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1、新疆地质XINJIANG GEOLOGY第 30 卷 第 2 期Vol.30 No.22012 年 6 月Jun.2012中图分类号:P588.12+5文章编号：1000-8845(2012)02-136-05文献标识码:A新疆库米什北超基性岩发现及大地构造意义冯晓强 1,2 ,张占武 1,李维军 1,韩湘涛 1,李怀敏 1 (1.陕西省地矿局区域地质矿产研究院,陕西 咸阳 712000;2.中国地质大学(北京), 北京 100083)摘 要:新疆库米什北超基性岩的发现,为中天山南缘长阿吾子-古洛沟-吾瓦门蛇绿混杂岩带东延提供了重要地质依据。该超基性岩主要为变质橄榄岩,呈构造岩块出露于韧性剪切
2、带中。原岩以蚀变单辉橄榄岩、二辉橄榄岩、辉橄 岩为主, 属钙碱性岩系。岩石普遍蛇纹石化、片理化, 与围岩呈构造接触关系。M/F 比值平均 15.1, 大于 7, MgO/(MgO+FeO)平均比值 0.85,TiO2 含量为 0.03%0.14%,小于 0.22%。轻重稀土元素分异明显,具 Eu 正异常特征。 表明出露于中天山南缘最北部古洛沟-吾瓦门-拱拜子蛇绿混杂岩带与库米什以南地区榆树沟-铜华山-硫磺山蛇绿混 杂岩带并非同一条蛇绿岩带。关键词:库米什;板块构造;超基性岩;岩石地球化学特征;大地构造意义自 20 世纪 80 年代以来,对中天山南缘蛇绿构造混杂岩带的研究取得许多重要成果。前人在
3、中天山 南缘西段长阿吾子-古洛沟-吾瓦门及中东段库米什 以南榆树沟地区发现蛇绿混杂岩,出露有榴辉岩、蓝 片岩及高压麻粒岩。麻粒岩的出现,表明该套蛇绿岩 (幔源)为板块俯冲高压环境下产物,说明榆树沟存在 板块构造缝合线。笔者在中天山中东段桑树园子一 带开展 1 5 万区域地质调查时0 , 于库米什北约20 km 处发现超基性岩。通过对该岩石地质特征、岩 石地球化学特征分析认为,该超基性岩是中天山南缘 长阿吾子-古洛沟-吾瓦门蛇绿岩带的东延,构成中天 山南缘那拉提缝合带,向东与东天山红柳沟蛇绿混杂 岩带相连接,共同构成那拉提-红柳河缝合带(图 1)1。基性岩被平行错段成不连续的 7 处(块)。岩石
4、学特征超基性岩(块)主要岩石类型有:蚀变超镁铁岩,包 括滑石化单辉橄榄岩(蚀变滑石岩)、强蚀变二辉橄榄 岩(滑石岩)、滑石蛇纹岩(单辉橄榄岩)、菱镁滑石片 岩(辉榄岩)、蛇纹岩、含磁铁蛇纹岩、透闪石岩、透 闪石石棉矿、绿泥滑石片岩等。其它构造岩块(片) 为角闪安山岩、黑云斜长石英片岩、含磁铁刚玉绿 泥片岩等。强烈蚀变的超镁铁质岩相对其它岩块而 言,以基质形式出现,经强烈构造挤压和韧性剪切作 用形成片理化、糜棱化、碎裂化构造岩,构成典型脆 韧性剪切带和蛇绿构造混杂岩带,比中天山北缘蛇绿 混杂岩带构造变形强度大。岩石通常具网状结构、 纤维状变晶结构、残余粗粒结构等,局部为筛状结构, 块状构造。岩石
5、主要矿物为橄榄石、单斜辉石和斜 方辉石,属钙碱性岩系,具透闪石化、滑石化、菱镁矿 化及含透闪石石棉矿、滑石菱镁矿等特征。其它构 造岩块为角闪安山岩、黑云斜长石英片岩等。21地质特征新发现的超基性岩呈残块状出露于中天山南缘长阿吾子-古洛沟-吾瓦门蛇绿混杂岩带东延部分,位 于库米什以北 20 km。该岩体出露于志留下泥盆统 阿尔彼什麦布拉克组下段片岩中24O,蛇绿混杂岩带 呈 NWW-NW 向,为规模较大横贯全区的脆韧性剪切 带。带内糜棱岩化强烈,与两侧围岩呈明显断层接触 关系。北界为库米什断裂,南界为南天山泥盆纪二长 花岗岩基北部边缘韧性剪切带3,南北宽 1.53 km,东 西向延出工作区。在后
6、期脆韧性断裂作用下,带内超岩石地球化学特征从区内超基性岩岩石化学及地球化学成分可看 出(表 1),蛇绿岩与中国蛇绿岩型变质橄榄岩中的含 长橄榄岩和辉石岩相近,与纯橄榄岩及斜辉辉橄岩不3收稿日期:2011-11-18;修订日期:2012-02-13;作者 E-mail: bjfsky2008第一作者简介:冯晓强(1981-),男,陕西宝鸡人,2008 年中国地质大学(北京)在职硕士,主要从事区域地质矿产调查工作0 新疆维吾尔自治区 15 万区域地质矿产调查办公室.新疆托克逊桑树园子一带 15 万区域地质矿产调查,20064 新疆地矿局第二区域地质测量大队.120 万库米什幅地质报告,1959O
7、新疆地质矿产局物化探大队.新疆托克逊县干沟一带 15 万区域地质矿产调查报告,2005表 1 蛇绿岩岩石化学成分、含量及特征参数一览表 Table 1 Chemical composition and contents diagram of ophiolite 氧化物含量/10-2序号样品编号岩石名称H2O+H2O-烧失量SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5滑石岩透闪石棉12D2189/5D2189/955.9951.860.030.061.631.742.833.622.381.870.030.0730.7930.410.311.710.091.
