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東準噶爾柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖年代學、礦物學特征及其地質意義

2022-06-27 09:12趙慶華白建科
地球科學與環(huán)境學報 2022年3期
關鍵詞:鋯石橄欖巖漿

趙慶華,黃 崗,白建科,陳 濤,徐 巖

(1. 河南開放大學 建筑工程與智能建造學院,河南 鄭州 450046; 2. 中國地質大學(北京) 地球科學與資源學院,北京 100083; 3. 陜西地礦區(qū)研院有限公司,陜西 咸陽 712000; 4. 中國地質調查局西安地質調查中心,陜西 西安 710054)

0 引 言

巖漿巖具有“深部探針”屬性,是地球深部作用的直接響應,而超鎂鐵質侵入巖作為來自地球深部巖石樣品的代表,為提供地球內部特別是殼幔直接信息發(fā)揮著重要作用。新疆東準噶爾造山帶作為中亞造山帶的重要組成部分,其古生代構造格局及洋盆演化與古亞洲洋擴張、俯沖、消減過程密切相關,是由增生雜巖和巖漿弧等地體拼貼而成的增生型造山帶。該造山帶內自北向南依次分布喬夏哈拉—布爾根、扎河壩—阿爾曼太和卡拉麥里3條蛇綠構造混雜巖帶,帶內出露眾多超鎂鐵質巖,然而它們大多數為蛇綠巖的組成部分。目前,東準噶爾地區(qū)報道的超鎂鐵質巖體僅為含銅鎳硫化物礦床的喀拉通克鎂鐵—超鎂鐵質巖體和吐爾庫班套雜巖體。與俯沖作用有關的含礦鎂鐵—超鎂鐵質巖體成因受到廣泛關注,而以阿拉斯加型巖體為代表、與板塊俯沖有關的鎂鐵—超鎂鐵質巖體組合,產出于獨特構造背景且以伴生鉑族元素礦化為典型特征,對此類巖體開展研究有助于理解島弧巖漿作用、幔源巖漿在殼內的分異以及殼-幔相互作用。另外,阿拉斯加型巖體及其大體同時形成的島弧或活動陸緣火山作用的分布有助于確定古板塊的俯沖方向。

課題組在東準噶爾柳樹泉地區(qū)開展區(qū)域地質填圖過程中,于卡拉麥里蛇綠構造混雜巖帶東北部英云閃長巖體中新填繪出超鎂鐵質巖體,巖性為橄欖輝石角閃石巖,呈大小不等的殘留體分布。本文通過對該巖體開展巖相學、鋯石U-Pb年代學和礦物化學等方面的研究,討論其形成時的溫壓條件和母巖漿性質與成分,結合區(qū)域地質構造特征,探討了成巖構造背景,從而為東準噶爾造山帶構造-巖漿演化提供新的約束。

1 區(qū)域地質背景

底圖引自文獻[18]圖1 東準噶爾卡拉麥里地區(qū)區(qū)域地質簡圖Fig.1 Geological Sketch Map of Kalamaili Area in East Junggar

新疆東準噶爾造山帶位于準噶爾盆地東北緣,北以額爾齊斯—瑪因鄂博大斷裂為界與阿爾泰造山帶相鄰,南以卡拉麥里—莫欽烏拉斷裂帶為界與準噶爾—吐哈地塊毗連,是由早古生代和晚古生代兩期造山作用形成的??ɡ溊锷呔G構造混雜巖帶或構造帶位于東準噶爾造山帶南部,夾持于南側將軍廟地塊和北側野馬泉復合島弧帶之間(圖1),是準噶爾古生代洋盆最終消亡的位置,對中亞造山帶的構造演化有重要意義。該構造帶主要由蛇綠巖殘片和泥盆紀—石炭紀構造基質或巖片等組成,可能包含了島弧增生雜巖、弧前或弧后沉積的復理石、蛇綠巖殘片等多種物質組分,具有典型的古洋盆殘片增生混雜巖特征。北側野馬泉復合島弧帶零星發(fā)育早古生代島弧侵入巖和火山-沉積巖,且被晚古生代弧盆和后碰撞構造背景下形成的火山-沉積巖系大面積覆蓋,廣泛發(fā)育后碰撞構造背景下的石炭紀—二疊紀花崗巖,總體具活動陸緣特征,進一步細分為金格爾達弧后沉積帶、野馬泉—庫普火山弧帶和卡姆斯特—柳樹泉弧前帶,柳樹泉(超鎂鐵質)巖體位于卡姆斯特—柳樹泉弧前帶內??ɡ溊飿嬙鞄蟼葹闇矢翣柕貕K,斷續(xù)出露中志留統(tǒng)白山包組、上志留—下泥盆統(tǒng)紅柳溝組至下中泥盆統(tǒng)卡拉麥里組,均為海相陸緣碎屑沉積建造,構成被動大陸邊緣沉積序列。大面積出露的石炭紀—二疊紀火山-沉積組合代表后碰撞期板內裂陷盆地的產物。中新生代地層廣泛分布于東準噶爾地區(qū),其中侏羅系是該地區(qū)煤炭資源主要賦存層位。

