阿尔金南缘断裂带球状辉长岩的发现及意义.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 文章编号10092385020040120041205 阿尔金南缘断裂带球状辉长岩的发现及意义 裴中朝,丁 莉,秦 爽,曲 锦,赵志强 河南省地质调查院,河南 郑州 450007 收稿日期 2004202219 第一作者简介裴中朝,1966年生,工程师,主要从事区域地质调查工作。 资助项目国土资源部区域地质调查项目200110200061。 摘要本文报道了在新疆阿尔金山南缘断裂带中首次发现的球状辉长岩,及其产出特征与岩石学、 地球化学特征。 提出球状辉长岩代表了弧后盆地或活动大陆边缘位置,来自消亡洋壳和上覆楔状地幔岩这两种不同源岩组份的混 合物。球状辉长岩的岩浆由消亡洋壳熔融直接产生,但熔体在上升达到地表的过程中,与楔状地幔岩发生反应,并 加速楔状地幔岩的熔融,同时发生结晶作用和分异作用。 关 键 词阿尔金;球状辉长岩;新疆 中图分类号P588. 12 4 文献标识码A 迄今为止,在我国基性超基性岩体中发现的球 状辉长岩极少,世界上也仅见前苏联报道过的球状 辉长岩[1]。最近,笔者在新疆的阿尔金南缘断裂带 华力西期基性超基性岩体中首次发现了一种特殊的 球状辉长岩,在此将研究成果作一报道。 1 球状辉长岩的产出特征与组成 阿尔金山南缘断裂带位于塔里木地台南缘,是 分割塔里木地台与东昆仑褶皱系两个 Ⅰ 级大地构造 单元的深大断裂,具多期活动[2]。沿断裂带分布大 量的基性超基性岩体。 球状辉长岩正是产在阿尔金山南缘断裂带的鱼 目泉基性超基性岩体中。根据岩体中的条带状构 造、“韵律性层理” 及堆积结构,判断岩体总体向南陡 倾;岩体侵位于中元古界塔西达坂群片麻岩中和加 里东期花岩闪长岩体中,多处与片麻岩呈构造接触, 其上被侏罗系叶尔羌群角度不整合覆盖[3];其北侧 越过加里东期片麻状花岗闪长岩体和华力西期花岗 闪长岩或石英闪长岩体与约马克其基性超基性岩 体遥相呼应;向东与阿帕2茫崖蛇绿混杂岩带相连[3] 图 1 。岩体由北向南依次由块状辉石岩、 堆晶辉 长岩、 块状辉长岩、 条带状辉长岩、 球状辉长岩和辉 长辉绿岩、 少量的辉绿岩脉及浅色的角闪闪长岩、 石英闪长岩等组成,球状辉长岩位于岩体上部南 侧的条带状辉长岩层中,宽约2～5m ,延伸长约500 ～800m ,向东西两端球粒减少,球体变小,且逐渐被 条带状辉长岩所代替。 球状辉长岩基质主要由辉石60 和斜长石 37 组成,含少量黑云母 2 ～ 3 及微量的磷 灰石、 磁铁矿、 榍石及金红石等。辉石多保留柱状外 形,已完全被纤柱状次闪石取代。次闪石呈绿色,多 色性明显,闪石式解理发育,整体略显定向性分布; 斜长石呈半自形,d 0. 25～0. 75mm ,聚片双晶发 育,大多表面混浊,绢云母化、 碳酸盐化十分明显。 球粒由辉石、 斜长石组成,呈同心圆状,少量椭球状; 多数球粒由辉石、 斜长石组成4圈辉石2圈,斜长 石2圈 , 少数仅有2圈;球粒直径一般为2～ 6. 5cm ,多在4～6cm之间,少量的球粒小于2cm或大 于7cm。球心为黑色透辉石和次闪石,直径一般为 0. 5～2. 8cm;辉石外围为灰白色斜长石圈层组成, 第24卷 第1期 2004年3月 沉 积 与 特 提 斯 地 质 Sedimentary Geology and Tethyan Geology Vol. 24 No. 1 Mar. 2004 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图1 区域及研究区右上角构造略图 Ⅰ1.阿尔金南缘断裂带;Ⅰ2.阿尔金北缘断裂带;Ⅰ3.塔南隆起断裂带;Ⅰ4.约马克其逆冲断裂带;Ⅰ5.鱼目泉北逆冲断裂带;Ⅱ1.南祁连 山山前断裂带;Ⅱ2.赛什腾山2锡铁山山前断裂带;Ⅱ3.昆北断裂带;Ⅱ4.昆中断裂带;Ⅱ5.昆南断裂带;Ⅳ.鄂拉山断裂带。Pt2TX.中元 古界塔西达板群;Pt3SR.新元古界索尔库里群;J.侏罗系;γ δ 3 4.华力西期花岗闪长岩;δ 3 4.华办西期闪长岩;γ δ 3 3.加里东期片麻状花岗闪长 岩。①.约马克其基性岩体;②.鱼目泉基性岩体;③.球状辉长岩。1.逆冲断裂带;2.走滑断裂带;3.隐伏断裂带;4.