北阿尔金红柳沟―拉配泉蛇绿混杂岩带内基性超基性岩研究进展

【摘 要】阿尔金山位于青藏高原北缘边界，沿之发育的阿尔金走滑断裂以其强烈的活动性和巨型的走滑量成为中国西部重要的构造带之一。20世纪50年代末，在北阿尔金红柳沟附近首次发现超基性岩体，由此而引发大量学者对其蛇绿岩及其阿尔金造山带演化问题的研究与探讨。已有研究表明，北阿尔金红柳沟-拉配泉地区的基性-超基性岩具有蛇绿岩的特征与性质，因此，对阿尔金基性-超基性岩进行深入的探讨及总结将对正确认识阿尔金地区乃至中国西部大地构造格架及演化历史具有重大的科学意义。

【关键词】北阿尔金;蛇绿混杂岩带;基性-超基性岩

1 区域地质概况

阿尔金山横亘于青藏高原北缘，东接祁连山、西接昆仑山，是塔里木、柴达木、中朝板块以及东西昆仑、天山、柴北缘、北祁连和北山等大地构造单元的衔接地带。其因复杂的构造演化历史及丰富的矿产资源受到了国内外地质学家关注。前人依据区内岩石地层、构造及岩浆岩特征，将其自北而南划分为阿北地块、红柳沟-拉配泉蛇绿构造混杂岩带、阿中地块、阿尔金南缘构造混杂岩带等四个次级构造单元（图1）。

阿尔金北部的红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带呈近E-W向分布，西起新疆米兰红柳沟-拉配泉一线，向东经阿克塞至肃北一带变为北东东向沿阿尔金主断裂展布，全长约200公里，宽约8～15km（王小凤等， 2004），主要由浅变质的火山岩、火山碎屑岩、碎屑岩及少量碳酸盐岩组成，夹具有蛇绿岩特征的基性-超基性岩块、基性岩墙群、硅质岩以及高压变质岩块，有大量弧型中酸性岩浆侵入体，构造作用显著，将其肢解破坏，导致蛇绿岩混杂岩层序不全，各岩石单元出露的完整蛇绿岩剖面罕见，但组成蛇绿岩的岩石各单元均有所出露。

2 基性-超基性岩岩石学特征

北阿尔金红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带中的超基性岩主要为堆晶橄榄岩、异剥橄榄岩、方辉橄榄岩、纯橄岩以及少量橄榄辉石岩等（王小凤等， 2004; 吴俊等， 2001; 杨经绥等， 2008; 杨子江等， 2012）。岩石呈灰绿或暗灰色，具网环/网格结构和变余斑状结构，普遍蛇纹岩化，但部分岩石中保留橄榄岩、斜方辉石及尖晶石等矿物。

基性岩主要有枕状玄武岩、堆晶辉长岩及基性熔岩等，枕状玄武岩呈绿色-黑色，风化后呈深紫红色、灰黑色，椭球状或球状，枕状大小不等，岩枕外表具有紫红色不对称冷凝边，局部有气孔和杏仁状构造，杏仁成分为燧石、碳酸盐（修群业， 2007）。主要成分为斜长石（55%～60%）、辉石（35%～50%）等，斜长石大部分已次闪石化，基质主要为填隙结构或交织结构，由条带状斜长石（60%）、半自形辉石（20%～25%）和颗粒状铁钛氧化物组成。堆晶辉长岩一般呈灰绿色、灰黑色，具堆晶层状结构，主要由单斜辉石（40%～50%）和斜长石（40%～50%）组成，镜下显示典型的辉长结构，单斜辉石局部可见角闪石化，斜长石可见绿泥石化等。

3 基性-超基性岩地球化学特征

3.1 超基性岩

北阿尔金红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带内蛇纹石化发育，其特征具有高Mg、低Al、Ca、ERR，反映岩石基性程度较高，Cr、Ni、Co、V与MgO的相关性与岩石中尖晶石和橄榄石含量的变化有关（Dilek and Furnes， 2011;稀土配分模式表现为平坦型，由于蛇纹石化作用导致Rb、Ba、Th、K等元素相对富集，Zr、Hf、Na、Ta等元素相对亏损（张志诚， 2009; 吴俊， 2001）。