2 巖體地質及巖相學特征

2.1 巖體地質特征

東準噶爾柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖位于清水—蘇吉泉深大斷裂東北側。區(qū)內出露的地層主要為中泥盆統(tǒng)蘊都喀拉組[圖2(a)],巖性為灰綠色凝灰質細砂巖、粉砂巖、沉凝灰?guī)r夾少量凝灰質砂礫巖。區(qū)內侵入巖為早泥盆世橄欖輝石角閃石巖、早石炭世輝長巖和英云閃長巖、晚石炭世正長花崗巖和堿性花崗巖及各類中基性巖脈。其中,早泥盆世橄欖輝石角閃石巖在地表呈大小不等的殘留體和少量的捕虜體分布于晚泥盆世英云閃長巖體之中,分布相對集中,地表分布約10余個小巖體[圖2(b)、3(a)],大者可達70 m×45 m。野外可見橄欖輝石角閃石與英云閃長巖接觸界線凹凸不平,呈明顯互相穿插的關系[圖3(b)],且靠近英云閃長巖有結晶分異、巖漿晚期交代及發(fā)育橄欖輝石角閃石巖捕虜體的現象,表明兩者可能為侵入接觸關系;橄欖輝石角閃石巖不是包體,而是一次獨立巖漿活動的產物,后來又被較晚期英云閃長質巖漿侵入,成為了殘留體。

圖(a)底圖引自文獻[31]圖2 柳樹泉超鎂鐵質巖體地質簡圖Fig.2 Geological Sketch Map of Liushuquan Ultrabasic Complex

Ol為橄欖石;Cpx為單斜輝石;Opx為斜方輝石;Hbl為角閃石;Tr為透閃石;Pl為斜長石圖3 橄欖輝石角閃石巖典型宏觀照片及顯微鏡下圖像Fig.3 Typical Outcropping and Microscopic Photographs of Olivine Pyroxene Hornblendite

2.2 巖相學特征

柳樹泉超鎂鐵質巖體巖石類型為橄欖輝石角閃石巖,巖石呈深灰綠色,具中細粒半自形粒狀結構、粒狀鑲嵌結構、塊狀構造[圖3(c)]。巖石主要由角閃石(體積分數為45%~55%)、橄欖石(15%~20%)、單斜輝石(15%~20%)及少量斜方輝石(8%~10%)和斜長石(2%~3%)組成,副礦物有鉻鐵礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦等,與阿拉斯加型超鎂鐵質巖體組成礦物相似。角閃石多為褐色普通角閃石,多呈半自形長柱狀,粒徑為0.2~3.0 mm,發(fā)生透閃石化和綠泥石化,角閃石內部常包含或邊緣鑲嵌著橄欖石或單斜輝石,形成包橄結構(或海綿隕鐵結構)[圖3(d)],局部也可見角閃石充填于橄欖石或輝石孔隙間形成填隙結構。橄欖石呈半自形短柱狀或等軸粒狀,粒徑為0.2~2.5 mm不等,沿裂理多被蛇紋石交代,伴隨有磁鐵礦析出,部分橄欖石完全被纖維狀蛇紋石集合體交代,呈交代假象,有少量交代殘余,個別橄欖石具角閃石反應邊。輝石主要由單斜輝石(體積分數為15%~20%)及少量斜方輝石(8%~10%)組成,多呈不規(guī)則粒狀,個別呈半自形短柱狀,粒徑為0.5~4.0 mm不等,內部包含或邊緣鑲嵌橄欖石,形成包橄結構[圖3(e)]。斜長石主要為基性斜長石,呈半自形板柱狀,部分呈填隙狀分布于輝石和角閃石顆粒間,粒徑為0.2~2.0 mm,發(fā)生了較強烈的黝簾石化,個別隱約可見聚片雙晶[圖3(f)]。根據鏡下觀察可知各礦物的大致結晶順序為:橄欖石→斜方輝石→單斜輝石→斜長石→角閃石。

