青海哈秀地区混杂岩主要特征及成因研究

张庆华

摘要：目前有关蛇绿岩的定义、分类和成因等问题仍存在很大的争议，西金乌兰一金沙江缝合带作为青藏高原北部羌塘地区一条重要的板块碰撞带，在此缝合带西段已发现多处蛇绿混杂岩分布，哈秀地区亦位于缝合带的西段，但在哈秀地区是否存在蛇绿混杂岩，研究者存在不同认识。在前人研究成果和野外调查的基础上，对哈秀地区的混杂岩从岩石学、古生物学、地球化学特征及同位素年代学等方面进行了总结，分析认为哈秀地区无明显蛇绿混杂岩的特征，而是具有岛弧型火山岩的特征，其形成于晚二叠世大陆边缘裂谷环境中板块俯冲的产物，野外调查也未发现连续的成生地层剖面，因此哈秀地区应为构造混杂岩带。

关键词：混杂岩;哈秀地区;主要特征;成因研究

中图分类号：P56 文献标识码：A 文章编号：1007-1903（2019）01-0065-09

0前言

混杂岩是由Greenly在英国威尔士Anglesey岛填图时首先提出的（崔之久，1988;孙晓猛等，1996），其常受板块运动构造作用引起，在地质填图工作中绘出的特殊岩石体，又称混杂堆积（徐磊，2013;王建平，2008）。许靖华将其定义为变形岩石的集合体，其特征是被受剪切的基质中含有构造混入的碎块或岩块，这些岩块具有不同的大小和物质组成及展布特征（冯益民，1984）。Reymond将其定义为一种能以1：25000或更小比例尺填图的岩石，其特征是缺乏整合的接触关系或地层的内部连续性，且细粒的破碎基质中夹杂有大小不一的外来和原地的碎块及岩块（刘战庆，2011）。蛇绿混杂岩是一种主要由构造作用形成的外观混乱的岩石体，是由普遍遭受构造剪切的、通常是蛇纹质岩石或深海沉积岩作为基质部分和混于其中的各种外来岩块和原地岩块组成的，为板块消减带和古缝合带的标志之一（王连城，1985;周国庆，2008;张旗，1995，2001）。

对于西金乌兰一金沙江缝合带的研究，主要集中在缝合带东段松潘一甘孜地体南西侧的甘孜N塘一带的地体边界（张之孟等，1979;刘宝田等，1983;许志琴等，1990;侯增谦等，1991;杨开辉等，1993），在构造地质学、岩石学、地球化学、同位素年代学等方面已经做了较为详细的研究（许志琴等，1991;李康等，1991;侯增谦等，1993;尹显科，1993;赵靖等，1994;汪啸风等，1999;简平等，2004）;缝合带西段由于条件限制，虽然取得了一些研究成果，但存在着不同的认识，多数学者认为是火山混杂岩，而1：25万玉树县幅将此火山混杂岩中部的火山岩划为隆宝蛇绿混杂岩带和歇武蛇绿混杂岩带（西安地质矿产研究所，2006），由此可见对混杂岩的物质来源、时空演化特征等方面存在分歧。在前人研究成果的基础上，本文结合野外调查对哈秀地区混杂岩进行总结分析，以期对混杂岩带的时空演化等有进一步的认识。

1地质特征

研究区位于西金乌兰一金沙江缝合带上，此缝合带作为羌塘块体与松潘一甘孜块体之间的分界线，大致呈北西一南东向展布（图1），经历了晚古生代一中生代特提斯构造演化和新生代大陆碰撞造山的叠加转换，为古特提斯洋盆存在的标志（马财等，2006）。

