李 海, 李永軍, 2*, 徐學義, 3, 萬 閾, 趙 強, 楊高學, 2, 王祚鵬

西準噶爾達爾布特蛇綠巖帶薩爾托海巖體深部結構、構造特征: 地質與地球物理證據(jù)

李 海1, 李永軍1, 2*, 徐學義1, 3, 萬 閾4, 趙 強4, 楊高學1, 2, 王祚鵬1

(1.長安大學 地球科學與資源學院, 陜西 西安 710054; 2.國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室, 陜西 西安 710054; 3.中國自然資源航空物探遙感中心, 北京 100083; 4.新疆地礦局第七地質大隊, 新疆 烏蘇 833000)

西準噶爾地區(qū)分布多條蛇綠混雜巖帶, 地表地質已有大量研究成果, 但蛇綠巖深部結構構造研究相對薄弱, 一定程度上制約了該地區(qū)地質構造演化的深入認識。為此, 本文選取達爾布特蛇綠混雜巖帶薩爾托海段開展了大比例尺地質填圖配套地面重力、磁法和可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)等綜合測量, 獲得了該蛇綠巖體地表分布、接觸關系以及深部的磁性、密度結構和電性特征, 精細刻畫了蛇綠巖的深部結構與構造, 并進一步分析了其侵位機制和動力學過程。薩爾托海蛇綠巖具有低重力、高磁性和變化范圍較寬的電阻率值, 巖體整體以構造巖塊狀產出, 表現(xiàn)出擠壓逆沖、走滑剪切、破碎蝕變等變形變質。本文及前人研究成果表明, 薩爾托海巖體是在近東西向擠壓兼走滑應力作用下以斜向楔沖形式構造就位, 并進一步受到后期左行走滑和巖漿作用的疊加改造。結合區(qū)域構造演化, 西準噶爾蛇綠巖的構造侵位與晚石炭世板塊匯聚背景下殘余洋盆的收縮有關, 持續(xù)的擠壓兼走滑應力使殘余洋盆下伏基底蛇綠巖沿斷裂構造侵位于上覆沉積地層。

蛇綠混雜巖; 深部結構與構造; 地球物理; 薩爾托海巖體; 西準噶爾

0 引 言

蛇綠巖是古大洋巖石圈的殘余, 保存了古洋盆形成和演化的印記, 在恢復古大洋巖石圈屬性、重建古板塊格局等方面具有重要意義(Dilek and Furnes, 2011, 2014)。造山帶中的蛇綠巖經歷了俯沖增生、碰撞造山以及碰撞后改造等多期構造作用, 蛇綠混雜巖帶的巖石組合、變形和變質記錄了與之相關的一系列構造事件(Coleman, 2014)。對蛇綠巖體構造樣式、變形特征、侵位過程的深入研究, 能夠為解決古洋盆閉合過程和區(qū)域大地構造演化等科學問題提供依據(jù)。

西準噶爾地區(qū)位于中亞造山帶西南緣(Xiao and Santosh, 2014; Yang et al., 2015, 2019)(圖1a), 區(qū)內發(fā)育了唐巴勒、瑪依勒、達爾布特和克拉瑪依等多條蛇綠混雜巖帶(Feng et al., 1989; Yang et al., 2012; Liu et al., 2014; Zhang et al., 2019)(圖1b), 以這些蛇綠混雜巖帶為代表的古準噶爾洋盆是古亞洲洋的重要分支。因此, 西準噶爾地區(qū)是窺探古亞洲洋南段性質與演化的理想窗口(雷敏等, 2008; 劉希軍等, 2009), 前人在西準噶爾蛇綠巖的時空分布、巖石學特征、元素地球化學、同位素年代學、蛇綠巖型鉻鐵礦成礦理論等方面做了大量研究工作, 取得了豐富的成果(朱寶清等, 1987; 鮑佩聲, 1990; 辜平陽等, 2009; 陳石和郭召杰, 2010; Chen et al., 2013; Liu et al., 2014; Yang et al., 2015, 2019; 田亞洲和楊經綏, 2016; Qiu and Zhu, 2018; 田亞洲等, 2019)。在蛇綠巖結構、構造方面, 研究者們通過地表地質填圖和構造解析等方法, 從不同的角度對蛇綠巖的產出狀態(tài)、深部展布形態(tài)、構造侵位方式等展開詳細研究(Choulet et al., 2012; Chen et al., 2014; 陳石等, 2016; 楊高學等, 2017; Zhang et al., 2018a; 王國燦和張攀, 2019)。這些基于地表地質調查的研究多帶有間接推斷性, 缺乏精細的深部地質結構等約束, 導致人們對西準噶爾蛇綠巖賦存狀態(tài)、侵位和變形機制的認識存在分歧, 在一定程度上制約了區(qū)域大地構造演化的深入研究。

地區(qū)標注: NE. 北東部地區(qū); NW. 北西部地區(qū); C. 中部地區(qū); SE. 南東部地區(qū)。

針對薩爾托海蛇綠巖及其伴生的鉻鐵礦床, 已完成大量鉆探工程和勘探線剖面, 盡管這些點、線工程在垂向和橫向上具有高的分辨率, 但基于鉆井資料的研究往往受限于鉆孔深度, 并且鉆探工程主要部署于薩爾托海巖體北東部鉻鐵礦產區(qū), 缺乏對整個巖體的控制。地球物理是探測深部地質結構的有效手段, 具有探測深度大、精度高等優(yōu)點(呂慶田等, 2015; 朱衛(wèi)平等, 2017), 并且具備一定的空間約束(趙文津, 2016), 可以提供深部結構構造的直接證據(jù), 彌補地面地質調查和鉆探工程在深度和廣度上控制不足的缺點(袁桂琴等, 2011)。Xu et al. (2016)在西準噶爾地區(qū)部署了長182 km的大地電磁剖面, 利用剖面三維反演成果揭示了這一地區(qū)深部地殼結構, 并認為西克拉瑪依地區(qū)的基底主要為蛇綠巖, 可能存在一個北西向古俯沖帶(Xu et al., 2020)。Zhang et al. (2018a)利用橫穿準噶爾盆地西北緣后山地區(qū)的布格重力異常剖面揭示了達爾布特蛇綠混雜巖帶下部為高角度賦存的高密度地質體, 向下延伸至6～8 km逐漸變寬, 并與克拉瑪依蛇綠混雜巖帶下部的高密度地質體有連通趨勢, 暗示在西準噶爾地區(qū)石炭紀地層之下存在一個連續(xù)的混雜巖帶或殘留洋殼基底。Bao et al. (2015)獲得的深部剪切波速資料顯示, 準噶爾盆地及鄰區(qū)5.0 km深度具有低波速特征(s<2.9 km/s), 而西準噶爾地區(qū)在22.5、32.5、52.5 km深度均具有顯著的高波速性質(s>3.5 km/s), 二者可能分別對應于上地殼厚層盆地沉積和中?下地殼鎂鐵質物質。此外, 還有諸多研究者在西準噶爾及鄰區(qū)開展了不同程度的地球物理工作(程懷蒙和張勝業(yè), 2015; 劉文才等, 2015; 許順芳等, 2015; 張壹等, 2015; Yang et al., 2016; Zhang et al., 2017; 王奡等, 2017; Wu et al., 2018; Liu et al., 2019)。然而, 針對西準噶爾蛇綠巖體的大比例尺地球物理研究卻未見報道。

本文在詳細的野外地質調查基礎上, 結合鉆探資料綜合分析了達爾布特蛇綠混雜巖帶薩爾托海地區(qū)平面及剖面地質構造特征。進一步在該地區(qū)開展了有針對性的地面重力、磁法和可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)等綜合地球物理測量, 在地表地質信息和鉆探資料的約束下, 對所獲得的地球物理數(shù)據(jù)進行了處理與反演。通過淺表地質構造分析與深部地球物理成果聯(lián)合解譯, 精細刻畫了研究區(qū)蛇綠巖的深部地質結構和構造特征, 進而探討了其侵位機制以及動力學過程。

