北山造山帶白云山地區蛇綠混雜巖結構、組成特征與形成時代*

田健 滕學建 辛后田 段霄龍 程先鈺 張永 任邦方

中國地質調查局天津地質調查中心，天津 300170

北山造山帶分布于中亞造山帶南緣(圖1a)，經歷了多階段的俯沖拼貼過程，形成了從南向北依次出露的柳園-賬房山、紅柳河-牛圈子-白云山-洗腸井(簡稱紅柳河-洗腸井帶)、小黃山-芨芨臺子及紅石山-百合山等多條蛇綠混雜巖帶(圖1b)。前人對這些不同蛇綠混雜巖進行了研究，獲得了豐富的年代學資料(圖1b)(于福生等，2006；張元元和郭召杰，2008；Wuetal.，2011；李向民等，2012；侯青葉等，2012；武鵬等，2012；余吉遠等，2012；Tianetal.，2014；王國強等，2014；孫立新等，2017)。紅柳河-洗腸井帶呈北西西向展布于北山造山帶中部(圖1b)，近年來的資料表明，該蛇綠巖形成于寒武紀(張元元和郭召杰，2008；Aoetal.，2012；侯青葉等，2012；胡新茁等，2015；孫立新等，2017； Shietal.，2018)、晚奧陶世-早志留世(武鵬等，2012；Tianetal.，2014)或晚志留世(于福生等，2006)，蛇綠巖類型為MOR型(楊合群等，2010；侯青葉等，2012)或SSZ型(于福生等，2006；Tianetal.，2014；Shietal.，2018)。由此可見，紅柳河-洗腸井洋殼的形成時代、蛇綠巖類型有待進一步研究。另外，前人雖然報道了大量的SSZ型蛇綠巖，但是一直以來缺少一些特殊巖類的發現，比如MORB-like玄武巖、玻尼巖、富鈮玄武巖及高鎂安山巖等，這些反映洋盆初始俯沖作用的巖石組合對于認識蛇綠巖的構造環境及俯沖作用的精細過程具有重要的意義(Reaganetal., 2010；Ishizukaetal., 2014；Hickey-Vargasetal., 2018；Lietal., 2020)。

圖1 中亞造山帶構造簡圖(a)及北山造山帶蛇綠巖分布圖(b)(據Xiao et al., 2010修改)Fig.1 Structural map of the Central Asian Orogenic Belt (a) and temporal and spatial distribution of ophiolites in the Beishan Orogenic Belt (b) (slightly modified after Xiao et al., 2010)

中亞造山帶作為世界上最大的顯生宙造山帶，夾持在西伯利亞克拉通與塔里木-華北克拉通之間(圖1a)，其復雜的構造演化過程被認為與古亞洲洋的構造運動密切相關(Windleyetal.，1990，2007；Xiaoetal.，2010)。古亞洲洋盆的形成、演化以及增生造山與地體拼貼過程造就了現有的構造格架(圖1a)(Coleman，1989；Allenetal.，1993，1995；eng?retal.，1993；Jahnetal.，2000；Xiaoetal.，2004，2010; Windleyetal.，2007；Xiao and Santosh，2014；楊富林等，2016；田健等，2020a)。

本次工作基于內蒙古北山地區1/5萬月牙山幅區域地質調查，查明了白云山地區蛇綠混雜巖的組成特征，首次識別出了寒武紀鈣堿性斜長花崗巖及MORB-like玄武巖，結合前人報道的晚寒武世鈣堿性輝長巖的地球化學特征，探討紅柳河-洗腸井洋的演化歷史。

圖2 白云山蛇綠混雜巖帶地質簡圖及采樣點位置(據田健等，2020b修改)Fig.2 Simplified geological map of the Baiyunshan ophiolitic mélange belts and sampling locations(slightly modified after Tian et al., 2020b)

