阿尔金山北东东向构造带内枕状玄武岩的发现及其大地构造意义

吴　玉, 陈正乐, 陈柏林, 王　永, 孙　岳, 张　昊, 孟令通

1)中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;　2)东华理工大学, 江西南昌 330013; 3)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083

阿尔金山北东东向构造带内枕状玄武岩的发现及其大地构造意义

吴玉1), 陈正乐1,2)*, 陈柏林1), 王永1), 孙岳1,3), 张昊3), 孟令通1)

1)中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;2)东华理工大学, 江西南昌 330013; 3)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083

阿尔金山是青藏高原的北缘边界, 控制了青藏高原北部乃至中国西部的大地构造-地貌格局。通过野外地质调查, 在阿尔金山北东东向构造带中段发现了枕状玄武岩, 这对研究和探讨阿尔金山乃至青藏高原北缘边界的形成及构造演化将提供重要线索。地球化学测试表明, 枕状玄武岩表现为低SiO2、A12O3、P2O5和(Na2O+K2O), 显示亚碱性玄武岩和安山岩/玄武岩之间的过渡类型, 其中两个样品的Si含量较低, Fe、Ti含量较高(TFeO＞12％, TiO2＞2％, TFeO/MgO＞1.75), 显示出具有Fe-Ti玄武岩特征。稀土元素含量(37.34×10–6～42.14×10–6)、稀土配分模式和微量元素比值, 以及Ti/100-Zr-Y×3、Ti/100-Zr-Sr/2、Zr/4-2×Nb-Y图解均表明该枕状玄武岩具有正常大洋中脊玄武岩(N-MORB)的特征; 而与典型正常洋中脊玄武岩相比,样品低度富集大离子亲石元素, 亏损Zr、Hf和Ti等高场强元素, 在Th/Nb-Ce/Nb图中, 所有样品落入弧后盆地玄武岩范围内, 显示出弧后盆地构造环境。结合北东东向构造带内相关镁铁-超镁铁岩的特征, 推测新发现的枕状玄武岩形成于远离海沟的弧后盆地内具有扩张脊的构造环境, 其岩浆源区应为一个类似于N-MORB的亏损地幔。通过与阿尔金北缘东西向红柳沟—拉配泉构造带内出露枕状玄武岩的地球化学特征相对比, 显示出两者具有完全不同的岩浆源区和构造环境, 但与柴北缘地区的早古生代蛇绿岩具有相似的构造环境及岩浆源区, 推测阿尔金山北东东向构造带内的枕状玄武岩可能是柴北缘古生代蛇绿岩套的一部分, 后遭受阿尔金断裂带左旋走滑运动的构造肢解与拖拽, 最终残留在北东东向阿尔金构造带内。

枕状玄武岩; 地球化学; N-MORB; 弧后盆地; 阿尔金NEE构造带

阿尔金山是青藏高原北缘的边界, 东与祁连造山带和阿拉善地块相连, 西插入西昆仑造山带, 南北两边分割塔里木盆地和柴达木盆地。长期以来,阿尔金山因其复杂多样的地质构造演化历史和丰富的矿产资源吸引着世界地质学家的目光(Molnar et al., 1975; Wittinger et al., 1998; Sobel et al., 1999; 许志琴等, 1999; Yin, 2002; 王小凤等, 2004)。阿尔金NEE构造带西起昆仑山脉, 横穿阿尔金山, 切分塔里木和柴达木盆地, 东截祁连山脉, 全长达1800 km, 以其强烈的活动性和巨型的走滑成为中国大地构造图上最为醒目的构造带之一。在该带上断续分布着70余个大小不同、规模不等的镁铁-超镁铁质岩体, 多数学者认为这些镁铁-超镁铁质岩具有蛇绿岩特征而在该构造带内圈定出一条“阿帕—茫崖蛇绿混杂岩带”(程裕淇, 1994; 刘良等, 1998;王焰等, 1999; 张旗等, 2001; 校培喜, 2003)。但由于其特殊的地理位置和复杂的构造样式, 使得阿尔金NEE构造带总体研究程度还十分薄弱。

