摘 要：新疆西準(zhǔn)噶爾北部科克森套蛇綠巖由輝長(zhǎng)巖、輝橄巖、橄輝巖、輝石巖、蛇紋巖、玄武巖、硅質(zhì)巖、含放射蟲硅質(zhì)板巖及片巖、片麻巖組成。輝長(zhǎng)巖化學(xué)特征表現(xiàn)為富Al2O3、CaO、MgO，貧K2O、TiO2特點(diǎn)，與島弧玄武巖相似。稀土元素與E-MORB特征基本一致，反映巖漿來(lái)源于富集地幔。微量元素具大離子親石元素Rb，Th，K，Sr相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta，Ti相對(duì)虧損特征，顯示與俯沖帶流體交代有關(guān)。輝長(zhǎng)巖鋯石年齡(405±4) Ma，代表洋殼形成年代。在構(gòu)造環(huán)境上，科克森套蛇綠混雜巖顯示富集洋脊玄武巖特征，形成于島弧環(huán)境，與島弧消減帶擴(kuò)張環(huán)境相一致，因此，科克森套蛇綠混雜巖應(yīng)形成于早泥盆世。從時(shí)間、空間分布及構(gòu)造環(huán)境上，科克森套蛇綠巖與庫(kù)爾提蛇綠巖、沙爾布拉克蛇綠巖及布爾根蛇綠巖具相似性，為早泥盆世古亞洲洋在準(zhǔn)噶爾北緣向西伯利亞板塊俯沖所形成的溝-弧-盆體系下的弧后系統(tǒng)，與相鄰哈薩克斯坦齋桑蛇綠巖帶、蒙古比基蛇綠巖帶共同構(gòu)成西伯利亞與準(zhǔn)噶爾板塊間的縫合帶。

　　關(guān)鍵詞：科克森套;輝長(zhǎng)巖;巖石化學(xué);鋯石U-Pb測(cè)年

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　　科克森套蛇綠混雜巖位于額爾齊斯斷裂帶南界，該斷裂帶是蒙古-阿勒泰地體與準(zhǔn)噶爾-哈薩克斯坦地體的界線，呈NW向延伸，向西北延伸到哈薩克斯坦境內(nèi)額爾齊斯斷裂，向東延伸至蒙古國(guó)境內(nèi)的布爾干斷裂。沿該斷裂帶分布有大量蛇綠混雜巖[1-3]，自西向東為科克森套、吐庫(kù)爾班套、沙爾布拉克、瑪因鄂博、布爾根蛇綠巖[4-9]。準(zhǔn)噶爾北緣及阿爾泰南緣構(gòu)成一條范圍較廣的蛇綠巖帶——齋桑-額爾齊斯蛇綠混雜巖帶，與塔城北-阿爾曼太蛇綠混雜巖帶、卡拉麥里蛇綠混雜巖帶由北向南依次分布，為東準(zhǔn)噶爾地體的3大蛇綠巖帶。蛇綠混雜巖的出現(xiàn)常被視為板塊間縫合帶的標(biāo)志，因此，齋桑-額爾齊斯蛇綠巖帶被視為西伯利亞板塊與準(zhǔn)噶爾板塊之間的縫合帶(或阿勒泰弧和準(zhǔn)噶爾地體之間的縫合帶)，其構(gòu)造演化與古亞洲洋板塊演化及中亞造山帶的形成密切相關(guān)[10]。

　　前人對(duì)科克森套蛇綠巖的認(rèn)識(shí)分歧較大，有研究者認(rèn)為科克森套蛇綠巖帶中未見席狀巖墻群、海相玄武巖和深海沉積物等典型蛇綠巖結(jié)構(gòu)[11]。王玉往認(rèn)為科克森套蛇綠巖形成于晚泥盆世洋中脊環(huán)境[12];倪康認(rèn)為科克森套蛇綠巖形成于早石炭世[4];王若梅認(rèn)為科克森套蛇綠巖形成于晚泥盆世弧后盆地環(huán)境[13]。通過(guò)對(duì)科克森套蛇綠巖及巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)、同位素年代學(xué)相關(guān)研究，進(jìn)一步對(duì)科克森套蛇綠巖形成時(shí)期區(qū)域大地構(gòu)造演化進(jìn)行討論。