1 區域地質概況

北山造山帶，位于中亞造山帶南緣，向東與興蒙造山帶相連，向西與天山造山帶相連，自南向北由石板山地塊、雙鷹山地塊、馬鬃山地塊、旱山地塊及雀兒山地塊組成(圖1b, Xiaoetal.，2010)。

紅柳河-洗腸井帶位于北山造山帶中部，為北山造山帶跨越新甘蒙地區的一條重要的早古生代構造混雜巖帶(圖1b)。蛇綠混雜巖中不同時代、不同類型蛇綠巖共存的特征可能反映了復雜的俯沖-增生過程(Flower and Dilek，2003；Dileketal.，2008)。另外，前人依據蛇綠巖帶兩側構造變形及巖漿作用的差異，認為其可能代表了敦煌地體(塔里木克拉通)與北側造山帶微陸塊的縫合帶位置(于福生等，2000；徐學義等，2008；楊合群等，2010)。因此，該蛇綠混雜巖帶的研究對于研究增生造山作用及前寒武紀地質演化均具有重要的意義。然而，大量的研究集中在紅柳河、牛圈子及洗腸井地區蛇綠混雜巖(于福生等，2006；張元元和郭召杰，2008；Wuetal.，2011；李向民等，2012；侯青葉等，2012；武鵬等，2012；余吉遠等，2012；Tianetal.，2014；王國強等，2014)，對于白云山地區蛇綠混雜巖的研究卻很少(孫立新等，2017)。

白云山地區位于內蒙古額濟納旗西部，紅柳河-洗腸井帶從測區通過(圖1b)。在白云山地區，蛇綠混雜巖帶呈北西西向帶狀展布，出露寬2～6km，可控長度約26km，兩側延伸出研究區外，總體表現為巖塊與基質的強烈混雜(圖2)。孫立新等(2017)獲得輝長巖的鋯石U-Pb年齡為496.4±2.2Ma，認為白云山蛇綠巖形成于晚寒武世(圖2)。蛇綠混雜巖帶北部為上奧陶統白云山組，為大洋俯沖的弧前雜巖，其中分布有零星的玄武巖巖塊(圖2)。蛇綠混雜巖帶南部為泥盆系三個井組及墩墩山組，其中巖石變質變形較弱，反映了蛇綠混雜巖就位后的沉積建造，這些泥盆系地層在牛圈子一帶同樣發育(李向民等，2011；Guoetal.，2014，2017；程先鈺等，2020；牛亞卓等，2020；田健等，2020b)。蛇綠巖帶北側發育的大面積花崗閃長巖為晚泥盆世陸緣巖漿弧的產物(Zhangetal., 2012；Songetal., 2013a)。

圖3 白云山地區蛇綠混雜巖的實測剖面(據剖面02縮放)Fig.3 Measured section of basic lavas from the ophiolite mélanges in the Baiyunshan area (modified from Pm02)

2 巖石學及巖相學特征

白云山蛇綠混雜巖帶中大面積的基性熔巖呈北西西或南北向不規則產出(圖2)，與南側的輝長巖、北側的白云山組砂巖均斷層接觸(圖3)，該逆斷層切割了糜棱面理，反映了北山造山帶晚古生代的拼貼作用，該構造事件發生在中-晚二疊世(Maoetal., 2012；Songetal., 2015)。基性熔巖巖性為綠泥鈉長片巖或變質玄武巖，總體呈基質產出，綠泥鈉長片巖發育在相對強變形帶中，變質玄武巖發育在相對弱變形帶中，糜棱面理十分發育，局部可見片理膝褶(圖4a)，其中分布有碳酸鹽化超基性巖、輝長巖、硅質巖等不同類型的巖塊(圖4b，c)。變質玄武巖中保留硅質、碳酸鹽巖的杏仁體(圖4d)。斜長花崗巖呈脈狀侵入于綠泥鈉長片巖之中(圖4e)，巖性為中細粒斜長花崗巖(圖4f)。

