李 綱，楊 斌，梁恩云，馬鐵球，曹順紅

Li Gang1,2,Yang Bin1,Liang En-Yun2,Ma Tie-Qiu2,Cao Shun-Hong2

（1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長沙410083；2.湖南省地質(zhì)調(diào)查院，長沙410116）

(1.Earth Science&Geophysics Information College,Central South University，Changsha 410083,China; 2.Hunan Institute of Geology Survey,Changsha 410116,China)

新疆西準(zhǔn)噶爾達(dá)爾布特蛇綠巖套柳樹溝鎂鐵質(zhì)雜巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡及地球化學(xué)特征

李 綱1,2，楊 斌1，梁恩云2，馬鐵球2，曹順紅2

Li Gang1,2,Yang Bin1,Liang En-Yun2,Ma Tie-Qiu2,Cao Shun-Hong2

（1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長沙410083；2.湖南省地質(zhì)調(diào)查院，長沙410116）

(1.Earth Science&Geophysics Information College,Central South University，Changsha 410083,China; 2.Hunan Institute of Geology Survey,Changsha 410116,China)

對新疆西準(zhǔn)噶爾達(dá)爾布特蛇綠巖套柳樹溝鎂鐵質(zhì)雜巖中橄欖輝長巖、蛇紋石化橄欖輝長巖、輝長巖和蝕變輝長巖地球化學(xué)分析表明：輝長巖和蝕變輝長巖具有鈣堿性和拉斑玄武巖的雙重特征，橄欖輝長巖和蛇紋石化橄欖輝長巖屬鎂鐵質(zhì)堆積巖，為蛇綠巖組成單元；稀土總量較高，具微弱正Eu異常，稀土元素配分模式為略左傾平坦型，與SSZ型鎂鐵質(zhì)堆晶巖稀土配分模式相同；微量元素蛛網(wǎng)圖上，富集大離子親石元素Cs、K、Th、U，相對虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta，可能代表俯沖板片的流體交代上覆地幔楔使地幔巖石發(fā)生部分熔融。地球化學(xué)構(gòu)造環(huán)境判別柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖石巖漿源區(qū)為虧損型地幔向富集型地幔過渡的適度富集型地幔，其形成的最佳模型是在成熟島弧基礎(chǔ)上裂谷化形成的一個(gè)不成熟的類似邊緣海性質(zhì)弧后盆地，不具成熟大洋或盆地那樣的洋殼-上地幔結(jié)構(gòu)，在盆地?cái)U(kuò)張初期巖漿具島弧特征，隨著盆地被進(jìn)一步打開，鎂鐵質(zhì)巖石具N-MORB特征。對輝長巖采用SHRIMP鋯石U-Pb同位素年齡測試，獲得特柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖石的結(jié)晶時(shí)間為314.9±1.7Ma。

達(dá)爾布特蛇綠巖；柳樹溝鎂鐵質(zhì)雜巖；鋯石U-Pb定年；晚石炭世；西準(zhǔn)噶爾

西準(zhǔn)噶爾地區(qū)作為中亞古生代俯沖-增生復(fù)合造山帶主要組成部分[1-8]，是我國重要的多金屬成礦帶，也是區(qū)域構(gòu)造研究熱點(diǎn)，區(qū)內(nèi)出露包括達(dá)爾布特蛇綠巖套在內(nèi)的多條蛇綠巖帶，備受國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家關(guān)注。其中，達(dá)爾布特蛇綠巖即為典型代表，蛇綠巖巖石組合類型在該帶均有產(chǎn)出，著名的薩爾托海鉻鐵礦床即產(chǎn)于該蛇綠巖中。關(guān)于達(dá)爾布特蛇綠巖套前人做了不同程度的研究，師占義等[9]，朱寶清等[10]認(rèn)為達(dá)爾布特蛇綠巖包括了典型蛇綠巖所有巖石類型，是完整的蛇綠巖組合。但圍繞其形成時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境存在較大爭議。

