滕宇翔 薛曉峰 穆利修 朱志新 夏靜福

摘? 要：新疆西準(zhǔn)噶爾北部科克森套蛇綠巖由輝長(zhǎng)巖、輝橄巖、橄輝巖、輝石巖、蛇紋巖、玄武巖、硅質(zhì)巖、含放射蟲(chóng)硅質(zhì)板巖及片巖、片麻巖組成。輝長(zhǎng)巖化學(xué)特征表現(xiàn)為富Al2O3、CaO、MgO，貧K2O、TiO2特點(diǎn)，與島弧玄武巖相似。稀土元素與E-MORB特征基本一致，反映巖漿來(lái)源于富集地幔。微量元素具大離子親石元素Rb，Th，K，Sr相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta，Ti相對(duì)虧損特征，顯示與俯沖帶流體交代有關(guān)。輝長(zhǎng)巖鋯石年齡（405±4） Ma，代表洋殼形成年代。在構(gòu)造環(huán)境上，科克森套蛇綠混雜巖顯示富集洋脊玄武巖特征，形成于島弧環(huán)境，與島弧消減帶擴(kuò)張環(huán)境相一致，因此，科克森套蛇綠混雜巖應(yīng)形成于早泥盆世。從時(shí)間、空間分布及構(gòu)造環(huán)境上，科克森套蛇綠巖與庫(kù)爾提蛇綠巖、沙爾布拉克蛇綠巖及布爾根蛇綠巖具相似性，為早泥盆世古亞洲洋在準(zhǔn)噶爾北緣向西伯利亞板塊俯沖所形成的溝-弧-盆體系下的弧后系統(tǒng)，與相鄰哈薩克斯坦齋桑蛇綠巖帶、蒙古比基蛇綠巖帶共同構(gòu)成西伯利亞與準(zhǔn)噶爾板塊間的縫合帶。

關(guān)鍵詞：科克森套;輝長(zhǎng)巖;巖石化學(xué);鋯石U-Pb測(cè)年

科克森套蛇綠混雜巖位于額爾齊斯斷裂帶南界，該斷裂帶是蒙古-阿勒泰地體與準(zhǔn)噶爾-哈薩克斯坦地體的界線，呈NW向延伸，向西北延伸到哈薩克斯坦境內(nèi)額爾齊斯斷裂，向東延伸至蒙古國(guó)境內(nèi)的布爾干斷裂。沿該斷裂帶分布有大量蛇綠混雜巖[1-3]，自西向東為科克森套、吐庫(kù)爾班套、沙爾布拉克、瑪因鄂博、布爾根蛇綠巖[4-9]。準(zhǔn)噶爾北緣及阿爾泰南緣構(gòu)成一條范圍較廣的蛇綠巖帶——齋桑-額爾齊斯蛇綠混雜巖帶，與塔城北-阿爾曼太蛇綠混雜巖帶、卡拉麥里蛇綠混雜巖帶由北向南依次分布，為東準(zhǔn)噶爾地體的3大蛇綠巖帶。蛇綠混雜巖的出現(xiàn)常被視為板塊間縫合帶的標(biāo)志，因此，齋桑-額爾齊斯蛇綠巖帶被視為西伯利亞板塊與準(zhǔn)噶爾板塊之間的縫合帶（或阿勒泰弧和準(zhǔn)噶爾地體之間的縫合帶），其構(gòu)造演化與古亞洲洋板塊演化及中亞造山帶的形成密切相關(guān)[10]。前人對(duì)科克森套蛇綠巖的認(rèn)識(shí)分歧較大，有研究者認(rèn)為科克森套蛇綠巖帶中未見(jiàn)席狀巖墻群、海相玄武巖和深海沉積物等典型蛇綠巖結(jié)構(gòu)[11]。王玉往認(rèn)為科克森套蛇綠巖形成于晚泥盆世洋中脊環(huán)境[12];倪康認(rèn)為科克森套蛇綠巖形成于早石炭世[4];王若梅認(rèn)為科克森套蛇綠巖形成于晚泥盆世弧后盆地環(huán)境[13]。通過(guò)對(duì)科克森套蛇綠巖及巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)、同位素年代學(xué)相關(guān)研究，進(jìn)一步對(duì)科克森套蛇綠巖形成時(shí)期區(qū)域大地構(gòu)造演化進(jìn)行討論。

