内蒙古中部索伦克缝合带主要杂岩特征及其构造意义

王 博

(西北大学地质学系，陕西 西安710069)

中亚造山带(CAOB，也称为Altaids)占地约530万 km2，横贯哈萨克斯坦，吉尔吉斯斯坦，乌兹别克斯坦，俄罗斯，蒙古和中国等六个国家，东西向展布从乌拉尔山脉(Urals)延伸至太平洋，北界从西伯利亚(Siberia)和东欧(Baltica)板块开始，向南至华北(Sino－Korean中朝准地台)和塔里木克拉通。

中亚造山带被认为是一条增生型造山带［1，2，3，4，5］，是由岛弧、蛇绿岩、大洋岛、海山、增生楔、海底高原和前寒武微陆块构成的，经过复杂地质作用，类似于环太平洋中生代到新生代形成的增生型构造带。早期研究认为，中亚造山带形成于 600 Ma(文德纪)到 250Ma(晚二叠世)期间［1，2］，新的成果则认为，中亚造山带的形成时限为 1 000 ～ 250 Ma［3，6］，最早的增生作用发生于前寒武纪至奥陶纪，期间东欧陆块与西伯利亚陆块被一宽广海洋分隔着，而二叠纪索伦克缝合带(Solonker suture zone)的形成则代表着古亚洲洋的最终闭合［7，8］。

索伦克缝合带为古亚洲洋的最终闭合带，如图1所示［7］。该缝合带大致呈NEE走向，夹持于南蒙古板块(South Gobi block)和华北板块(North China craton)之间。地理上，西起索伦鄂博，经过苏尼特右旗、林西，继续向东北延伸。在构造上，索伦克缝合带由南到北，共大致划分出五个构造带:白乃庙岛弧岩浆岩带、温都尔庙俯冲－增生杂岩带、索伦缝合带、宝力道岩浆弧、贺根山蛇绿岩－弧－增生杂岩体。

古亚洲洋东段闭合位置，即索伦克缝合带的多地体拼贴构造区划获得了大部分研究者的认可［7，8，9，10，11，12，13，14］。首先最南端是华北陆块，其基底为太古代至早元古代岩石，盖层为新元古代至早古生代被动陆缘沉积物;以赤峰－白云鄂博断裂为界，再向北为白乃庙岛弧岩浆岩带，被认为形成年代是中奥陶至早志留世，主要由钙碱性拉斑玄武岩质玄武岩到长英质熔岩，碱性玄武岩，火山角砾岩、凝灰岩、花岗闪长岩、花岗岩组成，显示了幔源和地壳物质的混合过程，指示主动大陆边缘的存在;继续向北越过西拉木伦河断裂，出露温都尔庙俯冲－增生杂岩体，其东部为孤立的柯单山蛇绿岩，主要有橄榄岩、辉长岩和玄武岩，上覆含有奥陶世腕足类、有孔虫、放射虫类和牙形石的燧石，并与志留纪变沉积岩成断层接触。温都尔庙杂岩体为前寒武微陆块，岩石变质变形明显，其中蛇绿岩套的顶部有一套深海硅质岩发育晚前寒武至寒武纪化石，总体为年龄范围在晚前寒武纪到古生代中期的岩石在增生，俯冲和折返过程中经强烈构造作用而变成碎片。宝力道岩浆弧和温都尔庙杂岩体的俯冲和后碰撞汇聚形成北倾的逆冲断层带，蛇绿岩和蓝片岩呈透镜状发育于北倾的石炭纪和早二叠世碎屑沉积物中，岩石主要为含角闪石辉长闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩和花岗闪长岩等，主要侵位于大约310 Ma，而在中蒙交界发现的一些孤立的前寒武纪片麻岩块体，则认为是古亚洲洋闭合前拼贴在CAOB边缘并参与后期俯冲－增生作用。贺根山蛇绿岩－弧－增生杂岩体，其蛇绿岩保存较好，向上发育方辉橄榄岩，纯橄榄岩，基性－超基性堆晶岩，玄武岩和燧石，全岩Sm－Nd等时线年龄为403±27 Ma，上覆中晚泥盆世－早二叠世富海相化石沉积岩。该带被认为是处于宝力道弧和乌里雅苏台主动大陆边缘之间的含有外来蛇绿岩片的弧后盆地增生杂岩体。

图1 内蒙古中部构造简图(据 Xiao et al.，2003;邵济安，1991)

1 索伦克缝合带主要杂岩特征

可以认为，索伦缝合带由多个代表不同构造环境的杂岩体拼贴而成，而本区许多构造演化模式也是根据一些典型杂岩体的地质特征及年代学资料而建立的。本文将对白乃庙、温都尔庙、苏尼特旗－锡林浩特地区一些杂岩进行重点论述。

1.1 白乃庙杂岩

白乃庙杂岩主要由四个岩石单元组成:弱变质变形的绿片岩相火山－沉积岩系(白乃庙群)、低温高压变质岩群(白银都西群)、中晚二叠系复理石建造(徐尼乌苏组)、晚志留的磨拉石建造(西别河组)。

