青海哈秀地區混雜巖主要特征及成因研究

張慶華

摘要：目前有關蛇綠巖的定義、分類和成因等問題仍存在很大的爭議，西金烏蘭一金沙江縫合帶作為青藏高原北部羌塘地區一條重要的板塊碰撞帶，在此縫合帶西段已發現多處蛇綠混雜巖分布，哈秀地區亦位于縫合帶的西段，但在哈秀地區是否存在蛇綠混雜巖，研究者存在不同認識。在前人研究成果和野外調查的基礎上，對哈秀地區的混雜巖從巖石學、古生物學、地球化學特征及同位素年代學等方面進行了總結，分析認為哈秀地區無明顯蛇綠混雜巖的特征，而是具有島弧型火山巖的特征，其形成于晚二疊世大陸邊緣裂谷環境中板塊俯沖的產物，野外調查也未發現連續的成生地層剖面，因此哈秀地區應為構造混雜巖帶。

關鍵詞：混雜巖;哈秀地區;主要特征;成因研究

中圖分類號：P56 文獻標識碼：A 文章編號：1007-1903（2019）01-0065-09

0前言

混雜巖是由Greenly在英國威爾士Anglesey島填圖時首先提出的（崔之久，1988;孫曉猛等，1996），其常受板塊運動構造作用引起，在地質填圖工作中繪出的特殊巖石體，又稱混雜堆積（徐磊，2013;王建平，2008）。許靖華將其定義為變形巖石的集合體，其特征是被受剪切的基質中含有構造混入的碎塊或巖塊，這些巖塊具有不同的大小和物質組成及展布特征（馮益民，1984）。Reymond將其定義為一種能以1：25000或更小比例尺填圖的巖石，其特征是缺乏整合的接觸關系或地層的內部連續性，且細粒的破碎基質中夾雜有大小不一的外來和原地的碎塊及巖塊（劉戰慶，2011）。蛇綠混雜巖是一種主要由構造作用形成的外觀混亂的巖石體，是由普遍遭受構造剪切的、通常是蛇紋質巖石或深海沉積巖作為基質部分和混于其中的各種外來巖塊和原地巖塊組成的，為板塊消減帶和古縫合帶的標志之一（王連城，1985;周國慶，2008;張旗，1995，2001）。

對于西金烏蘭一金沙江縫合帶的研究，主要集中在縫合帶東段松潘一甘孜地體南西側的甘孜N塘一帶的地體邊界（張之孟等，1979;劉寶田等，1983;許志琴等，1990;侯增謙等，1991;楊開輝等，1993），在構造地質學、巖石學、地球化學、同位素年代學等方面已經做了較為詳細的研究（許志琴等，1991;李康等，1991;侯增謙等，1993;尹顯科，1993;趙靖等，1994;汪嘯風等，1999;簡平等，2004）;縫合帶西段由于條件限制，雖然取得了一些研究成果，但存在著不同的認識，多數學者認為是火山混雜巖，而1：25萬玉樹縣幅將此火山混雜巖中部的火山巖劃為隆寶蛇綠混雜巖帶和歇武蛇綠混雜巖帶（西安地質礦產研究所，2006），由此可見對混雜巖的物質來源、時空演化特征等方面存在分歧。在前人研究成果的基礎上，本文結合野外調查對哈秀地區混雜巖進行總結分析，以期對混雜巖帶的時空演化等有進一步的認識。

1地質特征

研究區位于西金烏蘭一金沙江縫合帶上，此縫合帶作為羌塘塊體與松潘一甘孜塊體之間的分界線，大致呈北西一南東向展布（圖1），經歷了晚古生代一中生代特提斯構造演化和新生代大陸碰撞造山的疊加轉換，為古特提斯洋盆存在的標志（馬財等，2006）。