1? 輝長(zhǎng)巖地質(zhì)特征及巖石特征

科克森套蛇綠混雜巖帶出露于查爾斯克-喬夏哈拉縫合帶一線（圖1），呈NW向展布，長(zhǎng)約27.5 km，寬10～20 m，蛇綠巖出露于中泥盆統(tǒng)北塔山組與蘊(yùn)都喀拉組之間。蛇綠巖南北兩側(cè)發(fā)育一條寬1～2 km的似動(dòng)力變質(zhì)的片巖、片麻巖混雜巖帶，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致?？瓶松咨呔G巖由蛇紋巖、輝橄巖、輝石巖、輝長(zhǎng)巖、玄武巖、含放射蟲(chóng)泥質(zhì)板巖等組成，主要以輝橄巖、蛇紋巖為主，洋殼組成部分輝長(zhǎng)巖，玄武巖少量出露，以巖塊形式產(chǎn)出，類(lèi)似其他造山帶蛇綠混雜巖。蛇綠混雜巖不連續(xù)分布于構(gòu)造擠壓帶中，整個(gè)構(gòu)造擠壓帶受多期斷裂及巖漿熱液作用，巖石較破碎。蛇綠巖單元呈規(guī)模不等的透鏡狀、團(tuán)塊狀或帶狀散亂分布于構(gòu)造混雜帶內(nèi)，少量被晚石炭世閃長(zhǎng)玢巖侵入，呈不規(guī)則塊狀出露。整個(gè)構(gòu)造擠壓帶內(nèi)蛇綠巖發(fā)育強(qiáng)構(gòu)造蝕變，變形變質(zhì)強(qiáng)烈，普遍發(fā)育蛇紋石化、碎裂巖化、糜棱巖化及構(gòu)造片理化。輝長(zhǎng)巖塊體呈條帶狀出露于晚石炭世閃長(zhǎng)玢巖巖體中（圖2），地表出露寬20～40 m，延伸長(zhǎng)100 m。與該巖塊平行分布有3～4條寬10～20 m被閃長(zhǎng)巖侵入的不完整巖墻，產(chǎn)狀與構(gòu)造線方向一致。本文通過(guò)1條實(shí)測(cè)剖面PMXII-1對(duì)整個(gè)構(gòu)造混雜巖帶中輝長(zhǎng)巖進(jìn)行控制。PMXII-1剖面位于科克森套北側(cè)（圖3），主要控制西科克森套蛇綠混雜巖相關(guān)巖石單元。該剖面中依次出現(xiàn)片理化蝕變玄武巖、輕度片理化輝長(zhǎng)巖、蝕變輝長(zhǎng)巖、全蝕變橄輝巖、蛇紋巖、蝕變輝長(zhǎng)巖及片麻巖。玄武巖主要與中泥盆紀(jì)北塔山組呈斷層接觸，其余基性、超基性巖圍巖主要被石炭系閃長(zhǎng)巖侵入，片麻巖中未見(jiàn)基性-超基性巖。

