甘肅北山炭山子?xùn)|橄欖輝長巖年代學(xué)、地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

余君鵬，王懷濤，王玉璽，孫新春，任文秀，魏海峰，王曉偉

(1.蘭州大學(xué)，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000；3.甘肅省地礦局 第三地質(zhì)勘查院，甘肅 蘭州 730050)

中亞造山帶是由微陸塊、島弧、殘余洋殼、大陸活動陸緣增生雜巖等組成的世界上最大的古生代增生型造山帶(Seng?retal.,1993；Jahnetal.,2000；Xiaoetal.,2004，2010；Windlyetal.,2007)。近年來在中亞造山帶南緣的東天山和北山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了與基性-超基性巖體有關(guān)的多個(gè)大中型銅鎳硫化物礦床，如坡北、筆架山、黑山等。隨著甘肅北山黑山銅鎳礦的發(fā)現(xiàn)，甘肅北山地區(qū)與銅鎳硫化物礦床有關(guān)的基性-超基性巖引起了廣泛關(guān)注，并已取得了豐富的研究成果(范育新等，2003；白云來等，2004；王立社等，2008；李麗等，2010a，2010b；邵小陽等，2010；Xieetal.,2012；張新虎等，2012；楊建國等，2012；閆海卿等，2012；徐剛等，2012；謝燮等，2013，2015；王磊等，2103)。但是北山造山帶的基性-超基性雜巖體形成時(shí)代、巖石成因及其形成的構(gòu)造動力學(xué)背景等重要的科學(xué)問題的研究還很薄弱，深入開展北山造山帶南緣基性-超基性雜巖的系統(tǒng)研究，探索其巖漿演化過程，論證其源區(qū)特征，不僅對了解北山地區(qū)地幔源區(qū)的性質(zhì)、演化過程以及地幔演化與地殼形成之間的關(guān)系具有重要意義，對完善中亞造山帶構(gòu)造巖漿演化也具有重要的理論和實(shí)踐意義。

本文通過對北山造山帶南緣炭山子?xùn)|巖體中的橄欖輝長巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年和主量、微量、稀土元素與Sr-Nd同位素的研究，揭示了巖體成因及其形成的大地構(gòu)造背景，為北山造山帶構(gòu)造巖漿演化的深入研究提供了重要的地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

北山造山帶地處哈薩克斯坦、塔里木、西伯利亞三大板塊交匯部位，隸屬于中亞造山帶南緣，經(jīng)歷了早古生代至早中生代長期的多階段、復(fù)雜的俯沖-拼貼歷史(Xiaoetal.,2010；Songetal.,2013a，2013b；Tianetal.,2014；賀振宇等，2014)。北山造山帶是指北至中蒙邊界，西鄰東天山，東接阿拉善，南以阿爾金和星星峽兩大走滑斷裂圍限的構(gòu)造楔形區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，其大地構(gòu)造格局和歸屬也一直存在諸多不同的認(rèn)識(劉雪亞等，1995；龔全勝等，2002，2003；何世平等，2002；聶鳳軍等，2002；左國朝等，2003；楊合群等，2010)。北山造山帶發(fā)育前寒武紀(jì)結(jié)晶基底，被上覆的古生代地層不整合覆蓋，出露地層主要包括寒武系-志留系淺海碎屑巖和火山巖、泥盆系-石炭系海相碎屑巖-碳酸鹽巖和島弧火山巖(安山巖、流紋巖和少量玄武巖)、二疊系淺海相碎屑巖和枕狀玄武巖(頡煒等，2013)。北山地區(qū)構(gòu)造巖漿活動十分強(qiáng)烈，侵入巖以花崗巖類最為發(fā)育，基性-超基性巖次之，不同規(guī)模和走向的斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，主干斷裂帶呈近EW向和NEE展布。北山地區(qū)許多基性-超基性巖體被認(rèn)為是弧后盆地型蛇綠巖混雜巖或洋殼型蛇綠混雜巖(于福生等，2000；何世平等，2002；王立社等，2007；張?jiān)龋?008；楊合群等，2010；鄭榮國等，2012；武鵬等，2012)；而分布在北山南帶的一些基性-超基性雜巖體被認(rèn)為是一種大陸裂谷型的巖漿巖建造(龔全勝等，2003；白云來等，2004；何世平等，2005；楊建國等，2012；王磊等，2013；謝燮等，2015)，且區(qū)域上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了黑山中型銅鎳礦及紅柳溝、怪石山、拾金灘、三個(gè)井等銅鎳礦化巖體，均與基性-超基性巖有關(guān)，顯示出較好的找礦前景。