1 地質背景

西準噶爾地區(qū)位于西伯利亞板塊、哈薩克斯坦?準噶爾板塊和塔里木板塊之間的聚合帶中, 主要由一系列古生代地層、島弧、蛇綠混雜巖等組成(Windley et al., 2007; Xiao et al., 2008; Xiao and Santosh, 2014; Yang et al., 2015), 是中亞造山帶的重要組成部分(Jahn, 2004)。區(qū)內主要出露早古生代以來的沉積地層, 并以石炭系地層分布最為廣泛, 為一套半深海?大陸坡相火山?碎屑沉積巖建造, 巖性主要為凝灰?guī)r、凝灰質粉砂巖、硅質巖和火山角礫巖等(李永軍等, 2010; 龔一鳴和縱瑞文, 2015), 并發(fā)育了早石炭世末形成的褶皺帶(張繼恩等, 2009)。區(qū)域巖漿活動頻繁, 出現(xiàn)大量晚石炭世?早二疊世時期的后碰撞花崗巖和中基性巖墻群, 為西準噶爾地區(qū)的造山后伸展背景下的產物(韓寶福等, 2006; Geng et al., 2009)。石炭紀以來, 西準噶爾地區(qū)經歷了大規(guī)模的構造變形, 發(fā)育大量的褶皺和斷裂構造。由東向西近平行分布有達爾布特、瑪依勒、巴爾雷克等多條NE-SW向左行走滑斷裂, 控制著西準噶爾地區(qū)現(xiàn)今的構造格局(Choulet et al. 2012; 陳宣華等, 2014; 林偉等, 2017)。

沿西準噶爾地區(qū)斷裂構造線方向斷續(xù)出露唐巴勒、瑪依勒、巴爾雷克、達爾布特、克拉瑪依等多條古生代蛇綠混雜巖帶(Feng et al., 1989; Buckman and Aitchison, 2004)(圖1b)。前人對西準蛇綠巖生成的大地構造背景存在大洋盆(白文吉等, 1995)、小洋盆或殘余洋盆(朱寶清等, 1987)、洋脊(雷敏等, 2008)、弧前盆地(Feng et al., 1989)、弧后盆地(張弛和黃萱, 1992; Yang et al., 2012; 田亞洲等, 2015)等爭議。然而, 西準噶爾蛇綠混雜巖帶在區(qū)域上總體呈彌散狀分布, 與圍巖地層呈不協(xié)調的斷層接觸, 兩側圍巖地層巖性可對比, 構造樣式基本一致, 變形變質相對較弱, 因此, 目前普遍認為西準噶爾蛇綠混雜巖帶均不具備構造單元的分隔意義(Xu et al., 2013; Liu et al., 2014; 王國燦和張攀, 2019)。

達爾布特蛇綠混雜巖帶為西準噶爾地區(qū)最大的蛇綠混雜巖帶(圖1b), 在達爾布特斷裂的西北盤呈串珠狀依次分布有木哈塔依、薩爾托海、達爾布特、蘇魯喬克等蛇綠巖體。整個蛇綠混雜巖帶總體上為呈NE-SW向延伸的斷層帶, 并表現(xiàn)出典型的走滑剪切帶特征(Choulet et al., 2012; 陳石等, 2016; 林偉等, 2017; 王國燦和張攀, 2019), 蛇綠混雜巖帶內發(fā)生了強烈的構造混雜作用, 發(fā)育巖塊?基質(block-in- matrix)構造, 由韌性剪切變形的蛇紋巖基質和變形相對較弱的構造巖塊組成(朱寶清等, 1987)。蛇綠巖與兩側石炭紀火山?沉積地層呈斷層接觸, 并被晚石炭世?早二疊世花崗巖和閃長巖侵入(蘇玉平等, 2006)。年代學和地球化學研究表明, 達爾布特蛇綠巖形成于早?中泥盆紀期間的弧后盆地環(huán)境(張弛和黃萱1992; 辜平陽等, 2009; Yang et al., 2012), 近年來也有與地幔柱有關的洋島、海山組分相繼發(fā)現(xiàn)(Yang et al., 2012, 2015, 2019; Zhang et al., 2018b)。

2 薩爾托海地質構造特征

2.1 平面地質構造

薩爾托海巖體為達爾布特蛇綠混雜巖帶最具代表性的巖體之一, 出露于蛇綠混雜巖帶的中段, 沿NE-SW向延伸超過20 km。平面上北東部較窄, 由中部向西南逐漸變寬, 過渡為3個分支, 西南部有也格孜卡拉花崗巖侵入其中(圖1c)。石炭系成吉思汗山組、包古圖組地層分布于蛇綠混雜巖兩側, 巖性為凝灰?guī)r、凝灰質粉砂巖夾紫紅色玄武巖、火山角礫巖和硅質巖等。蛇綠巖與兩側地層的斷層接觸部位常有變形非常強烈的構造破碎帶。

蛇綠混雜巖內部組構比較復雜, 基質以蛇紋巖、蛇紋石化橄欖巖為主, 其次為中基性凝灰?guī)r, 巖塊為斜輝輝欖巖、純橄巖、少量二輝橄欖巖、杏仁玄武巖、輝長巖、輝長輝綠巖、碎裂巖化硅質巖、滑石菱鎂巖, 以及卷入蛇綠混雜巖中的圍巖塊體等(圖2a), 均屬于被構造肢解的蛇綠混雜巖的組成部分。

構造作用不但破壞了蛇綠巖套原有的層序, 也導致巖體產生復雜的構造變形和變質作用。蛇綠混雜巖中的超基性巖普遍發(fā)生蛇紋石化、碳酸鹽化、磁鐵礦化, 次有綠簾石化及綠泥石化等, 橄欖石基本被蛇紋石、滑石和磁鐵礦交代(朱永峰等, 2008; Qiu and Zhu, 2018), 變質程度達綠片巖相。蛇綠混雜巖帶內各巖塊強烈破碎, 走滑剪切特征明顯, 發(fā)育強片理化和局部糜棱巖化。變質橄欖巖和凝灰?guī)r基質中多發(fā)育密集而陡立的劈理(圖2b), 走向為NE-SW,與蛇綠混雜帶延伸方向基本一致, 傾向NW, 傾角75°～90°, 與劈理面上的橄欖石碎斑長軸線理產狀一致(楊高學, 2012), 可能是與蛇綠混雜巖就位相關的劈理(李理等, 2015)。探槽工程揭示, 超基性巖塊內走向NE近直立的次級走滑斷裂面上發(fā)育水平擦痕, 指示明顯的右行走滑(圖2c、d)。蛇綠混雜巖帶內變形相對較弱的玄武巖、輝長巖等基性巖塊和凝灰?guī)r塊體多以透鏡狀、逆沖狀分布于基質內(圖2a、e), 各巖塊大小懸殊, 巖塊與基質接觸部位多呈0.5～2 m的韌性剪切帶, 帶內往往發(fā)育構造透鏡體(圖2f), 顯示巖塊的運動沿剪切帶進行, 顯示右旋逆沖特征。另外, 蛇綠混雜巖內可見被走滑錯斷的硅質巖(圖2g)和被剪切拉伸為透鏡狀凝灰?guī)r透鏡體(圖2h)等脆韌性構造變形, 顯示左旋或右旋運動形式。局部可見玄武巖和凝灰?guī)r發(fā)生強烈的韌性剪切變形, S形劈理化的凝灰?guī)r夾玄武巖透鏡體, 指示右旋運動(圖2i), 可能為蛇綠混雜巖構造侵位過程中的低溫塑性變形?？傮w而言, 蛇綠混雜巖帶與兩側地層邊界斷層及內部構造面理多呈高角度傾向北西或近直立產出, 并顯示晚期左旋走滑運動對早期右旋活動的疊加改造(Zhang et al., 2018a)。

鉆井巖芯也揭示了薩爾托海地區(qū)深部超基性巖體的構造變形特征。蛇綠巖體與圍巖凝灰?guī)r接觸處見厚度達數(shù)米的碳酸鹽化超基性巖, 并有變形非常強烈的剪切破碎現(xiàn)象(圖2j), 同樣, 巖體內也發(fā)育斜向斷裂滑動面, 并被碳酸鹽交代(圖2k), 表明巖體曾受到逆沖剪切作用。還有大量鉆孔顯示, 深部蛇綠巖體變形強烈, 破碎嚴重, 普遍發(fā)育蛇紋石化、碳酸鹽化等(圖2l), 以及在構造應力作用下, 蛇綠混雜巖基質發(fā)生強烈劈理化, 局部發(fā)育軸面不規(guī)則的小型揉皺(圖2l、m), 均指示強烈的擠壓變形。