經(jīng)鑒定輝長(zhǎng)巖呈灰綠色（圖3），變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由斜長(zhǎng)石（54%）、輝石（45%）組成，分布少量鈦鐵礦。斜長(zhǎng)石半自形板狀，一般0.2～1 mm，少量1～2 mm，被絹云母、綠簾石、黝簾石交代，內(nèi)雙晶模糊不清或消失。角閃石呈半自形柱狀，一般0.2～0.5 mm，少量1～2 mm，雜亂分布，被陽(yáng)起石及綠泥石交代，多呈假象產(chǎn)出，少量殘留。輝石呈他形-半自形粒狀、柱狀分布于斜長(zhǎng)石之間。輝石中嵌布有少量細(xì)板條狀斜長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石蝕變?yōu)榘鍫钚遍L(zhǎng)石，輝石蝕變?yōu)殛?yáng)起石。鈦鐵礦呈自形板狀分布于斜長(zhǎng)石、輝石之間，沿邊部具白鈦石化。巖石碎裂明顯，常見(jiàn)網(wǎng)狀裂隙，沿裂隙分布有碎粒、碎粉狀長(zhǎng)石，被陽(yáng)起石、黝簾石、綠泥石、葡萄石、不透明礦物充填交代。巖石蝕變明顯，蝕變礦物為絹云母、綠簾石、黝簾石、陽(yáng)起石、綠泥石、葡萄石。綠簾石呈半自形-它形粒狀，為0.01～0.1 mm，呈星散狀分布，交代斜長(zhǎng)石。

2? 輝長(zhǎng)巖巖石化學(xué)特征

2.1? 主量元素特征

輝長(zhǎng)巖主量元素經(jīng)全鐵調(diào)整，去燒失量重新百分比換算，SiO2含量48.43%～52.58%，Al2O3含量較高，為14.05%～19.91%;MgO含量較高，為7.68%～9.48%，TiO2含量較低，為0.28%～0.57%;CaO含量較高，為8.1%～11.33%;全堿含量（K2O+Na2O）較低，K2O為0.39%～0.92%，Na2O為2.34%～2.96%，顯示鈣堿性系列;Mg#值為53.1～58.6，介于印度洋輝長(zhǎng)巖的Mg#值含量范圍（32～88），屬蛇綠巖中的鎂鐵質(zhì)堆晶巖[6]，低于原生巖漿范圍（68～75），表明巖石經(jīng)過(guò)了一定的分異演化。整體上輝長(zhǎng)巖以富Al2O3、CaO、MgO、TFeO，貧TiO2及全堿，尤其貧K2O為特征，類(lèi)似于大洋拉斑玄武巖。在TAS圖中（圖4），有5個(gè)樣品均為輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖，且所有樣品均屬亞堿性系列。

2.2? 稀土微量元素特征

輝長(zhǎng)巖稀土元素總量較低，為25.99×10-6～39.71×10-6，輕、重稀土元素分餾不明顯，LREE/HREE為1.92～3.78，LaN/YbN為0.96～2.99;δEu為0.86～1.18，顯示Eu輕微負(fù)異常，說(shuō)明斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶程度較低。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線圖中（圖5），輝長(zhǎng)巖多為輕稀土稍富集的弱右傾曲線，與E-MORB標(biāo)準(zhǔn)曲線分布型式基本一致。

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中（圖6），輝長(zhǎng)巖具大離子親石元素Rb，Th，K，Sr相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta，Ti，P相對(duì)虧損特征，俯沖帶上，俯沖板片流體交代上覆地幔巖發(fā)生巖石部分熔融，由于Nb，Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素相對(duì)大離子親石元素及輕稀土元素在流體中溶解度降低，發(fā)生沉淀留在殘留相中，表明其形成可能與俯沖帶有關(guān)，可能有殼源物質(zhì)或流體帶入（表1）。

3? 輝長(zhǎng)巖鋯石年齡

3.1? LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測(cè)年方法

鋯石樣品在新疆國(guó)土資源廳礦物研究所經(jīng)單礦物分選，鋯石微U-Pb同位素定年利用北京科薈測(cè)試技術(shù)有限公司的LA-Q-ICP-MS同時(shí)分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為ESINWR193nm，ICP-MS為Analytikjena PlasmaQuant MS Elite ICP-MS。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線處理（包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計(jì)算）采用軟件ICPMSDataCal完成[11]。鋯石微量元素含量利用SRM610作為外標(biāo)、Si作內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計(jì)算[11]。玻璃中元素含量推薦值據(jù)GeoReM數(shù)據(jù)。U-Pb 同位素定年中采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)GJ-1作為外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，每測(cè)5～10個(gè)樣品點(diǎn)，分析2次GJ-1。對(duì)與分析時(shí)間有關(guān)的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用GJ-1變化采用線性內(nèi)插方式進(jìn)行校正。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用Isoplot完成。