綠泥鈉長片巖 呈灰綠色，鱗片變晶結構，片狀構造，由鈉長石(55%±)、綠泥石(40%±)、綠簾石(3%～5%)、不透明礦物(2%～5%)組成(圖5a)。鈉長石呈微粒狀，粒徑一般<0.05mm，拉長定向明顯。綠泥石呈鱗片狀，直徑一般<0.05mm，定向明顯，常見集合體呈線紋狀聚集。綠簾石呈微粒狀，直徑一般<0.03mm，星散狀定向分布，有的略顯線紋狀、細小堆狀等聚集，判斷主為殘留狀的破碎狀的斜長石假像。不透明礦物集合體主顯斷續及彎曲的線紋狀、線痕狀，零散定向分布。

變質玄武巖 呈灰綠色，變余斑狀結構，似板狀構造，由斑晶(5%)、基質(95%)組成(圖5b, c)。斑晶由斜長石(4%±)、少量暗色礦物假像(1%±)構成，直徑一般0.1～1.0mm，零散定向分布。斜長石半自形，高嶺土化，部分斜長石呈拉伸斷裂狀；暗色礦物為綠簾石、綠泥石假像。基質由鈉長石(50%～55%)、陽起石(40%±)、不透明礦物(2%～5%)構成。鈉長石呈微粒狀，粒徑一般<0.05mm，部分鈉長石的集合體仍保留板條狀的外形。陽起石呈纖柱狀、針柱狀，直徑<0.1mm，定向明顯，部分呈線紋狀、線痕狀聚集。不透明礦物呈微粒狀，星散狀定向分布。可見部分方解石、硅質等充填的杏仁體(圖5c)。

斜長花崗巖 呈灰白色，半自形中細粒結構，塊狀構造，由斜長石(75%～80%)、石英(20%～25%)及少量黑云母假像組成(圖5d)。斜長石：呈半自形板狀，粒徑一般0.3～2mm，少部分2～4.5mm，雜亂分布，輕高嶺土化、絹云母化，可見聚片雙晶。石英：呈他形粒狀，粒徑一般0.2～5mm不等，單晶或集合體狀產出。黑云母假像：呈葉片狀，片徑一般0.2～0.5mm，零星分布，被綠泥石及少量鐵質交代。

3 分析方法

3.1 鋯石LA-ICP-MS年齡測定及鋯石原位Hf同位素分析

樣品無污染碎樣和鋯石的挑選工作由河北省廊坊區域地質礦產調查研究所實驗室完成，北京鋯年領航科技有限公司完成了鋯石制靶，以及透射光、反射光和陰極發光(CL) 顯微照相等工作。

鋯石U-Pb 年代學和Lu-Hf 同位素分析在中國地質調查局天津地質調查中心實驗室的193nm激光剝蝕系統(New Wave) 和多接收器電感耦合等離子體質譜儀(MC-ICP-MS，Neptune) 上完成。U-Pb年代學測試方法見文獻(李懷坤等，2009)。采用GJ-1作為外部標準校正鋯石的U、Th和Pb同位素分餾；采用NIST610 玻璃作為標樣計算鋯石中U、Th和Pb含量；利用ICPMSDataCal 程序(Liuetal.，2010)和Isoplot 程序(Ludwig，2003)進行數據處理。分析結果見表1。Lu-Hf同位素實驗過程中，91500的176Hf/177Hf和176Lu/177Hf測定結果分別為0.282303±37(2σ，n=35)和0.00030，虧損地幔模式年齡(tDM)計算采用Griffinetal. (2000)的推薦值，等離子體質譜實驗室方法和同位素分餾校正參考文獻Wuetal.(2006)，分析結果見表2。

圖4 白云山地區巖塊與基質的混雜特征及不同類型蛇綠巖的野外特征

(a)大面積的基性熔巖及其中的碳酸鹽化超基性巖巖塊；(b)綠泥鈉長片巖為基質，其中分布碳酸鹽化超基性巖、輝長巖及硅質巖巖塊；(c)蛇紋巖基質表現出的S-C組構及右型剪切特征；(d)砂巖基質中玄武巖及輝橄巖巖塊；(e)基性熔巖中發育的片理褶皺；(f)綠泥鈉長片巖中發育的糜棱面理；(g)變質玄武巖中的杏仁體構造；(h)斜長花崗巖侵入于綠泥鈉長片巖之中；(i)斜長花崗巖野外特征

