舍建忠，鄧洪濤，劉閣，高奇，邸曉辰（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

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新疆西準(zhǔn)洪古勒楞蛇綠巖地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境

舍建忠，鄧洪濤，劉閣，高奇，邸曉辰
（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

摘要：對(duì)西準(zhǔn)噶爾洪古勒楞蛇綠混雜巖帶進(jìn)行了較系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)方面的研究，認(rèn)為其主體由超鎂鐵質(zhì)雜巖、堆晶巖類、鎂鐵質(zhì)巖墻、基性熔巖和深海沉積組成。巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)表明其具輕稀土富集、重稀土相對(duì)虧損的右傾分布模式特征，富集Ta，Yb等元素，相對(duì)富集Ba，U，Sr等元素，虧損Nb，Hf，Ti等元素，Nb具負(fù)異常，一定程度上反映其為地幔源區(qū)含島弧火山巖組分，巖石化學(xué)數(shù)據(jù)顯示該蛇綠巖形成構(gòu)造環(huán)境為弧后盆地。堆晶輝長(zhǎng)巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為（497.2±4.2）Ma（MSWD=1.4，n=10），證實(shí)該蛇綠巖形成于晚寒武世。

關(guān)鍵詞：洪古勒楞；蛇綠巖；鋯石U-Pb；LA-ICP-MS測(cè)年

?新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院.1∶25萬(wàn)塔城幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告,2012

洪古勒楞蛇綠混雜巖帶位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，距北側(cè)和布克賽爾縣國(guó)營(yíng)牧場(chǎng)10余公里，總體呈NEE向展布，向西與和布克賽爾蛇綠巖、伊尼薩拉蛇綠巖、庫(kù)吉拜蛇綠巖，向東與扎巴河蛇綠巖、兔子泉蛇綠巖一起構(gòu)成了統(tǒng)一的準(zhǔn)噶爾北部早古生代蛇綠巖帶（圖1-a）[1-2]，區(qū)域上稱之為塔爾巴合臺(tái)-阿爾曼太古生代島弧帶[3-5]。蛇綠巖帶是恢復(fù)古洋陸格局的重要證據(jù)之一，自20世紀(jì)60年代被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，引起國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者的廣泛重視。關(guān)于洪古勒楞蛇綠混雜巖的構(gòu)造環(huán)境和形成年齡眾多學(xué)者有不同認(rèn)識(shí)，構(gòu)造環(huán)境歸納起來(lái)主要有3種：黃建華等認(rèn)為是MORB環(huán)境；何國(guó)琦等認(rèn)為是弧后盆地環(huán)境[5]；張傳林認(rèn)為是地幔柱成因。形成年齡爭(zhēng)議較大，最新的為（273.3±2.6）Ma，最老的為（625±25）Ma。本文在前人研究基礎(chǔ)上，對(duì)洪古勒楞蛇綠混雜巖帶進(jìn)行了較系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)方面研究，進(jìn)而探討其構(gòu)造環(huán)境及形成時(shí)代，對(duì)探討新疆準(zhǔn)噶爾北部古生代古洋陸格局具重要的意義。

圖1　新疆北部主要構(gòu)造圖(a)和洪古勒楞蛇綠混雜巖帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)Fig.1 Tectonic map of the northern（a）and HongGuleleng Ophiolite belt geologica map(b)(據(jù)張?jiān)刃薷模?010)1.第四系；2.早二疊紀(jì)哈爾加烏組酸性巖/中基性巖；3.黑山頭組類復(fù)理石組合；4.早泥盆世地層陸源碎屑巖組合；5.中泥盆世地層火山碎屑巖組合；6.晚泥盆世地層陸源細(xì)碎屑巖組合；7.沙爾布爾組火山碎屑巖組合；8.晚志留世復(fù)理石組合；9.中奧陶世火山巖夾火山碎屑巖組合；10.石炭紀(jì)酸性花崗巖；11.蛇綠巖；12.斷層；13.地質(zhì)界線；14.研究區(qū)；15.同位素采樣位置