西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所師占義等(1981)[9]對玄武巖中碳酸鹽巖夾塊采到的鱗巢珊瑚化石研究認(rèn)為形成于泥盆紀(jì)。隨后，肖序常等[4]、新疆地礦局第七地質(zhì)大隊(duì)呂正[11]、張馳[12]分別基于蛇綠巖中硅質(zhì)巖放射蟲、下伏地層古孢粉、輝長巖Sm-Nd等時(shí)線年齡認(rèn)為其形成時(shí)代為中泥盆世。近年來，通過最新同位素測年獲得一批達(dá)爾布特蛇綠巖同位素年齡。徐新等（2006）[13]對達(dá)爾布特蛇綠巖中玄武巖中的閃長巖脈進(jìn)行 SHRIMP測年，獲得 423±46 Ma～325±6Ma的年齡；不整合于蛇綠巖之上的輝石安山巖年齡集中在409±9Ma～336±5 Ma，閃長巖測得550Ma、418 Ma、304 Ma三組數(shù)據(jù)，時(shí)代跨寒武紀(jì)、志留紀(jì)、石炭紀(jì)。辜平陽、李永軍[14]等獲得達(dá)爾布特蛇綠巖中輝長巖鋯石U-Pb年齡為391±6 Ma，屬于中泥盆世。

近年來，多數(shù)中外地質(zhì)學(xué)家支持將蛇綠巖分為MOR(Mid-Ocean Ridge)型和SSZ(Supra-Subduction Zone)型[15-17]。關(guān)于達(dá)爾布特蛇綠巖形成的構(gòu)造環(huán)境也有較大爭議：新疆地礦局[11]認(rèn)為達(dá)爾布特蛇綠巖形成于弧后盆地、邊緣海盆；何國琦[18]等認(rèn)為其構(gòu)造環(huán)境為弧后盆地；霍有光[19]認(rèn)為產(chǎn)于大洋環(huán)境；姜勇等[20]認(rèn)為形成于弧后盆地或大陸邊緣洋擴(kuò)張脊構(gòu)造環(huán)境；辜平陽、李永軍等[14]認(rèn)為是SSZ型蛇綠巖；劉希軍等[21]對達(dá)爾布特蛇綠巖研究認(rèn)為，異型洋中脊火成巖類（E-MORB型）為該蛇綠巖套的主體巖性。

2009年-2013年，筆者等在新疆托里縣柳樹溝一帶進(jìn)行1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查期間，對圖區(qū)出露的達(dá)爾布特蛇綠巖進(jìn)行了較為深入的野外調(diào)查，該套蛇綠巖由地幔橄欖巖、輝長巖、玄武巖、以及深海沉積物(硅質(zhì)巖)等組合混雜堆積，具有較完整的蛇綠巖“三位一體”特征。本文從區(qū)域地質(zhì)、巖石學(xué)、地球化學(xué)和同位素年代學(xué)研究入手，擬綜合探討達(dá)爾布特蛇綠巖巖石學(xué)特征、形成時(shí)代、構(gòu)造屬性及構(gòu)造演化模式。

1 地質(zhì)背景

西準(zhǔn)噶爾地區(qū)大地構(gòu)造位置位于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊（Ⅱ，一級(jí)構(gòu)造單元）、準(zhǔn)噶爾微板塊（Ⅱ1，二級(jí)構(gòu)造單元）、唐巴勒-卡拉麥里古生代復(fù)合溝孤帶（Ⅱ15，三級(jí)構(gòu)造單元）內(nèi)。以達(dá)爾布特蛇綠巖為界劃分三個(gè)四級(jí)構(gòu)造單元（圖1）：阿克巴斯陶殘留海盆沉積帶（Ⅱ15-1）、達(dá)爾布特蛇綠混雜巖帶（Ⅱ15-2）和協(xié)別克斯套-克爾巴依殘留海盆沉積帶（Ⅱ15-3）[22]。隨著西準(zhǔn)噶爾地區(qū)研究程度的不斷深入，特別是一些新蛇綠混雜巖塊的厘定和一批精確同位素新資料的獲得，對西準(zhǔn)地區(qū)的大地構(gòu)造位置及構(gòu)造單元?jiǎng)澐?，認(rèn)識(shí)也不斷地深入。

達(dá)爾布特蛇綠巖帶位于克拉瑪依市以西扎依爾山區(qū)，沿達(dá)爾布特?cái)嗔殉蔔E-SW向展布，北東起自木哈塔依，向南西經(jīng)薩爾托海至蘇魯喬克被阿克巴斯套、廟爾溝花崗巖體截?cái)啵L約120 km，最寬處（薩爾托海）為5～8 km，變窄處只有數(shù)十米，甚至缺失，多呈風(fēng)化谷地地貌（圖2-a）。