本文首次在阿尔金北东东向构造带的混杂岩带内发现了枕状玄武岩, 对这些枕状玄武岩的地质特征、岩相学和地球化学特征进行了详细研究, 将有效地揭示该枕状玄武岩的形成环境及其指示的大地构造意义, 同时, 也对深入理解和研究阿尔金山乃至中国西部大地构造格局的形成和演化具有重要的意义。

阿尔金山地处青藏高原北缘, 介于塔里木盆地、柴达木盆地以及祁连—昆仑造山带之间。依据不同走向的构造单元组成将其划分为E—W走向的红柳沟—拉配泉褶皱构造带和NE—SW走向的索尔库里—且末隆起带, 这两组构造单元又被阿尔金NEE—SWW走向的巨型左旋走滑断裂带所切割(Yin, 2002; 陈正乐等, 2002, 2006; 孙岳等, 2014)。

阿尔金北东东—南西西走向的巨型左旋走滑断裂带与其所夹持的山体构成了阿尔金北东东向构造带, 此次在该构造带中段海拔4890 m的盖吉里克地区发现了枕状玄武岩(图1a)。在枕状玄武岩出露的区内, NEE向展布的阿尔金主断裂及其次级断裂构造控制了该区整体的构造格局, 主要地层在断裂以北为新元古代青白口纪索尔库里群变质沉积岩系, 岩性主要为碳酸盐岩、变质碎屑岩和变质火山岩等, 主断裂以南为南阿尔金构造混杂岩为主, 岩石类型复杂, 显示混杂堆积的特点, 主要由变质基性-超基性岩、绿片岩、辉绿-辉长岩、玄武岩、千枚岩、片岩、硅质岩、大理岩及少量角闪质等岩石组成, 岩石遭受了强烈的构造混杂作用, 使其片理化发育, 片理产状与走滑断裂带走向近似平行, 构造混杂岩体与其围岩多呈断层接触, 与早—中侏罗世大煤沟组(J1-2d)沉积岩呈角度不整合接触(图1b)。

1　岩石学特征

新鲜的枕状玄武岩为灰黑色-青灰色, 风化后多呈黑绿色、褐色, 发育细小的碳酸盐裂隙和微小的气孔构造、杏仁构造。岩石具有枕状构造(图2a),枕状保存完整, 呈群产出, 多具椭球状、球状及肾状, 岩枕大小不一, 从6～7 cm到110～160 cm不等。局部地段枕状玄武岩被压扁, 具微弱的半定向排列现象(图2b), 也有的遭受了一定的应力破坏, 枕状成为碎块状(图2c)。

图1　阿尔金山区域地质简图(a, 据王小凤等, 2004修改)及NEE构造带内枕状玄武岩的区域地质图(b, 据王永和等, 2004修改)Fig. 1　Simplified geological map of Altun Mountains area (a, modified after WANG et al., 2004) and regional geological map of pillow basalts from NEE-trending tectonic belt (b, modified after WANG et al., 2004)I-E—W走向的红柳沟—拉配泉褶皱构造带; II-NE—SW走向的索尔库里—且末隆起带; III-阿尔金NEE向断裂带I-EW–trending fold-tectonic belt of Hongliugou–Lapeiquan; II-NE–SW trending uplift belt of Xorkoli-Qiemu; III-NEE–trending tectonic belt of Altun Mountains

图2　阿尔金NEE构造带内枕状玄武岩野外地质特征及其岩相学特征Fig. 2　Lithofacies and geological characteristics of pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun MountainsPl-斜长石; Py-辉石; Chl-绿泥石Pl-plagioclase; Py-pyroxene; Chl-chlorite

