准噶尔盆地周缘蛇绿岩带的综合对比研究

汪双双，焦 鑫

(西北大学 地质学系 大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)

蛇绿岩是一套包括洋壳和上地幔单元的岩石组合，通常与深海沉积物和(或)板块的俯冲、拼合及碰撞作用所产生的一套岩石组合伴生产在古板块缝合带或其附近，代表古洋盆消减的残迹”［1］。蛇绿岩是古洋盆俯冲、消减、陆陆碰撞造山过程中，以构造就位的方式，增生在大陆边缘或造山带中的大洋不同岩石圈残余片段。因其构造就位方式和就位过程及就位之后的构造变形改造，造山带中的蛇绿岩几乎全为蛇绿混杂岩。“它们由无序的、被构造肢解的大洋岩石圈碎块组成”［1］。因此，蛇绿岩、蛇绿混杂岩带是恢复古洋盆，确定古板块缝合带的关键证据之一。

蛇绿岩和蛇绿混杂岩形成时代的确定对古洋盆恢复至关重要，必须依据不同岩类的同位素定年和古生物(特别是硅质岩中的放射虫)进行综合分析。只有采用多学科交叉、深入进行蛇绿岩、蛇绿混杂岩的定时、定性、定位研究才能客观合理恢复古洋盆。长期以来，各位学者对新疆地区古生代洋、陆格局的研究分析存在争议，尤其对准噶尔地区而言分歧更大［2－9］。本文通过对准噶尔盆地周缘蛇绿岩和蛇绿混杂岩的综合对比分析，为该地区古生代的构造演化提供依据。

1 区域地质

准噶尔地区属中亚巨型(或称乌拉尔 －蒙古)复合造山带在中国境内的重要组成部分。该区块北隔中蒙之间的阿尔泰山和蒙古萨彦岭与西伯利亚地块相接，南隔南天山与塔里木地块相依。准噶尔盆地及其相邻地区处于欧亚大陆腹地，现今的区域地质突出显示造山带和沉积盆地镶嵌共存、呈近东西向分布的陆内盆山构造格局(图1)。该格局主要由准噶尔盆地和吐鲁番 －哈密、三塘湖、伊犁等小盆地及其周缘环绕的阿尔泰造山带、天山造山带、博格达造山带共同组成(图1)。

准噶尔盆地周缘蛇绿岩、蛇绿混杂岩，绝大多数是被构造肢解的非层序性蛇绿岩，以构造关系就位于区域前寒武纪到石炭纪不同时代地层之中，常沿逆冲断层带或韧性剪切带呈断续带状分布，并发生强烈变形和不同程度变质，记录了本区震旦纪至石炭纪洋盆扩张形成、俯冲消减增生，陆陆碰撞增生的过程。依据准噶尔盆地及邻区近年来区域地质研究取得的一系列新成果，特别是对区内诸多蛇绿岩、蛇绿混杂岩带及岩浆活动定时、定性的深入综合分析，本文认为准噶尔盆地东、西部目前已确定两条蛇绿岩、蛇绿混杂岩带:准噶尔北部蛇绿岩带和准噶尔南部蛇绿岩带。准噶尔北部蛇绿岩带是指额尔齐斯构造带以南、准噶尔盆地北部及其东西邻区范围内分布的蛇绿岩，包括塔尔巴哈台的库吉拜蛇绿岩、洪古勒楞－和布克赛尔蛇绿岩带以及扎河坝 －阿尔曼太蛇绿岩带。准噶尔南部蛇绿岩是指北天山缝合带以北、准噶尔盆地南部及其东西邻区范围内分布的蛇绿岩，包括准西部北东向分布的达拉布特蛇绿岩带和准东部北西西向分布的克拉麦里蛇绿岩带等。本文主要对这两条蛇绿岩带进行定时、定性、定位研究，探讨准噶尔洋的构造演化过程。

图1 西北地区盆、山构造格局简图

2 塔尔巴哈台－洪古勒楞－扎河坝－阿尔曼太蛇绿岩带

塔尔巴哈台－洪古勒楞－扎河坝－阿尔曼太蛇绿岩带由西准噶尔北部的洪古勒楞－塔尔巴哈台蛇绿岩带与东准噶尔北部的扎河坝－阿尔曼太蛇绿岩带构成，为早古生代蛇绿岩带［4，10］，其中含奥陶 －志留纪(O－S)的放射虫。据张元元和郭召杰［11］，塔尔巴哈台库吉拜蛇绿岩、和布克赛尔 －洪古勒楞蛇绿岩以及扎河坝－阿尔曼太蛇绿岩均在早奥陶世已经形成，大部分以断层侵位的形式侵位于泥盆纪 －石炭系火山－沉积地层中，这三段蛇绿岩在形成时代、区域地质以及地球物理特征等方面具有可对比性，是一条贯穿东、西准噶尔的蛇绿岩带。塔尔巴哈台－洪古勒楞－扎河坝－阿尔曼太蛇绿岩带往西可能与哈萨克斯坦境内的西塔尔巴哈台蛇绿岩带与扎乌尔一塔金蛇绿岩带相连［12］。