　　1 輝長(zhǎng)巖地質(zhì)特征及巖石特征

　　科克森套蛇綠混雜巖帶出露于查爾斯克-喬夏哈拉縫合帶一線(圖1)，呈NW向展布，長(zhǎng)約27.5 km，寬10～20 m，蛇綠巖出露于中泥盆統(tǒng)北塔山組與蘊(yùn)都喀拉組之間。蛇綠巖南北兩側(cè)發(fā)育一條寬1～2 km的似動(dòng)力變質(zhì)的片巖、片麻巖混雜巖帶，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。科克森套蛇綠巖由蛇紋巖、輝橄巖、輝石巖、輝長(zhǎng)巖、玄武巖、含放射蟲泥質(zhì)板巖等組成，主要以輝橄巖、蛇紋巖為主，洋殼組成部分輝長(zhǎng)巖，玄武巖少量出露，以巖塊形式產(chǎn)出，類似其他造山帶蛇綠混雜巖。蛇綠混雜巖不連續(xù)分布于構(gòu)造擠壓帶中，整個(gè)構(gòu)造擠壓帶受多期斷裂及巖漿熱液作用，巖石較破碎。蛇綠巖單元呈規(guī)模不等的透鏡狀、團(tuán)塊狀或帶狀散亂分布于構(gòu)造混雜帶內(nèi)，少量被晚石炭世閃長(zhǎng)玢巖侵入，呈不規(guī)則塊狀出露。

　　整個(gè)構(gòu)造擠壓帶內(nèi)蛇綠巖發(fā)育強(qiáng)構(gòu)造蝕變，變形變質(zhì)強(qiáng)烈，普遍發(fā)育蛇紋石化、碎裂巖化、糜棱巖化及構(gòu)造片理化。輝長(zhǎng)巖塊體呈條帶狀出露于晚石炭世閃長(zhǎng)玢巖巖體中(圖2)，地表出露寬20～40 m，延伸長(zhǎng)100 m。與該巖塊平行分布有3～4條寬10～20 m被閃長(zhǎng)巖侵入的不完整巖墻，產(chǎn)狀與構(gòu)造線方向一致。本文通過(guò)1條實(shí)測(cè)剖面PMXII-1對(duì)整個(gè)構(gòu)造混雜巖帶中輝長(zhǎng)巖進(jìn)行控制。PMXII-1剖面位于科克森套北側(cè)(圖3)，主要控制西科克森套蛇綠混雜巖相關(guān)巖石單元。該剖面中依次出現(xiàn)片理化蝕變玄武巖、輕度片理化輝長(zhǎng)巖、蝕變輝長(zhǎng)巖、全蝕變橄輝巖、蛇紋巖、蝕變輝長(zhǎng)巖及片麻巖。玄武巖主要與中泥盆紀(jì)北塔山組呈斷層接觸，其余基性、超基性巖圍巖主要被石炭系閃長(zhǎng)巖侵入，片麻巖中未見基性-超基性巖。

　　經(jīng)鑒定輝長(zhǎng)巖呈灰綠色(圖3)，變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由斜長(zhǎng)石(54%)、輝石(45%)組成，分布少量鈦鐵礦。斜長(zhǎng)石半自形板狀，一般0.2～1 mm，少量1～2 mm，被絹云母、綠簾石、黝簾石交代，內(nèi)雙晶模糊不清或消失。角閃石呈半自形柱狀，一般0.2～0.5 mm，少量1～2 mm，雜亂分布，被陽(yáng)起石及綠泥石交代，多呈假象產(chǎn)出，少量殘留。輝石呈他形-半自形粒狀、柱狀分布于斜長(zhǎng)石之間。輝石中嵌布有少量細(xì)板條狀斜長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石蝕變?yōu)榘鍫钚遍L(zhǎng)石，輝石蝕變?yōu)殛?yáng)起石。鈦鐵礦呈自形板狀分布于斜長(zhǎng)石、輝石之間，沿邊部具白鈦石化。巖石碎裂明顯，常見網(wǎng)狀裂隙，沿裂隙分布有碎粒、碎粉狀長(zhǎng)石，被陽(yáng)起石、黝簾石、綠泥石、葡萄石、不透明礦物充填交代。巖石蝕變明顯，蝕變礦物為絹云母、綠簾石、黝簾石、陽(yáng)起石、綠泥石、葡萄石。綠簾石呈半自形-它形粒狀，為0.01～0.1 mm，呈星散狀分布，交代斜長(zhǎng)石。

