南天山北缘榆树沟变质基性超基性岩的地球化学及其成因机制.pdf

第3 0 卷第6 期 地球化学 v 。】3 0 ．№6 2 0 0 1 午1 1 月 G E O C H I M I C A N 。2 0 0 1 文章编号0 3 7 9 1 7 2 6 2 0 0 1 0 6 0 5 5 9 1 0 南天山北缘榆树沟变质基性．超基性岩的 地球化学及其成因机制 董云鹏，王润三，周鼎武 西北太学凡陆动力学教育部重A 实验室西北大学地质学系．陕西酲安7 1 0 0 6 9 摘要榆树f 5 _ 变质基陀一妇基性岩带出露f 塔里木板块与暗萨克斯坦板块之间的南天山．f E 缘．主要由变质橄榄岩 和变质基性岩组成。变质橄榄岩富相容元素c r 、c o 和N ，贫不相容元素，大离子亲石元素B a 、R b 和S r 含量较低，与 世界典型蛇绿岩午日似，代表了地幔残留物特征。R E E 分市模式为L R E E 亏损型，R E E 含量小于或等于25 倍球粒陨 石．粪似干阿尔卑斯型变质橄榄岩，显示榆树沟的变质椭榄岩是原始地幔岩部分熔融苹取出玄武岩后的残留物，变 质基性岩绝大部舟为L I I E E 亏损犁．粪似于N - M O R B ．所有样品均以富集N b 和T a 、高场强元素不分异．以驶微量元 素含量低为特征．指示岩浆说区总体上类似于 i I O R B ．N b 、“ f a 富集可能与O I B 型诲区有关，N d 、s r 同’々素特征也显i 1 ； 其具有O I B 型源区特征。综台分析认为，榆柯沟变质基| 生岩石的岩浆可能经历丁两个阶段的演化过程，即 ‘地幔底 部或下地幔顶部的O I B 型原始岩浆形成阶段和软流圈地幔弓损阶段。 关键词变质基性一超基性岩；蛇绿名；地球化学地幔源区；岩石成固论南天山 中围分类号P 5 9 4文献标识码A 0 引言 南天山是 哈萨克斯姬一 伊犁板块和塔里木板 块及其间的南天山微地块长期相互作用而成的碰撞 造山带。困其发育有多条蛇绿岩带而受到广泛的关 注【l “l 。现有的研究表明，南天山主要出露南北两条 蛇绿岩带，南部带沿哈尔克山南坡的悔斯布拉克、 色日克牙依拉克、科克铁克达坂南坡、库勒湖呈东 西向带状展布，为晚古生代蛇绿岩带，是南天山地 块与塔里木板块在晚古生代拼接的缝合带1 6 1 ；北部 蛇绿岩带分布于中天山南缘断裂带南侧，代表了伊 犁板块 中天山 与南天山地块拼接的缝合带，北部 带呈东西向展布于哈尔克山北坡、榆树淘、库米什铜 花山、硫磺山一带。沿该带出露大量的超镁铁一镁铁 质岩块，记录r 区域构造格局和演化过程。榆树沟 的超镁铁．镁铁质岩带是南天山北部蛇绿岩带的主 要组成部分，经历了麻粒岩相变质改造，是研究伊犁 板块与南天山地块相互作用的关键因素之一。前人 对榆树沟变质基性．超基性岩的岩石学、变质和变 形等方面业已进行r 不同程度的研究，但地球化学 研究相对薄弱，制约着对岩石戚因与形成环境的认 识。本文拟主要利用元素和同位素地球化学的分析 研究，探讨榆树沟变质基性．超基性岩形成的构造 背景与可能的成因机制． 1 基本地质特征 榆树淘超镁铁一镁铁质岩带出露于新疆托克逊 与和硕县交界的南天山榆树沟地区 图1J ，主要由 变质橄榄岩和变质镁铁磺岩石组成，其中混杂有少 量变质沉积岩系，共同构成一麻粒岩相变质地体”I ． 出露长度约1 0 余k m ，宽约l ～3k m 。总体呈N w S E 向的透镜状椅造岩片逆冲侵位于中天山南缘 断裂带南侧的南天山北缘东段。北东侧与庠术什 中、新生代断陷盆地相邻，南西侧咀韧性剪切带逆 冲于中、上泥盆统绿片岩相变质火山．沉积地层之 上，东南端被海西期钾长花岗岩体侵入。地质体变 形强烈，发育透A 性变形面理，产状多为5 0 。～7 0 。 ￡3 0 。一8 0 0 ，与变质地体总体产状一致，应是同期构 收穆日期2 0 0 0 一I o 1 8 ；接受日期2 0 0 l 一0 8 1 9 墓盒项目国家白熟科学基金 4 9 4 7 2 I3 5 1 4 9 9 7 2 0 7 5 ；中国地质调查局资助项目 作者简介董云鸱 1 9 6 7 一 ，男博士、副教授．构造地质学和地球化学专业。主要从事掏造地质学与地球化学等方面的研究工作。 