在显微镜下, 阿尔金NEE构造带内枕状玄武岩主要由基性斜长石(50％～60％)、辉石(30％～40％)及少量的金属矿物组成。岩石具有微晶结构、斑状结构, 微晶结构的玄武岩矿物颗粒结晶细小, 由具毡状结构的斜长石、辉石和玻璃组成(图2d), 斜长石结晶程度较差, 常呈无定向的板状或长条状雏晶(0.05～0.2 mm), 显示快速冷凝的特点, 辉石也大多呈雏晶状。斑状结构的玄武岩一般斑晶含量较低(＜6％), 斑晶主要为斜长石, 少量为辉石(图2e), 大小为0.1～1 mm不等, 辉石斑晶边缘具有轻微的绿泥石化(图2f), 基质具有间粒结构和间粒-间隐结构,可见有细小的碳酸盐细脉充填其中, 与手标本观察一致。

2　岩石地球化学特征

2.1分析方法

本文选取了9件新鲜的、未见明显风化蚀变的岩石样品进行地球化学全分析。主量元素检测使用仪器型号为X荧光光谱仪3080E, 检测下限为0.05％。其中FeO采用容量滴定法。微量元素分析测试使用仪器型号为等离子质谱ICP-MS, 其中稀土元素检测下限为0.05×10–6, 部分元素检测下限为0.5×10–6。上述分析实验均在中国地质科学院国家地质实验测试中心完成。

2.2主量元素特征

阿尔金NEE构造带内枕状玄武岩的主量元素分析表明SiO2含量主要介于47.47％～52.83％之间,平均为50.07％, 接近MORB中SiO2含量(49.80％)。A12O3含量主要集中在13.26％～15.42％, 平均为14.02％, CaO的含量在5.29％～9.34％, 平均值为7.24％, Na2O+K2O的含量为2.89％～5.67％, 平均为4.43％, 具有贫碱低钾的特征; FeO含量明显高于Fe2O3含量, 说明玄武岩喷出时为较还原的环境; MgO含量为6.23％～8.96％, 平均为7.19％, Mg指数(Mg#=Mg/(Mg+Fe)×100)变化范围主要介于49～57之间, 低于原生玄武岩范畴(Mg#=68～75, Wilson, 1989), 表明玄武岩在形成过程中经历了结晶分异作用。TiO2含量为0.83％～2.51％, 平均为1.25％。P2O5含量为0.06％～0.3％, 平均为0.13％, 与N-MORB的含量相近(0.09％, Hofmann, 1988)。LOI(烧失量)较低, 介于1.15％～2.61％, 表明样品遭受轻微的海水或流体蚀变的影响, 因此选用相对稳定的、抗蚀变能力较强的高场强元素(Nb、Ce、Zr、Y等)进行岩石类型划分, 在Zr/TiO2-Nb/Y图中(图3), 大部分样品落在亚碱性玄武岩和安山岩/玄武岩的边界上, 仅一个样品落在亚碱性玄武岩区域内,说明阿尔金NEE构造带内的枕状玄武岩属于亚碱性玄武岩和安山岩/玄武岩之间的过渡类型; 在SiO2-FeOt/MgO图解(图4)中显示大部分样品为拉斑玄武岩系列。

图3　枕状玄武岩Zr/TiO2-Nb/Y图解(据Winchester et al., 1977)Fig. 3　Zr/TiO2-Nb/Y diagram of pillow basalts (after Winchester et al., 1977)

图4　枕状玄武岩的SiO2-FeOt/MgO图解(据Miyashiro, 1974)Fig. 4　SiO2-FeOt/MgO diagram of pillow basalts (after Miyashiro, 1974)

值得注意的是, GJ08-4和GJ08-8样品的SiO2含量较低(48.84％、47.47％)、TiO2分别为2.51％和2.21％、全铁(TFeO)含量分别为12.73％和12.83％以及TFeO/MgO比值较高(分别为1.87和1.95), 这属于一种特殊的玄武岩: Fe-Ti玄武岩, 其主要特征为贫Si、TiO2＞2％、TFeO＞12％、TFeO/MgO＞1.75。一般认为其形成条件较为苛刻, 是在封闭的、低氧逸度(和含水量)的岩浆房内残余岩浆朝着富Fe-Ti、贫Si的方向演化, 即Fenner演化趋势, 这是一种较为罕见的分离结晶演化趋势(Brooks et al., 1978; Sinton et al., 1983; Brooks et al., 1991; Raveggi et al., 2007)。

