东准噶尔塔合尔巴斯陶蛇绿岩带特征及地质意义

吴羿辰　韩琼

摘   要：塔合尔巴斯陶蛇绿岩位于卡拉麦里俯冲增生杂岩带的西北段，共有5个大小不同的岩片组成。地球化学显示，塔合尔巴斯陶蛇绿岩中的玄武岩具LREE轻度亏损或整体平坦特征，与MORB特征相似；辉长岩稀土元素分布模式整体显示平坦型特征，接近MORB。微量元素N-MORB标准化蛛网图显示，玄武岩、辉长岩中大离子亲石元素Sr，K，Rb，Ba明显富集，高场强元素Nb明显亏损，Ta适度富集。认为塔合尔巴斯陶蛇绿岩为卡拉麦里混杂岩带的组成部分，兼有岛弧火山岩特征，是早石炭世弧后盆地扩张的产物。

关键词：塔合尔巴斯陶蛇绿岩；地球化学特征；卡拉麦里蛇绿岩；地质意义

东准噶尔是中亚造山带在新疆北部区域的重要组成单元[1]，卡拉麦里蛇绿岩带位于准噶尔盆地东北缘，由一套由镁铁-超镁铁岩为主的构造岩块和不同岩性的基质组成[2]，代表西伯利亚克拉通增生系统与哈萨克斯坦-准噶尔板块的最终缝合部位[3-4]，为厘定古亚洲洋分支洋盆的演化及洋-陆转化提供了天然的场所[5]，也是重建中亚造山带构造演化历史的重要科学问题之一[6]。以往研究认为东准噶尔地区经历了超级大陆裂解（南华—震旦纪）、洋陆（早古生代早中期）演化、板内伸展阶段和中新生代以来的陆内疊覆造山阶段。对蛇绿岩带的正确认识是厘定洋-陆转化的关键，对正确认识洋陆转化与成矿的关系意义重大。

本次在前人研究基础上，对位于卡拉麦里西段塔合尔巴斯陶蛇绿岩开展研究，在野外工作基础上，开展岩石学、岩石地球化学测试分析，为卡拉麦里洋盆演化提供参考。

1  地质特征

塔合尔巴斯陶蛇绿岩位于卡拉麦里俯冲增生杂岩带西北段，以透镜状、NNW向带状出露，被晚石炭世喀拉萨依钾长花岗岩岩体侵入破坏。该蛇绿岩带中共有5个大小不同的岩片，分布于岩体西南、东北两侧，岩片长2～3 km，宽一般小于0.3 km（图1）。该蛇绿岩带岩石类型有蛇纹岩、堆晶橄榄辉石岩、辉石岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩等（图2），构造侵位于中泥盆世蕴都喀拉组，中泥盆世蕴都喀拉组为一套深灰色凝灰质含砾砂岩、粉砂岩及硅质岩。伴随构造变形作用岩石出现明显蚀变作用。地幔橄榄岩、橄榄辉石岩中橄榄石多蚀变为蛇纹石，辉石多蚀变为绿泥石，辉长岩、辉绿岩、玄武岩常见绿泥石、绿帘石蚀变。辉绿岩岩片常被断层错断，大小不等，直径10 cm～1 m；玄武岩岩片较少，且破碎严重。

2  岩相学特征

橄榄辉石岩  堆晶结构，块状构造，主要由辉石组成，含量为95%，堆晶间隙充填矿物为橄榄石、磁铁矿，含量约5%（图2-b）。辉石为单斜辉石，淡褐色，自形板状，粒径2.5～4.5 mm，正高突起，可见两组正交解理，消光类型为斜消光，发育简单双晶，最高干涉色为Ⅱ级蓝绿。蚀变强烈，多见纤闪石化，纤闪石为纤状、簇状集合体，少量呈辉石假象；橄榄石呈细小颗粒状充填于辉石堆晶间，单偏光镜下无色，粒径约0.3～0.4 mm，具不规则裂纹，含量约3%；磁铁矿呈填隙物产出，不透明，粒状，颗粒较小，少量粒径达0.5 mm，含量约2%。

