新疆兴地河基性-超基性杂岩体岩石学-地球化学特征及其意义.pdf

第27卷第3期 2010年8月 新疆大学学报自然科学版 Journal of Xinjiang UniversityNatural Science Edition Vol.27, No.3 Aug., 2010 新疆兴地河基性-超基性杂岩体岩石学-地球化学特 征及其意义∗ 展新忠， 郭瑞清†， 张晓帆 新疆大学 地质与勘查工程学院， 新疆 乌鲁木齐 830046 摘要 兴地河基性-超基性杂岩体， 位于兴地断裂之南约10km， 由辉石岩、 橄榄岩和辉长岩类组成的基性-超 基性岩带． 对本区基性-超基性杂岩体岩石学、 主量元素、 微量元素和稀土元素地球化学特征研究， 表明该杂岩体 为同源岩浆多期次分异作用的产物． 关键词基性-超基性； 杂岩体； 地球化学； 兴地河 中图分类号P588.12文献标识码A文章编号 1000-2839201003-0264-05 Geology-Geochemistry Characteristics and Its Signifi cance of the Mafi c-ultramafi c Complex in Xingdi River in Xinjiang ZHAN Xin-Zhong, GUO Rui-qing†, ZHANG Xiao-Fan College of Geology and Exploration Engineering, XinJiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China Abstract The mafi c-ultramafi c complex in Xingdi River， distributed in the south of Xingdi fault,about 10km away.the mafi c-ultramafi c complex contains pyroxenite,olivine and gabbro.The geochemistry character- istics of their geology,major element, trace element and Ree element of the mafi c-ultramafi c complex reveal that these complex being products in a cognate composition evolution. Key wordsmafi c-ultramafi c; complex; geochemistry; Xingdi River 0引 言 库鲁克塔格地区的基性-超基性岩位于塔里木盆地北缘的兴地深裂两侧． 深断裂带呈北-西西向到东 西向延伸， 长数百公里， 宽约15km． 沿断裂带出露和隐伏了数十个基性-超基性岩体． 在航磁图上出现的 一系列航磁异常，其中大部分是由基性-超基性岩引起的．在有的基性-超基性岩体内具有铜镍异常．基 性-超基性岩体由南向北可分为三个岩带， 即兴地河基性-超基性岩带； 且干布拉克-结村北山超基性岩带； 中途站北超基性岩带及阿什干暗色岩群[1]． 本文着重从地质地球化学方面对兴地河基性-超基性岩带进行 研究， 讨论本区基性-超基性杂岩体的成因， 以期为本区大地构造演化提供信息． 1区域地质概况 新疆库鲁克塔格地区属于东天山南支,南邻塔里木盆地,北临南天山古生代边缘海,西起库尔勒,东接 北山裂陷槽， 大地构造位置处于塔里木板块东北缘库鲁克塔格断块隆起区（如图1）． 库鲁克塔格断隆区 因出露新疆境内目前已知最古老的岩石而引起众多学者的关注， 前人[1∼4]在岩石地层、 地质地球化学、 岩 浆作用、 变质作用和地壳演化等领域已做了大量工作． 区内出露地层由基底和盖层两部分组成． 基底由上太古界托格杂岩， 古元古界兴地塔格群， 中元古界 波瓦姆和爱尔基干群， 及新元古界帕尔岗塔格群和库鲁克塔格群构成[2,4,7]． 