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柴北緣托莫爾日特地區(qū)變基性火山巖年代學、地球化學特征及地質意義

2022-05-30 03:56王振強張照偉丁培超馮建之薛志強呂達鑫
巖石礦物學雜志 2022年3期
關鍵詞:火山巖鋯石玄武巖

王振強,張照偉,丁培超,馮建之,薛志強,呂達鑫

(1. 河南省地質礦產勘查開發(fā)局 第一地質礦產調查院,河南 洛陽 471023;2. 河南省金銀多金屬成礦系列與深部預測重點實驗室,河南 洛陽 471023;3. 自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室 西安地質礦產研究所,陜西 西安 710054)

蛇綠巖作為古洋殼巖石圈殘留的主要地質記錄,經常與高壓-超高壓變質帶一起出現(xiàn)在造山帶內,是古板塊匯聚邊界及大陸碰撞造山帶的重要標志(史仁燈,2005;王成善等,2005;孫立新等,2017)。柴北緣加里東期造山帶內發(fā)育典型的蛇綠巖和低溫高壓變質巖石組合,記錄了地殼物質從俯沖到構造折返的動力學過程,提供造山帶演化的重要信息,一直是國內研究的熱點之一(楊經綏等,2001;Yangetal.,2002;Xuetal.,2006;Songetal.,2006;Zhangetal.,2009;宋述光等,2011;張貴賓等,2012)。柴北緣加里東期造山帶中的蛇綠巖根據(jù)野外產出狀態(tài)可分為兩類:① 產于柴北緣高壓-超高壓變質帶中的蛇綠巖巖塊,與榴輝巖(榴閃巖)一起經歷了高壓-超高壓變質作用,包括蛇紋石化方輝橄欖巖、條帶狀超鎂鐵質到輝長質堆晶巖、原巖巖性為MORB的榴輝巖(張貴賓等,2005;Zhangetal.,2008),它們代表了俯沖的原特提斯洋主洋盆的殘骸(夏林圻等,2016);② 產于灘間山群中的蛇綠巖塊,主要由蛇紋石化橄欖巖、蝕變輝長巖、堆晶巖及輝綠輝長巖墻群組成。它們在空間上與島弧火山巖伴生,可能形成于削減帶之上,屬SSZ型蛇綠巖(王惠初等,2003;朱小輝等,2014)。

托莫爾日特地區(qū)的蛇綠巖,出露相對完整的巖石序列,包括變質橄欖巖類、超鎂鐵質巖-鎂鐵質巖類、大洋斜長花崗巖、變玄武巖和放射蟲硅質巖,形成于有限洋盆環(huán)境(韓英善等,2000)。孫延貴等(2000)根據(jù)托莫爾日特地區(qū)蛇綠巖與大洋巖石圈之間的顯著差異,認為托莫爾日特蛇綠巖不具備典型的洋殼特征,而是形成于陸殼基礎之上,即形成于裂谷階段的一種似蛇綠巖組合。因此,柴北緣托莫爾日特-塞壩溝蛇綠巖的構造屬性與形成環(huán)境等問題,尚未形成統(tǒng)一的認識。本次研究在詳細野外調查的基礎上,以托莫爾日特-賽壩溝蛇綠混雜巖帶內變基性火山巖為研究對象,結合巖石學、地球化學、同位素年代學等工作手段,探討其構造屬性與形成環(huán)境等問題,為研究柴北緣東段洋-陸匯聚作用時限和機制提供重要資料。