2.3微量及稀土元素特征

微量元素相比主量元素具有更丰富的有关岩浆作用过程的信息。在微量元素原始地幔蛛网图上(图5), 除GJ08-4和GJ08-8外, 大部分样品配分曲线相似, 总体表现为微量元素的变化随元素不相容性的降低而变小, 这种现象与典型大陆板内玄武岩的“驼峰”式微量元素配分形式和大洋岛弧玄武岩的“大隆起”配分形式相区别。在原始地幔蛛网图上Rb、Th、K、Sr相对亏损, Ba、U相对富集; Nb(2.73×10–6～3.41×10–6)、Sr(32.1×10–6～102×10–6)和Zr(45.2×10–6～60.2×10–6)与N-MORB的值(分别为1×10–6～5×10–6、80×10–6～140×10–6, 60×10–6～90×10–6)相似, 但也有别于典型的N-MORB类型。与N-MORB相比, 大离子亲石元素LILE(Rb、Ba、Th、U等)相对富集, HFSE(Zr、Hf、Ti)相对亏损。与阿尔金北缘红柳泉枕状玄武岩相比(孟繁聪等, 2010),两者都显示Rb、K和Sr的亏损, 但阿尔金NEE构造带内的枕状玄武岩微量总量较低(图5)。Fe-Ti玄武岩(GJ08-4和GJ08-8)的微量元素蛛网图上表现为强烈亏损大离子亲石元素Sr、Rb、K, 轻微亏损高场强元素Nb。

图5　阿尔金NEE构造带枕状玄武岩原始地幔标准化微量元素蜘网图(原始地幔、OIB、N-MORB和E-MORB据Sun et al., 1989)Fig. 5　Primary mantle-normalized spidergrams of incompatible elements for pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun Mountains (chondrite, OIB, N-MORB and E-MORB after Sun et al., 1989)OIB-洋岛玄武岩; N-MORB-正常型大洋中脊玄武岩; E-MORB-富集型大洋中脊玄武岩OIB-oceanic island basalt; N-MORB-normal mid-ocean ridge basalts; E-MORB-enriched mid-ocean ridge basalts

阿尔金NEE构造带内枕状玄武岩在球粒陨石标准化稀土元素配分图上(图6)的配分曲线平坦且彼此之间近似平行, 显示稀土分异程度相当, 具有同源岩浆演化特征。除Fe-Ti玄武岩(样品GJ08-4和GJ08-8)外, 其余样品ΣREE变化范围在37.34×10–6～42.14×10–6, 平均为39.24×10–6, 与N-MORB的稀土元素总量(39.1×10–6)相一致。ΣLREE/ΣHREE值为1.26～1.34, 平均为1.29, 轻重稀土分异不明显。岩石的(La/Yb)N在0.65～0.73之间,平均为0.69, (Ce/Yb)N在0.63～0.70之间, 平均为0.66, 也与N-MORB的值相近((La/Yb)N=0.56, (Ce/Yb)N=0.76)。δEu为0.65～0.99, 平均为0.86, 具有轻微的Eu负异常, 表明有少量斜长石的分离结晶, 与显微镜下观察一致。岩石的(La/Sm)N=0.86～1.05之间, 平均为0.95, 介于N-MORB和E-MORB两者之间。La/Ta值为14.65～18.72, 平均值为15.92, 高于E-MORB(≈10),而与N-MORB相似(≈18)。在稀土配分模式图上与典型N-MORB型所具有LREE明显亏损的稀土配分模式有较小差异, 与阿尔金北缘红柳泉具有OIB特征的枕状玄武岩相比(孟繁聪等, 2010), 显示完全不同的稀土元素特征(图6)。Fe-Ti玄武岩(GJ08-4和GJ08-8)具有高的ΣREE(120.12×10–6和98.76×10–6)和高的ΣLREE/ΣHREE值(2.24和2.45),与N-MORB相比, La/Yb值更高(分别为2.23和2.40); δEu分别为0.77和0.92; δCe分别为1.03和1.07, 具轻微的Ce正异常, 其ΣREE含量、LREE/HREE值和稀土配分曲线都与America-Antarctica Ridge地区Conrad Fracture Zone内的Fe-Ti玄武岩相一致(Le Roex et al., 1981)。

