甘肃玉门市黑山北超高压变质带中蛇纹岩成因浅析

蛇纹岩主要是由超基性岩受低～中温热液交代作用，使原岩中的橄榄石和辉石发生蛇纹石化所形成的，其具有简单的矿物（组合）：主要由蛇纹石类、硅镁石类、磁铁矿、氢氧镁石、绿泥石、橄榄石、透辉石、角闪石、滑石等组成，在较大的超级性岩中常分布于岩体顶部呈帽盖状或分布于岩体边缘，有时也呈脉状或不规则状状。根据研究发现蛇纹石化可以出现在不同的构造环境中，例如深海、扩张洋脊和俯冲带等

。深海橄榄岩基本上已经全部发生了蛇纹石化

。已经发现的Lost City、Rainbow等热液区的基底岩石均为蛇纹石化的橄榄岩。深海橄榄岩可以在低温（＜100℃，例如Lost City热液区）或者高温（＞300℃，例如Rainbow热液区）条件下蚀变。在慢速或超慢速扩张洋脊中，也常发生蛇纹石化

。此外，蛇纹石化也会出现在活动板块边缘，例如在Tonga海沟和Mariana海沟中也发现了蛇纹石化的橄榄岩

。俯冲过程中，地幔楔橄榄岩受到板块脱水流体的交代形成蛇纹岩

。Izu-Bonin和Mariana的弧前存在由大量的蛇纹石化橄榄岩组成的海底山脉

。本文选取甘肃省玉门市黑山北蛇纹岩作为研究对象，通过矿物化学、全岩主微量元素研究，结合区域地质特征，以期判断黑山北蛇纹岩的原岩成因和演化历史。

1 地质背景

1.1 区域地质背景

北祁连山古大洋缝合带位于中国西北部甘肃、青海两省交界，是世界上三个最为典型的早古生代大洋冷俯冲带之一，其北部为华北地台西端的阿拉善地块，南部为祁连地块和柴北缘超高压变质带。北祁连山缝合带经历了大洋扩张和俯冲，发育沟一弧一盆体系和高压变质带

，北祁连地区目前所发现的最老的蛇绿岩出露在玉石沟地区，其中堆晶辉长岩中锆石的SHRIMP年龄为时代533～568Ma

，表明古祁连洋（原特提斯洋）洋盆开启时间在新元古代末期-早寒武世。而北祁连的大多数蛇绿岩则形成于岛弧或弧后环境，具有SSZ性质，时代为500Ma左右

。本文甘肃省玉门市黑山北蛇纹岩在大地构造上是阿拉善地块与柴达木地块之间的巨型复合造山带，处于阿尔金走滑断裂带与龙首山隆起带结合部位，南邻北祁连造山带，构造格局复杂，岩浆活动频繁，经历了复杂的地质演化历史。

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1.2 研究区地质背景

1.2.1 岩体特征

黑山北岩体呈130°～310°方向延伸，长4.6Km，最宽2.3Km，出露面积约5.4Km

，地表形状为西宽、东窄、中部膨大的岩体。岩体北界接触面产状南倾，倾角25°～50°，西界古近系地层不整合其上。南界地表以岩脉形式出露，北倾，倾角70°左右，经钻孔证实其深部为南倾，整个岩体向东南侧伏。岩体主要由蛇纹岩、纯橄岩、辉橄岩、单辉石岩组成，在纯橄岩中见有少量的辉石岩和单斜辉石剥异离体，辉石岩在矿区南部纯橄岩内呈北西向带状分布，厚度20m～30m；在西部和北部边缘见纯橄岩的风化壳，厚度20m～30m，岩相分带不明显，各岩相之间呈渐变的过渡关系。超基性岩体中心为纯橄岩，向南依次为辉橄榄岩-辉石岩-辉长岩岩石组合。而北部向外为黄褐色硅化碳酸盐化纯橄榄岩。

（2）铂矿化蚀变带分布特征。通过对异常的揭露，在矿区共发现蚀变带四条。Ⅰ号矿化蚀变带分布于矿区的西北部，长220m，走向北西西。Ⅱ号矿化蚀变带分布于矿区的西南部，长430m，走向北西西，该蚀变带以矿化为主，未有矿体圈出。III号矿化蚀变带分布于矿区的东北部，长180m，走向北东东。IV号矿化蚀变带分布于矿区的东南部，长860m，走向近EW向，为矿区主要矿化蚀变带。

（3）铂矿体特征。前人共圈定铂矿体8个，矿体总体展布方向为NWW向，长度120m左右，矿体主要产于蛇纹石化纯橄岩岩体中，含矿岩性主要为碎裂蛇纹石化纯橄岩。主要矿体特征如下：