1 區(qū)域地質背景

柴北緣結合帶位于青藏高原的東北邊緣,北側為全吉地塊,南側為柴達木地塊,東起青海省都蘭縣的沙柳河,向西經德令哈、錫鐵山、魚卡、達肯大坂山,直至阿爾金斷裂帶附近的小賽什騰山,自東向西延伸超過700 km,由灘間山巖漿弧、柴北緣蛇綠混雜巖帶和魚卡-沙柳河高壓-超高壓變質帶等3個Ⅲ級構造單元組成,北部邊界斷裂為柴北緣斷裂(潘桂棠等,2009)。托莫爾日特蛇綠巖帶位于柴北緣結合帶的東部(圖1a),是柴北緣早古生代蛇綠混雜巖帶的組成部分,呈狹長帶狀延伸約19 km,出露寬度為1.1~1.9 km,南側與灘間山群變火山沉積巖系呈斷層接觸,北側被早志留世同碰撞花崗巖帶侵入(圖1b)。研究區(qū)內灘間山群大面積分布于賽壩溝蛇綠巖帶的南側,根據(jù)巖石組合及地球化學資料,將其分為變火山巖組和變火山-碎屑巖組,分別具有島弧火山巖和弧后盆地火山沉積巖系的構造屬性。緊鄰賽壩溝蛇綠巖帶的為變火山-碎屑巖組中的變基性火山碎屑巖和硅質巖,經歷了綠片巖相變質作用改造,變基性火山碎屑巖變質成為以綠簾片巖和綠泥片巖為主的綠片巖類(河南省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質礦產調查院,2017)(1)河南省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質礦產調查院.2017.青海省烏蘭縣賽壩溝地區(qū)1∶50 000查查香卡幅(J47E020009)、托莫爾日特幅(J47E020010)區(qū)域地質礦產調查報告.。

圖1 托莫爾日特-賽壩溝蛇綠混雜巖帶區(qū)域大地構造單元劃分簡圖(a)和地質簡圖(b)(2)河南省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質礦產調查院.2017.青海省烏蘭縣賽壩溝地區(qū)1∶50 000查查香卡幅(J47E020009)、托莫爾日特幅(J47E020010)區(qū)域地質礦產調查報告.Fig.1 Schematic diagram of division of tectonic units (a)and geological sketch (b)of ophiolite mélange belt in Tuomoerrite-Saibagou1—全新世沖積物;2—全新世洪沖積物;3—中新世油砂山組;4—晚泥盆世牦牛山組;5—灘間山群變火山-碎屑巖組變基性火山碎屑巖段;6—灘間山群變火山-碎屑巖組變碎屑巖段;7—灘間山群硅質巖段;8—蛇紋巖;9—輝長巖;10—斜長角閃巖;11—變安山巖;12—角閃片巖;13—變粉砂巖;14—變砂巖;15—中奧陶世英云閃長巖;16—早志留世似斑狀正長花崗巖;17—早志留世二長花崗巖;18—早志留世石英二長閃長巖;19—糜棱巖;20—采樣位置1—alluvial of Holocene;2—diluvial of Holocene;3—Youshashan Formation of Miocene;4—Maoniushan Formation of Late Devonian;5—metamorphic pyroclasts member in metamorphic volcanic-clastic group of Tanjianshan Group;6—clasolite member in metamorphic volcanic-clastic group of Tanjianshan Group;7—siliceous rock member of Tanjianshan Group;8—serpentinite;9—gabbro;10—hornblende schist;11—metamorphic andes-ite;12—hornblende schist;13—metamorphism siltstone;14—metasandstone;15—tonalite of Middle Ordovician;16—porphyritic syenogranite of Early Silurian;17—monzongranite of Early Silurian;18—quartz monzodiorite of Early Silurian;19—mylonite;20—sampling location

2 蛇綠巖帶組成及變火山巖巖石學特征

2.1 蛇綠巖帶組成

以中部北東-南西向沖溝為界,根據(jù)巖石組合可將蛇綠巖帶劃分為東西兩段。西段帶內巖性較為單一,主要包括由拉斑玄武巖經變質變形而成的灰綠色綠簾陽起片巖、黑色角閃片巖。東段巖石類型復雜,主要有蛇紋巖、輝石巖、輝長巖、(斜長)角閃巖、綠泥片巖、變安山巖、變砂巖等。上述巖石因受后期構造運動的破壞,各巖石單元之間均為構造接觸,呈透鏡狀小型構造巖片形式分布在拉斑玄武巖經變質變形改造形成的糜棱巖化角閃片巖和綠片巖基質之中,弱變形巖塊與強變形帶呈網狀分布,呈現(xiàn)構造混雜特點。構造巖片之間的構造接觸類型包括斷層接觸、韌性剪切帶或強劈理化帶等構造界面。