托格杂岩主要由角闪岩、 片麻 ∗收稿日期2010-03-21 基金项目 国家973项目“中亚造山带大陆动力学过程与成矿作用”（课题编号2007CB411301）资助； 新疆大学博士后启 动基金项目（项目编号070384）资助 作者简介 展新忠1981-， 男， 河南人， 硕士， 地球探测与信息技术专业 †通讯作者 郭瑞清1964-， 男， 讲师， 从事中亚地质矿产相关研究．E-mailguoruiqing8888 第3期展新忠， 等 新疆兴地河基性-超基性杂岩体岩石学-地球化学特征及其意义265 图 1库鲁克塔格地区地质简图 岩、 片麻状花岗岩组成， 其Sm-Nd同位素等时线年龄为3263129Ma[3]． 兴地塔格群以巨厚的陆相碎屑岩 和碳酸盐岩沉积为主， 局部出现火山碎屑岩， 其Sm-Nd等时线年龄为2453508Ma[3,4]； 波瓦姆和爱尔基干 群下部为石英岩、 片岩和大理岩， 上部为石英岩、 粘土岩、 厚层碳酸盐岩和粗碎屑岩； 帕尔岗塔格群和库 鲁克塔格群下部为绿泥石石英片岩、 厚层石英岩， 上部为含叠层石的硅质碳酸盐岩， 并出露有黑云斜长片 麻岩，Sm-Nd等时线年龄为1281Ma[8]． 盖层主要为新元古界上部冰碛岩， 下部出现较多的中基性和酸性 火山岩， 基性火山岩以碱性玄武岩为主； 下古生界寒武系含磷硅质岩-碳酸岩； 奥陶系浅海-滨海相、 半深 海相碎屑沉积岩， 厚度达13000m[2]． 2杂岩体岩石学特征 兴地河基性-超基性杂岩体， 位于兴地断裂之南约10km， 由辉石岩、 橄榄岩和辉长岩类组成的基性-超 基性岩带． 该岩体赋存在元古界兴地塔格群Pt1xn变质岩系内， 又被中元古代末期灰白色片麻状花岗岩 穿切， 推测其岩体是中元古代末期的侵入杂岩． 岩体宽3.5km， 长约5.5km， 出露面积约12km2． 杂岩体具 多阶段侵入特点， 总的表现为由杂岩体中部向边部， 由方辉岩类到二辉橄榄岩类再到苏长辉长岩类． 各岩 石特征如下 方辉岩类 包括橄榄方辉岩、 方辉岩、 二辉岩及少量苏长辉长岩． 橄榄方辉岩 黄绿色、块状构造、自形粒状-状结构． 矿物组成主要为 橄榄石含量10～30，斜方辉 石60～70， 次要矿物为角闪石、 金云母等． 橄榄石粒度可达4mm， 沿其网状裂隙蛇纹石化明显． 斜方辉 石呈短柱状， 粒度一般0.5～2mm， 为古铜辉石， 有的变成角闪石． 方辉岩 产在橄榄方辉岩周围， 与其为过渡关系． 岩石新鲜面为黄灰色， 致密坚硬， 有明显球状风化． 镜下所见矿物主要为斜方辉石， 属古铜辉石， 含量90以上， 其次有少量斜长石、 单斜辉石、 角闪石等， 古 铜辉石自形短柱状， 粒度1mm～1.5mm， 斜长石他形充填在古铜辉石之间． 二辉石岩 产在方辉岩类最外层， 与方辉岩成渐变过渡关系． 岩石组成矿物有古铜辉石、 少量紫苏辉 石， 含量为50～60， 透辉石含量30～40， 其次有少量斜长石和次生角闪石． 斜长石局部含量10时， 则 为苏长辉长岩． 二辉岩已强烈角闪石化与黑云母化． 二辉橄榄岩类 包括二辉橄榄岩、 含长二辉橄榄岩等， 呈不规则团块状、 脉状产于杂岩体内． 二辉橄榄岩 岩石新鲜面为黑绿色， 致密坚硬． 镜下可见矿物有橄榄石40～50， 斜方辉石20， 单斜 辉石20， 其次有角闪石、 斜长石等． 橄榄石为自形粒状， 粒度一般0.1～1mm， 最大达2mm， 沿网脉状裂 隙已有蛇纹石化． 有时可见辉石或角闪石形成的包橄结构， 有时橄榄石全部蛇纹石化或呈弧岛状残留． 斜 方辉石为古铜辉石和紫苏辉石， 单斜辉石为透辉石． 岩石中斜长石含量达5～10时， 过渡为含长二辉橄榄 岩． 岩石中含少量星点状金属硫化物、 磁铁矿及铬铁矿等． 266新疆大学学报自然科学版2010年 苏长辉长岩类 主要包括橄榄苏长辉长岩、 苏长辉长岩和辉长岩等． 主要产在杂岩体周围接触带． 橄榄苏长辉长岩 岩石新鲜面为灰黑色， 具球状风化， 球体几十厘米至1m不等． 