新疆塔什庫(kù)爾干縣南蛇綠混雜巖帶地質(zhì)特征及其意義

［摘要］新疆西昆侖地區(qū)受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)影響，強(qiáng)烈上升形成“亞洲的脊柱”。該地區(qū)發(fā)育于青藏高原“第五縫合帶”，本次研究的哈尼沙里地蛇綠混雜巖亦是其中的一部分。通過(guò)對(duì)該蛇綠混雜巖地質(zhì)特征的研究，認(rèn)為該蛇綠巖受到強(qiáng)烈的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造，蝕變特征明顯；從巖石地球化學(xué)（具島弧火山巖特點(diǎn)）上看，蛇綠巖的形成環(huán)境可能是島弧—弧后盆地；年代學(xué)數(shù)據(jù)（429±13 Ma）顯示該蛇綠巖的形成時(shí)間為早古生代，在大洋碰撞閉合后隆升。

［關(guān)鍵詞］西昆侖；蛇綠混雜巖；多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)；早古生代

西昆侖位于青藏高原的西北邊緣，北鄰塔里木盆地，西延至帕米爾，南接喀喇昆侖，是研究阿爾卑斯—喜馬拉雅特提斯構(gòu)造域和古特提斯構(gòu)造域極為重要的關(guān)鍵地區(qū)（圖1）。研究西昆侖超鎂鐵質(zhì)巖及相關(guān)巖石地球化學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)格架對(duì)闡明西昆侖的構(gòu)造演化和青藏高原及中亞的大地構(gòu)造及區(qū)域成礦前景等具有重要意義。

自汪玉珍報(bào)道了屬“古洋殼殘片”的庫(kù)地蛇綠巖以來(lái)，眾多學(xué)者在新疆西昆侖等地區(qū)展開(kāi)了對(duì)蛇綠巖的研究[1-3]。本次研究，通過(guò)搜集2002年中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在新疆西部開(kāi)展1∶25萬(wàn)區(qū)調(diào)填圖成果[4]，針對(duì)塔什庫(kù)爾干縣哈尼沙里地地區(qū)是否存在蛇綠巖進(jìn)行實(shí)地考察。認(rèn)為哈尼沙里地確實(shí)存在一條蛇綠混雜巖帶，該蛇綠混雜巖帶的存在，對(duì)研究青藏高原及中亞的大地構(gòu)造及區(qū)域成礦前景等具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

本次研究的哈尼沙里地蛇綠混雜巖位于塔什庫(kù)爾干縣達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng)南哈尼沙里地地區(qū)（圖2），中巴公路1830 km處路東溝內(nèi)。溝口處出露一套玄武巖，發(fā)育有硅質(zhì)巖、碳酸巖的夾層，絕大多數(shù)玄武巖已蝕變?yōu)榫G片巖，保留有塊狀、含氣孔杏仁狀和殘余枕狀構(gòu)造。沿溝向東南方向，兩側(cè)出露大面積的輝長(zhǎng)巖，并有輝綠巖脈的穿入，溝內(nèi)河道中可見(jiàn)大量的蛇紋巖轉(zhuǎn)石。溝上游最東端為一高山，在其西南側(cè)的山坡上發(fā)現(xiàn)有蛇紋巖的殘積露頭，面積不大，風(fēng)化強(qiáng)烈，判斷其呈透鏡體狀存在于輝長(zhǎng)巖之中。由于受后期構(gòu)造作用的改造，已很難恢復(fù)原貌。

該蛇綠混雜巖侵位于二疊紀(jì)溫泉溝組地層之中。溫泉溝組主要由灰色、灰黑色的炭質(zhì)板巖、鈣質(zhì)板巖、石英細(xì)砂巖粉砂巖、泥質(zhì)板巖等巖石組成，變質(zhì)較淺，為海相或邊緣海相沉積。此次考察，在蛇綠混雜巖北部的溫泉溝組地層中發(fā)現(xiàn)了筆石和海百合莖化石[5]，從而證明了以前一直被劃分到二疊紀(jì)之中的溫泉溝組，應(yīng)該代表志留—奧陶紀(jì)早古生代的沉積。

2 巖石學(xué)及巖石地球化學(xué)

2.1 超基性巖類

哈尼沙里地蛇綠混雜巖帶的超基性巖（圖3a）主要是蛇紋巖、方輝橄欖巖及橄欖方輝輝石巖。呈透鏡體產(chǎn)狀出露于堆晶輝長(zhǎng)巖之中，野外僅發(fā)現(xiàn)一處露頭，面積不大，但多見(jiàn)磚石。巖石多呈黑綠色或灰黑色塊狀或片狀構(gòu)造。巖石普遍受到強(qiáng)烈蝕變，最主要的是蛇紋石化，還有局部滑石化、透閃石化、菱鎂礦化。鏡下觀察到樣品大多數(shù)由蛇紋石組成，很難見(jiàn)到橄欖石殘余體，細(xì)鱗片狀的蛇紋石集合體與磁鐵礦交織在一起，偶爾能見(jiàn)到它形輝石的殘晶，除蛇紋石外還有少量的蝕變礦物滑石和菱鎂礦。超基性巖的稀土總量為19.13×10-6～19.41×10-6，（La/Yb）N=4.20～6.56，輕重稀土有較為明顯的分異（圖4），微量元素蛛網(wǎng)圖見(jiàn)圖5，化學(xué)成分及CIPW分子計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2 輝長(zhǎng)—輝綠巖

