新疆塔什库尔干县南蛇绿混杂岩带地质特征及其意义

2024-01-01丁玲王艳红侯学强

西部资源 2024年3期

［摘要］新疆西昆仑地区受喜马拉雅运动影响，强烈上升形成“亚洲的脊柱”。该地区发育于青藏高原“第五缝合带”，本次研究的哈尼沙里地蛇绿混杂岩亦是其中的一部分。通过对该蛇绿混杂岩地质特征的研究，认为该蛇绿岩受到强烈的多期构造运动改造，蚀变特征明显；从岩石地球化学（具岛弧火山岩特点）上看，蛇绿岩的形成环境可能是岛弧—弧后盆地；年代学数据（429±13 Ma）显示该蛇绿岩的形成时间为早古生代，在大洋碰撞闭合后隆升。

［关键词］西昆仑；蛇绿混杂岩；多期构造运动；早古生代

西昆仑位于青藏高原的西北边缘，北邻塔里木盆地，西延至帕米尔，南接喀喇昆仑，是研究阿尔卑斯—喜马拉雅特提斯构造域和古特提斯构造域极为重要的关键地区（图1）。研究西昆仑超镁铁质岩及相关岩石地球化学和地质年代学格架对阐明西昆仑的构造演化和青藏高原及中亚的大地构造及区域成矿前景等具有重要意义。

自汪玉珍报道了属“古洋壳残片”的库地蛇绿岩以来，众多学者在新疆西昆仑等地区展开了对蛇绿岩的研究[1-3]。本次研究，通过搜集2002年中国地质调查局在新疆西部开展1∶25万区调填图成果[4]，针对塔什库尔干县哈尼沙里地地区是否存在蛇绿岩进行实地考察。认为哈尼沙里地确实存在一条蛇绿混杂岩带，该蛇绿混杂岩带的存在，对研究青藏高原及中亚的大地构造及区域成矿前景等具有重要意义。

1 地质概况

本次研究的哈尼沙里地蛇绿混杂岩位于塔什库尔干县达布达尔乡南哈尼沙里地地区（图2），中巴公路1830 km处路东沟内。沟口处出露一套玄武岩，发育有硅质岩、碳酸岩的夹层，绝大多数玄武岩已蚀变为绿片岩，保留有块状、含气孔杏仁状和残余枕状构造。沿沟向东南方向，两侧出露大面积的辉长岩，并有辉绿岩脉的穿入，沟内河道中可见大量的蛇纹岩转石。沟上游最东端为一高山，在其西南侧的山坡上发现有蛇纹岩的残积露头，面积不大，风化强烈，判断其呈透镜体状存在于辉长岩之中。由于受后期构造作用的改造，已很难恢复原貌。

该蛇绿混杂岩侵位于二叠纪温泉沟组地层之中。温泉沟组主要由灰色、灰黑色的炭质板岩、钙质板岩、石英细砂岩粉砂岩、泥质板岩等岩石组成，变质较浅，为海相或边缘海相沉积。此次考察，在蛇绿混杂岩北部的温泉沟组地层中发现了笔石和海百合茎化石[5]，从而证明了以前一直被划分到二叠纪之中的温泉沟组，应该代表志留—奥陶纪早古生代的沉积。

2 岩石学及岩石地球化学

2.1 超基性岩类

哈尼沙里地蛇绿混杂岩带的超基性岩（图3a）主要是蛇纹岩、方辉橄榄岩及橄榄方辉辉石岩。呈透镜体产状出露于堆晶辉长岩之中，野外仅发现一处露头，面积不大，但多见砖石。岩石多呈黑绿色或灰黑色块状或片状构造。岩石普遍受到强烈蚀变，最主要的是蛇纹石化，还有局部滑石化、透闪石化、菱镁矿化。镜下观察到样品大多数由蛇纹石组成，很难见到橄榄石残余体，细鳞片状的蛇纹石集合体与磁铁矿交织在一起，偶尔能见到它形辉石的残晶，除蛇纹石外还有少量的蚀变矿物滑石和菱镁矿。超基性岩的稀土总量为19.13×10-6～19.41×10-6，（La/Yb）N=4.20～6.56，轻重稀土有较为明显的分异（图4），微量元素蛛网图见图5，化学成分及CIPW分子计算结果见表1。