工作区位置 Fig. 1 Simplified tectonic map of the study area Ⅰ1 southern Altun fault ;Ⅰ2 northern Altun fault ;Ⅰ3 Tanan fault ;Ⅰ4 Yuemakeqi thrust fault ;Ⅰ5 northern Yu2 muquan thrust fault ;Ⅱ1 Southern Qilian piedmont fault ;Ⅱ2 Serteng2Xitieshan piedmont fault ;Ⅱ3 northern Kunlun fault ;Ⅱ4 central Kunlun fault ;Ⅱ5 southern Kunlun fault ;Ⅳ Ngola fault. Pt2TX Meso2proterozoic Taxidaban Group ; Pt3SR Neo2proterozoic Xorkol Group ; J Jurassic;γ δ 3 4 Variscan granodiorite;δ 3 4 Variscan diorite;γ δ 3 3 Caledonian gneissic granodiorite.① Yuemaqike basic massif ;② Yumuquan basic massif ;③ corsite. 1 thrust fault ; 2 strike2slip fault ; 3 concealed fault ; 4 study area 一般为0. 3～2cm宽;斜长石外圈为黑色辉石圈层组 成,一般宽1～3mm;最外圈为浅灰白色的斜长石 组成,宽1～3mm。辉石多具次闪石化,其内富集有 黄铁矿、 黄铜矿等金属硫化物,具孔雀石化和碳酸盐 化铜含量达0. 1 ～0. 41 ,斜长石具次闪石化和 碳酸盐化图 2 。 2 球状辉长岩岩石化学及地球化学特 征 球状辉长岩与中国辉长岩[4]相比,岩石化学成 分表1 SiO2、MnO、MgO、CaO、NiO、S高, TiO2、 Al2O3、Fe2O3、FeO、P2O5低, K2O、Na2O极低;与世 界辉长岩相比亦具同样特征。固结指数SI 26. 4 , 在硅碱图上位于亚碱性玄武岩系列区;在AR2SiO2 图解上位于钙碱性系列区,σ0. 12 ,为过钙性岩;在 log σ 2 logτ图上位于造山带,在F1、F2、F3判别图上位 于大洋底部玄武岩区OFB ;在P2O52TiO2图解上 接近洋脊玄武岩区;在SiO22 K 2O Na2 O 图解上属 拉斑玄武岩区,为弱碱质;在Al2O32SiO2图解上为 低铝 质 区;在TiO22MgO图 上 及Al2O32FeO 3 / FeO 3 MgO图解上为科马提岩区。总体显示球 状辉长岩属低碱、 低铝质、 高镁、 高钙的过钙性玄武 岩,具洋底成因,其分离结晶程度较高,分异较好。 球状辉长岩的微量元素表 2 显示出低Ba、 Rb、Sr、Pb、Th、U、Zr及Th/ U、Rb/ Sr ,而K/ Rb值 出乎意外的高1111. 1 ,具岛弧或深海拉斑玄武岩 特征,在Ti2Zr图解上及Ti/ 1002Zr2Y3图解上位 于岛弧玄武岩区,在V2Ti/ 1000图解上位于洋底玄 武岩区,在Zr/ Y2Zr图解上,接近岛弧玄武岩区。 球状辉长岩的稀土元素表 3 表现为轻稀土 24 沉 积 与 特 提 斯 地 质1 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 34 2004年1阿尔金南缘断裂带球状辉长岩的发现及意义 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图2 斜长石次闪石化和碳酸盐化 Fig. 2 Plagioclase2uralitization and carbonation LREE较富集 , ∑Ce 82. 43、 重稀土HREE亏 损∑Y 30. 16 ,具铕负异常δEu 0. 704 ,其球 粒陨石标准化曲线为向右缓倾斜的配分模式 图3 ,具有与大陆裂岩拉斑玄武岩相似特征,明显 与洋脊玄武岩不同。根据La/ Yb2∑REE图解及 La/ TbN2YbN图解,均趋近于大陆拉斑玄武岩 区。 图3 球状辉长岩REE配分模式 Fig. 3 Chondrite2normalized REE distribution patterns for corsite 总观球状辉长岩的岩石化学及地球化学特征可 以看出,球状辉长岩以低K、Na、P2O5、Fe2O3、Al2O3 和高Mg、Ca、Cr、Ni为特征;低Ba、Rb、Sr、Pb、Th、 U、Zr及Th/ U、Rb/ Sr和高K/ Rb值,暗示其具洋底 玄武岩特征,但富集的稀土元素及较强的轻重稀土 分馏及向右倾斜的稀土配分模式,弱的负铕异常与 洋底玄武岩的稀土配分模式、 稀土元素含量和变化 特征[5～9]有极大差别,暗示有陆壳物质的加入。球 状辉长岩总体特征,既与洋脊底玄武岩不同,也与 大陆拉斑玄武岩有较大差异。