3.2? 分析測(cè)試成果

鋯石多為無(wú)色透明，個(gè)別為淺黃色，呈較自形短柱狀和正方雙錐狀，顆粒晶形較完整，陰極發(fā)光圖像表現(xiàn)出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)，表明為巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。從測(cè)得的同位素比值和年齡數(shù)據(jù)可見(jiàn)（表2），鋯石中Th含量27.27×10-6～1 484.11×10-6，U含量47.72×10-6～1 637.45×10-6，變化幅度較大，Th，U含量呈較好的正相關(guān)關(guān)系，具較高的Th/U比值，為0.1～1.05。鋯石微區(qū)測(cè)試數(shù)據(jù)共10個(gè)，所有數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布在諧和曲線附近，分析測(cè)試的鋯石在U-Pb年齡一致曲線圖上構(gòu)成較集中的鋯石群（圖7，8），樣品206Pb/238U加權(quán)平均年齡（405±4）Ma（MSWD=0.87），地質(zhì)時(shí)代屬早泥盆世。

4? 討論

4.1 巖漿成因

前人研究認(rèn)為，與地幔橄欖巖平衡的原生巖漿的Mg#=68～75指標(biāo)，是原生巖漿重要標(biāo)志之一[12-13]。研究區(qū)輝長(zhǎng)巖的Mg#值為50～58，屬演化巖漿，表明其不是原始地幔橄欖巖部分熔融產(chǎn)物。稀土、微量特征顯示Nb，Ta，Zr，Hf高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損，為地殼混染或俯沖帶流體熔融交代作用形成的富集地幔熔融，稀土分布形式曲線與E-MORB一致。Nb，Ta具類(lèi)似地球化學(xué)特征[14]，Nb/Ta=21.2～29.5，他們之間的分異主要受富Ti礦物控制[15-16]，高壓條件下（大于1.5 GPa）主要受金紅石控制。由于金紅石中Ta相容性明顯強(qiáng)于Nb，其熔融巖漿通常具極高的Nb/Ta值，低壓條件下角閃石是影響Nb/Ta值的主要礦物。與金紅石相反，其相對(duì)Ta更加富集Nb[17]。俯沖板塊熔融產(chǎn)生富Na的安山質(zhì)熔體，Nb，Ta，Ti在富Na安山質(zhì)熔體中分布系數(shù)明顯高于和熔體共存的流體，導(dǎo)致流體強(qiáng)烈虧損Nb，Ta，Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素[18]。推測(cè)虧損地幔巖漿受俯沖帶流體熔融交代作用，形成富集洋脊玄武巖。在Nb-Yb-Ta-Yb圖解中（圖9）[19]，輝長(zhǎng)巖全部落入E-MORB區(qū)域，Nb-Yb-TiO2-Yb圖解中（圖10）[20]，輝長(zhǎng)巖全部落入富集洋脊玄武巖中，顯示與上述分析巖漿成因一致。

