李建兵，孟軍海，萬(wàn)世昌

(1.青海省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810008；2.四川省眾成礦業(yè)有限公司，四川 成都 610047)

柴北緣縫合帶既是青藏高原重要的大地構(gòu)造單元分界線(xiàn)，也是青海省一條重要的成礦帶[2]，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確填繪和詳細(xì)研究，不但對(duì)該區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)研究有重要的促進(jìn)作用，而且對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)找礦有重要指導(dǎo)作用。限于前人的工作精度，該縫合帶在錫鐵山以東、牦牛山以西并無(wú)確切位置。我們通過(guò)在阿木尼克山地區(qū)系統(tǒng)的1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，首次在阿木尼克山北坡發(fā)現(xiàn)了柴北緣縫合帶的標(biāo)志——蛇綠混雜巖。

1 地質(zhì)特征

阿木尼克山北坡蛇綠混雜巖分布于阿木尼克山北坡，呈NW向展布，地表斷續(xù)出露長(zhǎng)約10.3 km，寬0.1～1.5 km(圖1)。蛇綠巖構(gòu)造混雜特征明顯，巖石變形變質(zhì)強(qiáng)烈，糜棱巖化特征顯著，各單元巖石呈透鏡狀巖塊或巖片分布于灘間山群(∈—OT)中。該蛇綠巖層序較完整，從下至上為堆晶超鎂鐵質(zhì)雜巖、輝長(zhǎng)雜巖、鎂鐵質(zhì)席狀巖墻雜巖群、噴出巖，深海沉積物有條帶狀放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖、頁(yè)巖、結(jié)晶灰?guī)r(圖2)，蛇綠巖圍巖為灘間山群火山巖組(∈—OTb)。

圖1 研究區(qū)蛇綠混雜巖分布圖Fig.1 Geologic map of Ophiolitic mélange in research area

圖2 蛇綠混雜巖剖面圖Fig.2 Profile map of Ophiolitic mélange

堆晶超鎂鐵質(zhì)雜巖由呈串株?duì)町a(chǎn)出的數(shù)十個(gè)小超基性巖體組成，單個(gè)巖體呈透鏡狀、囊狀，寬數(shù)米至數(shù)十米，一般長(zhǎng)數(shù)百米。巖石類(lèi)型為蛇紋石化超基性巖、白云石化超基性巖。堆晶結(jié)構(gòu)發(fā)育，可見(jiàn)粗大且晶形完好的橄欖石晶體，晶體長(zhǎng)達(dá)1 cm。輝長(zhǎng)雜巖包括輝石巖、輝長(zhǎng)巖，單個(gè)巖體呈透鏡狀、囊狀，寬數(shù)米至數(shù)十米，一般長(zhǎng)數(shù)百米，往往與堆晶超鎂鐵質(zhì)雜巖相伴生，尤其是輝石巖，多平行分布于超基性巖兩側(cè)，呈帶狀展布。鎂鐵質(zhì)席狀巖墻雜巖群有輝綠巖脈、斜長(zhǎng)花崗巖。輝綠巖脈呈細(xì)脈狀、透鏡狀，長(zhǎng)數(shù)十米至數(shù)百米。斜長(zhǎng)花崗巖由4個(gè)呈串珠狀展布的巖體組成，巖體呈長(zhǎng)條狀，巖體群長(zhǎng)3.3±km，寬0.4±km，巖石類(lèi)型有斜長(zhǎng)花崗巖、奧長(zhǎng)花崗巖。噴出巖發(fā)育有枕狀玄武巖、致密塊狀玄武巖、英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖，與特羅多斯蛇綠巖的A組噴出巖相似[3]。玄武巖呈塊狀斷續(xù)出露，平面形態(tài)為透鏡狀、豆莢狀。枕狀玄武巖分布約30 m寬，走向延伸數(shù)百米，單枕體寬15～30 cm，長(zhǎng)30～100 cm。部分英安巖發(fā)育繩狀構(gòu)造，深海沉積物分布十分局限，有少量出露，包括草綠色放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖、粉砂質(zhì)泥巖、薄層狀結(jié)晶灰?guī)r、黑色頁(yè)巖。硅質(zhì)巖單層厚約1～3 cm，均含數(shù)量不等的放射蟲(chóng)，局部可見(jiàn)頁(yè)巖與硅質(zhì)巖互層組成的韻律層，下粗上細(xì)具進(jìn)積特征，在粉砂質(zhì)泥巖、薄層狀結(jié)晶灰?guī)r中可見(jiàn)紋層理。

