北祁连西段熬油沟蛇绿岩研究进展

李杜文　薛灵文　余瑜

[摘要]北祁连造山带因其具有特殊的地质构造意义而受到国内外地质学家的关注，其中熬油沟蛇绿岩的形成时代和构造环境是目前北祁连造山带研究的重点，也是目前存在较大争议的所在。在前人研究的基础之上，笔者通过研究分析近年来关于熬油沟蛇绿岩的科学研究结果，结合北祁连地区地质背景、巖石学特征、地球化学特征和年代学的分析，将北祁连熬油沟蛇绿岩形成时代厘定为早古生代早奥陶世，为Rodinia大陆裂解后在早奥陶世期间北祁连洋盆开始扩张时的产物。

[关键词]北祁连造山带 熬油沟 蛇绿岩

[中图分类号] P58 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-18-2

北祁连造山带由于所处的特殊地理位置，长期受到国内外地质学者广泛关注，该带成为研究大洋洋脊扩张、洋壳俯冲以及陆-陆碰撞造山等大陆造山带演化过程的典型研究区域。蛇绿岩对大洋板块俯冲和构造演化研究有至关重要的作用，其形成时代的研究是探讨洋盆演化时限的重要手段，根据不同年限的蛇绿岩年代学研究具有其特殊的地质意义[1]，而其形成环境的确定对古洋盆演化史和重建古地理格局具有重要的指示意义。北祁连造山带是我国开展蛇绿岩研究最早的地区之一，通过对祁连造山带中蛇绿岩的系统研究，对祁连造山带特别是在早古生代所发生的大洋板块地质过程和构造演化过程有了基本认识。而熬油沟蛇绿岩是北祁连蛇绿混杂岩带研究程度最高的区域之一，但是，其形成时代和形成环境尚存在较大争议。通过讨论和约束熬油沟蛇绿岩的形成时代和环境，对北祁连造山带的形成和古祁连洋的演化过程具有重要意义。

1地质背景

北祁连造山带位于青藏高原东北缘，著名的秦-祁-昆造山带中段，是一条走向为NW-SE狭长造山带。北祁连造山带NW主要受阿尔金左行走滑断裂控制，并与塔里木盆地相邻。而造山带NE则分别与阿拉善板块与华北板块相邻。北祁连造山带基底主要发育有北大河群、朱龙关群及镜铁山群等地层，其中西段的熬油沟蛇绿岩被认为处在朱龙关群下部。此外，北祁连造山带在志留纪时发育复理石建造，而在泥盆纪时则多发育磨拉石建造等。

熬油沟蛇绿岩主要出露于祁连造山带西段，分布在走廊南山、托来山及托来南山北侧，相振群等[2]通过对熬油沟地区地质实测，认为熬油沟蛇绿岩以NW-SE走向展布，其岩性主要为辉长岩、辉绿岩、玄武岩夹粉砂质板岩、石英砂岩及少量灰岩等。其中，碳酸盐岩以沉积接触覆盖于火山岩之上，辉绿岩则以岩墙形式出现。

2年代学研究

肖序常等[3]在对震旦系与中基性火山熔岩的接触关系研究时认为，中基性火山熔岩、超基性岩与震旦纪灰岩之间为沉积接触，并认为二者是同一时代产物。并根据震旦纪灰岩中的藻灰结核将熬油沟蛇绿岩的时代厘定为震旦纪。冯益民等[4]认为熬油沟蛇绿岩受陆内造山作用影响，以构造窗形式下伏于朱龙关群含叠层石白云岩之下，并通过区域地层对比将熬油沟蛇绿岩的时代置于早—中奥陶世。

随着同位素年龄和锆石测年的发展，徐晓春等[5]在托来山北坡北大河通过朱龙关群枕状细碧岩获得的Sm-Nd等时线年龄约为1770.9Ma。随后毛景文等在熬油沟超镁铁岩中的辉绿岩墙中通过单颗粒锆石蒸发法也曾获得类似结果[6]，左国朝等[7]将朱龙关群中蛇绿岩下部的层序时代确定为中元古代早期。根据辉绿岩颗粒锆石也曾获得过类似的年龄数据，其显示的锆石U-Pb年龄结果为1777±28Ma，同样认为熬油沟蛇绿岩时代为中元古代早期[8]。

然而，相振群在熬油沟蛇绿岩中得到的辉长岩锆石U-Pb年龄为 503.7 ±6.4Ma [2]。之后，在祁连山西段的熬油沟及二只哈拉达坂所采的辉长岩和粒玄岩样品进行测试分析后，得到的熬油沟辉长岩中的锆石年龄为501±4Ma [9]，这与相振群测的年龄数据在误差范围内一致。