研究区出露地层为上三叠统巴塘群（T3bt）、结扎群（T3jz）、克南群（T3kn）和结隆群（T3jl），巴颜喀拉山群（T3by）。巴塘群为活动型的滨海一浅海相的碎屑岩、碳酸盐岩及火山岩层系，按岩性划分碳酸盐岩组、碎屑岩组、碳酸盐岩夹火山岩组，主要有砾岩、砂岩、灰岩、火山岩及板岩。结扎群为稳定型的滨海一浅海相沉积的碎屑岩一碳酸盐岩层，主要有砾岩、砂岩、粘土岩、灰岩及少量火山岩。克南群为一套滨海一浅海相沉积的碳酸盐岩、火山岩、碎屑岩层系，分为碳酸盐岩火山岩组、碎屑岩组，主要有玄武岩、安山岩、凝灰熔岩、凝灰岩、火山角砾岩及少量英安岩与灰岩夹板岩、砂岩、砾岩。结隆群为一套活动型的滨海一浅海相的碎屑岩火山岩-碳酸盐岩层系，主要有砂岩、碳酸盐岩类、火山岩类、板岩和千枚岩。巴颜喀拉山群为一套岩性简单、沉积厚度大、化石稀少的广海相活动型沉积，分为砂岩夹板岩组，砂板岩互层组、板岩组。

区内变质岩较发育，区域变质岩、接触变质岩及动力变质岩均有发育，变质岩的变质相系属中低压变质相系，变质相为低绿片岩相至角闪角岩相，具有造山带变质变形的特点。变质时期最早为晋宁期，华力西、印支期是重要的变质时期。

区内断裂构造极发育，断裂构造以北西向為主，从北到南依次为立新一歇武断裂、玉树断裂、隆宝断裂、尕何断裂和登俄涌一巴塘断裂;北东向断裂为规模较小次级断裂构造。区内褶皱构造较为丰富，从深层次塑造流变褶皱，浅层次各种不对称剪切褶皱，到浅一表部构造层次同斜褶皱，宽缓背，向斜构造，折劈构造均有发育。测区岩浆岩活动较频繁，从超基性岩、基性岩、酸性岩均有出露，岩浆岩分布明显受区域性断裂构造控制，总体呈北西向展布。其中印支期为岩浆活动的兴盛期，以中性一中酸性岩浆侵入及基性一中基性火山活动为主，侵入体规模较大，多呈岩基产出;燕山期岩浆较为强烈，以中酸性侵入为主，多呈岩珠产出。

2研究方法

2.1岩石学特征

该区喷出岩主要由超镁铁、镁铁质岩块和玄武质岩石组成。其中前者以橄榄岩、辉橄岩为主体，局部见含辉纯橄岩，其中变辉橄岩具包橄结构，为岩浆成因，非地幔变质橄榄岩;后者主要为辉绿岩、辉长岩和枕状玄武岩，均以LREE轻微富集为特征，但辉绿岩的富集程度更大，显示岩浆源区存在差异，岩石发育气孔状、球壳状、肾状构造及斑状结构，斑晶有斜长石、单斜辉石和少量橄榄石，有些变质后出现蓝闪石。岩石受构造活动影响均发生动力变质作用，片理化、碎裂岩化、糜棱岩化和绿泥石、绿帘石蚀变发育蛇绿岩证据不足;未见地幔橄榄岩，而是一种富集的超镁铁岩岩浆型堆积岩;未见席状岩墙群，辉长岩和辉绿岩为非同源岩浆产物。至今哈秀地区未发现古特提斯洋盆的直接证据，而只是羌塘地体北缘的一个活动陆缘增生带的存在（许志琴等，2007;赖绍聪等，1999）。