Fig.4 Field photos showing block and matrix characteristics of different types of ophiolites in the Baiyunshan area

(a) a large area of basic lava and the block of carbonated ultrabasic rocks dispersed; (b) chlorite albite schist as matrix, the types of blocks including carbonated ultrabasic rock, gabbro and siliceous rock; (c) S-C fabric and right-hand shear characteristics in the serpentine matrix; (d) the types of blocks including basalt and pyroxenite dispersed within the sandstone matrix; (e) schistose fold developed in basic lava; (f) mylonite foliation developed in chlorite albite schist; (g) the amygdaloid structure in the metabasalts; (h) the plagiogranites intruding into chlorite albite schists; (i) the field outcrop of the plagiogranites

表1 白云山地區斜長花崗巖(樣品Tw4027-3)鋯石U-Pb定年數據

表2 白云山地區斜長花崗巖(樣品Tw4027-3) Hf 同位素特征

圖5 白云山地區基性熔巖與斜長花崗巖的正交偏光顯微鏡下特征 (a)綠泥鈉長片巖顯微特征；(b、c)變質玄武巖顯微特征；(d)斜長花崗巖顯微特征. Ch-綠泥石；Ab-鈉長石；Pl-斜長石；Q-石英；Cc-方解石Fig.5 The microscopic characteristics under cross-polarized light of basic lavas and the plagiogranites in the Baiyunshan area (a) microscopic feature of chlorite-albite schists; (b, c) microscopic features of meta-basalts; (d) microscopic features of plagiogranite. Ch-chlorite; Ab-albite; Pl-plagioclase; Q-quartz; CC-calcite

3.2 全巖分析

主量、微量和稀土元素分析在中國地質調查局天津地質調查中心元素分析實驗室完成。將樣品熔制成玻璃餅，然后采用X射線熒光光譜儀XRF-1500進行主元素測定，分析精度優于1%。稱取40mg樣品于Tenon罐中，加人HNO3和HF充分溶解后，用1%的HNO3稀釋后，在Finigan MAT公司生產的雙聚焦電感藕合等離子質譜儀(ICP-MS)ELEMENT上測定微量和稀土元素，分析精度優于5%。分析結果見表3。

4 分析結果

4.1 斜長花崗巖年代學特征及Hf同位素特征

斜長花崗巖鋯石CL圖像中，多呈半自形柱狀，長寬比在2:1～1:1之間，生長環帶清晰(圖6a)，Th/U比值在0.29～0.68，屬典型酸性巖巖漿鋯石。樣品Tw 4027-3共測試24個數據點，全部位于諧和線上，其中23個點(1～18, 20～24)年齡集中，給出的206Pb/238U加權平均年齡為519.8±2.1Ma(圖6b)。由此可見，斜長花崗巖形成于中寒武世。

白云山地區斜長花崗巖鋯石具有正的εHf(t)值(+10.6～+15.0)，鋯石tDM1為527～708Ma，與鋯石tDM2年齡(530～812Ma)相近，且多數鋯石模式年齡與結晶年齡非常接近或略早。εHf(t)-t圖顯示本文發現的斜長花崗巖與侯青葉等(2012)報道的月牙山蛇綠巖中早寒武世斜長花崗巖的投點類似，均在虧損地幔演化線或其附近(圖7)。

