宋述光 吳珍珠 楊立明 蘇犁 夏小洪 王潮 董金龍 周辰傲 畢衡哲

1. 教育部造山帶與地殼演化重點實驗室，北京大學地球與空間科學學院，北京 1008712. 中國地質大學科學研究院，北京 1000831.

作為古洋殼碎片，蛇綠巖在古大洋的識別和重建，例如，大洋的形成、擴張和閉合，俯沖帶的發(fā)展，以及大陸造山帶的形成過程等方面，起著不可替代的關鍵作用，也是碰撞和增生造山帶中作為識別匯聚板塊邊界的最主要標志(Dilek, 2003; Dileketal., 2007; Lister and Forster, 2009; Dilek and Furnes, 2011; Songetal., 2015)。Dilek and Furnes (2011)將蛇綠巖劃分為最基本的兩種類型：與俯沖帶無關的蛇綠巖和與俯沖帶相關的蛇綠巖。與俯沖帶無關的蛇綠巖產(chǎn)生的環(huán)境包括兩個亞類：大陸邊緣殘余洋殼和大洋中脊，它們具有正常和富集特征的洋中脊玄武巖特征，另一個亞類是地幔柱型，包括地幔柱疊加的洋中脊(如冰島)和洋底高原，它們具有微量元素更加富集的板內(nèi)玄武巖(WPB)或洋島玄武巖(OIB)和苦橄巖。與俯沖帶相關的蛇綠巖也被稱為SSZ型蛇綠巖，主要產(chǎn)生于俯沖帶的后側，包括弧前和弧后兩種擴張環(huán)境。

圖1 祁連山地質圖及構造單元分區(qū)(據(jù)Song et al., 2013修改)Fig.1 Geological map and tectonic units of the Qilian Orogen (modified after Song et al., 2013)

秦祁昆洋是原特提斯洋(Proto-Tethys Ocean)的重要組成，祁連山在我國蛇綠巖和板塊構造研究中有著十分重要的地位。肖序常先生及其合作者(肖序常等，1974, 1978)首次報道了北祁連山地區(qū)所發(fā)現(xiàn)的藍閃片巖帶、蛇綠巖套和混雜堆積, 確定北祁連山是中國境內(nèi)最典型的古板塊俯沖帶之一，為推動我國板塊構造理論的研究做出了重要貢獻。與此同時及之后，王荃和劉雪亞(1976)、董必謙和邱鳳岐(1984)、馮益民和何世平(1995a, b，1996)、張旗等(1997)、Zhangetal. (1998)、張旗和周國慶(2001) 先后討論了本區(qū)蛇綠巖套的巖石學、地球化學、形成時代和構造意義；李春昱等(1978)、左國朝(1986)、左國朝和劉寄棟(1987)、馮益民和何世平(1996)、許志琴等(1994) 探討了本區(qū)造山帶的發(fā)展演化過程。夏林圻等(1991a, b，1995, 1996, 1998; Xiaetal., 2003, 2016) 對北祁連山海相火山巖的巖石學、地球化學、同位素年代學、構造環(huán)境等方面進行了較全面的研究，提出從早古生代早期裂谷、中期有限洋盆到晚期俯沖碰撞的演化模式，并劃分出溝-弧-盆體系。高壓變質巖石的研究再次確證了祁連山屬于大洋閉合的縫合帶，經(jīng)歷了大洋冷俯沖、島弧和弧后盆地發(fā)展和擴張的過程，為典型的增生型造山帶(Songetal., 2006, 2013; Zhang and Meng, 2006; Zhangetal., 2007; Xiaoetal., 2009)。

1 祁連山蛇綠巖的區(qū)域地質背景和分帶

如圖1所示，祁連造山帶的北側為河西走廊沉降帶，其基底的性質不明，向北以龍首山斷裂與阿拉善地塊分隔。位于阿拉善地塊與柴達木地塊之間的祁連造山帶可以劃分為：(1)北祁連增生雜巖帶；(2)中祁連地塊；(3)南祁連增生雜巖帶；(4)全吉(歐龍布魯克)地塊；(5)柴北緣超高壓變質帶(圖1)。

圖2 秦-祁-昆造山帶地質簡圖及祁秦增生雜巖帶展布(據(jù)Song et al., 2017)Fig.2 Simplified geological map of the Qin-Qi-Kun Orogenic Belt and extension of the Qi-Qin Accretionary Belt (after Song et al., 2017)

北祁連增生雜巖帶由550～450Ma的蛇綠巖，520～440Ma島弧巖漿巖和高壓變質帶組成。根據(jù)產(chǎn)出位置和巖石組合，北祁連山高壓變質巖石被劃分為九個泉低級藍片巖帶和野牛溝-百經(jīng)寺高級藍片巖-榴輝巖帶(Wuetal., 1993; 宋述光, 1997; Songetal., 2009a)。九個泉低級藍片巖帶由甚低溫帶硬柱石-綠纖石藍片巖組成，形成溫壓條件：T<350℃，P=0.6～1.2GPa (吳漢泉等，1990; Wuetal., 1993; Songetal., 2009a; Zhangetal., 2009)，藍閃石Ar-Ar年齡為417Ma (Linetal., 2010)。在清水溝-百經(jīng)寺一帶榴輝巖和藍片巖形成年齡為490～440Ma (Liouetal., 1989; 張建新等，1997;宋述光等, 2004; Liuetal., 2006; Songetal., 2006; Zhangetal., 2007; Linetal., 2010)，榴輝巖硬柱石及泥質片巖中鎂纖柱石的發(fā)現(xiàn)證明北祁連山是全球最老的大洋冷俯沖帶之一(Zhang and Meng, 2006; Songetal., 2007, 2009a; Zhangetal., 2007)。

祁連造山帶從北向南分布有3條平行排列的蛇綠巖亞帶：(1)南部南祁連洋底高原-洋中脊-弧后蛇綠巖混雜帶；(2)中部托勒山洋中脊型蛇綠巖帶；(3)北部走廊南山SSZ型蛇綠巖帶。3個蛇綠巖帶分別代表了新元古代-早古生代祁連洋演化歷史不同環(huán)境的產(chǎn)物，對了解秦祁昆構造域原特提斯洋的形成和演化過程有重要意義。

2 南部南祁連洋底高原-洋中脊-弧后蛇綠巖混雜帶

南部蛇綠巖帶(也可以稱之為南祁連蛇綠巖帶)從東部的甘肅永靖，經(jīng)青海的拉脊山，青海湖北側的剛察和海晏，向西延伸至鹽池灣的大道爾吉一帶。事實上，南部蛇綠巖帶展布于任紀舜等(1980)劃分的中祁連地塊與南祁連冒地槽褶皺帶之間的分界線上，而南祁連冒地槽沉積巖地層是被動陸緣和俯沖帶之間的沉積盆地。早期的研究主要局限于拉脊山一帶(邱家驤等，1995；楊巍然等，2002)，近年來研究表明，南祁連是一條與北祁連平行的俯沖增生雜巖帶(付長壘等, 2014; Wangetal., 2017; Songetal., 2017; Zhangetal., 2017; Fuetal., 2018; Yanetal., 2019; Yangetal., 2019)。該雜巖帶帶向東與西秦嶺的早古生代蛇綠雜巖帶(董云鵬等, 2007; Dongetal., 2011; Yangetal., 2018)相連，由蛇綠巖和奧陶紀(470～440Ma)洋內(nèi)弧火山巖組成(Songetal., 2017; Yangetal., 2018, 2019; Yanetal., 2019), Songetal. (2017)將其定義為“祁秦增生雜巖帶”(圖2)。該蛇綠巖帶由西向東斷續(xù)分布，分別為大道爾吉蛇綠巖地體、木里蛇綠巖地體、剛察蛇綠巖地體、拉脊山蛇綠巖地體和永靖蛇綠巖地體。達道爾吉蛇綠巖的資料較少，剛察地體只是一些蛇綠巖碎片，部分位置上的巖石經(jīng)歷了強烈的變形而難以識別。在東部拉脊山和永靖地區(qū)出露好，規(guī)模較大，巖石新鮮，可以作為南部蛇綠巖帶的代表。該蛇綠巖混雜帶的形成年齡可以分為兩個階段，早期蛇綠巖形成于535～490Ma, 為俯沖帶無關的蛇綠巖組合，形成于洋底高原和洋中脊。晚期蛇綠巖460～440Ma，形成于俯沖帶環(huán)境，為弧后伸展的SSZ型蛇綠巖。

2.1 拉脊山蛇綠巖

拉脊山蛇綠巖位于青海西寧市南部，西起日月山, 東至民和官亭，全長超過200km，寬10～30km，兩側被斷裂所限，中間發(fā)育有早古生代火山巖和蛇綠巖套。拉脊山通常被認為是一個獨立的、與祁連山平行的加里東期造山帶(邱家驤等，1995; 鄧清祿和楊巍然，1998; 楊巍然等，2002)。其北側為前寒武紀湟源群和湟中群, 前者為一套中級變質片麻巖、片巖、變粒巖、大理巖，后者為一套低級變質石英巖、千枚巖、絹云石英片巖系。湟源群變質火山巖中測得單顆粒鋯石U-Pb同位素年齡為910±6.7Ma，侵位于煌源群中的響河爾花崗巖的鋯石U-Pb同位素年齡為917±12Ma (郭進京等，1999)。拉脊山蛇綠巖的南部為化隆群，是一套經(jīng)過強烈韌性改造的中深變質巖，主要由TTG質片麻巖、云母片巖、斜長角閃巖、變粒巖、石英巖和石墨大理巖組成。

拉脊山地區(qū)的巖石組合可以劃分為兩部分：寒武紀蛇綠巖組合和奧陶紀島弧火山巖-深成巖組合。二者在野外呈構造斷層接觸。拉脊山蛇綠巖在剖面上巖石組成并不完整，大部分地區(qū)只有枕狀熔巖+放射蟲硅質巖組成的蛇綠巖上部巖系，而下部堆晶輝長巖產(chǎn)出較少，超基性巖呈巖塊產(chǎn)出于不同部位，并零星分布于全區(qū)，典型代表為元石山超基性巖體。