1　區(qū)域地質(zhì)背景

洪古勒楞蛇綠混雜巖帶位于西準(zhǔn)噶爾謝米斯臺(tái)山東段，呈EW向分布，受后期構(gòu)造作用破壞，剝蝕強(qiáng)烈，蛇綠巖單元和非蛇綠巖單元相混雜出現(xiàn)，大部分被第四系覆蓋（圖1-b）?；祀s巖帶東側(cè)分布有中奧陶世布魯克其組，下部為火山碎屑巖組合，上部為中基性火山熔巖組合，中志留世沙爾布爾組巖性為火山碎屑巖夾灰?guī)r組合和晚志留世克克雄庫(kù)都克組類復(fù)理石組合，下泥盆統(tǒng)為陸源碎屑巖夾灰?guī)r建造，灰?guī)r中普遍含早泥盆世化石分子；混雜巖帶西側(cè)出露有中泥盆統(tǒng)火山碎屑巖夾熔巖組合，上泥盆統(tǒng)陸源細(xì)碎屑巖夾灰?guī)r建造，灰?guī)r在混雜巖帶內(nèi)也有較多分布，灰?guī)r中含大量晚泥盆世化石分子，不整合覆蓋在混雜巖帶之上。此外該地區(qū)還發(fā)育晚古生代基性巖，東側(cè)輝長(zhǎng)巖侵入到地層和蛇綠混雜巖帶中。2013年大調(diào)查謝米斯臺(tái)區(qū)調(diào)項(xiàng)目在此輝長(zhǎng)巖及斜長(zhǎng)巖中取了3個(gè)同位素，年齡約為300 Ma，地質(zhì)路線中明顯可見此輝長(zhǎng)巖中發(fā)育圍巖捕虜體，說(shuō)明此輝長(zhǎng)巖應(yīng)屬后期形成，而非蛇綠巖套的組分。

2　蛇綠巖單元的巖石學(xué)特征

2.1超鎂鐵質(zhì)雜巖

為蛇綠巖巖石組合中最主要的巖石單元，主要巖石類型有硅化、碳酸鹽化超基性巖、橄欖巖、蛇紋巖、輝橄巖等，在蛇綠混雜巖中分布較零散，呈斷塊分布。大部分巖石具不同程度的蛇紋石化，并為后期石英脈充填。巖石具網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

2.2堆晶巖類

在蛇綠混雜巖帶東側(cè)較發(fā)育，巖性類型主要有橄輝巖、輝長(zhǎng)巖，呈斷塊出露，中間被第四系覆蓋，見有輝綠巖巖墻侵入。巖石具較典型的堆晶結(jié)構(gòu)，具不同色調(diào)的重力分異韻律層，韻律層一般寬約1～3 cm，表現(xiàn)為良好的似成層性。多數(shù)地段具明顯的層狀構(gòu)造，但缺失韻律，主要為層狀輝長(zhǎng)巖。

2.3鎂鐵質(zhì)巖墻

主要分布在蛇綠混雜巖帶東側(cè)，巖性為灰綠色輝綠巖，塊狀構(gòu)造，輝綠結(jié)構(gòu)，輝石呈短柱狀，半自形至他形。局部輝綠巖已發(fā)生蝕變，暗色礦物完全蝕變成陽(yáng)起石，陽(yáng)起石中殘留細(xì)長(zhǎng)板狀基性斜長(zhǎng)石，局部見高嶺土化,并發(fā)育細(xì)小后期碳酸鹽脈。

2.4基性熔巖

主要分布在蛇綠混雜巖帶東段西側(cè)和西段（圖1-b），蛇綠混雜巖帶西段主要是上洋殼物質(zhì)，玄武巖發(fā)育。玄武巖呈斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要由輝石組成，分布有少量橄欖石和斜長(zhǎng)巖，橄欖石呈自形柱狀，沿邊部具纖閃石化，基質(zhì)主要由微板狀、細(xì)板狀斜長(zhǎng)石組成。局部見有磁鐵礦。

2.5深海沉積

深海沉積巖性主要為灰褐色硅質(zhì)巖，分布在該蛇綠混雜巖帶東段北側(cè)。巖石主要由隱晶狀硅質(zhì)組成，分布少量沉積砂屑及放射蟲，具輕度碎裂化，碎裂隙較微細(xì)。