4.2 主量元素特征

在野外巖石定名和室內巖礦鑒定的基礎上，對所采集樣品使用QAP及TAS等圖解進行判別。對于斜長花崗巖，QAP圖解顯示樣品點落在英云閃長巖范圍內Q-P線上(圖8a)。巖石高硅(SiO2=72.10%～74.33%)、富鈉(Na2O=6.21%～7.17%)、低鉀(K2O=0.16%～0.23%)、高Na2O/K2O比(31.2～38.8)、低FeOT(FeOT=2.53%～3.05%)，SiO2-K2O圖解顯示樣品點落入了大洋斜長花崗巖區域內(圖8b)，AFM圖解顯示鈣堿性系列的特征(圖8d)。對于基性熔巖，巖石低硅(SiO2=43.06%～49.72%)、相對富鈉低鉀(Na2O=2.16%～3.84%, K2O=0.04%～0.21%)，相對高的FeOT及鈦(FeOT=8.43%～10.20%, TiO2=0.81%～1.23%)，Mg#在55.4～66.7之間，火山巖TAS圖解及AFM圖解顯示了大多數樣品點落在拉斑玄武巖系列的范圍內(圖8c, d)。

表3 白云山地區不同類型蛇綠巖的全巖主量元素(wt%)、微量元素和稀土元素(×10-6)數據

續表3

圖6 白云山地區斜長花崗巖鋯石CL圖像(a)和LA-ICP-MS U-Pb諧和圖以及加權年齡平均值(b)Fig.6 Zircon CL images (a) and U-Pb age concordia diagrams and weighted average 206Pb/238U ages (b) of the plagiogranite in the Baiyunshan area

圖7 白云山及月牙山地區寒武紀斜長花崗巖Hf同位素特征(底圖據Guo et al., 2017)Fig.7 Hf isotopic characteristics of the Cambrian plagiogranites in the Baiyunshan and Yueyashan area(base map after Guo et al., 2017)

4.3 微量元素、稀土元素地球化學特征

微量元素蛛網圖顯示，斜長花崗巖具有大離子親石元素Nb、Ta、Sr、P、Ti虧損，高場強元素Zr、U、Hf富集的特征(圖9a)。Sr、P、Ti虧損可能與斜長石、磷灰石及鈦鐵礦等礦物的分離結晶有關，高場強元素Zr、U、Hf富集顯示了鋯石等礦物的形成。基性熔巖具有總體分異較弱，弱的Nb、Ta虧損及Sr正異常的特點(圖9a)。

圖8 白云山地區不同類型蛇綠巖的主量元素判別圖 (a) QAP分類圖解(Streckeisen and Le Maitre，1979)；(b) K2O-SiO2變異圖(Coleman，1977)；(c) TAS diagram(Le Maitre，1989)；(d) AFM diagram(Irvine and Baragar, 1971)Fig.8 The discrimination diagrams based on major elements for the different types of ophiolite in the Baiyunshan area (a) QAP diagram (Streckeisen and Le Maitre, 1979); (b) K2O vs. SiO2 diagram (Coleman, 1977); (c) TAS diagram (Le Maitre, 1989); (d) AFM diagram (Irvine and Baragar, 1971)

稀土元素配分曲線顯示，斜長花崗巖具有稀土總量低(REE=32.96×10-6～72.32×10-6)、輕重稀土元素弱-中等分餾((La/Yb)N=1.35～7.44)、中等Eu負異常(δEu=0.41～0.57)的特征， Eu負異常與斜長石的分離結晶有關(圖9b)。基性熔巖具有稀土總量低(REE=45.80×10-6～67.67×10-6)、輕重稀土基本未分餾的特點((La/Yb)N=1.02～1.52)，顯示了與N-MORB稀土元素含量相近的特點(圖9b)。