3形成时代讨论

张招崇等[8]对熬油沟辉绿岩墙锆石开展测年工作时获得的锆石加权平均年龄为1777 Ma， Th/U比值在0.22～0.77之间；此外还获得2个点的加权平均年龄为507Ma，其中，Th/U比值分别为0.763、1.049。将1777 Ma的年龄数据作为熬油沟蛇绿岩年龄，而把约为507Ma的锆石年龄作为2次变质事件年龄，即将该时期的锆石成因解释为变质成因。一般认为[10]，岩浆成因锆石的Th、U含量较高，Th/U比值一般都大于0.4；而变质成因锆石的Th、U含量较低，Th/U比值一般都小于0.1，张招崇等获得的500Ma左右的锆石的Th/U比值超过0.4，接近岩浆成因锆石。故将熬油沟辉绿岩墙中的507Ma±9Ma的锆石年龄数据作为变质事件年龄值得商榷，而该数据与夏小洪等所得年龄数据在误差范围内一致。

有研究表明，基性岩墙中的锆石多为捕获围岩的残余锆石，而岩浆成因锆石很少[11]。用传统锆石U-Pb测年方法很难区别围岩中的残余锆石和岩浆成因锆石，因此得到的年龄可能是混合年龄。辉长岩是在岩浆房中结晶形成的堆晶岩，可形成岩浆成因锆石或斜锆石。所以在利用辉绿岩所测得的年龄数据时应该结合多种手段与分析方法；而利用辉长岩中锆石所得到的年龄数据基本与岩浆结晶时期相同。

此外，张招崇、毛景文等所取得的锆石年龄数据与李怀坤等在北大河岩群白云母石英片岩中的碎屑锆石年龄数据一致，因此，李怀坤等认为张招崇获得的年龄信息可能是捕获锆石年龄信息[12]。

4形成环境讨论

熬油沟辉绿岩与玄武岩（La/Sm）N值与典型的P-MORB值相似，具有类似的稀土元素配分模式，表现出轻稀土相对富集、Eu的负异常，稀土元素特征显示岩浆来源于富集地幔[13]。此外，由于辉绿岩多以岩墙形式存在，证明洋盆受扩张作用影响[14]。

孟繁聪等[15]在北祁连大岔大阪发现辉长岩表现为轻稀土亏损，反映典型的N-MORB型特征，由于其锆石年龄信息显示为早古生代，表明当时洋壳正处于扩张阶段。

北祁连地区早奥陶世期间存在的洋盆是Rodinia大陆在裂解后形成的洋盆上扩张而成，冯益民等[16]通过北祁连蛇绿岩、俯冲杂岩带的研究，表明祁连山至中奥陶世的洋盆已成为具完整的沟-弧-盆体系的成熟大洋，甚至出现受岛弧扩张作用而形成的成熟岛弧与弧间盆地。

宋述光等[17-19]认为，早奥陶世期间，祁连-柴达木地块与阿拉善地块之间的古祁连洋正处于扩张阶段。随着洋盆演化，在490-440Ma期间古祁连洋发育有西太平洋型大陆边缘，并形成弧后盆地和一系列岛弧火山岩，但此时古祁连洋洋壳处在向北俯冲阶段。至晚奥陶世期间，受祁连-柴达木地块向北俯冲影响，北祁连洋盆已缩小为残留洋盆，并在约450-440Ma消亡，此时北祁连造山带开始发育。

5结论

（1）北祁连熬油沟蛇绿岩的地质年代长期以来备受争议，因为样品岩性的不同及测试方法的不同，导致出现多种测试结果，通过研究和比较，笔者认为将熬油沟蛇绿岩厘定为早古生代早奥陶世较合理，而非中元古代。朱龙关群玄武岩为具大陆溢流相的玄武岩，具有陆壳性质，其形成时代为中元古代，与熬油沟蛇绿岩时代不同，因此和熬油沟蛇绿岩的形成环境没有相关性。

（2）早奥陶世期间，祁连-柴达木地块与阿拉善地块之间的洋盆为在晚寒武世Rodinia大陆裂解后的洋盆基础之上扩张形成，并逐渐发展成较大规模的成熟大洋。此后受俯冲作用影响至阿拉善板块之下，而后转变为残留洋盆，并于晚奥陶世消亡。故认为熬油沟蛇绿岩为晚寒武-早奥陶世期间祁连-柴达木地块与阿拉善板块之间的大陆裂解后的洋盆处于开始扩张阶段的产物。

参考文献

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