(a) 薩爾托海蛇綠混雜巖野外宏觀分布; (b) 劈理發(fā)育的變質橄欖巖; (c) 超基性巖體走滑斷裂面及擦痕; (d) 擦痕局部放大; (e) 橄欖巖基質內分布的逆沖狀玄武巖、凝灰?guī)r塊體; (f) 韌性剪切帶內發(fā)育構造透鏡體; (g) 被走滑錯斷的硅質巖透鏡體; (h) 被剪切拉伸的凝灰?guī)r透鏡體; (i) 凝灰?guī)rS形劈理彎曲及玄武巖透鏡體; (j) 超基性巖體發(fā)育斜向剪切滑動, 并嚴重碳酸鹽化; (k) 超基性巖體內的斜向剪切滑動面, 并被碳酸鹽交代; (l、m) 碳酸鹽化超基性巖發(fā)育小型揉皺; (n) 凝灰?guī)r中破劈理面發(fā)生褶曲; (o) 褶皺變形的硅質巖。

地表地質及鉆孔巖芯資料揭示, 薩爾托海蛇綠混雜巖構造變形強烈、破碎蝕變嚴重, 具走滑剪切特征, 尤其北東部和中部蛇綠混雜巖表現(xiàn)出高角度斜向逆沖的構造變形特征, 巖體邊界和內部的構造形跡, 均是擠壓及走滑應力作用結果。圍巖凝灰?guī)r在剪切作用下發(fā)育破劈理, 后期的構造作用進一步使破劈理面發(fā)生褶曲(圖2n); 硅質巖中發(fā)育不同尺度褶皺變形(圖2o), 褶皺樣式豐富, 軸跡一般為NE向; 總體上圍巖中的變形弱于蛇綠混雜巖帶(李永軍等, 2010; Chen et al., 2014)。

2.2 勘探線剖面特征

鉆孔勘探線剖面是揭示深部地質構造和變質變形最直接有效的手段。布設于薩爾托海地區(qū)北東部的兩條勘探線剖面顯示, 蛇綠巖體整體形態(tài)表現(xiàn)為傾向NW的巖體。巖體內部及巖體與圍巖接觸邊界發(fā)育傾向NW的高角度斷層, 傾角大于50°, 均為壓扭性質的逆斷層(圖3)。一系列高角度逆斷層將蛇綠巖體分割為似疊瓦狀的沖斷巖片, 其內部由傾向為NW的逆沖構造巖塊和地幔橄欖巖基質組成(圖3), 巖塊與基質接觸部位呈現(xiàn)強烈的韌性剪切變形。蛇綠巖體內發(fā)育構造破碎帶, 帶內巖體有片理化、蛇紋石化等構造變形和蝕變作用, 是巖體構造侵位過程中或后期構造作用的結果(鮑佩聲等, 1992)。總體上, 除純橄巖的分布在深部明顯多于地表之外, 勘探線剖面揭露的蛇綠巖體的巖石組合、構造樣式、變質作用與地表出露基本一致。

圖3 薩爾托海蛇綠混雜巖帶E1勘探線剖面(a)及E2勘探線剖面(b)(據(jù)鮑佩聲等, 1992修改)

蛇綠巖體與圍巖間為斷層接觸, 接觸面為構造破碎帶或劈理化帶。特別是巖體的底界面, 發(fā)育厚約數(shù)米至數(shù)十米不等的碳酸鹽化碎裂帶, 帶內橄欖石被滑石、菱鎂礦完全交代(圖3)。巖體底部變質橄欖巖與圍巖凝灰?guī)r接觸面往往可見厚約1 m的糜棱巖, 表明巖體與圍巖之間發(fā)生了強烈的剪切作用, 接觸面應是蛇綠巖體侵位的主構造面(張弛等, 1995)。

地表地質及勘探線剖面揭示的深部結構構造表明, 薩爾托海地區(qū)蛇綠混雜巖受構造作用控制明顯。構造事件使蛇綠巖體整體楔沖到石炭系內, 巖體內部各組成單元也發(fā)育小規(guī)模逆沖構造, 擠壓應力為W-E(Zhang et al., 2018a)。在構造作用下, 蛇綠巖套層序被強烈構造破壞, 巖體內部發(fā)育構造破碎帶, 巖體與圍巖之間為構造接觸, 接觸帶內碎裂巖化、韌性變形及碳酸鹽化等變形變質強烈。

平面及剖面地質構造研究表明, 薩爾托海蛇綠巖體邊界和內部復雜的構造樣式, 均為其構造侵位過程中以及后期脆韌性?脆性變形的產物。北東部蛇綠巖體構造變形以逆沖走滑為主導。而在巖體中部和南部則只開展了地面地質調查和單孔鉆井工作, 無勘探線剖面控制; 僅從地表地質構造及鉆孔資料分析, 其構造變形和所受應力體系與巖體北東部相似。而在更大的空間范圍內, 整個蛇綠巖體的結構、構造特征究竟怎樣？則依賴于進一步的地球物理工作。

3 薩爾托海地球物理特征

3.1 物性特征

巖石物性參數(shù)是地球物理工作的基礎, 能夠為合理選擇地球物理方法以及測量數(shù)據(jù)的反演與解釋提供依據(jù)(袁桂琴等, 2011)。采集研究區(qū)地表和鉆孔巖石樣品進行物性參數(shù)測定, 獲得了薩爾托海地區(qū)主要巖石類型的密度、磁性和電性參數(shù)(表1)。

巖石物性分析結果表明, 研究區(qū)巖石物性存在較大差異, 斜輝輝橄巖具有較高的磁化率, 中等的電阻率、極化率和密度值。相比而言, 蛇紋石化斜輝輝橄巖則具有更高的磁化率, 低的電阻率、極化率和密度值。前人研究表明, 超基性巖的蛇紋石化能夠顯著改變巖石物性, 蛇紋石化所形成的磁鐵礦和巖體生成時剩余磁化是蛇綠巖表現(xiàn)為高磁性的主要原因(姜枚等, 2013)。何蘭芳(2014)分析了超基性巖的化學特征對巖石物理電磁學屬性的影響, 認為巖體電性異常特征主要受巖體變質程度和內部構造的影響, 巖體的蛇紋石化是導致低阻的主要原因。而充填于巖體斷裂破碎帶中的流體也可能極大的降低其電阻率(肖曉等, 2014)。此外, 超基性巖的蛇紋石化同時會導致巖石松散和密度減小(Smith and Woodcock, 1976; 汪小妹等, 2010)。圍巖凝灰?guī)r、凝灰質粉砂巖的巖石物性變化較大, 總體表現(xiàn)為中?高密度、弱磁性和較高電阻率的特征; 酸性花崗巖具有顯著的弱磁化率和高電阻率而區(qū)別于其他巖類。

表1 達爾布特蛇綠混雜巖帶薩爾托海地區(qū)巖石物性特征表

3.2 重磁特征

薩爾托海地區(qū)重磁測量的觀測網(wǎng)度為250 m× 50 m, 實測重磁數(shù)據(jù)經各項改正后分別得到布格重力異常和Δ磁異常。布格重力異常剔除區(qū)域異常后, 得到了反映淺層密度分布的剩余重力異常(圖4a)。對Δ磁異常數(shù)據(jù)進行化極處理(圖4b), 消除了斜磁化影響, 進一步對Δ化極磁異常進行向上延拓處理(圖4c), 結果反映了磁性地質體平面和空間分布特征。

該區(qū)剩余重力異常表現(xiàn)為西南高而東北低。蛇綠巖體與東北部?1.5×10?5m/s2等值線所圍限的低重力區(qū)域大致對應, 與蛇紋石化超基性巖的低密度特征一致; 西南部顯著的高重力異常可能與高密度圍巖地層有關。

Δ化極磁異常形態(tài)總體呈團塊狀(圖4b), 但不同部位的異常強度差異明顯, 大致可分為北東、北西部低異常區(qū)(NE、NW區(qū))和中部、南東部高異常區(qū)(C、SE區(qū))。其中低異常區(qū)Δ化極磁異場值變化為450～1100 nT, 磁異常形態(tài)平緩, 梯度低; 反之, 高異常區(qū)(>1100 nT), 等值線密集, 異常梯度大。