超基性巖 位于拉脊山蛇綠巖帶北側的元石山一帶，巖體的出露面積約2km2，透鏡狀產(chǎn)出。巖體的北側是拉脊山蛇綠巖的邊界斷層，并發(fā)育有紅土型氧化鎳礦。巖石類型主要有兩部分：(1)蛇紋石化輝石橄欖巖；(2)橄欖輝石巖-輝石巖堆晶巖組合。

蛇紋石化橄欖巖 主要為方輝橄欖巖，由橄欖石(60%～70%), 斜方輝石(10%～35%)及少量單斜輝石(<5%)和尖晶石(<3%)組成。橄欖石大部分被蛇紋石化，部分巖石具有橄欖石殘晶。橄欖石的Fo值為88～89，比大洋深海地幔橄欖巖的Fo值(89～91)略低，而且NiO的含量也低于深海橄欖巖的橄欖石。

橄欖輝石巖 主要為橄欖單斜輝石巖，由橄欖石(15%～30%)、單斜輝石(50%～70%)、斜方輝石(10%～15%)和少量尖晶石(1%～3%)組成。電子探針成分分析顯示橄欖石的鎂端元組分Fo值為84左右，遠遠低于大洋地幔橄欖巖的Fo值(88～90)，說明這些橄欖輝石巖是超基性堆晶巖，是巖漿房堆晶的產(chǎn)物。尖晶石的Cr指數(shù)為0.55～0.70，高于大洋地幔橄欖巖和玄武巖，形成于比洋中脊橄欖巖更虧損的地幔源區(qū)。輝石以單斜輝石為主，主要投入透輝石區(qū)域。

輝長巖 拉脊山地區(qū)與蛇綠巖有關的堆晶輝長巖較少，在元石山超基性雜巖體少量出現(xiàn)。在玄武巖中有少量輝長巖夾層或巖席。

塊狀和枕狀熔巖 該類型巖石是拉脊山蛇綠巖的主要組成，厚度較大，最大可達3～5km，下部為塊狀熔巖，厚度較大，類似席狀巖墻，但單向冷凝邊不明顯，上部為厚層的枕狀熔巖和硅質巖，淺成細粒輝長輝綠巖呈巖席狀產(chǎn)出。玄武巖顯示粒玄結構、間粒結構。單斜輝石充填于斜長石的格架之中，與元石山超基性巖中的單斜輝石相比，其化學成分明顯富FeO，在圖解中主要投影于普通輝石(Augite)區(qū)。

硅質巖 紅色硅質巖為主，呈夾層分布于枕狀熔巖之中，厚度變化較大，其中的放射蟲難以識別。

2.2 永靖蛇綠巖地體

永靖蛇綠巖位于甘肅永靖-蘭州之間，甘肅地質志將其命名為奧陶紀霧宿山群。我們近年來工作將其確定為洋底高原型蛇綠巖地體(Songetal., 2017; Zhangetal., 2017)。該蛇綠巖地體呈向東尖滅的牛角狀，周邊被白堊紀地層覆蓋。蛇綠巖主要由塊狀和枕狀玄武巖組成，并出露有兩塊蛇紋石化的超基性巖體，但未見堆晶巖系列巖石。塊狀構造的玄武巖表面受到風化作用的影響而變成綠色，呈厚層狀分布，不具備柱狀節(jié)理，這是一種大量巖漿在短時間內(nèi)噴發(fā)所產(chǎn)生的現(xiàn)象(Aitken and Echeverría, 1984)。一些露頭具有席狀巖墻的特征，并具有冷凝邊結構。枕狀熔巖呈深綠色，并覆蓋到塊狀構造玄武巖上部。

永靖蛇綠巖中發(fā)現(xiàn)的苦橄巖同樣具有枕狀構造。他們經(jīng)歷了洋底低級蝕變作用，發(fā)育出低綠片巖相的礦物組合：蛇紋石+綠泥石+透閃石。所有的橄欖石均已蝕變?yōu)榫G泥石或者蛇紋石，輝石蝕變?yōu)橥搁W石。亞堿性玄武巖具有顯著的輝綠結構，即長條狀斜長石搭架，單斜輝石充填在空隙中。部分高Cr的堿性玄武巖中具有特征的鉻尖晶石副礦物。

2.3 拉脊山-永靖蛇綠巖地球化學特征

2.3.1 尖晶石礦物成分

鉻尖晶石(Mg, Fe2+)(Cr, Al, Fe3+)2O4是一種在玄武巖以及橄欖巖中普遍存在的副礦物，可以通過分析尖晶石的成分來推斷巖石形成時的構造環(huán)境以及部分熔融程度(Dick and Bullen, 1984)。我們在拉脊山-永靖蛇綠巖帶中的堆晶輝石巖、堿性玄武巖以及苦橄巖中均發(fā)現(xiàn)了特征的鉻尖晶石礦物。尖晶石成分如圖3，堆晶輝石巖中的尖晶石具有較寬的TiO2含量范圍0.11%～1.08%，Al2O3含量穩(wěn)定，Cr#[=Cr/(Cr+Al)]值范圍為0.55～0.70，高于N-MORB以及深海橄欖巖中尖晶石的Cr#。堿性玄武巖中尖晶石具有高的TiO2以及Al2O3含量，但是Cr#值較低?？嚅蠋r中的尖晶石具有較高的TiO2(1.60%～2.88%)，較低的Al2O3含量，大部分落入OIB的區(qū)域內(nèi)，Cr#值較高(0.52～0.64)，高于湯加海溝玄武巖的尖晶石(0.46～0.52，Sano, 2015)。

圖3 拉脊山-永靖蛇綠巖中尖晶石成分圖解(據(jù)Zhang et al., 2017) (a) Al2O3-TiO2圖解(Kamenetsky et al., 2001)；(b) Cr#-Mg#[=Mg/(Mg + Fe2+)]圖解(Dick and Bullen, 1984). 湯加以及夏威夷玄武巖數(shù)據(jù)分別來自Sano (2015)和Norman and Garcia (1999)Fig.3 Spinel compositions of the Lajishan-Yongjing ophiolite (after Zhang et al., 2017)

圖4 拉脊山蛇綠巖輝長巖、苦橄巖和玄武巖分類圖解 (a) TAS圖解；(b) Nb/Y-Zr/TiO2玄武巖分類圖解(Winchester and Floyd, 1976)Fig.4 Rock classification diagrams for gabbro, picrite and basalt from the Lajishan-Yongjing ophiolite

尖晶石成分與巖漿成分、源區(qū)橄欖巖特征和構造背景等方面相關(Kamenetskyetal., 2001)。與Mg2+和Fe2+等二價離子不同，尖晶石中的三價離子(Al, Cr)與四價離子(Ti)具有較低的擴散性，其含量受到后期作用的影響較小，因此可以用來推測巖漿源區(qū)的特征(Barnes, 1998; Kamenetskyetal., 2001)。尖晶石與周圍熔體中Al2O3與TiO2含量之間的正相關關系可以反映巖石形成時候的構造環(huán)境(Dick and Bullen, 1984; Kamenetsky, 1996)，可以通過Al2O3-TiO2圖解來推斷巖石的構造成因(Kamenetskyetal., 2001)。如圖3a所示，堿性玄武巖以及苦橄巖均具有較高的TiO2含量, 與夏威夷等地幔柱相關的玄武巖相同。圖3b顯示苦橄巖與輝石巖相對于普通MORB以及深海橄欖巖具有較高的Cr#值，反映地幔源區(qū)有較高的部分熔融程度。

2.3.2 全巖主量及微量元素地球化學特征

拉脊山-永靖蛇綠巖的玄武巖MgO含量分布范圍較大，為5.47%～22.58%，全堿(Na2O+K2O)含量為0.04%～8.35%, 在全巖硅堿圖(圖4a)中主要分布于玄武巖和堿玄巖區(qū)。根據(jù)Nb/Y-Zr/TiO2玄武巖分類圖解(Winchester and Floyd, 1976)，部分玄武巖屬于堿性玄武巖，另一部分玄武巖可以歸類為亞堿性玄武巖(圖4b)。在所有測試的樣品中，來自永靖蛇綠巖地體的6塊具有枕狀熔巖樣品以及1塊塊狀熔巖樣品具有非常高的MgO含量(>18%)，屬于典型苦橄巖。根據(jù)樣品的主微量元素特征，我們將玄武巖質巖石樣品劃分為三組：(1)板內(nèi)堿性玄武巖；(2)板內(nèi)亞堿性拉斑玄武巖；(3)苦橄巖。具體特征如下：

(1)亞堿性拉斑玄武巖：樣品具有相對較低的高場強元素(TiO2、Nb-Ta、Zr-Hf)及相容元素(Cr、Ni和Co)含量，具有較低的Nb/Y、Ti/Y比值，大部分小于500, 但明顯高于典型的正常洋中脊玄武巖(N-MORB)；稀土模式為平坦型，(La/Yb)N比值范圍為1.24～4.45，(Sm/Yb)N比值范圍為1.19～2.58。微量元素蛛網(wǎng)圖表明這些巖石與現(xiàn)代富集型洋中脊玄武巖(E-MORB)具有類似的特征(圖5a, b)，為典型的板內(nèi)拉斑玄武巖(WPT)。

圖5 拉脊山-永靖蛇綠巖中基性熔巖的稀土元素和微量元素模式圖解(據(jù) Zhang et al., 2017)Fig.5 REE and multi-element spider diagrams for mafic lavas from the Lajishan-Yongjing ophiolite (after Zhang et al., 2017)

(2)堿性玄武巖：與亞堿性玄武巖相比，堿性玄武巖具有較高的TiO2含量、Nb/Y (0.76～2.32)、Ti/Y(大部分>500)和Ti/V(～50)比值，所有樣品均富集大離子親石元素、高場強元素，并顯示輕稀土富集、重稀土虧損的右傾的稀土元素分餾模式, 微量元素蛛網(wǎng)圖與當代洋島玄武巖(OIB)特征相似(圖5c, d)，為板內(nèi)堿性玄武巖(WPA)。

