東昆侖溫泉溝地區(qū)硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征及沉積環(huán)境分析

武若晨

（北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，金屬礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與分析檢測(cè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102628）

硅質(zhì)巖是一種特殊的沉積巖，在地殼中含量較低，但是能夠?yàn)檠芯砍练e盆地的沉積間斷和構(gòu)造演化歷史提供關(guān)鍵信息[1]。硅質(zhì)巖形成后，化學(xué)成分變化較小。不同成因的硅質(zhì)巖中硅的來源不同，硅的來源包含硅質(zhì)生物，熱液活動(dòng)，并且從洋中脊到大陸邊緣，熱液對(duì)硅質(zhì)巖中硅含量的貢獻(xiàn)越來越少，層狀硅質(zhì)巖的稀土元素，微量元素以及同位素特征可能受到巖石圈裂解過程中地殼深部物質(zhì)的影響。因此，對(duì)硅質(zhì)巖元素地球化學(xué)特征的研究，能夠判斷硅質(zhì)巖的成因，反映沉積盆地的沉積環(huán)境和構(gòu)造背景特征[2-5]。

東昆侖造山帶位于青藏高原東北部，是特提斯構(gòu)造帶的重要組成部分[6]。以昆中斷裂和昆南斷裂為界，東昆侖造山帶大致可分為三個(gè)構(gòu)造單元，從北向南依次是昆北巖漿弧、東昆侖南坡俯沖增生雜巖帶和巴顏喀拉地塊（圖1）。長期以來，眾多學(xué)者認(rèn)為東昆侖地區(qū)經(jīng)歷了原特提斯洋演化階段（早古生代）和古特提斯洋演化階段（晚古生代—早中生代）兩大造山旋回[6-9]。由于東昆侖造山帶經(jīng)歷了加里東期和印支期的兩期構(gòu)造變形，并且在一定程度上受到燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的影響，導(dǎo)致不同階段造山標(biāo)志相互疊加，因此前人對(duì)東昆侖地區(qū)構(gòu)造演化歷史存在較大爭(zhēng)議。本次研究的萬寶溝群（Pt3W）硅質(zhì)巖和沙松烏拉組（?1s）硅質(zhì)巖形成于原特提斯洋演化階段，對(duì)其進(jìn)行巖石學(xué)觀察和地球化學(xué)分析，旨在一定程度上了解東昆侖地區(qū)新元古代-早寒武世構(gòu)造演化歷史。

1 樣品及研究方法

本次工作選取新鮮且未發(fā)生蝕變的巖石粉碎到200目后進(jìn)行主微量測(cè)試。主量和微量元素分析在中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室礦床地球化學(xué)微區(qū)分析室完成。主量元素采用X射線熒光光譜儀（XRF）分析，儀器為日本島津公司生產(chǎn)的XRF-1800型X射線熒光光譜儀，分析精度控制在5%以內(nèi)。微量元素和稀土元素采用等離子質(zhì)譜法（ICP-MS）分析，儀器為美國Thermo Fisher X SeriesⅡ型四極桿等離子體質(zhì)譜儀，微量元素含量大于10×10-6分析精度小于5%，含量小于10×10-6分析精度小于10%。化學(xué)分析測(cè)試流程參考Chen[11，12]等介紹的方法。

2 分析結(jié)果

2.1 巖石學(xué)特征

萬寶溝群（Pt3W）硅質(zhì)巖為紫紅色，呈層狀或似層狀產(chǎn)出，下伏地層為萬寶溝群玄武巖，上覆地層為萬寶溝群碎屑巖。（圖2）。

圖1 特提斯復(fù)合地體構(gòu)造略圖（a）；東昆侖造山帶地質(zhì)構(gòu)造簡圖（b）；東昆侖造山帶區(qū)域地質(zhì)圖（c）[10]

沙松烏拉組（?1s）包含兩種顏色不同的硅質(zhì)巖，一種為灰白色，另一種為紫紅色，二者整合接觸，紫紅色硅質(zhì)巖下伏地層為沙松烏拉組玄武巖，灰白色硅質(zhì)巖上覆地層為沙松烏拉組砂板巖（圖2）。