4.2? 構(gòu)造環(huán)境

輝長(zhǎng)巖以富Al2O3、CaO、MgO、TFeO，貧TiO2及全堿，尤其貧K2O為特征。大離子親石元素Rb，Th，K，Sr相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta及Ti，P相對(duì)虧損，表明其可能受到俯沖帶殼源流體的影響。稀土分布曲線呈輕稀土輕微虧損的弱左傾型，與E-MORB曲線基本一致，Eu負(fù)異常不明顯。綜合主量、微量、稀土元素特征及構(gòu)造環(huán)境判別圖看出，科克森套蛇綠巖中輝長(zhǎng)巖可能形成于島弧環(huán)境。前人認(rèn)為科克森套蛇綠巖中的玄武巖形成于洋中脊構(gòu)造環(huán)境[21-22]，通過(guò)對(duì)研究區(qū)不同位置所采輝長(zhǎng)巖及巖石地球化學(xué)分析，我們認(rèn)為其形成于島弧消減帶擴(kuò)張環(huán)境。島弧蛇綠巖通常指具IAT地球化學(xué)特征的蛇綠巖[23]，與其他類(lèi)型蛇綠巖一樣，島弧蛇綠巖噴出巖主要為玄武巖。島弧火山巖成分相當(dāng)廣泛，包括玄武巖、安山巖和流紋巖，玄武巖中有（IAT）、鈣堿性玄武巖（CAB）及少量堿性玄武巖（AB）。在V-Ti/1000圖解中（圖11）[24]，所有樣品落入IAT區(qū)域，反映消減帶的海底擴(kuò)張作用，使新洋殼產(chǎn)生，V-Ti 圖解中（圖12）[24]，輝長(zhǎng)巖樣品落入與俯沖上盤(pán)型（SSZ）的弧后-弧前型（BA-FA），推測(cè)輝長(zhǎng)巖可能來(lái)源于富集的地幔柱。

綜上，本文認(rèn)為其形成環(huán)境與俯沖作用無(wú)關(guān)，產(chǎn)生于島弧消減帶的擴(kuò)張，島弧擴(kuò)張形成新的洋殼，新洋脊拉張減薄，地幔對(duì)流使虧損地幔熔融了俯沖帶上盤(pán)的水和大離子親石元素，形成富集地幔，具富集洋脊玄武巖特征。

4.3? 構(gòu)造意義

前人關(guān)于科克森套地區(qū)是否出現(xiàn)典型的蛇綠巖及額爾齊斯斷裂帶是否是一條典型的構(gòu)造縫合帶具有爭(zhēng)議。本文對(duì)科克森套蛇綠巖中輝長(zhǎng)巖的巖石類(lèi)型、巖石組合、巖石地球化學(xué)及年代學(xué)分研究，推測(cè)早泥盆世之后處于島弧擴(kuò)張環(huán)境。結(jié)合前人研究，認(rèn)為科柯森套蛇綠巖形成于早泥盆世，一直持續(xù)到晚石炭世末期俯沖消減帶完全閉合。因此，不管從時(shí)間、空間分布及構(gòu)造環(huán)境上，科克森套蛇綠巖與庫(kù)爾提蛇綠巖、沙爾布拉克蛇綠巖及庫(kù)爾提蛇綠巖具有相似性，均為早泥盆世古亞洲洋在準(zhǔn)噶爾北緣向西伯利亞板塊俯沖所形成的一系列溝-弧-盆體系下的弧后系統(tǒng)。研究表明，境外齋桑蛇綠巖帶和外蒙古比基蛇綠巖帶具同樣特征，因此，額爾齊斯構(gòu)造縫合帶為西起境外的齋桑蛇綠巖帶，向南東經(jīng)過(guò)布爾津地區(qū)的科克森套蛇綠巖帶、庫(kù)爾提地區(qū)的庫(kù)爾提蛇綠巖帶、富蘊(yùn)地區(qū)的沙爾布拉克蛇綠巖帶、清河縣南部的布爾根蛇綠巖帶，一直延伸到外蒙古的比基蛇綠巖帶，最終構(gòu)成西伯利亞板塊與準(zhǔn)噶爾-哈薩克斯坦板塊在晚古生代時(shí)碰撞閉合縫合帶，同時(shí)說(shuō)明科克森套蛇綠巖在早泥盆世已形成，且為弧環(huán)境下消減帶擴(kuò)張產(chǎn)物。