(3)苦橄巖：樣品具有很高的MgO含量(18%～22%)，SiO2含量為48%～52%。除了塊狀熔巖樣品13QLS-137之外，其余枕狀熔巖樣品具有較高的TiO2含量(>1%)。根據(jù)主量元素的特征可以將這類巖石歸類為科馬提巖(TiO2<1%)和麥美奇巖 (TiO2>1%)兩類(Le Bas, 2000)。但是他們不具備科馬提巖特征性的鬣刺結構，因此我們將其定義為苦橄巖。在Nb/Y-Zr/Ti圖中，具有枕狀構造的苦橄巖落在堿性區(qū)域，塊狀構造的玄武巖落在亞堿性區(qū)域，具有明顯的Sr、Rb、Ba負異常。稀土元素(圖5c)以及微量元素模式(圖5d)介于E-MORB和OIB之間，部分樣品強烈虧損Rb、Ba以及Sr。這些地球化學特征與大部分大火成巖省中的苦橄巖相似。

2.3.3 全巖Sr-Nd同位素特征

洋島玄武巖相比于洋中脊玄武巖(MORB)具有獨特的同位素特征，表明它們來自不同的地幔源區(qū)(Hofmann and Hart, 1978)。我們挑選了6塊亞堿性玄武巖、3塊堿性玄武巖以及2塊苦橄巖樣品來進行全巖Sr-Nd同位素成分分析，初始Sr-Nd同位素值計算使用的輝長巖夾層525Ma鋯石U-Pb年齡。結果表明，所分析樣品均具有正的εNd(t)值(0.9～8.9), 與現(xiàn)代地幔柱相關的洋島玄武巖(OIB)具有相似性(Zindler and Hart, 1986; White and Duncan, 1996)。亞堿性拉斑玄武巖相對于堿性玄武巖和苦橄巖具有較高的143Nd/144Nd值，說明來源于相對虧損的地幔源區(qū)，而堿性玄武巖和苦橄巖來源于更富集的地幔源區(qū)。相對較高的Sr同位素初始值可能是由于后期洋底蝕變或后期綠片巖相變質造成的。

2.3.4 形成時代

付長壘等(2014)報道了拉脊山口輝綠巖墻的鋯石年齡為491±5Ma。我們在細粒輝長巖中選取的鋯石為無色透明的自形晶體，CL圖像顯示具有典型的基性巖漿成因特征，利用LA-ICP-MS方法獲得鋯石206Pb/238U加權平均年齡在525±3Ma，因此拉脊山大洋高原型蛇綠巖的時代為晚寒武紀。

2.4 巖石成因和構造環(huán)境分析

2.4.1 地幔潛能溫度

地幔潛能溫度為地幔物質不經(jīng)歷熔融作用絕熱上升至地表具有的溫度(McKenzie and Bickle, 1988)。由于具有高Mg含量的玄武巖與初始地幔產(chǎn)生的熔體具有相近的成分，因此常被用來推測地幔熔融條件以及地幔組成(Larsen and Pedersen, 2000)。

圖6 拉脊山-永靖蛇綠巖中熔巖的構造判別圖解Fig.6 Discrimination diagrams for mafic lavas from the Lajishan-Yongjing ophiolite

一般認為，苦橄巖的成分可以近似代表初始巖漿的成分。通過使用PRIMELT3 (Herzberg and Asimow, 2015)，我們選擇與初始巖漿成分最接近的苦橄巖成分來進行計算，獲得地幔潛能溫度為1489～1600℃(地幔潛能溫度的計算公式為：Tp(℃)=1025+28.6MgO-0.084×MgO2, Herzbergetal., 2007), 明顯高于洋中脊上地幔的潛能溫度(～1350℃, Korenaga, 2008; Davies, 2009)，并與夏威夷地區(qū)的地幔潛能溫度相近(1500～1600℃，Herzbergetal., 2007; Leeetal., 2009)，表明巖石形成時期的地幔具有熱異常的特征。

2.4.2 拉脊山-永靖蛇綠巖形成于洋底高原的判定

通過上述詳細的巖石學和地球化學等方面綜合分析，我們認為，拉脊山-永靖蛇綠巖地體是寒武紀與地幔柱活動相關的洋底高原，或者洋底大火成巖省。證據(jù)如下：

(1)巖石組合：拉脊山-永靖蛇綠巖地體由大量熔巖 (包括厚層塊狀和枕狀玄武巖) 組成，代表巨量巖漿快速噴發(fā); 地幔橄欖巖和堆晶巖系出露較少，高鎂苦橄巖的發(fā)現(xiàn)確證了是與地幔柱有關的洋底高原。

(2)地球化學和同位素特征：微量元素地球化學特征表明，拉脊山蛇綠巖地體的亞堿性玄武巖、堿性玄武巖以及苦橄巖這三類巖石均具有與富集洋中脊玄武巖(E-MORB)和洋島玄武巖(OIB)相似的地球化學特征，富集大離子親石元素和高場強元素，在Nb-Zr-Y圖解中，大部分樣品分布于板內(nèi)堿性巖(AI)和板內(nèi)拉斑玄武巖(AII)區(qū)，少量在E-MORM區(qū)，從Th/Yb-Ta/Yb圖解中(圖6a)明顯可以看出，亞堿性玄武巖與E-MORB具有相似的地化特征；堿性玄武巖同OIB具有相似的地化特征；苦橄巖成分投點在OIB與E-MORB成分之間(Sun and McDonough, 1989)。如圖6b所示，洋島玄武巖(OIB)中的Nb/Ta比值不受Zr/Hf比值變化的影響而具有一個相對固定的值(Pf?nderetal., 2007)。此外，在Nb/La-Nb/Th圖解(圖6b)中，將研究樣品與全球其他地區(qū)的洋底高原玄武巖做比較，大部分樣品落入全球洋底高原地化區(qū)域內(nèi)，苦橄巖同典型的科馬提巖具有相似的地化特征。在圖6c和6d兩個構造判別圖解中，亞堿性拉斑玄武巖主要分布于E-MORB區(qū)域，堿性玄武巖分布于洋島玄武巖(OIB)或板內(nèi)堿性玄武巖(OIA)區(qū)，苦橄巖分布于二者之間的過渡區(qū)。這些地球化學特征與現(xiàn)代洋底高原玄武巖的地球化學特征一致，但與當代普通大洋中脊玄武巖(N-MORB)的地化特征具有明顯的區(qū)別，代表地幔柱活動的產(chǎn)物(Hofmann,1997)。

圖7 熬油溝地區(qū)蛇綠巖剖面圖Fig.7 Cross-section of the Aoyougou ophiolite

(3)地幔潛能溫度：利用與初始巖漿成分最接近的苦橄巖成分，計算獲得地幔潛能溫度為1489～1600℃, 明顯高于洋中脊上地幔的潛能溫度，并與夏威夷地區(qū)的地幔潛能溫度相近(1500～1600℃)，表明巖石形成于高熱的地幔柱或熱點環(huán)境。

綜上所述，我們認為拉脊山-永靖蛇綠巖地體形成于寒武紀大洋板內(nèi)環(huán)境，是地幔柱活動的產(chǎn)物。

2.5 大道爾吉蛇綠巖

大道爾吉蛇綠巖位于甘肅肅北縣南東向約90km，主要由蛇紋石化地幔橄欖巖、含鉻鎂鐵-超鎂鐵堆晶雜巖和中基性火山巖，其中主體為大道爾吉鎂鐵-超鎂鐵質巖體，并發(fā)育有中等規(guī)模的鉻鐵礦礦床。近期，黃增保等(2016)對蛇綠巖的巖石組合、地球化學特征和形成時代進行了系統(tǒng)的分析。地幔橄欖巖顯示出原巖性質為強烈虧損的方輝橄欖巖；火山巖為拉斑質玄武-玄武安山巖。大道爾吉蛇綠巖中的鎂鐵-超鎂鐵質堆晶巖中Sm-Nd等時線的年齡為441±58Ma。據(jù)此，黃增保等(2016)認為大道爾吉蛇綠巖屬于SSZ型蛇綠巖，形成于弧后盆地環(huán)境。

2.6 木里蛇綠巖

木里蛇綠巖位于南祁連俯沖增生雜巖帶的中部地區(qū)，木里鎮(zhèn)西側，出露面積約為20km2。由于該地區(qū)地處高海拔區(qū)域，且交通狀況較差，使得該地區(qū)研究工作也相對開展較少。Yanetal. (2019)對該地區(qū)的蛇綠巖和島弧火山巖進行了綜合的研究。木里蛇綠巖的巖石組合包括蛇紋巖、純橄巖、堆晶輝長巖、玄武巖、斜長花崗巖和硅質巖。蛇紋巖中的鉻尖晶石的成分顯示其介于弧前地幔橄欖巖和深海地幔橄欖巖之間。木里蛇綠巖中輝長巖和斜長花崗巖的給出的年齡集中在為539～522Ma，代表了洋殼的形成時代(Yanetal. 2019)。

3 中部托勒山洋中脊型蛇綠巖帶

中部蛇綠巖帶沿托勒山脊展布，從北西的熬油溝經(jīng)玉石溝，祁連(東草河)延伸到東南的永登地區(qū)(圖1), 貫穿整個祁連造山帶。巖相學和地球化學研究表明中部蛇綠巖帶的玄武質巖石類似現(xiàn)今的正常型大洋中脊玄武巖(N-MORB)和富集型大洋中脊玄武巖(E-MORB)，因此代表洋中脊產(chǎn)生的洋殼。堆晶輝長巖的巖漿鋯石年齡在496～550Ma。該蛇綠巖帶的3個典型代表分別為熬油溝蛇綠巖、玉石溝蛇綠巖和東草河蛇綠巖。