5 討論

5.1 白云山地區蛇綠混雜巖的物質組成及變形特征

紅柳河-洗腸井蛇綠混雜巖帶分布于北山造山帶中部，該帶從白云山南側通過(圖1b)。在白云山地區，蛇綠混雜巖表現為整體無序，局部有序的特征，由巖塊和基質組成。其中，巖塊巖石類型包括輝橄巖、橄輝巖、碳酸鹽化超基性巖、輝石巖、輝長巖、玄武巖及斜長花崗巖等蛇綠巖巖塊及硅質巖、白云質大理巖等外來巖塊；基質主要為蛇紋巖、綠泥鈉長片巖及砂板巖基質(圖2)。局部可見堆晶超鎂鐵質巖-鎂鐵質巖疊置的層序。蛇紋巖基質中夾雜的巖塊主要為輝橄巖、橄輝巖、碳酸鹽化超基性巖、輝石巖、輝長巖等；而綠泥片巖基質中則主要發育輝橄巖、碳酸鹽化超基性巖、輝長巖、斜長花崗巖及硅質巖等巖塊(圖3)；砂板巖基質中以玄武巖、橄輝巖及碳酸鹽化超基性巖巖塊為主(圖4a)。從蛇綠混雜巖的物質組成來看，基質具有分帶性，南側以砂板巖基質為主，北側以蛇紋巖基質及綠泥鈉長片巖基質為主，反映了俯沖增生雜巖的特征。

在蛇綠混雜巖中識別出三期構造變形：第一期表現為韌性剪切變形，主要發育在強糜棱巖化的基質與相對剛性的巖塊之間，S-C組構與不對稱剪切殘斑指示糜棱面理優選方位為北西向(圖4b), 反映了同俯沖構造變形的特征；第二期變形為為脆-韌性變形(D1)，形成樞紐近東西向的緊閉褶皺，在玄武巖中表現為透入性片理(圖4b)，伴隨有低綠片巖相變質，反映了拼貼作用下強烈擠壓變形的特征；第三期變形為北東向右型走滑斷裂，蛇綠巖邊界被錯動，在基性熔巖中表現為玄武巖片理膝褶，形成傾伏向為北東向的褶皺樞紐。

5.2 白云山地區寒武紀弧前蛇綠巖的識別

蛇綠巖構造環境的識別對于認識洋陸轉化過程具有重要的意義(肖慶輝等，2016)。由于大洋板塊的俯沖作用，縫合帶中保存較好的大多為SSZ型蛇綠巖(史仁燈，2005；Lietal., 2018, 2020)，然而，SSZ蛇綠巖可以形成于弧前及弧后等不同構造環境中。近年來，MORB-like玄武巖、玻尼巖、富鈮玄武巖及高鎂安山巖等弧前巖石組合成為了研究大洋俯沖作用的熱點之一(Reaganetal., 2010；Ishizukaetal., 2014；Hickey-Vargasetal., 2018；Lietal., 2020)，一般認為MORB-like玄武巖的出現為俯沖作用開始的重要標志(Reaganetal., 2010；Lietal., 2020)。

本次工作在白云山地區新發現的斜長花崗巖具有高Na2O/K2O(31.2～38.8), 具有大洋斜長花崗巖的特點(圖8b)，鋯石年齡為519.8±2.1Ma，顯示其中寒武世的時代特征。εHf(t)-t圖上顯示了地幔分異的特征，與侯青葉等(2012)在洗腸井地區識別出的寒武紀斜長花崗巖具有類似的同位素特征。由此可見，本文識別的斜長花崗巖為蛇綠巖的組成部分。微量元素蛛網圖中Nb-Ta虧損(圖9a)及輕重稀土元素弱-中等分餾((La/Yb)N=1.35～7.44)的右傾配分曲線(圖9b)顯示了島弧巖漿巖的特征。Th/Yb-Nb/Yb圖解(圖10a)上樣品點落在俯沖晚期的巖漿巖范圍內。因此，可以判定白云山地區斜長花崗巖屬于島弧鈣堿性巖漿巖。