蛇纹石化辉橄岩为深灰色（图2a），粒状结构，块状构造，主要由蛇纹石化的橄榄石和辉石组成，岩石蚀变强烈，橄榄石全部蛇纹石化，未见橄榄石的残留。显微镜下橄榄石呈半自形粒状（图2b），粒径0.05～0.7mm，几乎全部蛇纹石化，含量75%～77%;辉石呈它形粒状和不规则状，粒径0.03～0.5mm，分布于蚀变的橄榄石粒间，含量10%～20%;金属矿物呈它形一半自形粒状、立方体状，粒径0.1mm，较均匀分布，含量1%～3%。蚀变辉绿岩中主要矿物是斜长石和辉石，具明显的包含嵌晶辉绿结构，斜长石蚀变较强。辉石呈它形粗晶，粒径多大于2-5mm，其中往往包裹自形或半自形柱狀斜长石，形成包含嵌晶辉绿结构，沿边缘或裂隙被绿泥石交代。斜长石呈自形和半自形柱状，长径0.15-1mm，有的集合体或单晶包裹于辉石中，强蚀变，主要泥化以及被绢云母和绿泥石和少量石英交代，呈堆分布的集合体，由于强蚀变，形态大小多很难分辩，包裹于辉石中颗粒，其形态大小依然清晰可见。磷灰石呈自形一半自形柱状，长径0.05～0.3mm，主要包裹于长石中。金属矿物有两种，一种呈它形一半自形板状，长径0.2～1.2mm，周围已被非晶质氧化物交代，呈不规则残留状存在;另一种呈它形粒状和不规则状，偶见半自形立方体，粒径0.01～0.7mm。

蚀变辉绿岩为深灰绿色（图2c），辉绿结构，块状构造。岩石中主要矿物是斜长石和辉石，具明显的包含嵌晶辉绿结构，斜长石蚀变较强。显微镜下辉石呈它形粗晶（图2d），粒径多大于2～5mm，其中往往包裹自形或半自形柱状斜长石，形成包含嵌晶辉绿结构，沿边缘或裂隙被绿泥石交代;斜长石呈自形和半自形柱状，长径0.15～1mm，有的集合体或单晶包裹于辉石中，强蚀变，主要泥化以及被绢云母和绿泥石和少量石英交代，呈堆分布的集合体，包裹于辉石中颗粒，其形态大小清晰可见;磷灰石呈自形一半自形柱状，长径0.05～0.3mm，主要包裹于长石中;金属矿物有两种，一种呈它形一半自形板状，长径0.2～1.2mm，周围已被非晶质氧化物交代，呈不规则残留状存在，另一种呈它形粒状和不规则状，偶见半自形立方体，粒径0.01-0.7mm。

蚀变玄武岩为灰绿色（图2e），斑状结构，杏仁状构造，岩石硬度高。主要矿物是斜长石和辉石，具明显斑状结构，基质为交织间粒状结构。显微镜下斜长石呈自形和半自形柱状和板状（图2f），长径0.4～1mm，强蚀变，主要被碳酸盐矿物和少量绿泥石交代，均匀分布于岩石中;辉石呈自形和半自形粒状和短柱状，强蚀变，主要被绿泥石和碳酸盐矿物交代，蚀变现象不很均匀，由于蚀变，多呈近圆形的颗粒，但有些仍然显示八边形的切面，粒径0.5～1mm，均匀分布。基质中的斜长石呈自形一半自形条柱状，长径0.05-0.4mm，与斑晶的大小无明显的界限，呈交织状结构;绿泥石呈它形不规则状，分布于互相交织的斜长石形成的空隙中，形成间粒状结构;金属矿物有两种形态，一种呈它形微细粒，少见半自形，粒径0.01～0.05mm，均匀分布，另一种呈微细针状、柱状，长径0.03～0.1mm。

蛇绿岩“三位一体”特征的岩石组合是有成生联系的物质，这套岩石组合有着清楚的上下层位关系，没有剖面关系的岩石组合就会出现多解性。哈秀地区出现的岩石类型较齐全，但未见地幔橄榄岩、岛弧拉斑玄武岩或洋脊玄武岩等典型性蛇绿岩端元，野外地质体与围岩呈侵入接触关系，到目前为止还未见有关蛇绿岩连续性或成生关系的地层剖面。因此认为该区不具有典型洋盆的蛇绿岩，区内克南群、巴塘群及结扎群为与火山岛弧和俯冲增生有关的火山一沉积体系。

