Question

蛇绿混杂岩带

Answer 1

达拉布特蛇绿混杂岩带位于克拉玛依市以北的扎依尔山区，东起木哈塔依，向西南经萨尔托海-鲸鱼、也格孜卡拉、达拉布特、科果拉至坎土拜克越向达拉布特河谷南侧，经库朗库朵克转向西至苏鲁乔克而被阿克巴斯套花岗岩体截断，其更向西在阿克巴斯套、阿音那巴斯套、直至柳树沟北的包古图河上游，断续出露。达拉布特蛇绿岩出露于达拉布特断裂以北地区，呈NE-SW向展布（图3-1）。

图3-1 达拉布特蛇绿混杂岩带以及两侧区域的地质简图

（据1：20万地质图和本项目资料编绘）

达拉布特蛇绿混杂岩带与区域构造线方向基本一致，呈NE向沿达拉布特断裂展布，主要由方辉橄榄岩、纯橄岩（含铬铁矿）、辉长岩、辉绿岩、枕状和块状熔岩及硅质岩组成。尽管受后期构造作用，岩石变形强烈，但蛇绿岩的各组成单元出露齐全。

前人对达拉布特蛇绿岩做了大量工作，新疆地矿局第七地质大队（1980）在萨尔托海超镁铁质岩体下伏地层中采到古孢子样品。西安地质矿产研究所（1978）在蛇绿岩带火山岩所夹碳酸盐岩透镜体中采到鳞巢珊瑚化石，据此将蛇绿岩形成时代定为中泥盆世。国家三○五项目办公室（1990）依据玄武岩和辉长岩的同位素年龄，将蛇绿岩形成时代定为早泥盆世。辉长岩的Sm-Nd等时线年龄为395±1.2 Ma（张弛等，1992），锆石U-Pb年龄为391±6.8 Ma（辜平阳等，2009）。这些矛盾表明，达拉布特蛇绿岩带中出露的辉长岩具有不同地质特征、岩浆源区，或经历了变质改造。

萨尔托海含铬铁矿的蛇绿混杂岩露头及实测地质剖面

萨尔托海是我国著名的铬铁矿开采地区，豆荚状铬铁矿赋存在蛇绿岩剖面最下部的纯橄岩和橄榄岩中，目前从地下300～500 m深度开采着铬铁矿。萨尔托海矿区北部山区主要由硅质岩和火山-沉积岩构成（位于剖面顶部），其下伏岩石为玄武岩（图3-2）。玄武岩和硅质岩均经历了强烈脆性变形，硅质岩发育X节理，硅质岩与其下伏玄武岩之间整合接触。剖面中部主要为破碎的玄武岩层，视厚度超过270m。在玄武岩之下出露变辉长岩，该变辉长岩与下伏含豆荚状铬铁矿纯橄岩之间的接触关系被砂砾覆盖。该露头的变辉长岩与达拉布特露头上的变辉长岩没有区别，斜长石已经完全被石榴子石和黝帘石±钠长石取代，单斜辉石则保持新鲜。

克拉玛依至铁厂沟的公路穿越达拉布特河桥的北岸是达拉布特蛇绿混杂岩出露最好的地区之一。我们通过野外地质和实验室研究工作，完成了该露头的大比例尺地质图（图3-3）。该地区超镁铁质岩露头呈带状近EW向展布，主体为尖晶石橄榄辉石岩和方辉橄榄岩，发生强烈蛇纹石化。橄榄辉石岩的主要矿物组成为斜方辉石、橄榄石和铬尖晶石，蛇纹石化强烈。常见斜方辉石假象和橄榄石孤岛状假象，后者保留着塑性变形的痕迹。铬尖晶石为褐红色，多与斜方辉石构成共生连晶结构。在蛇纹石化较弱的样品中，斜方辉石的光性特点保存完好。在电子显微镜下观察到斜方辉石的交代残余结构，矿物局部转变为蛇纹石。斜方辉石出溶铬尖晶石的现象普遍发育。超镁铁质岩块周围出露下石炭统凝灰岩夹硅质岩、粉砂岩、火山角砾岩和砂岩。局部见到该沉积地层与超镁铁质岩之间的不整合接触关系（多数情况下为断裂接触）。超镁铁质岩中的基性岩块包括变辉长岩、辉长玢岩、角闪辉长岩等，它们大小不一，形状各异。辉长玢岩、角闪辉长岩呈耐风化的丘状突出于超镁铁质岩之上，部分角闪辉长岩显示出明显的层状构造。