辉长岩  辉长结构，块状构造，主要矿物为辉石、斜长石，次要矿物为磁铁矿，副矿物为磷灰石（图2-c）。辉石主要为单斜辉石，浅绿-浅褐色，半自形-他形粒状，粒径为1～1.5 mm，多为斜消光，含量约60%。辉石蚀变较强，绿泥石化、纤闪石化为主；斜长石，无色，板状，部分破碎为细小的片状，粒径0.5～1 mm，多为斜消光。可见聚片双晶、卡纳复合双晶，含量约35%。斜长石蚀变强烈，常见绿帘石化；磁铁矿为不透明，粒状，大小不等，含量约4%；磷灰石为无色，自形柱状，包含于斜长石晶体中，含量约1%。

玄武岩  斑状结构，块状构造，斑晶为斜长石、辉石、角闪石，含量约25%，基质为间粒间隐结构，主要由斜长石微晶、辉石微晶、磁铁矿、钛铁矿、玻璃质组成，含量约75%（图2-f）。辉石斑晶，主要为普通辉石，浅绿-浅黄色，半自形柱状，部分切面呈八边形，可见两组正交解理，多为斜消光，含量约10%；斜长石斑晶，无色，自形板状或柱状，粒径1 mm×0.3 mm，可见聚片双晶、卡纳复合双晶。含量约5%；角闪石斑晶为浅绿色，半自形板状，角闪石为辉石蚀变而成，与辉石斑晶伴生，含量约5%。基质成分复杂，粒径小于0.1 mm，包括斜长石微晶、辉石微晶、磁铁矿、钛铁矿及少量玻璃质，含量约75%。

辉绿岩  变余辉绿结构，块状构造，主要矿物为辉石、斜长石，次要矿物为磁铁矿，副矿物为磷灰石。斜长石自形程度较好，呈长柱状，杂乱排列，并形成三角形孔隙，粒状辉石颗粒充填其中，呈典型的辉绿结构（图2-e）。斜长石，无色，半自形-自形柱状，多为斜消光，可见聚片双晶、卡纳复合双晶。斜长石含量约55%，少量斜长石绿帘石化；辉石为淡褐色-淡绿色，他形粒状结构，粒径0.5～0.6 mm，含量约40%。辉石蚀变较强，可见角闪石反应边，常见绿泥石化、纤闪石化蚀变；磁铁矿不透明，粒状结构，大小不等，含量约5%；磷灰石为无色，自形柱状，含量小于1%。

硅质岩  微晶结构，块状构造，主要由石英、玉髓组成，含少量泥质碎屑物质（图2-g）。石英为无色透明，粒状或片状，表面光滑，粒径为0.1～0.2mm，少量大于0.5 mm，石英含量约85%。玉髓无色，呈放射状或球状集合体，含量约5%。泥质碎屑主要为绢云母化粘土矿物，颗粒较细小，充填于石英颗粒间，含量少于10%。

3  地球化学特征

3.1  主量元素

本次研究在塔合尔巴斯陶蛇绿岩共采集样品13件，其中蛇纹岩样品3件，玄武岩样品2件，辉石岩样品2件，辉长岩样品6件。对测试数据进行判别分析，从图3-a中可看出，塔合尔巴斯陶蛇绿岩中的镁铁-超镁铁岩落入苦橄玄武岩-玄武岩-玄武安山岩区域，为亚碱性系列区。从A-F-M图解中显示富铁演化趋势（图3-b），具拉斑玄武岩系列特征。

蛇纹岩中SiO2含量42.32%～46.95%，平均45.04%，MgO含量41.34%～42.91%，平均41.98%，Mg#值為90.7～91.5。辉石岩SiO2含量 52.09%～52.51%，平均52.30%；Al2O3 含量1.02%、P2O5平均含量0.01%、K2O平均含量0.02%、Na2O平均含量0.2%、MgO平均含量27.16%特征。辉石岩的Mg#值为91.3～93.5。