3 分析方法

鋯石挑選在河北省欣航測繪院有限責任公司測試中心完成,鋯石制靶和陰極發(fā)光(CL)照相在中國地質科學院礦產資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室完成,所用儀器為JEOL-JXA-8230,加速電壓為15 kV;電流為20 nA;束斑直徑為5 μm。鋯石U-Pb定年在中國地質大學(北京)地質過程與礦產資源國家重點實驗室礦床地球化學微區(qū)分析室完成。實驗中,采用Geolas 193準分子激光器進行剝蝕取樣,Thermo Fisher X Series Ⅱ型四級桿型等離子質譜儀測試離子信號強度。實驗中,采用NIST610作為元素含量外標,鋯石91500作為U-Pb同位素比值外標,鋯石GJ-1和Plesovice作為未知樣品的數據質量監(jiān)控標樣來進行分析。離線數據采用軟件ICPMSDataCal10.7完成。詳細數據處理方法見文獻[32] 。

礦物的電子探針分析是在中國地質調查局西安地質調查中心實驗測試中心完成。分析條件如下:儀器型號為JXA-8230,電壓為15 kV,電流為20 nA,束斑直徑為3 μm。采用Geikit軟件計算礦物端元組分。

4 結果分析

4.1 鋯石U-Pb年齡特征

東準噶爾柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖樣品(LSQ3TW)鋯石干凈、透明,形態(tài)上以長柱狀和短板狀為主,粒徑為80~120 μm。陰極發(fā)光圖像顯示這些鋯石絕大部分具較好的晶形,呈明顯的巖漿結晶韻律環(huán)帶或條帶結構(圖4)。本次獲得18個有效年齡數據,其分析結果見表1。鋯石Th、U含量(質量分數,下同)分別為(58~230)×10和(119~438)×10,Th/U值為0.43~0.93,均大于0.4,因此,這些鋯石應屬于典型巖漿成因鋯石。

表1 橄欖輝石角閃石巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結果Table 1 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Isotope of Olivine Pyroxene Hornblendite

圖4 橄欖輝石角閃石巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.4 CL Images of the Zircons of Olivine Pyroxene Hornblendite

橄欖輝石角閃石巖18個分析點均位于U-Pb諧和曲線上或附近的一個很小區(qū)域內[圖5(a)],Pb/U表面年齡為415~407 Ma,加權平均年齡為(410.9±3.5)Ma(平均標準權重偏差(MSWD)為0.15)[圖5(b)],代表橄欖輝石角閃石巖的結晶年齡,表明柳樹泉巖體是早泥盆世巖漿活動的產物。

圖5 橄欖輝石角閃石巖鋯石U-Pb年齡諧和曲線和年齡分布Fig.5 Concordia Diagram and Distribution of Zircon U-Pb Ages of Olivine Pyroxene Hornblendite

4.2 礦物化學特征

柳樹泉巖體中的橄欖石電子探針分析結果見表2。各氧化物成分在同一橄欖石顆粒的中心與邊緣變化不大,成分總體相對均勻。柳樹泉巖體中橄欖石總體具有較高的FeO含量(15.43%~18.01%)、MgO含量(42.41%~44.27%)和較低的CaO含量(0.000%~0.038%),Fo牌號(80.6~83.4)變化范圍較小,平均值為82.3,屬貴橄欖石;NiO含量為0.13%~0.29%,CrO含量(0.00%~0.06%)相對較少,反映母巖熔融程度較高。

表2 橄欖輝石角閃石巖中的橄欖石電子探針分析結果Table 2 EPMA Results of Olivine from Olivine Pyroxene Hornblendite