2.2 變火山巖巖石學特征

托莫爾日特-賽壩溝蛇綠混雜巖帶內變火山巖以角閃巖和斜長角閃巖為主,少量為蝕變玄武巖、綠泥石片巖、變英安巖,其分布見圖1,巖石特征見圖2。

圖2 托莫爾日特-賽壩溝蛇綠巖變基性火山巖組合野外特征及顯微照片(正交偏光)Fig.2 Metamorphic basic volcanic rocks and microscopic photos (crossed nicols)from Tuomoerrite-Saibagou ophiolite mélange belta—綠泥片巖;b,c—角閃片巖;d—角閃石定向排列;e—角閃石、斜長石定向排列;f—角閃石發(fā)生綠泥石化、絹云母化;Qtz—石英;Pl—斜長石;Hbl—角閃石;Chl—綠泥石;Ser—絹云母;Ep—綠簾石a—chlorite schist;b,c—hornblende schist;d—the hornblendes are arranged in orientation;e—hornblende and plagioclase are arranged in orientation;f—hornblende is etched into chlorite and sericite;Qtz—quartz;Pl—plagioclase;Hbl—hornblende;Chl—chlorite;Ser—sericite;Ep—epidote

(1)黑綠色糜棱巖化綠泥石英片巖(H6TM/PM012),巖石受到強烈的構造擠壓,礦物成分呈片理化定向分布。主要礦物成分為鈉長石(30%~35%)、石英(10%~15%)、綠泥石(35%~40%)、絹云母(15%~20%)。石英呈不規(guī)則粒狀,晶粒粒徑0.05~2.50 mm不等,大部分晶粒被拉長、變形、重結晶。斜長石呈它形柱狀,輕微絹云母化,長軸定向排列,粒徑0.5~3.0 mm。綠泥石呈顯微鱗片集合體定向分布于巖石中,片徑0.01~0.15 mm。絹云母顯微鱗片狀集合體,與綠泥石伴生,部分分布于破碎石英晶粒間隙,大致呈定向分布。含少量的磁鐵礦。

(2)灰綠色糜棱巖化蝕變玄武巖(H36/PM012),巖石具糜棱結構,定向構造。主要礦物成分為纖閃石(30%~35%)、綠泥石(35%~40%)、綠簾石(25%)、絹云母(2%~3%),其中纖閃石、綠泥石呈波浪狀定向分布。纖閃石呈纖維狀,纖維長約0.05~0.30 mm之間,主要交代原巖中的暗色礦物,部分具柱狀晶形。綠泥石為顯微片狀,由碾磨很細的暗色礦物變質而成。綠簾石為不規(guī)則微粒狀,粒徑0.01~0.1 mm,多呈微粒狀集合體定向分布。絹云母呈顯微鱗片狀,主要由基質中斜長石蝕變形成。

(3)灰黑色角閃片巖(TK006-16、TK006-18),粒狀柱狀變晶結構,片狀構造,巖石主要成分為角閃石(70%~75%)、石英(10%~15%)、綠簾石(5%~6%),副礦物為磁鐵礦、榍石。角閃石為半自形柱狀,粒徑0.1~2.0 mm,長軸連續(xù)定向排列。石英它形粒狀,壓扁拉長,長軸定向,粒徑0.5~1.0 mm。綠簾石為它形粒狀,粒徑0.1~0.2 mm。副礦物為少量的榍石和磁鐵礦。

(4)灰黑色斜長角閃片巖(TK009-4、TK009-10、H18-1/PM012、H23/PM012),粒狀變晶結構,片狀構造。主要礦物成分為角閃石(65%~70%)、斜長石(20%~25%)和少量石英(4%~5%)。角閃石為半自形柱狀,粒徑0.5~3.0 mm,長軸連續(xù)定向排列。斜長石它形柱狀,輕微絹云母化,長軸定向排列,粒徑0.5~3.0 mm。石英為它形粒狀,壓扁拉長,長軸定向,粒徑0.5~1.0 mm。副礦物為少量榍石和磁鐵礦,粒徑0.01~0.10 mm。

3 樣品采集及分析方法

3.1 樣品采集及位置

在托莫爾日特-賽壩溝蛇綠混雜巖帶采集了8件相對新鮮的樣品進行鏡下鑒定和化學分析,為減少巖石受變質變形作用的影響,樣品采集均優(yōu)選于片巖層中的大型殘留巖塊的核心部位。樣品分別采自托莫爾日特西(TK006)、托莫爾日特東(TK009)和石棉溝(PM12)3個地區(qū)的3條調查路線或剖面上,用于對該蛇綠混雜巖帶內的基性火山巖進行橫向對比分析。對其中的H6TM/PM012號樣品進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年。樣品坐標見表1。