万方数据 5 6 0 地球化学 同1南天山北缘榆树沟地质略罔 h R1S i m p l i f i e d g e o l o g i c a lm a po ft h eY u s h u 即ul e r r a n e 1 Mn o a hm a t i no ft h eS o u t hT J a n s h a nM o u n l a i n l I 单元2 Ⅱ单元；3 Ⅲ单元；4I V 单元；5 第四系；6 中、上泥盆统；7 钾长花岗 岩；8 面理产状9 地质界线；1 0 平穆断层；1 1 韧性剪韧带 造作用的产物。 榆树沟超镁铁．镁铁质岩与相关沉积岩共同遭 受丁麻粒岩相变质改造，构成麻粒岩相地体。室内 外综合研究表明，该变质地体可划分为四个岩石单 元 1 变质橄榄岩单元 I ，主体为尖晶石二辉橄 榄岩，夹有少量尖晶石斜长二辉岩； 2 j 二辉麻粒 岩单元 1 1 ，主要为尖晶石斜长二辉岩，原岩为超镁 铁质．镁铁质堆品岩； 3 j 石榴斜辉麻粒岩单元 Ⅲ ，主要由斜长石榴斜辉岩和斜长角闪岩组成，原 岩主要为拉斑玄武岩； 4 中、基性麻粒岩互层单元 Ⅳ ，主要由斜长石榴斜辉岩和斜长石榴二辉岩 变 质玄武岩 ，以及变玄武质砂岩、变杂砂岩、变牯土岩 等副变质麻粘岩组成”。各单元之间均为构造接触， 普遍经历r 早期麻粒岩相变质作用、角闪岩相遇变 质作用，以及晚期浅层次脆韧性变形的改造。 考虑到麻粒岩相变质作用对大离子亲石元素 L 1 L E 地球化学行为可能存在一定影响．本研究主 要利用在变质作用过程中非活动性的高场强元素 H F S E 及N d 、S r 同位素组成，探讨岩石成因及形成 的构造背景。主要选取变质做榄岩、斜长二辉岩、斜 长石榴斜辉岩的代表性样品进行元素和同位素组成 测试分析。主元素和微量元素Y 、N b 、V 由北京有色 设计研究总院用X R F 法测定，其余微量元素由中国 科学院高能物理研究所用I N A A 法测定，分析数据 2 变质橄榄岩地球化学 榆树沟变质橄榄岩经历了麻粒 岩相变质作用和强烈的构造变形改 造，本研究选取弱变形域中的块状馓 揽岩进行地球化学分析研究。岩石 学研究表明，变质橄榄岩主要由橄榄 石、斜方辉石和少量长石等矿物组 成。根据橄榄岩的变质组掏，橄揽石 多已蛇纹石化，残留橄榄石多呈粒 状，辉石多为不规则的残斑状。 岩石样品的主元素含量稳定，以 低S i O ，、T i 0 2 、C a O 和M n O ，高M g O 和 A 1 O ，为特征，其平均含量依次为 4 4 ．4 7 ％、O ．0 2 ％、07 5 ％、O ．1 4 ％、 4 3 ．9 2 ％和】．7 7 ％．类似了二特罗多斯 的方辉橄榄岩主元素含量，后者的 S i 0 2 、T i 0 2 、C a O 、M n O 、M g O 和A 1 2 0 3 含量依次为4 3 ．6 2 ％、0 ．0 1 ％、0 ．6 1 ％、0 ．1 3 ％、 4 6 ．2 9 ％和0 ．6 6 ％“】。微量元素研究表明，变质馓榄 岩富相容元素C r 32 1 0 ～35 7 0b o g ／g j 、C o 1 2 ～ 1 3 8b L g ／g 、N i 18 1 0 ～19 6 0 扯g ／g ，贫不相容元 素，同时，大离子亲石元素B a 1 0 ～2 0 “g ／g 、R b 2 2 ．7 雌／g 和s r 5 ～7k t g ／g 含量较低，类似于 滇西横断山区蛇绿岩，并与世界典型的蛇绿岩相似， 代表了地幔残留物特征⋯。本区变质橄榄岩的稀土 元素 R E E 分布模式为轻稀土元素 L R E E 亏损型 图2 ，R E E 含量小于或等于2 ．5 倍球粒陨石，类似 于阿尔卑斯型变质橄榄岩。这种R E E 组成与分布特 征表明，榆树沟的变质橄榄岩是原始地幔岩部分熔 融萃取洋中脊玄武岩 M O R B 后的残留物．另外，变 质橄榄岩显示出中稀t 元素 M R E E 轻微富集的分 阻 画 孽 世 悼 和 图2 变质橄榄岩R E E 分布模式 F i g ．2 B E Ed i s t r i b u t i o np a t t e r n so fm e t a p e r i d o t i t e s 万方数据 第6 期 蘸云鸭等南天山北缘榆树沟变质基眭．