3　巖石地球化學(xué)特征

3.1主量元素地球化學(xué)特征

洪古勒楞蛇綠巖化學(xué)分析數(shù)據(jù)見表1。玄武巖樣品（前4個(gè)樣品）硅酸鹽全分析的SiO2為43.97%～ 54.1%，平均47.92%，樣品具中等MgO含量（平均4.20%），相對(duì)富Na2O（平均3.66%），貧K2O（平均1.31%）及Na2O>K2O的特征，TiO2含量為1.06%～ 1.82%，平均1.46%；輝長(zhǎng)巖、輝綠巖和斜長(zhǎng)巖樣品（中間4個(gè)）SiO2為42.78%～50.47%，平均46.95%，相對(duì)玄武巖要偏基性，MgO含量（平均8.31%）比玄武巖高，TiO2含量（平均0.5%）相對(duì)玄武巖偏低；輝橄巖和輝石巖樣品（后2個(gè)）SiO2平均46.46%，TiO2含量（平均0.2%）較低，MgO含量高（平均41.22%），類似于虧損地幔巖。所有樣品隨著SiO2和Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，MgO和FeOT質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，具較明顯的巖漿結(jié)晶分異演化趨勢(shì)。在Coleman的(Al2O3)-(CaO)-(MgO)圖解中(圖2)，輝橄巖和輝石巖樣品投影點(diǎn)落入變質(zhì)橄欖巖區(qū)內(nèi)，其他投點(diǎn)均落于鎂鐵堆積巖區(qū)內(nèi)。從Al2O3含量偏高（平均14.84%）來(lái)看，具高鋁玄武巖特征，而高鋁玄武巖正是俯沖帶典型的巖石類型[6]。上述巖石化學(xué)特征反映本區(qū)玄武巖具俯沖帶火成巖組成特點(diǎn)。

圖2　洪古勒楞混雜巖(Al2O3)- (CaO)-(MgO)圖解Fig.2 (Al2O3)- (CaO)-(MgO) diagram of HongGuleleng Ophiolite1.玄武巖;2.輝綠巖;3.輝長(zhǎng)巖;4.輝橄巖;5.輝石巖

3.2微量元素地球化學(xué)特征

本區(qū)玄武巖及輝綠巖（前5個(gè)樣品）稀土元素特征相同，ΣREE=51.90×10-6～137.99×10-6，平均99.99×10-6，稀土總量偏高，（La/Yb）N為2.23～7.92，（La/Sm）N介于2.45～4.08，說(shuō)明輕重稀土元素之間和重稀土元素內(nèi)部的分餾程度中等，LREE/HREE較不穩(wěn)定，為3.21～7.74，δEu為0.90～1.09，銪異常不顯著；其他樣品中ΣREE=2.87×10-6～33.13×10-6，平均12.10×10-6，稀土總量較低，（La/Yb）N介于0.95～8.61，（La/Sm）N為1.38～10，說(shuō)明輕重稀土元素間和重稀土元素內(nèi)部分餾程度較高，LREE/HREE較不穩(wěn)定，為1.69～9.42，輝長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)巖樣品中δEu為1.25～1.99，銪顯示較明顯的正異常，可能與斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用有關(guān)。在REE球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布圖解中(圖3-a)，所有樣品均表現(xiàn)出相同變化趨勢(shì)，主體呈輕稀土富集、重稀土相對(duì)虧損的右傾特點(diǎn)。各樣品REE分布型式相互平行，只有位置高低不同，顯示其稀土分異程度相當(dāng)，具同源巖漿特征。區(qū)別于N-MORB的LREE虧損型分布型式，說(shuō)明其并非形成于NMORB型的大洋中脊環(huán)境[7]。

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖總體趨勢(shì)顯示右傾的特征(圖3-b)，各樣品由于大離子親石元素Ba，Sr和高場(chǎng)強(qiáng)元素Th，U含量變化較大，致使曲線前小半段無(wú)規(guī)律，Nb元素開始往后，曲線較平緩。玄武巖、輝綠巖和輝長(zhǎng)巖樣品具相似的分布趨勢(shì)，以明顯富集Ta，Yb等元素，相對(duì)富集Ba，U，Sr等元素，虧損Nb，Hf，Ti等元素為特點(diǎn)，Nb為負(fù)異常。這種地球化學(xué)特征的巖石組合一定程度上反映地幔源區(qū)含島弧火山巖組分，與典型大洋中脊N-MORB有明顯區(qū)別，因?yàn)榇笱笾屑瓜碌男鋷r通常不出現(xiàn)Nb虧損[8]。輝橄巖和輝石巖樣品以富集U，Zr和Hf元素，虧損Ba，Sr，Nd，Ti和Yb等元素為特征，Ba，U 和Yb等元素與玄武巖明顯相反。