表1 采樣坐標登記表Table 1 Sampling coordinate registration form

3.2 分析方法

巖石主、微量元素分析在華北有色地質勘查局燕郊中心實驗室完成,主量元素采用X射線熒光光譜法(XRF)測試,F(xiàn)e2O3、FeO采用氫氟酸-硫酸溶樣、重鉻酸鉀滴定容量法測定,分析精度優(yōu)于2%,微量元素使用等離子體質譜儀(ICP-MS)測試,分析精度優(yōu)于5%。

鋯石單礦物挑選由河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術有限公司完成,樣品按照常規(guī)粉碎淘洗后,經磁選和重液分離,然后在雙目鏡下人工挑選純度在99%以上的鋯石。鋯石制靶和陰極發(fā)光照相由北京鋯年領航科技有限公司完成。LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb測年在天津地質礦產研究所實驗室進行,使用標準鋯石91500進行分餾校正,激光束斑直徑35 μm,分析方法參見Liu等(2010),采用ICP-MS DataCal程序和Isoplot(ver3.0)程序進行數(shù)據(jù)處理(Ludwig,2003)。

4 分析結果

4.1 鋯石U-Pb定年

顯微鏡下觀察,鋯石顆粒均為無色透明,鋯石多呈長柱狀,晶體較小,自形程度較高,顆粒粒度一般為30~100 μm,柱狀鋯石的長寬比為1.5∶1~2.5∶1。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示多數(shù)鋯石具有清晰的韻律環(huán)帶結構(圖3),具有巖漿成因鋯石的典型特征(吳元保等,2004)。該樣品中鋯石無明顯的繼承核部,但個別鋯石顆粒發(fā)育較窄的生長邊,在進行測試時盡量避開生長邊,選擇顆粒大于30 μm的鋯石開展測年工作。樣品H6TM/PM012測定了35粒鋯石的35個測點,分析結果見表2,鋯石的U含量在38×10-6~538×10-6之間,平均值為175×10-6,鋯石的Th/U值在0.1~0.7之間。所有測點年齡較為集中,測點的206Pb/238U表面年齡介于484~475 Ma。在年齡諧和圖中(圖4),數(shù)據(jù)點集中分布于諧和線上或附近,加權平均年齡值為480.1±1.8 Ma,代表原巖的形成時代。

圖4 托莫爾日特-賽壩溝地區(qū)變玄武巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircons in meta-basalt from Tuomoerrite-Saibagou area

表2 托莫爾日特-賽壩溝蛇綠混雜巖帶變玄武巖鋯石LA-ICP-MS定年分析結果Table 2 LA-ICP-MS zircon dating result for meta-basalt from Tuomoerrite-Saibagou ophiolite mélange belt

圖3 賽壩溝地區(qū)變玄武巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 Cathodoluminescence images of zircons from meta-basalt from Saibagou area

4.2 主量元素

蛇綠構造混雜巖帶上不同位置采集的變玄武巖樣品的主量元素差異較小(表3、圖5a),SiO2含量為47.78%~50.01%,屬于玄武巖類;具有富鈉貧鉀的特點,K2O含量為0.04%~0.80%,Na2O含量為1.02%~4.20%,K2O含量遠低于Na2O,Na2O/K2O值為12.36~51.22,屬于鈉質火山巖;樣品中MgO含量較高,含量為4.52%~9.36%,TFeO的含量為8.00%~14.94%,與島弧拉斑玄武巖含量基本一致。在TFeO-ALK-MgO三角圖解中變基性火山巖樣品具有富鐵演化趨勢,為拉斑系列玄武巖(圖5b)。巖石Mg#為28.21~53.92,指示了巖漿噴發(fā)過程中經歷了結晶分異作用,巖石由演化的玄武巖漿形成。8個樣品的TiO2平均含量為1.08%,低于洋中脊玄武巖的平均值1.5%(Bevinsetal.,1984)。

