西藏狮泉河地区与蛇绿岩伴生的硅质岩地球化学特征及形成环境分析

王艳凯，刘二情，毕志伟，张建珍，王 强，吴 洋，李 鑫

河北省区域地质调查院，河北 廊坊 065000

0 引言

狮泉河—永珠—嘉黎结合带发育于班公湖—怒江结合带和雅鲁藏布江结合带之间，该结合带北西端出露于狮泉河地区，向南东经拉果错、阿索、永珠、凯蒙及波密等地区。近年来随着该带内地质工作的不断开展，狮泉河—永珠—嘉黎结合带的构造属性引起了人们的广泛关注，目前对于狮泉河—永珠—嘉黎结合带的构造属性的认识主要存在以下两种观点：一种观点认为狮泉河—永珠—嘉黎结合带为班公湖—怒江结合带的一个重要分支，为班公湖—怒江结合带的重要组成部分[1-3]；另一种观点认为狮泉河—永珠—嘉黎结合带是班公湖—怒江结合带南侧的一条独立结合带，为班公湖—怒江大洋岩石圈南向俯冲形成的弧后洋盆[4-7]。以上的研究成果基本都是通过对该结合带内不同地区蛇绿岩中的基性岩和超基性岩进行研究所得到的，而作为蛇绿岩套中重要组成部分的硅质岩的研究在该带内依然相对薄弱，仅对永珠地区蛇绿混杂岩带中的硅质岩做过相关的研究工作[7]。本文通过对狮泉河地区与蛇绿岩伴生的硅质岩开展地球化学研究，以确定硅质岩的形成环境，并结合蛇绿岩中的铁镁质熔岩组分的地球化学特征，进而研究狮泉河蛇绿混杂岩的形成环境，最终以期丰富狮泉河—永珠—嘉黎结合带蛇绿岩中硅质岩的相关研究工作。

1 地质概况

狮泉河蛇绿混杂岩带分布在西藏阿里地区境内，经拉梅拉山及狮泉河镇北一线呈北西—南东向展布，延伸60 km以上；蛇绿混杂岩带内蛇绿岩套组合发育较为齐全，自下而上可见：变质（多发生蛇纹石化和碳酸盐化）超基性岩（纯橄岩和斜辉橄榄岩等），堆晶辉长岩和均质辉长岩，玄武岩（部分具枕状结构）和远洋深水沉积物（包括硅质岩）。蛇绿混杂岩其上被早白垩世弄巴组和郎山组角度不整合覆盖，带内出露一定面积的侏罗纪和白垩纪侵入体，另外晚古生代地层（拉嘎组、昂杰组及下拉组）以相对稳定有序的微陆块的形式呈岩片状与蛇绿混杂岩碰撞拼接，在带内断续出露，蛇绿混杂岩中部被新生代拉分盆地分割为南北各部分（图1）。

图1 狮泉河地区区域地质简图（据西藏日土县约拉山1：5万区域地质调查）Fig. 1 Schematic geological map of Shiquanhe area

狮泉河蛇绿混杂岩带内与蛇绿岩相伴生的硅质岩多以岩块的形式赋存于各种混杂岩基质之中，出露面积均较小，多在几个至几十个平方米范围之内；少数以层状产出于玄武岩之中，层厚较薄多十几个至几十厘米，二者构成岩块状与其它不同类型的岩块由不同级别和类型的断层分割，构成了复杂构造岩块组合体。另外在这些混杂岩块边部多卷入大小不一的超基性岩块；具上述野外产出特征的硅质岩代表了该区蛇绿岩残存的上部组成部分（图2）。

图2 狮泉河蛇绿岩中硅质岩的野外产出特征Fig. 2 Photographs showing outcrop features of the siliceous rocks from Shiquanhe ophiolitic melange