大山頭雜巖體是甘肅北山地區(qū)一個(gè)較大的基性-超基性雜巖體，位于紅柳河-玉石山-牛圈子蛇綠混雜巖帶南緣，黑山-堿泉子深大斷裂帶北側(cè)，呈NE向凸鏡狀分布，長約24 km，寬約4 km。雜巖體北部與薊縣紀(jì)平頭山組白云巖、大理巖呈斷層接觸，東部侵入于早中奧陶世羅雅楚山組變長石石英砂巖中，南部被早石炭世石英閃長巖侵入破壞，西部被第四系覆蓋。大山頭雜巖體由紅柳溝巖體、炭山子?xùn)|巖體和廟廟井巖體等組成(圖1)。紅柳溝巖體位于大山頭巖體東北部，以輝長巖為主，分異出的基性-超基性巖體多呈小巖株和巖脈產(chǎn)出，巖性主要有橄欖角閃蘇長巖、橄欖輝長蘇長巖、輝石巖、二輝橄欖巖、方輝橄欖巖、輝橄巖、純橄巖等，鋯石U-Pb年齡396.7±3.8 Ma(謝燮等，2015)指示其形成于早泥盆世。廟廟井巖體位于大山頭巖體東南部，呈透鏡狀產(chǎn)出，超基性巖主要發(fā)育在巖體西部且規(guī)模較小，具有典型的小巖體特征，早期以輝石巖類為主，主要巖性有輝石巖、橄欖輝石巖、輝石橄欖巖、輝長巖等；晚期以角閃輝長巖、閃長巖為主，輝長巖鋯石U-Pb年齡374.3±3 Ma(王磊等，2015)指示其形成于晚泥盆世。炭山子?xùn)|巖體位于大山頭雜巖體西南部，出露面積約15 km2，巖性以中細(xì)角閃輝長巖和輝長巖為主，在輝長巖中見有少量堆晶輝長巖，向上漸變?yōu)榧?xì)粒輝長巖；分異的基性-超基性巖體面積較小，巖性主要為橄欖輝長巖、輝石橄欖巖、橄欖輝石巖等(圖2a)。

圖1 甘肅北山地區(qū)構(gòu)造分區(qū)簡圖(a，據(jù)聶鳳軍等，2002)及大山頭基性-超基性雜巖體地質(zhì)簡圖(b，據(jù)甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，2017(1)甘肅省地質(zhì)調(diào)查院.2017.甘肅北山營毛沱-玉石山地區(qū)鐵銅金鎢多金屬礦整裝勘查區(qū)專項(xiàng)填圖與技術(shù)應(yīng)用示范報(bào)告. )Fig.1 Map of tectonic zoning of Beishan area (a,after Nie Fengjun et al.,2002) and geological map of basic-ultrabasic complex of Dashantou in Gansu Province (b,after Geological Survey of Gansu Province,2017(2)甘肅省地質(zhì)調(diào)查院.2017.甘肅北山營毛沱-玉石山地區(qū)鐵銅金鎢多金屬礦整裝勘查區(qū)專項(xiàng)填圖與技術(shù)應(yīng)用示范報(bào)告.)