哈尼沙里地出露大面積的輝長(zhǎng)巖，沿山間沖溝延展近2000 m，主要以堆晶輝長(zhǎng)巖和塊狀輝長(zhǎng)巖為主，中間穿插有輝綠巖脈。整個(gè)輝長(zhǎng)—輝綠巖出露區(qū)域?yàn)槟媳眱勺襟w，其南北都為志留系淺變質(zhì)溫泉溝組地層，由于山體兩側(cè)均被第四系覆蓋，所以很難判斷輝長(zhǎng)—輝綠巖與圍巖的關(guān)系。出露的輝長(zhǎng)—輝綠巖受構(gòu)造作用的影響，發(fā)生了較深的變質(zhì)作用。多數(shù)蝕變?yōu)樾遍L(zhǎng)角閃巖、綠泥石綠簾石角閃石片巖、陽(yáng)起石片巖等。此外，區(qū)域內(nèi)還貫穿有電氣石脈；輝長(zhǎng)巖內(nèi)還發(fā)現(xiàn)有鏡鐵礦脈穿入。

輝長(zhǎng)巖（圖3b）為暗綠色—草綠色，塊狀構(gòu)造，鏡下主要為典型的斑狀結(jié)構(gòu)（圖3c），斑晶為綠色的巨大綠色普通角閃石斑晶，2～5 mm，自形程度較高，基質(zhì)為斜長(zhǎng)石、方解石和石英的充填物，伴有鉻鐵礦、磁鐵礦等礦物，常見(jiàn)電氣石。

輝綠巖蝕變?yōu)榫哂酗@微斑狀結(jié)構(gòu)的角閃石片巖，角閃石和斜長(zhǎng)石表現(xiàn)出明顯的拉伸線理。

哈尼沙里地輝長(zhǎng)—輝綠巖的常量、微量、稀土元素豐度見(jiàn)表2。

2.3 玄武巖

哈尼沙里地出露的大量玄武巖，主要呈塊狀、含氣孔和杏仁狀構(gòu)造為主，另有部分枕狀構(gòu)造的殘余（圖3d）。在火山巖中夾有紫紅色、灰白色的硅質(zhì)巖夾層。整套玄武巖蝕變較深，綠泥石化、綠簾石化、陽(yáng)起石化、黝簾石化、角閃石化均常見(jiàn)，并有電氣石脈的貫穿。

玄武巖的SiO2的含量在48%～56%，有明顯向安山巖過(guò)渡的趨勢(shì)。除少量樣品外，多數(shù)樣品顯示出富Na的特征，屬于典型的鈉質(zhì)玄武巖。根據(jù)TAS化學(xué)分類和微量元素化學(xué)分類（圖6），主要的火山巖為玄武巖、玄武安山巖、安山巖及少量粗面巖，在AFM圖解（圖7）上，樣品點(diǎn)集中在Th和Ca這兩個(gè)系列之間，并靠近CA線。

哈尼沙里地基性火山巖微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表3，其原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線見(jiàn)圖8。從圖中可以看出，除個(gè)別樣品的可遷移元素（Rb、Ba、Th）配分模式有所變化外，其他火山巖樣品微量元素配分模式總體特征較為相似；相對(duì)富集大離子親石元素（LILE），Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損明顯，具有島弧火山巖的特征。稀土元素配分模式見(jiàn)圖9，巖石的稀土總量56×10-6～102×10-6之間，（La/Yb）N=2.93～6.96，輕稀土有明顯的富集，Eu有輕微的負(fù)異常，表現(xiàn)出島弧火山巖的特點(diǎn)。

3 構(gòu)造環(huán)境解釋

玄武巖在各個(gè)不同的構(gòu)造環(huán)境及構(gòu)造演化階段均有分布，因此它是確定板塊構(gòu)造環(huán)境的重要指示。作為造山帶中古洋殼殘余蛇綠巖中的玄武巖是特殊構(gòu)造環(huán)境下的產(chǎn)物，因而具有較為特殊的地球化學(xué)組成。