柳樹泉巖體中的單斜輝石和斜方輝石電子探針分析結果分別見表3、4。根據Morimoto等提出的輝石分類命名方案,在Q-J圖解[圖6(a)]中,輝石均位于Quad區(qū)域,表明它們均屬Ca-Mg-Fe輝石組。單斜輝石以高CaO含量(19.39%~24.63%)及低AlO含量(0.69%~3.03%)、TiO含量(0.03%~0.64%)為特征,與阿拉斯加型巖體的輝石特征相似。在Wo-En-Fs圖解[圖6(b)]中,單斜輝石主要位于透輝石區(qū)域內,說明本區(qū)單斜輝石以透輝石為主。斜方輝石具有高SiO含量(55.19%~56.52%)、MgO含量(29.50%~31.17%),及低TiO含量(0.01%~0.38%)、CaO含量(1.02%~1.59%)和AlO含量(1.43%~2.01%)為特征,En牌號為77.03~78.72,Wo牌號為1.87~2.96,Fs牌號為13.56~15.84,成分為古銅輝石。

表3 橄欖輝石角閃石巖中的單斜輝石電子探針分析結果Table 3 EMPA Results of Clinopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

柳樹泉巖體中的角閃石電子探針分析結果見表5。從表5可以看出:主成分變化不大,顯示出同一巖漿演化結晶作用的結果;角閃石具有較高的FeO含量(7.12%~8.27%)、MgO含量(15.62%~17.54%)、CaO含量(11.05%~12.25%)和AlO含量(10.50%~12.00%),較低的SiO含量(44.20%~46.03%)、NaO含量(1.83%~2.21%)和KO含量(0.20%~0.50%),并含有少量的CrO(含量為0.13%~0.96%)、CoO(0%~0.09%)和NiO(0.00%~0.14%)。按照國際礦物學協會(IMA)角閃石專業(yè)委員會提出的命名原則,柳樹泉巖體中角閃石(Na+Ca)值不低于1.5,且Na值低于0.5,判斷本區(qū)角閃石全部為鈣質角閃石。再由(Na+K)值、Mg/(Mg+Fe)值和T位的Si含量(TSi)對鈣質角閃石進一步分類,按照Leake等提出的角閃石分類方案(圖7),柳樹泉巖體中角閃石主要為鈣鎂角閃石和鎂質角閃石。

表4 橄欖輝石角閃石巖中的斜方輝石電子探針分析結果Table 4 EMPA Results of Orthopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

表5 橄欖輝石角閃石巖中的角閃石電子探針分析結果Table 5 EMPA Results of Amphibole from Olivine Pyroxene Hornblendite

Q值為Ca+Mg+Fe2+值;J值為2Na+值;Quad指Ca-Mg-Fe;底圖引自文獻文獻[34]圖6 輝石系列分類圖解Fig.6 Classification Diagrams of Pyroxenes Series

5 討 論

5.1 巖漿形成的溫壓條件

巖相學研究表明,柳樹泉超鎂鐵質巖體中橄欖石是最早結晶的礦物,而大量分布的角閃石是除斜長石外最晚結晶的礦物,因此,通過估算橄欖石和角閃石的結晶溫度可近似獲得巖漿結晶的溫度范圍。張招崇等提出母巖漿中的MgO含量可以利用堆晶相巖石中橄欖石最高Fo牌號(83.4)以及全巖組分計算獲得,本次計算得出與其平衡熔體的MgO含量為9.73%;根據邱家驤等提出的橄欖石結晶溫度公式,計算得到橄欖石結晶溫度約為1 225.1 ℃±26.0 ℃,該溫度值可以代表超鎂鐵質巖漿結晶的初始溫度。利用Ridolfi等提出的鈣質角閃石溫度公式計算得出柳樹泉巖體中角閃石結晶溫度為911 ℃~951 ℃(平均值為932 ℃),與利用Putirka提出的角閃石結晶溫度與其組分關系式計算得出的形成溫度(905 ℃~940 ℃,平均值為927 ℃)在誤差范圍內一致,同時與阿拉斯加型巖體中角閃石的形成溫度(815 ℃~1 025 ℃)相似。

