西准噶尔太勒古拉蛇绿构造混杂岩地质特征

毛新军 段丰浩 郑孟林 张越迁 李永军 郭文建 张誉洋 余海涛 任海姣

摘   要：西准噶尔克拉玛依西南太勒古拉泉剖面是前人“太勒古拉组”建组剖面。本次经剖面测量、路线调查及大比例尺地质填图，证实该套地质体非正常沉积的史密斯地层，而是一套蛇绿构造混杂岩，其岩块主要为玄武岩、硅质岩、火山角砾岩、火山集块岩及少量辉绿岩、碧玉岩，基质为一套强变形的糜棱岩化玄武岩和片理化泥质岩。本次工作将其厘定为构造地层单位“太勒古拉蛇绿构造混杂岩”，其主体形成于晚泥盆世，区域上可与其北东侧的百口泉-白碱滩蛇绿构造混杂岩带相连。同时，该成果支持此前提出的废弃原“太勒古拉组”之认识。

关键词：太勒古拉蛇绿构造混杂岩;构造岩石组合;废弃原“太勒古拉组”;西准噶尔

蛇绿构造混杂岩是以发育蛇绿岩组成为特征的构造混杂岩，有时还有外来岩块裹入，经逆冲推覆、剪切走滑等复杂“肢解”后，带离原地的岩块-基质构造组合带，现今地表产出的蛇绿构造混杂岩均是区域性断裂带、增生造山边界，抑或是板块缝合带[1-6]。因此，正确识别和区分蛇绿混杂岩、解析其内部构造样式和运动学特征，可为研究古洋盆闭合过程和造山带增生演化提供重要依据[7]，也为区分构造地层单位与岩石地层单位提供依据[6，8，9]。

西准噶尔克拉玛依西南太勒古拉泉剖面是前人“太勒古拉组”建组剖面，1∶20万克拉玛依幅区域地质调查认为太勒古拉泉剖面由两部分构成?：下部以杂色中-基性火山岩为主，夹少量中-基性侵入岩，岩性包括辉长岩、辉绿岩、玄武岩、细碧岩、安山岩、辉石安山玢岩、碧玉岩、碳酸盐岩和硅质岩等，底部与超基性岩伴生;上部为发育正常层序的细碎屑复理石建造，岩性以灰、灰绿、暗灰、绿、紫红色薄层细粒凝灰岩、晶屑沉凝灰岩、火山灰沉凝灰岩、凝灰质粉砂岩、凝灰质粉砂质泥岩等不均匀互层为主，夹有硅质岩条带和灰岩透镜体，据此建立“太勒古拉组”[10]。近年来，多幅1∶5万区域地质调查及区域研究发现，原“太勒古拉组”层型剖面上划分的下部地质体并不是一套正常沉积的史密斯地层，而是由不同时代的岩块混杂堆叠形成的无序地质体，属典型的蛇绿构造岩石组合，而上部地层完全可与区内包古图组对比[8]。本文再次对原下部“地层”的空间展布、岩石组合、接触关系、形成时代、构造样式及变形特征等研究，确认其为以岩块和基质样式产出的构造混杂带，现命名为“太勒古拉蛇绿构造混杂岩”。

1  区域地质背景

西准噶尔南部地区石炭系出露范围最大（图1），中—下石炭統包古图组整体变形强烈，地层多发生褶皱，露头尺度上多见尖棱褶皱、平卧褶皱、紧闭褶皱等，形态极为复杂[11]，岩性主要为沉凝灰岩、凝灰质细砂岩、粉砂岩等深海相细碎屑岩，夹灰岩透镜体及基-中性火山岩夹层，为弧后盆地环境沉积产物[12];下石炭统希贝库拉斯组总体为一套浅水高能环境形成的粗碎屑流沉积，多以粗砂岩、含砾岩屑砂岩、含砾粗砂岩及砾岩等为主，无火山岩，地层褶皱构造样式简单，总体上为宽缓的复式单斜[11]。上石炭统由老到新分为成吉思汗山组、哈拉阿拉特组及阿腊德依克赛组，主要分布于铁厂沟以东、白碱滩及哈拉阿拉特山地区，为一套滨海-浅海相的火山-沉积建造[13-14]。西准噶尔南部地区最显著的特点是出露数量众多的花岗岩体，主要侵入于中—上泥盆统和下石炭统中（图1），侵位时代多集中于晚石炭—早二叠世。已有地球化学资料表明，该地区出露的花岗岩类多为“I-A”型花岗岩，少数显示埃达克岩特征，具高的正εNd（t）、εHf（t）值及年轻的Nd-Hf模式年龄[15-16]。此外，南部地区广泛发育NE向左行走滑断裂体系，沿区域性大断裂及次级断裂、盆地边缘更是出露达尔布特、玛依勒、唐巴勒、白碱滩、百口泉等多条不同时期、不同成因类型的蛇绿构造混杂岩（图1），其形成时代跨度极大，除极个别不合理的年龄数据外，主体形成于新元古代—晚泥盆世（572～363 Ma）[17-20]，反映了准噶尔洋多期次拼贴增生的演化历史。

