内蒙古东乌珠穆沁旗花敖包特蛇绿岩带的发现及其意义

周国武

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

1 区域地质概况

研究区地处内蒙古东乌珠穆沁旗东部花敖包特—高格德浑迪一带。位于西伯利亚板块东南部大陆边缘古生代陆缘增生带，属于锡林浩特—磐石地层分区，位于西拉木伦结合带与贺根山结合带之间[5]。

蛇绿岩带位于研究区中部，沿花敖包特—高格德浑迪一线呈北东东向展布，向西与二道井—迪彦林场蛇绿构造混杂岩带为同一构造带。但多被晚期地层所覆盖，构造迹象零星出露。蛇绿岩带呈北东东向60°～70°延伸约40 km，西南端延入宝盟塔拉幅、东北端延入哈勒金哈达幅，宽度大于10 km(图1)。

以花敖包特蛇绿岩带为界，北侧为西伯利亚板块东南大陆边缘东乌旗—扎兰屯火山型被动陆缘，出露地层为古生界上石炭统格根敖包组，为海相滨海相碎屑岩组合；南侧为华北北部大陆边缘宝音图—锡林浩特火山型被动陆缘[6]，出露地层为古生界下二叠统大石寨组，以正常碎屑沉积为主，夹浅海相喷发的中-酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩等组合。

花敖包特蛇绿岩带主要由古生界上石炭统格根敖包组、下二叠统大石寨组及一系列呈叠瓦状分布的石炭—二叠纪侵入岩组成。岩石类型复杂多样，各种不同成因的岩石组合在一起，超基性岩、基性杂岩、玄武岩、深海沉积岩均有发育。分布于混杂岩带中的逆掩岩片、岩块由岛弧型岩浆岩和洋壳残片组成，在构造改造弱的部位仍保留洋壳和岛孤岩浆岩特征，二者记录了板块消减的历史。逆冲岩片中混杂了大量的异地岩石序列，为形成于大洋环境的被肢解的各种洋壳碎片，混杂岩带内不同地质体及地层关系遭受到彻底的破坏，而表现为一系列向南东倾的大小不一的逆掩岩片。各岩块之间多呈脆性断层或韧性剪切断层接触，在接触面岩石破碎或形成强劈理化，劈理产状多变，多数与接触面一致。

2 蛇绿岩带地质特征

2.1 沉积建造

带内发育的沉积建造主要为上石炭统格根敖包组海相滨海相碎屑岩组合以及下二叠统大石寨组，以正常碎屑沉积为主，夹浅海相喷发的中-酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩等组合。二者构成了蛇绿岩带的基质部分。

上石炭统格根敖包组分为上、下2个岩性段，总体表现为下部粗、上部细。下段出露岩性以较粗的碎屑沉积岩为主，少量细碎屑岩，局部含有双圆海百合茎、腹足类、腕足类等动物化石；上段出露岩性以细碎屑岩为主，局部夹沉凝灰岩、凝灰质砂岩等火山碎屑沉积岩。

下二叠统大石寨组分上、下2个岩性段。下段以正常碎屑沉积岩为主，相对较粗且夹少量的火山碎屑沉积岩；上段碎屑岩相对较细且夹有火山岩、火山碎屑岩。

2.2 蛇绿岩建造

该蛇绿岩带中超基性岩、基性杂岩、玄武岩、上覆深海沉积岩等均有出露。岩石组合出露较全，受构造影响，总体岩层序列较乱，局部较有序。

带内出露的超基性岩主要为蛇绿岩化斜辉橄榄岩。岩石呈灰绿色，较为新鲜的岩石呈灰黑色偏暗绿色。全岩基本蛇纹石化，局部透闪石化，岩石呈叶片状结构，网格状构造，由于岩石后期遭受强烈的热液蚀变作用，导致原岩的结构、构造以及矿物组成特征被改造。岩石中矿物全为次生蚀变矿物，主要有蛇纹石、磁铁矿(局部保留有辉石假象)。

带内出露的基性岩主要为辉长岩与辉绿玢岩。辉长岩主要分布于超尔海乌拉一带，出露面积较小，约0.23 km2。呈大小不一的岩片产出，与蛇纹石化斜辉橄榄岩紧密伴生。辉绿玢岩主要分布于带内的高格德浑迪附近。

该蛇绿岩带内基性熔岩主要为玄武岩，分布于高格德浑迪一带，出露面积较小，主要呈断块产出。

带内出露的深海沉积岩主要为硅质岩，岩性呈红色，致密块状，隐晶质结构，重结晶明显，局部为微晶结构，具贝壳状断口，经后期构造运动的改造，多呈透镜状。

综上所述，带内蛇绿岩出露较全，由下部的超镁铁质岩(超基性岩)、镁铁质杂岩(基性杂岩)、基性熔岩(玄武岩)及其上覆深海沉积岩(主要为硅质岩)组成。受板块的碰撞作用，带内碎屑岩岩片、火山岩岩片和超基性岩岩片等不同构造岩片(或岩块)互相叠置，从而形成了花敖包特蛇绿岩带。