圖件使用條件為:CaB值大于或等于1.50;(Na+K)A值小于0.50;CaA值小于0.50。底圖引自文獻[35]圖7 柳樹泉巖體中角閃石分類圖解Fig.7 Classification Diagram of Hornblende of Olivine Pyroxene Hornblendite

利用Ridolfi等提出的鈣質角閃石壓力公式,計算得出柳樹泉巖體中角閃石結晶時壓力為248~346 MPa(平均值為290 MPa);基于Schmidt利用角閃石中全鋁(Al)和壓力()相關性提出稍加修正的經驗公式,計算得出其壓力為259~364 MPa(平均值為328 MPa)。這兩種方法計算得到的柳樹泉巖體中角閃石結晶時壓力較為可靠;接著根據壓力計算深度,可獲得巖體侵位深度為9~13 km。

5.2 母巖漿性質與成分

研究表明,單斜輝石可以很好地反映母巖漿的成分特征。單斜輝石Si、Al可以作為確定母巖漿類型的標型元素。在AlO-SiO圖解[圖8(a)]中,柳樹泉巖體中單斜輝石數據點均投在亞堿性系列區(qū)域;在Ti-Al圖解[圖8(b)]中,數據點均位于拉斑玄武巖系列區(qū)域,表明柳樹泉巖體的母巖漿屬于拉斑玄武巖系列。巖相學特征顯示柳樹泉巖體中存在明顯的橄欖石和輝石堆晶,因此,可以利用橄欖石-熔體平衡原理估算進入巖漿房中熔體的MgO含量,即=((FeO)/(MgO))/((FeO)/(MgO))=0.30±0.03。其中,值隨著壓力的增加而增大,一般低壓取值為0.30,高壓取值為0.33,本次值取平均值0.315;((FeO)/(MgO))表示橄欖石中的(FeO)/(MgO);((FeO)/(MgO))表示熔體中的(FeO)/(MgO)。由于Fo牌號最高的橄欖石組分可能更接近于液相線橄欖石的組成,巖體中橄欖石最高Fo牌號()為83,利用公式(MgO)/(FeO)=0.560 95/(1-),采用全巖FeO平均含量(11.45%)估算出與其處于平衡狀態(tài)巖漿的MgO含量為9.87%,判斷其屬高鎂玄武質巖漿范疇。由于Fo牌號最高的橄欖石不能代表與原生巖漿平衡的最初液相線橄欖石,所以估算的MgO含量(9.87%)不能代表原生巖漿的MgO含量,只能約束原生巖漿MgO含量的下限。因此,柳樹泉巖體的母巖漿應該為亞堿性高鎂拉斑玄武巖系列。

利用Ridolfi等提出的利用角閃石分子式計算結晶時氧逸度和巖漿含水量的公式,計算得出柳樹泉巖體中角閃石結晶時氧逸度為△NNO+0.9~△NNO+1.8,平均值為△NNO+1.5,顯示高氧逸度特征(圖9);角閃石結晶時的巖漿房含水量很高(5.1%~7.0%,平均值為6.3%),與阿拉斯加型巖體的母巖漿特征相似,巖石中角閃石和磁鐵礦的廣泛分布進一步證實母巖漿的高含水量及高氧逸度的特性。橄欖石中Ca含量可用來研究幔源巖漿的含水程度,并且Ca含量受巖漿體系中水含量的控制,巖漿含水量越高,Ca越不容易進入橄欖石中。從富水的島弧巖漿中結晶的橄欖石要比相對貧水的板內巖漿中結晶的橄欖石,具有明顯更低的Ca含量。柳樹泉巖體中橄欖石的Ca含量(0%~0.038%)遠低于MORB和OIB中橄欖石斑晶的Ca含量,與島弧環(huán)境形成的阿拉斯加型Duke Island雜巖體中橄欖石的Ca含量接近[圖10(a)],表明其母巖漿含水量較高,這與巖石中普遍發(fā)育含水礦物角閃石的特征一致。多數人認為阿拉斯加型巖體由于上覆地幔楔受到俯沖熔/流體交代,造成地幔源區(qū)具有富水的特征。另外,角閃石礦物化學特征表現為高AlO含量(10.0%~11.4%)和高Al/Si值(0.22~0.23),在角閃石TiO-AlO圖解[圖10(b)]中,柳樹泉巖體中角閃石全部數據點落在幔源巖漿角閃石范圍內,進一步表明其是直接從幔源基性巖漿中結晶形成的。

