東準噶爾塔合爾巴斯陶蛇綠巖帶特征及地質意義

吳羿辰　韓瓊

摘? ?要：塔合爾巴斯陶蛇綠巖位于卡拉麥里俯沖增生雜巖帶的西北段，共有5個大小不同的巖片組成。地球化學顯示，塔合爾巴斯陶蛇綠巖中的玄武巖具LREE輕度虧損或整體平坦特征，與MORB特征相似；輝長巖稀土元素分布模式整體顯示平坦型特征，接近MORB。微量元素N-MORB標準化蛛網圖顯示，玄武巖、輝長巖中大離子親石元素Sr，K，Rb，Ba明顯富集，高場強元素Nb明顯虧損，Ta適度富集。認為塔合爾巴斯陶蛇綠巖為卡拉麥里混雜巖帶的組成部分，兼有島弧火山巖特征，是早石炭世弧后盆地擴張的產物。

關鍵詞：塔合爾巴斯陶蛇綠巖；地球化學特征；卡拉麥里蛇綠巖；地質意義

東準噶爾是中亞造山帶在新疆北部區域的重要組成單元[1]，卡拉麥里蛇綠巖帶位于準噶爾盆地東北緣，由一套由鎂鐵-超鎂鐵巖為主的構造巖塊和不同巖性的基質組成[2]，代表西伯利亞克拉通增生系統與哈薩克斯坦-準噶爾板塊的最終縫合部位[3-4]，為厘定古亞洲洋分支洋盆的演化及洋-陸轉化提供了天然的場所[5]，也是重建中亞造山帶構造演化歷史的重要科學問題之一[6]。以往研究認為東準噶爾地區經歷了超級大陸裂解（南華—震旦紀）、洋陸（早古生代早中期）演化、板內伸展階段和中新生代以來的陸內疊覆造山階段。對蛇綠巖帶的正確認識是厘定洋-陸轉化的關鍵，對正確認識洋陸轉化與成礦的關系意義重大。

本次在前人研究基礎上，對位于卡拉麥里西段塔合爾巴斯陶蛇綠巖開展研究，在野外工作基礎上，開展巖石學、巖石地球化學測試分析，為卡拉麥里洋盆演化提供參考。

1? 地質特征

塔合爾巴斯陶蛇綠巖位于卡拉麥里俯沖增生雜巖帶西北段，以透鏡狀、NNW向帶狀出露，被晚石炭世喀拉薩依鉀長花崗巖巖體侵入破壞。該蛇綠巖帶中共有5個大小不同的巖片，分布于巖體西南、東北兩側，巖片長2～3 km，寬一般小于0.3 km（圖1）。該蛇綠巖帶巖石類型有蛇紋巖、堆晶橄欖輝石巖、輝石巖、輝長巖、輝綠巖、玄武巖等（圖2），構造侵位于中泥盆世蘊都喀拉組，中泥盆世蘊都喀拉組為一套深灰色凝灰質含礫砂巖、粉砂巖及硅質巖。伴隨構造變形作用巖石出現明顯蝕變作用。地幔橄欖巖、橄欖輝石巖中橄欖石多蝕變為蛇紋石，輝石多蝕變為綠泥石，輝長巖、輝綠巖、玄武巖常見綠泥石、綠簾石蝕變。輝綠巖巖片常被斷層錯斷，大小不等，直徑10 cm～1 m；玄武巖巖片較少，且破碎嚴重。

2? 巖相學特征

橄欖輝石巖? 堆晶結構，塊狀構造，主要由輝石組成，含量為95%，堆晶間隙充填礦物為橄欖石、磁鐵礦，含量約5%（圖2-b）。輝石為單斜輝石，淡褐色，自形板狀，粒徑2.5～4.5 mm，正高突起，可見兩組正交解理，消光類型為斜消光，發育簡單雙晶，最高干涉色為Ⅱ級藍綠。蝕變強烈，多見纖閃石化，纖閃石為纖狀、簇狀集合體，少量呈輝石假象；橄欖石呈細小顆粒狀充填于輝石堆晶間，單偏光鏡下無色，粒徑約0.3～0.4 mm，具不規則裂紋，含量約3%；磁鐵礦呈填隙物產出，不透明，粒狀，顆粒較小，少量粒徑達0.5 mm，含量約2%。

輝長巖? 輝長結構，塊狀構造，主要礦物為輝石、斜長石，次要礦物為磁鐵礦，副礦物為磷灰石（圖2-c）。輝石主要為單斜輝石，淺綠-淺褐色，半自形-他形粒狀，粒徑為1～1.5 mm，多為斜消光，含量約60%。輝石蝕變較強，綠泥石化、纖閃石化為主；斜長石，無色，板狀，部分破碎為細小的片狀，粒徑0.5～1 mm，多為斜消光?？梢娋燮p晶、卡納復合雙晶，含量約35%。斜長石蝕變強烈，常見綠簾石化；磁鐵礦為不透明，粒狀，大小不等，含量約4%；磷灰石為無色，自形柱狀，包含于斜長石晶體中，含量約1%。

