新疆祁漫塔格地区奥陶纪蛇绿岩岩石学特征、形成环境及形成时代的探讨①

陈国辉 李玥 张婉莹 刘建伟 白超 白世恒

中化地质矿山总局陕西地质勘查院，陕西 西安 710065

为了提高青藏高原北部空白区基础地质调查研究程度，为“西部大开发”提供资源战略基地和基础资料，在祁漫塔格红土岭地区开展1:5 万区域地质矿产调查项目。祁漫塔格地区位于新疆维吾尔自治区东南部，新疆维吾尔自治区和青海省交界处，本次1:5万区矿调项目在祁漫塔格山南缘与东昆仑北坡结合带中发现蛇绿混杂岩，昆仑山北部祁漫塔格地区发现蛇绿混杂岩带，该岩带由基质和构造块体两部分构成，岩石组成为堆晶辉橄岩、堆晶辉石岩、堆晶辉长岩以及枕状玄武岩[1]。

1 概述

新疆祁漫塔格地区蛇绿混杂岩带，由基质和构造块体两部分组成，主要分布在小黑山与玉古萨依以北之间，在艾里木萨依以西及豹子沟以东和阿达滩北长沟以西小面积分布辉绿（玢）岩及超镁铁质岩（图1）。

图1 区域蛇绿混杂岩分布图Fig 1 Regional distribution of ophiolitic melanges

这些构造块体往往沿祁漫塔格主脊断裂及其两侧的次级断裂分布，被后期各时期酸性岩浆侵入活动肢解，呈许多大小不同，无序无根，且被不同程度改造的构造块体而赋存在基质奥陶纪祁漫塔格群及中晚志留世楚隆斯帕坦组中。基质岩石由轻变质的绿片岩相碎屑岩、碳酸盐岩相和角闪岩相角闪片岩、透辉透闪石岩、透闪变粒岩、硅线黑云片岩、黑云斜长片岩等变质相不同的岩石共生构成，从而得出蛇绿混杂岩带基质不仅有疑源类奥陶纪藻类化石浅变质的碎屑岩-碳酸盐岩建造的岩石，且有角闪岩相岩石地层的存在，充分证明其构成的复杂性，从而认为是奥陶纪-志留纪末断陷变质作用的产物[2-4]。

按照蛇绿岩的分布及出露情况，恢复蛇绿岩组合的正常层序（由底→顶）为：变质橄榄岩→堆晶辉橄岩→堆晶辉长岩、块状辉长岩→辉石闪长岩（石英闪长岩）→辉绿（玢）岩墙→基性熔岩和放射虫硅质岩（区内未发现这一端元，而东邻区有较典型的枕状玄武岩和硅质岩）[5-6]。

2 岩石特征

2.1 变质橄榄岩（OΣ）

区内变质橄榄岩不发育，主要分布在帕奇通西-玉古萨依以北的地区，由四个小岩体组成，受玉古萨依断裂控制。其次在豹子沟东约5km 处出露一个小岩体。变质橄榄岩由细粒橄榄岩、蛇纹石岩、纯橄岩及斜辉橄榄岩构成，岩石大多蚀变，具蛇纹石化、白云岩化及菱镁蛇纹石化等现象，呈墨绿色、暗灰绿色。

岩石由橄榄石、辉石、铬尖晶石、磁铁矿等矿物组成，普遍呈它形粒状、叶片状，岩石为纤维变晶结构，发生蛇纹石化蚀变，橄榄石部分或完全蚀变为蛇纹石，呈橄榄石假象，局部可见网格状结构；辉石多呈柱状，蚀变为次闪石。岩石尚可见绿泥石、白云石、菱镁矿等蚀变矿物，且见少量铬尖晶石、磁铁矿等副矿物。

2.2 堆晶岩及块状辉长岩（Oν）

区内堆晶岩及块状辉长岩出露较齐全，为蛇绿混杂岩的主体部分，出露面积约6.2km2,主要分布在小黑山以南及玉古萨依以北地区，一般呈构造块体侵位于奥陶系祁漫塔格群（Oqm）及中-上志留统楚隆斯怕坦组（S2-3c）中。结合东邻区十字沟、东沟蛇绿岩的研究资料，岩石组合由灰黑色-深灰色辉橄岩、辉石岩、斜长岩、角闪岩、辉长岩等具堆晶结构和块状构造的岩石构成。调查区内以块状辉长岩为主，具堆晶结构的岩石不发育。

蚀变辉橄岩：岩石呈灰黑色、墨绿色，由斜方辉石假象、橄榄石假象、磁铁矿组成。斜方辉石已完全被纤闪石、绿泥石、方解石交代；橄榄石已完全被纤维状蛇纹石和透闪石、绿泥石交代，且有少量磁铁矿析出。