圖5 托莫爾日特-賽壩溝蛇綠混雜巖帶變火山巖TAS圖解(a,據(jù)Le Maitre等,1989)及TFeO-ALK-MgO圖解(b,據(jù)Irving and Baragar,1971)Fig.5 TAS diagram(a,after Le Maitre et al.,1989)and TFeO-ALK-MgO diagram(b,after Irving and Baragar,1971)of meta-volcanics from Tuomoerrite-Saibagou ophiolite mélange beltF—副長石巖;U1—堿玄巖、碧玄巖;U2—響巖質堿玄巖;U3—堿玄質響巖;Ph—響巖;S1—粗面玄武巖;S2—玄武粗安巖;S3—粗安巖;T—粗面巖、粗面英安巖;R—流紋巖;Pc—苦橄玄武巖;B—玄武巖;O1—玄武安山巖;O2—安山巖;O3—英安巖F—foidite;U1—basanite-tephrite;U2—phonotephrite;U3—tephriphonolite;Ph—phonolite;S1—trachybasalt;S2—basaltic trachyandesite;S3—trachyandesite;T—trachyte,trachydacite;R—rhyolite;Pc—picrobasalt;B—basalt;O1—bassaltic andesite;O2—andesite;O3—dacite

4.3 微量元素及稀土元素

蛇綠混雜巖帶上不同地點的變基性火山巖微量元素含量差異較大(表3),在原始地幔標準化微量元素圖上,總體特征是相對富集大離子親石元素LILE(如Rb、Ba、U),尤其是變英安巖中的Rb、U、Ta的含量達到了初始地幔值的1 000倍以上,虧損高場強元素HFSE(如Nb、Ta、Th、Zr、Hf、P、Ti),既有軟流圈MORB成分特征又有俯沖帶環(huán)境形成的島弧火山巖地球化學特征的巖石;稀土元素總量變化較大,總體特征是輕重稀土元素不分異,不出現(xiàn)Eu異常(圖6)。

圖6 托莫爾日特-賽壩溝蛇綠巖帶變基性火山巖微量元素蛛網圖及稀土元素配分曲線(標準化值據(jù)Sun and McDonough,1989)Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spider diagrams and chondrite-normalized REE patterns of bimodal volcanics in the Tuomoerrite-Saibagou ophiolite mélange belt(normalization values after Sun and McDonough,1989)

表3 托莫爾日特-賽壩溝蛇綠混雜巖帶變火山巖的主量(wB/%)及微量(wB/10-6)元素含量Table 3 Major element(wB/%)and trace element(wB/10-6)compositions of meta-volcanics from Tuomoerrite-Saibagou ophiolitie mélange belt

托莫爾日特西TK006剖面上的2件樣品相對富集Rb、U,虧損元素Nb;稀土總量∑REE=74.4×10-6~79.2×10-6,輕重稀土元素基本不分餾,(La/Yb)N=0.89~1.37。托莫爾日特東TK009剖面上的2件樣品相對富集Ba、U、Sr、Hf,虧損Rb、Nb;稀土總量∑REE=52.6×10-6~66.9×10-6;TK009-10號樣品輕微虧損輕稀土元素,具有輕微“左傾”趨勢,顯示N-MORB的特點。石棉溝PM012剖面上的4件樣品相對富集Rb、Ba、U、Sr,明顯虧損Nb、Zr、Ti;稀土元素總量變化較大,∑REE=46.1×10-6~118.7×10-6,均值為83.6×10-6;(La/Yb)N=1.03~1.54。