通过野外地质工作，总共有3快样品被挑出来，其编号依次为HSwxh-l、HSwxh-3、HSwxh-5。

全国家用电器工业信息中心（NAIC）是受中国轻工业联合会委托、经中国轻工业信息中心批准设立的专业信息机构，主要开展行业信息收集、调查、分析研究，并组织编写国内外家用电器行业经济、科技的发展状况、水平、动向、差距和发展趋势，促进行业健康、快速发展。同时，全国家用电器工业信息中心还受中国轻工业信息中心指导，承担家用电器行业科技新成果、新技术的择优推荐工作。

1.2.2 矿体特征

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IV-1矿体控制长度120m，矿体平均宽度3.27m，矿体产状355°∠74°，平均品位Pt0.59×10

，最高品位Pt1.05×10

；IV-4号矿体控制长度120m，平均宽度1.16 m，平均品位Pt0.26×10

。矿体在地表由探槽TC80-1控制，出露宽度1.36m，品位Pt0.26×10

。在-40米处由CM801控制，矿体控制宽度0.96m，平均品位Pt0.26×10

。

通过对I～IV号矿采集的矿体组合样品分析，钴、镍在矿体中含量普遍较高，Co80～100×10

，Ni1000～5000×10

，锇含量较低，但对IV-1矿体锇元素分析，锇含量较高，为OS 0.56×10

。

综上所述，在经过本教研室的充分准备及论证后开展的案例教学，不仅培养了学生综合应用知识的能力，提高了学生的综合素质，而且也锻炼了教师的教学能力，提高了教学效果。

（1）铜矿化蚀变带分布特征。在岩体内的单辉辉石岩中发现铜矿化点2处，，宽度在10cm～60cm,经过样品分析Cu品位在1.59%～2.63%间，Ni品位在0.02%左右，地表以孔雀石化为主，多沿岩体裂隙集中发育。边部近岩体外接触带发现一处铜矿化点，发育于灰绿色绿泥石英片岩中的超基性岩脉中，铜矿化主要以星点状孔雀石化及细脉状黄铁矿黄铜矿为主，样品分析Cu品位大于0.28%。

2 岩石学特征

全岩主量元素含量见表1。黑山北蛇纹岩的烧失量为0.048%～12.64%，为消除蛇纹石化对原岩成分的影响，将这些样品的主量元素扣除烧失量后再进行讨论。MgO含量越高，说明橄榄岩部分熔融程度越高，越亏损，岩石中橄榄石的含量也越高。MgO含量在24.37%～32.7%之间，低于原始地幔的含量37.8%

，蛇纹岩样品具有偏低的w(Al

O

)，其含量在0.608%～1.42%之间，CaO变化于5.88%～11.29%之间，代表玄武质组分含量的CaO+Al

O

变化于6.49%～12.71%之间

。在Al

O

-TFeO-MgO图解（图4）中，样品都集中在超基性堆晶岩范围。

3 岩石地球化学特征

3.1 主量元素特征

根据镜下鉴定结果，黑山北蛇纹岩主要由蛇纹石（主要纤维蛇纹石、次要胶蛇纹石、少量叶蛇纹石）、少数镁质碳酸盐矿物、少量不透明金属矿物等组成，其中纤维蛇纹石48%、胶蛇纹石35%、叶蛇纹石少量、细小镁质碳酸盐集合体等混合物12%、磁铁矿等≤5%；原岩矿物已被蚀变物取代，未见交代假象结构特征；大量细小纤维状束状集合体的纤维蛇纹石致密、杂乱分布，束状集合体长度约在0.05～0.1mm±，空隙中填充不均匀的胶蛇纹石（呈隐晶质细分散状而显均质性的蛇纹石类矿物的混合物，整体微弱光性显示蛇纹石，但不清楚，零星散布少量纤维蛇纹石集合体、个别叶蛇纹石，且混杂少数到少量细小镁质碳酸盐、磁铁矿等，与利蛇纹石不同的是它是一种混合物）、零星叶蛇纹石（变晶程度偏高可能与附近微裂隙及热液有关，其它区很少）等，往往不透明金属矿物偏多时，胶蛇纹石在此处偏多且均匀致密，反映取代原岩矿物后可能的假象出现。岩石遭受较强烈应力作用破裂、破碎、全蚀变，原岩结构、矿物遭到彻底破坏，以蛇纹石岩产出。晚期微裂隙中微量胶状集合体赤、褐铁矿填充（图3）。

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3.2 微量、稀土元素特征

蛇纹岩微量元素分析结果列于表2。从原始地幔微量元素标准蛛网图可以看出，黑山北蛇纹岩表现为亏损Nb、Ti、Zr、Pr，富集大离子亲石元素Cs、Ba、Pb及U、Sr（图5），这种不相容元素亏损与富集并存的状态，在经历过俯冲带改造的地幔橄榄岩中相对普遍存在

