西昆仑尖山混杂岩带中硅质岩地球化学特征及沉积环境

魏永峰，赵志强，林美英，邓浩然，徐刚，刘涓

(1.四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，四川 双流 610213;2.四川华阳岩矿测试中心，四川 双流 610213)

西昆仑尖山混杂岩带中硅质岩地球化学特征及沉积环境

魏永峰1，赵志强1，林美英1，邓浩然1，徐刚1，刘涓2

(1.四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，四川 双流 610213;2.四川华阳岩矿测试中心，四川 双流 610213)

尖山混杂岩带由基性-超基性岩、基性火山岩、基性火山碎屑岩及硅质岩组成，各类岩石呈岩片(块)产出。带内硅质岩具富Al2O3、高Fe2O3和低TiO2特征，为含较高比例陆源泥质沉积物(SiO2含量74.71%~83.61%)。Al/(Fe+Mn+ Al)=0.72~0.81、U/Th=0.14~0.34，显示生物沉积硅质岩特点。页岩标准化曲线主要为弱Ce正异常(Ce/Ce*=0.90~ 1.22)、无明显Eu异常(Eu/Eu*=0.78~1.01)、轻、重稀土分异不明显的平坦曲线，为典型大陆边缘硅质岩。硅质岩中Al2O3/(A12O3+Fe2O3)=0.62~0.75、Al2O3/TiO2=12.63~20.22(平均15.99)、MnO/TiO2=0.08~0.57、LaSN/CeSN=0.79~1.17、Ti/V= 47.44~68.29、Th/U=2.94~7.39、δEuCN=0.53~0.69及Ceanom=-0.16~-0.03，均与大陆边缘硅质岩值相当，反映其形成明显受带内大面积出露的、以基性火成岩为主的陆源物质影响，但距大陆有一定距离的陆内裂谷环境之中。据放射虫时代，硅质岩形成于中三叠世，尖山混杂岩带还处于拉张发展阶段。其形成时代、构造背景可与区域上西金乌兰蛇绿混杂岩带进行对比。

西昆仑；尖山混杂岩带；硅质岩；地球化学；沉积环境

乔尔天山-岔路口断裂带呈近NWW向，东于龙木错一带与郭扎错-西金乌兰湖-金沙江结合带相交，西至塔什库尔干断裂被覆盖，全长约650 km，红山湖-岔路口有新生代火山岩成串分布①新疆地矿局第一区域地质调查大队.新疆和田县乔尔天山一带1∶5万区域地质矿产调查报告，2008。断裂带南北分别为阿克赛钦隆起及河尾滩冒地槽褶皱带、阿克赛钦古生代陆缘盆地及喀拉昆仑中生代陆缘盆地、甜水海微陆块及神仙湾晚古生代边缘裂陷带②陕西地质调查院.岔路口幅1∶25万区域地质矿产调查报告，2005；潘裕生等据大地电磁测深资料将其作为缝合带的深大断裂[1]。由于祥云沟、黑山峰两地发现呈断片产出的基性-超基性岩、基性岩火山岩、中性火山岩及硅质岩构成的不完整蛇绿岩组合，而将该断裂带南侧划分为乔尔天山-黑山峰蛇绿构造混杂岩带，带内存在放射虫硅质岩，时代为中三叠世①。关于该带内有无蛇绿岩尚难定论，但本带南侧地质体内物质组成中有(放射虫)硅质岩产出得到本次工作确认③四川省地矿局区域地质调查队.西昆仑新疆西昆仑地区1∶5万I44E005003等5幅区域地质调查报告，2015。硅质岩形成环境研究不仅可为相伴的基性岩形成环境进行有效约束，并对确定基性岩形成环境具重要指示意义[2]，同时，硅质岩对揭示区域地质演化背景及反映区域动力演化特征具重要指导意义[3]。本文拟通过硅质岩地球化学特征，确定成因、形成环境，为区内基性-超基性岩、基性火山岩的形成环境、构造演化及区域对比提供新的证据和重要约束条件。