岩石致密坚硬， 耐风 化， 故形成正地形或山脊． 主要矿物有斜长石、 紫苏辉石、 透辉石， 并有少量橄榄石、 古铜辉石等． 斜长 石约占30～40， 自形-半自形晶， 板柱状晶体， 柱长1～2mm，An65， 为拉长石； 单斜辉石含量10～20， 为透辉石和次透辉石， 包裹橄榄石而形成包橄结构． 斜方辉石为紫苏辉石和古铜辉石， 含量10～30， 辉 石类矿物为自形-半自形晶， 粒度0.5～1mm， 橄榄石以自形晶为主， 粒度0.5-1mm， 沿裂隙有弱蛇纹石化， 有时有紫苏辉石反应边． 角闪石含量5～10， 分布在单斜辉石边缘， 形成次变边， 由辉石蚀变形成， 部分 角闪石进一步蚀变， 可被黑云母交代． 辉长岩 主要分布在杂岩体外缘与围岩接触带， 与苏长辉长岩为渐变过渡关系． 岩石为灰黑色， 镜下 可见矿物有单斜辉石、 斜长石． 斜长石含量达60～70， 并见聚片双晶、 肖-钠长石双晶、 卡-钠联晶，An60， 为拉长石． 单斜辉石为透辉石， 含量达30～40， 大都有铁镁闪石-阳起石化， 有的转化为角闪石． 岩石中 局部见到橄榄石， 可为橄榄辉长岩． 有时粒度较粗， 达10mm， 称为粗粒或伟晶状辉长岩． 岩石中局部富 含磷灰石， 并含少量磁铁矿、 赤铁矿等． 3杂岩体地球化学特征 选择该岩体几个典型岩石类型的样品所做岩石化学分析结果列于表1. 注 数据6-9由广州澳实实验室测试， 常量元素采用ME-XRF06测试， 微量元素采用ME-MS61测试， 稀 土元素采用ME-MS81测试．1-5引自参考文献[1]. 3.1常量元素 由表1可以看出各岩石SiO2含量为42.34～51.08仅个别样品达54.42， 属超基性-基性岩类． 方辉岩 类岩石SiO2平均含量为50.38， 苏长辉长岩类岩石SiO2平均含量为50.72， 它们都大于45， 应属基性岩 类； 二辉橄榄岩类岩石SiO2平均含量为42.67， 应属超基性岩类． 总的来看杂岩体以基性岩为主．K2O Na2O为0.32～5.03， 平均为2.29，Na2O/K2O为1.33～4.31，TiO2为0.22～1.6， 平均为0.75，CaO为 1.62～10.81，平均为5.85，Al2O3为2.91～16.43，平均为10.03，高CaO指示源区的石榴石组成特 征[9]． 从方辉岩类到苏长辉长岩类其它成分也有一定的规律变化， 表现为MgO、MnO和FeO的含量是逐 渐降低， 而Al2O3、CaO、Na2OK2O的含量是逐渐升高的， 说明该杂岩体从方辉岩类到苏长辉长岩类， 岩 石由富含MgO逐渐演化为富Al2O3和Na2OK2O． 3.2岩石微量元素特征 杂岩体岩石样品微量元素分析结果列于表1． 从表中可知杂岩体各岩石微量元素变化有一定规律性， 橄榄岩、 方辉岩中Cr、N、Co、Cu含量明显高于辉长岩中相应元素的含量， 辉长岩中的S、V、Ti、Zr、Sr等 含量明显高于橄榄岩中的含量． 3.3岩石稀土元素特征 杂岩体岩石稀土元素分析结果列于表1． 从表1可见从岩浆演化的方辉岩类至苏长辉长岩类，稀土总 量σREE逐渐增大，σREE为20.2695∼164.6110−6． 这正好反映随着岩浆结晶分异作用的进行， 从方辉岩 类到苏长辉长岩类的岩石稀土相对富集．LREE/HREE为1.66∼2.36， 轻稀土略显富集． 4讨论与结论 4.1讨论 从岩石镁铁比值m/f[Mg/Fe2Fe3Mn]， 由方辉岩类到苏长辉长岩类为2.49～2.11、2.02～1.9、 0.42～0.29， 比值逐渐降低， 说明杂岩演化趋势是基性程度降低． 从岩石的分异指数SIMgO*100/MgOFeOFe2O3Na2OK2O，由方辉岩类到苏长辉长岩类， 由75.2→68.3→30.1→21.5． 随着分异指数的降低，MgO递减，Al2O3、Na2O、K2O、CaO含量增加． 从SiO2-K2ONa2O变异图图2上看出方辉岩类岩石全部落入贫（钙）碱质， 二辉橄榄岩类岩石落入 弱碱质区， 苏长辉长岩类岩石大部分落入碱质区， 个别样品落入弱碱质区． 