圖3　洪古勒楞混雜巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線（a）和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（b）Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns（a）and Primitive mantle normalized trace element patterns（b）of HongGuleleng Ophiolite（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Taylor et al.,1985;原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun et al.,1989）

4　形成時(shí)代和環(huán)境

4.1蛇綠巖形成時(shí)代

對(duì)洪古勒楞蛇綠巖的研究開始于20世紀(jì)60年代，對(duì)其形成時(shí)代有一定的爭(zhēng)議。張弛對(duì)輝長(zhǎng)巖進(jìn)行全巖Sm-Nd測(cè)試獲得（444±27）Ma；新疆工學(xué)院黃建華對(duì)堆晶輝長(zhǎng)巖進(jìn)行全巖Sm-Nd測(cè)試獲得（626±25）Ma；Jian.et.al分別對(duì)輝長(zhǎng)巖和鈣長(zhǎng)巖進(jìn)行鋯石SHRIMP測(cè)試獲得（409±23）Ma和475 Ma；張傳林對(duì)輝長(zhǎng)巖進(jìn)行鋯石SHRIMP測(cè)試獲得（273.3±2.6）Ma；張?jiān)葘?duì)輝長(zhǎng)巖進(jìn)行鋯石SHRIMP測(cè)試獲得（472±8.4）Ma；霍有光在硅質(zhì)巖中獲得了泥盆紀(jì)放射蟲。本次工作在洪古勒楞蛇綠巖南部堆晶輝長(zhǎng)巖采集了樣品，從中挑選了鋯石，進(jìn)行鋯石U-Pb（LA-ICP-MS）方法定年。樣品破碎鋯石挑選由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成，陰極發(fā)光顯微照相由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成，鋯石U-Pb同位素分析在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)室的激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀（LA-ICP-MS）上進(jìn)行，同位素組成用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，激光光束束斑直徑30 μm。鋯石測(cè)定點(diǎn)的Pb同位素比值、U-Pb表面年齡和U-Th-Pb含量采用ICPMSDataCal程序和Isoplot程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

樣品鋯石顆粒呈自形，Th含量變化范圍為28.12×10-6～213.06×10-6，U含量變化為27.78×10-6～ 163.40×10- 6，樣品鋯石均具較高的Th/U比值,為0.53～1.22，表現(xiàn)出巖漿成因鋯石特點(diǎn)，環(huán)帶特征明顯（圖4-a），屬典型巖漿成因鋯石。利用ISOPLOT軟件進(jìn)行年齡計(jì)算及繪制年齡諧和圖，輝長(zhǎng)巖10顆鋯石年齡均落在諧和線上，得到其加權(quán)平均年齡為（497.2±4.2）Ma（n=10，MSWD=1.4）（圖4-b），故推斷洪古勒楞蛇綠巖形成時(shí)間為晚寒武世。

圖4　洪古勒楞輝長(zhǎng)巖鋯石陰極發(fā)光圖像及測(cè)點(diǎn)年齡圖（a）和U-Pb年齡諧和圖（b）Fig.4 CL images and ages(a) and U-Pb concordia plots(b) from HongGuleleng gabbro zircons

4.2蛇綠巖形成環(huán)境

洪古勒楞蛇綠巖玄武巖樣品Al2O3含量偏高（平均16.87%），具高鋁玄武巖特征，而高鋁玄武巖是俯沖帶典型的巖石類型[6]；稀土球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線呈右傾特點(diǎn)，區(qū)別于N-MORB的LREE虧損型分布型式；微量元素中富集Ta，Yb，Ba，U，Sr等元素，虧損Nb，Hf，Ti等元素，一定程度上反映地幔源區(qū)含有島弧火山巖的組分，表明巖石由遭受消減板片流體交代的地幔楔源區(qū)部分熔融而形成[9]。在玄武巖Ti-Zr-Sr圖解中(圖5-a)[10]，玄武巖類樣品投影點(diǎn)全部落入A 和C區(qū)，主體屬島弧拉斑玄武巖。在不同構(gòu)造玄武巖的Ti-Zr圖解中(圖5-b)[11]，全部樣品投影點(diǎn)在B和C區(qū)，主體也屬島弧拉斑玄武巖。