2.2 地球化學(xué)特征

見表1。

2.2.1 主量元素特征

萬寶溝群（Pt3W）硅質(zhì)巖主量元素分析結(jié)果見表2。5件樣品中的SiO2含量為51.09%～79.02%，平均值為70.36%；Fe2O3T含量較高，為18.53%～36.74%，平均值為24.57%，表明硅質(zhì)巖中呈紫紅色的原因主要是含有較多的Fe3+；CaO、P2O5、K2O等含量較低。其余Al2O3、MnO、Na2O、TiO2、MgO等含量均很低。

沙松烏拉組（?1s）硅質(zhì)巖主量元素分析結(jié)果見表2。紫紅色硅質(zhì)巖中，SiO2含量為96.35%～99.07%，平均值為97.55%；Fe2O3T含量為1.61%～3.30%，平均值為1.91%；CaO含 量 較 低。其 余P2O5、K2O、Al2O3、MnO、Na2O、TiO2、MgO等含量均很低。灰白色硅質(zhì)巖中，SiO2含量很高，為98.58%～99.30%，平均值為98.85%；其余主量元素含量均小于1%。

圖2 東昆侖地區(qū)硅質(zhì)巖產(chǎn)出特征

表1 東昆侖地區(qū)硅質(zhì)巖主量元素含量（%）

表2 東昆侖地區(qū)硅質(zhì)巖微量元素含量（10-6）組成

2.2.2 微量元素和稀土元素特征

萬寶溝群（Pt3W）硅質(zhì)巖稀土總量較低，∑REE=1.45×10-6～2.42×10-6，∑LREE/∑HREE比值為2.16～2.95，稀土元素頁巖標(biāo)準(zhǔn)化后分配曲線呈現(xiàn)出左傾特征，表明相對(duì)于后太古代頁巖（PAAS），該硅質(zhì)巖輕稀土相對(duì)虧損，重稀土相對(duì)富集（圖6a）。

δEu為2.44～3.39，具有明顯的正銪異常，δCe為0.90～1.04，異常不明顯。（La/Yb）N為0.13～0.21（N代表頁巖標(biāo)準(zhǔn)化）。

沙松烏拉組（?1s）紫紅色硅質(zhì)巖和灰白色硅質(zhì)巖稀土總量較高，但總體偏低，∑REE=3.88×10-6～13.99×10-6，∑LREE/∑HREE為6.01～10.39，稀土元素頁巖標(biāo)準(zhǔn)化后分配曲線近于平坦（圖3b、圖3c）。δEu為0.88～1.40，銪異常不明顯，δCe為1.03～1.42，異常不明顯，（La/Yb）N為0.58～1.35。

圖3 東昆侖地區(qū)硅質(zhì)巖稀土元素頁巖標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線

3 討論

硅質(zhì)巖成因與硅來源密切相關(guān)。硅質(zhì)巖中硅有熱液活動(dòng)，硅質(zhì)生物，富硅巖石碎屑三種不同來源[3，4，14]。Al、Ti、Fe及REEs等在硅質(zhì)巖成巖過程中較為穩(wěn)定，可以示蹤硅的來源。陸緣碎屑中富含Al、Ti等金屬元素，而海底熱液富含F(xiàn)e、Mn等金屬元素，因此Al/(Al+Fe+Mn)值可以暗示不同流體對(duì)硅質(zhì)巖的貢獻(xiàn)[3]。前人研究表明，熱液硅質(zhì)巖Al/(Al+Fe+Mn)為0.12，遠(yuǎn)洋硅質(zhì)巖為0.60，頁巖為0.62[4，15]。類似地，Adachi等[4]利用Al-Fe-Mn三角圖解把硅質(zhì)巖成因區(qū)分為熱液成因和非熱液成因。此外，不同成因硅質(zhì)巖的δCe值存在較大差異，從熱液硅質(zhì)巖到非熱液硅質(zhì)巖，δCe值逐漸升高[16]。