图6　阿尔金NEE构造带枕状玄武岩球粒陨石标准化REE配分图(球粒陨石、N-MORB据Sun et al., 1989)Fig. 6　Chondrite-normalized REE patterns of pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun Mountains (chondrite, N-MORB after Sun et al., 1989)N-MORB-正常型大洋中脊玄武岩N-MORB-normal mid-ocean ridge basalts

3　讨论

3.1岩浆源区

Lu和Yb相似的地球化学行为使得它们不受分离结晶和部分熔融作用的影响(Rudnick, 2003), 枕状玄武岩的Lu/Yb值为0.142～0.156, 与陆壳相关的岩浆(Lu/Yb=0.16～0.18)完全不同, 而与幔源岩浆(Lu/Yb=0.14～0.15)相一致, 结合在Nb/Yb-Ta/Yb和Nb/Yb-TiO2/Yb图中(图7A, B), 枕状玄武岩全部投在地幔序列内的N-MORB附近, 表明岩浆在上升过程中未遭受流体(或熔体)及地壳混染的影响或影响很小, 枕状玄武岩主要受幔源岩浆源区控制(Pearce et al., 1995; Pearce, 2008)。在球粒陨石标准化稀土元素配分图中显示样品与N-MORB相似, 但其LREE亏损不像N-MORB明显, 表明枕状玄武岩应起源于一个类似于N-MORB的亏损地幔。

3.2枕状玄武岩的类型与构造环境

枕状玄武岩无疑是基性熔岩与海水作用的产物, 然而其类型与形成环境还需进一步的判别, HFSE(如Nb、Ta、Zr、Ti)和Yb等具有较高的稳定性和不易受蚀变作用的影响(Pearce et al., 1973)。在Ti/100-Zr-Y×3图解(图8a), 大部分样品落在MORB与IAT之间, 但偏向于MORB内; 在Ti/100-Zr-Sr/2图解中(图8b), 所有样品均落入MORB内外; 在Zr/4-2×Nb-Y图解中(图8c), 样品全部落在N-MORB范围内。同时, 微量元素比值显示, 阿尔金NEE构造带内枕状玄武岩的Ce/Zr值为0.14～0.38,平均0.19; Zr/Nb值为16.56～19.42, 平均17.67; Th/Yb值为0.08～0.18, 平均0.11; Zr/Y值为1.69～2.91, 平均1.95; Ti/Y值为184～295, 平均为218, 明显区别于OIB的对应值(分别为0.3、5.8、1.9、9.7、584), 而与大洋中脊MORB相似(分别为0.16、20.3、0.14、2.98、264)。La/Nb值为0.99～2.53,平均1.34; Y/Nb值为6.67～10.90, 平均9.23, 与OIB的对应值完全不同(分别为0.8、0.8), 而与E-MORB的也相差较大(分别为0.76、3.5), 更为接近N-MORB(分别为1.07、11.2), 此结果与主量和稀土元素分析结果一致。在成因上, Fe-Ti玄武主要形成于N-MORB的环境中(Sinton et al., 1983; 彭头平等, 2005), 因此, 笔者认为阿尔金NEE构造带内枕状玄武岩具有N-MORB的亲缘性。但与典型N-MORB相比, 样品低度富集LILE, 亏损Zr、Hf和Ti等高场强元素, 显示具有俯冲消减带的特点, 将枕状玄武岩的一些强不相容元素比值, 如Nb/U值为13.04～34.1, 平均为22.89; Nb/Th值为5.33～10.36,平均为9.19; Ta/U值为0.81～2.55, 平均为1.62, 均低于N-MORB(分别为50、20、2.7, Hofmann, 1997)。在Th/Yb-Ta/Yb(图9)和Th/Nb-Ce/Nb(图10)图中,所有样品具有向洋弧靠近的趋势和全部落入弧后盆地玄武岩范围内, 显示出枕状玄武岩可能形成于弧后盆地的环境。