3 蛇绿岩带岩石地球化学特征

3.1 主量元素特征

蛇绿岩带内主要岩石类型主量元素含量(表1)，其中超基性岩(斜辉橄榄岩)从花敖包特到高格德浑迪一带均有出露。岩石化学成分变化不大，SiO2含量为39.86%～40.81%，稍高于我国主要橄榄岩的平均含量(39.39%)。MgO含量为36.14～37.41%，低于我国主要橄榄岩MgO的平均含量(46.49%)。Fe2O3含量为7.34%～7.53%，均高于我国主要橄榄岩中Fe2O3平均含量。

表1 花敖包特蛇绿岩带岩浆岩岩石化学成分特征

基性岩(辉长岩)主要分布于超尔海乌拉一带。辉长岩SiO2含量为47.29%～50.56%，稍高于我国主要辉长岩的SiO2含量平均值(47.62%)[7]。MgO含量为5.23%～6.94%，多数低于我国主要辉长岩中MgO平均含量(6.47%)。Fe2O3含量一般为2.26%～2.54%，仅有1件样品为4.5%，均低于我国主要辉长岩中的Fe2O3平均含量值。A/NKC多数大于1，在TiO2-Mn-P2O5图解(图2)中样品投影点均落入岛弧拉斑玄武岩区(IAT)。在F3-F2 图解(图3)中，均落入岛弧拉斑玄武岩区(LKT)。表明辉长岩具有岛孤型拉斑玄武岩的特征。

玄武岩主量元素组成显示，SiO2含量44.33%～51.38%，A/NKC为0.84～1.03。在TiO2-Mn-P2O5图解中，样品落入岛弧拉斑玄武岩区(IAT)；在F3-F2 图解中，样品投影点投入岛弧拉斑玄武岩区(LKT)。表明玄武岩具岛弧型火山岩的特征。

3.2 微量元素特征

超基性岩(斜辉橄榄岩)从样品微量元素含量及特征值(表2)中得知，斜辉橄榄岩与基性岩维氏值(Vinorgradoe)相比，过渡元素Rb、Nb、Zr、Hf相对较低，Cr、Co、Ni相对较高，Ta、Bi含量与维氏值相当；亲石元素Ba相对较低。岩石相对不相容元素Sr、Ba、Th低于维氏值。地幔相容元素Cr、Co、Ni含量较高，表明其来源较深，可能为上地幔。在微量元素蛛网图上(图4)，Ba、U、Ta、Pb强烈富集，Th、Nb、Ti亏损。

基性岩中辉长岩微量元素组成特征显示，区内辉长岩样品的含量与基性岩维氏值相比，过渡元素Cr、Ni、Nb、Zr、W、Mo相对较低，V、Hf相对较高；亲石元素 Sr相对较高，Rb、Ba较低。岩石相对不相容元素Rb、Nb、Zr、Ba、U、Th低于维氏值，地幔相容元素Cr、Ni也较低，表明其可能来源于上地幔。在微量元素蛛网图上(图5)，Ba、U、Ta、Pb、Sr强烈富集，Th、La亏损，总体为较平缓的曲线。

玄武岩微量元素组成特征显示，区内玄武岩样品的含量与中性岩维氏值相比，过渡元素Ni、Nb、W、Mo相对较低，V、Hf相对较高；亲石元素Rb、Nb、Sr较低。岩石相对不相容元素Rb、Nb、U、Th低于维氏值，地幔相容元素Ni也较低，表明其可能来源于上地幔。在微量元素蛛网图上，Ba、U、Ta、Pb、Sr强烈富集，Th、La亏损，总体为较平缓的曲线。

3.3 稀土元素特征

斜辉橄榄岩稀土元素组成特征表明(表3)，稀土总量∑REE 为2.08×10-6～4.10×10-6，含量较低，LREE/HREE比值为1.52～2.45，表明轻稀土较重稀土相对富集。(LA/Yb)N为3.36～5.92，表明轻重稀土分馏程度一般。δEu=0.79～1.59。在稀土配分模式图上(图6)，总体上曲线较平坦，铕异常不明显，特征曲线与T型洋中脊玄武岩相似。

辉长岩稀土总量∑REE 为71.95×10-6～98.39×10-6，LREE/HREE变化范围为0.39～0.42，表明轻稀土较重稀土相对亏损。(LA/Yb)N为0.32～0.5，表明轻稀土亏损。δEu为1.02～1.29，在稀土配分模式图(图7)中可以看出具弱铕正异常，在重稀土部分较为平坦，轻稀土部分略下沉，为轻稀土亏损型曲线，与岛弧型岩浆岩稀土配分曲线类似。

玄武岩稀土总量∑REE 为116.5×10-6～126.61×10-6，LREE/HREE变化范围为0.42～0.61，表明轻稀土较重稀土相对亏损。(LA/Yb)N为0.45～1.07，说明玄武岩轻稀土相对亏损。δEu为0.96～1.26，铕异常不明显。在稀土配分模式图上，总体曲线较平坦，轻稀土部分稍下沉，为轻稀土亏损型曲线，具岛弧型玄武岩特征。