1 地质概况

尖山混杂岩带位于乔尔天山-岔路口断裂带南约20 km(图1)。区内北西宽南东窄，西段呈NW向，东段呈EW向，带宽1.3~6.0 km，出露长约50 km，上部为侏罗系、白垩系。混杂岩带内岩石类型有橄榄单辉岩、弱蛇纹石化辉石岩、蚀变辉长岩、枕状玄武岩、玄武质火山集块岩、玄武质火山角岩、杏仁状玄武岩、安山质火山角砾岩、安山质火山凝灰岩、灰黑色橄榄单辉岩、灰黑色弱蛇纹石化辉石岩、玄武安山岩、杏仁状霏细岩及(放射虫)硅质岩，这些岩石呈构造岩片(块)相互拼贴或与复理石砂板岩地层呈断层接触。断裂宽度从几十厘米至几米，甚至几十米，主要发育碎裂岩化带、强劈理化带、构造透镜体化带、碎粉岩化带、泥化碳化带等，个别见构造角砾岩带，均为压性逆断层，以NE倾向为主，SW倾向较少，倾角中等-较陡。本次通过对辉长岩、辉绿玢岩、玄武岩、枕状玄武岩采样作锆石U-Pb测年，测得年龄229~254 Ma(未发表)，时间从晚二叠世至晚三叠世，主体属早中三叠世。受研究程度限制，本次工作发现的混杂岩带及带内各类成分岩片(块)，前人统一称为下中二叠统神仙湾组。

图1 新疆西昆仑尖山一带区域地质图Fig.1 Regional geological map of the Jianshan in west Kunlun,Xinjiang(据新疆1:150万地质图修改，2010)1.全新统洪积；2.新疆群；3.阿图什组；4.乌恰群；5.铁隆滩组；6.红旗拉甫组；7.龙山组；8.库勒钦河群；9.河尾滩群；10.崆喀山口组；11.加温达坂组；12.恰提尔群；13.提孜那甫组(奇自拉夫)组；14.温泉沟群；15.冬瓜山群；16.甜水海群；17.侏罗纪钾长花岗岩；18.三叠纪花岗岩；19.地质界线；20.角度不整合界线；21.一般性断裂；22.区域性大断裂；23.尖山混杂岩带及剖面位置F1——泉水沟断裂；F2——乔尔天山-岔路口断裂；F3——崆喀山口断裂

2 硅质岩产出特征及时代

本次所采硅质岩位于尖山混杂岩带中部，呈灰色或深灰色层状，单层厚6~35 cm，可与辉长岩整合接触，亦可与砂板岩互层状断块产出于枕状玄武岩、玄武质火山碎屑岩间(图2)。岩石铁染现象明显，镜下观察硅质岩为(含生物)隐晶质结构，定向构造，重结晶明显，两件样品中含放射虫(5%±)，直径0.02~ 0.07 mm，圆状-椭圆状，壳由隐晶状玉髓组成，长轴平行定向排列，少量隐晶状硅质及铁质分布于放射虫间。放射虫主要有Archaeospongoprunum compac⁃tum NakasekoandNishimura；Triassospongosphaera multispinosa(Kozur et Mostler，1979)；Archaeospongo⁃prunum compactum NakasekoandNishimura；Pseu⁃dostylosphaera japonica(Nakaseko et Nishimura，1979)，该放射虫组合是典型的中三叠世安尼期放射虫动物群，时代为中三叠世。

3 样品分析方法

野外样品采样点岩石露头连续，构造变形及蚀变不强，岩石新鲜。样品送至四川华阳岩矿测试中心分选、清洗、烘干，研碎至200目，主量与微量元素测试分析由国土资源部中南矿产资源监督检测中心完成。主量元素采用X射线荧光光谱仪(AXIOS)分析，稀土和微量元素采用等离子体质谱仪(X SeriesⅡ)、全谱直读光谱仪(IRIS IntrepidⅡ XSP ICP)、火焰原子吸收光谱仪(novAA 300)、石墨炉原子吸收光谱仪(ZEEnit 600)和原子荧光分光光度计(AFS-230E)分析。主量元素分析精度优于3%，稀土和微量元素分析精度优于5%。镜下放射虫鉴定由四川省古生物化石专家张涛高级工程师完成。放射虫提取由中国地质大学（武汉）地球科学学院冯庆来教授完成。

图2 尖山混杂岩带实测剖面图Fig.2 Measured geological section of Jianshan Mélange belt1.含砾石英砂岩;2.长石石英砂岩;3.板岩;4.硅质岩;5.生物碎屑灰岩;6.结晶灰岩;7.泥晶灰岩;8.微晶灰岩;9.辉长岩;10玄武岩;11.杏仁状玄武岩；12.枕状玄武岩;13.玄武质火岩角砾岩;14.构造角砾岩;15.硅质岩采样位置及编号;16.地层产状;17.断层产状

