甘肃北山地区“牛圈子蛇绿岩”属性再研究.pdf

392.0.23May年5月GEOLOGREVIEW评质论地No.3Vol.69第3 期第6 9 卷甘肃北山地区“牛圈子蛇绿岩”属性再研究WWW 10 0 54;2）西北地质科技创新中心，西安，7 10 0 54内容提要：牛圈子蛇绿岩被认为是甘肃北山构造单元划分的重要依据，但是其蛇绿岩属性的真实性一直没有得到有效的验证。本次研究工作通过1：5万地质调查和剖面研究，查明其岩石组合、接触关系及野外产出特征；通过对辉长岩岩石地球化学测试与分析，讨论其形成的大地构造背景。研究认为原划牛圈子蛇绿岩岩石组合缺失严重、火山熔岩极不发育、缺失超基性岩、没有混杂堆积特征，没有“岩块+基质”的物质组成样式，也没有深海沉积的记录；同时，辉长岩具有明显壳慢混源的岩石地球化学特征，与N-MORB和OIB的微量元素特征差异较大。综合研究认为前人划分的牛圈子蛇绿岩可能不是典型的蛇绿岩关键词：蛇绿岩属性；岩石组合；混杂堆积；牛圈子；北山蛇绿岩作为古洋壳残片，是古洋盆形成、演化及消亡的地质记录，在许多造山带中都有出露（肖序常等，197 8），具有特定的地球化学、岩石学指标和内部结构（张进等，2 0 12；张旗等，2 0 2 2），是探讨区域构造演化最有力的证据。甘肃北山地区位于哈萨克斯坦板块、塔里木板块和华北板块的结合部位，是古亚洲构造域的组成部分，地质构造极为复杂。经过多年的研究，认为北山地区分布有4条近东西走向的蛇绿岩带（图1）。其中,红柳河一牛圈子一洗肠井蛇绿岩带被认为是早古生代蛇绿岩带（周国庆等，2 0 0 0；于福生等，2 0 0 6；张元元等，2 0 0 8；武鹏等，2012;侯青叶等，2 0 12;AoSongjian etal.，2 0 12；T i a nZhonghua et al.，2 0 14;胡新苗等,2 0 15;Cleven etal.，2 0 15；孙立新等,2 0 17；ShiYuruoetal.，2 0 18;WangShengdongetal.，2 0 18；杜雪亮等，2 0 19)；台子一小黄山（李向民等，2 0 12;ZhengRonghe etal.，2 0 13）、红石山一百合山（王国强等，2 0 14;Shietal.，2 0 17；牛文超等，2 0 2 0；张正平等，2 0 2 0）和辉铜山一账房山（MaoQigui etal.，2 0 12；余吉远等，2012;余君鹏等,2 0 2 1）等3条蛇绿岩带被认为是晚古生代的蛇绿岩。且多数学者认为北山地区以红柳河一牛圈子一洗肠井早生代缝合带为界（何世平等，2 0 0 5；杨合群等，2 0 0 8，2 0 10；李向民等，2 0 12；WangShengdongetal.，2 0 18），分隔塔里木板块和哈萨克斯坦一准噶尔板块（任秉琛等，2 0 0 1），但对牛圈子蛇绿岩的形成环境却存在以下分歧：该蛇绿混杂岩是北山台子一小黄山古洋盆向南俯冲形成的弧后盆地的产物（左国朝等，1990,2 0 0 8；郑荣国等，2 0 12）；代表了早古生代塔里木板块和哈萨克斯坦一准葛尔板块的缝合带，具有板块分割意义，属大洋扩张脊型蛇绿混杂岩（任秉琛等，2 0 0 1；何世平等，2 0 0 2,2 0 0 5；杨合群等，2 0 0 8,2 0 10；胡新苗等，2015;Wang Shengdongetal.，2 0 18);认为是典型的SSZ型蛇绿混杂岩,产于与俯冲作用相关的弧前构造环境中（杜雪亮，2 0 19）；根据蛇绿混杂岩中斜长花岗岩和基性熔岩的元素地球化学和Sr一Nd一Pb一Hf同位素组成特征,推断其形成于板内深大断裂一初始裂谷演化至陆间有限小洋盆构造环境（侯青叶等,2 0 12）。由于对蛇绿岩带的属性及形成环境存在不同认识，造成北山地区构造单元划分方案的不同。