超基性岩的地球化学占皂其瞪因机制 亲星；i 星；量暑i 耋墓 导譬置逞高擘誊兽誊 口H一竹一卜“一o’d j0 翟羞占趸昌量{ 苎三 导i 兰呈 兰毒嚣兰i i ； 葛嚣掣宝 荨差； ；圉 岛；善譬 羔 墨手蓦苎；i ；蓦 二≥ i i 誊3 e i ； ；； 昌兰葛暑； ；量置i ； 墨童 譬三兰；雩 兰墨蜀曩 ； 墨未 誉至葛导； 蚤蟊暑 ； 三蕈 等善高戛； ；量蚕暑；i 墨毫 昌耋墨≯ ；墨至童 i 兰量 雩，高竹兰二 ；；三 i ； 三辱 霉墨一旦三 ；蚕曼善 ； 型导 曼；莩型葛暑 i 喜曼毫 ； 兰置 叠；i 三 三 量 星；； ；r - 博兰柱裤u捌啦隶正嚣掌耳*一1_一划 N 2 一盂 日 h n 每 ∞c I 一 旦一 H 2 o o n S 一一 g o 弓_ 一一 譬e o 已 心_ H H c o o ∞ n I 一 o ∞ ‘o H o o n o H H H o n o o 。z o h n n o ”甘n o _ 刊m o 一| 三 - o 一心 { j t c 『寸 一√n 一√磊一 。母小H v善一 0 9 仇一 主 卜h h h n n 喜口 c 心n E N c n o 口西o o H o c o 一卜o o _ 一■ ∞N c n H 呜 山E 翟 2 掣 壶 n n H t H n n 卜 c 皇 H N h H N ；￡ o N 一- 一 o _ o N 日曲 o n t 一一 口n 口【】 o 5 一竺一 n o H * 一 o o t 仇竺 十c 一 心∞o o 々n o ∞n N 口口口。 卜1 一 i ∞o n ∞n c 口目 一o _ i E d N “ o 雩。 三H 2 口o c o o o ；卜o 【】H 々 o H H 口∞N o 口 卜 卜口一 h n o o c H } 口口 1o 一．一 o a h 一 N 一寸 譬一一n 喜一 一c 晴t H ，_ _ n 一1 I n 【J o n n h n 一 n n 一 口n o o _ n n o 日一 n o n N ．一一 n 々∞o ■N ￡目o ∞o n ‘n o o n 母，o H 口H ～寸卜。 兰“ o n n目目} h N n 翟n o 一√c N n 寸。口h 口一～ o o 口n { n n h 【1 口目Nn 口c喜∞o ∞H N H n h 一_ 仇口．N H h t { ∞一．一 口n o 一一 n ”_ 一 H t 目 口∞口 一。一 一竹H o N 喜P E H n oa o ∞o竺崎．o 型n 卜o h o 一- 一 t 口n曲目口 n a 一 一o∞n h 【】o o oo ”～e o H on H 卜o _ c 一一一 n o n o ∞口一 一n H c ∞口o n 一一{ 豁卜on H 一一． c c o ‘n H c 口口H ，卜寸of 1 ∞一一 冀N a c H 口目一 心。一o o N H 仇。一o ”o ∞t c _ o 磊一 h 口口。 卜。一 o h N 乱n n h n 一 亭o H 一一 卜o ．一 n 一 t ．o c 口H o o ∞_ H 竹。 掣H∞n ．N c 9 h 一2 寸o “苫．o o 口N 一 吼n o ．o 夺2 f 卜N o三_ o H o n 口n o H N H N n 卜o 9 c 一 一 喜N o 一√ 竹口H o o 寸o 一 ％0 o t o _ 一 仇n 虮o h H o o n oc 目坼．o h o { ；一一 。目N o H H o o n N H 一√∞一o ．o曲寸；【】寸n o ．o o 6 I o o o o卜望．oo 等on 寸∞．o H 一 西n o o ∞H N o∞宣一on 曼oh 【】 o 母n o 目∞o o 昏N n o 卜。一 H 口o 一 口H 一．o n N 一√口々o I 【n o “o 一 一_ { { c 二。 型o ∞口 n n 三 。竹N 吼。口目 目“【J一一。 兰 一N 心一 竺t H N o 旷n t h 口 2 ．2口h 一 苫n t 虮o o 刊。