4 分析结果

4.1 主量元素

与纯硅质岩(SiO2=91%~99.8%，Si/Al=80~1 400)相比[4]，尖山混杂岩带内硅质岩SiO2=74.71%~ 83.61%、Si/Al=9.92~13.64，明显低于纯硅质岩含量（表1），表明他们含有较高比例的陆源泥质沉积物。Al2O3=5.20%~6.44%，平均 5.94%，Fe2O3=2.16%~ 3.95%，TiO2=0.316%~0.510%，Fe2O3/TiO2=6.84~7.74，平均7.08，Al2O3/TiO2=12.62~20.22，平均15.99，表现出富铝、高铁、低钛特征。

4.2 稀土元素

硅质岩∑REE=63.24×10-6~106.14×10-6，平均79.82×10-6（表2），轻稀土元素略富集。北美页岩标准化后Ce/Ce*值为0.90~1.22，Eu/Eu*值为0.78~ 1.01，LaSN/CeSN=0.79~1.16，LaSN/YbSN=1.07~2.88；球粒陨石标准化后，δCeCN=0.94~1.29，δEuCN=0.53~0.69，LaCN/CeCN=0.90~1.31，LaCN/YbCN=7.26~19.57。稀土元素分布模式图上，页岩标准化曲线主要为弱Ce正异常、无明显Eu异常的轻、重稀土分异不明显的平坦曲线，球粒陨石标准化曲线上显示弱Ce正异常和明显Eu负异常的右倾型曲线(图3)，Ceanom=-0.16~-0.03（平均-0.08）。

4.3 微量元素

硅质岩以微量元素含量低为特征，其中，W明显富集，部分Cs略有富集，其余元素与克拉克值相比处于“亏损”水平(表2)，Nb，Ta，Th，U等不相容元素、Cr，Ti，V和Ni等亲铁元素、Cu，Y等亲铜元素、Sr，Ba等碱土金属亏损明显，Pb，Zn，Bi亏损较小。微量元素V=31.3×10-6~64.5×10-6（平均40.5×10-6），Ni=23×10-6~ 37.6×10-6（平均31.4×10-6），Cu=15.2×10-6~32×10-6（平均26.4×10-6），Ti/V=47.44~68.29（平均58.82），V/Y=2.88~10.34（平均5.15），Th/U=2.94~7.39（平均4.98）。

表1 尖山混杂岩带中硅质岩主量元素含量Table 1 Major element contents of the cherts in Jianshan Mélange belt 单位：%

表2 尖山混杂岩带中硅质岩稀土和微量元素含量Table 2 Trace element and REE content of the cherts in Jianshan Mélange belt 单位：×10-6

图3 以北美页岩/球粒陨石标准化的硅质岩稀土模式Fig.3 NASC-and Chondrite-normalized REE patterns for cherts（北美页岩和球粒陨石标准化值分别据参考文献[6]和[7]）

5 讨论

5.1 硅质岩成因

自Wadsworth提出硅质岩概念以来，对硅质岩成因问题一直存在不同看法[8]。具体有如下4种：①生物或生物化学沉积成因；②火山沉积成因；③热液交代成因(硅化)，发生在同生、成岩、后生的各作用阶段；④热水沉积成因[9-10]。硅质岩中Fe，Mn，Al，Ti等元素含量是判别成因的重要标志，热水沉积的硅质岩Al/(Fe+Mn+Al)比值小于0.4，受陆源影响的硅质岩Al/(Fe+Mn+Al)比值大于0.4，硅质岩Al/(Fe+Mn+Al)比值由纯热水的0.01到纯生物成因的0.60，且Al/ (Fe+Mn+Al)比值随离开热水系统中心距离的增大而增大[9，11]。研究区硅质岩Al/(Fe+Mn+Al)=0.72~0.81（平均0.77），接近于纯生物成因硅质岩的比值（0.6）。在Al-Fe-Mn判别图解中，样品均落入生物成因硅质岩区域（图4）。由于热水沉积物有较高的沉积速率，常常相对富含U，因此U/Th比值可用来指示硅质岩沉积物源与热水成因关系。热水沉积岩中U/Th比值大于1，水成沉积岩U/Th比值小于1[10-11]。研究区硅质岩U/Th比值为0.14~0.34，属水成沉积岩范围。硅质岩作为古海水氧化-还原条件的地球化学参数，Ceanom=-0.16~-0.03(平均-0.08)，其值多大于-0.1，球粒陨石标准化呈Eu负异常，反映硅质岩在形成时期处于缺氧深水-半深水环境[14-16]。

