新疆哈密市白山梁蛇绿构造混杂岩带岩石地球化学特征及地质意义

马金林

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队，新疆哈密839000）

构造混杂岩主要产于板块的俯冲增生带，其特征是在被普遍剪切的基质中的含有构造混入的碎块或岩块，其岩石类型特征，代表了洋板块地层汇聚、俯冲、消亡的遗迹[1]。蛇绿岩套常具有“五位一体”的特征，其组分为橄榄岩（蛇纹岩）、堆晶辉石岩、辉长岩、辉绿岩以及枕状玄武岩、放射虫硅质岩等[2]。白山梁蛇绿混杂岩带位于新疆哈密南部东天山地区，中天山地块与北山古生代裂谷带系结合部位（图1）。1∶25万雅满苏镇幅（新疆维吾尔自治区地质调查院，2013）认为康古尔塔格—苦水蛇绿混杂岩带为塔里木板块与准噶尔板块的缝合线，而红柳河蛇绿岩带仅为塔里木微板块一个拗拉谷[3]。之后的1∶20万区调工作将研究区白山梁蛇绿混杂岩划为下二叠统红柳河组地层。因此前人对白山梁蛇绿构造混杂岩的归属问题存在争议。本文以新疆哈密市白山梁蛇绿混杂岩为研究对象，从岩相学及岩石地球化学等方面进行研究，探讨岩石成因及形成环境。

图1 研究区构造单元划分图

1 地质背景

研究区在区域上属塔里木—南疆地层大区，中南天山—北山地层区。出露的地层有新太古界—古元古界的天湖岩群、长城系的塔水岩组、蓟县系的卡瓦布拉克岩群和大豁落山组、白山梁蛇绿混杂岩，寒武系的黄山组和西双鹰山组、奥陶系的上白山组和罗雅楚山组、下二叠统的红柳河组、中新统的苦泉组和早更新统的西域组。

新疆哈密市白山梁蛇绿构造混杂岩在区内出露总长约64km，最宽处约6.5km，最窄处1.2km，局部被第四纪不同类型沉积物覆盖，整体呈北东—南西向带状展布。该蛇绿混杂岩带的展布严格受北界红柳河断裂和南界蛇绿混杂带南界断裂控制。蛇绿岩岩块主要为镁铁质堆晶岩、少量辉绿岩、具枕状构造的玄武岩及紫红色放射虫硅质岩、碧玉岩等深海沉积物。

2 岩相学特征

白山梁混杂岩地质体主要由强变形的基质和大小不等的构造块体组成。基质岩性主要为强片理化、糜棱岩化的各种动力变质岩构造岩块。构造块体岩石类型复杂，可分为变质基底残块、蛇绿岩岩块、陆源碎屑岩岩块、岛弧火山岩岩块四大类（表1），未见橄榄岩，为不完整的蛇绿岩，外来岩块主要为基底残块和陆缘碎屑岩块。变质基底残块主要为新太古界—古元古界天湖岩群变质岩；蛇绿岩组份包括枕状玄武岩、辉长岩、硅质岩组成，有少量斜长花岗岩等，与围岩均呈断层接触；陆源碎屑岩包括变质粉砂岩、变质长石岩屑砂岩等；岛弧火山岩主要为浅灰黄色碎裂岩化片理化蚀变玄武安山岩、辉绿—紫红色安山岩、安山质角砾熔岩、凝灰岩。由于受构造剪切的作用，各块体岩石均破碎严重，普遍发育劈理，在各断裂附近岩石最为破碎。

表1 白山梁蛇绿岩混杂岩物质组成一览表

分析岩相学特征不难看出，不同构造阶段、不同构造环境形成的各种地质体总体呈构造块体、构造透镜体形态堆垛、拼贴在一起产出；块体或透镜体之前间为断层或韧性剪切带等构造界面接触，部分块体之间为糜棱岩化基质充填或强变形基质分隔，平面上呈网结状结构北东向展布。构造块体内发育韧性变形、强片理化带、旋转碎斑、杆状构造、断层及褶皱等构造行迹，整体上以发育北东东向构造线韧性剪切带为特征。