三一 1 口o _ 啦∞rn 【1 一_ ∞ 一n o f I n p H _ } 口口 c I o王- f J _ m n n 三- “H 一一 H 口o ∞r r t ∞n 一 嚣n n h n 口 宴一一一 o o H E H o } i h∞一。一n 口。喜n H 兰 o h H n n ∞日 置一e 叽o o o n _ o 罱【J ∞N o Z o i 一一 c I o n ■【J 1 0 ．一 o H 9 { i N o 喜 o c N H n 一一t o 卜N 一 口c 七一 j 西卜 H 寸H c ∞h o 川。 一【 o H o ∞o 卜喀卜 o o o o o n H c ∞ h o n h o r 目一．目 _ t 口 口乱。一 卜一o H o { } 竺 弓 兰N 也口。 一∞o } } n H n n o 寸 “n a t 口c c 口 乱一．卜目 n o o口一I 口_ N h n H 一 目卜西 2 ct 曲no 噼H o t c H 日h o ∞n n H o o 目o oo “一√ * c H n h 争 心一o n n mn 乱寸 2 一，H o 口c 竹n - o竺o{ 口一卜卜 h n o o H o o 目N o H n H ∞一 n H 一一卜，N n o o n n 一 N ∞H 呈一H 一 ∞喜N H 譬。 口h 苎．n h n c 一 一目o n h h 口 苫。一寸o 一竹一 一口一H 1 2 2 o 6 f n o o n c 8 1 h 口c 目。卜寸 o o o一√一一【】 目o o 口h 一 寸n n 口 兰o々o }1 8 寸 t n 一 卜o o h c 々口 I I 一一-一o ．oI 【_ 【】 n 一．一 o H 口口 o篮一n 寸n n 口n H o 一一竺．寸t I o o 1 f 一 1 0 ．o 口H 一小寸．寸寸 竺on 匹一 口∞岈∞∞H o ．o 暑口々 置v o o o I 一。乱曲．o 口o H t o o 嗨 h N c 卜H ．nI 一c 嘧n ．寸寸 球鞋毒荜口立痞 球鞋1荜‘掣蘸 n ∞．_ H N H ．≯ c H 一} o o H ．} o n 一扣 矩鞋㈠、1 菇 姐犁荤蛭制 唁挚 薄砰≮扣 }；_E2_∞i02 2≈Iu女；g{t1．f}2 骧氟塔求一等望一懈旧■越足伥憾州器 一g∞一v＼Mi一{￡；*毛∞上E目二i目一、gJo一_ H { j ■ ．一掌一懈旧州窖浆牲蝉峰制癌嚣霉叮1喊怔_懈 万方数据 地球化学2 0 0 1 年 布特征，可能与单斜辉石的影响有关。 3 变质镁铁岩地球化学 3 ．1 岩石分类 结合显微镜下研究变镁铁质岩石样 品的矿物组合和结构构造特征，分别定 名为斜长二辉岩、斜长石榴二辉岩和斜 长石榴斜辉岩，主要由斜长石、单斜辉石 和斜方辉石等主要矿物组成，少数样品 含有少量的撇榄石。利用N i g g t l 的四面 体图解和S i m o n e n 的 a l f m 一 c a i kJ _ s i 图解 图略 证实其原岩均为岩浆岩。另 外，除极少数岩石具有平坦型R E E 分布 模式外，绝大多数岩石的R E E 分布模式 为L R E E 亏损型 见下文 ，显示岩石为 正变质岩石，进一步利用Z r ／q 、i O 二一N b ／Y 图解进行岩石分类，结果表明除Y ．】2 l 样品落人碱性玄武岩区外，其余样品均 落八亚碱性系列玄武岩区 图3 。 2 “。_ I ”．[ 口 lc． c ， 一 叮 1 0 ．o } ‘ j ’ 0 ．0 - - - - - J - - - - - 。- 一J 0 ．0I ．02 0j ．0 T i O2 f ‰I N b f 、 圈3z r ／T i O 一N b ／Y 图解 F i g3 Z r ／T i O ’．№．N b ／Yd i a g r a mf o rm a r i er o c k s A 娄岩石t Y 一1 5 9 、Y ．1 6 0 、Y ．1 2 6 和Y 12 1 ；2B 粪岩石 l Y ．9 3 、Y ．1 5 2 、Y1 7 2 、Y 一1 7 3 、Y ．1 7 5 、Y 1 2 5 、Y 一1 2 7 和Y ，1 4 2 ； 3C 娄岩石l Y 1 4 和Y 、2 1 0 。 3 ．2 主元素 Y ．