2.2古生物学

古生物化石在恢复古地理方面有着极大的指示意义，而放射虫是海洋微体古生物的一个重要类群，广泛分布于各种海域，垂向上从表层到上千米深的水层中均有分布，硅质岩中的放射虫具有其他钙质类微体化石不可替代的作用。

在可可西里硅质岩中发现了早石炭世早期、中期一早二叠世早期的放射虫组合，说明蛇绿岩的时代为早石炭世一早二叠世，古特提斯洋在早二叠世末期已基本闭合（边千韬等，1997）。在治多当江北硅质岩中获得Pseudoalbaillella fusifirmis和Pseudoalbaillella spp放射虫化石，该放射虫动物群的时代为早一中二叠世（李善平等，2010）。在治多扎河地区硅质岩中放射虫化石为Pseudoalbaillella longtanensis Sheng et Wang，Cauletellidae gen.et sp.indet，Entactiniidae g-en et sp.indet，其中以Pseudoalbaillella属最丰富，P.jongtanensiss种数量最多，该放射虫动物群的时代为中二叠世。该动物群以阿尔拜虫类为主，未见海绵骨针，指示深水沉积环境（段其发等，2006）。在立新北采集的放射虫为Latentif istula crus Nazarov et Ormiston，Pseudoalbaillella scalp rata scalprata Holdsworth et Jones.Pseudoalbaillella scalp rata rhombothoracata Ishiga，Pseudoalbaillella sakmarensis（KOZUr）等，该放射虫组合属于Pseudoalbaillella scalprata rhombothoracata带，地质时代为早二叠世（西安地质矿产研究所，2006）。从已发现的放射虫组合可以得出该区动物群的时代为早、中二叠世，指示了哈秀地区早中二叠世处在被动大陆边缘深水沉积盆地环境中。

2.3地球化学特征

地球化学分析不仅能够用于判别岩层中的物质来源，还可用于研究沉积盆地的构造背景、判别沉积环境。

多彩蛇绿岩中辉绿岩和玄武岩地球化学特征表明形成环境具有陆缘海和洋底玄武岩的特征（李善平等，2008）。治多扎河地区硅质岩显示在沉积过程中受到陆源物质注入的影响，表明沉积环境靠近陆块，为被动大陆边缘上形成的陆间洋盆环境。同时该区辉长岩具有类似弧火山岩特征，暗示其岩浆起源与俯冲板片流体交代地幔楔源区的部分熔融有关.通过主微量元素分析可知，岩石兼具岛弧火山岩和洋中脊玄武岩的成分特征，指示源区具有板内和弧岩浆岩的双重属性，其形成于弧后盆地拉张环境，属SSZ型蛇绿岩的组成单元（段其发等，2006，2009）。玉树让娘贡巴辉长岩具有洋岛玄武岩的特征，代表古洋盆封闭的位置，说明玉树地区至少在晚二叠世时已经存在洋壳（雍拥等，2011）。

对扎喜科岩体、结隆岩体和直贡俄玛岩体主量元素分析认为岩浆演化过程中随局部熔融程度的增加，存在分异结晶作用和物质成分的迁移，该岩石具有岩浆弧花岗岩的某些特征;微量元素分析认为该系列花岗岩具有岛弧花岗岩的特征;元素地球化学特征表明玉树地区花岗岩岩浆起源的上地慢源区或者加厚地壳源区，应是一个明显的古老富集地球化学端元（王召林，2009;李洁等，2012）。

