庫地蛇綠巖基性-超基性巖巖石地球化學特征及其形成環境分析

劉洋旭

（新疆地質礦產勘查開發局第六地質大隊 哈密 839000）

1 前言

西昆侖造山帶在顯生宙以來大致經歷了原特提斯洋和古特提斯洋兩個演化階段（姜輝耀等，2000；袁超等，2003），也因此保存了庫地—其曼于特和康西瓦—蘇巴什兩條重要的蛇綠巖帶。其中，庫地蛇綠巖前人做了大量的工作，特別是在巖石學、巖石地球化學和同位素年代學等方面的研究上取得了很多重要的研究成果(汪玉珍，1983；潘裕生，1994；姜春發等，1992；鄧萬明，1995；丁道桂等，1996；王志洪等，2000)。但由于自然條件惡劣，野外地質調研工作困難、調查研究程度依舊非常低，因此，前人對于庫地蛇綠混雜巖形成環境的觀點很多，爭議也比較大。汪玉珍(1983)認為庫地玄武巖的產出環境類似于日本海型的邊緣盆地；鄧萬明（1995）、潘裕生（1990）、姜春發（1992)等提出庫地蛇綠巖發育于成熟大洋盆地的觀點，Yao and Hsu(1994)則認為庫地蛇綠巖原始發育于中昆侖弧和北昆侖弧間的弧后盆地；鄧萬明(1995)指出庫地蛇綠巖中的一些鈣堿性火山巖可能反映了島弧或弧后拉張環境；Yang et a1.(1996)也認為庫地熔巖非常類似于西太平洋湯加島弧拉斑玄武巖。本文依托“新疆葉城縣庫地鉻鐵礦預查項目”，在前人研究的基礎上，對庫地蛇綠巖的野外地質特征作了詳細考察，室內重點開展了庫地蛇綠巖中基性—超基性巖的常量、微量、稀土元素的系統測定和分析，并由此對庫地蛇綠巖地球化學特征及其形成環境有了較清晰的認識。

2 地質概況

庫地蛇綠巖位于華南板塊與塔里木板塊結合地帶的西昆侖造山帶中段，大地構造位置位于昆侖微板塊(Ⅰ2)北昆侖晚古生代復合溝弧帶（Ⅰ21）與中昆侖微陸塊（Ⅰ22）的結合部位，以庫地—其曼于特斷裂（蛇綠構造混雜巖）帶為界，以北屬于北昆侖晚古生代復合溝弧帶，以南屬于中昆侖微陸塊（圖1）。

庫地蛇綠巖中的超鎂鐵質堆晶巖十分發育，未見到枕狀玄武巖和遠洋沉積巖，整體像一個南西—北東向不規則菱形的“楔子”，由北西向南東逆沖于早古生代、元古代地層上，傾向北西，傾角大于45°。超鎂鐵質堆晶巖具有很好的巖相分異，各巖相之間呈漸變接觸，各巖相內部也可以見其他巖相分布，反映了原始地幔橄欖巖部分熔融的不均一性。巖石整體具有從西向東粒度變粗、鎂鐵含量升高的趨勢，結合其整體產狀特征，故認為南東端為底，北西端為頂。根據由下到上的空間關系，可以分為6 個巖相，依次為灰綠色中細粒輝橄巖相—黃綠色中細粒純橄巖相—黃綠色細粒純橄巖相—灰綠色細粒輝橄巖相—灰綠色細粒橄輝巖相—深灰色中粒輝長巖相，形成橄欖巖—輝石巖—輝長巖（PPG）型組合特征。

3 地球化學特征

3.1 主量元素地球化學特征

巖石地球化學分析結果（表1）顯示，超基性巖SiO2含量41.19～41.96%，富鐵鎂鈣，FeOT 含量較低（9.00～9.81%），MgO 含量較高（46.19～48.29%），貧Al2O3（0.48～0.58%）和CaO（0.34～1.01%），Mg#在89.90～90.38之間，反映了它們可能是二輝橄欖巖較高程度部分融熔后的殘余。輝長巖的樣品僅有一個，其數據具有一定的參考，具有低MgO 富CaO（7.29%）和Al2O3（14.57%）特征，說明在巖漿演化過程中經歷了較強的結晶分異作用（富鎂鐵礦物的分離結晶）。

在Mg/Fe-[(Fe)+Mg]/Si 關系圖（圖2）上，樣品均投影在鐵鎂質區，巖石可能在后期的蝕變中造成了鐵鎂質的流失。在SiO2-Al2O3圖解（圖2）上，多數樣品位于貧鋁區，具有富鐵鎂貧易熔組分的特點，代表洋殼熔融的殘余。

圖2 庫地蛇綠混雜巖堆晶巖Mg/Fe-[(Fe)+Mg]/Si圖解和SiO2-Al2O3圖解

3.2 稀土微量元素地球化學特征

超基性巖稀土總量為（4.61～15.60）×10-6，比較接近球粒隕石的稀土總量，各稀土元素約為球粒隕石的0.2～10 倍，LREE 相對于HREE 輕微富集（LaN/YbN=1.94～12.30），在球粒隕石標準化分配圖上呈輕稀土輕微富集的右傾分布模式（圖3），HREE 接近球粒隕石數值。輝長巖稀土總量為球粒隕石的10-100倍，明顯高于超基性巖的稀土總量，在分配模式圖中也呈輕稀土輕微富集的右傾模式。

超基性巖與微量元素地幔標準化曲線（圖3）顯示，微量元素中相容元素（Rb、Ba、Th、）相對富集（可能受后期巖石蝕變影響），不相容元素輕微虧損，較接近原始地幔的微量元素含量。輝長巖的分布模式具有Nb、Ta 的異常，與島弧玄武巖具有類似的分布特征，為MOR型與SZZ型蛇綠巖過渡型。

圖3 庫地蛇綠巖基性-超基性巖的稀土元素球粒隕石標準化和微量元素原始地幔標準化圖解

4 討論

野外地質調查發現庫地蛇綠混雜巖的地幔巖以純橄欖巖和斜方輝橄欖巖為主，尚未發現二輝橄欖巖，純橄欖巖和方輝橄欖巖組成的地幔變質橄欖巖相當虧損，具低Al2O3(0.48～0.58%)和CaO(0.34～1.01%)特征，反映了它們是二輝橄欖巖較高程度部分熔融后的地幔殘余。隨著MgO 含量的減少，自地幔橄欖巖(Mg#90 左右)向輝長巖(Mg#=38.26)減少，而Al2O3、CaO含量顯著地系統增加，SiO2、TiO2含量也呈逐漸增高。

輝長巖巖石地球化學樣品結果表明該蛇綠巖的稀土總量屬于較低-中等，LREE略富集，稀土配分曲線平緩略右傾，Nb、Ta 負異常，說明區內輝長巖具有一些MOR型特征，又兼具SSZ型特征。在Zr-Zr/Y圖解中輝長巖落入板內玄武巖區域極為接近和MORB型玄武巖區域。

綜合野外地質特征和地球化學數據我們初步認為庫地蛇綠巖形成于緩慢擴張的弧后盆地環境。這種構造環境一方面有利于原始地幔巖漿的分異，超鎂鐵質成分有充足的時間結晶沉積，但另一方面，這種構造環境很難形成大型洋盆，并且極易夭折，造成弧后盆地發育時間太短，限制超鎂鐵質巖的發育規模。