萬寶溝群（Pt3W）硅質(zhì)巖中Al2O3和TiO2含量偏低，F(xiàn)e2O3T含量較高，Al/(Al+Fe+Mn)值遠(yuǎn)小于熱液硅質(zhì)巖比值（0.12）。Al-Fe-Mn三角圖解顯示該硅質(zhì)巖屬于熱液硅質(zhì)巖（圖4）。δCe為0.90～1.04，說明該硅質(zhì)巖受到一定程度的陸緣物質(zhì)影響。Chen等[17]提出熱液活動(dòng)中心具有顯著的正Eu異常，該硅質(zhì)巖中明顯的正Eu異常（δEu=3.44～3.39）說明與洋中脊的熱液活動(dòng)關(guān)系密切。

圖4 東昆侖地區(qū)硅質(zhì)巖Al-Fe-Mn成因判別圖解

沙松烏拉組（?1s）紫紅色硅質(zhì)巖中，Al2O3和TiO2含量升高，F(xiàn)e2O3T含量顯著降低，δCe值為0.92～1，表明該硅質(zhì)巖受到陸緣物質(zhì)影響較高，Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.0067～0.2663，表明其成因與熱液活動(dòng)有關(guān)。Al-Fe-Mn三角圖解同樣指示該硅質(zhì)巖也屬于熱液成因硅質(zhì)巖（圖4）。

沙松烏拉組（?1s）灰白色硅質(zhì)巖中，Al2O3和TiO2含量顯著提高，分別為0.05～0.85和0.03～0.06，F(xiàn)e2O3T含量顯著降低，為0.27～0.91，δCe值為1.09～1.42，Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.07～0.82，平均值為0.51，以上均表明該硅質(zhì)巖受到強(qiáng)烈的陸緣物質(zhì)的影響，Al-Fe-Mn三角圖解顯示該硅質(zhì)巖介于熱液成因和非熱液成因之間（圖4）。

結(jié)合萬寶溝群硅質(zhì)巖和沙松烏拉組紫紅色硅質(zhì)巖與玄武巖整合接觸，沙松烏拉組灰白色硅質(zhì)巖與砂板巖整合接觸的空間分布特征，筆者認(rèn)為從萬寶溝組紫紅色硅質(zhì)巖到沙松烏拉組紫紅色硅質(zhì)巖，再到沙松烏拉組灰白色硅質(zhì)巖，海底熱液對(duì)硅質(zhì)巖中硅的貢獻(xiàn)程度逐漸降低，陸緣碎屑物質(zhì)的貢獻(xiàn)程度逐漸提高。

本文研究成果為解釋東昆侖地區(qū)從新元古界-早寒武世構(gòu)造演化提供了新的地球化學(xué)制約。萬寶溝群（Pt3W）硅質(zhì)巖的研究表明該硅質(zhì)巖形成于大洋中脊附近，暗示東昆侖地區(qū)在新元古代處于原特提斯洋的打開階段。沙松烏拉組（?1s）硅質(zhì)巖受到較多的陸源碎屑影響，且成因從熱液成因向非熱液成因過渡，可能與洋殼俯沖導(dǎo)致陸源碎屑增多。

4 結(jié)論

（1）東昆侖地區(qū)新元古界萬寶溝群（Pt3W）紫紅色硅質(zhì)巖，沙松烏拉組（?1s）紫紅色硅質(zhì)巖和沙松烏拉組（?1s）灰白色硅質(zhì)巖受海底熱液的影響程度逐漸降低，陸緣碎屑物質(zhì)的影響程度逐漸提高。

（2）萬寶溝群硅質(zhì)巖形成于洋中脊附近強(qiáng)烈的還原環(huán)境，沙松烏拉組紫紅色硅質(zhì)巖形成于深海盆地中的貧氧環(huán)境，灰白色硅質(zhì)巖形成于大陸邊緣氧化環(huán)境。

（3）新元古界萬寶溝群（Pt3W）硅質(zhì)巖形成于原特提斯洋擴(kuò)張階段，下寒武統(tǒng)沙松烏拉組（?1s）硅質(zhì)巖形成于原特提斯洋俯沖階段。