2 巖石化學(xué)及地球化學(xué)特征

本次工作在蛇綠混雜巖中采集了13件地球化學(xué)樣品，測(cè)試分析由西南冶金地質(zhì)測(cè)試所完成，主量元素分析方法有X熒光法、重量法、滴定法，主要儀器有Axios X熒光儀；稀土元素分析方法為質(zhì)譜法，分析儀器有NexLON 300x ICP-MS；微量元素分析方法有等離子發(fā)射光譜法、質(zhì)譜法、X熒光法，主要儀器有iCAP6300全譜儀、NexLON 300x ICPMS、Axios X熒光儀。分析結(jié)果見(jiàn)表1。

超基性巖SiO2含量很低，為43.91～44.65%。MgO含量很高，為41.20%～41.69%，高于地幔平均值37.48%。Fe2O3含量為6.36%～8.35%，F(xiàn)eO含量1.97%～3.17%。Al2O3含量1.56%～3.02%，低于地幔平均值。全堿ALK(Na2O+K2O)含量0.06%～0.09%，低于地幔平均值。巖石總體富MgO，F(xiàn)e，Ni，貧Na2O、K2O、Al2O3、TiO2、MnO、CaO。稀土總量很低，ΣREE 為5.57×10-6～6.51×10-6，LREE/HREE 為7.04～9.62，輕稀土富集，重稀土虧損，輕重稀土分餾中等。稀土分布曲線(xiàn)右傾，重稀土部分曲線(xiàn)水平。Eu略微虧損，Ce虧損明顯，δCe為0.54～0.55。微量元素巖石富集強(qiáng)不相容元素Rb，Ba，Th，略微富集Zr，Hf，活潑元素Sr，K，P，Ti虧損，Nb也略微虧損。蛛網(wǎng)曲線(xiàn)呈峰谷迭起的形態(tài)。

輝長(zhǎng)巖、輝綠巖貧堿，全堿ALK(Na2O+K2O)含量3.93%～5%。巖石富CaO、FeO、MgO，貧Fe2O3、TiO2、MnO，Al2O3含量14.46%～17.91%，鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.64～0.99，均小于1.1。輝長(zhǎng)巖稀土總量很低，ΣREE為4.9×10-6～21.89×10-6，LREE/HREE為2.5～4.34，總體輕稀土略富集，重稀土略虧損，輕重稀土分餾較差，稀土分布曲線(xiàn)總體略微右傾(圖3)，Eu顯示正異常，δEu為1.31～1.45，表明長(zhǎng)石結(jié)晶不充分。Ce異常不明顯，δCe為0.91～1.03。輝綠巖稀土元素特征與輝長(zhǎng)巖有較大差異，表明為不同期次巖漿事件的產(chǎn)物。微量元素富集Rb，Ba，虧損P，其中P27-65號(hào)樣品與超基性巖的曲線(xiàn)特征十分相似，說(shuō)明它們來(lái)源于同源巖漿(圖4)。

玄武巖SiO2含量47.83%～51.64%，里特曼指數(shù)δ為 4.57～6.24，屬堿性玄武巖。ALK(Na2O+K2O)為5.49%～6.28%。玄武巖Na2O含量較高，K2O含量較低。玄武巖Al2O3含量較高，均大于16%，屬高鋁玄武巖。輕稀土富集，重稀土虧損，LREE/HREE為3.72～7.78，輕重稀分餾中等，稀土分布曲線(xiàn)右傾，重稀土部分相對(duì)平坦(圖3)。Eu，Ce異常不明顯。微量元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中曲線(xiàn)呈峰谷迭起的曲線(xiàn)形式(圖4)。

表1 蛇綠混雜巖主要元素、微量元素分析結(jié)果表Table 1 Major and trace element data for ophiolitic mélange

酸性火山巖里特曼指數(shù)δ均小于3.3，屬于鈣堿性巖，富Al，A/CNK大于1.1，輕稀土富集，重稀土虧損，稀土分布曲線(xiàn)右傾(圖3)。強(qiáng)活動(dòng)性元素K，Rb，Ba及強(qiáng)不相容元素Th富集，Nb，P虧損。

圖3 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖Fig.3 Chondrites-normalized REE patterns

圖4 微量元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布蛛網(wǎng)圖Fig.4 Chondrite-normalized trace element patterns

斜長(zhǎng)花崗巖全堿ALK(Na2O+K2O)含量6.50～6.56%，Na2O含量為4.72%～5.38%，均高于3.2%。w(Na2O)＞w(K2O)。里特曼指數(shù)為1.22～1.33，均小于3.3，屬鈣堿性巖。巖石Al2O3較低，Al2O3含量11.98%～13.61%，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.1。MnO，P2O5含量均較低，稀土總量較高，2件樣品分別為137.13×10-6、204.20×10-6，輕稀土富集，重稀土虧損，輕重稀土分餾較強(qiáng)，稀土分布曲線(xiàn)總體右傾，重稀土部分近水平(圖3)。Eu、Ce異常不明顯。微量元素強(qiáng)不相容元素Ba，Th富集，Nb，P虧損明顯，蛛網(wǎng)曲線(xiàn)呈峰谷迭起的曲線(xiàn)形式(圖4)。斜長(zhǎng)花崗巖巖石地球化球特征與中酸性火山巖相似，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線(xiàn)、微量元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)曲線(xiàn)基本一致，說(shuō)明其為同源巖漿演化產(chǎn)物。

