內蒙古溫根C區基性－超基性侵入巖巖石學、礦物學特征

楊思思，蘇尚國，侯建光，周 岱，陳孝勁，李龔健

（1.中國地質大學（北京）地球科學與資源學院，北京100083；2.中國地質調查局武漢地質調查中心，湖北 武漢541000；3.中國地質科學院，北京100037）

基性－超基性巖類主要來自于地幔巖石圈的巖漿侵入體，產出在大陸伸展背景下，是一種特殊的巖漿類型，國內外學者已經開展了許多相關的研究（李江海等，1997；Gibson et al.，2000；Li et al.，2000，2001，2005，2007；蘇尚國等，2004；Naldrett，2005a，b；Ripley and Li，2007；Bryan and Ernst，2008；Zhang et al.，2009，2011），內蒙古溫根基性－超基性巖體發育與海西中晚期侵入巖漿活動關系密切（呂林素等，2007），也為內蒙古溫根地區地球動力學、大地構造演化提供了示蹤信息，前人針對溫根基性－超基性巖體做過巖石、礦物學的研究較少，本文在借鑒和總結前人的基礎上選定在內蒙古溫根地區發現的基性－超基性巖類作為研究對象，開展巖石學、礦物學研究，探討基性－超基性巖體巖石、礦物學特征。

1 地質背景及樣品采集

內蒙古溫根基性－超基性巖巖體群（圖1）位于華北地臺西北緣，河套平原北側，東距烏拉特中旗海流圖鎮40km，包頭市西北方向180km，內蒙古溫根c區發育古生代造山帶為特征位于華北板塊北緣、川井－白云鄂博深斷裂南緣，是東亞－中亞巨型造山拼貼帶的組成部分。內蒙古溫根c區大地構造演化可以分為三個階段（邵濟安，1991）：①華力西期深斷裂形成了大地構造基本格局，基性巖漿上侵構成了本區巖基；②燕山期斷裂與華力西期深斷裂相交，巖漿上侵構成了本區成巖帶；③喜山期形成斷裂與燕山期斷裂相交，控制了地表巖株、巖脈的產出形態。本文研究的基性－超基性巖類覆蓋了溫根C區的大部分地區，溫根巖體群是德爾森巖帶的一部分，主要由五個獨立的小巖體組成，面積0.5～15km2不等，主要為輝長巖組成，部分出露超基性的橄欖巖、純橄巖，溫根C為其中基性程度最高的巖體（圖2），巖性包含了輝長巖、橄欖輝長巖、橄長巖、單斜輝橄巖、純橄巖和角閃石巖等，具有較好的代表性，溫根C巖體平面呈近橢圓形，近NNE向延伸，面積3.92km2。巖體西北部分和南部海拔最高，東北部較低，西南部分海拔最低，最大高差約200m，立體上呈向西南傾斜的半漏斗狀。

圖1 內蒙古及鄰區大地構造圖（據任紀舜等，1999；邱瑞照等，2006）

巖體地表蝕變強烈，主要為橄欖巖發生蛇紋石化、透閃石化，輝長巖發生透閃石化、綠泥石化和綠簾石化。巖體地表出露主體為綠泥石化中粗粒輝長巖，中心偏北位置NNE向粗略控制了一磁鐵礦礦體；橄欖輝長巖－橄長巖與純橄巖分布在巖體南部，面積較小，韻律層不明顯，產狀未明確。東北側書記溝組產狀7°∠45°，南側巖體與地層接觸面產狀335°∠45°，基性巖體上覆于書記溝組之上，呈侵入接觸關系（圖3）。

圖2 內蒙古溫根C巖體平面地質簡圖

樣品采集以ZK0－4鉆孔樣品為主（圖2），鉆孔位于巖體中心位置，地表海拔1596m，控制深度272m，采樣數20塊，鉆孔剖面圖見圖4，鉆孔編錄得知巖體縱向上，由下向上巖性分布大致為純橄巖（鉆孔SZK0－1打穿巖體證實純橄巖相為巖體結晶分異中的最早產物）、單斜輝橄巖、橄長巖、橄欖輝長巖和輝長巖，地表見角閃石巖脈。由下到上基性程度逐漸變小，由超基性的純橄巖轉變為基性淺色輝長巖。

2 巖相學特征

純橄巖，地表位于巖體南部，鉆孔中位于鎂鐵質－超鎂鐵質巖體最底部，巖石呈黑色致密狀，表面細膩，去除硫化物后，橄欖石90%以上，顆粒直徑在0.5～3.0mm之間，發育緊密堆晶結構，大部分顆粒并不新鮮，普遍發生蛇紋石化而被分割成小的橄欖石殘晶、晶骸。硫化物含量1%～10%不等，發育典型的網狀結構，部分浸染狀結構。

單斜橄欖巖，地表填圖未區分范圍，鉆孔中位于純橄巖相之上，與純橄巖呈漸變過渡關系。橄欖石30%～70%，單斜輝石70%～30%，斜方輝石1%，單斜輝石圍繞橄欖石生長，具有明顯的包橄結構。團塊狀、致密塊狀硫化物主要出現在本巖相中，主要為磁黃鐵礦－鎳黃鐵礦組合（圖5e）。

橄長巖，斜長石粒徑0.5～2cm，橄欖石粒徑相近，但由于蛇紋石化，肉眼觀察極細膩，因而巖石呈斑點狀結構，橄欖石20%～60%，斜長石30%～70%，含少量單斜輝石6%～9%，硫化物1%～10%，無斜方輝石（圖5c，d）。