綜上所述,柳樹泉巖體母巖漿為受到俯沖帶熔流體交代的地幔楔部分熔融形成的含水高鎂拉斑玄武質巖漿。

圖(a)底圖引自文獻[56];圖(b)底圖引自文獻[57]圖8 橄欖輝石角閃石巖中的單斜輝石Al2O3-SiO2圖解和Ti-AlⅣ圖解Fig.8 Diagrams of Al2O3-SiO2 and Ti-AlⅣ of Clinopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

fO2為氧逸度;底圖引自文獻[38]圖9 橄欖輝石角閃石巖中的角閃石結晶時巖漿溫度和氧逸度相關性Fig.9 Relationship Between Temperature and Oxygen Fugacity of the Magma When Amphiboles Crystallize from Olivine Pyroxene Hornblendite

5.3 成巖構造背景

柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖在巖石學、礦物學和巖漿性質等方面均不同于中亞造山帶東段形成于造山后碰撞背景下的鎂鐵—超鎂鐵質巖體,而與阿拉斯加型鎂鐵—超鎂鐵質巖體類似。柳樹泉巖體在礦物學上以富含鎂橄欖石、富含鈣透輝石的單斜輝石和分布廣泛的鈣質角閃石為特征。從巖相學特征和野外產狀來看,柳樹泉巖體由橄欖輝石角閃石巖組成,受巖體剝蝕和晚期英云閃長巖侵蝕的影響,未見巖相環(huán)狀結構,但巖相環(huán)狀結構并不是阿拉斯加型巖體的普遍特征,不能獨立作為判斷某個巖體是否為阿拉斯加型巖體的標志。普遍認為阿拉斯加型巖體形成于與板塊俯沖作用有關的島弧或活動陸緣背景,而單斜輝石的礦物成分經常用來判斷巖體形成的構造環(huán)境。柳樹泉巖體中單斜輝石礦物化學特征與島弧火山巖中單斜輝石的成分特征相近,以較低的AlO含量(0.69%~3.03%)和TiO含量(0.03%~0.64%)為顯著特征。島弧環(huán)境的堆晶巖中單斜輝石一般具有比拉張環(huán)境中單斜輝石更高的Al/Ti值(呈四次配位Al含量和占據單斜輝石八面體位置Ti含量的比值)。因此,通常利用Al-TiO圖解和SiO-AlO圖解來區(qū)分出島弧和裂谷有關的單斜輝石。從圖11可以看出,柳樹泉巖體樣品的單斜輝石主要落入阿拉斯加型Quetico巖體范圍內,并顯示出向弧堆晶趨勢的變化。另外,在單斜輝石F-F圖解(圖12)中,柳樹泉巖體中的單斜輝石成分點主要位于火山弧玄武巖和火山弧玄武巖+大洋玄武巖范圍內,因而推測柳樹泉巖體應形成于島弧構造環(huán)境,其巖體屬性為形成于俯沖階段的阿拉斯加型超鎂鐵質巖體。

圖(a)引自文獻[47];圖(b)引自文獻[52]圖10 橄欖輝石角閃石巖中的橄欖石和角閃石成因判別圖解Fig.10 Genetic Diagrams of Olivine and Hornblende from Olivine Pyroxene Hornblendite

底圖引自文獻[54]圖11 橄欖輝石角閃石巖中的單斜輝石SiO2-Al2O3圖解和AlZ-TiO2圖解Fig.11 Diagrams of SiO2-Al2O3 and AlZ-TiO2 of Clinopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

底圖引自文獻[55]圖12 橄欖輝石角閃石巖中的單斜輝石F1-F2圖解Fig.12 Diagram of F1-F2 of Clinopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