图3-3 达拉布特河桥边蛇绿混杂岩露头

近SN向断裂控制着达拉布特超镁铁质岩块的西部边界，岩块向东延伸到达拉布特河床之下，被完全覆盖，公路穿越超镁铁质岩块的东部。在西北角见到被断裂带破碎的玄武岩覆盖在超镁铁质岩之上，且在玄武岩层之上覆盖着薄层硅质岩。在该露头南侧出露玄武岩，并显示出不十分典型的岩枕构造。在超镁铁质岩中多处见到变辉长岩团块，这种变辉长岩呈团块状、大小各异（图3-3）。个别变辉长岩团块显示出明显的堆晶结构。变辉长岩主要由单斜辉石和具斜长石假象的钙铝榴石＋黝帘石±钠长石组成。单斜辉石普遍出溶棕褐色尖晶石。分析该露头的剖面可以看出，超镁铁质岩两侧出露玄武岩，变辉长岩仅呈团块状分布在超镁铁质岩之中。我们认为，变辉长岩是堆晶辉长岩变质的产物，在蛇绿岩剖面中应该位于超镁铁质岩之上和玄武岩层之下。该剖面图显示一个穹窿构造（图3-3b）： 中心部位隆起超镁铁质岩，其上部变辉长岩的大部分被剥蚀掉了，目前观察到的一些小团块是变辉长岩的残余。位于变辉长岩之上的玄武岩则大部分被剥蚀，仅在穹窿边部保留。

宝贝-萨尔托海区间的蛇绿混杂岩露头如图3-4所示。该剖面揭示出两段地幔岩的露头，显示复理石和火山岩盖在地幔岩之上，其深部应为地幔岩，该地幔岩很可能与萨尔托海和达拉布特桥边的地幔岩连为一体。

达拉布特蛇绿混杂岩中的辉长岩主要由含水石榴子石和单斜辉石组成，可见少量绿泥石和榍石。受异剥钙榴岩化作用改造，原岩结构受到破坏。单斜辉石在不同样品中的含量变化很大，分为两类：①辉长岩中的原生单斜辉石，半自形，粒度可达1 mm。此类单斜辉石发育密集的裂理和塑性变形（图3-5）（与方辉橄榄岩中辉石发育的塑性变形一致）。个别样品中由石榴子石组成的斜长石假象与单斜辉石组合仍然保留着辉长结构，部分单斜辉石被包裹在斜长石假象中（图3-5b）。该类单斜辉石边缘被绿泥石交代，而局部被片状的钙铝榴石交代，交代单斜辉石的钙铝榴石富含Cr，Ti，与交代斜长石的钙铝榴石相区别。②细粒单斜辉石是异剥钙榴岩化过程中强烈改造形成的，颗粒细小，与钙铝榴石、绿泥石等蚀变矿物呈交织共生。辉长玢岩主要由单斜辉石和斜长石组成，见少量铬铁矿。整体呈似斑状结构，基质为显晶质，呈嵌晶结构，局部为辉绿结构。斑晶为单斜辉石，粒度可达1 mm，常包裹自形斜长石，构成含长嵌晶结构。部分单斜辉石斑晶已分解为绿泥石、绿帘石，只保留了原生矿物假象。单斜辉石斑晶中常包裹铬铁矿，铬铁矿含硅酸盐矿物包裹体，这些包裹体矿物已分解为形态不规则的角闪石＋钙铝榴石组合（图3-5e，f）。受低级变质作用影响，斜长石完全分解为钠长石和黝帘石，基质中的单斜辉石转变为方解石、透闪石、绿泥石或新生单斜辉石，变质形成的单斜辉石呈细小颗粒集合体。

角闪辉长岩主要由角闪石、斜长石（已完全分解）和单斜辉石组成（图3-6）。存在两种产出形式： ①条带状角闪辉长岩： 宏观上呈黑白相间的条带（宽5～10 mm），与堆晶辉长岩相似。白色条带以斜长石为主（>95％），黑色条带主要为斜长石、角闪石构成的粒状嵌晶结构，矿物含量变化大（斜长石30％～50％，角闪石70％～50％，单斜辉石含量很少）。在黑色条带区域局部可见宽约5 mm的角闪石层。②块状角闪辉长岩： 宏观上各矿物分布均匀，在显微镜下分为两种结构： 等粒结构，矿物粒径0.5～1 mm，矿物之间呈镶嵌状，局部为辉绿结构，其中斜长石占40％，角闪石占35％，单斜辉石占20％，磁铁矿、榍石、磷灰石等副矿物约占5％；似斑状结构，斑晶约占全岩的5％，斑晶矿物为单斜辉石，呈半自形，具有角闪石的反应边，粒度达1mm。基质均为显晶质，由角闪石、单斜辉石、蚀变斜长石构成，其中，斜长石占40％，角闪石占45％，单斜辉石占10％，副矿物占5％。矿物粒度小于0.3 mm，局部粒径不到0.1 mm，斜长石有弱的定向，单斜辉石和角闪石呈短柱状。棕黄色角闪石为该类岩石的主要矿物，角闪石中含有大量包裹体（主要为单斜辉石和少量磷灰石、榍石、磁铁矿）。角闪辉长岩中的角闪石从结构上分为两类：①与单斜辉石（CpxⅡ）共生的角闪石（以下简写为AmpⅠ），包括等粒结构样品中的角闪石和斑状结构样品基质中的角闪石；②交代单斜辉石的角闪石（AmpⅡ）。