5.2 沉积环境

硅质岩地球化学特征能很好地反映沉积环境[9,14]，是研究成因、判定形成构造环境的良好地球化学示踪剂[17-21]，其Al2O3、TiO2、Fe2O3和MnO含量相对稳定，且Al2O3、TiO2主要由陆源物质输入量控制[22-24]，MnO是来自大洋深部标志[25]，Fe2O3含量反映洋中脊组分的影响强度[14]。此外Zr，Nb，Hf，Ta和Th等微量元素含量也反映陆源物质的影响程度[25]。笔者将不同学者提出的不同参数判别标准列于表3。由表3看出，尖山混杂岩带中硅质岩的Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、MnO/ TiO2、Th/U、Ce/Ce*、LaSN/CeSN、LaCN/CeCN值均显示研究区硅质岩形成于大陆边缘环境，硅质岩的100×Fe2O3/ SiO2-100×Al2O3/SiO2图解与Fe2O3/SiO2-Al2O3/(A12O3+ Fe2O3)图解中（图5），硅质岩也落在大陆边缘范围。高的Al2O3/TiO2比值（17~50）代表了源区以中酸性火成岩为主的岛弧区特征，相对较低的Al2O3/TiO2比值（＜14）则指示基性火成岩为主的源区[27]。研究区Al2O3/TiO2比值主要在15.81以下，与研究区内大面积出露的基性火成岩背景吻合。上述特征说明，尖山混杂岩带中硅质岩的形成环境可能与大陆边缘沉积环境密切相关，但微量元素V，Ni，Cu含量普遍高于大陆边缘硅质岩含量(V≈20×10-6、Ni≈20×10-6~25× 10-6、Cu≈26×10-6)[16，23]，V/Y=2.88~10.34（均值5.15）同样高于大陆边缘硅质岩平均值1.96，与洋中脊和大洋盆地硅质岩相似（表3）。黑山峰-尖山一线具蛇绿混杂岩属性的构造块体的形成环境为初始洋壳陆内裂谷①新疆地矿局第一区域地质调查大队.新疆和田县乔尔天山一带1∶5万区域地质矿产调查报告，2008②四川省地矿局区域地质调查队.西昆仑新疆西昆仑地区1∶5万I44E005003等5幅区域地质调查报告，2015。综合认为，尖山混杂岩带中硅质岩可能形成于一个主要受基性火山岩源区物质影响，距大陆一定距离的陆内裂谷环境中。

图4 尖山混杂岩带中硅质岩Al-Fe-Mn成因判别图Fig.4 Al-Fe-Mn diagram of the cherts in Jianshan Mélange belt(据Adachi et al.,1986;Yamamoto,1987)a—热水沉积硅质岩区;b—生物成因硅质岩区

表3 不同沉积背景下硅质岩主量元素和微量元素特征值表Table 3 Comparison of major and trace element compositions of cherts formed under different depositional settings

5.3 构造意义

距尖山北东约70 km的黑山峰附近，前人发现含较丰富中三叠世放射虫化石的硅质岩，硅质岩为蛇绿岩残存上部组成①。尖山混杂岩带中硅质岩中放射虫化石、产出时代、产出背景与黑山峰附近硅质岩一致，说明黑山峰-尖山一线在晚二叠世至晚三叠世（锆石U-Pb，229~254 Ma）存在构造属性一致的古洋盆，与航磁推断相吻合[28]，可与区域上西金乌兰古生代—三叠纪蛇绿混杂岩带(C-T)进行对比[29]。硅质岩中放射虫确定时代为中三叠世，不晚于基性岩形成时代，所以，硅质岩应形成于拉张环境，而不是闭合过程中形成。

