠混雜巖演化中的缺失部分[7]。

輝石閃長巖：巖石呈黑色，具半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由更-中長石（45%）、普通輝石（20%～45%）、普通角閃石（5%～25%）、黑云母（10%）及微量石英、黝簾石組成。副礦物有磷灰石、榍石、磁鐵礦等。

閃長巖（石英閃長巖）：巖石呈灰綠色-灰黑色，半自形中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由更-中長石（40%～55%）、微斜長石（0～15%）、普通角閃石（5%～40%）、黑云母（5%～25%）、透輝石（0～5%）、石英（＜1%～5%）、絹云母（0～3%）組成。副礦物有磷灰石、磁鐵礦，個(gè)別薄片中可見次生菱鐵礦。

2.4 基性巖墻

輝綠巖、輝綠玢巖是組成基性巖墻的主要巖石，一般多侵入于上述各單元中，產(chǎn)狀大體與區(qū)域構(gòu)造線的方向一致，巖墻厚度一般在幾米至幾十米。在艾里薩依溝的西部（豹子溝幅）二疊紀(jì)石英閃長巖中殘留一塊面積為0.5km×0.8km 的輝綠（玢）巖體，直角溝幅有3 個(gè)小巖體出露。

巖石呈深灰綠色、暗綠色，為輝綠結(jié)構(gòu)或糜棱結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由普通輝石或斜長石、普通輝石假象及少量黃鐵礦等不透明礦物組成。斜長石多數(shù)或完全被鈉長石化、綠泥石化，暗色礦物多數(shù)被綠泥石、纖閃石交代。

2.5 基性熔巖及硅質(zhì)巖

區(qū)內(nèi)未出現(xiàn)基性熔巖及硅質(zhì)巖的蛇綠混雜巖的重要組成部分，在東鄰區(qū)的這類構(gòu)造塊體往往出現(xiàn)在奧陶紀(jì)碎屑巖的基質(zhì)中，由枕狀玄武巖和塊層狀玄武巖組成，硅質(zhì)巖往往與玄武巖伴生，常產(chǎn)于千枚巖或與千枚巖一起產(chǎn)出在復(fù)理石中。

基性熔巖由枕狀玄武巖及塊狀玄武巖組成。巖性為輝綠色枕狀、杏仁狀?；鋷r，由斑晶和基質(zhì)組成，另有少量杏仁。斑晶成分單一，由基性斜長石組成，全部被鈉長石化；基質(zhì)由斜長石和玻璃組成。杏仁呈不規(guī)則狀、橢圓狀，充填石英和綠泥石。

硅質(zhì)巖呈灰、灰白、灰黑色，具顯微粒狀變晶結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)，平行結(jié)構(gòu)，由微粒狀石英和少量絹云母、不透明礦物、碳質(zhì)等組成，由于受后期動(dòng)力作用影響具條帶狀構(gòu)造，石英絹云母定向排列，具平行結(jié)構(gòu)。

3 形成環(huán)境

將輝綠（玢）巖、玄武巖樣品全部投在Zr-Y豐度推測的地幔類型圖（圖2）直線下方，主要集中在2 區(qū)及2 區(qū)左側(cè)，個(gè)別投在3 區(qū)，表明祁漫塔格蛇綠巖中鎂鐵質(zhì)巖的地幔類型以過渡型地幔為主，個(gè)別為富集型地幔[8]。

Zr 及Ti 圖解（圖3）指出玄武巖、輝綠（玢）巖主體落在B 區(qū)和D 區(qū)、個(gè)別落在D 區(qū)右上方、說明它們?yōu)檠笾屑剐鋷r，是蛇綠巖組成的上洋殼部分。

TiO2-10MnO-10P2O5圖解（圖4）指出大多數(shù)樣品落在洋中脊玄武巖區(qū)（MROB）及大洋島嶼堿性玄武巖MROB 區(qū)附近，一個(gè)樣品落在鈣堿性玄武巖區(qū)。這說明鎂鐵質(zhì)巖絕大多數(shù)為洋中脊玄武巖和個(gè)別大洋島嶼的堿性玄武巖，個(gè)別樣品TiO2含量極低，可能屬于島弧性質(zhì)的鈣堿性玄武巖。

圖2 玄武巖中Zr-Y 圖解[9]Fig 2 Zr-Y Diagram in the basalt

圖3 Zr-Ti 圖解[10]Fig 3 Zr-Ti Diagram

圖4 TiO2-10MnO-10P2O5 圖解[11]Fig 4 TiO2-10MnO-10P2O5 Diagram

Ta-La 圖解（圖5）看出：玄武巖主要落在N-MROB 區(qū)，輝綠巖及個(gè)別玄武巖落在P-MROB 區(qū)，總之它們均是洋中脊玄武巖，是大洋殼的組成部分。