白乃庙杂岩的火山沉积岩系岩石呈叠瓦状，包括玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩、燧石岩、砂岩和砾岩，火山岩(即玄武岩－安山岩－英安岩－流纹岩)和沉积岩组合与岛弧类型是一致的。低P/T变质杂岩主要是一种强烈变形的硅线石副片麻岩，伴随着斜长石－角闪石片麻岩和变质闪长岩，有时可能会发育不连续透镜体，并发现了一个未变形的伟晶岩岩体侵入副片麻岩之中。另外，有两个闪长岩和花岗闪长岩岩体侵入在低P/T变质杂岩。对其中花岗闪长岩的同位素研究，则显示了幔源和地壳物质的混合过程，指示了主动大陆边缘的存在，并被认为是奥陶－志留纪向南俯冲的［15］。

1.2 温都尔庙杂岩

温都尔庙杂岩被认为是温都尔庙俯冲增生带发育的位置，主要由温都尔庙蛇绿岩组成，由几个向南逆冲的岩块叠覆构成。

岩石类型主要包括以方辉橄榄岩和纯橄榄岩为主的超镁铁质岩石、已变质为斜长角闪岩的角闪辉长岩、变质程度达到绿片岩相的基性枕状熔岩和变质成磁铁石英岩的硅质岩。其中超镁铁质岩石以透镜体状产于辉长岩单元中，基性枕状熔岩中间穿插辉绿岩墙。

温都尔庙群分布在内蒙古中部地区，分下部桑达来呼都格组和上部哈尔哈达组，多数学者认为温都尔庙群为大洋蛇绿岩套［16，17，18］，但研究发现的玄武岩 － 玄武安山岩 － 安山岩组合显然不是大洋蛇绿岩的组合，而是一种岛弧岩石组合。根据温都尔庙群形成构造背景，这种组合很可能是洋内弧的产物。也就是说，在奥陶纪时期温都尔庙洋盆中可能存在洋－洋俯冲，发育洋内岛弧，比白乃庙岛弧形成时代略早［11，16，18］。所以，温都尔庙群为一套包含大洋洋壳、洋内弧等不同时代和成因的增生杂岩［19］。空间上，他们很可能同时存在过，形成多条俯冲带，构成多岛弧盆系的构造格局。实际上，在温都尔庙地区(南带温都尔庙群)发育了南北两条高压变质带，南带可能代表形成白乃庙岛弧的俯冲带，北带可能代表了形成洋内弧的俯冲带。

1.3 苏尼特－锡林浩特杂岩

苏尼特－锡林浩特杂岩被认为发育于索伦缝合带，该杂岩主要发育三个岩石构造单元:南部的变质弧前混杂岩(锡林浩特变质混杂岩);中部的蛇绿岩带［12］;北部的俯冲性质岩浆岩体(宝力道弧岩浆体)［9］。而哈拉图花岗岩体侵入在这三个岩石单元中，在索伦缝合带两侧均有发育。

锡林浩特弧前混杂岩沿宝力道、二道井、锡林浩特地区呈不连续出露，主要由片岩(如，云母石英片岩、黑云片岩)，副片麻岩(如，黑云母斜长片麻岩、云母片麻岩等)、正片麻岩、角闪岩、超镁铁质岩组成。P－T变质条件估计为540℃～560℃和 0.6 GPa［20］。蛇绿混杂岩带延伸约 150 km，由变形变质沉积物、岩石和块状白云石、硅岩、镁铁质超镁铁岩、大理石和蓝片岩，测得蓝片岩中钠角闪石Ar–Ar变质年龄为383±13 Ma［21］。从锡林浩特弧前混杂岩中的片麻岩锆石获得两组年龄数据古生代(536～302 Ma)和前寒武纪(1 800～768 Ma)。

宝力道岩浆弧岩石包含了范围广泛的岩石类型，包括辉长闪长岩(15%)、石英闪长岩(25%)、英云闪长岩 (40%)和花岗闪长岩(20%)。他们经历了绿片岩相变质具有弱叶理的特点。从辉长闪长岩中获得锆石206Pb/238U年龄为328±8到296±8 Ma［10］。研究者认为这些岩石是典型的侵位于南蒙古微大陆的岛弧岩浆，由地幔楔部分熔融而成的玄武岩浆和陆壳成分混合而成［9］。然而，一些研究者认为这些岩石都是典型的俯冲大洋板块部分熔融形成的埃达克岩，证据是基于其高的 Sr– Ba值和高 Sr/Y 比值［3，11，22］。此外，锆石 Hf同位素数据也支持岩浆混染模型。所以，宝力道弧岩石是典型的大陆弧岩浆成因，形成于南蒙古微陆块南缘的大洋板块俯冲作用，同时受到古老地壳(南蒙古微陆块)的物质混染。

哈拉图岩体主要由二长花岗岩、花岗闪长岩和淡色花岗岩组成。主要矿物有钾长石、斜长石和石英，伴有少量黑云母，未发现角闪石。从花岗岩中获得锆石206Pb/238U年龄为238±6，234±6和231±6 Ma，大部分锆石显示变化较大的εHf(234 Ma)，从+12到4.4。这些锆石的岩浆可能来源于年轻地壳岩石，例如俯冲增生过程中的岛弧或洋壳。另外，也说明了前寒武地壳物质的加入，研究得到的负的εHf(234 Ma)可以证明之［22，23］，而另一位研究者所报道的年龄数据也支持南蒙古微陆块(古老前寒武地壳)的物质加入了岩浆之中［24］。