圖5　洪古勒楞玄武巖Ti-Zr-Sr圖解（a）和Ti-Zr圖解（b）Fig.5 Ti-Zr-Sr（a）and Ti-Zr（b）diagrams for HongGuleleng Basalt（據(jù)Pearce和cann，1973）

表1　西準(zhǔn)洪古勒楞混雜巖巖石主量元素、微量元素與稀土元素分析結(jié)果Table 1 Major e le me nts，trace e le me nts and rare e arth e le me nts of Hong Gule le ng Ophiolite in We s t Junggar

張旗等將蛇綠巖中基性火山巖的地球化學(xué)類型歸結(jié)為島弧拉斑玄武巖(IAT)和洋脊玄武巖(MORB)，認(rèn)為產(chǎn)于消減帶之上的島弧和弧前環(huán)境蛇綠巖中的基性熔巖具IAT特征，產(chǎn)于不成熟弧后盆地蛇綠巖的基性熔巖兼具IAT和MORB的特征[12-13]。綜合分析，洪古勒楞蛇綠巖構(gòu)造環(huán)境為弧后盆地環(huán)境，與何國(guó)琦、霍有光、白文吉和馮益民等認(rèn)識(shí)相同。

5　結(jié)論

（1）洪古勒楞蛇綠混雜巖帶由超鎂鐵質(zhì)雜巖（硅化、碳酸鹽化超基性巖、橄欖巖、蛇紋巖、輝橄巖）、堆晶巖類（橄輝巖、輝長(zhǎng)巖）、鎂鐵質(zhì)巖墻（輝綠巖）、基性熔巖（玄武巖）和深海沉積（硅質(zhì)巖）4部分組成。

（2）洪古勒楞蛇綠巖中堆晶輝長(zhǎng)巖的（LA-ICPMS）鋯石U-Pb年齡為（497.2±4.2）Ma（MSWD=1.4，n=11），證實(shí)該蛇綠巖形成于晚寒武世。

（3）洪古勒楞蛇綠巖樣品普遍高鋁，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線呈右傾特點(diǎn)，微量元素中富集Yb，Ba，U，Sr等元素，虧損Nb，Hf，Ti等元素，玄武巖圖解屬島弧拉斑玄武巖，洪古勒楞蛇綠巖構(gòu)造環(huán)境為弧后盆地環(huán)境。

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Geochemical Features and Structural Significance of HongGuleleng Ophiolite in Western J unggar,XinJ iang

She Jianzhong,Deng Hongtao,Liu Ge,Gao Qi,Di Xiaochen
(Geological Survey Academy of Xinjiang,Urumqi,Xinjiang,830000,China)

Abstract:Study on the petrological,geochemical characteristics and Geochronology of hongguleleng ophiolite m閘ange located in the Western Junggar.The ophiolite m閘ange composed predominantly of the ultramafic-mafic cumulates,mafic dyke,basic lava,and deep-sea sediments as well.Geochemical data analysis shows that the LREE enrichment and the HREE deficiency,general right deviation REE distribution pattern.It is relatively enriched in Ba、U、Sr, especially in Ta、Y b,but poor in Nb、Hf、Ti.It showed a negative Nb anomaly.That reflects mantle magma contained constituents of island arc volcanic rocks.The geochemical characters shows that the ophiolite were occurred in back-arc basin environment.Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating for the granite yielded an age of (497.2 4.2) Ma(MSWD=1.4,n=10), indicating the formation of the hongguleleng ophiolite is in Late Cambrian.

Key words:HongGuleleng;Ophiolite;Zircon U-Pb dating;LA-ICP-MS

作者簡(jiǎn)介:第一舍建忠(1982-)，男，寧夏西吉人，碩士，2008年畢業(yè)于新疆大學(xué)地質(zhì)礦產(chǎn)專業(yè)，主要從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究工作

收稿日期:2015-10-06;

修訂日期:2015-11-16;作者E-mail:997783479@qq.com

中圖分類號(hào):P588.32+3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào)：1000-8845(2016)01-040-06

項(xiàng)目資助：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目（1212011140058）、自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目（XJQDZ200908）聯(lián)合資助