5 討論

5.1 形成時代

原1∶5萬托莫爾日特幅區(qū)調報告(青海地質礦產勘查研究院,1998)(3)青海地質礦產勘查研究院.1998.青海省1∶50 000托莫爾日特幅(J47E020010)、沃日格達瓦幅(J47E020011)區(qū)域地質調查報告.認為賽壩溝東南側的花崗巖為蛇綠巖序列中的斜長花崗巖,并獲得Rb-Sr等時線年齡值為447±22 Ma。該套中粗粒斜長花崗巖分布面積達到了37 km2,呈大巖株形式出現(xiàn)在蛇綠巖帶的東南端,與典型蛇綠構造混雜巖帶中的斜長花崗巖在產狀及變形特征上完全不同。典型的洋中脊斜長花崗巖的特征是透鏡狀分布于蛇綠構造混雜巖帶內,或呈脈狀侵入于輝長巖中(徐學義等,2005;胡培遠等,2014;蓋永升等,2015)。并且本次在該套花崗巖中發(fā)現(xiàn)了大量的巖漿混合作用的標志,并測得花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為463.2±1.9 Ma(王振強,另文發(fā)表),時代為中奧陶世。根據(jù)該類花崗巖巖石礦物組成,參考國際地科聯(lián)推薦的侵入巖劃分方案,稱其為英云閃長巖較為合適,并且?guī)r石地球化學特征與陸緣弧花崗巖較為相似。朱小輝等(2015)針對托莫爾日特蛇綠巖帶中的輝長巖開展了同位素年代學研究,輝長巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為480±1 Ma。本次獲得的蛇綠混雜巖帶內賽壩溝地區(qū)變玄武巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為480.1±1.8 Ma。托莫爾日特-賽壩溝蛇綠巖帶中輝長巖與變玄武巖的鋯石U-Pb年齡都是480 Ma,限定賽壩溝蛇綠巖的形成下限為早奧陶世。

5.2 構造環(huán)境

本次通過大比例尺地質填圖在前人認為蛇綠巖序列上部深水沉積硅質巖中發(fā)現(xiàn)了“似竹葉狀構造”,此外在硅質巖沉積序列中的凝灰質砂巖中出現(xiàn)薄層狀礫石層,從沉積學角度判斷其形成于淺水高能環(huán)境,并非是前人認為的深海沉積物(青海地質礦產勘查研究院,1998)(4)青海地質礦產勘查研究院.1998.青海省1∶50 000托莫爾日特幅(J47E020010)、沃日格達瓦幅(J47E020011)區(qū)域地質調查報告.。對硅質巖進行了巖石地球化學研究,(Fe+Mn)/Ti、REE、Fe/Ti、MnO/TiO2等地球化學指標顯示了其具熱水沉積成因,并非遠洋生物成因,且形成于大陸邊緣構造環(huán)境(王振強,另文發(fā)表),區(qū)內蛇綠巖缺少上部深水沉積單元。托莫爾日特-賽壩溝蛇綠構造混雜巖帶南側為本次新厘定的灘間山巖群變火山-碎屑巖組,該巖組巖性組合較為復雜,既有拉斑玄武巖、粗玄巖、粗安巖等火山巖,又有熱水沉積硅質巖、火山噴氣成因條帶狀含鐵石英巖、灰?guī)r(大理巖)、長石砂巖、凝灰質砂巖。該套變火山-碎屑巖組總體反映火山沉積相-正常沉積的巖石組合,具有弧后盆地火山沉積巖系的特征。

本次通過對西托莫爾日特-賽壩溝蛇綠混雜巖帶開展詳細的研究,對該帶上的西托莫爾日特山北部、石棉溝西部、賽壩溝等3個地區(qū)變基性火山巖進行了系統(tǒng)的巖石地球化學研究與橫向對比。該蛇綠構造混雜帶上出露的角閃片巖、陽起片巖原巖主要為玄武巖,微量元素具有島弧火山巖分布型式,而稀土元素則具有洋中脊玄武巖(N-MORB)特征(圖6)。在玄武巖Ti/100-Zr-3 Y、2 Nb-Zr/4-Y和TiO2-10 MnO-10 P2O5構造環(huán)境判別圖解中,變基性火山巖樣品均投在島弧拉斑玄武巖范圍內(圖7)。與典型的大洋中脊玄武巖相比,樣品富集大離子親石元素LILE(如Rb、Ba、U),虧損高場強元素HFSE(如Nb、Ta、Th、Zr、Hf、P、Ti),又具有典型消減帶巖漿特征,尤其是變英安巖中的Rb、U、Ta的含量達到了初始地幔值的1 000倍以上。這種既有軟流圈MORB成分特征又有俯沖帶環(huán)境形成的島弧火山巖地球化學特征的巖石,通常為消減帶之上的弧后盆地次級擴張形成的弧后盆地玄武巖(BABB)所特有(Xuetal.,2003;朱小輝等,2014 ;楊婧等,2016)。而且蛇綠巖組分中的蛇紋巖、輝石巖、輝長巖、閃長巖與變基性火山巖較為相似,也具有洋中脊與島弧火山巖的雙重特點,與Pearce等(1984)和Dilek等(2003)劃分的俯沖帶型(SSZ)蛇綠巖特征基本一致。托莫爾日特蛇綠巖可能是形成于原特提斯洋向北俯沖導致的弧后拉張環(huán)境(圖8),其不能代表柴達木地塊與全吉地塊之間拼合的真正界線,二者之間的縫合帶應在南部的沙柳河—都蘭一帶,或者代表原特提斯洋的MORB型蛇綠巖已經俯沖消亡。