2  太勒古拉蛇绿构造混杂岩宏观地质特征

太勒古拉蛇绿混杂岩带呈近NS向条带状展布，最大出露宽度达3 km，最窄处仅约500 m，NW向延伸约17.5 km，东、西两侧分别与下石炭统包古图组呈断层接触（图2）。据遥感影像特征可知，混杂岩带整体呈红色调，边界清晰，内部多见灰黑色调的小块体杂乱分布，明显有别于其东、西两侧呈灰黑色调、产状沿走向延伸稳定的下石炭统包古图组（图2-a）。

本文确认该蛇绿混杂岩带内构造片理化及糜棱岩化程度极高，其片理及糜棱面理优势走向（NNE向或NNW向）与蛇绿混杂岩宏观展布方向大体一致，并伴有强烈的逆冲推覆和平行走滑等韧性剪切变形。另外在野外调查中多见不同岩性、不同大小的构造岩块（片），地貌上多表现为突起的小包，规模一般在数厘米至数十米不等，且沿蛇绿混杂岩带走向其组分变化极大。值得注意的是，在变形较弱地段，不同岩性的岩块多直接接触，露头规模较大，而在变形强烈部位，岩块多呈透镜状产出，具明显的基质“裹挟”岩块特征，且由于后期构造的破坏，各岩石单元受构造作用相互混杂，其岩石序列及原始层理大多已不清楚，之间为不同类型的基质所充填。基质普遍发生强烈构造变形，岩石易于风化和剥蚀，地貌上往往构成洼地，其原生面理多已被后期面理置换，靠近岩块的部位往往形成宽度数厘米至数米不等的韧性剪切带和糜棱岩化带，剪切带内透入性流劈理普遍发育，总体显示非史密斯地层的结构特征[6，25]。

3  太勒古拉蛇绿构造混杂岩岩石组合及接触关系

为研究太勒古拉蛇绿混杂岩的岩石组合及接触关系，我们选择出露位置较好的太勒古拉泉及扎木拜2条剖面进行实测，并进行了路线调查控制，剖面位置见图2。

太勒古拉泉剖面（A-A′剖面）长约1.3 km，主要控制太勒古拉蛇绿混杂岩的北段（图2），该剖面以出露大量玄武（质）岩及发育一系列逆冲断层为特征（图3-a）。剖面及路线调查表明，北段太勒古拉泉地区出露的蛇绿混杂岩岩块主要由玄武岩、火山角砾岩、火山集块岩及少量硅质岩、碧玉岩组成，基质多为糜棱岩化玄武岩。部分玄武岩露头还保留了完整的枕状构造（图4-a-e），以太勒古拉泉地区发育的枕状构造最典型，岩枕多呈长椭圆状或纺锤状，大小变化较大，小者长轴仅约数十厘米，个别大岩枕长轴长度可达1.2 m，岩枕之间多充填灰绿色硅质泥岩、火山凝灰质及碳酸盐沉积物（图4-b），在岩枕边部常见宽约2～4 cm的冷凝边。部分玄武岩枕发育放射状和环状构造（图4-c），露头尺度上还可观察到早期玄武岩枕被晚期岩枕包裹的现象（图4-d）。局部可见保存较好的马鞍形岩枕，其底部较平直，顶部为一弧形，表面具龟裂纹（图4-e）。除枕状构造外，太勒古拉泉剖面中出露的玄武岩同样大量发育气孔及杏仁构造，气孔大小为0.1×0.1～0.4×0.8 cm2，个别露头处气孔密度可达80%～90%，杏仁体填充物以方解石为主（图4-f）。火山角砾岩和火山集块岩中角砾、集块成分均为玄武岩，分布杂乱，形态各异，大小多变化于1～15 cm，个别大集块直径可达30 cm，其胶结物为灰绿色凝灰岩（图4-g-h）。碧玉岩多以透镜状产于玄武岩岩块之上或糜棱岩化玄武岩基质中，大小约0.4×0.7～2×4 m，分布较局限，新鲜面呈红色，总体不显纹层，后期多被挤压变形为条带状、扁豆状（图4-i）。