综上所述，斜辉橄榄岩物质来源于深部，主要来源于上地幔，在蛇绿岩组合中属地幔岩端元。辉长岩在蛇绿岩组合中属基性杂岩体，辉长岩的物质来源相对较深，主要来源于上地幔。带内火山岩多呈大小不一的岩块，分布于受剪切、挤压形成的二叠纪侵入岩或石炭纪格根敖包组、二叠纪大石寨组之中。该蛇绿岩带中玄武岩具岛弧型玄武岩特征，为蛇绿岩组合的重要组成部分。

4 蛇绿岩带形成与演化

研究区蛇绿岩带中玄武岩主量元素特征、稀土元素特征均与岛弧拉斑玄武岩相似；二叠纪斜辉橄榄岩微量元素特征显示其物质来源较深，主要来源于上地幔，稀土元素特征曲线与T型洋中脊玄武岩相似；辉长岩主量元素、稀土元素均显示为岛弧拉斑玄武岩特征，微量元素特征显示其主要物质来源于上地幔。上述资料证明，研究区蛇绿岩主要形成于西伯利亚板块与华北板块碰撞闭合的构造环境。

区域上晚古生代泥盆纪地壳处于拉张环境为背景的洋壳扩展增生阶段，沿索伦山—二连浩特—贺根山形成新的大洋盆地[8]，这一点由断续展布的二连—贺根山蛇绿混杂岩可以佐证。笔者在古生代火山岩年龄测试过程中，获得一组早古生代449 Ma(样号TW3422)、460 Ma(样号TW2043)及晚古生代303～384 Ma(样号TW2603、TW2043、TW142-8)捕获年龄，这2组年龄可能分别代表了华北板块增生及华北板块与西伯利亚板块碰撞对接的不同发育阶段。

该带形成于晚华力西期，持续活动时间较长，卷入该带的辉长岩构造岩片理化较为发育，同位素锆石U-Pb年龄为(337.3±3.2)Ma(图8)，与现在认为的西伯利亚板块与华北板块碰撞对接时间大体相当，并由于大洋板片断离，导致软流圈上涌、岩石圈伸展减薄，在花敖包特一带与斜辉橄榄岩相伴生的闪长玢岩中获得锆石U-Pb同位素年龄为(285.9±4.1)Ma(图9)，深成基性岩侵入证实了此时研究区应处于碰撞造山后的伸展阶段，基本可以代表该构造带活动结束时间。

5 结论

(1)带内蛇绿岩出露较全，由其下部的超镁铁质岩(超基性岩)、镁铁质杂岩(基性杂岩)，基性熔岩(玄武岩)及其上覆深海沉积岩(硅质岩等)组成。其斜辉橄榄岩来源于上地幔，基性杂岩(辉长岩)、玄武岩具岛弧型侵入岩特征。

(2)花敖包特蛇绿岩带为岛弧蛇绿岩，与二道井—迪彦林场蛇绿构造混杂岩带为同一构造带。从石炭纪开始随着古亚洲洋板块的碰撞，发生水平侧向挤压和海槽收缩活动，至早二叠世早期末海槽封闭，西伯利亚板块与华北板块闭合，导致超基性岩构造侵位。随着大洋板片断离，导致软流圈上涌、岩石圈伸展减薄，形成了超尔海乌拉—高格德浑迪深成基性岩。碰撞造山后的伸展阶段，沉积了晚石炭世格根敖包组、早二叠世大石寨组的浅海相碎屑岩建造、浅海相碎屑岩夹火山岩建造，说明板块对接基本完成，区内进入板内构造环境。中生代转入太平洋构造域时，该带被强烈改造，并经新生代隆升剥蚀而形成现今的地貌。

本文是在内蒙古1∶50 000布敦陶勒盖等4幅区调的基础上完成的，是项目组成员共同劳动的成果，并得到天津地调中心谷永昌、辛后田教授级高级工程师，福建省地质调查研究院陈润生、卢清地高级工程师的指导，在此一并致谢！

1 李春昱，王荃，刘雪亚，等．亚洲大地构造演化．中国地质科学院院报，1984(3)．

2 唐克东．中朝板块北侧褶皱带构造演化及成矿规律．北京：北京大学出版社，1992．

3 李锦轶．布列亚一佳木斯古板块的构成及演化．地学研究，1995，28．

4 李锦轶．中国东北及邻区若干地质问题的新认识．地质论评，1998，44(4)．

5 内蒙古自治区地质矿产局，内蒙古自治区区域地质志，北京：地质出版社，1991.

6 邵积东．内蒙古大地构造分区及其特征.内蒙古地质，1998，87(2).

7 赵伦山 张本仁，等.地球化学，北京：地质出版社，1988.

8 包志伟，陈森煌，张桢堂．内蒙古贺根山地区蛇绿岩稀土元素和Sn-Nd同位素研究．地球化学，1994，23(04).