本次工作对哈秀岩体所采集的10件样品进行了主量和微量元素地球化学分析，结果见表1。由主量元素结果可知Si02含量介于59.77%～71.02%之间，大部分属中性岩。岩体北部样品Si02含量较南部高，显示了整体的岩浆演化趋势，由南向北岩浆酸性增强。全碱含量3.79%～5.29%，所有样品Na>K，表明该侵入岩富钠;里特曼指数（δ）0.51～1.34<3，为钙碱性岩;长英指数（FL）37.4～51.9;铁镁指数（MF）68.2-73.6;碱度率1.41～1.67;固结指数（SI）14.8～22.7;A12O3含量为12.63%～17.11%，所有样品A1203均大于K2O+Na2O+CaO，铝指数（A/NKC）0.92～0.98，为偏铝质系列;综上所述，该岩体属钙碱性系列，为造山型（IAG）花岗岩。由微量元素含量结果可知闪长岩样品经历岩浆演化作用，大粒子亲石元素明显富集，Nb、Ta亏损显著，显示其与岛弧环境岩浆产物的地球化学特征相似。Rb/Sr比值在0.283-0.564之间（均值0.431），与同熔型花岗岩比值相近。

在哈秀岩体构造环境Rb-Yb+Ta图解中（图2），样品全部落入火山弧型花岗岩范围内，在Maniar（1989）图解（图3）中，样品全部落入岛弧花岗岩区域，结合本区的大地构造背景，表明该岩体构造环境为火山岛弧区。综合分析认为哈秀地区岩体形成于火山弧环境，为板块俯冲的产物，表明至晚三叠世，古特提斯残余洋壳的俯冲作用及伴随的板块碰撞作用仍在继续。

2.4同位素年代学

同位素年代学是研究地球及其地质体的年龄和演化历史的重要手段，对沿西金乌兰一金沙江缝合带发生的岩浆侵入、板块俯冲、碰撞事件提供了同位素年代证据，同时对大地构造属性具有重要的理论意义。

多彩蛇绿混杂岩中的堆晶辉长岩中锆石U-Pb结晶成岩年龄为252.5OMa±0.58Ma（刘银等，2014），玉树让娘贡巴辉长岩206pb/23Bu年龄加权平均值为258.4±2.9Ma（雍拥等，2011），可可西里巴音查乌玛辉长岩Rb-Sr等时线年龄为266±41.2Ma（金贵善，2006），治多聂恰曲蛇绿岩中辉长岩的206pb/238U年龄加权平均值为268±11Ma（金贵善，2006），治多扎河辉长岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为239.8±3.1Ma（段其发等，2009），治多查涌蛇绿岩中辉长岩的锆石U-Pb年龄为190Ma～230Ma（金贵善，2006）。从以上测年结果来看，蛇绿岩的形成时代从二叠世到三叠世，至少在晚二叠世时，哈秀地区已经存在洋壳。

哈秀花岗岩体中角闪石的40Ar/39Ar测年表明其侵位时代约为216.4±1.7Ma（陈文等，2005），扎喜科花岗岩体中纯的角闪石40Ar/39Ar测年得到其侵位时代为222.3±1.7Ma（李洁等，2012），结隆花岗岩体中角闪石40Ar/39Ar测年等时线年龄215.2士10.9Ma（许志琴等，2007），可以解释为角闪石形成后冷却至550°C的年龄，近似认为是岩体侵位年龄。治多角考花岗岩体中锆石U-Pb年龄推断其侵位时代为208.6±4.4Ma（金贵善，2006）;治多日啊日曲花岗岩体中锆石U-Pb定年结果表明其侵位年龄为218±1 Ma（赵少卿等，2015）;扎喜科和结隆花岗岩体锆石。06pb/23Bu的加权平均结晶年龄为235.2±1.2 Ma和228.7±1.2Ma（王召林，2009）;本次矿调在哈秀岩体南北各取一件锆石同位素样，测试结果为U-Pb同位素年龄为214.2±2.2Ma和219.2±1.6Ma;许志琴（2007）用锆石单颗粒质谱计双带源直接蒸发一沉积法分析测定了结隆花岗岩体中的三粒岩浆结晶锆石的207pb/206pb年龄，分别为223±8Ma、218±4Ma、227±3Ma，代表小于和等于锆石的结晶年龄，表明早期岩浆活动持续了大约10 Ma时间，这是一个缓慢冷却过程。通过对该区花岗岩体测年结果表明，岩体为印支晚期岩浆活动的产物，古特提斯南洋盆向南开始俯冲的时间在235～208Ma。