在新疆托里縣柳樹溝一帶，出露地層主要為早石炭世包古圖組和中石炭世太勒古拉組，達(dá)爾布特蛇綠巖受達(dá)爾布特?cái)嗔芽刂?，與地層間主要為斷層接觸，整體以斷層推覆體或斷層涌出夾塊分布于石炭紀(jì)地層之上或之間；其中石炭紀(jì)太勒古拉組為一套凝灰?guī)r-安山巖-含礫砂巖組合，角度不整合于早石炭世包古圖組含礫砂巖-凝灰質(zhì)巖屑砂巖-硅質(zhì)巖之上。蛇綠混雜巖就位后，后期為晚石炭-早二疊世廟爾溝花崗巖底劈頂出。由于受強(qiáng)烈構(gòu)造作用，巖石變質(zhì)變形強(qiáng)烈，多被構(gòu)造肢解，原始“基本層序”不復(fù)存在，混雜堆積，但蛇綠巖的巖石組合特征仍然明顯。

圖1 西準(zhǔn)噶爾蛇綠巖分布及大地構(gòu)造位置略圖Fig.1 Simplified Geological map of Darbut ophiolite in western Junggar,Xinjiang

2 巖石學(xué)特征

達(dá)爾布特柳樹溝蛇綠混雜巖主要巖石類型組合包括橄欖巖、橄輝巖、（鎂鐵質(zhì)堆晶）輝長巖、枕狀玄武巖、杏仁狀玄武巖、蛇紋巖、硅質(zhì)巖及鉻鐵礦。橄欖巖、輝長巖、橄輝巖多蛇紋石化、糜棱巖化，玄武巖蝕變強(qiáng)烈。主要巖石學(xué)特征描述如下。

輝長巖、蝕變輝長巖：具輝長、鎂鐵質(zhì)堆晶結(jié)構(gòu)（圖2-b），主要礦物有斜長石、單斜輝石，次要礦物有角閃石、黑云母，次生礦物有透閃石、陽起石，副礦物有鉻鐵礦。斜長石、輝石均為半自形晶，可見斜長石鈉氏雙晶及卡鈉復(fù)合雙晶，單斜輝石具黑云母反應(yīng)邊，Ng′∧C=41°左右，角閃石為褐色種屬，Ng′∧C=15°左右，常被透閃石、陽起石交代。部分輝長巖受強(qiáng)硅化交代，斜長石被次生石英交代，少數(shù)可見殘跡。輝石、角閃石、黑云母保留，也有被石英交代現(xiàn)象。

橄欖輝長巖：假象交代-殘余包橄結(jié)構(gòu)，巖石多蛇紋石化（圖2-c、f）。主要由蛇紋石、方解石、鉻鐵礦組成。蛇紋石化沿斜方輝石解理蝕變充填。輝石顆粒粗大，假象橄欖石被包裹其中（方解石交代假象）。輝石被蛇紋石交代，橄欖石被方解石交代，鉻鐵礦呈粒狀，大小在0.2～0.9㎜。

杏仁狀玄武巖：變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)變余球顆結(jié)構(gòu)，杏仁狀結(jié)構(gòu)，巖石次生蝕變作用強(qiáng)，主要為碳酸鹽化、綠泥石化（圖2-d）。

橄欖巖：變余自形粒狀-變余包橄結(jié)構(gòu)，由橄欖石、斜方輝石、蛇紋石、滑石及微量鉻尖晶石、鉻鐵礦、磁鐵礦。橄欖石多被蛇紋石交代并析出磁鐵礦，斜方輝石為滑石交代，僅見殘留斜方輝石（圖2-e）。

圖2 達(dá)爾布特蛇綠巖套露頭全貌及野外照片F(xiàn)ig.2 Photos of Darbut ophiolite in western Junggar,Xinjiang

蛇紋巖：巖石具鱗片變晶結(jié)構(gòu)，由蛇紋石、少量綠泥石、假象斜長石、綠簾石、石英、方解石等組成。蛇紋石呈淺綠色，少見黃綠色，纖維狀集合體、葉片狀。局部見假象長石（絹云母集合體呈斜長石假象輪廓），偶見綠泥石。微裂隙充填物為方解石、石英、綠簾石等。

含鉻鐵礦輝石橄欖巖：具填隙結(jié)構(gòu)，由鉻鐵礦（56%～60%）、橄欖石（約15%）、輝石（1%～2%）、蛇紋石（15%～20%）、方解石（約5%）、滑石（約2%）構(gòu)成。鉻鐵礦顆粒間充填有橄欖石、輝石及它們的次生礦物蛇紋石、滑石。鉻鐵礦呈半自形粒狀（圖2-g）。