辉长岩中SiO2含量45.68%～53.21%，平均49.27%；TiO2平均含量0.89%、P2O5平均含量为0.07%、K2O平均含量0.30%、Na2O平均含量2.7%、MgO平均含量7.47%。辉长岩的Mg#值为44.4～75.9。玄武岩中SiO2含量47.51%～52.21%，平均49.86%；Al2O3含量15.17%～15.91%，平均15.54%；TiO2含量0.87%～1.17%，平均1.02%；MgO含量4.15%～6.82%，平均5.49%；K2O含量0.04%～0.81%，平均0.43%，Na2O含量0.91%～4.74%，平均2.83%。可见蛇绿岩中的玄武岩总体显示低铝、低钛、低P2O5、低钾、富钠、高镁特征。玄武岩的Mg#值为42.1～60.6。

3.2  稀土元素

对塔合尔巴斯陶蛇绿岩中不同岩石测试数据运用球粒陨石标准化处理（图4）。稀土元素特征如下：

玄武岩稀土元素∑REE为69.50×10-6～70.20×10-6，变化小，约为球粒陨石的18～20倍，LREE/HREE值为0.60～0.69，（La/Yb）N值为0.83～1.11，δEu值为0.76～0.90，显示斜长石的分离结晶作用，为平坦型或极弱轻稀土亏损特征（图4-a）。

辉长岩稀土元素总量变化较大，分为两类，其中2个样品∑REE明显偏低，∑REE为29.48×10-6～34.31×10-6，表现为平坦型或轻稀土略富集特征，LREE/HREE值均为0.80，（La/Yb）N值为1.43～1.60，其余4个样品含量较高，∑REE为49.77×10-6～63.42×10-6，为平坦型或轻稀土略亏损特征（图4-b），LREE/HREE值0.44～0.71，（La/Yb）N值为0.48～1.03。仅1个样品具一定Eu负异常，δEu值为0.82，其余样品δEu值为0.91～1.12，Eu异常不明显。

辉石岩的∑REE为5.99×10-6～11.74×10-6，含量较低，2个辉石岩样品表现出轻稀土亏损与富集的不同特点（图4-c），LREE/HREE值分别为0.33、0.86，（La/Yb）N值分别为0.42、2.53。

蛇纹岩稀土含量极贫，∑REE为0.46×10-6～1.91×10-6，含量约为球粒陨石含量的0.1～0.3倍，为平坦型或轻稀土略富集特征（图4-d），LREE/HREE值为0.95～1.56，（La/Yb）N值为2.18～2.33。δEu值0.82～4.08，其中2个样品正异常明显。

3.3  微量元素

从图5中可看出，蛇纹岩、辉石岩、辉长岩、玄武岩显示总体一致的变化特征（图5-a-d）。大离子亲石元素Rb，Ba，Th，U，Pb，Sr因在蚀变过程中不稳定，显示出锯齿状波动，且相对原始地幔有不同程度弱富集特征，显示富集为后期蚀变造成[7]。自Nd之后高场强元素分布型式平坦，从蛇纹岩-辉石岩-辉长岩-玄武岩，相对于原始地幔出现由强亏损-中等亏损-弱亏损-弱富集的变化规律，其中玄武岩与N-MORB特征趋于一致，元素丰度均约为N-MORB的1.0倍。多数样品明显富集Ta，Nb，亏损不明显，但在辉长岩中Nb亏损强烈， Ta明显富集，出现Nb和Ta的分异。

4  讨论

4.1  形成环境

稀土元素分析结果显示，塔合尔巴斯陶蛇绿岩中的玄武岩具LREE轻度亏损或整体平坦的元素特征，接近MORB特征，辉长岩可分为两组，一组LREE略亏损，另一组LREE略富集，整体显示平坦型特征，更接近MORB。微量元素标准化蛛网图显示，玄武岩、辉长岩中大离子亲石元素Sr，K，Rb，Ba明显富集，高场强元素Nb明显亏损，Ta不同程度适度富集，该蛇绿岩兼有岛弧火山岩特征。

从图6-a可看出，样品多落入IAT区，少量落入CAB区；从图6-b-c可看出，样品落入了IAB和MORB区；从图6-d可看出，样品均落入ARC区，部分落入ARC与MORB界线上。

