內蒙古西部白云山蛇綠混雜巖地質特征及構造環境

［關鍵詞］白云山蛇綠混雜巖；北山造山帶；月牙山—洗腸井蛇綠巖帶；基質、巖塊

北山造山帶地處西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊的結合部位，大地構造背景十分復雜。隨著1∶5 萬區域地質調查項目的相繼部署和一系列最新成果資料的獲取，大多數學者對北山地區蛇綠巖帶的屬性及構造意義的認識逐漸趨于一致，認為該帶為塔里木板塊與哈薩克斯坦板塊縫合帶，具有區域構造意義。本文重點是根據白云山蛇綠混雜巖的巖塊和基質進行野外地質特征描述，對蛇綠混雜巖的巖塊和基質野外地質特征及形成年齡，構造環境進行探討。

1. 地質概況

北山地區位于中亞造山帶南緣，發育四條近東西向產出的蛇綠巖帶，由北向南依次為紅石山—百合山—蓬勃山、芨芨臺子—小黃山、紅柳河—牛圈子—洗腸井和輝銅山—帳房山蛇綠巖帶[1]。

白云山蛇綠混雜巖是紅柳河—牛圈子—白云山—月牙山—洗腸井蛇綠巖帶重要組成部分（圖1）。區內出露寬度為1～3.5 km，出露長度大于10 km，呈北西西向展布。蛇綠巖帶與北側白云山組及南側橫巒山組、錫林克博組呈斷層接觸，西側被第四系覆蓋，東側延出測區。蛇綠巖帶地形低緩，局部呈小山包狀。遙感圖像呈灰褐色、深灰色。帶內不同巖性、不同時代、不同大地構造位置的地質體被錯移，呈構造透鏡體狀混雜拼貼，它們在短距離內呈無序疊置，橫向上具有非常突出的不連續性。

白云山蛇綠構造混雜巖帶南部出露較為完整的洋殼巖石組合，由南向北依次為超鎂鐵質巖、基性輝長巖、玄武巖，局部見少量斜長花崗巖。其中超鎂鐵質巖巖性包括蛇紋石化輝石巖、蛇紋石化輝石橄欖巖、蝕變橄欖二輝石巖等，巖石普遍強蛇紋石化、碳酸鹽化，且強糜棱巖化、片理化特征發育；輝長巖具透閃石化、陽起石化，呈近東西向展布，同樣發育糜棱巖化、片理化特征；玄武巖具海相火山噴發特征，巖石具綠泥石化。蛇綠巖帶發育少量硅質巖，部分含放射蟲。蛇綠巖帶經歷了強烈的構造混雜作用，形成不同類型的巖石呈規模不一的塊體拼貼在一起。

本文按照巖性對該蛇綠混雜巖進行了解體與劃分，依據其破碎變形程度，將其分為巖塊、基質兩種類型。巖塊是指混雜巖中變形相對較弱的地質體；基質是指圍繞巖塊分布的，具有強烈變形、強片理化特征的巖石。

1.1 基質特征

蛇綠混雜巖帶中強烈變形的基質部分，依據原巖成分，將其劃分為超鎂鐵質基質、玄武質基質和泥砂質基質，巖石普遍具強片理化、強蝕變特征。混雜巖基質分布較廣，呈帶狀展布，與巖塊多呈構造接觸、斷層接觸，地貌多呈平灘，風化較為強烈，露頭較差。

（1）超鎂鐵質基質

超鎂鐵質基質主要分布于蛇綠巖帶中部南側，出露寬度≤1.4 km，延伸長度約14 km，呈北西西向條帶狀展布，與白山組、錫林克博組、橫巒山組地層呈斷層接觸，被第四系覆蓋；與泥砂質基質呈斷層接觸，與玄武質基質呈構造接觸；與超鎂鐵質巖塊、輝長巖巖塊、玄武巖巖塊等多呈構造接觸，與碳酸鹽巖塊呈斷層接觸。基質巖性主要為蛇紋石化輝石巖、蛇紋石化橄欖輝石巖、蛇紋石化橄欖巖等，巖石具強片理化，多呈碎粉狀。超鎂鐵質基質中出露巖塊多為超鎂鐵質巖、輝長巖等，碳酸鹽巖及硅質巖較少見。

（2）玄武質基質

玄武質基質是蛇綠巖帶重要組成部分，主要分布于蛇綠巖帶中北部，東延出工作區，地貌為負地形，宏觀呈近似塊狀展布。基質北西—南東方向寬約1.7km，南西—北東方向寬約1.5 km。玄武質基質與泥砂質基質、超鎂鐵質基質、玄武巖巖塊和碳酸鹽巖塊等呈斷層接觸，與超鎂鐵質巖巖塊呈構造接觸。巖性主要為強片理化玄武巖，蝕變玄武巖等。巖石在擠壓、剪切作用下，具強片理化，局部呈碎粉狀，圍繞大小不一、巖性各異的巖塊“流動”。基質中出露巖塊主要為超鎂鐵質巖巖塊，少量為碳酸鹽巖巖塊。