研究區出露地層為上三疊統巴塘群（T3bt）、結扎群（T3jz）、克南群（T3kn）和結隆群（T3jl），巴顏喀拉山群（T3by）。巴塘群為活動型的濱海一淺海相的碎屑巖、碳酸鹽巖及火山巖層系，按巖性劃分碳酸鹽巖組、碎屑巖組、碳酸鹽巖夾火山巖組，主要有礫巖、砂巖、灰巖、火山巖及板巖。結扎群為穩定型的濱海一淺海相沉積的碎屑巖一碳酸鹽巖層，主要有礫巖、砂巖、粘土巖、灰巖及少量火山巖。克南群為一套濱海一淺海相沉積的碳酸鹽巖、火山巖、碎屑巖層系，分為碳酸鹽巖火山巖組、碎屑巖組，主要有玄武巖、安山巖、凝灰熔巖、凝灰巖、火山角礫巖及少量英安巖與灰巖夾板巖、砂巖、礫巖。結隆群為一套活動型的濱海一淺海相的碎屑巖火山巖-碳酸鹽巖層系，主要有砂巖、碳酸鹽巖類、火山巖類、板巖和千枚巖。巴顏喀拉山群為一套巖性簡單、沉積厚度大、化石稀少的廣海相活動型沉積，分為砂巖夾板巖組，砂板巖互層組、板巖組。

區內變質巖較發育，區域變質巖、接觸變質巖及動力變質巖均有發育，變質巖的變質相系屬中低壓變質相系，變質相為低綠片巖相至角閃角巖相，具有造山帶變質變形的特點。變質時期最早為晉寧期，華力西、印支期是重要的變質時期。

區內斷裂構造極發育，斷裂構造以北西向為主，從北到南依次為立新一歇武斷裂、玉樹斷裂、隆寶斷裂、尕何斷裂和登俄涌一巴塘斷裂;北東向斷裂為規模較小次級斷裂構造。區內褶皺構造較為豐富，從深層次塑造流變褶皺，淺層次各種不對稱剪切褶皺，到淺一表部構造層次同斜褶皺，寬緩背，向斜構造，折劈構造均有發育。測區巖漿巖活動較頻繁，從超基性巖、基性巖、酸性巖均有出露，巖漿巖分布明顯受區域性斷裂構造控制，總體呈北西向展布。其中印支期為巖漿活動的興盛期，以中性一中酸性巖漿侵入及基性一中基性火山活動為主，侵入體規模較大，多呈巖基產出;燕山期巖漿較為強烈，以中酸性侵入為主，多呈巖珠產出。

2研究方法

2.1巖石學特征

該區噴出巖主要由超鎂鐵、鎂鐵質巖塊和玄武質巖石組成。其中前者以橄欖巖、輝橄巖為主體，局部見含輝純橄巖，其中變輝橄巖具包橄結構，為巖漿成因，非地幔變質橄欖巖;后者主要為輝綠巖、輝長巖和枕狀玄武巖，均以LREE輕微富集為特征，但輝綠巖的富集程度更大，顯示巖漿源區存在差異，巖石發育氣孔狀、球殼狀、腎狀構造及斑狀結構，斑晶有斜長石、單斜輝石和少量橄欖石，有些變質后出現藍閃石。巖石受構造活動影響均發生動力變質作用，片理化、碎裂巖化、糜棱巖化和綠泥石、綠簾石蝕變發育蛇綠巖證據不足;未見地幔橄欖巖，而是一種富集的超鎂鐵巖巖漿型堆積巖;未見席狀巖墻群，輝長巖和輝綠巖為非同源巖漿產物。至今哈秀地區未發現古特提斯洋盆的直接證據，而只是羌塘地體北緣的一個活動陸緣增生帶的存在（許志琴等，2007;賴紹聰等，1999）。