5? 結(jié)論

（1）本文所測(cè)LA-ICP-MS鋯石U-Pb輝長(zhǎng)巖年齡為（405±4） Ma。

（2）輝長(zhǎng)巖主量元素具富Al2O3、CaO、MgO及TFeO，貧全堿及TiO2，尤其貧K2O特點(diǎn)，總體上類(lèi)似大洋拉斑玄武巖和島弧玄武巖。輝長(zhǎng)巖稀土元素與E-MORB特征基本一致，巖漿來(lái)源于富集地幔。微量元素表現(xiàn)為大離子親石元素Rb，Th，K，Sr相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta，及Ti相對(duì)虧損特征，與俯沖帶流體交代有關(guān)。據(jù)Nb，Ta比值推測(cè)巖漿受到俯沖帶流體熔融交代。

（3）從構(gòu)造環(huán)境上，科克森套蛇綠混雜巖既顯示富集洋脊玄武巖特征，同時(shí)形成于島弧環(huán)境。該環(huán)境與消減帶弧擴(kuò)張環(huán)境一致，因此科克森套蛇綠混雜巖形成于早泥盆世。

（4）從時(shí)間、空間分布及構(gòu)造環(huán)境上，科克森套蛇綠巖與庫(kù)爾提蛇綠巖、沙爾布拉克蛇綠巖及布爾根蛇綠巖具一致性，都為泥盆世古亞洲洋在準(zhǔn)噶爾北緣向西伯利亞板塊俯沖所形成的一系列溝-弧-盆體系下的弧后系統(tǒng)，與哈薩克斯坦的齋桑蛇綠巖帶和蒙古的比基蛇綠巖帶，共同構(gòu)成西伯利亞板塊與準(zhǔn)噶爾-哈薩克斯坦板塊的縫合帶-額爾齊斯縫合帶。

致謝：新疆地調(diào)院吉木乃恰勒什海一帶1：5萬(wàn)四幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目對(duì)本文的支持。

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Chronology and Lithochemistry of Gabbro from Kekesentao Ophiolite in the Northern Junggar，Xinjiang and Its Geological Significance

Teng Yuxiang，Xue Xiaofeng，Mu Lixiu，Zhu Zhixin，Xia Jingfu

（Xinjiang institute of geological survey，Urumqi，Xinjiang，833000，China）

Abstract：The kekesengtao ophiolite is located at the north part of western Junggar，Xinjiang，which is composed of gabbro，peridotite，pyroxenite，serpentine，basalt，siliceous rock，radiolarian siliceous slate，schist and gneiss.The petrochemical characteristics of gabbro are rich in Al2O3，CaO，MgO and poor in K2O and TiO2.Similar to island arc basalt.The characteristics of rare earth elements are basically consistent with e-MORB.It indicates that magma originates from the enriched mantle.Trace elements are characterized by the relative enrichment of large ion lithophile elements Rb，Th，K and Sr，and the relative loss of high field strong elements Nb，Ta and Ti.It is related to subduction zone fluid replacement.Zircons from gabbro are （405±4） Ma old，indicating the age of oceanic crust.From the perspective of tectonic environment，the kekesengtao ophiolite hybrid shows the characteristics of rich oceanic ridge basalt.It also shows that it was formed in the island arc，which is consistent with the expansion environment of the island arc subduction zone.Therefore，the kekesengtao ophiolite hybrid should have formed in the early devonian.From time，space distribution and tectonic environment.Kekesengtao ophiolite is similar to kurti ophiolite sarbraque ophiolite and burgen ophiolite.It is a back-arc system formed under the trench-arc-basin system formed by the devonian paleo-asian ocean subducting to the Siberian plate in the northern margin of junggar.Together with the adjacent isaimulberry ophiolite belt in kazakhstan and the biki ophiolite belt in Mongolia，it forms the suture belt between the Siberian and junggar plates.

Keywords：Kekesengtao ophiolite;Gabbro;Lithochemistry;Zircon U-Pb dating