1 2 l 的S i O z 含量达5 5 ．6 9 ％，原岩应属于玄 武安山岩，并具有极低A I O ，、C a O 和极高M g O 含量 特征，区别于大部分岩石样品。除Y ．1 2 l 外的其余 1 3 件样品的S i O 含量为4 4 ．9 1 ％～5 2 ．5 7 ％，应为 } o2 0o 2 0 ．I 】 i 1I oo ‘ r ‘’1 。’。f ‘。’‘P ’。P 1 1 。’‘‘ ’1 ‘’’‘’1 ‘ 。。f } c j } 。 0n1 0 ．02 m 03 0 ．o l 曲 ‰I 图4 愉树淘变质镁铁岩哈克罔解 F i g4V a r i a t i o nd i a g r a m so fo l a j o ；e l e m e n tc o n t e n t sI Nm r t ⋯n m f i c k s f r o m “ * u h h u g o , J ⋯ 图例同图3 。F e 0 1 F e O 08 9 F e ，O ；。 基性岩。岩百的哈克图解 图4 显示．斜长_ 二辉岩 即下文所述的A 类岩石，包括样品Y 一1 5 9 、Y 一1 6 0 、 Y ．1 2 6 和Y ．1 2 1 与斜长石榴_ 二辉岩和斜长石榴斜辉 岩相比具有明显不同的分区，它具有低T i O 0 ．2 1 ％一0 ．4 7 ％ 、F e O ‘ 4 ．4 1 ％一8 ．1 7 ％j 、M n O 01 0 ％一0 ．1 6 ％j 和高M g O 1 0 ．3 7 ％～2 97 5 ％ 的特征，相当于堆晶岩而斜长石榴二辉岩、斜长石 榴斜辉岩则明显以富T i O 【O7 4 ％～25 9 ％ 、F e 0 1 【主要为6 ．2 1 ％一1 3 ．4 2 ％ 、M n OC 01 2 ％一0 ．2 5 ％ 和贫I M g O 主要为5 ．1 3 ％～9 ．7 4 ％ 为特征。 3 ．3 微量元素和稀土元素 现有的研究表明，L I L E 在蚀变和变质作用过程 中活动性较强，而H F S E 和R E E 是不活泼的”⋯。本 次研究主要利用H F S E 和R E E 分析数据，井与同位 素相互佐证，讨论岩石地球化学特征和成因。同时， 在研究中尽可能利用元素之间的西变关系以及总体 的分布特征。 榆树沟变质基性岩的R E E 和微量兀素分布特 征显示，主要有A 类、B 类和c 类三种类型， A 类 包括样品Y - 1 5 9 、Y 一1 6 0 、Y 一1 2 6 和Y - 1 2 1 主要岩性为斜长二辉岩，球粒陨石标准化R E E 分布 模式为L R E E 亏损型 图5 a ，而H R E E 分异不明 显。相对其余岩石样品而言，A 类岩石的R E E 含量 鲁 ； ㈣。 万方数据 第6 期 董云鹏等南无山北缘榆树沟变质基睦一超基性岩的地球化学厦其成吲机制 5 6 3 低，为球粒陨石的1 ～6 倍，R E E 总量为8 ～1 8 肛g ／g ， 是球粒陨石的2 ～4 倍。Y ．1 5 9 和Y 一1 2 6 样品具有明 显的E u 正异常，而Y ．1 2 1 和Y ．1 6 0 具有轻微的E u 负异常．表明E u 异常主要受斜长石数量控制⋯，结 合￡要元素分析认为，A 类岩石相当于堆晶岩。在原 强 摇 蕾 ‘ 车 1 咀S ‘ 瑾 蜒1 0 蕾 d 匀 l 0 S 呸 嚣1 0 蕾 ‘ * 1 m 5 始地幔标准化的微餐元素分布闺 圈5b l ，该类岩 石样品具有明显富集L I L E 的特征，多数岩石样品具 有明显的s r “峰”，这种特征町能因于蚀变或变质 作用过程中活动性元素的迁移．具体的原因尚待进 一步研究确定。 I ，E uT bH o1 i nI ．“ 1 eN dH m ；dE r 、T b L aE uT hH OT mL U C eN ds r nG dY b 萋。。 { 扣 1 0 ．5 耋。。 l 采 l 札s B aT h 、bL aS rZ rY h R bI a ‘。e 、dH ml I r 、 图5 榆树淘变质基性岩石稀土元紊和微量元素分布模式网解 n 25R E Ea n dt r a c ee l e m e n td i s t r i b u t i o l lp a t t e r n sdm H Ⅱ一m a r i er 恤k sf r o mY u s i m g o u 帆 田倒同圈3 。 