蛇紋石化輝橄巖為深灰色（圖2a），粒狀結構，塊狀構造，主要由蛇紋石化的橄欖石和輝石組成，巖石蝕變強烈，橄欖石全部蛇紋石化，未見橄欖石的殘留。顯微鏡下橄欖石呈半自形粒狀（圖2b），粒徑0.05～0.7mm，幾乎全部蛇紋石化，含量75%～77%;輝石呈它形粒狀和不規則狀，粒徑0.03～0.5mm，分布于蝕變的橄欖石粒間，含量10%～20%;金屬礦物呈它形一半自形粒狀、立方體狀，粒徑0.1mm，較均勻分布，含量1%～3%。蝕變輝綠巖中主要礦物是斜長石和輝石，具明顯的包含嵌晶輝綠結構，斜長石蝕變較強。輝石呈它形粗晶，粒徑多大于2-5mm，其中往往包裹自形或半自形柱狀斜長石，形成包含嵌晶輝綠結構，沿邊緣或裂隙被綠泥石交代。斜長石呈自形和半自形柱狀，長徑0.15-1mm，有的集合體或單晶包裹于輝石中，強蝕變，主要泥化以及被絹云母和綠泥石和少量石英交代，呈堆分布的集合體，由于強蝕變，形態大小多很難分辯，包裹于輝石中顆粒，其形態大小依然清晰可見。磷灰石呈自形一半自形柱狀，長徑0.05～0.3mm，主要包裹于長石中。金屬礦物有兩種，一種呈它形一半自形板狀，長徑0.2～1.2mm，周圍已被非晶質氧化物交代，呈不規則殘留狀存在;另一種呈它形粒狀和不規則狀，偶見半自形立方體，粒徑0.01～0.7mm。

蝕變輝綠巖為深灰綠色（圖2c），輝綠結構，塊狀構造。巖石中主要礦物是斜長石和輝石，具明顯的包含嵌晶輝綠結構，斜長石蝕變較強。顯微鏡下輝石呈它形粗晶（圖2d），粒徑多大于2～5mm，其中往往包裹自形或半自形柱狀斜長石，形成包含嵌晶輝綠結構，沿邊緣或裂隙被綠泥石交代;斜長石呈自形和半自形柱狀，長徑0.15～1mm，有的集合體或單晶包裹于輝石中，強蝕變，主要泥化以及被絹云母和綠泥石和少量石英交代，呈堆分布的集合體，包裹于輝石中顆粒，其形態大小清晰可見;磷灰石呈自形一半自形柱狀，長徑0.05～0.3mm，主要包裹于長石中;金屬礦物有兩種，一種呈它形一半自形板狀，長徑0.2～1.2mm，周圍已被非晶質氧化物交代，呈不規則殘留狀存在，另一種呈它形粒狀和不規則狀，偶見半自形立方體，粒徑0.01-0.7mm。

蝕變玄武巖為灰綠色（圖2e），斑狀結構，杏仁狀構造，巖石硬度高。主要礦物是斜長石和輝石，具明顯斑狀結構，基質為交織間粒狀結構。顯微鏡下斜長石呈自形和半自形柱狀和板狀（圖2f），長徑0.4～1mm，強蝕變，主要被碳酸鹽礦物和少量綠泥石交代，均勻分布于巖石中;輝石呈自形和半自形粒狀和短柱狀，強蝕變，主要被綠泥石和碳酸鹽礦物交代，蝕變現象不很均勻，由于蝕變，多呈近圓形的顆粒，但有些仍然顯示八邊形的切面，粒徑0.5～1mm，均勻分布。基質中的斜長石呈自形一半自形條柱狀，長徑0.05-0.4mm，與斑晶的大小無明顯的界限，呈交織狀結構;綠泥石呈它形不規則狀，分布于互相交織的斜長石形成的空隙中，形成間粒狀結構;金屬礦物有兩種形態，一種呈它形微細粒，少見半自形，粒徑0.01～0.05mm，均勻分布，另一種呈微細針狀、柱狀，長徑0.03～0.1mm。

蛇綠巖“三位一體”特征的巖石組合是有成生聯系的物質，這套巖石組合有著清楚的上下層位關系，沒有剖面關系的巖石組合就會出現多解性。哈秀地區出現的巖石類型較齊全，但未見地幔橄欖巖、島弧拉斑玄武巖或洋脊玄武巖等典型性蛇綠巖端元，野外地質體與圍巖呈侵入接觸關系，到目前為止還未見有關蛇綠巖連續性或成生關系的地層剖面。因此認為該區不具有典型洋盆的蛇綠巖，區內克南群、巴塘群及結扎群為與火山島弧和俯沖增生有關的火山一沉積體系。