6 结论

尖山混杂岩带由基性-超基性岩、基性火山岩、基性火山碎屑岩及硅质岩组成，各类岩石呈岩片(块)产出，硅质岩中含丰富的中三叠世放射虫化石。硅质岩地球化学特征表明，其为还原条件下正常生物沉积成因的硅质岩，形成主要受基性火山岩源区物质影响，但距大陆有一定距离的陆内裂谷环境中。尖山混杂带内硅质岩岩块可能代表残留蛇绿岩片的上部组成，说明黑山峰-尖山一线在晚二叠世至晚三叠世期间存在古洋盆，古洋盆中三叠世处于扩张发展演化阶段。尖山混杂岩带的物质组成、时代可与区域上西金乌兰蛇绿混杂岩带进行对比。

图5 尖山混杂岩带硅质岩的100×Fe2O3/SiO2-100×Al2O3/SiO2图解(a)、Fe2O3/SiO2-Al2O3/(A12O3+Fe2O3)图解(b)、Fe2O3/TiO2-Al2O3/(A12O3+Fe2O3)图解(c)和(La/Ce)CN-Al2O3/(A12O3+Fe2O3)图解(d)Fig.5 Diagrams of 100×Fe2O3/SiO2versus 100×Al2O3/SiO2(a)、Fe2O3/SiO2versus Al2O3/(A12O3+Fe2O3)(b)、Fe2O3/TiO2versus Al2O3/(A12O3+Fe2O3)(c)and(La/Ce)CNAl2O3/(A12O3+Fe2O3)(d)of the cherts in Jianshan Mélange belt(据Murray,1994)

本文为《新疆西昆仑地区1∶5万I44E005003等5幅区域地质调查》项目成果之一，参加工作的主要成员还有冯邦国、王仕海、朱华等，成文过程中得到四川省地矿局区域地质调查队教授级高级工程师王兆成总工与徐天德高级工程师的热忱指导，审稿人对稿件提出了宝贵的修改意见，在此一并表示诚挚感谢!

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Geochemical Characteristics and Sedimentary Environment of Cherts from Jianshan Mélange Belt in West Kunlun

Wei Yongfeng1,Zhao zhiqiang1,Lin Meiying1,Deng Haoran1,Xu Gang1,Liu Juan2
(1.Geology Exploring and District Surveying Team,Shuangliu,Sichuan,610213,China; 2.Sichuan Huayang rock ore testing center,Shuangliu,Sichuan,610213,China)

Jianshan Mélange belt consists of basic-ultrabasic rock、basic volcanic rock、basic volcanic clastic rock and cherts,in schistose structure or massive structure.The chert from Jianshan Mélange belt were presented as Rich Al2O3, high Fe2O3and low TiO2,and indicate that they contain high content of pelitic detritus(the SiO2content is 74.71%~ 83.61%).Al/(Fe+Mn+Al)=0.72~0.81、U/Th=0.14~0.34,showing the characteristic of biodeposition chert.The curve normalized by shales was the flat curve of the typical continental margin chert whose fractionation between LREE and HREE being not pronounced shows the weak positive anomaly of Ce(Ce/Ce*=0.90~1.22),none obvious anomaly of Eu (Eu/Eu*=0.78~1.01).Characteristic value of Al2O3/(A12O3+Fe2O3)=0.62~0.75、Al2O3/TiO2=12.63~20.22(average value was 15.99)、MnO/TiO2=0.08~0.57、LaSN/CeSN=0.79~1.17、Ti/V=47.44~68.29、Th/U=2.94~7.39、δEuCN=0.53~0.69 and Ceanomwas-0.16~-0.03 from cherts equal to the continental margin siliceous,reflects the formafion of cherts affected by terrigenous matter which made up of mafic igneous rocks and outcropped widely in the jianshan Mélange belt,but there was a certain distance from the mainland to the inland rift environmen.According to radiolarian era,Siliceous Rocks formed during middle Triassic Period,and JianShan Mélange belt was still in the stage of development.Cherts of formation age and tectonic background were consistent with the ophiolite mélange belt from XiJin ulan.

West Kunlun;Jianshan Mélange belt;Cherts;Geochemistry;Sedimentary Environment

1000-8845(2016)02-197-07

P588.2

A

项目资助：昆仑-阿尔金成矿带地质矿产调查(1212011220646)项目资助

2015-01-14;

2015-05-25;作者E-mail：39387530@qq.com

魏永峰(1974-)，男，安徽萧县人，高级工程师，1996年毕业于成都理工学院地质学专业，从事区域地质矿产调查与勘查工作