輝石巖：自形粒狀結(jié)構(gòu)，原生礦物單斜輝石（主）、斜方輝石，次生蝕變礦物綠泥石、方解石、滑石。輝石蝕變可變?yōu)榫G泥石、滑石，有的變?yōu)闇啙岬哪酄钗铩r石微裂隙充填方解石等。

放射蟲硅質(zhì)巖一般紫紅色，呈逆沖巖片狀混雜于蛇綠巖之中。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 分析方法

選擇達(dá)爾布特柳樹溝地區(qū)中的鎂鐵質(zhì)巖石樣品進(jìn)行巖石地球化學(xué)測試(表1)。在柳樹溝地區(qū)采集6件樣品，其中2件輝長巖為深灰色中-細(xì)粒輝長巖、2件蝕變輝長巖為深灰色中-粗粒蝕變輝長巖，1件蛇紋石化橄欖輝長巖和1件橄欖輝長巖。采樣點(diǎn)地理坐標(biāo)為N45°37′15″，E84°05′30″。分析測試在湖南省地質(zhì)測試所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。主量元素用常規(guī)濕法，容量法分析，其中灼失量用重量法分析，微量元素和稀土元素用電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICP-AES）分析。主量元素的分析精度一般小于1%，微量元素和稀土元素分析精度優(yōu)于5%。

3.2 鎂鐵質(zhì)巖地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素地球化學(xué)

據(jù)巖石薄片觀察結(jié)果及地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)(表1)，柳樹溝鎂鐵質(zhì)雜巖巖石類型有橄欖輝長巖、蛇紋石化橄欖輝長巖、輝長巖和蝕變輝長巖。整體上，輝長巖和蝕變輝長巖的SiO2含量變化較大，在46.58%～51.87%之間，平均為48.61%，相對富TiO2和TFe2O3，TiO2含量變化于0.14%～2.02%之間，平均為0.98%。MgO變化于6.39%～11.49%，Mg#變化范圍較大(62.56～77.46)，反映柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖經(jīng)歷了一定程度分離結(jié)晶作用。Al2O3含量中等，平均為16.60%，全堿ALK(Na2O＋K2O)為 1.35%～4.44%，且Na2O＞K2O，顯示出富鈉低鉀特征。在巖石化學(xué)全堿-SiO2（圖3a）和AFM圖解中（圖3b），輝長巖和蝕變輝長巖樣品落入亞堿性玄武巖中拉斑玄武巖和鈣堿性玄武巖區(qū)域，表明具有鈣堿性和拉斑玄武巖的雙重特征。

圖3 鎂鐵質(zhì)巖全堿-SiO2圖解(a)和A-F-M圖解(b)Fig.3 The whole alkaline-SiO2(a)and FeOt-ALK-MgO diagram(b)for mafic rocks

柳樹溝橄欖輝長巖和蛇紋石化橄欖輝長巖蝕變強(qiáng)烈，在MgO-CaO-Al2O3協(xié)變圖解中全部落入鎂鐵質(zhì)堆積巖區(qū)域。橄欖輝長巖和蛇紋石化橄欖輝長巖的主要氧化物含量集中且穩(wěn)定，平均含量分別為：SiO2=43.92%，TiO2=1.03%，Al2O3=12.91%，F(xiàn)e2O3= 3.75%，F(xiàn)eO=9.94%，MnO=4.73%，MgO=9.15%，CaO= 12.95%，Na2O=1.26%，K2O=0.26%，P2O5=0.09%。MgO含量稍高于輝長巖中MgO的含量。巖石的Mg#平均為62.79，介于印度洋輝長巖的Mg#范圍（32～88），屬于蛇綠巖中的鎂鐵質(zhì)堆晶巖單元，低于原生巖漿范圍（68-75），表明巖漿經(jīng)歷過一定程度的分異演化。TiO2含量與輝長巖相當(dāng)，Al2O3含量均比輝長巖含量低。此外，Na2O含量高于K2O含量，與大多數(shù)超基性巖不同，巖石堿含量比超基性巖高，表明其性質(zhì)更接近于鎂鐵質(zhì)巖石。在巖石ACM判別圖解(圖4)中，橄欖輝長巖和蛇紋石化橄欖輝長巖全部落入鎂鐵質(zhì)堆積蛇綠巖區(qū)域，為蛇綠巖組成單元。

CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算值顯示（表2），均不出現(xiàn)石英、剛玉、硅酸鈉、錐輝石，長石主要為鈣長石、鈉長石，極少部分鉀長石，各巖石中均含極少量鉻鐵礦，含少量的橄欖石。F/F+M為0.27～0.58，平均0.43；DI從4.78～39.09，波動(dòng)范圍較大，而SI則為30.14～52.91，相對較穩(wěn)定。蛇紋石化橄欖輝長巖為鈣堿性（1.8＜σ＜3.3），其他為鈣性（σ＜1.8）。AR為1.04～1.37，平均1.19。

圖4 鎂鐵質(zhì)巖石的ACM判別圖解[22]Fig.4 Al2O3-CaO-MgO diagram of mafic-ultramafic rocks(from Coleman,1982)[22]

3.2.2 稀土和微量元素地球化學(xué)

(1)稀土元素地球化學(xué)特征

達(dá)爾布特柳樹溝地區(qū)鎂鐵質(zhì)巖稀土元素的分析結(jié)果見表1。柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖稀土總量含量較高，∑REE在58.21×10-6～109.03×10-6，為球粒隕石的10倍以上。LREE總量為4.94×10-6～35.24× 10-6，HREE總量為 43.25×10-6～97.81×10-6，∑LREE/∑HREE比值在0.05～0.48之間。(La/Yb)N= 0.35～1.50，(La/Sm)N=0.11～2.69，(Gd/Yb)N=0.05～0.63，表明重稀土富集、輕稀土輕微虧損，輕重稀土分異一般，輕稀土和重稀土內(nèi)部分異不明顯。δEu主體在1.05～2.03之間，集中在1附近，表明有微弱的正Eu異常，顯示有斜長石的堆晶作用。除一件樣品（PM8-28）分配曲線變化較大外，其他樣品稀土元素配分型式為略左傾的平坦型 (圖5a)，且各樣品配分曲線基本平行，只有位置的相對高低，反映了具有同源巖漿系列的特征。所有樣品的平坦型曲線區(qū)別于N-MORB的LREE虧損型分布型式，顯示出不同于典型N-MORB、向E-MORB過渡的性質(zhì)，重稀土元素富集的配分型式與現(xiàn)代大洋地幔橄欖巖輕稀土虧損模式有差別，而與中國大多數(shù)蛇綠巖特別是造山帶蛇綠巖鎂鐵質(zhì)堆晶巖單元LREE富集的特點(diǎn)相近[23]，呈現(xiàn)出與SSZ型鎂鐵質(zhì)堆晶巖相同的稀土配分模式。這可能是由于上地幔經(jīng)歷部分熔融形成虧損型基性巖漿后又被俯沖帶流體交代作用改造所致。對于樣品PM8-28的稀土配分曲線也應(yīng)引起重視，在野外巖石宏觀接觸關(guān)系上，所有該件和其他巖樣品均采自同一剖面，二者并無截然的界線，且兩者巖石礦物組合、變質(zhì)、變形等具有一致性，但在鏡下薄片中可觀察到樣品PM8-28次生蝕變較強(qiáng)。無獨(dú)有偶，在巖石地球化學(xué)分析結(jié)果中(表1)，樣品PM8-28中Fe2O3含量(4.84%)是最高的，因此筆者認(rèn)為該件樣品稀土元素變化大的原因很可能是由后期強(qiáng)烈蝕變引起的。

(2)微量元素地球化學(xué)特征

微量元素的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解如圖所示(圖5b)。柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖在微量元素蛛網(wǎng)圖上具大致相同的分布規(guī)律，富集大離子親石元素Cs、K、Th、U，在蛛網(wǎng)圖左端具明顯的突起形態(tài)，相對虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta，蛛網(wǎng)圖右端高場強(qiáng)元素基本未分異，在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解上基本在原始地幔10倍線附近。具有這種配分型式的原因是俯沖板片的流體交代上覆地幔楔使地幔巖石發(fā)生部分熔融，由于Nb、Ta等HFSE與其它元素(LILE、LREE)相比在流體中溶解度降低淀留在殘留相中。

4 形成時(shí)代

圖5 柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分配型式圖（a）和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（b）（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton，1984[24]；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989[25]）Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized spider-gram(b)for Liushugou mafic-ultramafic rocks

本次工作為了獲取達(dá)爾布特柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖的形成時(shí)代，采用SHRIMP法對輝長巖中的巖漿鋯石進(jìn)行了U-Pb同位素年齡測試。測年樣品采自柳樹溝剖面中，采樣地理坐標(biāo)為N45°37′15″，E84°05′30″。