塔尔巴哈台－洪古勒楞－扎河坝－阿尔曼太蛇绿岩带代表的大洋盆可能从新元古代晚期开始孕育，发育的鼎盛时期是寒武纪至早、中奥陶世，晚奥陶世到早志留世为其萎缩、闭合时期［13］。该蛇绿岩带主要的年代学依据有(表1):安山玢岩、辉绿岩与堆晶辉长岩等样品的全岩 Sm－Nd等时线年龄为561Ma［14］;斜辉橄榄岩和蛇纹石化橄榄岩的全岩 Sm－Nd等时线年龄为479 Ma［15］;洪古勒楞蛇绿岩中堆晶辉长岩的SHRIMP锆石 U －Pb年龄为 471 Ma［11］;阿尔曼太蛇绿岩中斜长花岗岩的 SHRIMP锆石 U－Pb年龄为 503 Ma［16］;扎河坝蛇绿岩中层状辉长岩的SHRIMP锆石U－Pb年龄为489 Ma［17］;扎河坝蛇绿岩中斜长花岗岩的 SHRIMP锆石 U－Pb年龄为495 Ma［11］。西端扎河坝蛇绿岩以及兔子泉蛇绿岩构造侵位于中上泥盆统火山－沉积地层中，其上被下石炭统南明水组覆盖［11］。扎河坝 －阿尔曼太蛇绿岩带南侧发育的早古生代野马泉弧构造，被晚志留世或早泥盆世地层不整合覆盖［18，19］。阿尔曼太蛇绿岩的南北两侧广泛发育晚古生代的后碰撞花岗岩，形成时限330～290 Ma［20－22］。据此本文认为该蛇绿岩带是早古生代存在的古洋盆的洋壳残片，该洋盆至少是早石炭世之前已经关闭。

牛贺才等［23－25］在扎河坝蛇绿混杂岩中相继发现了石英菱镁岩、石榴辉石岩和石榴角闪岩等超高压变质岩石，并对扎河坝超髙压石英菱镁岩中多硅白云母的40Ar/39Ar法获得了281.6±2.5 Ma的定年信息，该年龄值代表超高压石英菱镁岩的折返年龄，证实在扎河坝蛇绿混杂岩带内确实存在着超深俯冲后折返的洋壳。石榴角闪岩、石英菱镁岩及石榴辉石岩等超高压变质岩的存在表明扎河坝蛇绿岩带是一条大洋板块的超深俯冲带［23－25］。这条蛇绿岩带很可能代表着古亚洲洋壳的增生，是西伯利亚板块与哈萨克斯坦－准噶尔板块的缝合带。

3 达拉布特－克拉麦里蛇绿岩带

达拉布特－卡拉麦里蛇绿岩带主要由西准噶尔的达拉布特蛇绿岩带与东准噶尔的卡拉麦里－塔克札勒－大黑山蛇绿岩带组成。该蛇绿岩带往东与蒙古南部的佐林蛇绿岩带相连，往西可能与哈萨克斯坦境内的依特木伦金蛇绿岩带与阿卡德尔蛇绿岩带相连［12］。

西准噶尔南部的达拉布特蛇绿岩沿达拉布特断裂呈串珠状且北东向出露。对达尔布特蛇绿混杂岩的形成环境，各位学者存在不同认识:(1)西安地质研究所研究认为属小海盆［26］，不属增生洋脊产物，为有别于特提斯科迪勒拉型的一种新类型［27，28］;(2)何国琦等［4］主要依据堆晶辉长岩低 Mg、富Al，认为属弧后盆地构造环境，刘希军等［29］和辜平阳等［30］的研究支持这一观点;(3)霍有光［31］认为达拉布特蛇绿岩主要产于大洋环境，雷敏等［32］也认为达尔布特蛇绿岩形成于大洋中脊。区域地质研究表明，西准噶尔达尔布特断裂两侧地层均为下石炭统，为稳定火山 －沉积序列，岩石组合特征相同，具有很好的可比性，表明其不是分割两侧不同板块的板块缝合带。说明达尔布特断裂可能形成于弧后盆地拉张环境，其深大断裂为镁铁－超镁铁质岩浆上涌的通道，或是在弧后盆地闭合过程中形成的推覆构造，其并非代表洋盆闭合的板块缝合带。这条蛇绿岩带不能代表不同板块之间的缝合带。

