内蒙古温根C区基性－超基性侵入岩岩石学、矿物学特征

杨思思，苏尚国，侯建光，周 岱，陈孝劲，李龚健

（1.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京100083；2.中国地质调查局武汉地质调查中心，湖北 武汉541000；3.中国地质科学院，北京100037）

基性－超基性岩类主要来自于地幔岩石圈的岩浆侵入体，产出在大陆伸展背景下，是一种特殊的岩浆类型，国内外学者已经开展了许多相关的研究（李江海等，1997；Gibson et al.，2000；Li et al.，2000，2001，2005，2007；苏尚国等，2004；Naldrett，2005a，b；Ripley and Li，2007；Bryan and Ernst，2008；Zhang et al.，2009，2011），内蒙古温根基性－超基性岩体发育与海西中晚期侵入岩浆活动关系密切（吕林素等，2007），也为内蒙古温根地区地球动力学、大地构造演化提供了示踪信息，前人针对温根基性－超基性岩体做过岩石、矿物学的研究较少，本文在借鉴和总结前人的基础上选定在内蒙古温根地区发现的基性－超基性岩类作为研究对象，开展岩石学、矿物学研究，探讨基性－超基性岩体岩石、矿物学特征。

1 地质背景及样品采集

内蒙古温根基性－超基性岩岩体群（图1）位于华北地台西北缘，河套平原北侧，东距乌拉特中旗海流图镇40km，包头市西北方向180km，内蒙古温根c区发育古生代造山带为特征位于华北板块北缘、川井－白云鄂博深断裂南缘，是东亚－中亚巨型造山拼贴带的组成部分。内蒙古温根c区大地构造演化可以分为三个阶段（邵济安，1991）：①华力西期深断裂形成了大地构造基本格局，基性岩浆上侵构成了本区岩基；②燕山期断裂与华力西期深断裂相交，岩浆上侵构成了本区成岩带；③喜山期形成断裂与燕山期断裂相交，控制了地表岩株、岩脉的产出形态。本文研究的基性－超基性岩类覆盖了温根C区的大部分地区，温根岩体群是德尔森岩带的一部分，主要由五个独立的小岩体组成，面积0.5～15km2不等，主要为辉长岩组成，部分出露超基性的橄榄岩、纯橄岩，温根C为其中基性程度最高的岩体（图2），岩性包含了辉长岩、橄榄辉长岩、橄长岩、单斜辉橄岩、纯橄岩和角闪石岩等，具有较好的代表性，温根C岩体平面呈近椭圆形，近NNE向延伸，面积3.92km2。岩体西北部分和南部海拔最高，东北部较低，西南部分海拔最低，最大高差约200m，立体上呈向西南倾斜的半漏斗状。

图1 内蒙古及邻区大地构造图（据任纪舜等，1999；邱瑞照等，2006）

岩体地表蚀变强烈，主要为橄榄岩发生蛇纹石化、透闪石化，辉长岩发生透闪石化、绿泥石化和绿帘石化。岩体地表出露主体为绿泥石化中粗粒辉长岩，中心偏北位置NNE向粗略控制了一磁铁矿矿体；橄榄辉长岩－橄长岩与纯橄岩分布在岩体南部，面积较小，韵律层不明显，产状未明确。东北侧书记沟组产状7°∠45°，南侧岩体与地层接触面产状335°∠45°，基性岩体上覆于书记沟组之上，呈侵入接触关系（图3）。

图2 内蒙古温根C岩体平面地质简图

样品采集以ZK0－4钻孔样品为主（图2），钻孔位于岩体中心位置，地表海拔1596m，控制深度272m，采样数20块，钻孔剖面图见图4，钻孔编录得知岩体纵向上，由下向上岩性分布大致为纯橄岩（钻孔SZK0－1打穿岩体证实纯橄岩相为岩体结晶分异中的最早产物）、单斜辉橄岩、橄长岩、橄榄辉长岩和辉长岩，地表见角闪石岩脉。由下到上基性程度逐渐变小，由超基性的纯橄岩转变为基性浅色辉长岩。

2 岩相学特征

纯橄岩，地表位于岩体南部，钻孔中位于镁铁质－超镁铁质岩体最底部，岩石呈黑色致密状，表面细腻，去除硫化物后，橄榄石90%以上，颗粒直径在0.5～3.0mm之间，发育紧密堆晶结构，大部分颗粒并不新鲜，普遍发生蛇纹石化而被分割成小的橄榄石残晶、晶骸。硫化物含量1%～10%不等，发育典型的网状结构，部分浸染状结构。

单斜橄榄岩，地表填图未区分范围，钻孔中位于纯橄岩相之上，与纯橄岩呈渐变过渡关系。橄榄石30%～70%，单斜辉石70%～30%，斜方辉石1%，单斜辉石围绕橄榄石生长，具有明显的包橄结构。团块状、致密块状硫化物主要出现在本岩相中，主要为磁黄铁矿－镍黄铁矿组合（图5e）。

橄长岩，斜长石粒径0.5～2cm，橄榄石粒径相近，但由于蛇纹石化，肉眼观察极细腻，因而岩石呈斑点状结构，橄榄石20%～60%，斜长石30%～70%，含少量单斜辉石6%～9%，硫化物1%～10%，无斜方辉石（图5c，d）。