3.1 熬油溝-二只哈拉大坂蛇綠巖

熬油溝蛇綠巖組合位于中部蛇綠巖帶的西側。它由強烈破碎的蛇紋巖及輝長巖-粒玄巖組成，與朱龍關群火山-沉積巖為斷層接觸(圖7)。肖序常等(1978)首次將該蛇綠巖確定為前寒武紀。張招崇等(2001)報道了蛇紋巖中的角閃巖塊體的鋯石SHRIMP年齡為1470～1780Ma，認為該蛇綠巖為元古代蛇綠巖。最新的研究相振群等(2007)發(fā)表了更為年輕的輝長巖樣品的鋯石SHRIMP年齡為504±6Ma，同時，Songetal. (2013)也報道了相似的年齡，說明這套蛇綠巖形成于早古生代而不是元古代。野外調(diào)查和玄武巖主量和微量元素地球化學研究表明，朱龍官群碳酸鹽巖互層的基性火山巖并不是熬油溝蛇綠巖的組成部分，而是新元古代大陸裂谷環(huán)境形成的溢流玄武巖-沉積巖系列，鋯石年齡為600～583Ma, 可能反映秦祁昆洋 (或原特提斯洋)打開時間約為580Ma (Xuetal., 2015)。

3.1.1 巖石組合

超基性巖 熬油溝地區(qū)與蛇綠巖有關的地幔橄欖巖位于剖面的南側，它們完全蛇紋石化并沿著逆沖斷層有強烈變形, 單獨或與輝長巖混雜于一起呈構造巖片廣泛產(chǎn)出于造山帶西段地層中。除尖晶石外，其他礦物均已蝕變。尖晶石成分具有偏低的Cr#和較高的Mg#，與現(xiàn)代深海橄欖巖的范圍一致(Dick and Bullen, 1984)，說明蛇紋巖的原巖來自于虧損程度相對較低的大洋巖石圈地幔。

輝長巖和粗玄巖 在熬油溝剖面中輝長巖和粗玄巖以400m厚的巖層出現(xiàn)，其南部邊界是強烈變形的蛇紋質片巖。從南向北，這些巖石在巖性上表現(xiàn)出從粗粒堆晶輝長巖到細粒均質輝長巖，再到具有輝綠結構的輝綠巖。本區(qū)蛇綠巖組合中未發(fā)現(xiàn)超基性的堆晶巖。

圖8 祁連山中部洋中脊型蛇綠巖帶玄武質熔巖/輝綠巖的TAS和AFM分類圖解 數(shù)據(jù)來源：史仁燈等, 2004; 侯青葉等, 2005，曾建元等, 2007；Song et al., 2013，李冰等, 2016；圖9同F(xiàn)ig.8 TAS and AFM diagrams for classification of diabase and basaltic lava in ophiolite in the middle ophiolite belt

圖9 中部托勒山蛇綠巖帶玄武巖多元素蛛網(wǎng)圖Fig.9 Multi-element spider diagrams for diabase and basaltic lava in ophiolite in the middle Tuoleshan ophiolite belt

圖10 中部托勒山蛇綠巖帶玄武巖微量元素構造判別圖解Fig.10 Discrimination diagrams of basaltic rock of ophiolite in the middle Tuoleshan ophiolite belt

3.1.2 地球化學特征

熬油溝蛇綠巖的細粒輝長巖和粗玄巖具有一致的成分特點：SiO2<50%，TiO2為0.79%～1.13%，Al2O3為14.15%～14.37%，MgO為6.66%～7.72%，Na2O為2.1%～2.53%，K2O<0.5%，Mg#[=Mg/(Mg+Fe2+)]為0.58～0.65, 為典型的低鉀拉斑玄武巖(圖8)。它們的稀土元素REE和高場強元素HFSE含量略低于正常的洋中脊玄武巖，具有較平坦的球粒隕石標準化的稀土模式((La/Yb)N=1.05～1.24)，沒有Eu的異常(Eu*=0.93～0.96)，也沒有高場強元素的虧損(圖9a)。但Sr的變化(圖9a)可能與后期蝕變有關。在傳統(tǒng)的分類圖解中，所有的粒玄巖和細粒輝長巖樣品都投點在N-MORB區(qū), 在Ta/Yb-Th/Yb和Hf-Th-Ta圖解中，樣品的投點分布于N-MORB區(qū)域(圖10a, b)，表明巖石沒有受到俯沖帶活動元素Th的影響。

3.1.3 形成時代

我們分別在熬油溝和二只哈拉大坂的細粒輝長巖進行了鋯石年代學研究，鋯石多為短柱狀自形晶，干凈無色或淡黃棕色，寬度100μm左右，長寬比為1.5:1～2:1，鋯石的陰極發(fā)光圖像具基性侵入體所特有的模糊和寬的生長環(huán)帶特征。利用鋯石SHRIMP U-Pb定年方法，兩個細粒輝長巖定年分別獲得了206Pb/238U加權平均年齡為501±4Ma (MSWD=1.09)和495±4Ma (MSWD=0.98)，與相振群等(2007)所獲得的503.7±6Ma年齡一致。在兩個樣品中均沒有發(fā)現(xiàn)更老的或更新的年齡信息，結構類型單一的鋯石陰極發(fā)光圖像特征，我們可以確證熬油溝蛇綠巖的形成年齡為504～495Ma。

3.2 玉石溝蛇綠巖

玉石溝蛇綠巖套以逆沖到中祁連地塊前寒武結晶基底之上的推覆體產(chǎn)出。肖序常等(1978)基于同一序列中的沉積巖石中的化石，首先將它確定為形成于寒武紀的蛇綠巖套，隨后還有許多學者對其進行了深入研究(馮益民和何世平, 1995a, b, 1996; Song and Su, 1998; Suetal., 1999；史仁燈等, 2004; 侯青葉等, 2005; Songetal., 2009b)。玉石溝蛇綠巖的巖石組合為：地幔橄欖巖，超基性-基性(輝長質)堆晶巖，枕狀熔巖，并有一層紅色含放射蟲硅質巖，組成一個完整的大洋巖石圈剖面(圖11)。史仁燈等(2004)首次報道了輝長巖鋯石的SHRIMP年齡為550±17Ma。

3.2.1 巖石學和礦物學特征

地幔橄欖巖 玉石溝蛇綠巖套橄欖巖的的出露面積約25km2，呈透鏡狀，其南北兩側均以斷層為界，是北祁連縫合帶最大的地幔橄欖巖塊體。該地幔橄欖巖在空間上位于玉石溝蛇綠巖套底部，被解釋為玉石溝蛇綠巖套的地幔端員(馮益民和何世平，1995a; 張旗等, 1997; Song and Su, 1998; Suetal., 1999)。方輝橄欖巖是主要的巖石類型，少量的純橄巖和輝石巖以巖墻或巖脈形式在方輝橄欖巖中產(chǎn)出。方輝橄欖巖塊體為塊狀不等粒粗粒結構，礦物主要包括，橄欖石(約70%～85%)、斜方輝石(約10%～25%)、少量單斜輝石(1%～2%)和富鉻的尖晶石(1%)。橄欖石發(fā)育很好的扭折帶，與地幔流變關系密切(Song and Su, 1998; Caoetal., 2015)。橄欖石中發(fā)育大量的甲烷流體包裹體(Suetal., 1999; Songetal., 2009b), 與俯沖帶氧化還原反應形成的流體循環(huán)有關。

圖11 玉石溝蛇綠巖平面圖(據(jù)Song et al., 2013)Fig.11 Geological map of the Yushigou ophiolite suite (after Song et al., 2013)

電子探針分析表明，與東太平洋洋中脊的深海橄欖巖(Niu and Hékinian, 1997)相比，玉石溝的方輝橄欖巖的礦物成分比東太平洋快速擴張脊深海橄欖巖中最虧損樣品更虧損，橄欖石具有非常高的Fo值(91～93)，明顯高于正常大洋地幔橄欖巖的Fo值(89～91)，尖晶石具有同樣具有比大洋地幔橄欖巖高的Cr#值(0.58～0.67)，與強烈虧損的弧前方輝橄欖巖類似(Songetal., 2009b), 反映大洋地幔具有很高的部分熔融程度，有可能與地幔柱地幔的部分熔融有關。

堆晶序列 輝長巖是堆晶序列中的主要巖石類型，可見清晰的堆晶巖層(斜長石和輝石的成分變化)。兩層蛇紋石化純橄巖產(chǎn)出于堆積序列底部，其中發(fā)育有大型塊狀鉻鐵巖礦床。二輝石巖和蘇長巖也產(chǎn)出在該序列的下部。

枕狀玄武巖 枕狀玄武巖產(chǎn)出在剖面的南部，代表蛇綠巖的上部。在剖面中最厚可達4km。大部分樣品都保留有很好的枕狀構造，枕的直徑在0.2～1.5m。在枕狀熔巖中有一些輝綠巖墻侵入。

3.2.2 巖石地球化學特征

地幔橄欖巖 玉石溝地幔橄欖巖的全巖地球化學數(shù)據(jù)顯示了高虧損的地球化學特征，即，高MgO (～46%)、低FeO (7.13%～8.%)和非常低的TiO2(<0.01%), Al2O3(0.40%～0.65%), CaO (0.30%～0.54%) 和Na2O (<0.05%)含量。球粒隕石標準化的稀土模式和原始地幔標準化的多元素蛛網(wǎng)圖都顯示U型特征，表明大離子親石元素和輕稀土的再富集(Songetal., 2009b)。

輝長巖 地球化學分析表明輝長巖富Ba、Sr、Eu，但是由于較高的斜長石/輝石比值，REE和HFSE元素的含量相對較低。

枕狀熔巖和巖墻 如圖8所示，玉石溝蛇綠巖的枕狀和巖墻熔巖為拉斑玄武巖成分，稀土模式圖較平坦，輕微富集輕稀土((La/Yb)N=1.01～2.56)，Eu有微弱的負異常(Eu/Eu*=0.77～1.0)。在原始地幔標準化的微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖9b)，所有的枕狀熔巖都有與現(xiàn)今的E-MROB類似的模式。輝綠巖樣品具有相對較高的SiO2和MgO (10.15%)，低TiO2和稀土總量，Sr比較富集，說明可能有斜長石的堆晶。