万方数据 地球化学2 0 0 1 年 B 类 包括Y 一8 3 、Y 一】5 2 、Y ．17 2 、Y J 7 3 、Y ．1 7 5 、 Y 一1 2 5 、Y 1 2 7 和Y ．1 4 2 是榆树沟变质基性岩石的 主体，主要岩性为斜长石榴二辉岩和斜长石榴斜辉 岩。球粒陨石标准化R E E 分布模式为L R E E 亏损型 图5 c ，L R E E 强烈分异，M R E E 含量高，分布图解 具有轻微“隆起”特征，类似于滇西云县铜r 街蛇 绿岩变玄武岩的R E E 分布模式”I 。与A 类岩石最明 显的区别是R E E 总量相对较高，变化范围多为 3 0 ～5 0 雌／g ，是球粒陨石的1 0 倍左右，类似于 M O R B 的R E E 含量与分布特征。R E E 地球化学特征 表明，岩石源十亏损的地幔端员。在原始地幔标准 化的微量元素分布图 图5 d 上，绝大部分B 类岩石 样品的L I L E 含量是原始地幔的6 ～1 5 倍，相对于 H } S E 不具有明显富集特征，最为突出的是B 类岩 石样品以富集‰、T a 为特征，类似于地幔羽【P 一型 M O R B 和洋岛玄武岩I O I B 的地球化学特征但是， P M O R B 和O I B 多为L R E E 富集型．而榆树淘基性 岩石却具有L R E E 亏损的R I ；E 分布模式，这种特殊 的地球化学特征是不多见的。 C 类 包括样品Y 1 4 和Y ．2 1 0 为L R E E 平坦或 轻微富集型 图5 e ，不具有明显的E u 异常；R E E 含 量较高，为球粒陨石的1 0 ～3 0 倍；R E E 总量是球粒 陨右的2 0 倍左右，H R E E 有一定分异。以L R E E 富 集型分布模式和R E E 总量高区别于A 类和B 类岩 石。原始地幔标准化的微量元素分布图【图5 f 显示， 该类岩石明显亏损L 1 1 ．EC B a 、R b ，H F S E 分异不明 显。UN b 、。I a 轻微富集为特征，类似于P M O R B 和 O [ B 的地球化学特征。H F S E 含量是原始地幔的7 2 0 倍。 r 述三类岩石地球化学特征既有差异性又有共 同性A 粪岩石前文已经论述其相当于堆晶岩；B 类 岩石为I ．R E E 亏损型，显示岩浆源区经历了强烈的 亏损事件，类似于N M O R B ；C 类岩石为L R E E 轻微 富集型、类似于T ．M O R B ；三类岩石均以R E E 和微 量元素含量低为特征，各类岩石均具有N b 、T a 富集 的特征。 在大多数微量元素构造环境判别图解上，榆树 沟变质基性岩样品落人M O R B 范围。例如，在Z r ／ Y ．z r 相关图 图6 a 上，B 类和c 类岩石样品多落在 M O R B 区域或其临近。在H f - T h ．T a 相关图 图6 b 上，大多数岩石样品落在P ．M O R B 靠近N M O R B 的 区域，个别样品偏人N M O R B 区。在N b ．Z r - Y 相关图 图6 c 上，所有样品都落在P M O R B 范围内或其附 近。前已述及，原始地幔标准化的微量元素分布特 征表明，渝树淘岩石样品均以富集N } ，和’r a 为特 征。这种N b 和T a 相对于c e 富集的特征多出现在 O I B 和P ．M O R B 中，但是，O I B 和P M O R B 多为L R E E 富集型，而榆树沟绝太多数样品 陈Y ．1 4 和Y ．2 1 0 外 为L R E E 亏损型，这种地球化学特征反映榆树沟 基性岩浆源医决不是简单的M O R B 或O I B 源【疆， 罔6 榆树沟基性岩形成的构造环境判别图 F i g6 T e c t o n i cd i 卵n m i n a n td i a g r a m sf o rm 山一m a r i er o e k } f r o mY u s h u g o u ⋯ a 囝中A ．板内玄武岩，B ．岛弧玄武岩．CM O R B ； b 图中AN M O R B ，BP M O R B ，C ．