圖7 托莫爾日特-賽壩溝蛇綠混雜巖帶變基性火山巖Ti/100-Zr-3 Y圖解(a)、2 Nb-Zr/4-Y圖解(b)和TiO2-10 MnO-10 P2O5圖解(c)Fig.7 Ti/100-Zr-3 Y diagram(a)、2 Nb-Zr/4-Y diagram(b)and TiO2-10 MnO-10 P2O5 diagram(c)for metabasic volcanic rocks from Tuomoerrite-Saibagou ophiolite mélange belta—Ti/100-Zr-3 Y圖解(據(jù)Pearce and Cann,1973):A—島弧拉斑玄武巖;B—島弧拉斑玄武巖、鈣堿性玄武巖和MORB;C—鈣堿性玄武巖;D—板內玄武巖;b—2 Nb-Zr/4-Y圖解(據(jù)Meschede,1986):AⅠ—板內堿性玄武巖;AⅡ—板內堿性玄武巖和板內拉斑玄武巖;B—E-MORB;C—板內拉斑玄武巖和火山玄武巖;D—N-MORB和火山弧玄武巖;c—TiO2-10 MnO-10 P2O5圖解(據(jù)Mullen,1983):MORB—洋中脊玄武巖;OIT—洋島拉斑玄武巖或海山拉斑玄武巖;OIA—洋島堿性玄武巖和海山堿性玄武巖;CAB—島弧鈣堿性玄武巖; IAT—島弧拉斑玄武巖a—the illustration of Ti/100-Zr-3 Y(after Pearce and Cann,1973):A—island arc tholeiite;B—island arc tholeiite,calc-alkalic basalt and MORB;C—calc-alkalic basalt;D—intraplate basalt;b—the illustration of 2 Nb-Zr/4-Y(after Meschede,1986):AⅠ— intraplate alkali basalt;AⅡ—intraplate alkali basalt and intraplate tholeiite;B—E-MORB;C—intraplate tholeiite and igneous basalt;D—N-MORB and island arc basalt;c—the illustration of TiO2-10 MnO-10 P2O5 (after Mullen,1983):MORB—mid-ocean ridge basalt;OIT—ocean island tholeiite;OIA— ocean island alkali basalt;CAB—island arc calc-alkalic basalt;IAT—island arc tholeiite

圖8 早奧陶世托莫爾日特地區(qū)大地構造模式圖Fig.8 The tectonic pattern of Tomoerrite in the Early OrdovicianBABB—弧后盆地玄武巖;∈OT1—灘間山群變火山組;∈OT2—灘間山群變火山-碎屑巖組變碎屑巖段;Si—硅質巖BABB—basalt of backarc basin;∈OT1—metamorphic pyroclasts group of Tanjianshan group;∈OT2—metamorphic volcanic-clastic group of Tanjianshan group;Si—siliceous rock

6 結論

托莫爾日特-賽壩溝地區(qū)變玄武巖具有弧后盆地拉斑玄武巖的地球化學特征,代表了早古生代洋陸轉換過程中弧后盆地擴張脊巖漿活動的產物,屬于弧后盆地型蛇綠巖的組成部分。測得賽壩溝地區(qū)變基性火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為480.1±1.8 Ma,其形成時代為早奧陶世,可能表明原特提斯洋初始俯沖時間應早于480 Ma。

致謝感謝中國地質調查局天津地質調查中心實驗室周紅英教授級高工、郝爽工程師在LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb測年中提供的幫助;在成文過程中與中國地質調查局西安地質調查中心賈群子教授級高工和青海地質調查院王毅智教授級高級工程師進行過有益的討論,在此表示感謝。

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