玄武巖? 斑狀結構，塊狀構造，斑晶為斜長石、輝石、角閃石，含量約25%，基質為間粒間隱結構，主要由斜長石微晶、輝石微晶、磁鐵礦、鈦鐵礦、玻璃質組成，含量約75%（圖2-f）。輝石斑晶，主要為普通輝石，淺綠-淺黃色，半自形柱狀，部分切面呈八邊形，可見兩組正交解理，多為斜消光，含量約10%；斜長石斑晶，無色，自形板狀或柱狀，粒徑1 mm×0.3 mm，可見聚片雙晶、卡納復合雙晶。含量約5%；角閃石斑晶為淺綠色，半自形板狀，角閃石為輝石蝕變而成，與輝石斑晶伴生，含量約5%?；|成分復雜，粒徑小于0.1 mm，包括斜長石微晶、輝石微晶、磁鐵礦、鈦鐵礦及少量玻璃質，含量約75%。

輝綠巖? 變余輝綠結構，塊狀構造，主要礦物為輝石、斜長石，次要礦物為磁鐵礦，副礦物為磷灰石。斜長石自形程度較好，呈長柱狀，雜亂排列，并形成三角形孔隙，粒狀輝石顆粒充填其中，呈典型的輝綠結構（圖2-e）。斜長石，無色，半自形-自形柱狀，多為斜消光，可見聚片雙晶、卡納復合雙晶。斜長石含量約55%，少量斜長石綠簾石化；輝石為淡褐色-淡綠色，他形粒狀結構，粒徑0.5～0.6 mm，含量約40%。輝石蝕變較強，可見角閃石反應邊，常見綠泥石化、纖閃石化蝕變；磁鐵礦不透明，粒狀結構，大小不等，含量約5%；磷灰石為無色，自形柱狀，含量小于1%。

硅質巖? 微晶結構，塊狀構造，主要由石英、玉髓組成，含少量泥質碎屑物質（圖2-g）。石英為無色透明，粒狀或片狀，表面光滑，粒徑為0.1～0.2mm，少量大于0.5 mm，石英含量約85%。玉髓無色，呈放射狀或球狀集合體，含量約5%。泥質碎屑主要為絹云母化粘土礦物，顆粒較細小，充填于石英顆粒間，含量少于10%。

3? 地球化學特征

3.1? 主量元素

本次研究在塔合爾巴斯陶蛇綠巖共采集樣品13件，其中蛇紋巖樣品3件，玄武巖樣品2件，輝石巖樣品2件，輝長巖樣品6件。對測試數據進行判別分析，從圖3-a中可看出，塔合爾巴斯陶蛇綠巖中的鎂鐵-超鎂鐵巖落入苦橄玄武巖-玄武巖-玄武安山巖區域，為亞堿性系列區。從A-F-M圖解中顯示富鐵演化趨勢（圖3-b），具拉斑玄武巖系列特征。

蛇紋巖中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。輝石巖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。輝石巖的Mg#值為91.3～93.5。

輝長巖中SiO2含量45.68%～53.21%，平均49.27%；TiO2平均含量0.89%、P2O5平均含量為0.07%、K2O平均含量0.30%、Na2O平均含量2.7%、MgO平均含量7.47%。輝長巖的Mg#值為44.4～75.9。玄武巖中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%?？梢娚呔G巖中的玄武巖總體顯示低鋁、低鈦、低P2O5、低鉀、富鈉、高鎂特征。玄武巖的Mg#值為42.1～60.6。

3.2? 稀土元素

對塔合爾巴斯陶蛇綠巖中不同巖石測試數據運用球粒隕石標準化處理（圖4）。稀土元素特征如下：

玄武巖稀土元素∑REE為69.50×10-6～70.20×10-6，變化小，約為球粒隕石的18～20倍，LREE/HREE值為0.60～0.69，（La/Yb）N值為0.83～1.11，δEu值為0.76～0.90，顯示斜長石的分離結晶作用，為平坦型或極弱輕稀土虧損特征（圖4-a）。

輝長巖稀土元素總量變化較大，分為兩類，其中2個樣品∑REE明顯偏低，∑REE為29.48×10-6～34.31×10-6，表現為平坦型或輕稀土略富集特征，LREE/HREE值均為0.80，（La/Yb）N值為1.43～1.60，其余4個樣品含量較高，∑REE為49.77×10-6～63.42×10-6，為平坦型或輕稀土略虧損特征（圖4-b），LREE/HREE值0.44～0.71，（La/Yb）N值為0.48～1.03。僅1個樣品具一定Eu負異常，δEu值為0.82，其余樣品δEu值為0.91～1.12，Eu異常不明顯。

輝石巖的∑REE為5.99×10-6～11.74×10-6，含量較低，2個輝石巖樣品表現出輕稀土虧損與富集的不同特點（圖4-c），LREE/HREE值分別為0.33、0.86，（La/Yb）N值分別為0.42、2.53。