圖2 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖野外露頭(a、b)和正交偏光顯微特征(c、d)Fig.2 Field photos of outcrops (a，b) and photomicrographs under crossed nicols (c，d)of the olivine gabbro of TanshanzidongOl—橄欖石；Opx—斜方輝石；Pl—斜長石Ol—olivine；Opx—orthopyroxene；Pl—plagioclase

2 巖石學(xué)特征

采集炭山子?xùn)|巖體中的橄欖輝長巖進(jìn)行分析測試(圖2a)。橄欖輝長巖呈深灰色(圖2b)，具細(xì)粒柱狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。鏡下特征顯示(圖2c、2d)：橄欖石(15%，體積分?jǐn)?shù))近渾圓粒狀，粒度多在0.6～2.0 mm之間，沿網(wǎng)環(huán)狀裂理及邊緣有較多纖維蛇紋石集合體及少量細(xì)小針狀纖閃石、細(xì)小碳酸鹽集合體、磁鐵礦等；斜長石(55%)呈板狀、寬板狀，粒度多在0.5 mm×0.9 mm～2.0 mm×3.0 mm之間，可見細(xì)密聚片雙晶，An≈65，以拉長石為主，其中粒度大的斜長石可見包裹粒度較小的輝石；斜方輝石(25%)近短柱狀、柱狀，近垂直的兩組解理，沿邊緣或解理被少量針狀、纖狀透閃石、細(xì)小碳酸鹽集合體、不透明金屬礦物等交代，少數(shù)被大量纖閃石等蝕變物取代，纖閃石呈針狀、纖狀較致密排布集合體狀，其中不均勻分布少量碳酸鹽集合體、微量綠泥石、不透明金屬礦物等；副礦物有磷灰石、榍石及不透明金屬礦物。

3 分析方法

樣品取自炭山子?xùn)|巖體，采集1件鋯石U-Pb 測年樣和6 件巖石地球化學(xué)分析樣，巖性均為橄欖輝長巖，具體采樣位置見圖1。

3.1 LA-ICP-MS 測年

鋯石的分選由河北省廊坊地質(zhì)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。樣品經(jīng)常規(guī)粉碎至100目左右，采用重液法和電磁法進(jìn)行分選，再通過雙目鏡手工精選無包裹體、無裂紋和透明度高的晶形完好的單顆粒鋯石作為測定對象。鋯石CL(陰極發(fā)光)研究及LA-ICP-MS鋯石U-Pb測定在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。實(shí)驗(yàn)采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent7500a)和激光剝蝕系統(tǒng)(GeoLas 2005)聯(lián)機(jī)進(jìn)行，激光束斑直徑為32 μm，剝蝕深度為20～40 μm，采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣。鋯石年齡測定采用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500(206Pb/238U年齡為1 065.4±0.6 Ma，Wiedenbecketal.,1995)作為校正外標(biāo)，元素含量采用NIST SRM 612作為外標(biāo)，29Si作為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行校正。采樣方式為單點(diǎn)剝蝕，每完成5個(gè)測點(diǎn)的樣品測定，加測標(biāo)樣1次。具體分析流程、方法見參考文獻(xiàn)(Yuanetal.,2004)。對分析數(shù)據(jù)的離線處理運(yùn)用ICPMS-DataCal(V8.0)軟件計(jì)算得出，并利用Isoplot-ver3進(jìn)行鋯石年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重計(jì)算。

3.2 主量、微量元素分析

樣品主、微量元素分析測試在廣州澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室(ALS Minerals-ALS Chemex)完成，主量元素采用X射線熒光光譜(ME-XRF26d)分析，分析精度優(yōu)于5%；微量元素采用電感耦合離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)分析，分析過程分別用高溫高壓四酸消解和硼酸鋰熔融法，分析精度高于10%；亞鐵分析采用Fe-VOL05的方法，先用酸消解，再用重鉻酸鉀滴定測量。

3.3 Sr-Nd同位素分析

Sr-Nd同位素在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素超凈實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，所用儀器為Micromass IsoProbeTM型MC-ICP-MS，所有樣品的143Nd/144Nd 和87Sr/86Sr 統(tǒng)一采用146Nd/144Nd=0.721 9和86Sr/88Sr=0.119 4分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，具體的實(shí)驗(yàn)流程參見韋剛健等(2002)和梁細(xì)榮等(2003)。

4 同位素年代學(xué)