進一步對比發(fā)現(xiàn), Δ化極磁異常(>450 nT)與地表地質調查所圈定的蛇綠巖體分布基本吻合(圖4b)。如前所述, 蛇綠巖體的磁性可能是超基性巖的蛇紋石化或巖體生成時剩余磁化所致。薩爾托海超基性巖體普遍蛇紋石化, 巖體及其圍巖多被構造破壞, 在巖體內部的破碎帶以及巖體與圍巖接觸部位蝕變更為嚴重。相反, 在圍巖凝灰?guī)r和酸性侵入巖分布區(qū)域, 未形成與巖體可比的磁異常, 表明這些巖性均不具有明顯磁性, 與巖石物性測定結果一致。因此, 可以確認薩爾托海地區(qū)磁異常主要是由蛇綠巖體內的超基性巖、蛇紋石化超基性巖引起, 利用磁異常能夠準確識別蛇綠巖體邊界。Δ化極磁異常向上延拓結果表明, 隨延拓高度增加, 北東部磁異常逐漸減弱并趨于消失(圖4c), 說明這些部位的超基性巖體相對較薄, 規(guī)模(延伸)有限; 北西部盡管磁異常強度較弱, 但向上延拓結果顯示, 該異常并未減弱或消失, 表明可能存在隱伏磁性地質體; 中部和南東部磁異常隨延拓高度增加逐漸變?yōu)閮蓚€形態(tài)完整的磁異常(圖4c), 表明這一部位超基性巖體具有較大厚度和較好的連續(xù)性, 巖體在地表以下一定深度歸于2個中心, 其范圍與上延后的磁異常范圍吻合。

3.3 電性特征

在薩爾托海巖體北東部、中部及南東部等重磁異常顯示蛇綠巖體較厚的部位布設了18條NW向大地電磁剖面(圖1c), 長度600～1000 m不等, 點距為20 m, 有效探測深度約700～2000 m, CSAMT數(shù)據(jù)反演的深部電阻率剖面如圖4d所示。

圖4 薩爾托海地區(qū)剩余重力異常(a)、ΔT化極磁異常(b)、ΔT化極磁異常向上延拓結果(c)及CSAMT剖面分布的三維展示(d)

蛇綠巖體與圍巖具有一定的電性差異, 并且構造蝕變和流體作用均能使巖體和巖體內的構造破碎帶電阻率值顯著降低。因此, 電性剖面能夠有效判斷蛇綠巖體和構造破碎帶空間展布形態(tài), 電阻率剖面的梯度帶、錯斷帶和畸變帶也是斷裂或地質體邊界等構造要素的重要指示。

北東部K1、K2剖面具有相似的電性結構(圖5)。2條剖面最明顯的特征是具有雙層電性結構, 大約在?1300 m處均存在一個不協(xié)調面, 界面上、下電性結構樣式迥異。上層表現(xiàn)為低阻帶(<500 Ω?m)和高阻團塊(>500 Ω?m)相間分布的電性結構, 表明垂直主要構造走向上, 地質結構復雜, 電性連續(xù)性差。電性剖面所對應的勘探線剖面顯示, 這樣的電性特征是一系列疊瓦狀高角度逆沖構造的反映, 指示在構造作用下, 巖體及圍巖被破壞為大小不等的塊體, 巖石破碎蝕變嚴重, 電阻率剖面上高阻團塊為弱蝕變的超基性巖塊或圍巖塊體, 而普遍分布的低阻帶即為構造破碎帶的反映, 高?低阻過渡帶可能為斷裂位置或構造破碎帶邊界。下層則為完整的高阻體(>850 Ω?m), 推斷仍然為超基性巖體的反映, 深部超基性巖由于蝕變作用較弱, 巖體相對新鮮、完整, 所以表現(xiàn)為高阻特征。當然也不能完全排除其為正常地層或蛇綠巖下底圍巖的可能。

巖體中部L1電阻率剖面總體為中?低電阻率(<850 Ω?m)(圖6a), 剖面位置與地表地質、重磁異常所圈定的蛇綠巖體對應。L1剖面未達低阻體底部, 反映了這一部位超基性巖體厚度較大, 向下延伸超過1000 m, 與磁異常延拓結果一致; 1060～1460測點重磁曲線表現(xiàn)為相對高磁和中?低重力異常, 鉆探資料表明, CSAMT剖面上該段中?低阻體與蛇紋石化超基性巖體相對應, 局部零星分布的小規(guī)模中高阻體(>500 Ω?m)為相對新鮮的超基性巖塊或捕獲的圍巖塊體; 1460～2060點存在一產狀近直立的低阻帶(<120 Ω?m), 對應高磁和低重力異常曲線, 該段巖性復雜, 超基性巖蛇紋石化強烈, 超基性巖內發(fā)育較多的透鏡狀純橄巖、輝長巖和橄長巖, 為橫穿超基性巖體的破碎帶?？碧骄€剖面揭示, 2160～2660測點蛇綠巖體中夾雜了較多的凝灰?guī)r、凝灰質砂巖等圍巖塊體, 并且深部超基性巖發(fā)生強烈的碳酸鹽化, 存在較厚的滑石菱鎂巖, 這些特征可能是造成該段低磁、高重力的主要原因。L4電阻率剖面平行于L1剖面北西端(圖6b), 鉆探資料表明, 1400～1600點深度約?150～?600 m的高阻異常(1000～2500 Ω?m)為弱蛇紋石化、碎裂巖化斜輝輝橄巖, 夾少量輝長巖、輝石橄欖巖和凝灰?guī)r塊體等; 南段(1150～1400點)中?低阻體為蛇紋石化超基性巖, 深部串珠狀中?高阻異常(200～600 Ω?m)與北西側高阻體相連, 為弱蛇紋石化超基性巖塊的電性反映; 剖面南端(1050～1150點)近直立的低阻帶推斷為蛇綠巖體內的破碎帶。L5、L6剖面電性特征與L4剖面類似(圖6c、d), 總體顯示中?低阻異常, 均為蛇紋石化超基性巖, 巖體內發(fā)育較多低阻破碎帶。L7剖面表現(xiàn)為“兩高夾一低”的電性結構特征(圖6e), 剖面南段(400點以南)磁異常延拓結果顯示具有較厚的超基性巖體, 重磁曲線上也表現(xiàn)為中?高磁、低重力異常, 鉆孔資料顯示, 深部巖性總體為碎裂巖化、碳酸鹽化斜輝輝橄巖夾少量純橄巖、輝長巖, 超基性巖蛇紋石化程度較弱, 是導致中等?偏高電阻率(850～3000 Ω?m)的主要原因。剖面北端深度約?100～?600 m不完整的中?高阻體對應高重力、低磁性曲線, 地表分布為圍巖凝灰質粉砂巖, 因此推測深部高阻體也是圍巖塊體的反映。200～400點產狀近直立的低阻體(<400 Ω?m)與低磁力異常和重力梯度帶對應, 推斷是蛇綠巖體與圍巖之間較大的破碎帶, 向下延伸可達1200 m, 并且?guī)葞r性可能以低磁性的圍巖為主。

圖5 薩爾托海地區(qū)北東部K1 CSAMT剖面(a)及K2 CSAMT剖面(b)

圖6 薩爾托海地區(qū)中部L1電阻率和地面重磁疊合剖面(a)、L4電阻率剖面(b)、L6電阻率剖面(c)、L5電阻率剖面(d)及L7電阻率和地面重磁疊合剖面(e)

南東部H1、H2剖面電性結構相似(圖7a、b), 剖面南東段存在明顯的中?低阻體(<850 Ω?m), 顯示為較寬的高磁低重力異常, 均為蛇紋石化蛇綠巖體的反映, 巖體底界深約750～950 m; 低電阻率特征同樣反映了蛇綠巖體可能遭受過強烈的構造蝕變作用; 兩條剖面0～400點高阻體(>850 Ω?m)為花崗巖類侵入巖的反映, 同時顯示花崗巖體有向下有逐漸膨大趨勢, 與之對應為高重力低磁性曲線。電阻率剖面上的高低阻過渡帶、等值線突變帶在重磁曲線上顯示為梯度帶或者鋸齒狀變化, 是花崗巖與超基性巖體的侵入接觸帶或次級斷裂位置; 1200 m以下的深部高阻體可能為弱蝕變的超基性巖體或圍巖凝灰?guī)r。

總體而言, 電阻率剖面顯示電性結構無論是在水平方向還是垂向上都表現(xiàn)出一定程度的不均一性, 反映了地質結構經歷了復雜的演化過程。

圖7 薩爾托海地區(qū)南東部H1電阻率及地面重磁疊合剖面(a)及H2電阻率及地面重磁疊合剖面(b)