3.2.3 形成時代

我們進行了2個輝長巖樣品的鋯石定年，所獲得的鋯石晶體均無色自形，長軸長100～200μm，長寬比1:1～2:1。CL圖像顯示2個樣品中所有的鋯石晶體都有直而且寬的振蕩生長環(huán)帶，是輝長巖鋯石的典型特點。樣品Q5-56的鋯石中U含量為1290×10-6～2294×10-6，Th為759×10-6～1641×10-6，Th/U為0.58～0.84。10顆鋯石顆粒的SHRIMP數(shù)據(jù)分析得出206Pb/238U表面年齡為530～566Ma，加權平均年齡為548±9Ma (MSWD=1.9)，與史仁燈等(2004)報道的年齡一致。樣品Q5-57的鋯石中U含量為241×10-6～3880×10-6，Th為193×10-6～5660×10-6，Th/U為0.76～2.09。11顆鋯石顆粒的206Pb/238U表面年齡為516～555Ma，加權平均年齡為529±9Ma (MSWD=1.2)。

3.3 冰溝(東草河)蛇綠巖

冰溝蛇綠巖位于南蛇綠巖帶的中部，在祁連縣的南部約2km處的冰溝，曾建元等(2007)稱之為東草河蛇綠巖。該蛇綠巖可以分為三部分：(1)下部蛇紋石化地幔橄欖巖塊體; (2)中部純橄巖-橄長巖-輝長巖堆晶系列; (3)上部的巖墻和枕狀熔巖。堆晶巖系列包括韻律的堆晶純橄巖、橄長巖、斜長輝石巖、輝長巖層，向上到均質輝長巖和輝長蘇長巖，再之上被席狀巖墻和枕狀玄武質熔巖覆蓋。這些巖石學特點表明東草河蛇綠巖形成于洋中脊環(huán)境。

圖12 祁連山大岔大阪蛇綠巖-玻安巖地體(據(jù)Xia et al., 2012 修改)Fig.12 Geological map of the Dachadaban ophiolite and boninite terrane (modified after Xia et al., 2012)

全巖的地球化學特征(數(shù)據(jù)來自曾建元等, 2007)表明橄長巖、斜長巖和輝長巖均具堆晶的成分特點，稀土和高場強元素含量較低，Ba、Sr、Eu正異常。剖面頂部的玄武質樣品包括席狀巖墻和枕狀熔巖在分類圖解為典型的低鉀拉斑玄武巖，其標準化的稀土模式圖和微量元素蛛網(wǎng)圖中都有典型的N-MORB特征(圖9d)。輝長蘇長巖中的鋯石206Pb/238U加權平均年齡在497±7Ma(曾建元等, 2007)。與熬油溝-二只哈拉大坂蛇綠巖的時代一致。

3.4 托勒山蛇綠巖帶的形成環(huán)境分析

橄長巖代表干體系下形成的巖漿房堆晶的產(chǎn)物，是大洋地殼的典型代表，在快速擴張的太平洋、慢速擴張的大西洋和印度洋中廣泛出現(xiàn)(Arai and Matsukage, 1996; Drouinetal., 2010)。東草河蛇綠巖中橄長巖的出現(xiàn)說明中部蛇綠巖帶是典型的大洋型蛇綠巖，與俯沖帶或弧后沒有關系。

在傳統(tǒng)的構造判別圖解中，如Nb-Zr-Y、Ti-V、Zr-Zr/Y，大部分玄武巖投點分布于N-MORB區(qū)域, 少數(shù)樣品分布于E-MORB區(qū)域(圖10)；在Ti-V圖解中，熬油溝粒玄巖和細粒輝長巖的Ti含量較低，反映受到拉斑質玄武巖巖漿結晶分異的影響，與典型的蛇綠巖上部巖系枕狀熔巖有一定的差別。在Th相關的圖解中，玉石溝部分樣品具有向CAB偏移的趨勢，表明可能有弱的大陸地殼成分的混染，但與俯沖帶流體無關。結合冰溝蛇綠巖中橄長巖的出現(xiàn)，說明該蛇綠巖帶形成于大洋環(huán)境，形成時代為550～495Ma。

4 北部走廊南山SSZ型蛇綠巖：從弧前擴張到弧后盆地形成

北部蛇綠巖帶位于祁連-白銀弧巖漿雜巖帶的北部，沿走廊南山的北坡，自東向西從景泰，經(jīng)肅南一直延伸到玉門之西，并被阿爾金左行走滑斷裂所穿切，與中部蛇綠巖帶平行伸展。該蛇綠巖帶中的蛇綠巖類型包括弧前型蛇綠巖和弧后盆地型蛇綠巖?；∏靶蜕呔G巖以大岔大阪玄武巖-玻安巖地體為典型代表，形成時間為517～487Ma，記錄了大洋初始俯沖和弧前/弧后擴張的過程?；『笊呔G巖的三個代表性蛇綠巖包括：西部的九個泉蛇綠巖，中部的扁都口蛇綠巖，東部的老虎山蛇綠巖。其巖相學和地球化學研究表明北帶的玄武質巖石地球化學上與現(xiàn)今的N-MORB類似(錢青等，2001a,b；Xia and Song, 2010；Songetal., 2013)，但巖石組合表明這些蛇綠巖組合形成于弧后拉張中心，屬于與俯沖有關的SSZ蛇綠巖(錢青等, 2001a, b; Xiaetal., 2003; Xia and Song, 2010)。北部蛇綠巖帶輝長巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為490～448Ma (宋忠寶等, 2006; Xia and Song, 2010；Xiaetal., 2012; Songetal., 2013)，比中部洋中脊型蛇綠巖的形成時代年輕很多。

4.1 大岔大阪弧前蛇綠巖-玻安巖地體(517～487Ma)

大岔大阪玻安巖系厚約4.5km，向北被石炭-二疊紀的沉積巖系同九個泉弧后盆地蛇綠巖帶隔開，向南逆沖到北祁連火山-俯沖雜巖帶之上(圖12)。馮益民和何世平(1995a，1996)最早根據(jù)大岔大阪細粒輝長巖+席狀巖墻(？)+枕狀熔巖的巖石組合將其確定為蛇綠巖組合，認為代表了弧間拉張洋脊擴張的產(chǎn)物。隨后的地球化學研究證實，上部的枕狀熔巖不具有正常洋中脊玄武巖的成分特點，而具有玻安巖的地球化學特征(陳雨等，1995)?？紤]到上下兩個巖石單元在巖石組合和地球化學性質存在較大的差異，以及大多數(shù)的玻安巖均報道產(chǎn)出于弧前有關的構造環(huán)境，大多學者將大岔大阪玻安巖系解釋為產(chǎn)于弧前環(huán)境的上部玻安質枕狀熔巖構造疊加到形成于弧后盆地環(huán)境的下部輝長-輝綠巖單元之上(張旗等，1997; Zhangetal., 1998)。因此，大岔大阪玻安巖系內(nèi)部各單元以及同其它巖系之間的野外相互關系對于理解其成因和地球動力學意義至關重要。與大岔大阪玻安巖系相關的巖石地層單元主要包括：以石英鈉長斑巖為主的中-酸性弧火山巖單元、下部弧前蛇綠巖(拉斑玄武巖-輝長巖)單元、上部的玻安質枕狀熔巖和不整合覆蓋在整個玻安巖系最上部的泥盆紀磨拉石建造。中-酸性弧火山巖單元中的石英鈉長斑巖以富Na貧K，高Si為特征，但缺乏同位素年代學數(shù)據(jù)，目前還無法確定它同大岔大阪玻安巖系之間是否為同一套巖石組合，是否具有成因上的聯(lián)系。

根據(jù)產(chǎn)狀、巖石組合和地球化學特征的差異，大岔大阪玻安巖系可大致分為下部蛇綠巖組合 (蛇紋巖+拉斑系列輝長巖-玄武巖)和上部玻安質枕狀熔巖兩個主要的巖石單元。二者接觸關系被覆蓋，可能有斷層發(fā)育。在玻安質枕狀熔巖單元的底部，巖枕變形強烈，被強烈壓扁，但是仍能觀察到巖枕中發(fā)育的氣孔構造；從整合面向上20～30m，巖枕變形程度逐漸變?nèi)?，變得容易識別。在兩個巖石單元之間未發(fā)現(xiàn)有沉積巖系的發(fā)育，指示前后火山活動的連續(xù)性或者處于沉積間斷。

4.1.1 巖石組合特征和礦物成分

下部弧前蛇綠巖單元 下部蛇綠巖單元厚約1km，主要由塊狀熔巖流、粒玄巖巖墻和少量細粒輝長巖侵入體(最寬處約100m)組成，局部可見柱狀節(jié)理。其中見有兩個蛇紋巖塊體，但未見有層狀輝長巖和鎂鐵質堆晶雜巖體出露。熔巖和巖墻整體以無斑隱晶質結構為主，在個別較粗粒的樣品中可見自形的斜長石或輝石斑晶 (或假象) 分布在亞輝綠結構-間粒結構的基質中，巖石中硫化物礦化現(xiàn)象明顯。

上部玻安巖單元 上部玻安巖單元厚約3.5km，整合覆蓋在下部拉斑玄武巖-輝長巖單元之上，以發(fā)育很好的枕狀熔巖為主，同時含少量的單個輝綠巖巖墻和輝長閃長巖侵入體。巖枕直徑0.5～1.0m，普遍發(fā)育氣孔或杏仁體構造。巖枕最外部為淬火和快速冷凝的玻璃質邊，氣孔/杏仁體形成同心環(huán)狀構造。氣孔帶的厚度為6～10cm，比普通的洋中脊玄武巖氣孔帶厚度(0.5～1cm)要寬，反應了巖漿中高的揮發(fā)分含量和相對較淺水下噴發(fā)環(huán)境。巖枕間未見遠洋或火山碎屑沉積，反映巖漿快速的噴發(fā)和流動(Xiaetal., 2012)。侵入體巖石占上部玻安質單元相當比例(約為10%)，以輝綠巖墻 (0.5～1m寬)或石英輝長閃長巖席(50～100m)的形式產(chǎn)出。