无论哪一种认识，都离不开牛圈子蛇绿岩的属性问题，显示出牛圈子蛇绿岩带对甘肃北山地区地质研究的重要性，因此牛圈子蛇绿岩的真伪研究对重建北山地区构造演化具有极其重要的意义注：本文为国家自然科学基金资助项目（编号：412 0 2 0 45，417 0 30 38）、中国地质调查局地质调查项目（编号：DD20230005，12 12 0 1130 46 40 0DD20190069）和陕西省自然科学基金资助项目（编号：2 0 2 3-JC-YB-233）的成果收稿日期：2 0 2 2-0 4-2 2；改回日期：2 0 2 2-12-13；网络首发：2 0 2 2-12-2 0；责任编辑：章雨旭。Doi：10.16 50 9/j.g e o r e v i e w.2 0 2 2.12.0 6 5作者简介：余吉远，男，197 8 年生，硕士，教授级高级工程师，主要从事区域地质矿产调查、岩石地球化学及综合研究；Email：4156 96 8182023年论质地评95T96979899100%蒙古国424240百合山407新疆红石山茂台子42内42蓬勃山00蒙00T甘肃古马山小黄山红柳河牛圈子白云山II42图2洗肠井422020III辉铜山账房西伯利亚板块哈41IV40T克坦板050100150km里中更朝板块4199798i9991009结晶基底蛇绿岩带高压变质带crystallinebasementophiolitebelthighpressuremetamorphicbelt板块缝合带断裂及推测断裂研究区platesuturefractureandpresumedfracturestudyarea图1北山地区蛇绿岩分布略图Fig.1 Sketch map of ophiolite distribution in Beishan Mountains areaI一红石山百合山一蓬勃山蛇绿岩带；一台子一小黄山蛇绿岩带；一红柳河牛圈子一洗肠井蛇绿岩带；IV一辉铜山一帐房山蛇绿岩带I-Hongshishan-Baiheshan-Pengboshan ophiolites belt;I JijitaiziXiaohuangshan ophiolitesbelt;II-Hongliuhe-Niujuanzi Xichangjing ophiolites belt;IV-HuitongshanZhangfangshanophiolites belt笔者等参与的“北山一祁连成矿带地质矿产综合研究”项目研究认为红柳河一牛圈子一洗肠井蛇绿岩带不具有大洋分隔意义，并对牛圈子蛇绿岩带的真伪提出异议。在此背景下，本文第一作者主持的“甘肃北山牛圈子地区6 幅区域地质调查中澳合作填图项目”以此为首要调查对象，目的是查明前人划分的牛圈子蛇绿岩的岩石组合、构造组合样式等，进一步厘定蛇绿岩属性，为完善北山造山带构造单元划分、区域构造演化格架研究提供依据。1地质背景前人研究认为，红柳河一牛圈子一洗肠井蛇绿岩带是北山地区延伸最长的蛇绿岩带，断续延伸约440km,呈近东西走向，经过长期构造破坏，目前出露为3段（图1）：白云山一洗肠井蛇绿岩段、牛圈子蛇绿岩段、白玉山一红柳河蛇绿岩段。西起甘一新交界处的红柳河，经玉石山、牛圈子、内蒙的横峦山、月牙山,东止于洗肠井。有研究者认为该蛇绿岩带向西可与新疆境内南天山的黑英山一库米什蛇绿岩带相连，向东在洗肠井以东被巴丹吉林沙漠掩盖。沿走向该蛇绿岩带发育程度有所差别，加上俯冲作用、褶皱造山期韧性剪切作用的改造和造山期后推覆作用的进一步改造，使得该蛇绿岩带在局部地段出露不全。特别是牛圈子地区的蛇绿岩有大量的后期花岗岩体沿断裂带侵人，使得该蛇绿岩层序及相互接触关系不清。这可能是造成对该蛇绿岩研究出现争议的原因2岩石组合特征本文讨论的牛圈子蛇绿岩针对的目标是1：5万牛圈子幅地质图所指的范围（图2）。中澳合作填图项目（中国地质调查局西安地质调查中心与西澳大利亚地质调查局合作填图简称中澳合作填图经过详细的野外调查和实测剖面（图3），并采集了大量薄片鉴定样品，通过薄片镜下鉴定，进一步限定其岩石组合为：中一基性凝灰岩、沉凝灰岩、斜长角闪岩、凝灰质砂岩、绿泥石长英片岩、石榴子石黑云石英片岩、千枚岩、绿帘石阳起石片岩、辉长岩，后期侵人的花岗岩等。