對于被斜長花崗巖侵入的基性熔巖，其Mg#在55.4～66.7之間(平均值為60.9)，低于典型的洋中脊玄武巖(N-MORB)(Mg#> 65；Pearce, 1983)；TiO2含量在0.81%～1.23%(平均值為1.03)，相比MORB(平均值1.5%；Pearce, 1983)偏低，而高于正常的島弧巖漿巖(平均值0.82%；Ishizukaetal., 2014；肖慶輝等，2016)；微量元素蛛網圖顯示了弱的Nb、Ta虧損及Sr正異常的特點(圖9a)，稀土元素配分曲線顯示輕重稀土基本未分餾的特點(圖9b)，總體反映了兼具MORB與正常島弧巖漿巖的特征。成因判別Th/Y-Sm/Y圖解(圖11a)上，部分樣品投點位于原始地幔區，部分樣品則落入相對虧損的地幔源區；La/Ba-La/Nb圖解(圖11b)上，一部分樣品靠近MORB，一部分樣品落在俯沖交代的的巖石圈地幔范圍內，總體反映了源區比較復雜的特征。構造判別圖解Th/Yb-Nb/Yb(圖10a)上，所有樣品點均落在弱俯沖區的范圍內，與Lietal. (2020)識別的迪彥廟MORB-like玄武巖及Reaganetal.(2010)識別的Mariana MORB-like玄武巖具有類似的分布范圍；Hf/3-Th-Nb/16圖(圖10b)中，樣品投點落在正常洋中脊玄武巖與島弧玄武巖的界線附近，顯示了大洋中脊玄武巖與島弧玄武巖的特征；V-Ti/1000圖解及Sc-V圖解(圖10c, d)上，樣品具有與迪彥廟MORB-Like玄武巖及Mariana MORB-like玄武巖相似的含量特征。因此，白云山地區基性熔巖為MORB-like玄武巖。

圖10 白云山地區不同類型蛇綠巖的構造背景判別圖解 (a) Th/Yb-Nb/Yb圖解(Pearce, 2008); (b) Hf/3-Th-Nb/16(Wood, 1980); (c) V-V-Ti/1000圖解(Ishizuka et al., 2014); (d) Sc-V圖解(Pearce, 2008). A-正常型洋脊拉斑玄武巖；B-異常型洋脊拉斑玄武巖；C-板內堿性玄武巖；D-島弧玄武巖(鈣堿性系列-拉斑玄武巖系列).數據來源：Mariana MORB-like玄武巖來自于Reagan et al. (2010)；迪彥廟玄武巖MORB-like來自于Li et al. (2020)；太平洋MORB來自于東太平洋PetDB數據庫；MORB來自于Jenner and O’Neill (2012)Fig.10 Discriminant diagrams of tectonic settings of the ophiolitic mélanges in the Baiyunshan area (a) Th/Yb vs. Ta/Yb diagram (Pearce, 2008); (b)Hf/3-Th-Nb/16 diagram (Wood,1980); (c) Ti vs. V diagram Ishizuka et al., 2014); (d) Sc vs. V diagram (Pearce, 2008). A-Normal oceanic ridge tholeiite；B-Anomalous ridge tholeiite；C-Intraplate alkaline basalt；D-Island arc basalt (Calc-alkaline-tholeiitic series). Data sources: Reagan et al. (2010) for Mariana MORB-like Basalts; Li et al. (2020) for Diyanmiao MORB-like Basalts; Pacific MORB from the East Pacific Rise adopted from PetDB database (http://www.petdb.org/); Jenner and O’Neill (2012) for MORB

作為對比，我們對孫立新等(2017)報道的晚寒武世輝長巖(496.4±2.2Ma)相關數據進行了分析：其TiO2含量在0.10%～0.12%，微量元素蛛網圖上顯示了強烈的Nb-Ta-P-Ti負異常及Sr正異常(圖9a)；在Th/Y-Sm/Y及La/Ba-La/ Nb圖解(圖11a，b)上，顯示其源區具有富集地幔或俯沖交代巖石圈地幔的特征；構造判別圖解Th/Yb-Nb/Yb(圖10a)顯示了俯沖晚期巖漿巖的特征；Hf/3-Th-Nb/16圖解中(圖10b)樣品投點均落在島弧鈣堿性玄武巖的范圍內，由此可見，晚寒武世輝長巖為典型的島弧鈣堿性巖漿巖。