2.2古生物學

古生物化石在恢復古地理方面有著極大的指示意義，而放射蟲是海洋微體古生物的一個重要類群，廣泛分布于各種海域，垂向上從表層到上千米深的水層中均有分布，硅質巖中的放射蟲具有其他鈣質類微體化石不可替代的作用。

在可可西里硅質巖中發現了早石炭世早期、中期一早二疊世早期的放射蟲組合，說明蛇綠巖的時代為早石炭世一早二疊世，古特提斯洋在早二疊世末期已基本閉合（邊千韜等，1997）。在治多當江北硅質巖中獲得Pseudoalbaillella fusifirmis和Pseudoalbaillella spp放射蟲化石，該放射蟲動物群的時代為早一中二疊世（李善平等，2010）。在治多扎河地區硅質巖中放射蟲化石為Pseudoalbaillella longtanensis Sheng et Wang，Cauletellidae gen.et sp.indet，Entactiniidae g-en et sp.indet，其中以Pseudoalbaillella屬最豐富，P.jongtanensiss種數量最多，該放射蟲動物群的時代為中二疊世。該動物群以阿爾拜蟲類為主，未見海綿骨針，指示深水沉積環境（段其發等，2006）。在立新北采集的放射蟲為Latentif istula crus Nazarov et Ormiston，Pseudoalbaillella scalp rata scalprata Holdsworth et Jones.Pseudoalbaillella scalp rata rhombothoracata Ishiga，Pseudoalbaillella sakmarensis（KOZUr）等，該放射蟲組合屬于Pseudoalbaillella scalprata rhombothoracata帶，地質時代為早二疊世（西安地質礦產研究所，2006）。從已發現的放射蟲組合可以得出該區動物群的時代為早、中二疊世，指示了哈秀地區早中二疊世處在被動大陸邊緣深水沉積盆地環境中。

2.3地球化學特征

地球化學分析不僅能夠用于判別巖層中的物質來源，還可用于研究沉積盆地的構造背景、判別沉積環境。

多彩蛇綠巖中輝綠巖和玄武巖地球化學特征表明形成環境具有陸緣海和洋底玄武巖的特征（李善平等，2008）。治多扎河地區硅質巖顯示在沉積過程中受到陸源物質注入的影響，表明沉積環境靠近陸塊，為被動大陸邊緣上形成的陸間洋盆環境。同時該區輝長巖具有類似弧火山巖特征，暗示其巖漿起源與俯沖板片流體交代地幔楔源區的部分熔融有關.通過主微量元素分析可知，巖石兼具島弧火山巖和洋中脊玄武巖的成分特征，指示源區具有板內和弧巖漿巖的雙重屬性，其形成于弧后盆地拉張環境，屬SSZ型蛇綠巖的組成單元（段其發等，2006，2009）。玉樹讓娘貢巴輝長巖具有洋島玄武巖的特征，代表古洋盆封閉的位置，說明玉樹地區至少在晚二疊世時已經存在洋殼（雍擁等，2011）。

對扎喜科巖體、結隆巖體和直貢俄瑪巖體主量元素分析認為巖漿演化過程中隨局部熔融程度的增加，存在分異結晶作用和物質成分的遷移，該巖石具有巖漿弧花崗巖的某些特征;微量元素分析認為該系列花崗巖具有島弧花崗巖的特征;元素地球化學特征表明玉樹地區花崗巖巖漿起源的上地慢源區或者加厚地殼源區，應是一個明顯的古老富集地球化學端元（王召林，2009;李潔等，2012）。