4.1 鋯石特征

鋯石呈灰白色-灰色，自形程度較好，顆粒大小約為80～300 μm，鋯石中U、Th含量較低，個(gè)別鋯石含量較高，Th/U值為0.41～2.99(表1)，僅TSD-23為0.09，TSD-27為0.26，且U、Th含量呈現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系，在陰極發(fā)光影像圖上(圖3)鋯石具明顯的巖漿振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出典型的巖漿鋯石特征。

表1 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖中的LA-ICP-MS鋯石 U-Pb 分析數(shù)據(jù)Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data of olivine gabbro from Tanshanzidong

圖3 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖鋯石CL和 LA-ICP-MS 測點(diǎn)位置圖Fig.3 CL images and dating spots of zircons of olivine gabbro from Tanshanzidong

4.2 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果

本次實(shí)驗(yàn)共選取27個(gè)鋯石，共27個(gè)測點(diǎn)，打點(diǎn)位置邊部和核部均有分布。在鋯石 LA-ICP-MS U-Pb年齡諧和圖上，除點(diǎn)號TSD1-24 的206Pb/238U 年齡值明顯偏老、可能為捕獲鋯石外，其余26個(gè)鋯石分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡介于376～349 Ma，鋯石顆粒樣品都投影在諧和曲線上或諧和曲線附近，表明這些顆粒形成后 U-Pb 同位素體系是封閉的，基本沒有 U 或 Pb同位素的丟失或加入，其加權(quán)平均值為366.0±2.8 Ma( 95%conf.，MSWD=3.4，1σ)(圖4)，可信度高，可以解釋為橄欖輝長巖的結(jié)晶時(shí)間，指示該巖體形成時(shí)代為中晚泥盆世。

圖4 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖鋯石U-Pb 年齡諧和圖Fig.4 Concordia diagram of zircon U-Pb data of olivine gabbro from Tanshanzidong

5 巖體地球化學(xué)特征

5.1 主量元素特征

從表2可知，炭山子?xùn)|橄欖輝長巖具相對較低的SiO2(47.83%～50.25%)含量，相對較高的Al2O3(17.37%～22.34%)、MgO(5.30%～9.22%，Mg#為67～74)和CaO(9.64%～12.65%)含量，富鈉貧鉀(Na2O=2.47%～3.19%，K2O=0.12%～0.45%)，以及較低的TiO2(0.35%～0.63%)和TFe2O3(5.12%～7.65%)含量的地球化學(xué)特征。在TAS 圖解中樣品落在輝長巖區(qū)，在 K2O-SiO2相關(guān)圖解上樣品落在低鉀拉斑系列(圖5)。

圖5 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖TAS圖解(a，據(jù)Wilson,1989)和K2O-SiO2圖解(b，據(jù)Rickwood,1989)Fig.5 TAS (a,after Wilson，1989)and K2O-SiO2(b,after Rickwood，1989)diagrams of the olivine gabbro from Tanshanzidong

5.2 微量元素特征

巖石稀土元素總量偏低，ΣREE為20.67×10-6～34.99×10-6，其中LREE 為14.08×10-6～26.84×10-6，HREE為5.13×10-6～9.85×10-6，LREE/HREE為2.35～4.56，與黑山、紅柳溝、怪石山巖體稀土元素特征相近(李麗等，2010b；Xieetal.,2012；謝燮等，2015)。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖為略微右傾型，且重稀土元素配分曲線相對平坦(圖6a)，(La/Yb)N為1.57～4.12，LREE略富集；具明顯的δEu正異常，δEu為1.15～1.41，可能與斜長石的堆晶有關(guān)。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示(圖6b)，橄欖輝長巖富集大離子親石元素Rb、Ba、Sr、U、K，且富集程度明顯不同，虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、P、Ti。

5.3 Sr、Nd同位素特征

由表3可見，炭山子?xùn)|橄欖輝長巖樣品87Sr/86Sr介于0.705 0～0.705 2之間，初始鍶(87Sr/86Sr)i值為0.704 8～0.704 9,147Sm/144Nd值為0.143 0～0.182 9，143Nd/144Nd 值為0.512 7～0.512 8，εNd(t)為+3.72～+4.30，二階段法計(jì)算獲得的Nd模式年齡tDM2為1 697～964 Ma。