从岩石AFM图解图3可以看出， 随岩浆从方辉岩类至苏长辉长岩类演化，F.A值逐渐升高， 演化曲线 第3期展新忠， 等 新疆兴地河基性-超基性杂岩体岩石学-地球化学特征及其意义267 表 1兴地河基性-超基性杂岩体岩石化学组成与微量元素丰度10−6 序号123456789 样品号E086B472E085E079E095XD1-11XD1-12XD1-13XD1-15 岩石名称 橄榄方橄榄方方辉含长二辉含长二辉橄榄辉橄榄辉橄榄辉橄榄辉 辉岩辉岩石岩橄榄岩橄榄岩长岩长岩长岩长岩 SiO246.5850.1354.4242.3443.0050.2051.0751.0850.55 TiO20.220.220.230.250.500.781.481.601.44 Al2O32.923.552.917.138.9516.4216.4315.9615.98 Fe2O33.472.001.843.853.798.619.799.978.99 FeO7.938.028.637.316.196.357.207.286.72 MnO0.160.160.200.170.130.150.180.150.15 MgO33.9732.1728.7228.7124.047.787.046.106.87 CaO1.621.761.694.867.1810.818.157.768.79 Na2O0.220.350.200.700.952.503.213.533.67 K2O0.100.250.150.300.250.581.121.501.03 P2O50.040.050.050.060.050.0820.2260.2450.214 Los2.201.200.773.904.381.241.321.191.20 Total99.4399.6899.8199.5799.4199.22100.1599.1898.98 La4.03404.19104.27205.96007.690012.7019.6024.8018.70 Ce2.96504.89304.33208.748012.790026.6041.0052.2038.90 Pr0.71110.97490.87671.48402.16303.475.186.504.95 Nd3.86305.44905.04007.25109.488014.1020.3025.1019.70 Sm0.90171.20601.03001.79302.44903.234.525.514.45 Eu0.17950.24560.21580.49370.76690.901.411.571.31 Gd1.04201.23001.26901.87802.63703.254.745.734.75 Tb0.13390.14340.15070.26670.38000.580.820.980.86 Dy0.62570.68720.87851.56302.11603.244.545.354.65 Y4.69405.06205.46809.279011.650016.6024.5029.0025.10 Ho0.14610.15030.17730.27000.39450.640.951.100.96 Er0.38870.41800.54930.76611.15501.862.633.082.78 Tm0.06700.06700.09370.12330.18510.250.370.440.39 Yb0.44440.42590.54520.71070.91601.522.362.812.37 Lu0.07350.07490.09210.10630.14240.230.370.440.39 Ti0.210.250.390.4060.8240.9210.812 V84.0054.00108.00149.00168.00181.00170.00 Cr1587.501175.001075.0075.00137.00115.00139.00 