緊鄰柳樹泉巖體南側的卡拉麥里蛇綠構造混雜巖帶中輝綠巖鋯石U-Pb年齡為(416.7±3.2)Ma,輝長巖鋯石U-Pb年齡為(416.8±3.2)Ma和(406.8±1.8)Ma,揭示其代表的古洋盆在早泥盆世前已打開。北側泥盆紀地層具有弧-盆體系特征,存在島弧巖漿活動,南側中志留統(tǒng)—中泥盆統(tǒng)碎屑巖具有被動陸緣沉積特征,指示卡拉麥里古生代洋盆向北俯沖消減,與上述柳樹泉阿拉斯加型超鎂鐵質巖體形成于島弧構造環(huán)境的結論相一致。本次獲得的柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖鋯石U-Pb年齡為(410.9±3.5)Ma,表明形成時代為早泥盆世,與以構造巖片賦存于卡拉麥里蛇綠構造混雜巖帶中中基性火山巖年齡((404.5±1.9)Ma)在誤差范圍較為一致,暗示二者應為同期構造巖漿事件的產物,而且這些火山巖顯示類似馬里亞納弧火山巖的地球化學特征,被認為形成于洋內弧構造環(huán)境;卜國民等提出塔克札勒玄武巖具有島弧和洋中脊的過渡構造背景性質,認為其形成為弧前環(huán)境;劉希軍等認為鎂鐵質巖兼具有洋中脊玄武巖和島弧拉斑玄武巖的特征,提出其形成于受洋脊俯沖影響的島弧或弧前擴張環(huán)境;劉世杰等認為雙泉金礦中基性火山巖(玄武安山巖鋯石U-Pb年齡為(408.6±3.9)Ma)具有島弧火山巖的地球化學特征,并提出其可能形成于受洋脊俯沖影響的弧前拉張環(huán)境。上述研究成果均指示卡拉麥里地區(qū)早泥盆世可能發(fā)生了弧前擴張作用。柳樹泉巖體位于卡姆斯特—柳樹泉弧前帶內,結合上述礦物化學及相關判別圖解,推測其可能形成于弧前伸展的構造環(huán)境??傊鴺淙⒗辜有蛶r體的發(fā)現,表明卡拉麥里地區(qū)在早泥盆世存在洋殼俯沖作用,并可能經歷弧前擴張演化的過程。

新疆境內尤其是東天山地區(qū)發(fā)育了大量鎂鐵—超鎂鐵質雜巖體,賦存有豐富的巖漿銅鎳硫化物礦產資源,較典型的有黃山、圖拉爾根、香山、天宇和白石泉等礦床。阿拉斯加型巖體具有鉑族元素(PGE)礦化專屬性,但是這類巖體分布很少,如準噶爾西北緣的吐爾庫班套雜巖體和中天山峽東雜巖體被識別為阿拉斯加型巖體,并且具有高PGE含量特征,與世界范圍內典型阿拉斯加型巖體的鉑族元素礦化特征一致。本次新發(fā)現的柳樹泉巖體具有阿拉斯加型巖體的性質,地表雖未發(fā)現明顯的銅鎳礦化,但全巖樣品和橄欖石均具有較高的NiO含量(0.09~0.18%,未發(fā)表)。因此,對柳樹泉巖體及相關礦化的可能性應給予足夠的重視,建議對該巖體開展鉑族元素成礦評價工作。

6 結 語

(1)東準噶爾柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖在地表呈大小不等的殘留體分布于晚泥盆世英云閃長巖體之中,鋯石U-Pb年齡為(410.9±3.5)Ma,形成時代為早泥盆世。

(2)橄欖輝石角閃石巖主要造巖礦物為角閃石、橄欖石、單斜輝石及少量的斜方輝石和斜長石,副礦物為鉻鐵礦、尖晶石、磁鐵礦等。其中,橄欖石屬于貴橄欖石,單斜輝石主要為富鈣透輝石,斜方輝石為古銅輝石,角閃石主要為鈣鎂角閃石和鎂角閃石。

(3)礦物學特征揭示柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖的母巖漿為演化程度較低的高鎂拉斑玄武質巖漿,且母巖漿成分具有高Mg、Ni的特點;巖漿結晶時具有較高氧逸度(△NNO+0.9~△NNO+1.8)和含水量(5.1%~7.0%)。

(4)柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖具有阿拉斯加型巖體的性質,其母巖漿為受到俯沖帶熔流體交代的地幔楔部分熔融形成的含水高鎂拉斑玄武質巖漿,形成于弧前伸展的構造環(huán)境。

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