新疆塔什庫爾干縣南蛇綠混雜巖帶地質特征及其意義

［摘要］新疆西昆侖地區受喜馬拉雅運動影響，強烈上升形成“亞洲的脊柱”。該地區發育于青藏高原“第五縫合帶”，本次研究的哈尼沙里地蛇綠混雜巖亦是其中的一部分。通過對該蛇綠混雜巖地質特征的研究，認為該蛇綠巖受到強烈的多期構造運動改造，蝕變特征明顯；從巖石地球化學（具島弧火山巖特點）上看，蛇綠巖的形成環境可能是島弧—弧后盆地；年代學數據（429±13 Ma）顯示該蛇綠巖的形成時間為早古生代，在大洋碰撞閉合后隆升。

［關鍵詞］西昆侖；蛇綠混雜巖；多期構造運動；早古生代

西昆侖位于青藏高原的西北邊緣，北鄰塔里木盆地，西延至帕米爾，南接喀喇昆侖，是研究阿爾卑斯—喜馬拉雅特提斯構造域和古特提斯構造域極為重要的關鍵地區（圖1）。研究西昆侖超鎂鐵質巖及相關巖石地球化學和地質年代學格架對闡明西昆侖的構造演化和青藏高原及中亞的大地構造及區域成礦前景等具有重要意義。

自汪玉珍報道了屬“古洋殼殘片”的庫地蛇綠巖以來，眾多學者在新疆西昆侖等地區展開了對蛇綠巖的研究[1-3]。本次研究，通過搜集2002年中國地質調查局在新疆西部開展1∶25萬區調填圖成果[4]，針對塔什庫爾干縣哈尼沙里地地區是否存在蛇綠巖進行實地考察。認為哈尼沙里地確實存在一條蛇綠混雜巖帶，該蛇綠混雜巖帶的存在，對研究青藏高原及中亞的大地構造及區域成礦前景等具有重要意義。

1 地質概況

本次研究的哈尼沙里地蛇綠混雜巖位于塔什庫爾干縣達布達爾鄉南哈尼沙里地地區（圖2），中巴公路1830 km處路東溝內。溝口處出露一套玄武巖，發育有硅質巖、碳酸巖的夾層，絕大多數玄武巖已蝕變為綠片巖，保留有塊狀、含氣孔杏仁狀和殘余枕狀構造。沿溝向東南方向，兩側出露大面積的輝長巖，并有輝綠巖脈的穿入，溝內河道中可見大量的蛇紋巖轉石。溝上游最東端為一高山，在其西南側的山坡上發現有蛇紋巖的殘積露頭，面積不大，風化強烈，判斷其呈透鏡體狀存在于輝長巖之中。由于受后期構造作用的改造，已很難恢復原貌。

該蛇綠混雜巖侵位于二疊紀溫泉溝組地層之中。溫泉溝組主要由灰色、灰黑色的炭質板巖、鈣質板巖、石英細砂巖粉砂巖、泥質板巖等巖石組成，變質較淺，為海相或邊緣海相沉積。此次考察，在蛇綠混雜巖北部的溫泉溝組地層中發現了筆石和海百合莖化石[5]，從而證明了以前一直被劃分到二疊紀之中的溫泉溝組，應該代表志留—奧陶紀早古生代的沉積。

2 巖石學及巖石地球化學

2.1 超基性巖類

哈尼沙里地蛇綠混雜巖帶的超基性巖（圖3a）主要是蛇紋巖、方輝橄欖巖及橄欖方輝輝石巖。呈透鏡體產狀出露于堆晶輝長巖之中，野外僅發現一處露頭，面積不大，但多見磚石。巖石多呈黑綠色或灰黑色塊狀或片狀構造。巖石普遍受到強烈蝕變，最主要的是蛇紋石化，還有局部滑石化、透閃石化、菱鎂礦化。鏡下觀察到樣品大多數由蛇紋石組成，很難見到橄欖石殘余體，細鱗片狀的蛇紋石集合體與磁鐵礦交織在一起，偶爾能見到它形輝石的殘晶，除蛇紋石外還有少量的蝕變礦物滑石和菱鎂礦。超基性巖的稀土總量為19.13×10-6～19.41×10-6，（La/Yb）N=4.20～6.56，輕重稀土有較為明顯的分異（圖4），微量元素蛛網圖見圖5，化學成分及CIPW分子計算結果見表1。