结合野外地质观察内 容,球状辉长岩及其围岩的基性岩体侵入加里东期 片麻状花岗岩及中元古界塔西达板群片麻岩地层中 的特征及缺少变质橄榄岩、 枕状熔岩、 深海碎屑岩特 征,综合判断该基性岩体及球状辉长岩代表了弧 后盆地或活动陆缘位置来自消亡洋壳和上覆楔状地 幔岩这两种不同源岩组份的混合物,球状辉长岩的 岩浆可能由消亡洋壳熔融直接产生,但它在上升达 到地表的过程中与楔状地幔岩发生反应,并加速楔 状地幔岩的熔融,并同时发生结晶作用和分异作用。 分异作用不会引起铁的富集,还可使大离子亲石元 素和轻稀土元素逐渐富集,而钛、 钒、 钴则贫化;结晶 作用则使熔浆随PH2O忽高忽低的动荡,有的是透辉 石先结晶,有的是斜长石先结晶的现象,而形成 “球 状构造” 。球状辉长岩围岩中的条带状构造条带同 样由透辉石和斜长石组成和 “韵律性层理” 也具同 样的形成机理。 3 球状辉长岩的发现及其意义 球状辉长岩的发现填补了我国无球状辉长岩的 空白,为建立球状辉长岩的理论研究提供基地。通 过对球状辉长岩的岩石学和岩相学的精细研究,包 44 沉 积 与 特 提 斯 地 质1 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 括对主要造岩矿物、 球状构造和时代等的研究以及 与阿尔金南缘断裂带的依存关系和分布规律的研 究,可以揭示阿尔金断隆、 阿尔金南缘断裂带的构造 背景,地幔物质的交换和再循环,岩浆的形成和演 化、 侵位及定位机制等。深入地对球辉长岩的岩石 学、 矿物学、 地球化学的特点进行对比研究,可确定 球状辉长岩形成的地质地球化学特征和构造环境及 形成机制。球状辉长岩中的强孔雀石化和较高的铜 含量0. 1 ～0. 41 特征,揭示了铜元素的富集程 度,为研究成矿元素的富集、 成矿条件、 成矿特征、 成 矿规律等提供新的思路和方向。此外,通过对球状 辉长岩的研究,进一步查明中国西部具同样的地质 构造环境条件下是否都存在有球状辉长岩,了解它 们与缝合带的时空关系,据此建立球状辉长岩的形 成模式。 参考文献 [1] 扎瓦里茨基,A. H.火成岩[M].北京地质出版社,1995. [2] 冯先岳.阿尔金断裂带[A].中国活动断裂[C].北京地震出版 社,1982. [3] 新疆维吾尔自治区地质矿产局.新疆维吾尔自治区区域地质 志[M].北京地质出版社,1993. [4] 邱家骧,等.岩浆岩岩石学[M].北京地质出版社,1985. [5] 刘肇昌.板块构造学[M].成都四川科学技术出版社,1985. [6] 张旗,周国庆.中国蛇绿岩[M].北京科学出版社,2002. [7] 王中刚,等.稀土元素地球化学[M].北京科学出版社,1989. [8] 都城秋穗.蛇绿岩的分类、 特征和成因[A].矿物岩石学译丛 一 [C].北京地质出版社,1981. [9] 中国地质调查局花岗岩地质研究室.花岗岩研究思维与方法 [M].北京地质出版社,2002. The discovery and significance of the corsite in the southern Altun fault , Xinjiang PEI Zhong2chao , DINGLi , QIN Shuang , QU Jin , ZHAO Zhi2qiang Henan Institute of Geological Survey , Zhengzhou450007, Henan , China Abstract The occurrence , petrology and geochemistry are dealt with in details for the corsite identified for the first time in the southern Altun fault , Xinjiang. The corsite appears generally in back2arc basins or on active continental margins as the mixtures derived from the consumed oceanic crust and overlying wedge2shaped mantle2derived rocks. The magmas of the corsite resulted from the direct melting of the consumed oceanic crust , and were often reacted with the wedge2shaped mantle2derived rocks during their migration to the surface , accompanied by crystallization and differentiation. Key words Altun ; corsite ; Xinjiang 54 2004年1阿尔金南缘断裂带球状辉长岩的发现及意义