图7　阿尔金NEE构造带内枕状玄武岩岩浆源区判别图Fig. 7　Discrimination diagram of magma source of pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun MountainsA-Nb/Yb-Ta/Yb图解(据Pearce et al., 1995); B-Nb/Yb-TiO2/Yb图解(据Pearce, 2008)A-Nb/Yb-Ta/Yb diagram(after Pearce et al., 1995); B-Nb/Yb-TiO2/Yb diagram(after Pearce, 2008)Th-拉斑系列; Alk-碱性系列Th-tholeiites series; Alk- alkaline series

图8　阿尔金NEE构造带内枕状玄武岩Ti/100-Zr-Y×3(a)、Ti/100-Zr-Sr/2(b)、Zr/4-2×Nb-Y(c)图解Fig. 8　Ti/100-Zr-Y×3(a), Ti/100-Zr-Sr/2(b) and Zr/4-2×Nb-Y(c) geochemical discrimination diagrams for pillow basalts from the NEE-trending tectonic belt of Altun MountainsWPB-板内玄武岩; IAT-岛弧拉斑玄武岩; CAB-钙碱性玄武岩; IAB-岛弧玄武岩; MORB-洋中脊玄武岩; WPA-板内碱性玄武岩; WPT-板内拉斑玄武岩; VAB-火山弧玄武岩WPB-within plate basalt; IAT-island-arc tholeiite basalt; CAB-calk-alkaline basalt; IAB-island-arc basalt; MORB-mid ocean ridge basalt; WPA-within plate alkaline basalt; WPT-within plate tholeiite basalt; VAB-volcanic arc basalt

综上所述, 阿尔金NEE构造带内的枕状玄武岩既具有N-MORB特征, 又显示弧后盆地的地球化学印迹, 与之对应的大地构造环境应为远离海沟(Trench-distal)的弧后盆地内扩张脊的构造环境(Metcalf et al., 2008; Pearce, 2008; Furnes et al., 2012)。因远离海沟从而使得具有N-MORB特征的岩浆未受到俯冲作用的影响。在印度阿曼达群岛Bompoka地区的枕状玄武岩和挪威西部Solund-Stavfjord蛇绿岩带内的枕状玄武岩也形成于这种环境(Furnes et al., 2012; Jafri et al., 2013)。结合以往学者在该构造带清水泉—茫崖地区发现的玄武岩兼有洋岛和洋脊的过渡特征(刘良等, 1998; 王焰等, 1999; 校培喜, 2003), 以及在西段发现的辉绿岩墙群与绿片岩所揭示的初始小洋盆、洋中脊、洋岛和火山弧混合特征(覃小锋等, 2007, 2008), 笔者认为阿尔金NEE构造带的古洋盆应为一个具有从裂谷拉张、海底扩张形成洋壳、后期洋壳俯冲消减的完整板块演化过程的弧后盆地。

图9　Th/Yb-Ta/Yb图解(据Pearce, 1983)Fig. 9　Plots of Th/Yb-Ta/Yb (after Pearce, 1983)S-钾玄岩系列; CA-钙碱性系列; Th-拉斑系列S-shoshonite series; CA-cal-alkalic series; Th-tholeiites series

图10　Th/Nb-Ce/Nb图解(据Saunders et al., 1991)Fig. 10　Plots of Th/Nb-Ce/Nb (after Saunders et al., 1991)