。

黑山北蛇纹岩稀土元素（REE）总量在6.36×10

～9.60×10

之间，REE的丰度变化较小，稀土元素球粒陨石配分模式显示较明显的负Eu异常。黑山北蛇纹岩REE丰度变化范围较较窄，可能反映熔体/流体交代作用与熔融程度较均一

。HSwxh-3有相对平缓的HREE曲线，可能经历适度的熔融，因为强熔会导致单斜辉石耗尽造成HREE亏损

。HSwxh-1和HSwxh-5为较典型的右倾型，说明其熔融程度更高，可能经历熔岩反应，导致部分LREE元素富集不均匀。

4 岩石成因分析

研究发现，北祁连-柴北缘复合造山带从前寒武纪到早古生代经历了从大洋形成-扩张-俯冲-闭合到大陆俯冲/碰撞造山和造山带垮塌等阶段的构造演化。自Rodinia超大陆裂解之后，祁连洋大约在晚元古代（约710Ma）开始打开，该大洋到520Ma一直稳定扩张，当祁连洋岩石圈扩张到一定程度，大洋岩石圈在大约520Ma时向北部的阿拉善地块俯冲，由于俯冲作用造成的地幔扰动和上涌，使地幔楔发生部分熔融，形成具有517Ma～505Ma的初始岛弧玄武岩，而上升的地幔岩浆使大陆地壳发生熔融，形成I型和S型花岗岩（516Ma～500Ma），当地幔楔部分熔融程度的增加，更难熔的玻安岩在490Ma开始产生，并导致弧后伸展和弧后盆地的形成，并形成弧后盆地的洋壳（即祁连山490～450Ma的蛇绿岩），同时，大洋冷俯冲作用形成了低温/高压变质带，Cu-Pb-Zn及斑岩Mo矿床的发育与岛弧岩浆作用有密切关系，祁连洋的闭合和弧后盆地扩张的停止发生在奥陶纪的末期（约440Ma），大陆地块开始碰撞，而大洋岩石圈的持续下沉导致祁连-柴达木地块被拖曳到阿拉善地块之下100km～200km的深度，并发生超高压变质(440～420Ma)，到晚志留纪-早泥盆纪，祁连山山脉的隆升和俯冲的大陆地壳的折返，俯冲的大陆地壳随大洋岩石圈的断离而开始折返,同时在晚志留纪-早泥盆纪期间发生强烈的造山作用，导致山脉的隆升、超高压变质岩石的折返和区内广泛发育的泥盆纪磨拉石

。

由上述研究可知，黑山北蛇纹岩具有以下特征：纯橄岩、辉橄岩等基性岩类伴生（图2）；在全岩主量元素Al

O

-TFeO-MgO图解中，样品点集中在超基性堆晶岩的范围（图4），CaO+Al

O

含量较高，富集大离子亲石元素Cs、Ba、Pb及U、Sr（图5），从图7中可以看出，黑山北蛇纹岩样品点都落在俯冲带蛇纹岩的范围，充分说明黑山北蛇纹岩主要在俯冲带环境经历了蛇纹石化作用

。综合以上特点，认为黑山北蛇纹岩为超基性堆晶岩成因，它们侵入到阿拉善地块的大陆地壳中，随其俯冲，在俯冲带上经历了超高压变质作用和退变质作用，之后发生蛇纹石化且折返至地表。

5 结论

（1）矿物学和岩石学证实，黑山北超高压变质带中蛇纹岩的原岩为超基性堆晶岩。

（2）奥陶纪的末期，黑山北超基性堆晶岩侵入到阿拉善地块的大陆地壳中，随其俯冲，在俯冲带上经历了超高压变质作用和退变质作用，之后发生蛇纹石化，并在到晚志留纪-早泥盆纪折返至地表。

[1]Mével C．2003．Serpentinization of abyssal peridotites at midoceanridges．Comptes Rendus Geoscience，335(10-11)：825-852．

[2]Allen DE and Seyfried WE Jr．2003．Compositional controls on ventfluids from ultramafic-hosted hydrothermal systems at mid-oceanridges：An experimental study at 400 ℃，500bars．Geochimica et Cosmochimica Acta，67(8)：1531-1542．

[3]Charlou JL，Fouquet Y，Bougault H，Donval JP，Etoubleau J，Jean-Baptiste P，Dapoigny A，Appriou P and Rona PA．1998．Intense CH 4 plumes generated by serpentinization of ultramafic rocks at the intersection of the 15 ° 20′N fracture zone and the Mid-Atlantic Ridge．Geochimica et Cosmochimica Acta，62(13)：2323-2333．