　　2 輝長(zhǎng)巖巖石化學(xué)特征

　　2.1 主量元素特征

　　輝長(zhǎng)巖主量元素經(jīng)全鐵調(diào)整，去燒失量重新百分比換算，SiO2含量48.43%～52.58%，Al2O3含量較高，為14.05%～19.91%;MgO含量較高，為7.68%～9.48%，TiO2含量較低，為0.28%～0.57%;CaO含量較高，為8.1%～11.33%;全堿含量(K2O+Na2O)較低，K2O為0.39%～0.92%，Na2O為2.34%～2.96%，顯示鈣堿性系列;Mg#值為53.1～58.6，介于印度洋輝長(zhǎng)巖的Mg#值含量范圍(32～88)，屬蛇綠巖中的鎂鐵質(zhì)堆晶巖[6]，低于原生巖漿范圍(68～75)，表明巖石經(jīng)過(guò)了一定的分異演化。整體上輝長(zhǎng)巖以富Al2O3、CaO、MgO、TFeO，貧TiO2及全堿，尤其貧K2O為特征，類似于大洋拉斑玄武巖。在TAS圖中(圖4)，有5個(gè)樣品均為輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖，且所有樣品均屬亞堿性系列。

　　2.2 稀土微量元素特征

　　輝長(zhǎng)巖稀土元素總量較低，為25.99×10-6～39.71×10-6，輕、重稀土元素分餾不明顯，LREE/HREE為1.92～3.78，LaN/YbN為0.96～2.99;δEu為0.86～1.18，顯示Eu輕微負(fù)異常，說(shuō)明斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶程度較低。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線圖中(圖5)，輝長(zhǎng)巖多為輕稀土稍富集的弱右傾曲線，與E-MORB標(biāo)準(zhǔn)曲線分布型式基本一致。

　　原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中(圖6)，輝長(zhǎng)巖具大離子親石元素Rb，Th，K，Sr相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta，Ti，P相對(duì)虧損特征，俯沖帶上，俯沖板片流體交代上覆地幔巖發(fā)生巖石部分熔融，由于Nb，Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素相對(duì)大離子親石元素及輕稀土元素在流體中溶解度降低，發(fā)生沉淀留在殘留相中，表明其形成可能與俯沖帶有關(guān)，可能有殼源物質(zhì)或流體帶入(表1)。

　　3 輝長(zhǎng)巖鋯石年齡

　　3.1 LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測(cè)年方法

　　鋯石樣品在新疆國(guó)土資源廳礦物研究所經(jīng)單礦物分選，鋯石微U-Pb同位素定年利用北京科薈測(cè)試技術(shù)有限公司的LA-Q-ICP-MS同時(shí)分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為ESINWR193nm，ICP-MS為Analytikjena PlasmaQuant MS Elite ICP-MS。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計(jì)算)采用軟件ICPMSDataCal完成[11]。鋯石微量元素含量利用SRM610作為外標(biāo)、Si作內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計(jì)算[11]。玻璃中元素含量推薦值據(jù)GeoReM數(shù)據(jù)。U-Pb 同位素定年中采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)GJ-1作為外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，每測(cè)5～10個(gè)樣品點(diǎn)，分析2次GJ-1。對(duì)與分析時(shí)間有關(guān)的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用GJ-1變化采用線性內(nèi)插方式進(jìn)行校正。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用Isoplot完成。

　　3.2 分析測(cè)試成果

　　鋯石多為無(wú)色透明，個(gè)別為淺黃色，呈較自形短柱狀和正方雙錐狀，顆粒晶形較完整，陰極發(fā)光圖像表現(xiàn)出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)，表明為巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。從測(cè)得的同位素比值和年齡數(shù)據(jù)可見(表2)，鋯石中Th含量27.27×10-6～1 484.11×10-6，U含量47.72×10-6～1 637.45×10-6，變化幅度較大，Th，U含量呈較好的正相關(guān)關(guān)系，具較高的Th/U比值，為0.1～1.05。鋯石微區(qū)測(cè)試數(shù)據(jù)共10個(gè)，所有數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布在諧和曲線附近，分析測(cè)試的鋯石在U-Pb年齡一致曲線圖上構(gòu)成較集中的鋯石群(圖7，8)，樣品206Pb/238U加權(quán)平均年齡(405±4)Ma(MSWD=0.87)，地質(zhì)時(shí)代屬早泥盆世。