4 討 論

4.1 深部結構構造

薩爾托海地區(qū)重力、磁法和大地電磁等地球物理特征明顯、規(guī)律性強, 蛇綠巖具低重力、高磁性和隨變質程度而變化的電阻率值, 圍巖一般具有高重力、低磁性以及高電阻率特性, 構造破碎帶為明顯的低電阻率特征。密度、磁性和電性結構特征與地表地質構造、已知的地下地質體產出均高度吻合, 很好的揭示了巖性變化引起的物性差異, 故地質、地球物理綜合分析能夠準確刻畫薩爾托海蛇綠巖體深部結構構造。

低密度和高磁性的蛇綠巖體在剩余重力異常圖上表現(xiàn)為負異常(圖4a), 由Δ化極磁異常也能夠準確識別出蛇綠巖體平面分布范圍(圖4b), 地面磁測和剩余重力異常共同反映在薩爾托海地區(qū)中部和南東部第四系覆蓋區(qū)之下仍存在大片隱伏超基性巖體(圖1c)。Δ化極磁異常向上延拓分析結果表明, 研究區(qū)中部和南東部有較厚的蛇綠巖分布, 并在地表以下一定深度歸于2個中心; 在北西部也可能存在埋藏較深的隱伏超基性巖體, 而北東部的巖體厚度較薄(圖4c)。

大地電磁剖面顯示, 地下電性分布清晰地反映了蛇綠巖體及其圍巖的空間展布形態(tài)(圖4d), 并且不同部位深部結構、構造存在一定差異。北東部表現(xiàn)為垂向分層的電性結構特征(圖5), 上層為高阻團塊和低阻帶相間分布、相互疊置, 反映了蛇綠巖體和圍巖被改造為大小不等的塊體, 巖塊和破碎帶相間分布的地質結構。中部巖體以低?中等電阻率為特征(圖6), 廣泛分布的低阻破碎帶暗示這一部位蛇綠巖體遭受過強烈變質。薩爾托海地區(qū)北東及中部蛇綠混雜巖中的巖塊在地表多呈逆沖狀(圖2e), 巖體內部及邊界廣泛發(fā)育傾向北西的高角度逆沖斷層系(圖2j、k, 圖3), 并伴有寬約0.4～1.5 m的韌性剪切帶和(或)變質帶(圖2f、g), 指示擠壓應力作用下蛇綠巖體及圍巖由下向上楔沖的構造特征, 蛇綠混雜巖及內部各巖塊的運動沿與其伴生的韌性剪切帶(變質帶)進行。巖體內部及巖體與圍巖接觸帶強片理化和普遍的蛇紋石化、碳酸鹽化等現(xiàn)象與廣泛發(fā)育的構造破碎帶相吻合(圖2l)。

南東部大地電磁剖面具有橫向分塊的電性結構特征(圖7)。剖面上蛇紋石化蛇綠巖體為顯著的低電阻率, 圍巖凝灰?guī)r和酸性侵入巖則為高阻特征, 低阻蛇綠巖總體呈擠壓態(tài)夾持于兩側高阻圍巖中(圖7), 等值線密集的高低阻過渡帶為巖體與圍巖的接觸面, 其產狀近直立; 蛇綠巖體內部構造面理多呈高角度或近直立狀產出, 兼具走滑變形特征(圖2h、 i); 表明南東部蛇綠巖體在走滑擠壓應力下構造就位后, 可能進一步受后期花崗巖侵位擠壓與抬升, 蛇綠巖體整體發(fā)生了縮短變形(圖2m)。

此外, 朱寶清等(1987)指出蛇綠混雜巖內各類巖塊上具有不同方向的擦痕和滑動鏡面; 郁軍建等(2015)同樣認為包括達爾布特蛇綠混雜巖在內的俯沖增生雜巖系統(tǒng), 通過右旋走滑構造楔入較年輕的石炭紀地層中; 而Chen et al. (2014)卻從混雜帶中識別出大量指示左行水平剪切的運動學指向標志, 并認為蛇綠混雜巖通過左旋走滑侵位。本次研究在蛇綠混雜巖內部及邊界廣泛發(fā)育NE向劈理、斷面擦痕、構造透鏡體等走滑構造, 推斷薩爾托海巖體可能經歷了不同方向的走滑剪切, 可能是多次構造作用的產物。Zhang et al. (2018a)對克拉瑪依后山地區(qū)包括達爾布特蛇綠巖在內的蛇綠混雜巖及其圍巖進行系統(tǒng)的構造解析、年代學分析等, 揭示了北東向蛇混雜巖帶內部及邊界的構造性質均以早期右旋走滑變形疊加晚期左行走滑變形為特點, 并認為蛇綠混雜巖主要是通過右旋轉換壓縮變形構造就位于石炭系中。

本文及前人大量的地質構造解析與深部地球物理成果綜合分析表明, 薩爾托海蛇綠巖體為無根巖體, 向下延伸有限, 整體呈構造巖塊狀產出, 并表現(xiàn)出斜向逆沖、橫向擠壓、側向走滑等構造特征。蛇綠巖的構造侵位受控于統(tǒng)一的應力場, 在總體為東西向擠壓應力作用下, 通過右旋走滑擠壓, 以斜向楔沖方式構造就位于兩側地層中(圖8a); 在區(qū)域構造作用下, 后期進一步受到左行走滑改造, 尤其薩爾托海南東部巖體還疊加了花崗巖侵入作用的影響, 發(fā)生了強烈的構造破碎、蝕變變質和縮短變形(圖8b)。

4.2 動力學過程

侵入于薩爾托海蛇綠巖中的鉚釘巖體也格孜卡拉花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為308 Ma(陳石和郭召杰, 2010), 蛇綠混雜巖帶兩側石炭系上部碎屑鋯石峰值年齡為322 Ma(Choulet et al., 2012), 二者限定了達爾布特蛇綠混雜巖侵位時限大致為晚石炭世早中期。達爾布特蛇綠混雜巖帶兩側可對比的石炭系火山?沉積地層系統(tǒng), 表明該蛇綠混雜巖帶非板塊縫合帶(陳石和郭召杰, 2010)。研究表明, 達爾布特蛇綠巖主體生成于泥盆紀的弧后盆地(Zhang et al., 1993; Yang et al., 2012; 辜平陽等, 2009), 其侵位過程可能與準噶爾弧后小洋盆的閉合過程密切相關, 晚古生代古亞洲洋構造域哈薩克斯坦板塊與準噶爾陸塊的匯聚拼合是準噶爾洋盆閉合的重要背景(Yang et al., 2012; Yin et al., 2017)。

西準噶爾地區(qū)島弧性質的巖漿活動在晚泥盆世?早石炭世仍然比較強烈, 表明這一時期準噶爾洋盆仍在持續(xù)俯沖(Gao et al., 2014)。受哈薩克斯坦山彎構造的約束(Chen et al., 2014)或者洋內島弧、洋島、海山和洋底高原在俯沖過程中的阻滯(張繼恩等, 2018; Yang et al., 2015, 2019), 準噶爾弧后小洋盆逐漸演化成一個相對局限、緩慢收縮的殘余洋盆(Chen et al., 2013, 2014)(圖9a), 并在西準噶爾南部地區(qū)沉積了一套斜坡相深海?半深海相碎屑濁積巖(縱瑞文等, 2014; Zhang et al., 2018a)。早期形成的包括洋島、海山在內的大洋巖石圈物質下伏于碎屑濁積巖之下, 構成了西準噶爾殘余洋盆基底的主要成分(Chen et al., 2014)。與此同時, 哈薩克斯坦板塊與準噶爾陸塊的相向運動仍在持續(xù)進行, 近W-E向擠壓應力作用下殘余洋盆經歷了緩慢收縮, 淺層的變形被大規(guī)模的褶皺吸收的同時(李江海等, 2009)(圖2n、o), 下伏蛇綠巖基底則可能被構造肢解。晚石炭世, 板塊間的相向運動和板塊位置的調整運動并未停息, 局部應力集中導致殘余洋盆內產生大規(guī)模走滑斷裂, 構成了下伏洋殼基底的上升通道。在持續(xù)擠壓兼右行走滑剪切應力作用下, 下伏蛇綠巖沿斷裂通道構造侵位于上覆年代較新的石炭系沉積巖系中(圖9b)。