玻安質枕狀熔巖以貧斑晶的玻璃質結構為主(部分樣品為少量微晶和玻璃質共存)。一共采集的30個熔巖樣品中有6個樣品中含少量的斑晶(1%～2%)。斜長石和石英斑晶只在高度演化的樣品(比如SiO2>58%%)中出現(xiàn)。在蝕變較弱的樣品中，針狀輝石骸晶和羽狀橄欖石微晶無定向分布在蝕變的玻璃質基質中形成類似于科馬提巖中的鬁刺結構。鬁刺結構反映了巖漿的快速冷凝和橄欖石/輝石的快速成核。玻安質巖墻樣品以無斑的亞輝綠結構-間粒結構為主，玄武玻璃和小的他形的輝石顆粒充填在板片狀的斜長石微晶組成的格架中。偶爾在巖墻的邊部發(fā)現(xiàn)有氣孔分布。石英輝長閃長巖巖席侵入體具中-粗粒的輝長結構，以普通輝石和斜長石為主，石英含量最高至10%。

尖晶石礦物化學特征 在幔源巖漿演化的過程中，尖晶石通常作為巖漿最早階段結晶的礦物相，記錄了豐富的原始巖漿信息。同時由于具有抗風化和不易蝕變特點，因此尖晶石通常作為巖石成因和形成環(huán)境的非常有效的指示礦物之一(Dick and Bullen，1984；Kamenetskyetal., 2001)。在大岔大阪玻安巖系列中，尖晶石僅局限于成分相對原始的樣品中，比如MgO含量超過12%。尖晶石主要以紅棕色的單個自形晶產(chǎn)出。上部玻安質枕狀熔巖中的尖晶石具有非常高的Cr2O3(56%～61%)，低的Al2O3(9%～11%)和TiO2(0.1%～0.34%)含量，因此具有非常高的Cr#[=100×Cr/(Cr+Al)=78～82]和Mg#[=100×Mg/(Mg+Fe2+)=41～88]。尖晶石的這些成分特征反映了玻安質枕狀熔巖的相對原始的特征。在尖晶石Cr#-Mg#圖解中，大岔大阪玻安巖的中的尖晶體石成分特征與形成于弧后盆地的高Ca玻安巖尖晶石成分類似(Xiaetal., 2012)(圖13)。

4.1.2 地球化學

(1)下部蛇綠巖單元的拉斑玄武巖

相對于上部枕狀熔巖單元，下部的拉斑玄武巖具有低的SiO2和MgO，但同時具有高的FeOT含量，在TAS圖解中主要分布于玄武巖區(qū)(圖14a)，在SiO2-FeOT/MgO的投影圖解中主要投在拉斑玄武巖范圍內(nèi)(圖14b)。最原始的熔巖或巖墻樣品具有相對較高的MgO (8.0%～8.7%)，Cr (350×10-6～400×10-6)和Ni (110×10-6～120×10-6)含量，可能代表了近原始的地幔母巖漿成分。

圖13 大岔大阪蛇綠巖這拉斑系列與玻安巖系列巖石中尖晶石成分圖解(數(shù)據(jù)引自Xia et al., 2012) (a) Cr#-Mg#圖解(弧前和弧后玻安巖的界限據(jù) Xia et al. 2012)；(b)尖晶石Al2O3-TiO2圖解Fig.13 Spinel compositions of the Dachadaban ophiolite-boninite (data from Xia et al., 2012)

圖14 大岔大阪拉斑玄武巖-玻安巖成分圖解(數(shù)據(jù)引自Xia et al., 2012) (a)全巖硅堿(TAS)分類圖解；(b) FeOT/MgO-SiO2圖解(據(jù)Miyashiro, 1973); (c) Ti-V圖解；(d) Zr-Zr/Y圖解Fig.14 Compositional diagrams for the two rock units of the Dachadaban ophiolite and boninite (data from Xia et al., 2012)

在球粒隕石標準化稀土元素圖解中，下部拉斑玄武巖單元樣品表現(xiàn)出輕稀土虧損，中-重稀土平坦的稀土元素配分模式(圖15a)。球粒隕石標準化的(Ce/Sm)N比值介于0.7～1.0，平均值為0.87，比正常的洋中脊玄武巖(N-MORB)平均值0.78 (Arevalo and McDonough，2010) 略高。同時，下部拉斑玄武巖單元樣品比正常的洋中脊玄武巖(N-MORB) (17倍球粒隕石)表現(xiàn)出更高的稀土元素絕對含量(22～26倍球粒隕石)。沒有明顯的Eu元素異常。在原始地幔標準化的多元素蛛網(wǎng)圖上，下部拉斑玄武巖單元樣品整體上表現(xiàn)出類似于N-MORB的形態(tài)：高場強元素(Nb、Ta、Zr、Hf和Ti)，相對于臨近的元素表現(xiàn)出一致性；此外表現(xiàn)出不同程度的Pb和Sr的虧損(圖15b)。

圖15 大岔大阪弧前蛇綠巖-玻安巖地體兩個主要巖石單元球粒隕石標準化REE模式圖(a)和原始地幔標準化多元素蛛網(wǎng)圖(b)(標準化值據(jù) Sun and McDonough, 1989) 數(shù)據(jù)引自 Xia et al., 2012Fig.15 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized multi-element diagrams (b) for the Dachadaban ophiolite-boninite terrane (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

(2)上部玻安巖單元

相對于下部拉斑熔巖單元，上部玻安質枕狀單元樣品具有明顯高的SiO2和MgO，但同時具有低的FeOT含量, 在TAS圖解中分布于玄武巖到安山巖的范圍，在SiO2-FeOT/MgO的投影圖解中，樣品均落入在鈣-堿系列中(圖14b)。在主量元素對MgO的變異圖解中，樣品之間均表現(xiàn)出較好的線性相關性，這表明他們是在同一巖漿房中有限程度結晶分異或者不同批次的，不同演化程度的巖漿批次混合的產(chǎn)物。相比下部拉斑玄武巖，上部的玻安質枕狀熔巖(巖墻)樣品具有高MgO (5.1%～22.6%)、Cr (最高1241×10-6)、Ni (最高417×10-6) 和SiO2(49%～61%)含量。高的MgO含量和高的Mg#(0.82～0.57)反映了樣品整體上相對原始的特征。此外，相比下部拉斑玄武巖，上部的玻安質枕狀熔巖和巖墻樣品具有非常低的TiO2(0.2%～ 0.5%)、FeOT(6%～10%)、CaO和Al2O3含量，這些主量元素特征同時反映了其地幔源區(qū)極端虧損的特征, 與稀土、微量特征和礦物成分得出的結果是一致的。

4.1.3 大岔大坂蛇綠巖-玻安巖地體的年齡和形成過程：初始俯沖、弧前擴張到弧后盆地形成

從下部弧前蛇綠巖單元最下部的輝長巖樣品獲得了鋯石U-Pb年齡為517±4Ma (MSWD=1.6), 在玻安巖系列輝長巖中獲得鋯石U-Pb年齡為487±9Ma (MSWD=0.4) (Xiaetal., 2012)(圖12)。結合孟繁聰?shù)?2010)報道輝長巖鋯石年齡505±8Ma(圖12)，大岔大阪蛇綠巖從早期的拉斑質玄武巖系列到晚期玻安巖系列經(jīng)歷了約30Myr的演化歷史。鋯石的U、Th含量和Th/U比值隨著年齡從517Ma、到505Ma、再到487Ma，體現(xiàn)出系統(tǒng)的降低的特征，反應了從拉斑質玄武巖-輝長巖到玻安巖熔體中的Th和U含量降低，也反映了熔融地幔源區(qū)逐漸虧損(Xiaetal., 2012)。

大岔大阪玻安巖則具有輕稀土虧損的稀土元素形態(tài)(圖15a)，說明了板片來源的流體/熔體對地幔楔源區(qū)的貢獻相對較弱，與IBM島弧輕稀土再富集的U-型玻安巖有明顯差別。大岔大阪玻安巖具有高的Ti/Zr比值，介于96～136范圍內(nèi)(平均112.5)，類似于原始地幔(116)和N-MORB (99)的比值(Arevalo and McDonough，2010)，同時也類似于阿曼、特羅多斯、北湯加弧-弧后盆地環(huán)境有關的玻安巖。因此，大岔大阪玻安巖的微量元素特征類似于原始地幔和N-MORB的Ti/Zr比值，最有可能繼承自先前虧損的地幔源區(qū)，而缺少板片來源的變質流體對輕稀土、Ti和Zr的改造。

大岔大阪蛇綠巖-玻安巖地體的年代學和地球化學特征為原特提斯洋(秦祁昆洋)的初始俯沖，弧前到弧后擴張過程及其地幔楔成分演化提供了最為直接的約束，我們可以將其劃分為: (1)初始俯沖-弧前擴張階段; 和(2)弧后盆地形成階段。

(1)初始俯沖和弧前擴張(517～505Ma)：下部蛇綠巖電源的拉斑質玄武巖-輝長巖地球化學特征顯示，相比于正常的島弧火山巖，俯沖早期的地幔楔是相對干的。俯沖早期地幔楔部分熔融產(chǎn)生的玄武質巖漿缺乏高場強元素(HFSE)的虧損和缺少大離子親石元素(LILE)的富集，不具有典型弧火山巖的地球化學特征，而整體地球化學特征類似于洋中脊玄武巖(MORB)。巖漿的產(chǎn)生方式以軟流圈地幔物質減壓熔融(decompression melting)為主，而不是像正?；』鹕綆r是以“濕”熔融(flux-melting) 方式為主。這一階段的巖漿作用產(chǎn)物以大岔大阪斑玻巖巖系下部的N-MORB至E-MORB拉斑玄武巖為代表，形成弧前蛇綠巖，反映大洋初始俯沖階段的弧前擴張。

(2)弧前擴張到弧后盆地形成(505～487Ma)：隨著俯沖作用的逐漸進行，俯沖板片的前沿遷移到弧下和弧后地幔楔時，板片脫水作用變得開始廣泛，地幔楔的水化和交代作用逐漸增強，但此時的地幔楔交代仍然不充分，不均勻，從而形成類似于中-Ti玻安巖的過渡性巖漿，它們無論是虧損程度，還是水化程度均介于下部拉斑玄武巖和上部低-Ti玻安巖之間。這一階段，“濕”熔融 (flux-melting) 對于巖漿的產(chǎn)生開始起著明顯的貢獻。