4.1 分析方法及結(jié)果

鋯石樣品采用常規(guī)浮選和電磁選，再在雙目鏡下挑選出晶形較好和透明度好的鋯石顆粒，將其和

表1 達(dá)爾布特柳樹溝鎂鐵質(zhì)雜巖主量元素、微量元素及稀土元素含量Table 1 Major and trace elements contents of mafic complexes from Liushugou-Darbut

標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM（年齡為417 Ma）在玻璃板上用樹脂固定、拋光，然后進(jìn)行反射光和透射光照相，以及陰極發(fā)光掃描電鏡圖像分析。鋯石的陰極發(fā)光圖像及其鋯石微區(qū)U-Pb定年測試均在北京離子探針中心完成，分析原理和流程見Compston等[24]、Willians（1998）[25]。實(shí)驗(yàn)分多次完成，但測定過程和條件類似。一次離子流10-2強(qiáng)度為5～8 nA。一次離子流束斑直徑為25～30 μm。樣品點(diǎn)清洗時(shí)間為120～180 s。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)測定為5組掃描。標(biāo)準(zhǔn)為澳大利亞國立大學(xué)的SL13和TEM。數(shù)據(jù)處理采用Squid 1.0及Isoplot程序[26-27]。單個(gè)分析值誤差為1σ,圖和文中年齡平均值誤差為（95%置信度）。

表2 達(dá)爾布特柳樹溝鎂鐵質(zhì)雜巖CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算及有關(guān)參數(shù)Table 2 CIPW standard minerals component and related parameters of mafic complexes from Liushugou-Darbut

從測年樣品（RZ8）中選取的鋯石均為透明－半透明的長柱狀、半狀及不規(guī)則狀晶體，自形程度中等或較好，礦物粒度多為100～300 μm，鋯石中的裂隙較為發(fā)育，多為無規(guī)律交切，多數(shù)鋯石已成殘片狀，晶體長寬比介于1∶1～4∶1之間，以2∶1為主體。在陰極發(fā)光圖像(CL)上(圖6)，鋯石顯示較強(qiáng)的發(fā)光性，多為白色－灰色。大部分鋯石可見到巖漿鋯石典型的生長韻律環(huán)帶及黑白相間的條帶結(jié)構(gòu)，少數(shù)鋯石內(nèi)部出現(xiàn)不規(guī)則狀、顏色稍暗晶核，個(gè)別鋯石呈半截柱狀，少部分鋯石有港灣狀的溶蝕邊，為后期巖漿熱溶蝕的結(jié)果。

其U-Pb年齡分析結(jié)果見表3和圖7。20個(gè)測點(diǎn)的206Pb/238U年齡值變化于308～322 Ma之間，但MSWD值較大，說明有些數(shù)據(jù)為離群值（RZ8-1，RZ8-2）。其中18個(gè)點(diǎn)年齡較接近（RZ8-3～20），這18個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U年齡給出的加權(quán)平均年齡為314.9±1.7Ma（2σ，MSWD=3.2），表明達(dá)爾布特柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖石的侵位時(shí)代為為晚石炭世莫斯科期。

4.2 形成時(shí)代探討

多位學(xué)者以不同方法對達(dá)爾布特蛇綠巖形成時(shí)代進(jìn)行了研究。肖序常等[4]、張馳[12]認(rèn)為達(dá)爾布特上部洋殼中所夾硅質(zhì)巖的放射蟲時(shí)代主要是中泥盆世。西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所(1981)[9]在蛇綠巖帶火山巖所夾碳酸鹽凸鏡體中采到鱗巢珊瑚化石（Squameo原favosites sp.），初定為泥盆紀(jì)。此后，新疆地礦局第七地質(zhì)大隊(duì)呂正[11]在薩爾托海超鎂鐵巖體下伏地層中采到古孢子樣品，分離出 Granulatisporites sp.，Reticulatisporites sp.，Horstisporites sp.，Leiotriletes sp.等分子，將蛇綠巖形成時(shí)代定為中泥盆統(tǒng)?；祀s在蛇綠巖中呈殘片狀的硅質(zhì)巖和灰?guī)r所含化石，以及蛇綠巖下伏地層中的古孢粉指示的時(shí)代只能部分說明達(dá)爾布特蛇綠巖活動(dòng)時(shí)期可以往前推至泥盆世。張弛等[12]依據(jù)達(dá)爾布特堆晶巖中輝長巖和橄長巖及個(gè)別薩爾托海輝長巖擬合成Sm-Nd等時(shí)線年齡為395±12 Ma，時(shí)代為中泥盆世。