3.3阿尔金北东东向构造带内枕状玄武岩发现的大地构造意义

1)蛇绿岩被认为是古大洋岩石圈的残片, 其蕴含了丰富的古大洋地幔动力学信息(Moores et al., 1974; Coleman, 1977; Nicolas et al., 1984; 张旗等, 2001)。一套发育完整的蛇绿岩套包括底部变质橄榄岩、堆积杂岩、席状岩墙群和枕状熔岩及远洋沉积物(Coleman, 1977), 但往往受其后期构造作用的肢解与破坏, 使得世界上真正完整的蛇绿岩层序极为罕见。长期以来, 阿尔金NEE构造带内因发现有强烈蛇纹石化的橄榄岩、堆晶辉长岩、辉绿岩墙群、洋脊型和洋岛型的基性火山岩以及深海沉积的硅质岩等而被认为具有蛇绿岩带的特征(刘良等, 1998;王焰等, 1999; 校培喜, 2003; 覃小锋等, 2008; 李向民等, 2009), 但一直未曾报告过枕状熔岩的发现,本次枕状玄武岩的发现为古洋盆的存在提供了确凿的信息, 也为该带具有蛇绿岩特征的推断又添加了一关键性证据。

2)通过与阿尔金北缘红柳泉地区枕状玄武岩的对比, 可以看出阿尔金北缘红柳泉地区枕状玄武岩的地球化学性质显示为洋岛玄武岩(OIB)特征, 岩浆源区来自含富集组分的软流圈地幔, 形成环境为弧后盆地的海山(修群业等, 2007; 孟繁聪等, 2010),其盆地类型为大陆边缘弧后盆地(郝瑞祥等, 2012)。与阿尔金山NEE构造带内的枕状玄武岩具有完全不同的岩石地球化学特征和弧后盆地类型, 显示它们为不同岩浆源区和构造环境下的产物, 从而进一步表明这两个古洋盆之间不具有亲缘关系, 应为两个彼此相互独立的古洋盆。

3)阿尔金山NEE构造带以西为阿尔金山的主体, 以东为祁连山—柴北缘地区, 它们一起构成了青藏高原的东北缘。近年来的研究表明, 阿尔金山与祁连山—柴北缘的古构造单元具有良好的对比性(许志琴等, 1999), 同时, 在南阿尔金与柴北缘地区发现它们具有相似地质背景、矿物组合、原岩特征、温压条件和峰期变质时代的榴辉岩带和具有相同时代的超高压变质作用的存在(许志琴等, 1999; 杨经绥等, 2001; Zhang et al., 2001; 刘良等, 2002; Yang et al., 2006; Mattinson et al., 2007), 表明在早古生代南阿尔金曾为柴北缘的西延部分, 两者构成一条统一的早古生代缝合带, 后被阿尔金断裂所错开。近年来通过详细的野外岩石组合观察和岩石地球化学分析在柴北缘地区证实古生代蛇绿岩的存在, 其中洋中脊玄武岩、洋岛玄武岩均有发育, 被认为形成于弧后盆地构造环境(赖绍聪等, 1996; 王惠初等, 2003, 2005; 朱小辉等, 2012, 2014), 尤其是最近在柴北缘绿梁山地区发现一套蛇绿岩所揭示的构造环境与岩浆源区均可与此次新发现的枕状玄武岩相对比(朱小辉等, 2014)。与此同时, 柴北缘蛇绿岩的形成时代主要集中在493～534 Ma(朱小辉等, 2012, 2014), 而阿尔金NEE构造带内具有蛇绿岩特征的镁铁质-超镁铁质岩石的形成时代也在481～500 Ma左右(刘良等, 1998; 李向民等, 2009), 两者显示出良好的可对比性。从而推测此次在阿尔金NEE构造带内新发现的枕状玄武岩与其它具有蛇绿岩特征的镁铁质-超镁铁质岩石很可能为柴北缘早古生代蛇绿岩的一部分, 后遭受阿尔金断裂带左旋走滑运动的构造肢解与拖拽, 残留在阿尔金NEE构造带内形成残片。

4　结论

1)出露于阿尔金北东东向构造带内的枕状玄武岩属低钾亚碱性玄武岩系列, 通过主量、微量及稀土地球化学分析结果表明其具有N-MORB的特征,并包含有Fe-Ti玄武岩, 其形成于远离海沟的弧后盆地内具有扩张脊的构造环境, 岩浆源区应起源于一个类似于N-MORB的亏损地幔。