表3 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖Sr、Nd同位素?cái)?shù)據(jù)Table 3 Sr，Nd isotopic data for the olivine gabbro from Tanshanzidong

6 討論

6.1 巖石成因

炭山子?xùn)|橄欖輝長巖Sr同位素初始值(0.704 8～0.704 9)以及正的εNd(t)值(+3.72～+4.30)與坡北巖體接近(姜常義等，2006)。在εNd(t)-87Sr/86Sr圖解上樣品落入第一象限(圖7)，顯示該巖體源自虧損地幔。橄欖輝長巖的微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖和稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(圖6)與源自虧損軟流圈地幔的N-MORB具有明顯的差異。

圖6 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù) Sun and Mc Donough，1989)Fig.6 Primitive normalized chondrite-normalized REE patterns(a) and trace element spider diagram (b) (normalized values after Sun and Mc Donough，1989)

圖7 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖εNd(t)-87Sr/86Sr圖解(據(jù)Zindler et al.,1986)Fig.7 εNd(t)-87Sr/86Sr diagram of the olivine gabbro from Tanshanzidong(after Zindler et al.,1986)MORB—洋中脊玄武巖；EMⅠ—Ⅰ型富集地幔；EMⅡ—Ⅱ型富集地幔；LC—下地殼；UC—上地殼MORB—mid ocean ridge basalt;EMⅠ—Ⅰ enrichment mantler;EMⅡ—Ⅱ enrichment mantle;LC—lower crust;UC—upper crust

炭山子?xùn)|橄欖輝長巖富集輕稀土元素和Rb、Ba、Sr等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Ti、Zr、P等高場強(qiáng)元素，Ta/La值(0.02～0.05，平均0.03)低于原始地幔Ta/La值(0.06)(Woodetal.，1979)，說明成巖過程中可能存在地殼物質(zhì)的混染。樣品的Th(≤0.68×10-6)、Ba(≤77.80×10-6)、Rb(≤22.44×10-6)含量明顯低于大陸地殼平均含量(5.6×10-6、390×10-6、58×10-6)(Sun and McDonough，1989)，Yb值(0.77×10-6～1.50×10-6)小于5×10-6，Ta值(0.09×10-6～0.20×10-6)小于1×10-6，Ta/Yb值(0.08～0.13)小于0.5，指示巖漿源區(qū)存在與俯沖帶有關(guān)的組分(Condie，1989)。(Nb/La)N值為0.22～0.44，遠(yuǎn)小于1，暗示地幔源區(qū)可能含有部分熔融交代或者是被消減板片脫水的地幔楔物質(zhì)(Elliottetal.，1997；Wilson，1989)。La/Ba-La/Nb和(Hf/Sm)N-(Ta/La)N圖解也反映了源區(qū)為被俯沖流體交代改造的地幔楔物質(zhì)(圖8)。巖體正常的(87Sr/86Sr)i值(0.704 8～0.704 9)及正的εNd(t)值(+3.72～+4.30)、La/Sm(1.81～3.23)均小于5，同樣表明地殼混染程度不大。這些地球化學(xué)特征表明橄欖輝長巖的巖漿源區(qū)受到俯沖流體的交代作用，而不是巖漿作用過程中大陸地殼物質(zhì)混染的結(jié)果。

圖8 (Hf/Sm)N-(Ta/La)N圖和La/Ba-La/Nb圖解(據(jù)La Flèche et al.,1998)Fig.8 (Hf/Sm)N-(Ta/La)N and La/Ba-La/Nb diagrams of the olivine gabbro from Tanshanzidong (after La Flèche et al.,1998)MORB—洋中脊玄武巖；ORB—洋島型玄武巖；DM—虧損地幔；PM—原始地幔；CC—大陸地殼MORB—mid ocean ridge basalt;OIB—ocean island basalt;DM—depleted mantle;PM—primitive mantle;CC—continental crust