近年來，通過SHRIMP測年等方法獲得一批達(dá)爾布特蛇綠巖同位素年齡。徐新等（2006）[13]對達(dá)爾布特蛇綠巖玄武巖中的閃長巖脈SHRIMP測年結(jié)果集中在423±46 Ma和325±6 Ma兩組年齡，不整合于蛇綠巖之上的輝石安山巖集中在409±9 Ma和336±5 Ma兩組年齡，達(dá)爾布特蛇綠巖帶內(nèi)閃長巖測得550 Ma、418 Ma、304 Ma三組數(shù)據(jù)，時(shí)代跨寒武紀(jì)、志留紀(jì)、石炭紀(jì)。辜平陽、李永軍等[14]對達(dá)爾布特蛇綠巖中的輝長巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年，獲得年齡為391±6 Ma，其時(shí)代屬于中泥盆世。

本文研究的達(dá)爾布特柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖石作為達(dá)爾布特蛇綠巖的一個(gè)重要組成單元，獲得柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖石中輝長巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為314.9±1.7 Ma（MSWD＝3.2），與劉希軍等[21]獲得的達(dá)爾布特阿克巴斯套蛇綠巖片中輝長巖鋯石U-Pb年齡（302±1.7 Ma）較為接近，表明達(dá)爾布特蛇綠巖所在的不成熟弧后盆地直到晚石炭世尚未關(guān)閉。

圖6 鋯石陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig.6 Cathodoluminescence images of zircons of mafic complexes from Liushugou-Darbut

圖7 鋯石SHRIMP U-Pb年齡諧和圖Fig.7 Concordia diagram of zircon SHRIMP U-Pb ages

5 構(gòu)造環(huán)境判別

現(xiàn)代研究表明，鎂鐵質(zhì)巖形成環(huán)境多種多樣，不同構(gòu)造環(huán)境下形成的鎂鐵質(zhì)巖具有不同的地球化學(xué)類型。蛇綠巖產(chǎn)生的構(gòu)造環(huán)境大體可分為洋中脊型(MORB)和俯沖型(SSZ)兩大類，而且二者之間可連續(xù)過渡[28]。換言之，鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖產(chǎn)生的構(gòu)造環(huán)境至少包括以上兩類及其間的過渡類型在內(nèi)的更多類型。由于本區(qū)鎂鐵質(zhì)巖遭受到海水蝕變影響，常量元素難免有帶入、帶出現(xiàn)象。一些微量元素(如Zr、Y、Nb、Ta、Hf、Ti等)在蝕變和低級(jí)變質(zhì)條件下相當(dāng)穩(wěn)定，用它們進(jìn)行鎂鐵質(zhì)巖巖石成因和源區(qū)性質(zhì)示蹤研究最為可靠。對柳樹溝地區(qū)的6件輝長巖和橄欖輝長巖樣品進(jìn)行了地球化學(xué)特征的構(gòu)造環(huán)境判別，結(jié)果如圖所示 (圖8)。在TiO2-10MnO-10P2O5圖解中，輝長和橄欖輝長巖樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)分散在洋島弧鈣堿性玄武巖（CAB）和島弧拉斑玄巖（IAT）區(qū)域；在Ti/100-Zr-Sr/2圖解中，輝長巖樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)落入島弧玄武巖區(qū)域及邊部(IAB)區(qū)域；在Hf/3-Th-Ta圖解中，所有樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)落入島弧鈣堿性玄武巖(CAB)及其鄰區(qū)；在TiO2-Zr圖解中，樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)主體落入洋VAB區(qū)域，有一件樣品落入MORB和WPB重疊區(qū)域。以上地球化學(xué)屬性暗示其構(gòu)造屬性與島弧關(guān)系密切，很可能就是早期島弧裂谷化形成的次級(jí)擴(kuò)張構(gòu)造環(huán)境，與稀土元素地球化學(xué)(圖5a)反演的結(jié)果具有一致性。