2.2 辉长—辉绿岩

哈尼沙里地出露大面积的辉长岩，沿山间冲沟延展近2000 m，主要以堆晶辉长岩和块状辉长岩为主，中间穿插有辉绿岩脉。整个辉长—辉绿岩出露区域为南北两座山体，其南北都为志留系浅变质温泉沟组地层，由于山体两侧均被第四系覆盖，所以很难判断辉长—辉绿岩与围岩的关系。出露的辉长—辉绿岩受构造作用的影响，发生了较深的变质作用。多数蚀变为斜长角闪岩、绿泥石绿帘石角闪石片岩、阳起石片岩等。此外，区域内还贯穿有电气石脉；辉长岩内还发现有镜铁矿脉穿入。

辉长岩（图3b）为暗绿色—草绿色，块状构造，镜下主要为典型的斑状结构（图3c），斑晶为绿色的巨大绿色普通角闪石斑晶，2～5 mm，自形程度较高，基质为斜长石、方解石和石英的充填物，伴有铬铁矿、磁铁矿等矿物，常见电气石。

辉绿岩蚀变为具有显微斑状结构的角闪石片岩，角闪石和斜长石表现出明显的拉伸线理。

哈尼沙里地辉长—辉绿岩的常量、微量、稀土元素丰度见表2。

2.3 玄武岩

哈尼沙里地出露的大量玄武岩，主要呈块状、含气孔和杏仁状构造为主，另有部分枕状构造的残余（图3d）。在火山岩中夹有紫红色、灰白色的硅质岩夹层。整套玄武岩蚀变较深，绿泥石化、绿帘石化、阳起石化、黝帘石化、角闪石化均常见，并有电气石脉的贯穿。

玄武岩的SiO2的含量在48%～56%，有明显向安山岩过渡的趋势。除少量样品外，多数样品显示出富Na的特征，属于典型的钠质玄武岩。根据TAS化学分类和微量元素化学分类（图6），主要的火山岩为玄武岩、玄武安山岩、安山岩及少量粗面岩，在AFM图解（图7）上，样品点集中在Th和Ca这两个系列之间，并靠近CA线。

哈尼沙里地基性火山岩微量元素分析结果见表3，其原始地幔标准化配分曲线见图8。从图中可以看出，除个别样品的可迁移元素（Rb、Ba、Th）配分模式有所变化外，其他火山岩样品微量元素配分模式总体特征较为相似；相对富集大离子亲石元素（LILE），Nb、Ta等高场强元素亏损明显，具有岛弧火山岩的特征。稀土元素配分模式见图9，岩石的稀土总量56×10-6～102×10-6之间，（La/Yb）N=2.93～6.96，轻稀土有明显的富集，Eu有轻微的负异常，表现出岛弧火山岩的特点。

3 构造环境解释

玄武岩在各个不同的构造环境及构造演化阶段均有分布，因此它是确定板块构造环境的重要指示。作为造山带中古洋壳残余蛇绿岩中的玄武岩是特殊构造环境下的产物，因而具有较为特殊的地球化学组成。

在Mullen提出的以玄武岩中氧化物TiO2、MnO和P2O5的成分为端元组分来判断构造环境的判别图（图10a）中，可以看到，大多数样品集中在岛弧玄武岩和洋中脊玄武岩的重叠过渡区。在Pearce and Can的构造图解上（图10b、c）可以看到，样品集中落在岛弧、洋底和钙碱性玄武岩的重叠区域。利用难迁移的高场强元素Th、Hf、Ta的相对含量来区分构造环境，也可以取得很好的效果，在Wood的Th-Hf-Ta图解（图10d）中，可以看到样品均落在岛弧范围内，这与微量和稀土的特征一致。

从各种构造判别图上可以看出，哈尼沙里地地区的火山岩兼有钙碱性玄武岩和岛弧玄武岩的特征，因此该蛇绿岩形成的环境可能为岛弧或者弧后盆地，受陆缘物质的影响可能较大，类似于今天的日本海。蛇绿岩中辉长岩的锆石U-Pb定年为429±13 Ma（图11），大致可以认为该蛇绿岩形成于早古生代。

4 讨论

近年来的研究工作已初步确定了西昆仑的构造性质和大地构造演化特征[6，7]，在西昆仑识别出了青藏高原的第三，第四和第五缝合带，确定了库地蛇绿岩（第五缝合带）属于早古生代“原特提斯”（Proto-Tethys）大洋岩石圈，指出了昆仑造山带是原特提斯洋闭合的产物[8]。