图3 侵入岩与围岩接触关系

图4 钻孔ZK0－4柱状图

橄榄辉长岩，矿物成分变化极大，橄榄石颗粒粗大，含量20%～50%，单斜辉石15%～30%，斜长石15%～60%，尖晶石1%，含少量硫化物，主要为磁黄铁矿－黄铜矿组合（图5b）。

浅色辉长岩相，最上层岩相，多为中粗粒，手标本呈灰绿色，多发生绿泥石化、纤闪石化。橄榄石5%～10%，单斜辉石5%～25%，斜方辉石5%～10%，斜长石50%～85%，多数为浅色辉长岩，部分辉长岩含5%～20%钒钛磁铁矿。

角闪石岩相，在岩体边部较常见，多以细脉产出，手标本上见角闪石粗大巨晶，粒径0.5～3cm，推测为岩浆结晶晚期岩浆富水或外部围岩中水的加入引发角闪石的结晶，为岩浆结晶最后的产物。

3 矿物学特征

3.1 橄榄石特征

橄榄石为岩浆结晶分异过程最早产物，在岩体中分布最广，除浅色辉长岩外均可见。橄榄石多呈半自形粒状或浑圆状紧密堆晶结构，常包裹于单斜辉石和斜长石中，具有明显的包橄结构，多数发生蛇纹石化，只残留较少残晶或晶骸。橄榄石成分见表，Fo变化范围为78.6～87.8之间，均属于贵橄榄石（图7），随深度的减小（同时也是基性程度的减小），橄榄石的Fo值由85逐渐减小到78（图6），符合结晶分异过程中基性程度逐渐降低的特点。

橄榄石中Ni含量变化较大，绝大多数集中在600～4000ppm，含矿样品中的橄榄石Ni含量较低，为明显亏损Ni。

3.2 辉石特征

温根C岩体辉石分布广泛，单斜辉石占主体，斜方辉石较少。单斜辉石几乎出现在所有岩相中，在手标本中呈浅绿色、灰黑色，半自形－他形粒状结构，单偏光下呈浅绿色或无色，可见四边形横切面，表面多裂纹，二级蓝绿干涉色。多数表现为强烈蚀变，辉石边缘多数退变为角闪石，呈反应边结构，进一步发生纤闪石化、绿泥石化等次生变质作用，Wo－En－FS图解可知（图8），单斜辉石主要为顽透辉石、透辉石、普通辉石。

附表1 主量微量元素测试结果

续表1

附表2 辉石电子探针分析结果

斜方辉石主要出现在岩体中上部，形成橄榄苏长辉长岩，多呈半自形、粒状产出，单偏光下浅绿色，具弱多色性，正交偏光下呈一级橙黄干涉色，En＝71～78，全部为古铜辉石，亦多见鳞片状、针状磁铁矿定向排列，呈典型席列构造。

3.3 长石特征

温根C岩体斜长石An（图10）为97.9～69.0，平均为81.6，主要为倍长石与钙长石；钻孔最上部两块样品An分别为32.2，对应中长石，应为结晶分异过程最后阶段岩浆贫Ca而富Na的表现。含斜长石橄榄岩中斜长石蚀变较强，多呈他形、填隙状产出。橄榄辉长岩、辉长岩中斜长石则较为新鲜，可见典型的聚片双晶，部分发生绢云母化，多呈半自形－自形产出。

钻孔样品An随深度的变化见图4，可见斜长石牌号总体为随基性程度的减小而减小，接近地表两份样品中斜长石牌号小，为中长石，同时钻孔中橄长岩样品10、11、12的斜长石An值稳定在69.5～70.9之间。

Al2O3－Sr关系图（图11）可见极好的线性关系，辉长岩、橄榄岩中主要含Al矿物为斜长石（单斜辉石含少量Al），因而岩石中斜长石的含量变化控制了Sr的含量。

附表3 橄榄石电子探针分析结果

附表4 斜长石电子探针分析结果

图5 温根C区不同岩相薄片照片（5×）

图6 ZK0－4橄榄石Fo随深度变化

图7 温根C区温根橄榄石分类图解

4 结论

图8 温根C区单斜辉石分类图解

图9 ZK0－4斜长石牌号随深度变化

图10 斜长石An－Ab－Or分类图解

图11 全岩Al2O3－Sr关系图解

温根C岩体主要造岩矿物为橄榄石、尖晶石、单斜辉石、斜方辉石、斜长石、角闪石、磁铁矿、铬铁矿和硫化物。通过镜下观察获知，橄榄石最早结晶，在纯橄岩中多呈半自形粒状或浑圆状紧密堆晶结构，单斜辉石和斜长石围绕其呈他形生长；单斜辉石多与橄榄石呈包橄结构，表明它稍晚于橄榄石；硫化物多呈网状、海绵陨铁状充填在橄榄石和单斜辉石晶间，表明它晚于橄榄石和单斜辉石；橄榄岩中未见斜方辉石，橄榄辉长岩中多颗粒较小，呈浑圆状，；角闪石大多作为单斜辉石反应边出现，表明它晚于辉石结晶，温根C岩体岩浆结晶过程中主要矿物的结晶序列为橄榄石（＋尖晶石）—单斜辉石（＋斜方辉石，硫化物）—斜长石—角闪石。

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