A-A′剖面上的蛇绿混杂岩北段岩块与岩块之间及岩块与基质之间均为断层接触，剖面及露头上表现为以一系列倾向南西的逆冲断层为主（图3-a，图5-a），擦痕及阶步发育，断层面产状变化于226°～336°∠20°～82°，部分露头可见倾向NE向的叠瓦状逆冲断层和对冲式逆冲断层（图5-b-c）。不同岩块之间的韧性剪切带宽约0.5～6 m，糜棱面理产状为265°～352°∠45°～80°。此外，露头上还可见大量能干性强的构造透镜体，透镜体岩性以玄武岩为主，多被能干性较弱的糜棱岩化玄武岩基质“裹挟”，基质在尾部随构造透镜体同步剪切变形，据透镜体拖尾及糜棱岩化基质变形特征，判断其应为右旋剪切（图5-d）。

扎木拜剖面（B-B′剖面）长约1.2 km，主要控制太勒古拉蛇绿混杂岩南段（图2）。与太勒古拉泉剖面（A-A′剖面）有所不同的是产出大量硅质岩（图3-b），见少量碧玉岩、辉绿岩和玄武岩，基质多为片理化泥质岩及少量糜棱岩化玄武岩。硅质岩岩块（片）分为红褐色和暗红色两种，二者之间呈断层接触，岩石多发生碎裂岩化。与北段碧玉岩不显纹层不同的是，南段出露的硅质岩岩塊（片）纹层极其发育，产状清晰，且含少量放射虫（图3-b）。露头上可见暗红色硅质岩自西向东逆冲推覆于强片理化泥质岩基质及辉绿岩（图5-e-f）之上，界线清晰，断层走向近NS向。此外，还可观察到能干性较强的硅质岩及枕状玄武岩岩块，呈透镜状“裹挟”于强片理化的泥质岩及糜棱岩化玄武岩基质中（图5-g-i），二者之间为断层接触，基质同样表现为随透镜体拖尾同步变形。硅质岩及枕状玄武岩构造透镜体规模不一，其长轴长度多变化于0.2～2.0 m，地貌上多表现为突起的正地形。不对称的透镜状岩块同样指示右旋剪切变形（图5-g-h）。

4  太勒古拉蛇绿构造混杂岩构造变形特征

蛇绿混杂岩内广泛发育的S-C组构、旋转碎斑等剪切构造运动学标志，可为研究蛇绿混杂岩的变形特征提供良好的载体[26]。本次剖面实测及路线调查厘定出3期构造变形，其中前两期构造变形具透入性剪切面理，第三期构造变形层次相对较浅，以小褶皱为主，并伴有脆性破裂，未形成透入性面理。

第一期构造变形主要为叠瓦状逆冲变形，露头尺度上表现为一系列低角度逆冲构造及强片理化和局部糜棱岩化，野外观察到的主要运动学标志有叠瓦状逆冲断层（图5-a-b）和对冲式逆冲断层（图5-c）。受后期构造影响，该期变形大多已经被叠加改造，其原始运动方向多已改变。