圖16 祁連山北部蛇綠巖帶玄武質熔巖的分類和構造判別圖解 (a) TAS分類圖解; (b) AFM圖解; (c) Ta/Yb-Th/Yb圖解；(d) Hf-Th-Ta圖解.數(shù)據(jù)引自Xia and Song (2010), Song et al. (2013)Fig.16 Discrimination diagrams for basaltic lava from the northern ophiolite belt, Qilian Orogen

隨著俯沖作用的繼續(xù)進行及俯沖帶的后撤，地幔楔的交代和水化變得廣泛和相對均一，形成的巖漿已經(jīng)具有明顯弧火山巖的地球化學特征，以大岔大阪玻安巖系上部低-Ti玻安巖。而熔融方式方面，減壓熔融和“濕”熔融起著同樣的貢獻。與此過程相伴隨的是，大量的俯沖帶流體/熔體在弧后拉張的早期，在俯沖板片更大的深度范圍內(nèi)大量釋放，并借助上涌底辟的軟流圈底辟體向上遷移。上部玻安巖單元大的成分變化反映了長期而復雜的熔體萃取，形成高度不均一化的地幔源區(qū)，并發(fā)生板片來源的含水流體/熔體對地幔楔的不同程度的交代作用。在上涌軟流圈絕熱底辟帶來的額外的熱量和板片來源的含水的流體/熔體，以及上覆板塊的強烈拉伸的多重有利因素下，虧損的、蛇紋石化的地幔橄欖巖經(jīng)歷第二階段的部分熔融導致了上部玻安巖在505～487Ma期間的巨量噴發(fā)。在此基礎上, 形成了北部SSZ型弧后盆地蛇綠巖帶。

4.2 九個泉蛇綠巖

九個泉蛇綠巖位于北祁連造山帶的中西段，距離甘肅省肅南縣城西約40km。九個泉蛇綠巖保存相對完整，長20km，寬2～3km，其主體沿擺浪河分布，在紅溝、白水泉溝、塔墩溝、石居里溝等多個剖面均有出露。向北，九個泉蛇綠巖被2～3km厚的志留紀復理石建造不整合覆蓋；向南，與藍片巖相變質的俯沖雜巖帶斷層接觸。俯沖雜巖帶從下到上，依次為硬柱石藍片巖帶、變硅質巖和輕微變形的火山沉積序列(Wuetal.，1993)，反映了逐漸減弱的變形和變質特征。同時，其巖石組合特征類似于九個泉蛇綠巖剖面的上部(Songetal.，2009b；Zhangetal.，2009)。地球化學研究證實九個泉蛇綠巖石中枕狀熔巖與俯沖雜巖帶硬柱石的藍片巖具有類似的主量元素、微量元素地球化學特征 (Songetal.，2009b)。對硬柱石藍片巖和綠簾石藍片巖中藍閃石和多硅白云母進行的Ar-Ar同位素定年結果顯示其高壓變質年齡為413～415Ma (Linetal.，2010)。綜合這些特征認為，俯沖雜巖帶可能代表了弧陸碰撞或者洋盆閉合晚期，經(jīng)歷過高壓變質折返回來的洋殼碎片。

圖17 北部SSZ型蛇綠巖中基性熔巖的球粒REE模式圖和多元素蛛網(wǎng)圖(標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989) 數(shù)據(jù)引自錢青等(2001a, b), Xia and Song (2010), Song et al. (2013)Fig.17 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized multi-element diagrams for the basaltic lava from the northern ophiolite belt (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

九個泉蛇綠巖由地幔橄欖巖、堆晶輝長巖、均質輝長巖、枕狀熔巖、火山角礫巖和少量的紫紅色硅質巖組成, 其上為厚層的雜砂巖，與典型大洋蛇綠巖巖石組合有明顯差別。地幔橄欖巖大多呈零星塊體分布，無固定層位，在輝長巖體的下部和噴出巖系列中均有出露，同時表現(xiàn)出強烈片理化和蛇紋石化。堆晶輝長巖、堆晶斜長石巖和堆晶輝石巖在剖面內(nèi)只有零星出露，未見有席狀巖墻群的出露。中部和上部的均質輝長巖、輝綠巖和枕狀熔巖構成了九個泉蛇綠巖的主體。分布在上部噴出巖系列無數(shù)的中-小型塞浦路斯型塊狀硫化物銅礦床和廣泛存在的蝕變巖指示了先前的洋脊裂谷體系和熱液循環(huán)系統(tǒng)的普遍發(fā)育(楊合群等，2000；宋忠寶等，2006)。九個泉蛇綠巖之上整合覆蓋一套由玄武質-玄武安山質熔巖和沉積巖組成的互層巖系，被稱為蛇綠巖上覆巖系(張旗等，1997；錢青等，2001b)。該巖系因含相當比例的沉積巖而與蛇綠巖的噴出系列相區(qū)別。

4.2.1 地球化學特征和形成年齡

本文用于地球化學分析的玄武巖-輝綠巖采自紅溝和塔墩溝剖面，樣品整體保存新鮮，具斑狀結構或無斑隱晶質結構。斑晶以斜長石和普通輝石為主(斑晶含量比例最高至20%，最大到1cm)，原生的Fe-Ti 氧化物普遍發(fā)育。橄欖石或者斜方輝石斑晶(或者蝕變產(chǎn)物)的普遍缺失，反映了這些樣品相對演化的性質。

在TAS分類圖解中(圖16a), 九個泉蛇綠巖玄武巖的SiO2含量介于45%～53%之間，全部落入玄武巖范圍，并主要分布于拉斑玄武巖區(qū)(圖16b)； MgO含量介于4%～8%之間(Mg#=0.25～0.58)；Al2O3含量在13%～18%之間；Fe2O3的變化范圍為 8.7%～15.26%；除1個樣品Na2O含量偏低(0.9%)，其余均分布在一個相對集中的范圍內(nèi)(2.2%～4.6%)；K2O含量大部分小于0.5%，為低鉀拉斑玄武巖，在主量元素特征上與洋中脊玄武巖很相似。其偏低的Mg#(MgO含量)和全堿(K2O+Na2O)、較高且變化較大的TiO2含量表明九個泉蛇綠巖中的噴出巖系列經(jīng)歷了相當程度的結晶分異作用。

九個泉蛇綠巖中的玄武巖-輝綠巖球粒隕石標準化稀土分配模式為輕稀土虧損到平坦，類似于N-MORB的稀土元素分布形態(tài)(圖17a)，表明九個泉蛇綠巖主要來源于虧損的地幔源區(qū)，這同時得到了蛇綠巖中的玄武巖虧損的Sr和Nd同位素特征的支持(εNd(t=490Ma)=7.9～8.0) (侯青葉等, 2005)。但所有樣品均具有Th、U富集，而Nb-Ta-Ti虧損的特征(圖17b), 說明受到俯沖帶流體的影響較強。

宋忠寶等(2007)首先報道了石居里溝輝長巖的鋯石U-Pb年齡為458±1Ma，Xia and Song (2010)報道了塔墩溝剖面的均質輝長巖樣品鋯石的SHRIMP定年結果，18個數(shù)據(jù)點的加權平均年齡為 490±5.1Ma (MSWD=1.06)，因此，九個泉蛇綠巖的形成年齡的跨度為32Myr。

4.2.2 九個泉蛇綠巖類型及其形成環(huán)境

長期以來，九個泉蛇綠巖的類型(SSZ/MORB型)及其形成環(huán)境(大洋擴張/弧后盆地) 是學者們關心的基本問題之一(馮益民和何世平，1995b；張旗等，1997; Xiaetal., 2003)。根據(jù)前人研究和我們的現(xiàn)有資料，我們認為九個泉蛇綠巖是典型的弧后盆地蛇綠巖，其證據(jù)和鑒別標志如下：

(1)九個泉蛇綠巖的巖石組合由蛇紋巖、堆晶輝長巖、細粒輝長巖、枕狀熔巖和塊狀熔巖、火山角礫巖、紅色和綠色硅質巖組成，并被厚層的雜砂巖覆蓋，與典型大洋蛇綠巖巖石組合明顯不同?；鹕浇堑[巖的發(fā)育說明有水上火山的爆發(fā)，大量的雜砂巖是近陸源火山碎屑巖在弧后盆地沉積的產(chǎn)物。

(2)稀土元素特征顯示與N-MORB和E-MORN類似的特征，輕稀土虧損到平坦，在N-MORB標準化蛛網(wǎng)圖中(圖17)，九個泉蛇綠巖中的噴出系列表現(xiàn)出不同程度的Rb、Ba、Th和U元素的富集(2～20倍于N-MORB)，高場強元素Nb和Ta明顯虧損，Zr和Hf表現(xiàn)出弱的負異常。

(3)由于Th元素是俯沖帶活動元素，是鑒別與俯沖帶相關蛇綠巖的最有效的元素之一(Dilek and Furnes, 2011)。在圖16c和16d中，九個泉蛇綠巖的玄武巖與洋中脊玄武巖的最大區(qū)別是具有高的Th含量和Th/Yb比值，使這些玄武巖的投點偏離了洋中脊-洋島玄武巖的趨勢，向島弧玄武巖轉化，說明受到俯沖帶位置的疊加混染。

這些巖石學和地球化學特征表明，九個泉蛇綠巖中的噴出巖系列主要來源于類似于洋中脊虧損的地幔源區(qū)，并具有俯沖帶成分的加入，說明弧后盆地中洋殼的發(fā)育趨向成熟。

4.3 扁都口蛇綠巖

扁都口蛇綠巖位于北部蛇綠巖帶的中部地區(qū)，主要包含枕狀和塊狀熔巖、輝長巖墻和凝灰?guī)r。這些火山巖內(nèi)部夾有層狀的砂巖、板巖和泥硅質巖組成的沉積巖序列。