3.2 基性岩

3.2.1 玄武岩

对其恰什坎萨依剖面的枕状玄武岩、玄武岩进行岩石化学分析得出岩石为拉斑玄武岩、主要呈亚碱性玄武岩，其稀土元素和微量元素的分析显示出大洋中脊和岛弧的混合特征，它暗示了远洋到近洋的成岩环境，亦或两种环境类型的岩石因构造而混杂在一起（修群业， 2007; 刘函等， 2013）。对红柳沟西段枕状玄武岩进行分析得出其均为高钠低钾的碱性玄武岩，同时，样品钛含量较高、铝含量较低，Mg#为39～58，显示有结晶分异作用;稀土元素总量比恰什坎萨依含量要高，为124×10-6～333×10-6，配分模式与洋岛玄武岩（OIB）类似，但与洋岛玄武岩相比，Rb、K、Sr、P等元素含量明显偏低，这可能与岩浆源区、部分熔融程度及海水蚀变有关（孟繁聪，2010）。对阿尔金北缘的细碧化玄武岩分析得出其明显富Ti，CIPW标准化矿物中含霞石，岩石为碱性岩系列，在判别图上显示为洋岛玄武岩，轻稀土相对富集，高场强元素也较为富集，其εNd值从负值到零值，反映他们来自原始地幔或略富集地幔（吴俊， 2002）。对喀腊大湾地区的玄武岩进行分析得出其为亚碱性玄武岩，在玄武岩源区或上升过程中发生了橄榄石、尖晶石和钛铁氧化物的分离结晶作用，同时也经历了地壳物质的混染（郝瑞祥， 2012）。稀土元素与红柳泉地区的玄武岩配分型式相类似。样品中Ba、U、K，较为富集，Nb、Ta显示负异常，微量元素配分型式与板内玄武岩“驼峰”式完全不同，也与北阿尔金蛇绿混杂岩带中其他地区玄武岩不同，为“双峰式”火山岩中的基性岩。总上所述，可以看出阿尔金北缘蛇绿混杂岩带中玄武岩主要具有碱性岩和亚碱性系列，显示出具有更多OIB特征的洋岛玄武岩，其来源于原始地幔或略富集地幔。

3.2.2 辉长岩、辉绿岩与基性熔岩

在阿尔金北缘蛇绿混杂岩带中，辉长岩主要为亚碱性系列，在结晶过程中具有向拉斑玄武岩方向演化的特征，稀土配分模式为平坦型或轻微富集LERR型，具有E-MORB到OIB的稀土元素特征，大离子亲石元素与不相容元素较原始地幔高出10陪，反映这些元素在岩浆分离结晶晚期相对富集（张志诚， 2009）。对冰沟基性-超基性进行岩石化学分析后以得出相同的结论，即辉长岩与洋壳以及洋中脊玄武极为相似，超基性岩与原始地幔较为接近（杨子江， 2012）。米兰红柳沟的辉绿岩与其伴生的熔岩主要为亚碱性系列，辉绿岩的稀土配分模式为平坦型或LERR轻微富集型，在Ti-V、Th-Hf/3-Ta的判别图中主要落到MORB（大洋中脊）和WPB（板内玄武岩）区间（杨经绥等， 2008）。对阿尔金北缘蛇绿混杂岩带的基性岩做了详细研究，显示该杂岩带的辉绿岩与辉长岩TiO2含量中等，CIPW标准化中不含石英和霞石，均为亚碱性系列岩石，在判别图中均落在洋中脊玄武岩内，其εNd值为4.5～7.4，反映他们来自亏损地幔（吴俊， 2002）。

通过以上分析，得出阿尔金北缘蛇绿混杂岩带中基性岩应属亚碱性系列岩石，稀土配分图形属平坦型或LERR轻微富集型，微量元素中大离子亲石元素富集，高场强元素基本未发生分馏，这些都与洋中脊玄武岩吻合。从而认为阿尔金北缘蛇绿混杂岩带中基性岩具有MORB（洋中脊玄武岩）和OIB（洋岛玄武岩）两种类型。