2 古亚洲洋的闭合时限

本区有大量研究对索伦构造带演化时间进行了描述，主要有以下几种观点:

Xu et al.(Xu and Charvet，2011)建议用古生代中期，两种相反方向的俯冲和碰撞过程来解释这一演化，并强调古亚洲洋沿着北部的苏尼特左旗和南部的温都尔庙地区在晚泥盆世闭合。

Chen et al.(2000，2009)基于锆石 U– Pb年龄，Hf及Nd–Sr同位素数据，提出从530～250 Ma都在进行长期的多样化的向南和向北的俯冲，296～234 Ma完成南蒙古微陆块和华北陆块的碰撞过程。

Xiao et al.(2003，2009)利用内蒙古地区超镁铁质岩石的SHRIMP数据(300～250 Ma)作为古亚洲洋的证据，并认为晚二叠世到中三叠世是增生过程的终结时间而导致了CAOB的最终形成。

Jian et al.(2008，2010)根据SHRIMP年龄和地球化学数据，强调在古生代早中期，成对出现的造山带及其演化过程，伴随着二叠纪洋内沟－弧体系以及一系列构造－岩浆事件的发生(299～260 Ma)。

3 构造演化模型

基于发育索伦缝合带的苏尼特左旗地区锆石U–Pb年龄，Hf及Nd–Sr同位素数据，可对其构造演化模式进行时间及空间上的限制，具有较高的可信度，在此对其提出的模型进行描述［10］。如图2所示。

(1)530～370 Ma发生反向的俯冲和增生作用，导致白乃庙弧和温都尔庙俯冲－增生带沿着华北板块北缘形成，宝力道弧(从苏尼特左旗延伸到锡林浩特)形成于南蒙古微陆块南缘。

(2)330～296 Ma北倾的向南蒙古微陆块之下的俯冲继续进行，形成了苏尼特左旗南部最年轻的岛弧岩浆岩体，代表岩体是宝力道弧的辉长闪长岩［10］。同时，向南到华北板块之下俯冲作用导致了石炭纪－早二叠世活动大陆边缘弧的形成。

(3)华北板块和南蒙古微陆块的继续收敛导致古亚洲洋盆在296～234 Ma期间闭合。后续朝向南蒙古微陆块的岛弧系统的碰撞－增生过程，导致了弧前沉积(锡林浩特变质杂岩体)和宝力道岛弧岩浆岩的变质变形，形成蛇绿混杂带和索伦缝合带。该碰撞－增生过程导致了本区地壳的增厚。

(4)最后的岩石圈扩展阶段，加厚地壳垮塌引起下地壳岩石局部熔融，导致234±7 Ma发育哈拉图花岗岩。而同时代发育的钾玄质玄武岩(224±2 Ma)则暗示了下地壳镁铁质岩浆的底板垫托作用［11］。

图2 内蒙古中部古亚洲洋构造演化模式(据 Chen et al.，2009)

4 结语

根据研究区大量前人研究成果表明，古亚洲东段的最终闭合位置位于我国内蒙古中部索伦克－二道井一带，造就了东西向的兴蒙造山带，通过区内多条杂岩带的岩石学及地球化学研究结果，古亚洲洋东段可以认为具备类似于现今印尼地区的多岛洋的特征，随着洋壳的南北双向俯冲过程，形成了一系列近平行出露的增生杂岩带，并最终相互拼贴碰撞形成兴蒙造山带，而并不仅仅是前人所提出的简单的洋陆俯冲－碰撞过程。造山带的形成时间也是众说纷纭，但主要集中于晚泥盆世和晚二叠世两种观点，后一观点的证据是区内出露的大量二叠纪碰撞型花岗岩，说明华北板块与南蒙陆块在此时发生碰撞，洋壳完全消失;前一观点的提出则是基于杂岩形成时代的研究，但由于中亚造山带这一增生型造山带的基本特征以及造山作用过程的复杂性，晚泥盆世并不能代表兴蒙造山带的最终形成时间，所以，把晚二叠世作为华北与南蒙陆块的拼接时间更为合理。综上所述，古亚洲洋于晚二叠世最终消亡，索伦克缝合带以及多期洋陆俯冲形成的多条近平行增生杂岩带通过拼贴碰撞造山作用，使得华北陆块与南蒙古陆块连接在一起，为Pangaea大陆东亚重建研究工作提供了重要证据。同时，由于洋壳的双向俯冲模式，导致本区缺失高级变质岩系，并形成了内蒙古草原现今较为平坦的地貌特征。

近年来，随着研究区内古生代沉积盆地碎屑锆石物源研究工作的展开，对于各个杂岩带之间的相互关系研究有了更多新的认识，相信可以为中亚造山带东段构造演化过程提供更为精细和可信的理论依据。

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