据地球化学特征综合分析认为，塔合尔巴斯陶蛇绿岩中基性岩兼具IAT和MORB特征。产于消减带之上的岛弧和弧前环境蛇绿岩中基性熔岩具IAT特征，产于不成熟弧后盆地蛇绿岩的基性熔岩兼具IAT和MORB特征，产于成熟弧后盆地蛇绿岩玄武岩具MORB特征。从区域地质背景上看，该蛇绿岩带南侧发育NW向岛弧带[7]，即中泥盆统北塔山组，该岛弧带为卡拉麦里洋盆于早泥盆世向北俯冲形成[8]，而在空间位置上，塔合尔巴斯陶蛇绿岩所处地质环境为岛弧后侧。我们认为塔合尔巴斯陶蛇绿岩是弧后盆地扩张的产物[9]。从测区上泥盆—下石炭统、火山岩和侵入岩所反映的情况来看，卡拉麦里洋在中晚泥盆世之间已关闭，晚泥盆—早石炭世已转入后碰撞裂陷阶段，并有一次明显海侵过程，因此它们更可能是后碰撞裂陷背景下的产物[10]。

4.2  地质意义

滴水泉蛇绿岩带的发现，使卡拉麦里蛇绿岩带西段西延问题得到了解决，通过岩石学、地球化学和年代学证据说明滴水泉蛇绿岩具板块缝合带性质[11]。该带上的蛇绿岩片代表了晚古生代哈萨克斯坦-准噶尔古板块和西伯利亚古板块之间的古洋盆岩石圈残片，形成于早泥盆世洋中脊环境，岛弧带北侧的塔合尔巴斯陶蛇绿岩是早石炭世弧后盆地扩张的产物，该洋盆打开于中志留世之前，中泥盆世向北俯冲消减形成NW向北塔山岛弧带、弧后盆地[10]。在晚泥盆世之前洋盆闭合，而在早石炭世之前该区域已进入陆内演化阶段，为研究区构造格局和卡拉麦里构造带的地质构造演化提供了证据。

据宏观及微观构造变形特征分析，蛇绿构造混杂岩带是在地下一定深度由构造作用形成的，是大洋板块向北俯冲过程中的产物。经早石炭世晚期构造作用，致使混杂岩带从下石炭统之下楔状逆冲在下石炭统之上。

5  结论

（1） 塔合尔巴斯陶蛇绿岩为卡拉麦里混杂岩带的组成部分，是早石炭世弧后盆地扩张的产物。

（2） 塔合尔巴斯陶蛇绿岩中基性岩兼具有IAT和MORB的特征。

参考文献

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Characteristics and Geological Significance of the East Junggar

Tahaerbasitao Ophiolite Belt

Wu Yichen， Han Qiong

（Xinjiang Geological Survey Institute，Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract： The Tahaerbasitao ophiolite is located in the northwestern section of the Kalamaili subduction accretionary mafic belt， and consists of a total of five rock fragments of different sizes.Geochemistry shows that the basalts in the Tahaerbasitao ophiolite are characterised by a mild LREE deficit or overall flatness， similar to the MORB signature; The gabbroic rare earth element partitioning pattern as a whole shows flat-type features， close to MORB. Trace element N-MORB normalised spiderweb plots show that basalt and gabbro are significantly enriched in the large ionic lithophilic elements Sr， K， Rb， and Ba， while the high-field-strength element Nb is significantly deficient and Ta is moderately enriched to varying degrees. It is believed that the Tahaerbasitao ophiolite is a component of the Kalamaili mélange belt， with island arc volcanic features， and is a product of basin spreading after the Early Carboniferous arc.

Key words： Tahaerbasitao ophiolite; Geochemical characteristics; Kalamaili ophiolite; Geological significance

项目资助：新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目（2022D01A288）资助

收稿日期：2023-11-27；修订日期：2024-01-02

第一作者简介：吴羿辰（1967-），男，山东潍坊人，地质矿产工程师，1990年毕业于成都地质学院地质矿产勘查专业，现从事区域地质矿产调查及管理工作；E-mail： 503440296@qq.com