　　4 討論

　　4.1 巖漿成因

　　前人研究認(rèn)為，與地幔橄欖巖平衡的原生巖漿的Mg#=68～75指標(biāo)，是原生巖漿重要標(biāo)志之一[12-13]。研究區(qū)輝長(zhǎng)巖的Mg#值為50～58，屬演化巖漿，表明其不是原始地幔橄欖巖部分熔融產(chǎn)物。稀土、微量特征顯示Nb，Ta，Zr，Hf高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損，為地殼混染或俯沖帶流體熔融交代作用形成的富集地幔熔融，稀土分布形式曲線與E-MORB一致。Nb，Ta具類似地球化學(xué)特征[14]，Nb/Ta=21.2～29.5，他們之間的分異主要受富Ti礦物控制[15-16]，高壓條件下(大于1.5 GPa)主要受金紅石控制。由于金紅石中Ta相容性明顯強(qiáng)于Nb，其熔融巖漿通常具極高的Nb/Ta值，低壓條件下角閃石是影響Nb/Ta值的主要礦物。與金紅石相反，其相對(duì)Ta更加富集Nb[17]。俯沖板塊熔融產(chǎn)生富Na的安山質(zhì)熔體，Nb，Ta，Ti在富Na安山質(zhì)熔體中分布系數(shù)明顯高于和熔體共存的流體，導(dǎo)致流體強(qiáng)烈虧損Nb，Ta，Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素[18]。推測(cè)虧損地幔巖漿受俯沖帶流體熔融交代作用，形成富集洋脊玄武巖。在Nb-Yb-Ta-Yb圖解中(圖9)[19]，輝長(zhǎng)巖全部落入E-MORB區(qū)域，Nb-Yb-TiO2-Yb圖解中(圖10)[20]，輝長(zhǎng)巖全部落入富集洋脊玄武巖中，顯示與上述分析巖漿成因一致。

　　4.2 構(gòu)造環(huán)境

　　輝長(zhǎng)巖以富Al2O3、CaO、MgO、TFeO，貧TiO2及全堿，尤其貧K2O為特征。大離子親石元素Rb，Th，K，Sr相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta及Ti，P相對(duì)虧損，表明其可能受到俯沖帶殼源流體的影響。稀土分布曲線呈輕稀土輕微虧損的弱左傾型，與E-MORB曲線基本一致，Eu負(fù)異常不明顯。綜合主量、微量、稀土元素特征及構(gòu)造環(huán)境判別圖看出，科克森套蛇綠巖中輝長(zhǎng)巖可能形成于島弧環(huán)境。前人認(rèn)為科克森套蛇綠巖中的玄武巖形成于洋中脊構(gòu)造環(huán)境[21-22]，通過(guò)對(duì)研究區(qū)不同位置所采輝長(zhǎng)巖及巖石地球化學(xué)分析，我們認(rèn)為其形成于島弧消減帶擴(kuò)張環(huán)境。島弧蛇綠巖通常指具IAT地球化學(xué)特征的蛇綠巖[23]，與其他類型蛇綠巖一樣，島弧蛇綠巖噴出巖主要為玄武巖。島弧火山巖成分相當(dāng)廣泛，包括玄武巖、安山巖和流紋巖，玄武巖中有(IAT)、鈣堿性玄武巖(CAB)及少量堿性玄武巖(AB)。在V-Ti/1000圖解中(圖11)[24]，所有樣品落入IAT區(qū)域，反映消減帶的海底擴(kuò)張作用，使新洋殼產(chǎn)生，V-Ti 圖解中(圖12)[24]，輝長(zhǎng)巖樣品落入與俯沖上盤型(SSZ)的弧后-弧前型(BA-FA)，推測(cè)輝長(zhǎng)巖可能來(lái)源于富集的地幔柱。

　　綜上，本文認(rèn)為其形成環(huán)境與俯沖作用無(wú)關(guān)，產(chǎn)生于島弧消減帶的擴(kuò)張，島弧擴(kuò)張形成新的洋殼，新洋脊拉張減薄，地幔對(duì)流使虧損地幔熔融了俯沖帶上盤的水和大離子親石元素，形成富集地幔，具富集洋脊玄武巖特征。