8、120.090.090.020.015.198.131.582.300.050.21 3 D3234/1 蛇纹岩 39.92 0.14 4.12 3.86 2.08 0.10 32.00 1.11 0.86 0.34 0.08 14.81 5.43 0.46 特征参数值A /NKCARSIDIA/MFC/MF滑石岩透闪石石棉12D2189/5D2189/92.0150.3451.202.0885.4082.388.039.720.020.020.010.04 3 D3234/1 蛇纹岩 1.084 1.60 82.25 11.01 0.05 0.06 同。表现为 SiO2、Al2O3 偏高,T
9、iO2 偏低。M/F 比值平均 15.1,大于 7,属镁质超基性岩。MgO/(MgO+FeO) 平均比值为 0.85,与美国典型变质纯橄榄岩、斜辉辉 橄岩相同 , 为变质橄 榄岩类。 Ti O 2 含量 为0.03%0.14%,小于 0.22%,按 G.Serri 对辉长岩 TiO2 含 量划分,属高钛蛇绿岩。与西邻古洛沟变质橄榄岩M/ F 为 8.83,MgO 含量为 41.1%,Al 2 O 3 含量为2.54%,CaO 含量为 1.14%(镁质高铝中钙类型)和中天 山南缘西段长阿吾子蛇纹岩化橄榄岩 M/F 为 8.43, MgO 含量为 38.71%,Al2O3 含量为 4.02%,Ca
10、O 含量为2.23%(镁质高铝中钙类型)较接近。在 TFeO/MgO- TiO2 图解中(图 2), 3 个样品均落入岛弧拉斑玄武岩环图 2 TFeO/MgO- TiO2 图解图 3 微量元素原始地幔标准化蛛网图Fig.2 TFeO/MgO-TiO2 diagramFig.3 Primitive mantle-normalized trace elements pattern1D2189/9G;2D2189/5G;3D3234/1G;A洋岛拉斑1玄武岩;B洋中脊拉斑玄武岩;C岛弧拉斑玄武岩新疆地质2012 年138境。微量元素原始地幔标准化蛛网图显示(图 3):U,Ce,Sm,Y 4 种亲石元
11、素为正异常,其含量异常强度由 高到低依次递减。Rn,Ba,Th,K,Ta,Nb,La,Sr,Zr,Ti,Li 等 元素为负异常,它们分别是大离子亲石元素(Rn,Ba, Th,K,Sr)、放射性元素、活动元素及 Nb,Ta,Zr 等非活 动元素和过渡元素 Ti,Li 等,其含量异常强度也是由 高到低依次递减。据 RbLu 19 种元素平均值含量 由高到低依次递减及居中的 Ce 元素特征,将它们分 为左右两段。反映不同化学性质微量元素在蛇绿岩 演化过程中的相对富集和亏损规律(表 2)4。据 Nb-Y 和 Rb-Y+Yb 两个构造环境判别图解,蛇 绿岩样品均落入火山弧环境。在 Ta-Yb 图解中,样
12、品 均落入火山弧环境,且滑石岩和透闪石石棉两个样品 落点位置重合,表明蛇绿岩与岛弧环境具密切联系。 蛇绿岩稀土元素含量及特征参数见表 3。从表 3 及稀 土元素球粒陨石标准化分布模式图看(图 4),稀土元 素总量(REE)较北带高,平均为 24.510-6,而北带平 均 4.7210-6。轻重稀土比值(LREE/HREE)为 5.115.55,显示轻稀土明显富集,重稀土亏损,稀土分布模式曲线呈跳跃形,总体右倾。Eu 值为 2.423.13,大于1,Eu 正异常,显示出俯冲变质过程中分离结晶程度较 高。Ce 值为 1.823.05,大于 1,因此,Ce 为正异常。(La/Y)N 标准化比值均大于
13、 1,显示 Y 严重亏损,La 相 对富集,稀土分布曲线总体向右倾。稀土元素球粒陨石标准化分布模式图中(图 4),3 个蛇绿岩样品曲线较 一致,表明其具相同形成环境及分离结晶程度。大地构造意义蛇绿岩出露于乌瓦门-库米什断裂(F3)南侧,位于 晚志留早泥盆世阿尔彼什麦布拉克组一段上部。 构成蛇纹岩围岩的钾长钙质片岩 U-Pb 同位素年龄为 (441.33.1) Ma(图 5,6),可能代表陆缘沉积物生成年 龄或变质年龄,时代为晚志留纪。从阿尔彼什麦布拉 克组原岩建造看,主要为一套被动陆缘碎屑岩及少量 碳酸盐岩,为伸展环境产物。因此,推测蛇绿岩生成年 代大致为晚志留早泥盆世或更早。4表 2蛇绿岩微
14、量元素含量及含量一览表单位:/10-6Table 2Trace elements contents diagram of ophiolite样品编号岩石名称RbBaThUKTaNbLaCeSrNdPZrHf滑石岩透闪石石棉 蛇纹岩D2189/5D2189/9D3234/15.085.015.965.35Sm53.6066.8092.2070.87Ti0.581.002.601.39Y0.890.890.860.88Yb700.00700.002800.001400.00Lu0.100.100.100.101.321.391.271.331.311.665.142.7012.8013.1018.