板内玄武岩．D 岛 弧玄武岩； c 图中 I A l l 板内藏性玄武岩．A R C 扳内拉斑玄武 岩．B ．P - M O R B ．D ．N ．M O R E ．C D 出山弧主矗岩。 其他图例同围4 。 万方数据 第6 期 董云鹏等南天山北缘榆树沟变质基性．超基性岩的地球化学盐其成固机制 3 ．4N d - S r 同位素组成 N d ．S r 同位素组成由中国科学院地质研究所测 定，分析结果列于表2 。 榆树沟变质基性岩及主要矿物长石、辉石和钛 铁矿的N d 含量为0 ．6 4 9 ～1 6 ．1 3 2 g ／g ，“7 S m ／ ”4 N d 比值为0 ．0 8 31 8 ～0 ．2 2 76 1 ，“3 N d ／“4 N d 值为 05 1 26 7 6 0 ．5 1 30 2 5 。王润三等根据变质基性岩 的变沉积夹层中的锆石形态学及区域地质研究证 明其应为洋岛火山碎屑岩，采用u ．P b 法测得锆石 年龄为 4 4 04 - l8 M a ，代表了火山喷发事件年龄， 并认为近似代表了榆树沟蛇绿岩的形成年龄⋯1 ．这 一年龄与区域内同一构造带志留纪蛇绿岩的形成 时代”，基本吻合。依据4 4 0M a 的形成年龄计算的 s ．。 t 均为正值，但变化范围较大，在 2 ．5 ～ 8 ．1 之间， ”S r ／8 6 S r ．值变化大，全岩的 8 ’S r ／“S r ．值较 高 0 ．7 0 40 3 1 ～0 、7 0 80 5 6 ，主要矿物的 ”S r ／“S r ． 值较低 为0 ．7 0 17 0 2 ～0 ．7 0 34 5 0 。在na E 一 ”S r ／“S r ，相关图 图7 上，除辉石和钛铁矿外，其 余样品点均落在O I B 范围内或其附近。 4 成因讨论 微量元素N b 、Z r 和Y 属于非活动性元素，其含 量一般不会因为风化、蚀变和一定的交代作用而改 变。而且，其含量不困地幔岩石的部分熔融程度和 玄武质熔浆的分离结晶程度而变化‘1 2 1 。因此，玄武 图7 榆树淘变质基性岩的蹦 f j ． ”S r ／”S rJ 。相关罔 F i g7 n “ f 】w1 1 S r ／”S t f o rm e t a - m a f i 【r o c k s f r o mY u s h u g o u 一 质岩石的N b 、Z r 和Y 的含量基本上能代表岩浆源 区的成分特点。榆树沟变质基性岩的N b 、Z r 和Y 各 自的含量在A 类、B 类和C 类岩石中均是依次增加 的，而且，R E E 总量也是增加的，表明A 类岩石为堆 晶岩，而B 类和C 类岩石为熔岩。B 类和c 类岩石 N b 含量为4 ．3 1 4 卜g ／g ，Z r 含量为3 2 ～1 1 8 陆g ／g ， Y 含量为1 4 ～3 7 斗g ／g 。原始地幔的Z r ／N b 比值为 J 8 ，过渡型地幔和富集型地幔的Z r ／N b 比值小于 表2 南天山榆树沟变质基性岩的同位素组成 T a b l e2S m N d “R b - S ri s o t o p i cc o m p o s i t i o no ft h e 【m u r a m i ep o c bf r o mY u s h u g o u Ⅲ∞ S m f g g ／g J37 8 2l7 9 531 3 520 7 250 9 6 N df g g ／g 1 38 9154 3 998 1 059 1 81 35 4 2 m S m ／Ⅲ d01 6 46 80 ．1 9 96 601 9 32 602 1 17 80 2 2 7 6 O 】6 9 l2 3 1 00 8 3 1 8 0 2 0 4 06 4 9 O1 8 98 ⋯，N d ／， “ 、N d 0 ．5 1 29 6 0 1 105 1 28 2 8 1 805 1 28 6 2 1 405 1 28 0 7 1 405 1 29 6 6 9 05 130 2 5 605 1 26 7 6 705 1 28 8 3 1 0 ⋯uJ 1 “N d ／ⅢN d ．0 ．5 l24 8 50 5 1 22 5 305 1 2 3 0 505 1 2 1 9 70 ．