2)阿尔金北东东向构造带内枕状玄武岩的发现不仅证实了古洋盆的存在, 而且进一步添加了该带具有蛇绿岩特征的证据; 通过与阿尔金北缘东西向红柳沟—拉配泉构造带内出露枕状玄武岩对比, 二者显示具有完全不同的地球化学特征和构造环境。

3)阿尔金北东东向构造带内的枕状玄武岩很可能是柴北缘地区的早古生代蛇绿岩的一部分, 后遭受阿尔金断裂带左旋走滑运动的构造肢解与拖拽,残留在阿尔金NEE构造带内形成残片。

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The Discovery of Pillow Basalts in the NEE-trending Altun Mountains Belt and Its Tectonic Implications

WU Yu1), CHEN Zheng-le1,2)∗, CHEN Bai-lin1), WANG Yong1), SUN Yue1,3), ZHANG Hao3), MENG Ling-tong1)
1) Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081; 2) East China Institute of Technology, Nanchang, Jiangxi 330013; 3) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083

The Altun Mountains belt on the northern margin of the Tibetan Plateau plays a key role in the tectonic evolution and geomorphic formation of the Tibetan Plateau and western China. Pillow basalts were firstly recognized in the central segment of the NEE-trending Altun Mountains belt, which can furnish important clues to the interpretation of the structural evolution of the Altun Mountains belt and even the northern Tibetan Plateau.Pillow basalts are characterized by low SiO2, A12O3, P2O5and (Na2O+K2O) values which suggest a transitional type between sub-alkaline basalt and andestie/basalt. There are two samples with relatively lower silicon and enriched iron and titanium (TFeO＞12％, TiO2＞2％, and TFeO/MgO＞1.75), which can be classified as Fe-Ti basalts. The chondrite-normalized REE patterns, trace element ratios and Ti/100-Zr-Y×3, Ti/100-Zr-Sr/2 and Zr/4-2×Nb-Y diagrams show N-MORB affinity. The Th/Nb-Ce/Nb diagram along with a slight enrichment of the Large Iron Lithosphile Elements and depletion of HFS elements Zr, Hf and Ti indicates a tectonic setting of back-arc basin. The coexistence of mafic-ultramafic rocks in surrounding areas implies that pillow basalts were derived from the N-MORB-like depleted mantle source in a spreading ridge of trench-distal back-arc basin. Further geochemical comparison shows that these basalts are significantly different from the basalts developed in the EW-trending Hongliugou-Lapeiquan belt in Northern Altun Mountains, indicating a different tectonic setting; nevertheless, these basalts are similar to basalts from the Early Paleozoic ophiolite belt in the North Qaidam Basin, suggesting that they were probably developed in similar Early Paleozoic back-arc basins. These newly-recognized pillow basalts in the central segment of the NEE-trending Altun Mountains belt are considered to be remnant parts of the ophiolite belt assembly in the North Qaidam Basin, resulting from the drag and destruction of the Altun Mountains strike-slip fault.

pillow basalts; geochemistry; N-MORB; back-arc basin; NEE-trending Altun Mountains Belt

P588.145; P542.3; P542.4

A

10.3975/cagsb.2015.03.04

本文由国家专项“深部探测技术与实验研究”(编号: SinoProbe-08-04-1)、国家自然科学基金项目(编号: 41072071)和中国地质调查局地质调查项目(编号: 1212011220936; 12120114032401; 12120113095800)联合资助。

2014-05-31; 改回日期: 2014-09-26。责任编辑: 魏乐军。

吴玉, 男, 1987年生。博士研究生。主要从事岩石大地构造与构造地质研究。通讯地址: 100081, 北京市海淀区民族大学南路11号。E-mail: 21wu.yu@163.com。

陈正乐, 男, 1967年生。研究员, 博士生导师。主要从事构造地质与矿田构造研究。E-mail: chenzhengle@163.com。