FeO*-MgO-Al2O3圖解（圖6）指出玄武巖、輝綠（玢）巖全部集中在1 區(qū)、3 區(qū)、4 區(qū)交匯部位。主要分布在1 區(qū)，為洋中脊及洋底的鎂鐵質(zhì)巖；少數(shù)在3、4 區(qū)，接近1 區(qū)的邊部，這些樣品可能受后期構(gòu)造和花崗巖類侵入的影響產(chǎn)生同化混染作用蝕變而致。

FeO*/MgO-TiO2圖解（圖7）及TiO2-FeO*/MgO 圖解（圖8）可以看出輝綠（玢）巖及玄武巖大多數(shù)均投在洋中脊玄武巖區(qū)，個(gè)別落在區(qū)外，在MORB 區(qū)附近（圖7），而圖8 中僅一個(gè)輝綠（玢）巖樣品落在大陸拉斑玄武巖區(qū)（CA）。

氧化物、微量元素的圖解大多數(shù)或全部顯示鎂鐵質(zhì)巖為洋中脊環(huán)境，證明祁漫塔格超鎂鐵質(zhì)巖、鎂鐵巖、鐵鎂巖的構(gòu)造環(huán)境為大洋環(huán)境，證明祁漫塔格有大洋存在，可能為有限洋盆，是由弧后盆地演化形成的有限洋盆。

圖5 Ta-La 圖解[12]Fig 5 Ta-La Diagram

圖6 FeO*-MgO-Al2O3 圖解[13]Fig 6 FeO*-MgO-Al2O3 Diagram

圖7 FeO*/MgO-TiO2 圖解[14]Fig 7 FeO*/MgO-TiO2 Diagram

圖8 TiO2-FeO*/MgO 圖解[14]Fig 8 TiO2-FeO*/MgO diagram

4 形成時(shí)代探討

蛇綠巖在區(qū)內(nèi)上賦存于奧陶紀(jì)祁漫塔格群（OQm）和中-晚志留世楚隆斯帕坦組（S2-3c）中（1：25 萬調(diào)查報(bào)告中為灘間山群），與有化石依據(jù)的晚泥盆世黑山溝組不整合接觸。區(qū)內(nèi)東鄰區(qū)灘間山群碎屑巖組硅質(zhì)巖夾層中所采集的孢粉經(jīng)南京古生物研究所伊磊明研究員鑒定，發(fā)現(xiàn)疑源類化石：Leiospaeridiasp.(光面球藻，未定種)，Lophosphaeridiumsp.(波羅的海藻，未定種)，Micrhystridiumsp.(波口藻，未定種)，Cymatiogaleasp.(球面球藻，未定種)，Leiospaeridiasp.(微刺藻，未定種)等，時(shí)代確定為奧陶紀(jì)[15]；在祁曼塔格群凝灰?guī)r中獲得Sm-Nd等時(shí)年齡469±54Ma，相當(dāng)于早奧陶世末期；在蛇綠巖輝綠巖墻（小西溝）Sm-Nd 等時(shí)線年齡449±34Ma，相當(dāng)于晚奧陶世末期；在蓋依爾南的堆晶雜巖Sm-Nd 等時(shí)線年齡為466±3.3Ma，相當(dāng)于早奧陶世末期。

依據(jù)上述的化石和同位素的佐證，祁漫塔格蛇綠巖的形成時(shí)代為奧陶紀(jì)，就位時(shí)代為志留紀(jì)末期。

5 結(jié)語

寒武紀(jì)古特提洋收斂閉合，柴達(dá)木南緣伸展拉張、裂解形成弧后盆地，繼續(xù)拉張形成祁漫塔格有限洋盆。奧陶紀(jì)為洋盆全盛期，晚奧陶世洋盆開始俯沖消減，在奧陶世末期完成了大洋巖石圈的消減，洋盆關(guān)閉。洋盆的擴(kuò)張和閉合受到柴達(dá)木陸塊與東昆侖陸塊相互作用的影響。

祁漫塔格蛇綠巖是在俯沖消減過程中以洋殼殘片構(gòu)造侵位于奧陶紀(jì)祁漫塔格群和中-晚志留世楚隆斯帕坦組中，由于受到構(gòu)造應(yīng)力作用以及多期巖漿作用的影響，蛇綠巖塊呈大小不等的無根、無序塊體構(gòu)造侵位于基質(zhì)中。

氧化物、微量元素的圖解大多數(shù)或全部顯示洋中脊環(huán)境，證明祁漫塔格超鎂鐵質(zhì)巖、鎂鐵巖、鐵鎂巖的構(gòu)造環(huán)境為大洋環(huán)境，證明祁漫塔格有大洋存在，可能為有限洋盆，是由弧后盆地演化形成的有限洋盆。