图3-4 宝贝-萨尔托海区间的蛇绿混杂岩露头注意两段蛇纹岩露头以及其中辉长岩的异剥钙榴岩化

图3-5 辉长岩和辉长玢岩野外照片和显微照片

图3-6 角闪辉长岩野外照片与显微照片

斜长石晶形被破坏，边界浑圆，表现出极不规则的形态。部分斜长石假象（自形板柱状晶形）得到保留。在粗粒结构样品的局部区域，这些自形的斜长石搭成格架，半自形—他形的角闪石和单斜辉石充填在格架中，构成辉绿结构。斜长石分解为钠长石＋黝帘石，局部出现钙铝榴石。钙铝榴石在斜长石假象中的含量具有渐变特征，由黝帘石、少量钠长石组成的斜长石假象逐渐过渡到假象中零星出现钙铝榴石，最后出现以钙铝榴石为主的斜长石假象。

单斜辉石的含量少于角闪石和斜长石，或者与角闪石呈反应关系（以下简称CpxⅠ），或者与角闪石共生（以下简称CpxⅡ）。CpxⅠ普遍被角闪石交代，交代作用不仅发生在单斜辉石边缘，也出现在单斜辉石内部，这些交代单斜辉石的角闪石呈黄绿色，它们或呈斑驳状杂乱无章，或与尖晶石族矿物平行分布，这些平行分布的角闪石局部呈规则的棒状，局部宽窄不一，具有不规则的外形。CpxⅠ中发育两组互相垂直，或呈一组平行分布的棒状棕褐色或黑色的尖晶石族矿物，有的密集成环状分布在单斜辉石边缘，有的仅分布在单斜辉石中心。CpxⅡ与角闪石接触多呈镶嵌状，CpxⅡ不发育棒状的尖晶石族矿物并且较少受到角闪石的交代作用影响，表面洁净。所有细小单斜辉石和部分粗粒单斜辉石属于此类。

为确定达拉布特辉长岩的形成时代，从角闪辉长岩样品DB19中挑选出锆石进行SHRIMP年代学测试。角闪辉长岩中的锆石分两类： 典型岩浆锆石较为规则，表面洁净，裂隙较少，具扇形结构或发育环带，其Th/U比值为0.44～0.57；另一类锆石形态不规则，裂隙发育且含许多包裹体，在CL图像下可见不规则的亮边，而内部则极暗，表明其具有很高的Th、U含量（图3-7a）。对于第一类锆石的测试表明除了一个测试点年龄较年轻外，其他的6个测试点的表观年龄在415～433 Ma之间，加权平均年龄为426±5.8 Ma（MSWD＝0.87，图3-7b，c）。在第二类锆石中选择具有核幔结构的锆石幔部进行测试，得到两个年龄： ～1700 Ma（测点9.1）和～2200 Ma（测点3.1），由于锆石颗粒小，测试结果可能为核幔混合年龄。

图3-7 角闪辉长岩锆石阴极发光图（a）及U-Pb定年结果（b，c）（据陈博等，2011a）

岩浆锆石的SHRIMP测试结果（426±5.8 Ma，MSWD＝0.87）代表角闪辉长岩的结晶年龄。退晶化锆石具不规则亮边，表明这些锆石受到变质流体的改造。对该类锆石的测试能获得角闪辉长岩的变质年龄。仅测得一个358 Ma的年龄（测点8.1，Th/U ＝0.06），这颗锆石发育微弱的岩浆环带，具窄的亮边（变质增生锆石），应该代表锆石结晶年龄与变质年龄的混合。由于变质锆石边很窄，无法测定其U-Pb年龄。变质过程以及流体过程可以对锆石产生明显的改造，导致锆石U-Pb年代学的复杂性（Zhu，2011）。进一步对这种复杂的锆石开展系统研究，将有助于我们了解该蛇绿岩带的岩浆演化特征。目前的资料表明，达拉布特辉长岩经历了复杂的地质过程，从角闪辉长岩中挑选的岩浆锆石U-Pb定年结果表明，达拉布特蛇绿岩所代表的古洋盆在中志留世就已经存在。

达拉布特蛇绿混杂岩被泥盆纪磨拉石不整合覆盖。例如，在萨Ⅰ金矿矿区，不仅观察到泥盆纪中基性火山角砾岩（角砾成分主要为玄武岩、凝灰岩、碧玉岩等）不整合覆盖在滑石片岩、滑石菱镁岩、石英菱镁岩和蛇纹岩块体之上（Zhu et al.，2011），而且还见到泥盆纪砾岩和砂砾岩层不整合直接覆盖在蛇纹岩之上（图3-8，附彩图3-8）。由于出露规模较小等原因，该地区的这种不整合关系最近才被发现。火山角砾岩之上发育一套砂岩、凝灰质粉砂岩和细砂岩互层，分布较广，岩性上类似包古图组。正是由于这个原因，前人将本地区的火山岩和碎屑岩均划归下石炭统地层单元，应该予以更正，这对解析西准噶尔的地质演化具有重要意义。

图3-8 萨Ⅰ金矿区泥盆系砾岩-砂岩-火山角砾岩夹玄武岩不整合覆盖蛇绿混杂岩