2.2 輝長—輝綠巖

哈尼沙里地出露大面積的輝長巖，沿山間沖溝延展近2000 m，主要以堆晶輝長巖和塊狀輝長巖為主，中間穿插有輝綠巖脈。整個輝長—輝綠巖出露區域為南北兩座山體，其南北都為志留系淺變質溫泉溝組地層，由于山體兩側均被第四系覆蓋，所以很難判斷輝長—輝綠巖與圍巖的關系。出露的輝長—輝綠巖受構造作用的影響，發生了較深的變質作用。多數蝕變為斜長角閃巖、綠泥石綠簾石角閃石片巖、陽起石片巖等。此外，區域內還貫穿有電氣石脈；輝長巖內還發現有鏡鐵礦脈穿入。

輝長巖（圖3b）為暗綠色—草綠色，塊狀構造，鏡下主要為典型的斑狀結構（圖3c），斑晶為綠色的巨大綠色普通角閃石斑晶，2～5 mm，自形程度較高，基質為斜長石、方解石和石英的充填物，伴有鉻鐵礦、磁鐵礦等礦物，常見電氣石。

輝綠巖蝕變為具有顯微斑狀結構的角閃石片巖，角閃石和斜長石表現出明顯的拉伸線理。

哈尼沙里地輝長—輝綠巖的常量、微量、稀土元素豐度見表2。

2.3 玄武巖

哈尼沙里地出露的大量玄武巖，主要呈塊狀、含氣孔和杏仁狀構造為主，另有部分枕狀構造的殘余（圖3d）。在火山巖中夾有紫紅色、灰白色的硅質巖夾層。整套玄武巖蝕變較深，綠泥石化、綠簾石化、陽起石化、黝簾石化、角閃石化均常見，并有電氣石脈的貫穿。

玄武巖的SiO2的含量在48%～56%，有明顯向安山巖過渡的趨勢。除少量樣品外，多數樣品顯示出富Na的特征，屬于典型的鈉質玄武巖。根據TAS化學分類和微量元素化學分類（圖6），主要的火山巖為玄武巖、玄武安山巖、安山巖及少量粗面巖，在AFM圖解（圖7）上，樣品點集中在Th和Ca這兩個系列之間，并靠近CA線。

哈尼沙里地基性火山巖微量元素分析結果見表3，其原始地幔標準化配分曲線見圖8。從圖中可以看出，除個別樣品的可遷移元素（Rb、Ba、Th）配分模式有所變化外，其他火山巖樣品微量元素配分模式總體特征較為相似；相對富集大離子親石元素（LILE），Nb、Ta等高場強元素虧損明顯，具有島弧火山巖的特征。稀土元素配分模式見圖9，巖石的稀土總量56×10-6～102×10-6之間，（La/Yb）N=2.93～6.96，輕稀土有明顯的富集，Eu有輕微的負異常，表現出島弧火山巖的特點。

3 構造環境解釋

玄武巖在各個不同的構造環境及構造演化階段均有分布，因此它是確定板塊構造環境的重要指示。作為造山帶中古洋殼殘余蛇綠巖中的玄武巖是特殊構造環境下的產物，因而具有較為特殊的地球化學組成。