（3）泥砂質基質

泥砂質基質主要為晚奧陶世碎屑巖及結晶灰巖“卷入”白云山蛇綠混雜巖帶并強烈變形的產物，主要分布于混雜巖帶南北兩側，出露面積較大，地貌為負地形，宏觀呈帶狀展布，走向為北西西向。混雜巖帶北部基質出露寬度小于1.3 km，延伸長度約9 km；南部基質出露寬度為0.5～2.7 km，延伸長度約12 km。基質與錫林克博組、白山組地層呈斷層接觸，局部被第四系覆蓋，與巖塊及超鎂鐵質基質、玄武質基質呈斷層接觸。巖性主要為強片理化變質砂巖、結晶灰巖等。巖石在擠壓、剪切作用下，呈強片理化，局部巖石強烈破碎成碎粉狀，圍繞大小不一、巖性各異的巖塊“流動”。基質中巖塊主要為超鎂鐵質巖巖塊，少量為碳酸鹽巖巖塊。

1.2 巖塊特征

混雜巖巖塊成分復雜，巖性多樣，時代主要為寒武紀。本文根據巖塊巖性分為超鎂鐵質巖塊、輝長巖巖塊、斜長花崗巖巖塊、玄武巖巖塊、碳酸鹽巖巖塊、碎屑巖巖塊等。其中超鎂鐵質巖塊、輝長巖巖塊、玄武巖巖塊、斜長花崗巖巖塊屬于蛇綠巖套的組成部分，多分布于超鎂鐵質基質及玄武質基質內。碳酸鹽巖塊出露較少，與基質多呈斷層接觸。巖塊出露差異較大，從幾十厘米到數百米不等，多呈透鏡狀。

（1）超鎂鐵質巖塊

巖塊主要分布于超鎂鐵質基質中，部分分布于玄武質基質中，巖塊大小不一，小者為幾厘米，大者可達幾十米至數百米，多呈透鏡狀，與基質呈構造接觸，接觸部位片理化特征強烈，構造面理平行于接觸面，并圍繞巖塊。較大巖塊在地貌上多呈小山包，隆起于地表呈正地形，出露面積相差較大。長軸方向與區域構造線方向一致。主要巖石類型為含尖晶石橄欖巖、堆晶輝石橄欖巖、橄欖二輝石巖、角閃二輝石巖、斜方輝石巖、單斜輝石巖等。輝石橄欖巖蝕變強烈，多發育蛇紋石化及碳酸鹽化，且破碎強烈（圖2a）。

（2）輝長巖巖塊

輝長巖巖塊多分布于蛇綠巖帶超鎂鐵質基質、玄武質基質中，巖性主要為蝕變輝長巖、堆晶輝長巖等。巖塊出露面積大小不一，多突出于地表呈正地形，長軸方向與區域構造線方向一致。巖塊與基質為構造接觸，基質圍繞巖塊分布，構造面理平行接觸面。輝長巖呈灰綠色，具細粒輝長結構，塊狀構造，巖石由斜長石、單斜輝石、角閃石組成（圖2b）。

（3）玄武巖巖塊

玄武巖巖塊多分布于超鎂鐵質巖基質中，大小各異，巖性為塊狀玄武巖，局部與白云巖斷層接觸（圖2c）。玄武巖為該混雜巖帶組成部分，主要包括蝕變杏仁狀玄武巖、板狀綠泥千枚巖、變質玄武巖等。受構造及變質作用影響，巖石多呈碎裂狀，蝕變明顯，主要為綠簾石化、綠泥石化、絹云母化。

（4）斜長花崗巖巖塊

斜長花崗巖巖塊分布于超鎂鐵質巖基質中，野外特征明顯，地貌呈白色小山包狀。出露規模較小，巖石較為堅硬，風化程度弱。巖石呈灰色，具細粒花崗結構，塊狀構造，局部具糜棱巖化特征。巖石主要由斜長石、鉀長石、石英組成，局部見碳酸鹽、鐵質、硅質充填的網狀裂隙。