3 構(gòu)造環(huán)境討論

據(jù)最新的蛇綠巖研究進(jìn)展，蛇綠巖可分為2大類(lèi)型，即與俯沖作用無(wú)關(guān)的蛇綠巖和與俯沖作用相關(guān)的蛇綠巖。與俯沖作用無(wú)關(guān)的蛇綠巖包括陸緣型(CM)、洋中脊型(MOR)、地幔柱型(P)；與俯沖作用相關(guān)的蛇綠巖包括俯沖帶上盤(pán)型(SSZ和火山弧型(VA)[5]。

3.1 玄武巖構(gòu)造環(huán)境討論

蛇綠巖中的熔巖是最能體現(xiàn)其地球化學(xué)特征的巖石單元[7]，研究區(qū)玄武巖Al2O3含量高，LREE和HREE分異明顯。大離子親石元素(LILE)Rb，Sr，Ba，Th富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素(HISF)Ta，Nb虧損，指示熔巖來(lái)自弧后盆地消減的巖石圈[4]。尤其是Nb的負(fù)異常，具島弧玄武巖特征。在Zr-Zr/Y判別圖上，2件玄武巖樣品均投在IAB區(qū)域，為島弧玄武巖。在島弧區(qū)，由于普遍發(fā)生洋殼和沉積物向巖石圈深部的再循環(huán)，或由于高場(chǎng)強(qiáng)元素傾向于殘留在難熔礦物相中，或在流體與上覆地幔楔相互作用過(guò)程中高場(chǎng)強(qiáng)元素具有較其它不相容元素高的晶/液分配系數(shù)，從而造成高場(chǎng)強(qiáng)元素的虧損(圖5)[7-9]。

圖5 灘間山群玄武巖Zr-Zr/Y構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.5 The Zr-Zr/Y tectonic environment discrimination diagram of the basalt in Tanjianshan groups

3.2 斜長(zhǎng)花崗巖構(gòu)造環(huán)境討論

研究區(qū)內(nèi)的斜長(zhǎng)花崗巖富堿，相對(duì)富Na2O貧K2O。在w(SiO2)～w(K2O)圖中，2件樣品均落在非洋脊花崗巖中(圖6)。Al2O3含量較低(11.98～13.61%)，預(yù)示其源巖是下地殼的中基性火成巖及其變質(zhì)產(chǎn)物?；◢弾r具LREE富集型稀土分布型式，Eu異常不明顯。在圖7中，兩件樣品均落在VAG區(qū)，說(shuō)明該花崗巖應(yīng)屬于火山弧花崗巖。

3.3 蛇綠巖類(lèi)型

根據(jù)Dilek等的研究，Ti，V，Th，Yb，Nb在變質(zhì)作用和蝕變中最不活躍，它們是最為可靠的區(qū)分俯沖相關(guān)巖漿和其它類(lèi)型巖漿的指標(biāo)，與俯沖相關(guān)的蛇綠巖表現(xiàn)出基本不變的低TiO2成分[5]。研究區(qū)玄武巖TiO2含量低(0.52%～0.66%)，明顯低于洋脊玄武巖平均值1.5%，花崗巖TiO2含量低(0.15%～0.28%)，其余巖石TiO2含量均很低，為0.01%～0.58%。

Ti/V值也是區(qū)分蛇綠巖類(lèi)型的一個(gè)重要指標(biāo)，陸緣型(CM)、洋中脊型(MOR)、地幔柱型(P)蛇綠巖中玄武巖的Ti/V值一般為20～50，而俯沖帶上盤(pán)型(SSZ)和火山弧型(VA)蛇綠巖Ti/V值小于10或大于50[5]。研究區(qū)玄武巖的Ti/V值分別為13、18。2件花崗巖樣品的Ti/V值分別為50、55，說(shuō)明該蛇綠巖是與俯沖作用相關(guān)的蛇綠巖。