在Mullen提出的以玄武巖中氧化物TiO2、MnO和P2O5的成分為端元組分來判斷構造環境的判別圖（圖10a）中，可以看到，大多數樣品集中在島弧玄武巖和洋中脊玄武巖的重疊過渡區。在Pearce and Can的構造圖解上（圖10b、c）可以看到，樣品集中落在島弧、洋底和鈣堿性玄武巖的重疊區域。利用難遷移的高場強元素Th、Hf、Ta的相對含量來區分構造環境，也可以取得很好的效果，在Wood的Th-Hf-Ta圖解（圖10d）中，可以看到樣品均落在島弧范圍內，這與微量和稀土的特征一致。

從各種構造判別圖上可以看出，哈尼沙里地地區的火山巖兼有鈣堿性玄武巖和島弧玄武巖的特征，因此該蛇綠巖形成的環境可能為島弧或者弧后盆地，受陸緣物質的影響可能較大，類似于今天的日本海。蛇綠巖中輝長巖的鋯石U-Pb定年為429±13 Ma（圖11），大致可以認為該蛇綠巖形成于早古生代。

4 討論

近年來的研究工作已初步確定了西昆侖的構造性質和大地構造演化特征[6，7]，在西昆侖識別出了青藏高原的第三，第四和第五縫合帶，確定了庫地蛇綠巖（第五縫合帶）屬于早古生代“原特提斯”（Proto-Tethys）大洋巖石圈，指出了昆侖造山帶是原特提斯洋閉合的產物[8]。

庫地蛇綠巖是整個昆侖山地區保存最好的蛇綠巖套之一，是青藏高原“第五縫合帶”的重要組成部分[9]。庫地蛇綠巖主要由變質橄欖巖、堆晶輝長巖、火山熔巖和最上部的復理石組成。其中火山熔巖和上覆的復理石組成了西昆侖依莎克群的主體[10]。長期以來，對庫地蛇綠巖所代表的構造背景一直存在不同的認識，有關的看法包括成熟的大洋盆地、洋脊[11]、上俯沖帶（SSZ）的環境、不成熟的早期島弧[12]、弧后盆地[13]和洋內弧[14]等多種構造環境。年代上有庫地混雜巖中發現得早古生代的放射蟲化石[15]及庫地蛇綠巖中斜長巖鋯石U-Pb年齡[16]的有力證據，西昆侖存在早古生代的構造帶應無疑問。研究顯示，此次發現的蛇綠混雜巖也為形成在早古生代，它究竟是原特提斯閉合的產物還是古特提斯閉合的殘留，與庫地蛇綠巖之間的關系到底如何，還需要進一步的研究。

5 結論

通過對哈尼沙里地蛇綠混雜巖地質、巖石學、礦物學和地球化學的研究，可得出如下結論：

（1）從巖石組合上來看，哈尼沙里地有強蛇紋石化的方輝橄欖巖、堆晶結構變輝長變玄武巖，基本上可以確認是一條受構造解體的蛇綠混雜巖帶；

（2）巖石蝕變較強，基本上不保留有原巖的礦物成分和結構，從地球化學研究看，該蛇綠巖的形成環境可能是島弧—弧后盆地；

（3）年代學的證據顯示該蛇綠巖的形成時間為早古生代，其可能的形成環境為島弧或者弧后盆地，在大洋碰撞閉合后隆升。

該地區還需進一步研究，如：西昆侖地區目前發現的所有蛇綠巖之間的時空關系、成因關系等。根據目前的認識，哈尼沙里地地區的蛇綠巖與傳統的大地構造格局（槽臺學說）難以吻合。因此，西昆侖大地構造格局的劃分應進行更為詳細的考察研究。根據目前的研究，可以猜想在早古生代存在有一個廣闊的大洋，大洋之中海山、島弧都很發育，類似今天的西南太平洋的多島洋，隨著羌塘地體和北邊塔里木的碰撞，使得大洋內的島弧和弧后盆地得以保存。

致謝：感謝河北省區域地質調查研究所李俊錄高級工程師在資料搜集及探討相關學術觀點時提供的大力支持與幫助！

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