2 样品准备和分析

本文所用样品中涉及狮泉河蛇绿混杂岩北部地区的5件硅质岩样品为西藏地勘局区域地质调查大队在进行西藏噶尔地区狮泉河镇等6幅1∶5万区域地质调查工作[8]过程中所采集，本文对其地球化学数据进行整理分析并综合利用，上述样品在西南冶金地质测试中心完成分析测试，其中主量元素采用XRF（X射线荧光光谱仪）方法测定，测定精度为5%，微量和稀土元素采用等离子质谱仪（ICP-MS）分析，含量大于10×10-6的元素测试精度为5%，小于10×10-6的元素精度为10%。此外狮泉河蛇绿混杂岩南部地区的三件硅质岩样品为作者在进行西藏约拉山等4幅1∶5万区域地质调查工作过程中所采集，样品的处理和测试均在河北省区域地质调查院实验室完成，样品处理经过粗碎、中碎、细碎等过程最后粉碎至200目，并保证样品无污染，测试过程中主量元素采用x射线荧光光谱仪（XRF）分析，稀土和微量元素采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）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%。上述样品的分析结果见表1、表2、表3。

表1 西藏狮泉河蛇绿混杂岩带中硅质岩主量元素分析结果（wt%）Table 1 Major elements analyses（wt%） of siliceous rocks from Shiquanhe ophiolitic me1ange

表2 西藏狮泉河蛇绿混杂岩带中硅质岩稀土元素分析结果（×10-6）Table 2 Rare earth element data（×10-6）of the siliceous rocks from Shiquanhe ophiolitic me1ange

表3 西藏狮泉河蛇绿混杂岩中硅质岩微量元素分析结果（×10-6）Table 3 Trace element data （×10-6） of the siliceous rocks from Shiquanhe ophiolitic me1ange

3 地球化学特征

3.1 主量元素

据前人研究成果，硅质岩中Al2O3和TiO2的含量，可以作为硅质岩中陆源物质输入多少的指标，而Fe2O3的含量与洋中脊热水组分活动的强弱紧密相关[9-10]。本次研究工作所采集的硅质岩样品中SiO2含量为74%～97.75%，多数样品（除YQ2～YQ4）高于纯硅岩的SiO2含量（91%～99.8%）；Al2O3含量介于0.47%～10.25%之间，TiO2含量介于0.025%～0.22%之间，两者的含量明显与SiO2含量呈负相关性。

研究区硅质岩样品中Al/（Al+Fe+Mn）值为 0.45～0.8（平均值0.58），接近于纯生物成因硅质岩的比值（0.60）[11-12]，将硅质岩样品的数据投入到Al-Fe-Mn判别图解（图3）中，样品点均落入图解中的生物成因（非热水）硅质岩区域及其周边，说明上述硅质岩均属于生物成因，未受或受热水活动较弱。

图3 硅质岩A1-Fe-Mn三角图解（ 据Adachi等，1986）Fig. 3 Triangular Ai-Fe-Mn diagram of siliceous rocks

另外Al/（Al+Fe+Mn）的比值表现出随陆源物质的加入逐渐递增的特点，由大洋中脊至大洋盆地最终至大陆边缘，该数值0.00819至0.319最终升高到0.619[13]，本次研究工作中硅质岩Al/（Al+Fe+Mn）平均值为0.58，接近大陆边缘环境形成的硅质岩的比值。研究区内硅质岩样品的A1203/（A1203+Fe203）值介于0.672～0.968之间，高于洋中脊硅质岩（＜0.4）以及大洋盆地硅质岩的数值（0.4～0.7），与大陆边缘硅质岩（0.5～0.9）变化范围基本一致[14]；硅质岩样品Al/（Al+Fe）的值在0.45～0.78之间，平均值0.595，与大陆边缘硅质岩的数值（0.6）相当[15]。此外研究区内硅质岩样品的Si/A1=6.4～183.1，除YQ5数值（183.1）相对较高外，其他样品均明显低于纯硅岩的Si/A1的数值（80～1 400）[16，17]，说明上述硅质岩有较多的陆源物质加入。将研究区内硅质岩的相关主量元素数据投入相关判别图解中（图4），不难发现，在狮泉河蛇绿岩中采集的硅质岩样品基本都投在大陆边缘区及其周缘，反映出研究区内的硅质岩主要形成于与大陆边缘密切相关的构造环境之中。

图4 硅质岩主量元素图解（ 底图据 Murray，1994）Fig. 4 Major element discrimination diagram of siliceous rocks