Mn1597.501136.00997.201020.001270.001140.001100.00 Co92.0024.0099.0027.7033.8032.5034.50 Ni949.90799.901383.3049.2091.2069.2084.00 Cu151.00158.00167.0035.3046.2026.7016.10 Zn97.0079.5056.5088.00130.00106.0082.00 Pb20.0030.0025.0019.4016.8016.1016.30 Zr1.0328.3523.43102.50123.5093.8089.70 Ag0.261.831.640.060.070.060.05 Rb1.648.364.9117.3027.9044.4025.20 Sr34.40205.60229.30491.00414.00419.00453.00 La/YbN1.543161.672861.332061.425641.427181.420391.411861.500361.34135 Ce/YbN1.853313.191282.207143.419163.878584.861114.82585.160144.55931 ΣREE20.269625.218224.990340.692854.922989.17133.29164.61130.26 ΣLREE12.654316.959515.766525.729735.34696192.01115.6888.01 ΣHREE7.61538.25879.223814.963119.57628.1741.2848.9342.25 ΣLREE/ΣHREE1.661692.053531.709331.719541.805622.165422.228922.364192.08307 268新疆大学学报自然科学版2010年 图 2杂岩体SiO2-K2ONa2O变异图 2 2 图 3杂岩体AFM图解 有规律变化， 可见它们属于同一岩浆源分异、 多次侵入的产物， 可能为拉斑玄武岩系列岩浆岩． 岩石微量元素球粒陨石标准化图解图4具有轻微的右倾斜配分型式， 仅在丰度上有所差别， 说明它 们可能是同源岩浆分异， 多期次作用的产物． 图 4杂岩体微量元素球粒陨石标准化图解标 准化值据Sun和McDonough[10] 图 5杂岩体稀土元素球粒陨石标准化图解标 准化值据Sun和McDonough[10] 由稀土配分曲线（图5）知Eu亏损由大到小到不亏损，Eu的含量与造岩矿物斜长石含量有关，Eu易进 入斜长石， 故早期岩石中出现辉石、 橄榄石，Eu含量少， 随着岩浆演化， 斜长石含量增加， 故Eu的亏损相 应减小． 稀土配分曲线为轻微右倾斜型曲线图5， 从稀土配分曲线上可以看出Eu的亏损情况， 轻重稀土 比值等均有差异， 但曲线具有相似性， 相对平坦， 说明岩石的同源性． 综上所述， 可以推测在中元古代末期， 伴随兴地运动， 兴地群褶皱隆起， 同时引起上地幔物质的部分 熔融， 产生基性超基性岩浆源． 这种部分熔融产生的岩浆具有轻稀土富集、 重稀土亏损特点． 随着温度、 压力条件的变化，岩浆房发生不同程度的分异作用，首先在一定深度分异出成分近似于方辉岩类岩石平 均化学成分的基性岩浆， 随着地壳构造运动形成的深断裂， 切割深部地壳及至上地幔， 使已分异出的基性 岩浆沿兴地断裂带侵入， 在深断裂带的次一级断裂中侵位， 之后， 由就地结晶分异作用形成以方辉岩类为 主的基性岩石． 随着地壳演化， 岩浆房物化条件的改变， 热流值继续升高， 岩浆房分异出成分二辉橄榄岩 类岩石平均化学成分的超基性岩浆， 随着兴地断裂的重新活动， 超基性岩浆沿早期岩浆通道侵位， 形成以 二辉橄榄岩类为主的超基性岩． 随着地壳继续演化， 岩浆房继续发生脉动式分异， 分异出与苏长辉长岩类 岩石平均成分近似的基性岩浆， 继续沿早期通道侵位、 形成以苏长辉长岩类为主的基性岩、 分布于杂岩体 边部． 下转第279页