本次工作對哈秀巖體所采集的10件樣品進行了主量和微量元素地球化學分析，結果見表1。由主量元素結果可知Si02含量介于59.77%～71.02%之間，大部分屬中性巖。巖體北部樣品Si02含量較南部高，顯示了整體的巖漿演化趨勢，由南向北巖漿酸性增強。全堿含量3.79%～5.29%，所有樣品Na>K，表明該侵入巖富鈉;里特曼指數（δ）0.51～1.34<3，為鈣堿性巖;長英指數（FL）37.4～51.9;鐵鎂指數（MF）68.2-73.6;堿度率1.41～1.67;固結指數（SI）14.8～22.7;A12O3含量為12.63%～17.11%，所有樣品A1203均大于K2O+Na2O+CaO，鋁指數（A/NKC）0.92～0.98，為偏鋁質系列;綜上所述，該巖體屬鈣堿性系列，為造山型（IAG）花崗巖。由微量元素含量結果可知閃長巖樣品經歷巖漿演化作用，大粒子親石元素明顯富集，Nb、Ta虧損顯著，顯示其與島弧環境巖漿產物的地球化學特征相似。Rb/Sr比值在0.283-0.564之間（均值0.431），與同熔型花崗巖比值相近。

在哈秀巖體構造環境Rb-Yb+Ta圖解中（圖2），樣品全部落入火山弧型花崗巖范圍內，在Maniar（1989）圖解（圖3）中，樣品全部落入島弧花崗巖區域，結合本區的大地構造背景，表明該巖體構造環境為火山島弧區。綜合分析認為哈秀地區巖體形成于火山弧環境，為板塊俯沖的產物，表明至晚三疊世，古特提斯殘余洋殼的俯沖作用及伴隨的板塊碰撞作用仍在繼續。

2.4同位素年代學

同位素年代學是研究地球及其地質體的年齡和演化歷史的重要手段，對沿西金烏蘭一金沙江縫合帶發生的巖漿侵入、板塊俯沖、碰撞事件提供了同位素年代證據，同時對大地構造屬性具有重要的理論意義。

多彩蛇綠混雜巖中的堆晶輝長巖中鋯石U-Pb結晶成巖年齡為252.5OMa±0.58Ma（劉銀等，2014），玉樹讓娘貢巴輝長巖206pb/23Bu年齡加權平均值為258.4±2.9Ma（雍擁等，2011），可可西里巴音查烏瑪輝長巖Rb-Sr等時線年齡為266±41.2Ma（金貴善，2006），治多聶恰曲蛇綠巖中輝長巖的206pb/238U年齡加權平均值為268±11Ma（金貴善，2006），治多扎河輝長巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為239.8±3.1Ma（段其發等，2009），治多查涌蛇綠巖中輝長巖的鋯石U-Pb年齡為190Ma～230Ma（金貴善，2006）。從以上測年結果來看，蛇綠巖的形成時代從二疊世到三疊世，至少在晚二疊世時，哈秀地區已經存在洋殼。

哈秀花崗巖體中角閃石的40Ar/39Ar測年表明其侵位時代約為216.4±1.7Ma（陳文等，2005），扎喜科花崗巖體中純的角閃石40Ar/39Ar測年得到其侵位時代為222.3±1.7Ma（李潔等，2012），結隆花崗巖體中角閃石40Ar/39Ar測年等時線年齡215.2士10.9Ma（許志琴等，2007），可以解釋為角閃石形成后冷卻至550°C的年齡，近似認為是巖體侵位年齡。治多角考花崗巖體中鋯石U-Pb年齡推斷其侵位時代為208.6±4.4Ma（金貴善，2006）;治多日啊日曲花崗巖體中鋯石U-Pb定年結果表明其侵位年齡為218±1 Ma（趙少卿等，2015）;扎喜科和結隆花崗巖體鋯石。06pb/23Bu的加權平均結晶年齡為235.2±1.2 Ma和228.7±1.2Ma（王召林，2009）;本次礦調在哈秀巖體南北各取一件鋯石同位素樣，測試結果為U-Pb同位素年齡為214.2±2.2Ma和219.2±1.6Ma;許志琴（2007）用鋯石單顆粒質譜計雙帶源直接蒸發一沉積法分析測定了結隆花崗巖體中的三粒巖漿結晶鋯石的207pb/206pb年齡，分別為223±8Ma、218±4Ma、227±3Ma，代表小于和等于鋯石的結晶年齡，表明早期巖漿活動持續了大約10 Ma時間，這是一個緩慢冷卻過程。通過對該區花崗巖體測年結果表明，巖體為印支晚期巖漿活動的產物，古特提斯南洋盆向南開始俯沖的時間在235～208Ma。