总体上，岩石风化破碎十分严重，变形变质较弱，未观察到明显的构造混杂特征。从岩石组合、变形变质方面看，与前人研究结果有一定差异，为此将剖面主体划分为蛇绿混杂岩带值得商椎。二叠系红岩井组(Ph)41.灰绿色含砂砾岩，见粒序层理21.33 m断层牛圈子蛇绿岩(ON)40.灰黑色局部花岗岩化黑云长英角岩203.10 m39.浅灰色绢云母石英钠长阳起绿泥黔帘青磐岩75.66 m38.灰色强变质中基性凝灰质砂岩39.72 m37.灰色强碳酸盐化含凝灰质砂岩47.29 m36.灰黑色变中基性凝灰质糜棱岩316.82 m35.灰白色变中酸性凝灰质初糜棱岩21.61 m34.灰白色绿泥石阳起石钠黔帘石蚀变岩347.16 m33.灰黑色凝灰岩37.26 m32.灰黑色绿帘阳起石片岩6.83 m31.灰黑色凝灰岩107.00 m819第3 期余吉远等：甘肃北”属性再研究圈十虹绿石AnChDnYcmlyChGAnChDQZEMChGAnChDChGAnChDQChGONON川YDPhJXPPhONQQPhJXpJxpJsJsJsChGJXPQndJXPJXpMYDQndE-0RYDAnChDE-0JXP5km01nYc前长城纪敦煌岩群青白口纪大豁落山组奥陶纪罗雅楚山组泥盆纪侵入体AnChDPreChangchengianQndQinbaikouian01OrdoviciannYDDevonianintrusiverocksDunhuang Gr.DahuoluoshanFm.LuoyachushanFm.长城纪古碉井群寒武-奥陶系地层二叠纪红岩井组石炭纪侵入体ChGChangchengianE-0Cambrian-OrdovicianPhPermiannYCCarboniferousintrusiveGudongjing Gr.strataHongyanjingFm.rocksJXP蓟县纪平头山组ON牛圈子蛇绿岩带Js侏罗纪水西沟组Jixianian Pingtoushan Fm.NiujuanziophiolitebeltJurassic ShuixigouFm.糜棱岩化花岗岩断层及推测断层剖面位置mlYmylonitizeddioritic-granitic plutonfaultand supposed faultprofileaccuracyposition图2 牛圈子地区地质略图（据1：2 5万马鬃山幅和1：5万牛圈子幅地质图修改）Fig.2 Geological sketch map of Niujuanzi area(modified from 1:250,000 MazongshanGeological Mapoand 1:50000 Niujuanzi Geological Map30.灰黑色云母石英片岩15.49 m29.灰黑色黑云钠长阳起绿帘石绿岩45.29 m28.灰黑色绿帘石阳起石绿岩21.23 m27.灰黑色凝灰岩25.21 m26.灰黑色玄武岩，岩石组成物质极细37.81 1m25.灰黑色钠长石绿帘阳起石绿片岩65.28 m24.灰黑色长石石英砂岩4.37 m23.灰黑色凝灰岩50.36 m22.灰黑色蚀变变质中基性凝灰岩14.39 m21.灰黑色变中酸性沉凝灰岩339.18 m20.灰黑色蚀变变质中基性凝灰岩14.27 m19.灰黑色黑云母长石千枚岩185.82 m18.灰黑色糜棱岩化绿泥长英片岩255.26 m17.灰黑色阳起石化中基性凝灰质糜棱岩198.09 m16.灰色钾长石化硅化中酸性火山凝灰岩203.82 m15.灰白色石英岩4.78 m14.灰黑色长石石英砂岩60.69 m13.灰黑色片理化硅化变凝灰质砂岩417.12 m12.灰黑色绿泥石化变凝灰质砂岩17.64 m11.灰黑色葡萄石化绢云母化角闪斜长片岩3.39 m10.灰黑色绿泥石化石榴黑云片岩30.34 m9.灰黑色云母长英