蚀变辉长岩：岩石呈灰黑色，具辉长结构，块状构造。由基性斜长石假象、辉石假象组成。基性斜长石在次生变化后已完全被钠长石、黝帘石交代；普通辉石已完全被绿泥石、纤闪石交代，变形较明显。

灰黑色黑云母辉长岩：岩石呈灰黑色、暗灰色，普遍遭受绿泥石化、绿帘石化，局部可见褐铁矿化。岩石为中细粒辉长结构，块状构造，野外局部露头可见浅、暗色矿物相间的堆晶结构，但不发育。岩石由拉长石（40%～60%）、普通辉石（25%～35%）、黑云母（10%～20%）、角闪石（3%）、石英（0～1%）等组成。副矿物有磷灰石（＜1%～2%）、榍石（＜1%）、磁铁矿（＜1%）等。

深灰色斜长岩：岩石出露极少，往往与辉长岩共生，具相变过渡关系。岩石呈深灰色，半自形粒状结构，块状构造，其组成矿物为斜长石（95%）、黑云母（3%）、石英（2%）。副矿物仅见磷灰石（＜1%）。

2.3 岩浆分异体

蛇绿岩浆分异体一般出现在堆晶杂岩、块状辉长岩之后，典型的岩石为灰色斜长花岗岩，少数有闪长岩类-花岗闪长岩的分异产物。从原1：25 万资料看未发现蛇绿岩浆分异体的报道，但在调查区小黑山东的辉长岩大多被中-酸性的分异产物包围，形成孤立体（影像中为大小不等的黑色色阶），彼此间为渐变过渡关系。从宏观资料分析，其先后关系为：黑云母辉长岩-黑云母辉石闪长岩黑云母闪长岩的结晶分异的产物。这一新发现填补了祁漫塔格早古生代蛇绿混杂岩演化中的缺失部分[7]。

辉石闪长岩：岩石呈黑色，具半自形粒状结构，块状构造，由更-中长石（45%）、普通辉石（20%～45%）、普通角闪石（5%～25%）、黑云母（10%）及微量石英、黝帘石组成。副矿物有磷灰石、榍石、磁铁矿等。

闪长岩（石英闪长岩）：岩石呈灰绿色-灰黑色，半自形中粒结构，块状构造，由更-中长石（40%～55%）、微斜长石（0～15%）、普通角闪石（5%～40%）、黑云母（5%～25%）、透辉石（0～5%）、石英（＜1%～5%）、绢云母（0～3%）组成。副矿物有磷灰石、磁铁矿，个别薄片中可见次生菱铁矿。

2.4 基性岩墙

辉绿岩、辉绿玢岩是组成基性岩墙的主要岩石，一般多侵入于上述各单元中，产状大体与区域构造线的方向一致，岩墙厚度一般在几米至几十米。在艾里萨依沟的西部（豹子沟幅）二叠纪石英闪长岩中残留一块面积为0.5km×0.8km 的辉绿（玢）岩体，直角沟幅有3 个小岩体出露。

岩石呈深灰绿色、暗绿色，为辉绿结构或糜棱结构、斑状结构，块状构造，由普通辉石或斜长石、普通辉石假象及少量黄铁矿等不透明矿物组成。斜长石多数或完全被钠长石化、绿泥石化，暗色矿物多数被绿泥石、纤闪石交代。

2.5 基性熔岩及硅质岩

区内未出现基性熔岩及硅质岩的蛇绿混杂岩的重要组成部分，在东邻区的这类构造块体往往出现在奥陶纪碎屑岩的基质中，由枕状玄武岩和块层状玄武岩组成，硅质岩往往与玄武岩伴生，常产于千枚岩或与千枚岩一起产出在复理石中。

基性熔岩由枕状玄武岩及块状玄武岩组成。岩性为辉绿色枕状、杏仁状玻基玄武岩，由斑晶和基质组成，另有少量杏仁。斑晶成分单一，由基性斜长石组成，全部被钠长石化；基质由斜长石和玻璃组成。杏仁呈不规则状、椭圆状，充填石英和绿泥石。

硅质岩呈灰、灰白、灰黑色，具显微粒状变晶结构，碎裂结构，平行结构，由微粒状石英和少量绢云母、不透明矿物、碳质等组成，由于受后期动力作用影响具条带状构造，石英绢云母定向排列，具平行结构。

3 形成环境

将辉绿（玢）岩、玄武岩样品全部投在Zr-Y丰度推测的地幔类型图（图2）直线下方，主要集中在2 区及2 区左侧，个别投在3 区，表明祁漫塔格蛇绿岩中镁铁质岩的地幔类型以过渡型地幔为主，个别为富集型地幔[8]。