东准噶尔南部的卡拉麦里蛇绿岩带西起卡拉麦里清水泉，南明水以东，经巴里坤塔克札勒、伊吾大黑山与蒙古南部的佐连、内蒙索伦山、贺根山蛇绿岩相接。前人对卡拉麦里蛇绿岩带形成的构造环境有不同看法，包括:(1)该蛇绿岩带是古亚洲洋的闭合线［19］，代表中亚一级构造缝合带［3，33，34］;(2)该蛇绿岩带是弧后盆地或边缘盆地的产物［35，36］;(3)卡拉麦里蛇绿岩形成于弧前环境［37，38］;(4)基于塔克札勒蛇绿混杂岩(位于卡拉麦里蛇绿岩带内东部)中玄武岩具有玻镁安山岩的部分特征，卜国民［39］认为该蛇绿岩带为弧前扩张环境的产物;(5)刘希军等［29］的研究认为该蛇绿岩带镁铁质岩既表现出岛弧特征，又呈现MORB的地球化学特征，该蛇绿岩更可能形成于受洋脊俯冲消减带或弧前扩张环境。区域地质研究表明，卡拉麦里蛇绿岩构造侵位于泥盆纪和早石炭世地层中，与其伴生的硅质岩中放射虫时代为早石炭世［40，39］，其两侧地层的动物群化石均为志留纪晚期图瓦贝动物群［41］。以上表明卡拉麦里蛇绿岩带并非古亚洲洋闭合的缝合带，但是克拉麦里蛇绿混杂岩带内 N－MORB、T－MORB与OIB三种不同火山岩岩石组合的确定，表明克拉麦里地区曾经历过一个比较完整的大洋发生、发展与消亡的过程。

达拉布特－克拉麦里蛇绿岩带可能代表着次一级的晚古生代洋盆。该条蛇绿岩所获得的年龄数据如下(表1):达拉布特蛇绿岩辉长岩的Sm－Nd等时线年龄为395±12 Ma［42］，达拉布特蛇绿岩 LA－ICP－MS锆石 U－Pb同位素年龄为391±6 Ma［30］，克拉麦里蛇绿岩斜长花岗岩 SHRIMP锆石 U－Pb年龄为 373±10 Ma［43］，克拉麦里蛇绿岩辉长岩SHRIMP锆石 U －Pb年龄为 330 ±1.6 Ma［44］。克拉麦里蛇绿岩被薄层含蛇绿岩成分、发育纳缪尔期G带菊石化石Gastrioceros sp.和 Eoasianites sp.的砾岩层不整合覆盖，其上部大洋硅质岩中含放射虫、高级疑源类、小软舌螺及小壳类等化石，据此推断蛇绿岩的时代不晚于早泥盆世［45］。另外，舒良树等［40］对南明水地区与卡拉麦里蛇绿岩相关的红色硅质岩研究，发现了丰富的晚泥盆世法门期－早石炭世杜内期放射虫，克拉麦里蛇绿岩被下石炭统南明水组不整合覆盖，且在不整合面之上的地层中出现了晚石炭世早期纳缪尔斯G带菊石化石［45］，该区代表碰撞后伸展阶段的姜巴斯套组粗面岩 SHRIMP锆石 U －Pb年龄为 319 Ma±2 Ma［44］，表明克拉麦里大洋可能从晚志留世开始孕育，中－晚泥盆世发育达到顶峰，早石碳世早期洋盆开始发生俯冲、消减，并于早石碳世晚期闭合。西准噶尔达拉布特大洋的发育略早于卡拉麦里大洋。

表1 准噶尔地区蛇绿岩年龄分布统计表

4 结语

准噶尔北部的塔尔巴哈台－洪古勒楞－扎河坝－阿尔曼太蛇绿岩带主要形成于早古生代(503～470 Ma)，并可延至晚古生代，该蛇绿岩带所代表的早古生代洋盆于早石炭世之前关闭，可能代表着西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块间的缝合带。准噶尔南部的达拉布特－克拉麦里蛇绿岩带形成于晚古生代(391～329 Ma)，具弧后扩张洋盆性质，该洋盆可能从晚志留世开始孕育，中－晚泥盆世发育达到顶峰，早石碳世早期洋盆开始发生俯冲、消减，并于早石碳世晚期闭合，该蛇绿岩带不具板块缝合带性质。

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