5 1 23 l O05 】24 2 40 5 1 24 3 60 5 1 23 3 6 B Ⅷl t 8l 36 4 ．6 2 ．5 47 69 7 ．1 52 R b l p s ／s 】3 0 7 70 2 1 1 ．3 9 93 ．5 2 4I ．5 5 4 50 0 26l2 5 972 ．1 4 34 S r l “g ／g 2 3 5 1 1 41 5 91 1 47 8 5 7 51 7 66 3 7t 9 6 t 7 l4 2 ．3 2 97 9 59 8 4 69 l3 S r R b ／”S r 00 1 6 0 501 2 68 70 0 5 l 3 900 5 7 6 00 ．0 2 28 80 ．3 4 I 1 20 0 0 45 70 8 9 52 7 5 s T 0 ‘s 『07 0 54 5 2 1 5o ∞88 5 1 1 2o ．7 0 49 5 0 1 007 0 6 8 4 8 7o ．7 0 4 1 7 4 3 2o ．7 1 38 4 0 2 4o ．7 0 34 7 9 3 l 07 1 72 8 3 3 0 ⋯u l 8 1 s 『／喵r 】．0 ．7 0 53 5 l 0 ．7 1 80 5 607 1 46 2 807 1 64 8 70 7 0 40 3 l07 叭7 D 20 7 0 3 4 5 00 ．7 0 l6 8 8 注f 4 4 1M a ，f ⅢS m ／1 “咖 m ． 0 ．1 9 67 。 ⋯N d ／ⅢN d m ． O ．5 1 26 3 8 ． 舻0 ． 1 0 00 0 65 4 M a 。， ”R b ／”s r 山 0 1 8 47 ， ⋯S r ／s r 一 0 ．7 0 47A s , 00 0 00 1 42M a1 。 跏艘㈣i 呲 万方数据 5 6 6 地球化学2 0 0 】年 18 ，亏损地幔的Z r ／N b 比值大f18 0 。13 。榆树沟岩 石样品的Z r ／N b 比值为5 ～1 6 ，显然为过渡型地幔 和富集型地幔的特点，L a ／N b 和T h ／N b 比值是区分 M O R B 和O [ B 的有效指标，榆树沟基性岩的L a ／N h 和’r h ／％比值主要变化范围分别为02 6 5 ～0 ．7 2 5 和00 0 9 ～0 ．0 3 5 ，前者接近于O I B 和P M O R B ，而 后者却接近丁N - M O R B t ”I 。这些地球化学特点与前 文所述的原始地幔标准化的微量元素分布特征所揭 示的含义一敛，即贫L R E E 指示源区为亏损型 M O R B 地幔端员，而N b 和T a 的富集却显示源区为 娄似于0 1 B 和P M O R B 的富集型地幔碌区。微量元 素研究表明，偷树沟变质基性岩石样品的岫和T a 台量总体上较低，类似于N 。M O R B N b ≤1 2g g ／g ， ‘r a ≤07 扯g ／g 【15 1 。 榆树沟变玄武质熔岩 B 类和c 类1 均富集N b 和T a ，贫I ．I I ，E R b 和B a j 。一股来说，地幔交代作 用町以使N b 富集，但是交代作用必然会使R b 、s r 亏损、B a 富集和强不相容元素适度富集。1 ⋯1 。显 然，榆树沟变质基性岩的地球化学特征难以用地幔 交代作再j 来解释，其微量元素N b 、T a 富集特征类似 于P ．M O R B 和O I B 的微量元素特征。但是P ．M O R B 和O I B 多具有富集地幔端员特征，而榆树沟变质基 性岩绝大多数是L R E E 亏损型。 榆树沟变质基性火山岩这种L R E E 亏损、N b 和 T a 富集的地球化学特征有两种可能的解释。其一， 其岩浆源区为了损地幔源，N b 、T a 富集是其源区固 有特胜；其二，这种L R E E 亏损、 b 和n 富集的地 球化学特征可能与O I B 和洋中脊地幔亏损事件有 关。尽管P ．M O R B 和T M O R B 中N b 、T a 可能会轻微 富集，但它们多具有富集L R E E 的特征，而榆树沟玄 武岩却为L R E E 亏损型。况且，N d 、S r 同位素特征也 不支持简单的