圖8 薩爾托海地區(qū)蛇綠混雜巖的侵位模式(a)及后期改造作用(b)(據(jù)王國燦等, 2015修改)

圖9 晚泥盆世?早石炭世西準噶爾弧后小洋盆收縮演化為殘余洋盆(a)及晚石炭世擠壓兼走滑應力作用使基底蛇綠巖沿斷裂侵位于上覆沉積地層(b)(據(jù)Chen et al., 2014修改)

從更大空間范圍來看, 西準噶爾地區(qū)發(fā)育的唐巴勒、瑪依勒、巴爾雷克等蛇綠混雜巖帶與達爾布特蛇綠混雜巖帶具有類似的結構、構造和產出狀態(tài)(Xiao and Santosh, 2014; Yang et al., 2019), 在區(qū)域上呈彌散狀分布, 均不具有板塊縫合帶的特征。因此, 這些蛇綠混雜巖都是西準噶爾殘余洋盆閉合收縮過程中的產物(Chen et al., 2014; 王國燦和張攀, 2019)。晚石炭世晚期具有陸相磨拉石特點的粗碎屑堆積標志著西準噶爾殘余洋盆的閉合(李永軍等, 2016)。隨后的晚石炭世?早二疊世陸內應力體系的轉換, 在西準噶爾地區(qū)發(fā)育了包括達爾布特斷裂在內的NE-SW向左行走滑斷裂系, 以及廣泛的中酸性巖漿作用, 不同程度的疊加改造了早期的構造行跡(Choulet et al., 2012; Wang et al., 2003; 陳宣華等, 2014; 李理等, 2015), 改變了巖體形態(tài), 并可能使構造帶內蛇綠巖體進一步破裂而產生斷裂破碎帶。

5 結 論

(1) 達爾布特蛇綠混雜巖帶薩爾托海巖體普遍發(fā)育走滑剪切、擠壓逆沖、破碎蝕變等變質變形構造。超基性巖體在地球物理上表現(xiàn)為低重力、高磁性和變化的電阻率, 巖體內的斷層破碎帶低電阻率顯著, 而圍巖則表現(xiàn)為高重力、低磁或無磁性以及高電阻率特征; 重磁異常能夠準確識別巖體的空間分布與展布。

(2) 薩爾托海蛇綠巖體中部和南東部包括第四系覆蓋之下有較厚的蛇綠巖分布, 并在地表以下一定深度歸于2個中心, 北西部可能存在深部隱伏超基性巖體, 而北東部的巖體厚度較薄。薩爾托海地區(qū)北東部表現(xiàn)為垂向分層的電性結構特征, 中部以中?低電阻率為特征, 南東部具有橫向分塊的電性結構特征。不同部位的蛇綠巖總體呈無根的構造巖塊產出, 表現(xiàn)有斜向逆沖、橫向擠壓、側向走滑等地質構造特征。

(3) 薩爾托海蛇綠巖體在近東西向擠壓應力作用下, 通過右旋走滑以斜向楔沖方式構造就位, 并受后期左行走滑和巖漿作用的疊加改造。蛇綠混雜巖的構造侵位與準噶爾殘余洋盆的收縮有關, 持續(xù)的擠壓兼走滑應力使基底蛇綠巖沿斷裂構造侵位于上覆沉積地層。晚石炭世哈薩克斯坦板塊與準噶爾陸塊的匯聚拼合是這一動力學過程的重要背景。

致謝:野外工作得到新疆地礦局第七地質大隊彭方洪、任毅、譚行德、張亞輝和巴文斌等同仁的大力支持和幫助; 中國地質大學(武漢)王國燦教授和另一位匿名審稿專家認真審閱了本文, 并提出了建設性修改意見, 極大地提高了本文的質量, 在此一并謹致謝忱。

白文吉, 楊經綏, 周美付, 胡旭峰. 1995. 西準噶爾不同時代蛇綠巖及其構造演化. 巖石學報, 11(S1): 62–72.

鮑佩聲, 王希斌, 郝梓國, 彭根永, 張讓民, 陳清植, 楊廷輝. 1990. 對富鋁型豆莢狀鉻鐵礦礦床成因的新認識: 以新疆薩爾托海鉻鐵礦礦床為例. 礦床地質, 9(2): 97–111.

鮑佩聲, 王希斌, 彭根永, 郝梓國, 陳清植, 楊廷輝. 1992. 新疆西準噶爾重點含鉻巖體成礦條件及找礦方向的研究 // 中國地質科學院地質研究所文集. 北京: 地質出版社: 1–177.

程懷蒙, 張勝業(yè). 2015. 西準噶爾達爾布特斷裂電性特征及成像. 地球物理學進展, 30(6): 2440–2447.

陳石, 郭召杰. 2010. 達拉布特蛇綠巖帶的時限和屬性以及對西準噶爾晚古生代構造演化的討論. 巖石學報, 26(8): 2336–2344.

陳石, 郭召杰, 漆家福, 邢向榮. 2016. 準噶爾盆地西北緣三期走滑構造及其油氣意義. 石油與天然氣地質, 37(3): 322–331.

陳宣華, 聶蘭仕, 丁偉翠, 王學求, 王志宏, 葉寶瑩. 2014. 西準噶爾走滑斷裂系元素分布特征及其成礦意義. 巖石學報, 31(2): 71–87.

辜平陽, 李永軍, 張兵, 佟麗莉, 王軍年. 2009. 西準達爾布特蛇綠巖中輝長巖IA-ICP-MS鋯石U-Pb測年. 巖石學報, 25(6): 1364–1372.

龔一鳴, 縱瑞文. 2015.西準噶爾古生代地層區(qū)劃及古地理演化. 地球科學, 40(3): 461–484.

韓寶福, 季建清, 宋彪, 陳立輝, 張磊. 2006. 新疆準噶爾晚古生代陸殼垂向生長(I)——后碰撞深成巖漿活動的時限. 巖石學報, 22(5): 1077–1086.

何蘭芳. 2014.羅布莎超基性巖與上揚子黑色頁巖巖石電磁學.南京: 南京大學博士學位論文: 1–173.

姜枚, 楊經綏, 張聿文, 譚捍東, 彭淼, 吳良士, 許樂紅, 張立樹, 李慶慶. 2013. 西藏澤當巖體含鉻超鎂鐵巖體的深部構造特征與找礦前景探討. 中國地質, 40(3): 780–789.

李理, 王國燦, 晏文博, 彭超, 張云, 趙紅偉. 2015. 西準噶爾克拉瑪依后山地區(qū)不同方向劈理特征及其動力學背景. 地球科學, 40(3): 521–534.

李江海, 程海艷, 趙星, 賀電. 2009. 殘余洋盆的大地構造演化及其油氣意義. 地學前緣, 16(4): 42–53.

李永軍, 佟麗莉, 張兵, 劉靜, 張?zhí)炖^, 王軍年. 2010. 論西準噶爾石炭系希貝庫拉斯組與包古圖組的新老關系. 新疆地質, 28(2): 130–136.

李永軍, 徐倩, 劉佳, 王冉, 向坤鵬. 2016. 新疆西準噶爾哈山地區(qū)佳木河組的重新厘定及地質意義. 地球科學, 41(9): 1479–1488.

林偉, 孫萍, 薛振華, 張仲培. 2017. 西準噶爾達拉布特斷裂帶中段晚古生代構造分析. 巖石學報, 33(10): 2987–3001.

雷敏, 趙志丹, 侯青葉, 張宏飛, 許繼峰, 陳岳龍, 張本仁, 劉希軍. 2008. 新疆達拉布特蛇綠巖帶玄武巖地球化學特征: 古亞洲洋與特提斯洋的對比. 巖石學報, 24(4): 661–672.

劉文才, 張勝業(yè), 楊龍彬, 吳祖賜. 2015. 西準噶爾阿克巴斯陶地區(qū)三維電性結構和深部地質特征. 地球科學, 40(3): 441–447.

劉希軍, 許繼峰, 王樹慶, 侯青葉, 白正華, 雷敏. 2009. 新疆西準噶爾達拉布特蛇綠巖E-MORB型鎂鐵質巖的地球化學、年代學及其地質意義. 巖石學報, 25(6): 1373–1389.

呂慶田, 董樹文, 湯井田, 史大年, 常印佛. 2015. 多尺度綜合地球物理探測: 揭示成礦系統(tǒng)、助力深部找礦——長江中下游深部探測(SinoProbe-03)進展. 地球物理學報, 58(12): 4319–4343.