4 基性-超基性岩年代学研究

北阿尔金红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩的形成时代在20世纪90年代以前，认为形成于中元古代。但近年来随着同位素年代学的不断发展及高精度测年方法的运用，取得了一大批可靠的阿尔金北缘基性-超基性岩的年代学数据（表1）。红柳沟-拉配泉蛇绿岩的玄武岩Sm-Nd等时线年龄测得508.3±41.4Ma，提出洋壳形成在早古生代早期;在包裹蛇绿岩残片的基质变质岩系中获得的绢云母Ar-Ar变质年龄为455±2Ma 和花岗闪长岩中获得的锆石结晶年龄为467.1±6Ma，支持蛇绿岩形成于寒武纪的认识（郝杰等， 2006）;利用TIMS U-Pb法，测得红柳沟恰什坎萨依沟内枕状玄武岩的年龄为448.6±3.3Ma（修群业等， 2007），与该地区南、北两段玄武岩测定年龄相似（刘涵等，2013）;在米兰红柳沟的红柳泉一带获得榴辉岩中多硅白云母的Ar-Ar坪年龄为512±3Ma，等时线年龄为513±5Ma，蓝片岩中钠云母的Ar-Ar坪年龄为491±3Ma，等时线年龄为497±10Ma，认为存在早古生代洋壳俯冲（张建新等， 2007）;利用锆石SHRIMP U-Pb法获得北阿尔金米兰红柳沟蛇绿岩中辉长岩的年龄为479±8Ma，认为代表蛇绿岩的形成时代（杨经绥等， 2008）。同样利用锆石SHRIMP U-Pb法对阿尔金北缘阿克塞青崖子蛇绿混杂岩中的辉长岩进行了定年，年龄为521±12Ma，认为洋壳形成于古生代早期（张志诚， 2009）。最近对冰沟蛇绿混杂岩的辉长岩也做了SHRIMP年龄，时间为449.5±10.9Ma，同时还发现具有放射虫的硅质岩，这些放射虫的时代与SHRIMP年龄一致（杨子江， 2012），通过以上这些数据表明北阿尔金红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩形成时代为早古生代。

表1 北阿尔金蛇绿混杂岩年代学数据汇总

5 岩石成因与大地构造环境

对阿尔金北缘阿克塞西青崖子一带的基性岩（辉长岩）进行研究后认为本区蛇绿混杂岩具有复杂的历史成因，岩石中既保留有MORB的背景信息，也存有SSZ环境改造的结果，显示出与米兰-红柳沟地区蛇绿岩相似的成因作用（张志诚， 2009; 杨经绥， 2008），对喀腊大湾地区玄武岩进行研究后得出其形成活动大陆边缘拉张减薄环境，其合理的解释为喀腊大湾地区可能在早古生代时为古洋盆紧邻的活动大陆边缘地区，由于洋壳由北向南发生俯冲而诱发大陆后侧伸展作用，引发玄武质岩浆上涌，并在上升过程中与大陆地壳发生了混染（郝瑞祥等， 2012）。

从年代学的研究可以获得的阿尔金北缘蛇绿混杂岩中基性-超基性岩形成时代主要为早古生代，表明其洋壳形成于早古生代早期，另外，在阿尔金米兰-红柳沟还发现一系列与洋盆闭合和洋壳俯冲有关的HP/LT变质岩和岩浆岩，如在红柳泉一带发现一套蓝片岩和榴辉岩（张建新等， 2007）;在蛇绿岩带内出露有与同碰撞、碰撞后阶段有关的中-酸性岩浆岩（吴才来等， 2007）。这些都说明阿尔金北缘古洋盆的存在，并发生了俯冲-碰撞-闭合的过程。形成了沟-弧-盆体系。因此，北阿尔金红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带应是北阿尔金俯冲-增生杂岩带的一部分，也是塔里木板块与阿中地块的板块缝合带。

同时，众多地质学家将其与北祁连蛇绿岩带进行了比较，认为北阿尔金红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带与北祁连早古生代蛇绿岩在形成时代、岩石成因等方面均具有良好的相似性（许志琴等， 1999）。因此推断北阿尔金可能是北祁连的西延部分，它们构成了一个统一的沟-弧-盆地体系，后被阿尔金走滑断裂错断400km，形成了现今的大地构造格局。

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作者简介：孙平（1987―），男，黑龙江大庆人，辽河油田新能源开发公司助理工程师。