库地蛇绿岩基性-超基性岩岩石地球化学特征及其形成环境分析

刘洋旭

（新疆地质矿产勘查开发局第六地质大队 哈密 839000）

1 前言

西昆仑造山带在显生宙以来大致经历了原特提斯洋和古特提斯洋两个演化阶段（姜辉耀等，2000；袁超等，2003），也因此保存了库地—其曼于特和康西瓦—苏巴什两条重要的蛇绿岩带。其中，库地蛇绿岩前人做了大量的工作，特别是在岩石学、岩石地球化学和同位素年代学等方面的研究上取得了很多重要的研究成果(汪玉珍，1983；潘裕生，1994；姜春发等，1992；邓万明，1995；丁道桂等，1996；王志洪等，2000)。但由于自然条件恶劣，野外地质调研工作困难、调查研究程度依旧非常低，因此，前人对于库地蛇绿混杂岩形成环境的观点很多，争议也比较大。汪玉珍(1983)认为库地玄武岩的产出环境类似于日本海型的边缘盆地；邓万明（1995）、潘裕生（1990）、姜春发（1992)等提出库地蛇绿岩发育于成熟大洋盆地的观点，Yao and Hsu(1994)则认为库地蛇绿岩原始发育于中昆仑弧和北昆仑弧间的弧后盆地；邓万明(1995)指出库地蛇绿岩中的一些钙碱性火山岩可能反映了岛弧或弧后拉张环境；Yang et a1.(1996)也认为库地熔岩非常类似于西太平洋汤加岛弧拉斑玄武岩。本文依托“新疆叶城县库地铬铁矿预查项目”，在前人研究的基础上，对库地蛇绿岩的野外地质特征作了详细考察，室内重点开展了库地蛇绿岩中基性—超基性岩的常量、微量、稀土元素的系统测定和分析，并由此对库地蛇绿岩地球化学特征及其形成环境有了较清晰的认识。

2 地质概况

库地蛇绿岩位于华南板块与塔里木板块结合地带的西昆仑造山带中段，大地构造位置位于昆仑微板块(Ⅰ2)北昆仑晚古生代复合沟弧带（Ⅰ21）与中昆仑微陆块（Ⅰ22）的结合部位，以库地—其曼于特断裂（蛇绿构造混杂岩）带为界，以北属于北昆仑晚古生代复合沟弧带，以南属于中昆仑微陆块（图1）。

库地蛇绿岩中的超镁铁质堆晶岩十分发育，未见到枕状玄武岩和远洋沉积岩，整体像一个南西—北东向不规则菱形的“楔子”，由北西向南东逆冲于早古生代、元古代地层上，倾向北西，倾角大于45°。超镁铁质堆晶岩具有很好的岩相分异，各岩相之间呈渐变接触，各岩相内部也可以见其他岩相分布，反映了原始地幔橄榄岩部分熔融的不均一性。岩石整体具有从西向东粒度变粗、镁铁含量升高的趋势，结合其整体产状特征，故认为南东端为底，北西端为顶。根据由下到上的空间关系，可以分为6 个岩相，依次为灰绿色中细粒辉橄岩相—黄绿色中细粒纯橄岩相—黄绿色细粒纯橄岩相—灰绿色细粒辉橄岩相—灰绿色细粒橄辉岩相—深灰色中粒辉长岩相，形成橄榄岩—辉石岩—辉长岩（PPG）型组合特征。

3 地球化学特征

3.1 主量元素地球化学特征

岩石地球化学分析结果（表1）显示，超基性岩SiO2含量41.19～41.96%，富铁镁钙，FeOT 含量较低（9.00～9.81%），MgO 含量较高（46.19～48.29%），贫Al2O3（0.48～0.58%）和CaO（0.34～1.01%），Mg#在89.90～90.38之间，反映了它们可能是二辉橄榄岩较高程度部分融熔后的残余。辉长岩的样品仅有一个，其数据具有一定的参考，具有低MgO 富CaO（7.29%）和Al2O3（14.57%）特征，说明在岩浆演化过程中经历了较强的结晶分异作用（富镁铁矿物的分离结晶）。

在Mg/Fe-[(Fe)+Mg]/Si 关系图（图2）上，样品均投影在铁镁质区，岩石可能在后期的蚀变中造成了铁镁质的流失。在SiO2-Al2O3图解（图2）上，多数样品位于贫铝区，具有富铁镁贫易熔组分的特点，代表洋壳熔融的残余。

图2 库地蛇绿混杂岩堆晶岩Mg/Fe-[(Fe)+Mg]/Si图解和SiO2-Al2O3图解

3.2 稀土微量元素地球化学特征

超基性岩稀土总量为（4.61～15.60）×10-6，比较接近球粒陨石的稀土总量，各稀土元素约为球粒陨石的0.2～10 倍，LREE 相对于HREE 轻微富集（LaN/YbN=1.94～12.30），在球粒陨石标准化分配图上呈轻稀土轻微富集的右倾分布模式（图3），HREE 接近球粒陨石数值。辉长岩稀土总量为球粒陨石的10-100倍，明显高于超基性岩的稀土总量，在分配模式图中也呈轻稀土轻微富集的右倾模式。

超基性岩与微量元素地幔标准化曲线（图3）显示，微量元素中相容元素（Rb、Ba、Th、）相对富集（可能受后期岩石蚀变影响），不相容元素轻微亏损，较接近原始地幔的微量元素含量。辉长岩的分布模式具有Nb、Ta 的异常，与岛弧玄武岩具有类似的分布特征，为MOR型与SZZ型蛇绿岩过渡型。

图3 库地蛇绿岩基性-超基性岩的稀土元素球粒陨石标准化和微量元素原始地幔标准化图解

4 讨论

野外地质调查发现库地蛇绿混杂岩的地幔岩以纯橄榄岩和斜方辉橄榄岩为主，尚未发现二辉橄榄岩，纯橄榄岩和方辉橄榄岩组成的地幔变质橄榄岩相当亏损，具低Al2O3(0.48～0.58%)和CaO(0.34～1.01%)特征，反映了它们是二辉橄榄岩较高程度部分熔融后的地幔残余。随着MgO 含量的减少，自地幔橄榄岩(Mg#90 左右)向辉长岩(Mg#=38.26)减少，而Al2O3、CaO含量显著地系统增加，SiO2、TiO2含量也呈逐渐增高。

辉长岩岩石地球化学样品结果表明该蛇绿岩的稀土总量属于较低-中等，LREE略富集，稀土配分曲线平缓略右倾，Nb、Ta 负异常，说明区内辉长岩具有一些MOR型特征，又兼具SSZ型特征。在Zr-Zr/Y图解中辉长岩落入板内玄武岩区域极为接近和MORB型玄武岩区域。

综合野外地质特征和地球化学数据我们初步认为库地蛇绿岩形成于缓慢扩张的弧后盆地环境。这种构造环境一方面有利于原始地幔岩浆的分异，超镁铁质成分有充足的时间结晶沉积，但另一方面，这种构造环境很难形成大型洋盆，并且极易夭折，造成弧后盆地发育时间太短，限制超镁铁质岩的发育规模。