第二期变形以中深构造层次的韧性流变为主，形成了以SW向和近EW向构造行迹为主的韧性剪切变形。北段（以A-A′剖面为代表）的基质组分主要由糜棱岩化玄武岩构成。在糜棱岩化玄武岩基质内部可见硅质岩发生旋转，形成露头尺度的“旋转碎斑系”（图6-a-b）。详细野外构造解析显示，太勒古拉蛇绿混杂岩基质中发育大量的S-C组构（图6-c）。其中碎斑的斜列方向构成S面理的走向，整体呈SW向，C面理则由一系列规模小近直立的剪切断层构成，其走向与蛇绿混杂岩的展布方向大体一致或小角度相交，二者组合样式指示了SW走向的右旋剪切变形。另外，玄武岩和硅质岩岩块中常保存有清晰的擦痕和阶步构造，擦痕走向变化于150°～170°，倾伏角变化于20°～35°，同样反映了由南西向北东的右旋剪切变形（图6-d-e），且在持续的右旋剪切作用下，蛇绿混杂岩带中少数玄武岩透镜体被右旋错断或楔入凝灰质火山熔岩基质（图6-f-g）。此外，太勒古拉蛇绿混杂岩带中还发育大量能干性强的不对称构造透镜体，透镜体大小不一，从几厘米至数十米不等，北段主要以玄武岩为主，南段主要由红褐色硅质岩组成，四周为能干性较弱的糜棱岩化玄武岩、强片理化泥质岩基质，在尾部随构造透镜体同步剪切变形（图5-d，g-i）。这些构造透镜体的长轴优选方向或斜列方向呈明显的定向性，其优势走向与蛇绿混杂岩的宏观展布方向大体一致，尾部常伴随拖尾，大多指示NNE向的右旋剪切变形。总体来看，第一期和第二期剪切变形共同塑造了太勒古拉蛇绿混杂岩带的混杂样式和内部结构，应代表了洋壳俯冲期的强剪切变形。

第三期变形以浅构造层次的收缩变形为主，主要表现为碧玉岩透镜体中形成厘米级的小型膝折褶皱和无根紧闭褶皱（图6-h-i）。无根紧闭褶皱翼间角在0°～15°，枢纽走向NNW向，在露头尺度多表现为褶皱转折端加厚，两翼减薄或拉断，轴面常与片理面平行，并伴有脆性破裂（图6-i）。

5  讨论

5.1  太勒古拉蛇绿构造混杂岩的形成时代

朱永峰等在该蛇绿混杂岩带北段出露的枕状玄武岩中（45°32′N;84°41′E）获得了大于517 Ma的SHRIMP锆石U-Pb年龄[24]，但样品较少，数据不理想，难以肯定确切时代。更重要的是，这套枕状玄武岩具洋岛玄武岩（OIB）地球化学印记，不应该属于残余洋壳组成[24]。何国琦等在该蛇绿混杂岩（原文称克拉玛依蛇绿混杂岩）硅质岩中发现了Periodon aculeatus Hadding和Histiodella sp. H. kristinae Stouge等中—晚奥陶世典型牙形石化石[27]，据此认为是一条早古生代蛇绿混杂岩带。然而，蛇绿岩混杂岩中的放射虫硅质岩能否代表真正的洋壳残余取决于它是否紧贴于蛇绿岩套上部组分的枕状玄武岩之上[28]。何国琦等未阐明含放射虫的硅质岩野外是否与枕状玄武岩共生并位于其之上[27]，而仅依据硅质岩强塑形变形的特点，认为其为蛇绿岩组分继而利用其中的微体古生物化石确定该蛇绿岩带的形成时代是值得商榷的。因此，这些含较老牙形石的强塑形变形硅质岩很可能是不具洋壳性质的古老外来岩块，不属于真正的洋壳残余。

郭丽爽等和Chen等分别在该带内玄武岩和凝灰岩中获得了（357.5±5.4） Ma和（363.6±2.0） Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄[21-22]，但均将其划归为原“太勒古拉组”而非蛇绿混杂岩组成。笔者将二人文中样品采样位置投影到本次所填绘的地质图上，确认郭丽爽等玄武岩采样点正好位于该蛇绿混杂岩带内玄武岩岩块上[21]（图2-b），而Chen等用于定年的凝灰岩样品采自距离本次枕状玄武岩定年样品位置西侧约5 m处（据原文所附照片进行野外实地查证）[22]，应归属本次所厘定的太勒古拉蛇绿混杂岩组分。Zong等在该套蛇绿混杂岩北段位于枕状玄武岩之上的硅质岩（采样位置见图2-b）中报道了确切的晚泥盆世放射虫化石[23]，认为太勒古拉蛇绿混杂岩可能形成于晚泥盆世。

作者团队在该构造带的NE段白碱滩、吐孜托浪格两地蛇绿岩中分别获得（373±5） Ma和（373±9）Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄[19]，于白碱滩一带蛇绿岩之玄武岩中获得锆石U-Pb年龄（395±3） Ma，于辉长岩中获得锆石U-Pb年龄（387±8） Ma[20];Zhu等对百口泉段蛇绿混杂岩中的辉长岩进行研究，同样获得385～363 Ma的锆石U-Pb年龄[18]。