塊狀和枕狀玄武巖成分為玄武質到安山質，SiO244.89%～57.45%，TiO20.36%～1.99%，F(xiàn)e2O38.4%～12.95%，MgO 5.61%～10.05%，Mg#(0.57～0.76)較高。這些地球化學特征與九個泉蛇綠巖一致(圖17a, b)。除了1個輝長巖和2個玄武巖樣品，大部分樣品相對于重稀土都比較富集輕稀土((La/Yb)N=2.88～26.44)。在原始地幔標準化的微量元素蛛網(wǎng)圖中，相對于高場強元素所以樣品都富集Rb、Ba、Th、U和輕稀土。幾乎所有的樣品都有顯著地Nb-Ta負異常和微弱的Zr-Hf負異常，與典型的島弧玄武巖類似(圖17)。

在傳統(tǒng)的分類圖解如Cr-Y圖解和Nb-Zr-Y圖解中，大部分玄武巖投點分布于MORB、VAB和WPB區(qū)域，而在Ta/Yb-Th/Yb和Hf-Th-Ta圖解中，樣品投點主要分布于VAB區(qū)域，說明俯沖帶對Th元素的增加 (圖16c, d)。兩個枕狀熔巖樣品化學成分具有高硅(54%～55%)、低TiO2(<0.5%), 低稀土含量，高Cr、Ni含量等特征，是較為典型的玻安巖，代表扁都口蛇綠巖形成于弧后盆地環(huán)境。

在扁都口蛇綠巖西北部的輝長巖樣品中獲得的鋯石具有清晰簡單的振蕩環(huán)帶。一些鋯石含有從圍巖中捕獲的殘核。LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結果表明，2個殘核的一致年齡2554±59Ma，2個殘核的年齡為917Ma和1256Ma，為格林威爾期巖漿作用的產(chǎn)物。這些元古代和太古代鋯石繼承殘核表明島弧基底和弧后盆地都是由大陸邊緣發(fā)展而來。25個鋯石顆粒得到的206Pb/238U年齡為470～488Ma，加權平均年齡為479±2Ma (MSWD=0.87)，代表該區(qū)的蛇綠巖套的形成年齡(Songetal., 2013)。

4.4 老虎山蛇綠巖

老虎山蛇綠巖位于北祁連縫合帶的東部，在甘肅省景泰縣的西南部約20km處。錢青等(2001a) 對該蛇綠巖的巖石組合、地球化學已經(jīng)進行過系統(tǒng)研究，夏林圻等(Xiaetal., 2003)報道了該蛇綠巖套的全巖的Sm-Nd等時線年齡為453.6±4.4Ma。

老虎山蛇綠巖套的巖石組合包括蛇紋石化的橄欖巖，約1.5km厚的輝長巖，塊狀輝綠巖、枕狀熔巖和沉積巖。蛇綠巖上部的沉積巖是紅色的富含放射蟲的泥硅質巖和不同厚度的板巖(<1m到數(shù)十米不等)，它們整合的產(chǎn)出在枕狀熔巖內(nèi)部。蛇綠巖的上部是具有細粒砂巖、砂泥巖、板巖韻律層的濁積巖，表明一個相對淺水的環(huán)境。志留紀的含礫濁積巖序列(礫巖、砂巖、泥巖)覆蓋在蛇綠巖之上。

化學分析表明老虎山蛇綠巖中的枕狀熔巖和塊狀輝綠巖主要是亞堿性拉斑玄武巖系列，SiO246.61%～53.30%，TiO20.93%～4.18%，MgO 4.09%～11.64%，Mg#的變化范圍為0.45～0.76。大部分玄武巖樣品為微弱的輕稀土富集模式，一個樣品為輕稀土富集模式，球粒隕石標準化的LaN/YbN比值為1.07～3.98。原始地幔標準化的微量元素蛛網(wǎng)圖模式與現(xiàn)今的N-MORB、E-MORB類似，部分樣品具有明細的Nb-Ta負異常(圖17a, b)。與枕狀玄武巖相比，粗粒的輝長巖具有相對較低的稀土濃度和清晰地Eu正異常，表明有斜長石的堆晶。

在傳統(tǒng)的分類圖解比如Nb-Zr-Y、Ti-V、Zr-Zr/Y中，大部分玄武巖投點分布于MORB、VAB和WPB區(qū)域，在Hf-Th-Ta圖解中，樣品投點分布于N-MORB和VAB區(qū)域(圖16c, d)，表明俯沖帶流體可能和玄武巖相互作用。老虎山蛇綠巖中硅質巖的稀土模式圖表明它的形成環(huán)境可能既不是大陸邊緣附近，也不是一個典型的張開的洋盆，而是弧后盆地(錢青等，2001a)。

從細粒輝長巖中鋯石的SHRIM定年結果表明，老虎山蛇綠巖的現(xiàn)成年齡為448.5±5Ma (MSWD=1.4)，明顯晚于肅南九個泉蛇綠巖的現(xiàn)成年齡，同時表明北部蛇綠巖帶的形成時限，即，祁連山弧后盆地的擴張時限至少為40Myr (Songetal., 2013)。

4.5 北部SSZ型蛇綠巖的意義：從弧前擴張到弧后盆地形成和演化

綜合上述資料，北部SSZ型蛇綠巖的形成和演化經(jīng)歷了弧前擴張階段和弧后盆地形成和演化兩個階段。

(1)弧前擴張階段：大洋板片大約在520Ma 開始俯沖，在弧前形成類似N-MORB的拉斑系列玄武巖-粒玄巖-輝長巖組合，隨俯沖帶的發(fā)展和后撤，地幔楔虧損程度的加強，在～490Ma出現(xiàn)弧后盆地性質的玻安巖。

(2)弧后盆地形成和擴張階段：九個泉SSZ型蛇綠巖的不同剖面內(nèi)，火山碎屑巖的大量出現(xiàn)及其與蛇綠巖組合的共存展示了從火山弧到弧后盆地的形成過程，蛇綠巖組合中粗粒輝長巖逐漸過渡到細粒輝長巖最后到玄武巖，這些特征說明了擴張脊下的巖漿房已經(jīng)發(fā)育完全。分布在上部噴出巖系列中同時代的無數(shù)的中-小型塞浦路斯型塊狀硫化物銅礦體和同生的斷裂體系說明了一個完全的弧后洋脊擴張體系在早奧陶紀(490Ma)左右可能已經(jīng)建立。同時九個泉蛇綠巖噴出巖(εNd(t)=+7.9～+8.0)與同一蛇綠巖帶中的石雞河蛇綠巖中玄武巖(εNd(t)=+7.4-+7.5)(劉曉煌等，2010)虧損的同位素特征同時也印證了上述的判斷。區(qū)域位置上，九個泉蛇綠巖向東延伸同造山帶中段的大紅溝蛇綠巖碎片和東端的老虎山蛇綠巖，向西延伸和石雞河蛇綠巖碎片一起組成了北祁連造山帶中俯沖-增生雜巖和島弧火山巖帶北面的一條巨型SSZ型蛇綠巖帶(馮益民和何世平，1996；夏林圻等，1996；Songetal., 2013)。夏林圻等(1995，1998)、Xiaetal. (2003)對蘇優(yōu)河和老虎山蛇綠巖中的玄武巖中的進行的Sm-Nd同位素定年結果為分別為465Ma和454Ma。這些數(shù)據(jù)表明，北祁連弧后洋脊擴張活動從早奧陶世一直持續(xù)到晚奧陶世。至奧陶紀末(～440Ma)到志留紀，北祁連進入到大洋閉合和盆地收縮階段，強烈的弧-陸或陸-陸碰撞使得弧后盆地快速抬升，規(guī)模急劇收縮，形成了從東向西綿延長達1000多千米，厚度為2～3km的中-晚志留紀的復理石建造和九個泉-老虎山弧后盆地蛇綠巖帶的共同保存于北祁連島弧巖漿雜巖帶的北邊。

5 結論

(1)祁連造山帶是典型的古大洋俯沖帶和陸緣增生型造山帶，帶內(nèi)發(fā)育三條不同類型的蛇綠巖帶，即：南部南祁連洋底高原型蛇綠巖帶，中部托勒山洋中脊型蛇綠巖帶，北部走廊南山SSZ型蛇綠巖帶。這些蛇綠巖帶記錄了原特提斯洋形成、發(fā)展和消亡的歷史進程。

(2)到目前為止，祁連山最老蛇綠巖為玉石溝蛇綠巖，形成年齡550Ma (史仁燈等，2004; Songetal., 2013), 也是目前西秦嶺、東西昆侖和祁連山所發(fā)現(xiàn)的最老蛇綠巖。結合祁連山一帶朱龍關群600～583Ma的裂谷型火山-沉積建造(Xuetal., 2015)，我們認為原特提斯洋的形成和擴張從580Ma開始。地球化學特征和堆晶巖系中橄長巖的產(chǎn)出證明中部蛇綠巖帶形成于大洋環(huán)境。

(3)南祁連洋底寒武紀(525～500Ma)高原型蛇綠巖的確定，證明了寒武紀原特提斯洋板內(nèi)地幔柱活動和大火成巖省的形成。洋底高原在俯沖過程中可以造成俯沖帶的阻塞，使俯沖帶反轉或后撤，形成新的洋內(nèi)島弧(Niuetal., 2003; Songetal., 2017)。橫貫于南祁連-西秦嶺的奧陶紀(470～440Ma)洋內(nèi)弧的形成是一很好的例證(Songetal., 2017; Yangetal., 2018, 2019)。

(4)祁連造山帶最早的俯沖可以限定為～520Ma (吳才來等, 2010; Xiaetal., 2012; Songetal., 2013; Chenetal., 2014)。北部蛇綠巖帶發(fā)育時間從517～448Ma，大岔大阪弧前蛇綠巖的形成(517～505Ma)代表了俯沖帶的初始俯沖和弧前擴張，而弧后特征玻安巖的發(fā)育以及九個泉-老虎山蛇綠巖的形成揭示弧后盆地從490Ma開始擴張到448Ma結束的歷史。

(5)蛇綠巖及弧火山巖的時空分布特征反映原特提斯洋的俯沖極性為向北為主的消減俯沖。

致謝感謝兩位匿名評審人和期刊編輯對本文的建設性意見。

謹以此文恭祝本文第一作者的導師肖序常先生90華誕暨從事地質事業(yè)70周年。先生教誨，受益終生。