库地蛇绿岩是整个昆仑山地区保存最好的蛇绿岩套之一，是青藏高原“第五缝合带”的重要组成部分[9]。库地蛇绿岩主要由变质橄榄岩、堆晶辉长岩、火山熔岩和最上部的复理石组成。其中火山熔岩和上覆的复理石组成了西昆仑依莎克群的主体[10]。长期以来，对库地蛇绿岩所代表的构造背景一直存在不同的认识，有关的看法包括成熟的大洋盆地、洋脊[11]、上俯冲带（SSZ）的环境、不成熟的早期岛弧[12]、弧后盆地[13]和洋内弧[14]等多种构造环境。年代上有库地混杂岩中发现得早古生代的放射虫化石[15]及库地蛇绿岩中斜长岩锆石U-Pb年龄[16]的有力证据，西昆仑存在早古生代的构造带应无疑问。研究显示，此次发现的蛇绿混杂岩也为形成在早古生代，它究竟是原特提斯闭合的产物还是古特提斯闭合的残留，与库地蛇绿岩之间的关系到底如何，还需要进一步的研究。

5 结论

通过对哈尼沙里地蛇绿混杂岩地质、岩石学、矿物学和地球化学的研究，可得出如下结论：

（1）从岩石组合上来看，哈尼沙里地有强蛇纹石化的方辉橄榄岩、堆晶结构变辉长变玄武岩，基本上可以确认是一条受构造解体的蛇绿混杂岩带；

（2）岩石蚀变较强，基本上不保留有原岩的矿物成分和结构，从地球化学研究看，该蛇绿岩的形成环境可能是岛弧—弧后盆地；

（3）年代学的证据显示该蛇绿岩的形成时间为早古生代，其可能的形成环境为岛弧或者弧后盆地，在大洋碰撞闭合后隆升。

该地区还需进一步研究，如：西昆仑地区目前发现的所有蛇绿岩之间的时空关系、成因关系等。根据目前的认识，哈尼沙里地地区的蛇绿岩与传统的大地构造格局（槽台学说）难以吻合。因此，西昆仑大地构造格局的划分应进行更为详细的考察研究。根据目前的研究，可以猜想在早古生代存在有一个广阔的大洋，大洋之中海山、岛弧都很发育，类似今天的西南太平洋的多岛洋，随着羌塘地体和北边塔里木的碰撞，使得大洋内的岛弧和弧后盆地得以保存。

致谢：感谢河北省区域地质调查研究所李俊录高级工程师在资料搜集及探讨相关学术观点时提供的大力支持与帮助！

[参考文献]

［1］秦彪. 新疆阿勒吞昆多蛇绿混杂岩的地球化学特征及形成环境［J］. 西北地质，2013，46（2）：30-36.

［2］田亚洲，杨经绥，王云鹏，等.新疆西准噶尔木哈塔依蛇绿混杂岩年代学和地球化学研究及构造意义［J］.中国地质，2015，42（02）：379-395.

［3］杨军，蔡柯柯，赵志强，等. 西昆仑库地蛇绿岩的成因及构造意义［J］. 沉积与特提斯地质，2015，35（02）：88-96.

［4］河南省地质调查院. 新疆塔什库尔干县幅1∶25 万区域地质调查报告［M］.2003：1-20.

［5］王世炎，姚建新，肖序常，等. 新疆塔什库尔干县达布达尔志留纪笔石动物群的新发现［J］. 地质通报，2003（10）：839-840.

［6］许荣华，张玉泉，谢应雯，等. 西昆仑山北部早古生代构造-岩浆带的发现［J］. 地质科学，1994（04）：16.

［7］邓万明. 喀喇昆仑-西昆仑地区蛇绿岩的地质特征及其大地构造意义［J］. 岩石学报，1995（S1）：14.

［8］潘裕生. 西昆仑山构造特征与演化［J］. 地质科学，1990（03）：224-232.

［9］潘裕生. 青藏高原第五缝合带的发现与论证［J］. 地球物理学报，1994（02）：9.

［10］汪玉珍. 西昆仑山依莎克群的时代及其构造意义［J］. 新疆地质，1983（01）：1-8.