Zr 及Ti 图解（图3）指出玄武岩、辉绿（玢）岩主体落在B 区和D 区、个别落在D 区右上方、说明它们为洋中脊玄武岩，是蛇绿岩组成的上洋壳部分。

TiO2-10MnO-10P2O5图解（图4）指出大多数样品落在洋中脊玄武岩区（MROB）及大洋岛屿碱性玄武岩MROB 区附近，一个样品落在钙碱性玄武岩区。这说明镁铁质岩绝大多数为洋中脊玄武岩和个别大洋岛屿的碱性玄武岩，个别样品TiO2含量极低，可能属于岛弧性质的钙碱性玄武岩。

图2 玄武岩中Zr-Y 图解[9]Fig 2 Zr-Y Diagram in the basalt

图3 Zr-Ti 图解[10]Fig 3 Zr-Ti Diagram

图4 TiO2-10MnO-10P2O5 图解[11]Fig 4 TiO2-10MnO-10P2O5 Diagram

Ta-La 图解（图5）看出：玄武岩主要落在N-MROB 区，辉绿岩及个别玄武岩落在P-MROB 区，总之它们均是洋中脊玄武岩，是大洋壳的组成部分。

FeO*-MgO-Al2O3图解（图6）指出玄武岩、辉绿（玢）岩全部集中在1 区、3 区、4 区交汇部位。主要分布在1 区，为洋中脊及洋底的镁铁质岩；少数在3、4 区，接近1 区的边部，这些样品可能受后期构造和花岗岩类侵入的影响产生同化混染作用蚀变而致。

FeO*/MgO-TiO2图解（图7）及TiO2-FeO*/MgO 图解（图8）可以看出辉绿（玢）岩及玄武岩大多数均投在洋中脊玄武岩区，个别落在区外，在MORB 区附近（图7），而图8 中仅一个辉绿（玢）岩样品落在大陆拉斑玄武岩区（CA）。

氧化物、微量元素的图解大多数或全部显示镁铁质岩为洋中脊环境，证明祁漫塔格超镁铁质岩、镁铁岩、铁镁岩的构造环境为大洋环境，证明祁漫塔格有大洋存在，可能为有限洋盆，是由弧后盆地演化形成的有限洋盆。

图5 Ta-La 图解[12]Fig 5 Ta-La Diagram

图6 FeO*-MgO-Al2O3 图解[13]Fig 6 FeO*-MgO-Al2O3 Diagram

图7 FeO*/MgO-TiO2 图解[14]Fig 7 FeO*/MgO-TiO2 Diagram

图8 TiO2-FeO*/MgO 图解[14]Fig 8 TiO2-FeO*/MgO diagram

4 形成时代探讨

蛇绿岩在区内上赋存于奥陶纪祁漫塔格群（OQm）和中-晚志留世楚隆斯帕坦组（S2-3c）中（1：25 万调查报告中为滩间山群），与有化石依据的晚泥盆世黑山沟组不整合接触。区内东邻区滩间山群碎屑岩组硅质岩夹层中所采集的孢粉经南京古生物研究所伊磊明研究员鉴定，发现疑源类化石：Leiospaeridiasp.(光面球藻，未定种)，Lophosphaeridiumsp.(波罗的海藻，未定种)，Micrhystridiumsp.(波口藻，未定种)，Cymatiogaleasp.(球面球藻，未定种)，Leiospaeridiasp.(微刺藻，未定种)等，时代确定为奥陶纪[15]；在祁曼塔格群凝灰岩中获得Sm-Nd等时年龄469±54Ma，相当于早奥陶世末期；在蛇绿岩辉绿岩墙（小西沟）Sm-Nd 等时线年龄449±34Ma，相当于晚奥陶世末期；在盖依尔南的堆晶杂岩Sm-Nd 等时线年龄为466±3.3Ma，相当于早奥陶世末期。

依据上述的化石和同位素的佐证，祁漫塔格蛇绿岩的形成时代为奥陶纪，就位时代为志留纪末期。

5 结语

寒武纪古特提洋收敛闭合，柴达木南缘伸展拉张、裂解形成弧后盆地，继续拉张形成祁漫塔格有限洋盆。奥陶纪为洋盆全盛期，晚奥陶世洋盆开始俯冲消减，在奥陶世末期完成了大洋岩石圈的消减，洋盆关闭。洋盆的扩张和闭合受到柴达木陆块与东昆仑陆块相互作用的影响。

祁漫塔格蛇绿岩是在俯冲消减过程中以洋壳残片构造侵位于奥陶纪祁漫塔格群和中-晚志留世楚隆斯帕坦组中，由于受到构造应力作用以及多期岩浆作用的影响，蛇绿岩块呈大小不等的无根、无序块体构造侵位于基质中。

氧化物、微量元素的图解大多数或全部显示洋中脊环境，证明祁漫塔格超镁铁质岩、镁铁岩、铁镁岩的构造环境为大洋环境，证明祁漫塔格有大洋存在，可能为有限洋盆，是由弧后盆地演化形成的有限洋盆。