蛇紋巖稀土含量極貧，∑REE為0.46×10-6～1.91×10-6，含量約為球粒隕石含量的0.1～0.3倍，為平坦型或輕稀土略富集特征（圖4-d），LREE/HREE值為0.95～1.56，（La/Yb）N值為2.18～2.33。δEu值0.82～4.08，其中2個樣品正異常明顯。

3.3? 微量元素

從圖5中可看出，蛇紋巖、輝石巖、輝長巖、玄武巖顯示總體一致的變化特征（圖5-a-d）。大離子親石元素Rb，Ba，Th，U，Pb，Sr因在蝕變過程中不穩定，顯示出鋸齒狀波動，且相對原始地幔有不同程度弱富集特征，顯示富集為后期蝕變造成[7]。自Nd之后高場強元素分布型式平坦，從蛇紋巖-輝石巖-輝長巖-玄武巖，相對于原始地幔出現由強虧損-中等虧損-弱虧損-弱富集的變化規律，其中玄武巖與N-MORB特征趨于一致，元素豐度均約為N-MORB的1.0倍。多數樣品明顯富集Ta，Nb，虧損不明顯，但在輝長巖中Nb虧損強烈， Ta明顯富集，出現Nb和Ta的分異。

4? 討論

4.1? 形成環境

稀土元素分析結果顯示，塔合爾巴斯陶蛇綠巖中的玄武巖具LREE輕度虧損或整體平坦的元素特征，接近MORB特征，輝長巖可分為兩組，一組LREE略虧損，另一組LREE略富集，整體顯示平坦型特征，更接近MORB。微量元素標準化蛛網圖顯示，玄武巖、輝長巖中大離子親石元素Sr，K，Rb，Ba明顯富集，高場強元素Nb明顯虧損，Ta不同程度適度富集，該蛇綠巖兼有島弧火山巖特征。

從圖6-a可看出，樣品多落入IAT區，少量落入CAB區；從圖6-b-c可看出，樣品落入了IAB和MORB區；從圖6-d可看出，樣品均落入ARC區，部分落入ARC與MORB界線上。

據地球化學特征綜合分析認為，塔合爾巴斯陶蛇綠巖中基性巖兼具IAT和MORB特征。產于消減帶之上的島弧和弧前環境蛇綠巖中基性熔巖具IAT特征，產于不成熟弧后盆地蛇綠巖的基性熔巖兼具IAT和MORB特征，產于成熟弧后盆地蛇綠巖玄武巖具MORB特征。從區域地質背景上看，該蛇綠巖帶南側發育NW向島弧帶[7]，即中泥盆統北塔山組，該島弧帶為卡拉麥里洋盆于早泥盆世向北俯沖形成[8]，而在空間位置上，塔合爾巴斯陶蛇綠巖所處地質環境為島弧后側。我們認為塔合爾巴斯陶蛇綠巖是弧后盆地擴張的產物[9]。從測區上泥盆—下石炭統、火山巖和侵入巖所反映的情況來看，卡拉麥里洋在中晚泥盆世之間已關閉，晚泥盆—早石炭世已轉入后碰撞裂陷階段，并有一次明顯海侵過程，因此它們更可能是后碰撞裂陷背景下的產物[10]。

4.2? 地質意義

滴水泉蛇綠巖帶的發現，使卡拉麥里蛇綠巖帶西段西延問題得到了解決，通過巖石學、地球化學和年代學證據說明滴水泉蛇綠巖具板塊縫合帶性質[11]。該帶上的蛇綠巖片代表了晚古生代哈薩克斯坦-準噶爾古板塊和西伯利亞古板塊之間的古洋盆巖石圈殘片，形成于早泥盆世洋中脊環境，島弧帶北側的塔合爾巴斯陶蛇綠巖是早石炭世弧后盆地擴張的產物，該洋盆打開于中志留世之前，中泥盆世向北俯沖消減形成NW向北塔山島弧帶、弧后盆地[10]。在晚泥盆世之前洋盆閉合，而在早石炭世之前該區域已進入陸內演化階段，為研究區構造格局和卡拉麥里構造帶的地質構造演化提供了證據。

據宏觀及微觀構造變形特征分析，蛇綠構造混雜巖帶是在地下一定深度由構造作用形成的，是大洋板塊向北俯沖過程中的產物。經早石炭世晚期構造作用，致使混雜巖帶從下石炭統之下楔狀逆沖在下石炭統之上。

5? 結論

（1） 塔合爾巴斯陶蛇綠巖為卡拉麥里混雜巖帶的組成部分，是早石炭世弧后盆地擴張的產物。

（2） 塔合爾巴斯陶蛇綠巖中基性巖兼具有IAT和MORB的特征。

參考文獻

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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

項目資助：新疆維吾爾自治區自然科學基金資助項目（2022D01A288）資助

收稿日期：2023-11-27；修訂日期：2024-01-02

第一作者簡介：吳羿辰（1967-），男，山東濰坊人，地質礦產工程師，1990年畢業于成都地質學院地質礦產勘查專業，現從事區域地質礦產調查及管理工作；E-mail： 503440296@qq.com