15、9014.934.8064.4045.4038.201.201.922.161.7662.9051.00327.00146.971.823.966.133.970.100.100.240.15平均值滑石岩透闪石石棉 蛇纹岩D2189/5D2189/9D3234/10.920.840.850.87180.00360.00826.00455.331.982.363.672.670.120.120.260.170.010.010.010.01平均值图 4 稀土元素球粒陨石标准化分布模式图Fig.4 Chondrite-normalized REE patern1D2189/5;2D2189/9;33
16、2347/1图 6 锆石 U-Pb 法同位素年龄谐和图Fig.6 Zircon U-Pb Concordia diagram表 3蛇绿岩稀土元素含量及特征参数一览表 Table 3 REE contents diagram of ophiolite 稀土元素及含量/10-6样品编号岩石名称 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y 滑石岩透闪石棉D2189/5D2189/91.311.6612.813.10.580.541.201.920.920.840.440.440.10.10.040.060.470.580.10.10.10.10.10.10
17、.120.120.10.11.982.36 D3234/1 蛇纹岩 5.14 18.9 0.75 2.16 0.85 0.53 0.1 0.06 0.82 0.1 0.1 0.1 0.26 0.1 3.67 特征参数值 REE LREE HREE LREE/HREE (La/Yb)N Eu Ce 滑石岩透闪石石棉D2189/5D2189/918.3819.7617.2518.501.131.2615.2714.687.369.332.352.553.533.32 D3234/1 蛇纹岩 29.97 28.33 1.64 17.27 13.33 3.04 2.06 图 5 锆石特征Fig.5 C
18、haracteristics of the Zircon 拱拜子断裂向东进入本图幅同一断裂(F3)南侧,新发 现超镁铁质岩带,表明出露于中天山南缘最北部的古 洛萨拉-乌瓦门-拱拜子蛇绿混杂岩带和榆树沟岩带 并非同一岩带。它们不仅被库米什 NW 向新生代断 陷所分隔,且与北部新发现的蛇绿岩带间,被宽达 20 余千米的晚志留早泥盆世阿尔彼什麦布拉克组中 深变质岩及侵入其中的华力西早期花岗岩大岩基隔 开。因此,认为在南天山褶皱带至少有两条形成于不 同构造环境的蛇绿混杂岩带,一条是古洛萨拉-库米 什北蛇绿岩带,另一条为榆树沟蛇绿岩带。蛇绿岩时 代为 OS,俯冲时代为 SD。据 TFeO/MgO-TiO
19、2 图解,蛇绿岩中有两个样品投在岛弧环境,一个在岛弧 与洋中脊过渡范围,推测其形成环境与洋中脊及岛弧 有关。蛇绿岩主要为强蚀变超镁铁质岩,缺失蛇绿岩其 它成分。在西邻乌瓦门-古洛沟一带,除变质橄榄岩外, 还有辉长岩、异剥橄榄岩、斜长花岗岩、基性席状 岩墙群、枕状玄武岩及紫红色硅质岩等。当北天山 乌什通沟-干沟洋盆于晚奥陶志留纪向南俯冲于中从区域上看,志留纪中天山南缘被动陆缘和塔里木北缘被动陆缘发育陆棚或陆坡相沉积,代表南天山 洋盆主要扩张期。普遍看法认为,南天山洋打开时间 可能比北天山洋早,或为同时拉伸。关于古洛萨拉-乌 瓦门-拱拜子断裂南侧,镁铁-超镁铁岩带向东延伸去 向问题,以往认为向东与
20、库米什以南榆树沟-铜华山- 硫磺山蛇绿岩带相连。本次研究在古洛萨拉-乌瓦门-新 疆地 质2012 年140天山之下时,位于中天山古生代岛弧南侧的南天山洋(库米什北洋盆)处于弧后扩张环境,开始快速扩张,形 成南带蛇绿岩洋壳,并于晚志留早石炭世向北俯冲 于中天山之下。俯冲带南侧阿尔彼什麦布拉克组早 期被动陆缘沉积,由于榆树沟洋盆向北俯冲,使其发 生区域动力变质作用,并有深成花岗岩侵入形成晚古 生代早期岩浆弧。说明乌瓦门-包尔图断裂(库米什断 裂)南侧古洛沟蛇绿岩混杂岩带向东延伸,是构成哈萨克斯坦-准噶尔板块和塔里木板块间的缝合带。参考文献1马瑞士,舒良树,叶尚夫.东天山构造格架及地壳演化M.南京:
21、南京大学出版社,1997,47-61.新疆地矿局第一区调大队.新疆维吾尔自治区岩石地层M.北京:中 国地质大学出版社,1999.邱家镶.岩浆岩岩石学M.北京:地质出版社,2001.李昌年.火成岩岩石学微量元素岩石学M.北京:中国地质大学出版 社,1992.23 4Sinkiang Tuokexun County North of Kumishi the Discovery ofOltrabasic Rocks and Tectonic SignificanceFENG Xiao-qiang1,2,ZHANG Zhan-wu1,LI Wei-jun1,HAN Xiang-tao1,LI Huai
22、-min1(1.Shanxi Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources Regional Geological and Mineral ResearchInstitute,xianyang,shanxi,712000,China;2.China University of Geosciences,Beijing,100083,China)Abstract:The new discovery of the oltrabasic rocks in north of Ku mishi provide the important geolog
23、ical evidence for the eastward extension of ophiolitic mlange zone in the southern margin of the middle Mount Tianshan Chang a wuzi-Channel gu luo-Gate wu wa.The major of these oltrabasic rocks are metamorphic olive rocks,appearing as tectonic blocks in ductile shear zone.Virgin rocks are mainly Cha
24、nHui olive rock ,lherzolite and augiteperidotite and they belong to calc alkaline rock series.Rocks have generally serpentinization and foliated and all contact by structures with surroundingrocks. The average ratio of M/F is 15.3 that greater than 7 and tre average ratio of MgO/(MgO+FeO) is 0.85.Th
25、e content of TiO2 is 0.03%0.14% that less than 0.22%.Light and heavy rare-earth elements are different from each other obviously that pronounced Eu positive anomaly characteristics.All these prove that the ophiolitic mlange zone appeared in Channel gu luo-Gate a wu-Gong baizi the north of the southe
26、rn margin of the middle Tianshan Mountain isnt the same one that appear in Channel elm-Mount Tong hua-Mount brenstone southern area of Ku mishi.Key word:Xinjiang;Kumishi;Tectonic plates;Ultrabasic rock;Petrogeochemistry characteristic新疆地质再次入选中文核心期刊依据文献计量学的原理和方法,经研究人员对相关文献的检索、计算和分析,以及学科专家评审,新疆地质再次入编中文核心期刊要目总览2011 年版(即第六版）之“地质学类”核心期刊。这 是新疆地质自 2008 年首次入选后的再次入选,是对新疆地质几年来的工作认可和肯定,对其 今后的发展起着重要的促进作用。再次入选中文核心期刊是广大作者和读者多年来对本刊大力支持的结果。在此,特向广大读者和 作者表示衷心的感谢!希望读者和作者继续支持和关爱本刊。让我们共同努力,将新疆地质办得更 好,为中国及新疆地质事业的持续发展和创新而奋斗!新疆地质编辑部2012 年 5 月 28 日