圖6 花崗巖w(SiO2)%-w(K2O)%圖Fig.6 Granite w(SiO2)%-w(K2O)%diagram

圖7 花崗巖Y+Nb-Rb圖Fig.7 Granite Y+Nb-Rb diagram

阿木尼克山北坡蛇綠混雜巖具備較完整的彭羅斯型蛇綠巖結(jié)構(gòu)，其中鎂鐵質(zhì)席狀巖墻雜巖群巖石組合包括輝綠巖脈、斜長(zhǎng)花崗巖，噴出巖有玄武巖和酸性火山巖，玄武巖具典型的島弧玄武巖特征，斜長(zhǎng)花崗巖產(chǎn)于火山弧環(huán)境。與俯沖作用相關(guān)的蛇綠巖包括俯沖帶上盤(pán)型(SSZ)和火山弧型(VA)，其中俯沖帶上盤(pán)型(SSZ)蛇綠巖的巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為MORB-IAT-玻安巖巖漿活動(dòng)系列演化特征[10]，區(qū)內(nèi)蛇綠巖的巖漿活動(dòng)缺少M(fèi)ORB和玻安巖巖漿活動(dòng)。廣泛發(fā)育英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖是區(qū)內(nèi)蛇綠巖的一大特征，也是火山弧型(VA)蛇綠巖的重要標(biāo)志。

綜上所述，阿木尼克山北坡蛇綠混雜巖應(yīng)為與俯沖作用相關(guān)的火山弧型(VA)蛇綠巖。

4 地質(zhì)時(shí)代

在蛇綠混雜巖的碳酸巖巖塊中采集到4件化石，其中2件珊瑚類(lèi)化石、2見(jiàn)腕足類(lèi)化石。珊瑚類(lèi)化石由成都理工大學(xué)沉積研究學(xué)院古生物教研室鑒定，為扭心珊瑚屬(Streptelasma corniculum)(O2—D2)。腕足類(lèi)化石由四川地礦局資深腕足類(lèi)化石鑒定專(zhuān)家朱占祥鑒定，為正形貝(Orthissp.)(O1-3)。

在斜長(zhǎng)花崗巖中采集了1同位素件樣品(P7-18TW1)送中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)進(jìn)行鋯石LA-ICPMS U-Pb定年。鋯石自形程度較好，呈四方柱狀和長(zhǎng)條狀，多數(shù)具巖漿振蕩環(huán)帶的特征，多數(shù)鋯石Th/U值為0.7～1.4，應(yīng)為巖漿鋯石。由表2、圖8可知，鋯石206Pb/238U年齡為(485.6±2.4)Ma，地質(zhì)時(shí)代屬早奧陶世。結(jié)合化石成果可判定，阿木尼克山北坡蛇綠混雜巖的活動(dòng)時(shí)代為早—中奧陶世。楊經(jīng)綏等在落鳳坡橄欖巖中取得了(521±14)Ma(Sm-Nd等時(shí)線(xiàn)年齡)、(518±11)Ma(Rb-Sr等時(shí)線(xiàn)年齡)[11]。朱小輝等在綠梁山蛇綠巖中利用LA-ICP-MS微區(qū)原位鋯石U-Pb定年獲得變輝長(zhǎng)巖形成時(shí)代為(535±2)Ma，斜長(zhǎng)花崗巖形成時(shí)代為(493±3)Ma[12]。在柴北緣早古生代蛇綠巖中，不同地質(zhì)體中獲得的同位素年齡存在一定差異，反映柴北緣早古生代蛇綠巖的復(fù)雜性，說(shuō)明柴北緣洋的發(fā)展可能具多旋回性。

5 地質(zhì)意義

(1)區(qū)域上，柴北緣蛇綠巖帶大致沿賽什騰山、錫鐵山、阿木尼克山、牦牛山、沙柳河一線(xiàn)分布，以不同規(guī)模的巖塊(片)分布于灘間山群中。阿木尼克山北坡火山弧型蛇綠混雜巖是柴北緣蛇綠巖帶的重要組成部分，是柴達(dá)木地塊向全吉地塊俯沖消減的產(chǎn)物，代表了柴北緣洋從形成、發(fā)展、演化、閉合的全過(guò)程，為柴北緣縫合帶的研究提供了新資料。

(2)構(gòu)造混雜巖帶是否存在對(duì)區(qū)域大地構(gòu)造研究、構(gòu)造單元的劃分具重要影響。因缺乏直接地質(zhì)依據(jù)，在編制青海省大地構(gòu)造圖時(shí)，柴北緣縫合帶在錫鐵山以東、牦牛山以西無(wú)確切位置，推測(cè)其從阿木尼克山以南盆地內(nèi)通過(guò)。阿木尼克山北坡蛇綠混雜巖的發(fā)現(xiàn)，為柴北緣縫合帶具體劃定提供了直接依據(jù)，對(duì)該區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)研究工作具指導(dǎo)作用。

表2 斜長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Th-Pb分析數(shù)據(jù)表Table 2 U-Th-Pb data of zircons in the plagiogranite

圖8 斜長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb同位素年齡圖Fig.8 Zircon U-Pbisotopic agediagram of the plagiogranite