该区混杂岩带为晚古生代混杂带，由变质变形陆源碎屑岩、玄武岩、辉绿岩及辉长岩侵人体组成，脉状辉绿岩侵入到玄武岩中。对辉绿岩样品中分离的72颗锆石进行了SHRIMP及LA-ICP-MS原位U/Pb同位素分析，结果显示其表面年龄范围400-2900Ma间，明显老于其成岩年龄，表明混杂带发育于古老陆壳基底之上（赵少卿等，2015）。

综合同位素测年结果可知在哈秀地区经历了洋壳形成、板块俯冲、洋壳消失的漫长过程，同时在洋壳消失的过程中发生了弧陆碰撞形成了玉树火山杂岩带，这一结果对古特提斯末期的演化历史给予了年代学的限制。

2.5大地构造环境

西金乌兰一结古深断裂在大地构造上分隔了巴颜喀拉山群和巴塘群，在航磁上则呈现为巨大的带状异常并以密集的磁性基底等深线分隔了北侧的凹陷宁静区和南侧的隆起异常区，是一条巨大的边界断裂。沿断裂带的强烈岩浆活动，特别是基性一超基性岩体的出露表明它是已经切过岩石圈的深断裂（青海省第二区域地质调查队，1984）。该区玄武岩类既不属于典型的洋脊玄武岩，也不是岛弧拉斑玄武岩岩石组合，而是具有大陆型玄武岩和造山带玄武岩的特征，更多地体现为裂谷扩张晚期基性火山岩的特征。区内的花岗岩体主要为中酸性钙碱性系列的岛弧花岗岩类（IAG型），形成于板块俯冲阶段，古特提斯洋尚末消亡，显示大陆边缘构造环境（李洁等，2012;陈文等，2005）。

在玉树附近发育有较完整的蛇绿岩组合，表明大陆岩石圈的分裂较强烈，并存在发育有限洋盆的迹象;此有限洋向西延伸呈收敛的趋势，由有限洋逐渐转变为陆间裂谷至大陆边缘裂谷，蛇绿岩组合逐渐消失，火成岩渐变为裂谷型双峰式火山岩组合（赖绍聪等，1999）。该区是唯一出露三叠纪镁铁质—超镁铁质岩石的地区，区内延伸短，空间上紧邻西金乌兰一金沙江带北侧展布，初步判断可能为弧后盆地构造背景（李荣社等，2008）。

Hff3-Th-Nb/16图解（图4）显示辉绿岩脉样品投影于岛弧拉斑玄武岩（D）区域;Nb*2-Zr/4-Y图解（图5）显示辉绿岩脉样品投影于板内拉斑玄武岩（A2）区域，表明其具有板边岛弧（破坏性板边边缘）玄武岩和板内拉斑玄武岩的双重特征，具有壳幔混合的信息，结合本区的大地构造背景，表明该岩脉形成构造环境为俯冲碰撞后板内拉张伸展环境;在此环境下俯冲板片熔融交代地幔楔形成的玄武岩浆经构造通道，侵位于巴颜喀拉山地层内。

3结论

（1）综合岩石学和地球化学等资料表明，哈秀地区无明显蛇绿岩岩石端元或组合特征，出露于该区的火山杂岩带具有岛弧型火山岩特征，其形成于古老陆壳边缘裂谷环境中，为板块俯冲的產物。

（2）根据古生物学和同位素年代学研究结果，哈秀地区最迟在中二叠世已处于深水沉积环境，缝合带西段蛇绿岩的形成时代为早二叠世一晚三叠世，晚三叠世岩浆活动频繁，板块俯冲仍在进行。

（3）哈秀地区混杂岩研究程度较低，在加强野外调查的基础上，采用地幔同位素地球化学和微量元素相结合的方法，进一步探讨出露于哈秀地区的超基性一基性岩的物质来源和形成时代，才能更好地确定混杂岩的时空演化关系。