圖3 侵入巖與圍巖接觸關系

圖4 鉆孔ZK0－4柱狀圖

橄欖輝長巖，礦物成分變化極大，橄欖石顆粒粗大，含量20%～50%，單斜輝石15%～30%，斜長石15%～60%，尖晶石1%，含少量硫化物，主要為磁黃鐵礦－黃銅礦組合（圖5b）。

淺色輝長巖相，最上層巖相，多為中粗粒，手標本呈灰綠色，多發生綠泥石化、纖閃石化。橄欖石5%～10%，單斜輝石5%～25%，斜方輝石5%～10%，斜長石50%～85%，多數為淺色輝長巖，部分輝長巖含5%～20%釩鈦磁鐵礦。

角閃石巖相，在巖體邊部較常見，多以細脈產出，手標本上見角閃石粗大巨晶，粒徑0.5～3cm，推測為巖漿結晶晚期巖漿富水或外部圍巖中水的加入引發角閃石的結晶，為巖漿結晶最后的產物。

3 礦物學特征

3.1 橄欖石特征

橄欖石為巖漿結晶分異過程最早產物，在巖體中分布最廣，除淺色輝長巖外均可見。橄欖石多呈半自形粒狀或渾圓狀緊密堆晶結構，常包裹于單斜輝石和斜長石中，具有明顯的包橄結構，多數發生蛇紋石化，只殘留較少殘晶或晶骸。橄欖石成分見表，Fo變化范圍為78.6～87.8之間，均屬于貴橄欖石（圖7），隨深度的減小（同時也是基性程度的減?。蠙焓腇o值由85逐漸減小到78（圖6），符合結晶分異過程中基性程度逐漸降低的特點。

橄欖石中Ni含量變化較大，絕大多數集中在600～4000ppm，含礦樣品中的橄欖石Ni含量較低，為明顯虧損Ni。

3.2 輝石特征

溫根C巖體輝石分布廣泛，單斜輝石占主體，斜方輝石較少。單斜輝石幾乎出現在所有巖相中，在手標本中呈淺綠色、灰黑色，半自形－他形粒狀結構，單偏光下呈淺綠色或無色，可見四邊形橫切面，表面多裂紋，二級藍綠干涉色。多數表現為強烈蝕變，輝石邊緣多數退變為角閃石，呈反應邊結構，進一步發生纖閃石化、綠泥石化等次生變質作用，Wo－En－FS圖解可知（圖8），單斜輝石主要為頑透輝石、透輝石、普通輝石。

附表1 主量微量元素測試結果

續表1

附表2 輝石電子探針分析結果

斜方輝石主要出現在巖體中上部，形成橄欖蘇長輝長巖，多呈半自形、粒狀產出，單偏光下淺綠色，具弱多色性，正交偏光下呈一級橙黃干涉色，En＝71～78，全部為古銅輝石，亦多見鱗片狀、針狀磁鐵礦定向排列，呈典型席列構造。

3.3 長石特征

溫根C巖體斜長石An（圖10）為97.9～69.0，平均為81.6，主要為倍長石與鈣長石；鉆孔最上部兩塊樣品An分別為32.2，對應中長石，應為結晶分異過程最后階段巖漿貧Ca而富Na的表現。含斜長石橄欖巖中斜長石蝕變較強，多呈他形、填隙狀產出。橄欖輝長巖、輝長巖中斜長石則較為新鮮，可見典型的聚片雙晶，部分發生絹云母化，多呈半自形－自形產出。

鉆孔樣品An隨深度的變化見圖4，可見斜長石牌號總體為隨基性程度的減小而減小，接近地表兩份樣品中斜長石牌號小，為中長石，同時鉆孔中橄長巖樣品10、11、12的斜長石An值穩定在69.5～70.9之間。

Al2O3－Sr關系圖（圖11）可見極好的線性關系，輝長巖、橄欖巖中主要含Al礦物為斜長石（單斜輝石含少量Al），因而巖石中斜長石的含量變化控制了Sr的含量。

附表3 橄欖石電子探針分析結果

附表4 斜長石電子探針分析結果

圖5 溫根C區不同巖相薄片照片（5×）

圖6 ZK0－4橄欖石Fo隨深度變化

圖7 溫根C區溫根橄欖石分類圖解

4 結論

圖8 溫根C區單斜輝石分類圖解

圖9 ZK0－4斜長石牌號隨深度變化

圖10 斜長石An－Ab－Or分類圖解

圖11 全巖Al2O3－Sr關系圖解

溫根C巖體主要造巖礦物為橄欖石、尖晶石、單斜輝石、斜方輝石、斜長石、角閃石、磁鐵礦、鉻鐵礦和硫化物。通過鏡下觀察獲知，橄欖石最早結晶，在純橄巖中多呈半自形粒狀或渾圓狀緊密堆晶結構，單斜輝石和斜長石圍繞其呈他形生長；單斜輝石多與橄欖石呈包橄結構，表明它稍晚于橄欖石；硫化物多呈網狀、海綿隕鐵狀充填在橄欖石和單斜輝石晶間，表明它晚于橄欖石和單斜輝石；橄欖巖中未見斜方輝石，橄欖輝長巖中多顆粒較小，呈渾圓狀，；角閃石大多作為單斜輝石反應邊出現，表明它晚于輝石結晶，溫根C巖體巖漿結晶過程中主要礦物的結晶序列為橄欖石（＋尖晶石）—單斜輝石（＋斜方輝石，硫化物）—斜長石—角閃石。

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