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分曲線圖上，所有樣品的平坦型曲線區(qū)別于N-MORB的LREE虧損型分布型式，顯示出不同于典型N-MORB、向E-MORB過渡的性質(zhì)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的鎂鐵質(zhì)巖石微量元素蛛網(wǎng)圖上，大部分樣品表現(xiàn)出一致的地球化學(xué)屬性，左端強(qiáng)不相容元素呈突起狀，右端相容元素基本未分異呈水平狀（圖4b）。若以大離子親石元素為判據(jù)，則輝長巖樣品以富集Cs、K、Th、U等大離子親石元素為特征，這種特征的地球化學(xué)性質(zhì)在一定程度上反映了地幔源區(qū)含有島弧火山巖的成份，顯示出與俯沖帶構(gòu)造環(huán)境相關(guān)。若以HFSE為線索，所有輝長巖樣品從La到Lu基本上未發(fā)生分餾為共同特征，不同于板內(nèi)玄武巖“大隆起”型配分型式，而是顯示出類N-MORB的性質(zhì)。以上地球化學(xué)屬性顯示柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖石形成的構(gòu)造環(huán)境既非典型的N-MORB，也并不是簡單意義上的IAB。放眼全球現(xiàn)今已知的大地構(gòu)造環(huán)境，只有消減帶之上與弧后盆地次級(jí)擴(kuò)張相關(guān)的“俯沖巖石圈地幔+新生洋殼”組合才兼具這樣復(fù)雜的地球化學(xué)屬性。因此，綜合以上巖石學(xué)、巖石主量、微量及稀土元素地球化學(xué)特征，達(dá)爾布特柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖石源區(qū)可能為虧損型地幔(N-MORB)向富集型地幔(E-MORB)過渡的適度富集型地幔，其形成的最佳模型是類似邊緣海性質(zhì)的在成熟島弧基礎(chǔ)上裂谷化形成的一個(gè)不成熟的弧后盆地，不具有現(xiàn)今成熟大洋或成熟盆地那樣的洋殼-上地幔結(jié)構(gòu)，在盆地?cái)U(kuò)張初期形成的巖漿具島弧巖漿的特征，隨著盆地被進(jìn)一步打開鎂鐵質(zhì)巖石具N-MORB特征。

圖8 柳樹溝鎂鐵質(zhì)巖構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.8 Tectonic discrimination diagrams for mafic rocks from Liushugou-Darbut

本文SHRIMP分析樣品制備、分析測試得到了北京離子探針中心工作人員及劉敦一、董春艷等研究員的支持和具體指導(dǎo)，楊斌教授及馬鐵球高工對論文悉心指導(dǎo)，深表謝忱。

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Li G,Yang B,Liang E Y,Ma T Q and Cao S H.SHRIMP Zircon U-Pb age and geochemical characteristics of mafic rock from Liushugou-Darbut in western Junggar,Xinjiang,,2014,30(3):194-205.

Geochemical characteristics of olive gabbro,serpentinizated olive gabbro,gabbro and altered gabbro in the mafic intrusive complex located in Liushugou-Darbut，western Junggar,Xinjiang are reported in this paper. The gabbro and altered gabbro have a dual characteristic of Ca-Alkali and tholeiite.Olive gabbro and serpentinizated olive gabbro are mafic accumulated rocks which are the units of ophiolite.The amount of rare element is high which is faint-abnormal in positive-Eu,and distributed mode of rare element is left-leaning and smooth which is the same as SSZ-type mafic cumulate.When normalized to primitive mantle,they are rich in large-ion lithophile element Cs,K,Th and U,and relatively deficient in high field strongth element Nb,Ta,which probably indicate that originate from mantle wedge metasomatized by the liquid of subducted panel make pyrolite partly melt.The geochemical tectonic environment distinguish that mafic rocks in Liushugou Channel is moderately enriched mantle which transits from depleted mantle into enriched mantle.The best model of its formation is that:a mature island arc rifting formed on the basis of an immature nature similar to the edge of the sea-arc basin,without upper mantle structure of mature oceanic or oceanic basins,and then the early expansion of the magma basinwith arc characteristics,as the basin is further opened,mafic rocks with N-MORB features.SHRIMP Zircon U-Pb dating of gabbro in Liushugou-Darbut mafic complex is yielded ages of 314.9±1.7 Ma.

Darbut ophiolitic mlange;mafic rock in Liushugou;zircon U-Pb dating;West Junggar，Xinjiang

P597+.3

A

1007-3701(2014)03-194-12

10.3969/j.issn.1007-3701.2014.03.002

2014-03-10；

2014-05-24.

新疆自治區(qū)托里縣柳樹溝一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：XJQDZ2009-04）資助.

李綱（1983—），男，工程師，碩士在讀，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查與研究工作，E-mail：aligang@126.com.