[4]Beard JS，Frost BR，Fryer P，McCaig A，Searle R，Ildefonse B，Zinin P and Sharma SK．2009．Onset and progression of serpentinization and magnetite formation in olivine-roch Troctolite from IODP hole U1309D．Journal of Petrology，50(3)：387-403．

[5]Fisher RL and Engel CG．1969．Ultramafic and basaltic rocks dredged from the nearshore flank of the Tonga trench．Geological Society of America Bulletin，80(7)：1373-1378．

[6]Bloomer SH．1983．Distribution and origin of igneous rocks from the landward slopes of the Mariana Trench：Implications for its structure and evolution．Journal of Geophysical Research：Solid Earth，88(B9)：7411-7428．

[7]Maekawa H，Yamamoto K，Teruaki I，Ueno T and Osada Y．2001．Serpentinite seamounts and hydrated mantle wedge in the Izu-Bonin and Mariana forearc regions．Bull．Earthq．Res．Inst．Univ．Tokyo，76：355-366．

[8]Hyndman RD and Peacock SM．2003．Serpentinization of the forearc mantle．Earth and Planetary Science Letters，212(3-4)：417-432．

[9]Fryer P，Ambos EL and Hussong DM．1985．Origin and emplacement of Mariana forearc seamounts．Geology，13(11)：774-777．

[10]李春显，刘仰文，朱宝清等．1978．秦岭及祁连山构造发展史．国际交流地质学术论文集，（1）：174-187．

[11]肖序常，陈国铭，朱志直．1978．祁连古蛇绿岩的地质构造意义．地质学报，52：257-295．

[12]史仁灯，杨经绥，吴才来等．2004．北祁连玉石沟蛇绿岩形成于晚震旦世的SHRIMP年龄证据．地质学报，78(5)：649-657．

[13]曾建元，杨怀仁，杨宏仪等．2007．北祁连东草河蛇绿岩：一个早古生代的洋壳残片．科学通报，52(7)：825-835．

[14]相振群，陆松年，李怀坤等．2007．北祁连西段熬油沟辉长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义．地质通报，26(12)：1686-1691．

[15]孟繁聪，张建新，郭春满等，李金平．2010．大岔大坂MOR型和SSZ型蛇绿岩对北祁连洋演化的制约．岩石矿物学杂志，29(5)：453-466．

[16]Mc Donough W F，Sun S S．The composition of the Earth[J]．Chemical Geology，1995，120：223-254．

[17]王来明，宋明春，王沛成．胶南-威海造山带研究进展及重要地质问题讨论[J]．山东地质，2002，18(3/4)：78-83．

[18]Zheng L，Zhi X C，Reisberg L．Re-Os systematics of the Rao bazhaiperidotite massifs from the Dabieorogenic zone，eastern China[J]．Chemical Geology，2009，268：1-14．

[19]Niu Y．Bulk-rock major and trace element compositions of abyssal peridotites：Implications for mantle melting，melt extraction and post-melting processes beneath mid-ocean ridges[J]．Journal of Pe-trology，2004，45：2423-2458．

[20]Paulick H，Bach W，Godard M，et al．Geochemistry of abssalperido tites(Mid-Atlantic Ridge，15 ° 20′N,ODP Leg 209)：Implications for fluid/rock interaction in slow spreading environments[J]．Chemical Geology，2006，234：179-210．

[21]李源，杨经绥，刘钊等．西藏雅鲁藏布江缝合带西段巴尔地幔橄榄岩成因及构造意义[J]．岩石学报，2011，27(11)：3239-3254．

[22]Xu X Z，Yang J S，Ba D Z，et al．Petrogenesis of the Kangjinlaperi dotite in the Luobusaophiolite，Southern Tibet[J]．Journal of Asian Earth Sciences，2011，42(4)：553-568．

[23]Godard M，Lagabrielle Y，Alard O，et al．Geochemistry of the highly depleted peridotites drilled at ODP Sites 1272 and 1274(Fifteen-Twenty Fracture Zone，Mid-Atlantic Ridge)：implications for mantle dynamics beneath a slow spreading ridge[J]．Earth Planetary Science Letter，2008，267：410-425．

[24]宋述光，张贵宾，张聪等．大洋俯冲和大陆碰撞的动力学过程：北祁连-柴北缘高压-超高压变质带的岩石学制约[J]．科学通报，2013，2240-2245．

[25]李强，温珍河，侯方辉等．苏鲁超高压变质带仰口蛇纹岩的成因——矿物化学、地球化学和年代学证据．[J]．地质通报，2016，1784-1796．