炭山子?xùn)|橄欖輝長巖富集Rb、Ba、Sr、K、U等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Sr、Zr、Hf、Ti等高場強(qiáng)元素，顯示出典型的火山弧火成巖的地球化學(xué)特征。Nb/La值(0.23～0.46，平均0.36)接近典型島弧巖漿巖的 Nb/La值(約0.3)，遠(yuǎn)低于 OIB 的 Nb/La值(1.30)；Hf/Th值(0.88～3.81，平均2.97)與島弧玄武巖(Hf/Th<8)相類似(Condie，1989)。在Hf/3-Th-Nb/16圖解上所有樣品均落入島弧區(qū)(圖9)，樣品具有由拉斑系列向鈣堿性系列演化的特點(diǎn)，在Th/Yb-Ta/Yb 圖解中大部分樣品落入活動大陸邊緣附近(圖10)。綜上所述，炭山子?xùn)|橄欖輝長巖應(yīng)是受俯沖流體交代的虧損巖石圈地幔在活動大陸邊緣弧環(huán)境下部分熔融的產(chǎn)物。

圖9 Hf/3-Th-Nb/16構(gòu)造判別圖解(據(jù)Wood et al.,1979)Fig.9 Hf/3-Th-Nb/16 diagram(after Wood et al.,1979) N-MORB—洋中脊玄武巖；E-MORB—富集型洋中脊玄武巖；IAT—島弧拉斑玄武巖；CAB—鈣堿性玄武巖；WPT—板內(nèi)拉斑玄武巖；WPA—板內(nèi)堿性玄武巖圖N-MORB—normal mid-ocean ridge basalt；E-MORB—enriched mid-oceanic ridge basalt；IAT—island-arc laporite basalts；CAB—calcium alkaline basalts；WPT—within-plate tholeiites；WPA—alkaline with-in-plate basalts

圖10 Th/Yb-Ta/Yb構(gòu)造圖解(據(jù)Pearce et al.,1984)Fig.10 Th/Yb-Ta/Yb diagram (after Pearce et al.,1984)

6.2 大地構(gòu)造意義

北山地區(qū)在經(jīng)歷了中元古代薊縣紀(jì)和新元古代青白口紀(jì)巨厚的碳酸鹽巖及碎屑巖沉積之后，發(fā)生了晉寧運(yùn)動，使前震旦系完全固結(jié)形成統(tǒng)一古大陸克拉通(左國朝等，1996)。李錦軼等(2006)通過對塔里木盆地北緣和揚(yáng)子陸塊北緣震旦紀(jì)地層中火山沉積巖系的分析研究以及天山及毗鄰地區(qū)蛇綠巖、活動陸緣的同位素年代學(xué)資料的研究，認(rèn)為古亞洲洋盆是在震旦紀(jì)開始打開的。近年來，中亞造山帶北山地區(qū)蛇綠巖研究獲得了許多高精度的鋯石SHRIMP U-Pb年學(xué)資料，如北山月牙山蛇綠巖套中斜長花崗巖的SHRIMP 鋯石 U-Pb 年齡536±7 Ma、紅柳河蛇綠巖中堆晶輝長巖的SHRIMP 鋯石 U-Pb年齡516±7.1 Ma(張?jiān)龋?008；侯青葉等，2012)，指示北山地區(qū)紅柳河-牛圈子-洗腸井-月牙山古大洋在早寒武世已經(jīng)形成，并于志留紀(jì)期間洋盆發(fā)生了大規(guī)模自南向北的俯沖作用(左國朝等，1996；戴霜等，2003；何世平等，2005)，在北山東部形成白云山東七一山島弧帶，西部形成窯洞努如-公婆泉島弧帶，這也得到了一些年代學(xué)的印證，如紅柳河北與俯沖密切相關(guān)花崗巖的鋯石U-Pb年齡分別為441.4±1.6 Ma和440.9±1.3 Ma，星星峽火山弧鈣堿性花崗巖類的鋯石U-Pb年齡為424.9±5.8 Ma(李伍平等，2001；Leietal.,2011)。