在Mullen提出的以玄武巖中氧化物TiO2、MnO和P2O5的成分為端元組分來(lái)判斷構(gòu)造環(huán)境的判別圖（圖10a）中，可以看到，大多數(shù)樣品集中在島弧玄武巖和洋中脊玄武巖的重疊過(guò)渡區(qū)。在Pearce and Can的構(gòu)造圖解上（圖10b、c）可以看到，樣品集中落在島弧、洋底和鈣堿性玄武巖的重疊區(qū)域。利用難遷移的高場(chǎng)強(qiáng)元素Th、Hf、Ta的相對(duì)含量來(lái)區(qū)分構(gòu)造環(huán)境，也可以取得很好的效果，在Wood的Th-Hf-Ta圖解（圖10d）中，可以看到樣品均落在島弧范圍內(nèi)，這與微量和稀土的特征一致。

從各種構(gòu)造判別圖上可以看出，哈尼沙里地地區(qū)的火山巖兼有鈣堿性玄武巖和島弧玄武巖的特征，因此該蛇綠巖形成的環(huán)境可能為島弧或者弧后盆地，受陸緣物質(zhì)的影響可能較大，類似于今天的日本海。蛇綠巖中輝長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb定年為429±13 Ma（圖11），大致可以認(rèn)為該蛇綠巖形成于早古生代。

4 討論

近年來(lái)的研究工作已初步確定了西昆侖的構(gòu)造性質(zhì)和大地構(gòu)造演化特征[6，7]，在西昆侖識(shí)別出了青藏高原的第三，第四和第五縫合帶，確定了庫(kù)地蛇綠巖（第五縫合帶）屬于早古生代“原特提斯”（Proto-Tethys）大洋巖石圈，指出了昆侖造山帶是原特提斯洋閉合的產(chǎn)物[8]。

庫(kù)地蛇綠巖是整個(gè)昆侖山地區(qū)保存最好的蛇綠巖套之一，是青藏高原“第五縫合帶”的重要組成部分[9]。庫(kù)地蛇綠巖主要由變質(zhì)橄欖巖、堆晶輝長(zhǎng)巖、火山熔巖和最上部的復(fù)理石組成。其中火山熔巖和上覆的復(fù)理石組成了西昆侖依莎克群的主體[10]。長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)庫(kù)地蛇綠巖所代表的構(gòu)造背景一直存在不同的認(rèn)識(shí)，有關(guān)的看法包括成熟的大洋盆地、洋脊[11]、上俯沖帶（SSZ）的環(huán)境、不成熟的早期島弧[12]、弧后盆地[13]和洋內(nèi)弧[14]等多種構(gòu)造環(huán)境。年代上有庫(kù)地混雜巖中發(fā)現(xiàn)得早古生代的放射蟲(chóng)化石[15]及庫(kù)地蛇綠巖中斜長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡[16]的有力證據(jù)，西昆侖存在早古生代的構(gòu)造帶應(yīng)無(wú)疑問(wèn)。研究顯示，此次發(fā)現(xiàn)的蛇綠混雜巖也為形成在早古生代，它究竟是原特提斯閉合的產(chǎn)物還是古特提斯閉合的殘留，與庫(kù)地蛇綠巖之間的關(guān)系到底如何，還需要進(jìn)一步的研究。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)哈尼沙里地蛇綠混雜巖地質(zhì)、巖石學(xué)、礦物學(xué)和地球化學(xué)的研究，可得出如下結(jié)論：

（1）從巖石組合上來(lái)看，哈尼沙里地有強(qiáng)蛇紋石化的方輝橄欖巖、堆晶結(jié)構(gòu)變輝長(zhǎng)變玄武巖，基本上可以確認(rèn)是一條受構(gòu)造解體的蛇綠混雜巖帶；

（2）巖石蝕變較強(qiáng)，基本上不保留有原巖的礦物成分和結(jié)構(gòu)，從地球化學(xué)研究看，該蛇綠巖的形成環(huán)境可能是島弧—弧后盆地；

（3）年代學(xué)的證據(jù)顯示該蛇綠巖的形成時(shí)間為早古生代，其可能的形成環(huán)境為島弧或者弧后盆地，在大洋碰撞閉合后隆升。

該地區(qū)還需進(jìn)一步研究，如：西昆侖地區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的所有蛇綠巖之間的時(shí)空關(guān)系、成因關(guān)系等。根據(jù)目前的認(rèn)識(shí)，哈尼沙里地地區(qū)的蛇綠巖與傳統(tǒng)的大地構(gòu)造格局（槽臺(tái)學(xué)說(shuō)）難以吻合。因此，西昆侖大地構(gòu)造格局的劃分應(yīng)進(jìn)行更為詳細(xì)的考察研究。根據(jù)目前的研究，可以猜想在早古生代存在有一個(gè)廣闊的大洋，大洋之中海山、島弧都很發(fā)育，類似今天的西南太平洋的多島洋，隨著羌塘地體和北邊塔里木的碰撞，使得大洋內(nèi)的島弧和弧后盆地得以保存。

致謝：感謝河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所李俊錄高級(jí)工程師在資料搜集及探討相關(guān)學(xué)術(shù)觀點(diǎn)時(shí)提供的大力支持與幫助！

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