3 岩石地球化学特征

3.1 主量元素特征

3.1.1 辉长岩主量元素特征

辉长岩岩石化学分析结果均为基性侵入岩的岩石化学特征，考虑到白山梁地区岩石遭受强烈剪切变形作用及蚀变因素的影响，本次采用抗蚀变元素的Nb/YZr/Ti 图解（图2）为基性岩分类命名。投影结果为辉长岩落入玄武岩范畴，为基性岩石。经CIPW标准矿物计算，该岩石单元属SiO2极度不饱和的正常系列，属亚碱性岩系（太平洋型）。在硅—碱图（图3）上，该单元均落入亚碱性岩区域，与σ值划分的岩石系列相同。采用SiO2-FeOt/MgO图解（图4）进行亚碱性岩石的钙碱性与拉斑系列划分，辉长岩样品均落入镁铁堆积区域内。

图2 白山梁蛇绿岩基性岩Nb/Y-Zr/Ti图解（Pearce 根据Winchester-Floyd（1977）修改，1996）

图3 白山梁蛇绿岩玄武岩硅—碱图（after T.N Irvine et al.，1971）

图4 白山梁蛇绿岩玄武岩SiO2-FeOt/MgO变异图（after A.Miyashiro，1974）

3.1.2 镁铁质火山岩主量元素特征

白山梁蛇绿岩的镁铁质火山岩为玄武岩，SiO2平均含量48.80%，表明为基性岩石。与上述辉长岩相比，该岩石单元具有高的Na2O+K2O含量及FeOt值，以及相对偏低的Mg#值。在硅—碱图（图3）上，两件玄武岩样品均属于属于亚碱性岩，与硅—碱图解判别结果一致。图中样品编号与表中样品序号相对应（以下各图同），且Na2O 大于K2O 含量，属于钠质类型（大西洋型）。对落入亚碱性岩范畴的四件样品采用SiO2-FeOt/MgO 图解（图4）进行亚碱性岩石的钙碱性与拉斑系列划分，结果一件样品（Ⅷ-7）落入拉斑玄武系列范畴，另一件样品（Ⅷ-11）位于钙碱性与拉斑系列的分界线上。在Al2O3-CaO-MgO图解（图5）上，两件样品均落入镁铁质堆积岩范围内，显示镁铁质堆积岩的特点。

图5 白山梁蛇绿岩基性岩A-C-M图解（Coleman，R.G.，1977）

3.2 稀土元素特征

3.2.1 辉长岩稀土元素特征

分析辉长岩稀土元素特征，∑REE 含量低于玄武岩平均含量，稀土元素配分图上辉长岩位于玄武岩下方。从稀土元素球粒陨石标准化曲线图（图6）上可以看出，白山梁蛇绿岩中辉长岩稀土曲线为近似平坦型，具有大洋玄武岩的特点。除La、Eu、Ho 三个元素形成峰值外，其余元素含量变化不大，其中Eu 元素为正异常，与层状辉长岩相似，表明残余熔浆中有斜长石堆积。轻稀土分馏作用相对明显，这与该样品La 元素含量高有直接关系。表明重稀土（Gd-Lu）分馏作用不明显，铈具不同程度亏损。

图6 辉长岩稀土元素C1球粒陨石标准化模式图

3.2.2 镁铁质火山岩稀土元素特征

分析白山梁蛇绿岩稀土元素地球化学特征特征，其玄武岩稀土总量中等偏高，表明其为亏损型地幔或经高度部分熔融后的残余地幔。轻、重稀土元素分异程度较差，轻稀土元素分馏度偏差，重稀土元素分馏度亦偏差，轻稀土元素较重稀土元素相对富集，铕显示弱的负异常，但异常特征不明显。铈元素显示弱正异常。岩石C1 球粒陨石标准化分布型式为微右倾轻稀土富集型的平缓曲线（图7），与岛弧拉斑玄武岩特征类似。