目前，盡管對北山地區(qū)的構(gòu)造演化過程研究程度較低，洋盆閉合時(shí)限仍存在較大爭議，但越來越多的證據(jù)表明該區(qū)古大洋在早泥盆世已閉合并進(jìn)入后碰撞伸展階段(張?jiān)龋?008；李舢等，2009；王立社等，2009；王磊等，2015)。紅柳河-牛圈子-洗腸井蛇綠巖帶所代表的古洋盆已于晚志留世末期閉合，因此炭山子?xùn)|橄欖輝長巖不可能是紅柳河-牛圈子-洗腸井蛇綠巖所代表的古洋盆南向俯沖過程中的產(chǎn)物。而形成于活動大陸邊緣弧的炭山子?xùn)|橄欖輝長巖(366.0±2.8 Ma)指示在晚泥盆世晚期北山地區(qū)還存在殘留洋盆或弧后盆地的洋殼發(fā)生了再次俯沖作用。從區(qū)域地質(zhì)背景來看，在炭山子?xùn)|橄欖輝長巖南部分布有輝銅山-帳房山蛇綠巖帶(SSZ型)，其中輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年分別為446.1±3.0 Ma、362.1±4.0 Ma(余吉遠(yuǎn)等，2012；王國強(qiáng),2015)，指示輝銅山-帳房山蛇綠巖所代表的弧后盆地從晚志留世—早石炭世持續(xù)存在。因此，本文認(rèn)為炭山子?xùn)|橄欖輝長巖的形成與輝銅山-帳房山蛇綠巖所代表的弧后盆地的北向俯沖有關(guān)，即其形成環(huán)境為活動大陸邊緣弧。在俯沖作用過程中虧損巖石圈地幔在俯沖流體的作用下發(fā)生部分熔融，在巖漿上升過程中發(fā)生過分離結(jié)晶作用，最終侵位形成大山頭-黑山一帶的基性-超基性雜巖體，局部伴有銅鎳礦化。

另外，在大山頭-黑山一帶及鄰近地區(qū)發(fā)育大量與中晚泥盆世基性-超基性巖體形成時(shí)代相近的花崗巖類，其εNd(t)為-3.8～+0.3，顯示了幔源物質(zhì)的貢獻(xiàn)(王濤等，2008；李舢等，2009)，這與東天山及中國東北紅旗嶺等地區(qū)的基性-超基性巖體與鄰近的花崗巖類的形成時(shí)代相近的特征十分相似(Hanetal.,1997；Wuetal.,2002)。韓寶福等(1998，2004)認(rèn)為中亞造山帶在顯生宙地殼生長過程中，基性-超基性雜巖與鄰近的花崗巖形成時(shí)代相近可能具有普遍意義，可能與巖石圈地幔拆沉和軟流圈地幔上涌、熔融作用密切相關(guān)，可以作為幔源巖漿侵入地殼導(dǎo)致地殼垂向生長的最直接的標(biāo)志。因此，大山頭-黑山一帶基性-超基性雜巖體高精度鋯石U-Pb年齡的獲得，為中亞造山帶地殼垂向生長提供了重要的巖石學(xué)和年代學(xué)證據(jù)。

7 結(jié)論

(1) 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖是輝銅山-帳房山蛇綠巖所代表的弧后盆地北向俯沖過程中受俯沖流體交代上覆巖石圈地幔發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物，形成于活動大陸邊緣。

(2) 炭山子?xùn)|橄欖輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為366.0±2.8 Ma，為輝銅山-帳房山蛇綠巖所代表的弧后盆地北向俯沖進(jìn)一步提供了年代學(xué)證據(jù)。

(3) 在大山頭一帶及其鄰區(qū)發(fā)育大量與基性-超基性雜巖體形成時(shí)代相近的花崗巖類，這與巖石圈地幔拆沉和軟流圈地幔上涌、熔融作用密切相關(guān)，可以作為幔源巖漿侵入地殼導(dǎo)致北山地區(qū)地殼垂向生長的最直接的證據(jù)。