蘇玉平, 唐紅峰, 侯廣順, 劉從強. 2006. 新疆西準噶爾達拉布特構造帶鋁質A型花崗巖的地球化學研究. 地球化學, 35(1): 55–67.

田亞洲, 楊經綏, 王云鵬, 趙一玨, 連東洋, 張嵐, 李源. 2015. 新疆西準噶爾木哈塔依蛇綠混雜巖年代學和地球化學研究及構造意義. 中國地質, 42(2): 379– 395.

田亞洲, 楊經綏. 2016. 薩爾托海鉻鐵礦中的礦物包體研究. 地質學報, 90(11): 3114–3128.

田亞洲, 楊經綏, 楊華燊, 田云雷. 2019. 新疆薩爾托海鉻鐵礦中鉑族礦物及硫化物特征. 地質學報, 93(10): 2639–2655.

王奡, 羅銀河, 吳樹成, 沈超, 姜小歡, 徐義賢. 2017. 西準噶爾地區(qū)地震背景噪聲源分析. 地球物理學報, 60(4): 1376–1388.

王國燦, 徐義賢, 陳旭軍, 郭紀盛, 郁軍建, 龔一鳴, 肖龍, 劉修國, 花衛(wèi)華. 2015. 基于地表地質調查剖面網(wǎng)絡基礎上的復雜造山帶三維地質調查與建模方法. 地球科學, 40(3): 397–406.

王國燦, 張攀. 2019. 蛇綠混雜巖就位機制及其大地構造意義新解: 基于殘余洋盆型蛇綠混雜巖構造解析的啟示. 地球科學, 44(5): 1688–1704.

汪小妹, 曾志剛, 歐陽荷根, 殷學博, 王曉媛, 陳帥, 張國良, 武力. 2010. 大洋橄欖巖的蛇紋巖石化研究進展評述. 地球科學進展, 25(6): 605–616.

肖曉, 王顯瑩, 湯井田, 周聰, 王永清, 陳向斌, 呂慶田. 2014. 安徽廬樅礦集區(qū)大地電磁探測與電性結構分析. 地質學報, 88(4): 478–495.

許順芳, 陳超, 杜勁松, 孫石達, 胡正旺. 2015. 準噶爾及鄰區(qū)的巖石圈密度結構特征及其構造意義. 地球科學, 40(9): 1556–1565.

郁軍建, 王國燦, 徐義賢, 郭紀盛, 陳旭軍, 楊維, 龔一鳴, 陳超, 李永濤, 晏文博, 肖龍. 2015. 復雜造山帶地區(qū)三維地質填圖中深部地質結構的約束方法: 西準噶爾克拉瑪依后山地區(qū)三維地質填圖實踐. 地球科學, 40(3): 407–418.

楊高學. 2012.西準噶爾古生代蛇綠混雜巖地質特征及其構造演化. 西安: 長安大學博士學位論文: 1–165.

楊高學, 李永軍, 佟麗莉, 李甘雨, 吳樂. 2016. 西準噶爾海山俯沖的地質效應: 來自泥盆紀?石炭紀火山巖地球化學證據(jù). 地學前緣, 24(6): 64–71.

楊高學, 李永軍, 佟麗莉, 李甘雨. 2017. 西準噶爾克拉瑪依增生楔形成機制. 中國科學: 地球科學, 47(2): 24–35.

袁桂琴, 熊盛青, 孟慶敏, 周錫華, 林品榮, 王書民, 高文利, 徐明才, 史大年, 李秋生. 2011. 地球物理勘查技術與應用研究. 地質學報, 85(11): 1744–1805.

張弛, 黃萱. 1992. 新疆西準噶爾蛇綠巖形成時代和環(huán)境討論. 地質論評, 38(6): 509–524.

張弛, 黃萱, 翟明國. 1995. 新疆西準噶爾蛇綠巖地質特征及其形成構造環(huán)境和時代. 中國科學院地質研究所集刊, 8: 165–218.

張繼恩, 肖文交, 韓春明, 毛啟貴, 敖松堅, 郭謙謙. 2009. 西準噶爾野鴨溝地區(qū)褶皺沖斷構造的特征及意義. 地質通報, 28(12): 206–215.

張繼恩, 陳藝超, 肖文交, 陳振宇, 宋帥華. 2018. 洋底凸起地質體及其對造山帶中蛇綠巖組分的貢獻. 巖石學報, 34(7): 1977–1990.

張壹, 張雙喜, 梁青, 陳超. 2015. 重磁邊界識別方法在西準噶爾地區(qū)三維地質填圖中的應用. 地球科學, 40(3): 431–440.

趙文津. 2016. 從藏南陸–陸碰撞帶深部結構構造演化探討斑巖銅礦的成巖成礦問題. 地球學報, 37(1): 7–24.

朱寶清, 王來生, 王連曉. 1987. 西準噶爾西南地區(qū)古生代蛇綠巖. 中國地質科學院西安地質礦產研究所所刊, 17: 3–64.

朱永峰, 徐新, 陳博, 薛云興. 2008. 西準噶爾蛇綠混雜巖中的白云巖大理巖和石榴角閃巖: 早古生代殘余洋殼深俯沖的證據(jù). 巖石學報, 24(12): 2767–2777.

朱衛(wèi)平, 劉詩華, 朱宏偉, 徐璐平. 2017. 常用地球物理方法勘探深度研究. 地球物理學進展, 32(6): 2608– 2618.

縱瑞文, 龔一鳴, 王國燦. 2014. 西準噶爾南部石炭紀地層層序及古地理演化. 地學前緣, 21(2): 220–237.

Bao X W, Song X D and Li J T. 2015. High-resolution lithospheric structure beneath mainland China from ambient noise and earthquake surface-wave tomography., 417: 132–141.

Buckman S and Aitchison J C. 2004. Tectonic evolution of Palaeozoic terranes in West Junggar, Xinjiang, NW China.,,, 226(1): 101–129.

Chen S, Guo Z J, Pe-Piper G and Zhu B B. 2013. Late Paleozoic peperites in West Junggar, China, and how they constrain regional tectonic and palaeoenvironmental setting., 23(2): 666–681.

Chen S, Pe-Piper G, Piper D J W and Guo Z J. 2014. Ophiolitic mélanges in crustal-scale fault zones: Implications for the Late Palaeozoic tectonic evolution in West Junggar, China., 33(12): 2419–2443.

Choulet F, Faure M, Cluzel D, Chen Y, Lin W and Wang B. 2012. From oblique accretion to transpression in the evolution of the Altaid collage: New insights from West Junggar, northwestern China., 21: 530–547.

Coleman R G. 2014. The ophiolite concept evolves., 10(2): 82–84.

Dilek Y and Furnes H. 2011. Ophiolite genesis and global tectonics: Geochemical and tectonic fingerprinting of ancient oceanic lithosphere., 123(3–4): 387–411.

Dilek Y and Furnes H. 2014. Ophiolites and Their Origins., 10(2): 93–100.

Feng Y M, Coleman R G, Tilton G R and Xiao X C. 1989. Tectonic evolution of the West Junggar Region, Xinjiang, China., 8(4): 729–752.

Gao R, Xiao L, Pirajno F, Wang G C, He X X, Yang G and YanS W. 2014. Carboniferous–Permian extensive magmatism in the West Junggar, Xinjiang, northwesternChina: Its geochemistry, geochronology, and petrogenesis., 204: 125–143.

Geng H Y, Sun M, Yuan C, Xiao W J, Xian W S, Zhao G C, Zhang L F, Wong K and Wu F Y. 2009. Geochemical, Sr-Nd and zircon U-Pb-Hf isotopic studies of Late Carboniferous magmatism in the West Junggar, Xinjiang: Implications for ridge subduction?, 266(3–4): 364–389.

Jahn B M, Wu F Y and Chen B. 2000. Massive granitoid generation in central Asia: Nd isotope evidence and implication for continental growth in the Phanerozoic., 23(2): 82–92.

Jahn B M. 2004. The Central Asian Orogenic Belt and growth of the continental crust in the Phanerozoic., 226(1): 73–100.

Liu X J, Xu J F, Castillo P R, Xiao W J, Shi Y, Feng Z H and Guo L. 2014. The Dupal isotopic anomaly in the southern Paleo-Asian Ocean: Nd-Pb isotope evidence from ophiolites in Northwest China., 189(3): 185–200.