图7 玄武岩稀土元素C1球粒陨石标准化模式图

3.3 微量元素特征

3.3.1 辉长岩微量元素特征

分析白山梁蛇绿岩微量元素特征，从微量元素MORB 标准化蛛网图（图8）可以看出白山梁蛇绿岩中辉长岩除个别样品（1023/1）外，其余样品的大离子亲石元素丰度均在MORB标准值以上，呈现正异常，Th元素形成大隆起。高场强元素丰度大多数在MORB标准值的0.1～1倍左右，曲线变化不大，反映其低钾的特点，其中Nb、Ta丰度在MORB标准值附近，不具亏损，表明不属于岛弧玄武岩范畴。与Pearce（1982）大洋环境下不同构造环境中的玄武岩微量元素蛛网图对比，白山梁蛇绿岩中辉长岩亏损K，强烈富集Th，表现出过渡型洋中脊玄武岩的特点。辉长岩样品Ti*值表明此类岩石不具同化混染，也反映了地幔的富钛性质。Sr*值远远大于1，且都反映了有斜长石参与的堆积岩的特征。

图8 辉长岩微量元素MORB标准化蛛网图

3.3.2 镁铁质火山岩微量元素特征

白山梁蛇绿岩中的玄武岩微量元素MORB标准化蛛网图见图9，从图中可以看出，大离子亲石元素Rb、Ba、K相对MORB 强烈富集，高场强元素呈现相对亏损的态势，具有岛弧拉斑玄武岩特征。

图9 玄武岩微量元素MORB标准化蛛网图

4 讨论

白山梁蛇绿岩中玄武岩稀土元素和微量元素均显示大洋玄武岩的特征。为进一步明确白山梁玄武岩构造属性，分别采用了Pearce 等（1980）提出的Zr/Y-Zr 图解和Ti-Zr图解进行投图判别。Zr/Y-Zr图解投图结果（图10）显示，所有玄武岩样品都落在板内玄武岩（WPB）与洋中脊玄武岩（MORB）交界线附近的板内区域一侧。

图10 红柳河蛇绿岩玄武岩Zr/Y-Zr图解（after Pearce et al，1980）

红柳河蛇绿岩形成于早古生代早期，收敛于志留纪，闭合于泥盆纪，是康古尔洋形成与演化的响应：在康古尔洋向北俯冲的过程中，准噶尔地块南缘与塔里木板块北缘形成南张北挤的局面，塔里木板块处于伸展拉张（陆内裂谷）环境，随着俯冲作用的加深，塔里木板块进一步伸展拉张并在板块内形成被陆块围限的有限洋盆（小洋盆），小洋盆洋壳在康古尔大洋的俯冲拖拽下迅速俯冲收敛，至志留纪，残留洋盆基本消亡殆尽，中天山陆块从塔里木板块中分离，红柳河蛇绿岩正是陆内残留洋盆向中天山陆块俯冲拉张的产物，其所代表的洋盆经历了一个快速拉张—收敛—闭合的过程[4]。白山梁蛇绿岩形成环境与红柳河蛇绿岩类似，形成于有限洋盆（小洋盆）环境而非典型大洋中脊，具有弧后扩张环境的特征，为与俯冲有关的SSZ型蛇绿岩。

5 结论

（1）分析新疆哈密市白山梁蛇绿混杂岩岩相学特征，可以看出不同构造阶段、不同构造环境形成的各种地质体总体呈构造块体、构造透镜体形态堆垛、拼贴在一起产出，未见橄榄岩，为不完整的蛇绿岩。

（2）白山梁蛇绿岩中玄武岩稀土元素和微量元素特征均显示大洋玄武岩的特征。

（3）白山梁蛇绿岩形成环境与红柳河蛇绿岩类似，是红柳河蛇绿岩向东延伸部位，其形成于有限洋盆（小洋盆）环境而非典型大洋中脊，具有弧后扩张环境的特征，为与俯冲有关的SSZ型蛇绿岩。