本次在A-A剖面第15-1层基本不变形的一枕状玄武岩大岩块中，采集1件样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年，样品编号为TGQTW-1，采样点坐标：45°32.062′N;84°41.326′E。所分选的32颗锆石阴极发光图像多为透明的长柱状、板状，具有宽的生长环带或无明显的环带（图7），与基性火成岩中分选出的岩浆成因锆石特征一致[29]。挑选15颗无明显继承核的锆石进行分析，其Th/U比值较高，变化于0.34～1.14，同样表明这些锆石为岩浆成因，可代表其结晶年龄。获得其206Pb/238U加權平均年龄为（302.5±2.8） Ma（MSWD=0.16）（图7），时代为晚石炭世晚期。结合其野外产状及接触关系，我们认为，这套枕状玄武岩应为蛇绿混杂岩中卷入的较年轻（晚石炭世晚期）、具洋岛特征的外来岩块[24]。

综上所述，本文倾向于认为太勒古拉蛇绿混杂岩主体形成于晚泥盆世，有下延至早石炭世的可能，可以肯定有晚石炭世的外来岩块卷入，也不排除有中—晚奥陶世外来古老岩块的卷入。

5.2  太勒古拉蛇绿构造混杂岩确立依据（兼论“太勒古拉组”一名的废弃）

太勒古拉蛇绿构造混杂岩确立的主要地质依据如下：

（1） 岩石组成多样且沿走向变化较大（图3）。北段太勒古拉泉地区出露的蛇绿混杂岩岩块主要由玄武岩、火山角砾岩、火山集块岩及少量硅质岩、碧玉岩组成，基质多为糜棱岩化玄武岩;南段扎木拜地区出露的混杂岩岩块（片）主要为硅质岩，可见规模较小的碧玉岩、辉绿岩和玄武岩，基质多为片理化泥质岩及少量糜棱岩化玄武岩。岩块多呈无序叠置、相互拼贴的特点，其接触关系主要表现为构造接触。

（2） 变形作用强烈。该混杂岩带内出露的地质体原始层序多已被构造“肢解”，露头尺度呈现明显的基质“裹挟”岩块的特征。玄武岩、硅质岩等呈不同规模的构造透镜体，分布在强糜棱岩化、强片理化的基质之中，基质中多发育S-C组构、旋转碎斑等剪切运动标志，构造叠加置换程度极高，浅表层次褶皱、断层及中深层次韧性剪切皆有发育。

（3） 时代跨度大。在太勒古拉蛇绿混杂岩带中，可见不同时代岩块混杂堆积。野外露头中既发现有晚泥盆世—早石炭世的洋壳残余，也可见晚石炭世及中—晚奥陶世不具洋壳性质的外来岩块。

因此，无论是从空间展布、岩石组合、接触关系、形成时代、构造样式及变形特征等方面分析，本文所厘定的这套岩石属蛇绿构造混杂岩无疑。据其走向延伸方向及时代证据推测认为，太勒古拉蛇绿混杂岩向北东经白碱滩蛇绿混杂岩，再向北东接百口泉蛇绿混杂岩，断续延伸约95～100 km，三者连线可能构成一条与达尔布特蛇绿混杂岩带近乎平行展布、规模较大的蛇绿混杂岩带（图1）。

综合前述，“太勒古拉组”原创名剖面中的“复杂的火山岩组合”实为蛇绿混杂岩组成，即本文厘定的太勒古拉蛇绿构造混杂岩，为一套经过多期构造改造、变形作用强烈、各岩性单元之间构造接触、不同时代的岩块混杂堆叠形成的无序地质体，属典型的构造岩石组合而非正常沉积的史密斯地层。这样一来，“太勒古拉组”原创名地的剖面就失去了层型剖面的指示意义，因而据此建立组级地层单位是欠妥的。再则，其地质时代有早石炭世和晚石炭世、甚至还有晚泥盆世、奥陶纪之争[21-24]。总之，造成如此复杂的根本原因是“太勒古拉组”层型剖面的失灵和由此引发的一系列同名异体或同名异层，及各地质体不同的时代属性。依据中国地层指南的基本要求，为了避免这些人为造成的混乱，归还地层实体真正的层位和客观的时代属性，本文再次佐证和支持作者团队曾就废弃“太勒古拉组”之认识[8]。

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