該區混雜巖帶為晚古生代混雜帶，由變質變形陸源碎屑巖、玄武巖、輝綠巖及輝長巖侵人體組成，脈狀輝綠巖侵入到玄武巖中。對輝綠巖樣品中分離的72顆鋯石進行了SHRIMP及LA-ICP-MS原位U/Pb同位素分析，結果顯示其表面年齡范圍400-2900Ma間，明顯老于其成巖年齡，表明混雜帶發育于古老陸殼基底之上（趙少卿等，2015）。

綜合同位素測年結果可知在哈秀地區經歷了洋殼形成、板塊俯沖、洋殼消失的漫長過程，同時在洋殼消失的過程中發生了弧陸碰撞形成了玉樹火山雜巖帶，這一結果對古特提斯末期的演化歷史給予了年代學的限制。

2.5大地構造環境

西金烏蘭一結古深斷裂在大地構造上分隔了巴顏喀拉山群和巴塘群，在航磁上則呈現為巨大的帶狀異常并以密集的磁性基底等深線分隔了北側的凹陷寧靜區和南側的隆起異常區，是一條巨大的邊界斷裂。沿斷裂帶的強烈巖漿活動，特別是基性一超基性巖體的出露表明它是已經切過巖石圈的深斷裂（青海省第二區域地質調查隊，1984）。該區玄武巖類既不屬于典型的洋脊玄武巖，也不是島弧拉斑玄武巖巖石組合，而是具有大陸型玄武巖和造山帶玄武巖的特征，更多地體現為裂谷擴張晚期基性火山巖的特征。區內的花崗巖體主要為中酸性鈣堿性系列的島弧花崗巖類（IAG型），形成于板塊俯沖階段，古特提斯洋尚末消亡，顯示大陸邊緣構造環境（李潔等，2012;陳文等，2005）。

在玉樹附近發育有較完整的蛇綠巖組合，表明大陸巖石圈的分裂較強烈，并存在發育有限洋盆的跡象;此有限洋向西延伸呈收斂的趨勢，由有限洋逐漸轉變為陸間裂谷至大陸邊緣裂谷，蛇綠巖組合逐漸消失，火成巖漸變為裂谷型雙峰式火山巖組合（賴紹聰等，1999）。該區是唯一出露三疊紀鎂鐵質—超鎂鐵質巖石的地區，區內延伸短，空間上緊鄰西金烏蘭一金沙江帶北側展布，初步判斷可能為弧后盆地構造背景（李榮社等，2008）。

Hff3-Th-Nb/16圖解（圖4）顯示輝綠巖脈樣品投影于島弧拉斑玄武巖（D）區域;Nb*2-Zr/4-Y圖解（圖5）顯示輝綠巖脈樣品投影于板內拉斑玄武巖（A2）區域，表明其具有板邊島弧（破壞性板邊邊緣）玄武巖和板內拉斑玄武巖的雙重特征，具有殼幔混合的信息，結合本區的大地構造背景，表明該巖脈形成構造環境為俯沖碰撞后板內拉張伸展環境;在此環境下俯沖板片熔融交代地幔楔形成的玄武巖漿經構造通道，侵位于巴顏喀拉山地層內。

3結論

（1）綜合巖石學和地球化學等資料表明，哈秀地區無明顯蛇綠巖巖石端元或組合特征，出露于該區的火山雜巖帶具有島弧型火山巖特征，其形成于古老陸殼邊緣裂谷環境中，為板塊俯沖的產物。

（2）根據古生物學和同位素年代學研究結果，哈秀地區最遲在中二疊世已處于深水沉積環境，縫合帶西段蛇綠巖的形成時代為早二疊世一晚三疊世，晚三疊世巖漿活動頻繁，板塊俯沖仍在進行。

（3）哈秀地區混雜巖研究程度較低，在加強野外調查的基礎上，采用地幔同位素地球化學和微量元素相結合的方法，進一步探討出露于哈秀地區的超基性一基性巖的物質來源和形成時代，才能更好地確定混雜巖的時空演化關系。