3.2 微量元素

据前人研究表明硅质岩中的V、Y、Ti、Ni和Cu含量随硅质岩形成环境具有规律性的变化，由洋中脊经远洋盆地到大陆边缘环境，V、Ni和Cu的含量逐渐降低，Y和Ti则逐渐增加[9]；狮泉河蛇绿岩中硅质岩样品的V=5.04×10-6～37.4×10-6，平均值为23×10-6，Ni=4×10-6～31.8×10-6，平均值为15.4×10-6，Cu=1.85×10-6～34×10-6，平均值为16.4×10-6，均小于或与大陆边缘硅质岩相应值的含量相近（V=20×10-6，Ni=20×10-6～25×10-6，Cu=26×10-6）[9，14]，同样反映了硅质岩中较多陆源物质的加入。硅质岩V/Y=1×10-6～13.04×10-6，数值分布不均匀，但平均值（3.6×10-6），明显高于大陆边缘硅质岩的平均值（1.96×10-6），多数数值与洋中脊（4.33×10-6）和大洋盆地硅质岩（5.80×10-6）的数值相似[9，14]，另外硅质岩Ti/V=5.6×10-6～69.9×10-6，平均值为28.9×10-6，与大洋盆地硅质岩（Ti/V=25×10-6）的相关数值相近[9，14]。上述微量元素数值总体显示了狮泉河蛇绿岩中的硅质岩的形成虽明显受物源物质的影响，但其形成环境并非典型的大陆边缘环境，而是一个与大陆边缘环境相似，但距离大陆仍有一定距离的环境。

3.3 稀土元素

对于研究区硅质岩样品的稀土元素配分模式图（图5），经北美页岩标准化的稀土模式配分图表现为基本无Ce异常或弱Ce异常的平坦谱型图，而经球粒陨石标准化的稀土模式配分图则表现为轻稀土富集并有较为明显负Eu异常的右倾谱型图，其与大陆边缘环境形成的硅质岩的相关谱型图吻合度较高[17]。上述稀土元素指标和谱型图均表明研究区硅质岩的形成与大陆边缘环境关系密切，但并不完全吻合，尚与大陆边缘环境存在一定距离。

图5 以北美页岩/球粒陨石标准化的硅质岩稀土模式Fig. 5 NASC and chondrite—normalized REE patterns of siliceous rocks

4 讨论

狮泉河蛇绿岩中硅质岩的地球化学分析结果显示，研究区内与蛇绿岩相伴生的硅质岩的形成明显受陆源物质影响，形成于与大陆边缘密切相关，但距陆源尚有一定距离的环境之中。

目前，越来越多的科研成果证实“狮泉河—永珠—嘉黎蛇绿混杂岩带形成于弧后盆地构造环境”这一论点。潘桂棠等（2004）从近年来在青藏高原地质调查研究中所取得的大量新的地质和地球物理资料出发，认为狮泉河洋为一弧后扩张洋盆[4]。叶培盛等（2005）通过对永珠—果芒错蛇绿岩中铁镁质岩进行地球化学研究显示其有洋脊拉斑玄武岩和岛弧拉斑玄武岩的双重成分特征，并通过与典型地区作对比和应用构造环境判别图解，推断永珠—果芒错蛇绿岩形成于弧后盆地的构造环境[18]。徐梦婧（2014）通过对狮泉河—永珠—嘉黎蛇绿混杂岩带西段发育较好的果芒错蛇绿岩和中仓蛇绿岩开展野外地质填图，对蛇绿岩各端元岩石进行岩相学、地球化学等研究，论证出嘉黎以西的狮泉河—永珠—嘉黎蛇绿混杂岩带为班公湖—怒江洋南向俯冲形成的弧后盆地，规模有限，演化时限较短[19]。

因此，综合狮泉河地区蛇绿岩中硅质岩和区域上对狮泉河—永珠—嘉黎蛇绿混杂岩带的研究成果，认为狮泉河蛇绿岩可能形成于靠近大陆边缘的弧后洋盆环境之中。

5 结论

硅质岩作为蛇绿岩套中的重要组成部分，其地球化学特征可以反映其成因环境，进而从侧面反映与其伴生的蛇绿岩的形成环境。研究区硅质岩的地球化学分析结果显示，研究区内与蛇绿岩伴生的硅质岩形成于受陆源物质影响，但距大陆边缘有一定距离的环境之中，参考研究区及其周边的研究成果，初步认为狮泉河蛇绿岩的形成环境可能为弧后洋盆环境。