綜上，白云山地區蛇綠混雜巖形成于弧前環境。該蛇綠巖形成于寒武紀，早寒武世發育MORB-like型玄武巖，中-晚寒武世發育島弧鈣堿性輝長巖及斜長花崗巖，反映了從初始俯沖-正常俯沖的巖漿過程(圖12)。

圖11 白云山地區不同類型蛇綠巖的巖石成因判別圖解(底圖據 Saunders et al., 1987) (a)Th/Y-Sm/Th圖解;(b) La/Ba-La/Nb 圖解Fig.11 Discriminant diagrams of petrogenesis of the ophiolitic mélanges in the Baiyunshan area (base map after Saunders et al., 1987) (a)Th/Y vs. Sm/Th diagram; (b) La/Ba vs. La/Nb diagram

圖12 白云山地區紅柳河-洗腸井洋盆的俯沖過程Fig.12 The subduction process of the Hongliuhe-Xichangjing ocean in the Baiyunshan area

5.3 紅柳河-洗腸井蛇綠混雜巖的形成時代、構造環境及俯沖極性

大量的研究表明，紅柳河-洗腸井蛇綠混雜巖的時代分布在早寒武世-晚志留世(于福生等，2006; 張元元和郭召杰，2008；Aoetal., 2012; 侯青葉等，2012；Tianetal., 2014; 胡新茁等，2015；孫立新等，2017; Shietal., 2018; 本次工作)，大多數蛇綠混雜巖具有SSZ蛇綠巖的特征(于福生等，2006；Aoetal.，2012；Tianetal.，2014；Shietal.，2018)。侯青葉等(2012)認為洗腸井地區寒武紀蛇綠混雜巖為MOR型蛇綠巖，但其所研究的樣品中微量元素蛛網圖中顯示了Nb-Ta負異常，該負異常多與弧巖漿巖有關(Hackeretal.，2011；Castroetal.，2013)。因此，到目前為止，北山造山帶中部尚未有可靠的大洋中脊玄武巖(MORB)的報道。

考慮到蛇綠巖北側的公婆泉巖漿弧的時代集中在526～421Ma(Songetal., 2015；胡新茁等，2015；Yuanetal., 2018)，我們認為，洋盆的向北俯沖作用持續到晚志留世。而在蛇綠混雜巖帶的南側，主要出露寒武系西雙鷹山組、下奧陶統羅雅楚山組，其沉積環境穩定、泥砂質沉積巖發育的特征顯示了穩定的沉積環境(甘肅省地調院，2001(1)甘肅省地調院. 2001. 1/250000馬鬃山幅區域地質調查報告. 蘭州: 甘肅省第三地質調查院)，與塔里木克拉通穩定的早古生代沉積地層的特征一致(舒良樹等，2019)。另外，蛇綠巖帶南側缺乏與俯沖相關的巖漿巖。由此可見，洋盆可能并不存在向南的俯沖作用。綜上所述，紅柳河-洗腸井洋盆具有向北的俯沖極性。

6 結論

(1)白云山蛇綠混雜巖由不同類型的巖塊與基質組成。基質具有分帶性，南側以砂板巖基質為主，北側以蛇紋巖基質及綠泥鈉長片巖基質為主，反映了俯沖增生雜巖的特征。在蛇綠混雜巖帶中識別出俯沖期、拼貼期及隆升走滑期等三期構造變形。

(2)白云山蛇綠混雜巖中侵入基性熔巖的斜長花崗巖的鋯石U-Pb年代學顯示蛇綠巖形成于中寒武世，Hf同位素特征顯示了地幔分異的特征。

(3)白云山蛇綠混雜巖形成于弧前環境，早寒武世發育MORB-like型玄武巖，中-晚寒武世發育島弧鈣堿性輝長巖及斜長花崗巖。

致謝感謝兩位匿名審稿人及本刊編輯提出的寶貴意見及建議。本文在野外調查過程中與中國地質調查局天津地質調查中心王惠初、李承東研究員進行了深入的討論，使作者受益匪淺。