（5）硅質巖巖塊

硅質巖巖塊多出露于玄武質基質和泥砂質基質中，與基質為構造接觸，出露面積較小，巖性主要為硅質巖、含放射蟲硅質巖。

巖石呈翠綠色，具微粒狀結構，板狀構造。巖石由硅質組成，呈霏細狀，少部分呈微粒狀，巖石內見鐵質、碳酸鹽、次生石英等填充裂隙。

（6）碎屑巖巖塊

碎屑巖巖塊出露略少，巖性主要為變質砂巖，多分布于超鎂鐵質巖基質和玄武質基質中。巖塊受構造擠壓后破碎變形較為強烈，具強片理化特征，多呈構造透鏡體產出。出露巖塊較為單一，巖性主要為變質中細粒巖屑砂巖等。受構造影響，巖石變形較為強烈，巖石具絹云母化、高嶺土化。

（7）碳酸鹽巖巖塊

碳酸鹽巖巖塊多分布于泥砂質基質中，出露規模較小，呈構造透鏡體狀，與基質呈構造接觸或斷層接觸，巖性以白云巖為主，少量為結晶灰巖。

白云巖包括泥粉晶白云巖、粉細晶白云巖等（圖2d）。受構造作用影響，巖石多破碎。巖石具大理巖化、褐鐵礦化，有次生石英、方解石、鐵質沿裂隙充填。

2. 年代學特征

白云山蛇綠巖帶是區域上紅柳河—牛圈子—白云山—月牙山—洗腸井蛇綠巖帶重要組成部分[2]。白云山蛇綠巖帶中輝長巖巖塊鋯石U—Pb年齡為496.4±2.2 Ma[3]，侵入基性熔巖中的斜長花崗巖鋯石U—Pb年齡為519.8±2.1Ma[4]；紅柳河蛇綠巖帶堆晶輝長巖年齡516.2±7.1Ma；月牙山蛇綠巖帶斜長花崗巖年齡536±7Ma[5]。這些資料表明，蛇綠巖帶形成于寒武紀。

蛇綠巖帶北側出露公婆泉群火山巖及與其伴生的閃長巖—英云閃長巖—花崗閃長巖是哈薩克斯坦與塔里木板塊之間大洋俯沖的產物，代表了該階段的火山弧環境[6]。地質、地球化學證據表明，白云山蛇綠混雜巖帶北部哈日阿瑪花崗巖侵位于430.9±4.7～452.5±3.2 Ma，形成于島弧環境，為紅柳河—牛圈子—洗腸井古洋盆向北俯沖的結果，并最晚在晚奧陶世晚期已經開始俯沖，該洋盆閉合時限應晚于早志留世[7-8]。白云山蛇綠混雜巖帶南部中酸性侵入巖年齡為420.0±1.0～404.6±2.6 Ma，顯示出島弧環境的典型特征，表明隨著俯沖作用深入，北山洋在晚志留世—早泥盆世早期完成閉合碰撞[9]。

3. 構造環境

區域資料表明，月牙山—洗腸井蛇綠混雜巖帶是一條近東西向展布的重要的重力場、磁場分界線。蛇綠巖帶北側出露北山巖群，是哈薩克斯坦板塊變質基底；南側出露敦煌巖群，為塔里木盆地的變質基底，長城紀古硐井群，薊縣紀平頭山組，青白口紀野馬街組和大豁落山組海相沉積地層，為塔里木板塊標志性穩定蓋層沉積。震旦紀洗腸井群冰磧礫巖為淺海相冰水沉積，西雙鷹山組角度不整合于洗腸井群之上，可能代表古亞洲洋（北山洋）的開啟；西雙鷹山組碎屑巖、硅質巖巖石組合屬陸棚半深海的沉積建造，指示盆地處于伸展的大地構造背景，標志著南北兩大板塊伸展拉張階段。晚奧陶世—早志留世公婆泉群火山巖及志留紀侵入巖是板塊間大洋俯沖的產物，代表了當時的火山弧環境。

根據以上研究，可以認為月牙山—洗腸井蛇綠巖帶是板塊的縫合帶，能夠代表古大洋的閉合位置。該蛇綠巖帶具有明顯構造意義，北側為哈薩克斯坦板塊，南側為塔里木板塊。兩大板塊于早寒武世發生裂解，并形成蛇綠巖套，志留紀發生自南向北的俯沖作用，早泥盆世為板塊碰撞后的伸展階段。

4. 結論

白云山蛇綠混雜巖是紅柳河—牛圈子—白云山—月牙山—洗腸井蛇綠巖帶重要組成部分。本次工作按照巖性對測區內蛇綠混雜巖進行了解體與劃分，劃分出超基性巖類，輝長巖、玄武巖、硅質巖、斜長花崗巖及泥砂質混雜巖類，依據其破碎變形程度，將其分為巖塊、基質兩種類型。分析研究后認為：白云山蛇綠巖帶具有明顯構造意義，北側為哈薩克斯坦板塊，南側為塔里木板塊，兩大板塊于早寒武世發生裂解，并形成蛇綠巖套，志留紀發生自南向北的俯沖作用，早泥盆世為板塊碰撞后的伸展階段。