Liu Y, Junge A, Yang B, L?wer A, Cembrowski M and Xu Y X. 2019. Electrically anisotropic crust from three-dimensional magnetotelluric modeling in the Western Junggar, NW China.:, 124: 9474–9494.

Qiu T and Zhu Y F. 2018. Listwaenite in the Sartohay ophiolitic mélange (Xinjiang, China): A genetic model based on petrology, U-Pb chronology and trace element geochemistry., 302–303: 427–446.

Smith A G and Woodcock N H. 1976. Emplacement model for some “Tethyan” ophiolites., 4(11): 653–656.

Wang Z H, Sun S, Li J L, Hou Q L, Qin K Z, Xiao W J and Hao J. 2003. Paleozoic tectonic evolution of the northern Xinjiang, China: Geochemical and geochronological constraints from the ophiolites., 22(2): 1–1014.

Windley B F, Alexeiev D, Xiao W J, Kroner A and Badarch G. 2007. Tectonic models for accretion of the Central Asian Orogenic Belt., 164: 31–47.

Wu S C, Huang R, Xu Y X, Yang Y J, Jiang X H and Zhu L P. 2018. Seismological evidence for a remnant oceanic slab in the western Junggar, Northwest China.:, 123(5): 4157– 4170.

Xiao W J, Han C M, Yuan C, Sun M, Lin S F, Chen H L, Li Z L, Li J L and Sun S. 2008, Middle Cambrian to Permian subduction-related accretionary orogenesis of Northern Xinjiang, NW China: Implications for the tectonic evolution of central Asia., 32(2–4): 0–117.

Xiao W J and Santosh M. 2014. The western Central Asian Orogenic Belt: A window to accretionary orogenesis and continental growth., 25(4): 1429–1444.

Xu Q Q, Ji J Q, Zhao L, Gong J F, Zhou J, He G Q, Zhong D L, Wang J D and Lee Griffiths. 2013. Tectonic evolution and continental crust growth of Northern Xinjiang in northwestern China: Remnant ocean model., 126: 178–205.

Xu Y X, Yang B, Zhang S, Liu Y, Zhu L P, Huang R, Chen C, Li Y T and Luo Y H. 2016. Magnetotelluric imaging of a fossil Paleozoic intraoceanic subduction zone in western Junggar, NW China.::, 121(6): 4103–4117.

Xu Y X, Yang B, Zhang A Q, Wu S C, Zhu L, Yang Y J, Wang Q Y and Xia Q K. 2020. Magnetotelluric imaging of a fossil oceanic plate in northwestern Xinjiang, China., 48: 385–389.

Yang B, Zhang A Q, Zhang S, Liu Y, Zhang S Y, Li Y T, Xu Y X and Wang Q Y. 2016. Three-dimensional audio-frequency magnetotelluric imaging of Akebasitao granitic intrusions in Western Junggar, NW China., 135: 288–296.

Yang G X, Li Y J, Gu P Y, Yang B K, Tong L L and Zhang H W. 2012. Geochronological and geochemical study of the Darbut Ophiolitic Complex in the West Junggar (NW China): Implications for petrogenesis and tectonic evolution., 21(4): 1037–1049.

Yang G X, Li Y J, Xiao W J and Tong L L. 2015. OIB-type rocks within West Junggar ophiolitic melanges: Evidence for the accretion of seamounts., 150: 477–496.

Yang G X, Li Y J, Tong L L, Wang Z P, Duan F H, Xu Q and Li H. 2019. An overview of oceanic island basalts in accretionary complexes and seamounts accretion in the western Central Asian Orogenic Belt., 179: 385–398.

Yin J Y, Chen W, Xiao W J, Yuan C, Windley B F, Yu S and Cai K D. 2017. Late Silurian–early Devonian adakitic granodiorite, A-type and I-type granites in NW Junggar, NW China: Partial melting of mafic lower crust and implications for slab roll-back., 43: 55–73.

Zhang C, Zhai M G, Allen M B, Saunders A D, Guang-Rei W and Huang X. 1993. Implications of Palaeozoic ophiolites from western Junggar, NW China, for the tectonics of central Asia., 150(3): 551–561.

Zhang P, Wang G C, Polat A, Zhu C Y, Shen T Y, Chen Y, Chen C, Guo J S, Wu G L and Liu Y T. 2018a. Emplacement of the ophiolitic mélanges in the west Karamay area: Implications for the Late Paleozoic tectonic evolution of West Junggar, northwestern China., 748: 259–280.

Zhang P, Wang G C, Polat A, Shen T Y, Wu G L, Chen Y and Zhu C Y. 2018b. Geochemistry of mafic rocks and cherts in the Darbut and Karamay ophiolitic mélanges in West Junggar, northwestern China: Evidence for a Late Silurian to Devonian back-arc basin system., 745: 395–411.

Zhang P, Wang G C, Shen T Y and Zhu C Y. 2019. Late Paleozoic back-arc basin in West Junggar (northwestern China): New geochronological and petrogenetic constraints from basalts and cherts in the western Karamay area., 126: 1–11.

Zhang S, Xu Y X, Jiang L, Yang B, Liu Y, Griffin W L, Yong L, Huang R, Zhou Y and Zhang L L. 2017. Electrical structures in the northwest margin of the Junggar basin: Implications for its late Paleozoic geodynamics., 717: 473–483.

Deep Structure and Texture of the Sartohay Ophiolite in West Junggar, Xinjiang: New Geological and Geophysical Evidence

LI Hai1, LI Yongjun1, 2*, XU Xueyi1, 3, WAN Yu4, ZHAO Qiang4, YANG Gaoxue1, 2and WANG Zuopeng1

(1. School of Earth Science and Resources, Chang'an University, Xi'an 710054, Shaanxi, China; 2. Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, MLR, Xi'an 710054, Shaanxi, China; 3. China Aero Geophysical Survey & Remote Sensing Center for Land and Resources, Beijing 100083, China; 4. Seventh Geological Survey Team, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resource Exploration, Wusu 833000, Xinjiang, China)

The West Junggar located in the southwest margin of the Central Asia Orogenic Belt (CAOB) has several Paleozoic ophiolitic mélanges. These ophiolitic mélanges record the Paleo-Asian Ocean evolution which are critical for the understanding of the components, tectonic evolution and crust-mantle interaction of the CAOB. Surface researches have achieved lots of results, however, the deep structure of the ophiolitic mélanges is still unclear. Previous researches are mainly based on geological mapping and structural analysis, however, lack constraints on deep information. Based on detailed geological survey of the Darbut ophiolitic mélange in the Sartohay area, comprehensive geophysical measurements including ground gravity, magnetic and controlled-source audio-frequency magnetotelluric (CSAMT) measurements were conducted. The surface distribution, contact relationship and gravity, magnetic, CSAMT data of the Sartohay ophiolite were recorded. Constrained by surface geology and drilling information, the obtained geophysical data were inverted and interpreted, and the deep structure and texture of the Sartohay ophiolite were interpreted. The comprehensive analysis of geology and geophysics shows that the Sartohay ophiolite consists of rootless tectonic blocks which are characterized by oblique thrust, transverse extrusion and lateral strike slip. Controlled by W-E compressive stress with strike-slip component, the ophiolites were emplaced in the form of oblique wedge-thrusting, and further reformed by sinistral strike-slip and magmatism in the later stage, Their emplacement is closely linked to the shrinkage of remnant ocean basin, whereas the convergence of the Kazakhstan and the Junggar terranes in Late Carboniferous is the important background of this dynamic process.

ophiolitic mélange; deep structure and texture; geophysics; Sartohay ophiolite; West Junggar

2020-02-19;

2020-08-26;

2020-09-17

國家自然科學基金項目(41273033)、國家重點研發(fā)計劃專項子課題“天山–阿爾泰大宗礦產分布規(guī)律研究與深部資源潛力評價” (2018YFC0604001)和中央高校專項基金(300102279209)聯(lián)合資助。

李海(1989–), 男, 博士研究生, 構造地質學專業(yè)。Email: lihai@chd.edu.cn

李永軍(1961–), 男, 教授, 博士生導師, 主要從事區(qū)域地質和構造地質學研究。Email: yongjunl@chd.edu.cn

P54

A

1001-1552(2021)04-0634-017

10.16539/j.ddgzyckx.2020.04.020