月牙山蛇绿质构造混杂岩带形成的构造背景与成因

月牙山蛇绿质构造混杂岩带形成的构造背景与成因

北山带位于西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块和塔里木板块的结合部位，大气相学背景非常复杂。自北向南,北山境内依次形成了红石山—百合山—蓬勃山、芨芨台子—小黄山蛇绿岩带、红柳河—洗肠井蛇绿岩带及辉铜山—帐房山蛇绿岩带(图1)。长期以来,众多学者对北山境内板块缝合位置、形成时间及大地构造意义进行了研究,提出了不同的观点近年来,随着1∶5万区域地质调查项目的相继部署和一系列最新成果资料的获取,大多数学者对北山地区蛇绿岩带的属性及构造意义的认识逐渐趋于一致。最新资料表明,以红石山—百合山—蓬勃山蛇绿岩带为界,以北基本控制了石炭纪地层及晚古生代侵入岩的分布;以南控制了早古生代侵入岩及部分地层的出露,因此,该构造带可能具有地层分区意义,但作为重要板块缝合带依据不足。区域上,芨芨台子—小黄山蛇绿岩带主要表现为一条规模较大的糜棱岩化带,在芨芨台子和小黄山一带有少量基性、超基性岩出露,局部发生构造混杂。该构造带是晚古生代(石炭纪—二叠纪)碰撞造山期后陆内伸展作用的产物红柳河—洗肠井蛇绿质构造混杂岩带出露于内蒙古阿拉善盟中部,自洗肠井向西经月牙山、白云山,至红柳河一带,总体呈近东西向带状展布,出露宽度几千米至十几千米,断续延长约350km。由东向西,蛇绿岩主要出露于洗肠井、月牙山、白云山、牛圈子、玉石山、红柳河6个区段(图1)。目前,众多学者认为,该带为塔里木板块与哈萨克斯坦板块缝合带,具有区域构造意义1月牙山蛇绿质构造混杂岩带月牙山位于内蒙古阿拉善盟额济纳旗南约130km,月牙山蛇绿质构造混杂岩位于红柳河—洗肠井蛇绿质构造混杂岩带东部的月牙山—洗肠井一带(图1)。该带以北广泛出露中—晚志留世公婆泉组安山岩、玄武安山岩及早志留世—早泥盆世石英闪长岩—英云闪长岩—花岗闪长岩;古元古代北山岩群变质结晶基底被限定于该带以北,主要呈残留地块产出;晚奥陶世锡林柯博组及白云山组出露于公婆泉组南北两侧。混杂岩带以南广泛出露元古宙海相沉积地层,包括长城纪古硐井群、蓟县纪平头山组,以及青白口纪野马街组、大豁落山组及震旦纪洗肠井群(图2)。月牙山蛇绿质构造混杂岩带呈北西西向带状展布,南北宽1.5~8.0km,东西长约27km。该构造混杂岩带南部蛇绿岩套出露较完整:下部为超基性杂岩,出露岩性包括橄榄岩、方辉橄榄岩、尖晶石二辉橄榄岩、橄辉岩等,岩石普遍发生强蛇纹石化,在构造混杂地带发生强糜棱岩化和片理化;其上主要为透闪石化、阳起石化辉长岩等,发育后期侵入的辉绿岩脉,呈近东西向平行展布,未见席状岩墙群,在构造混杂地带岩石发生糜棱岩化和片理化;层状玄武岩和枕状玄武岩覆于辉长岩之上,枕状和气孔(杏仁)构造发育,显示出海底火山喷发的特征(图版Ⅰ-a、b,图3);最上部的放射虫硅质岩呈红色—紫红色,因构造混杂已经支离破碎,主要呈大小不等的岩块状分布于蛇绿质构造混杂岩带中。与蛇绿岩套相伴生的侵入岩包括斜长花岗岩、辉长闪长岩等。构造混杂岩带南部主要出露早奥陶世罗雅楚山组碎屑沉积岩,以及少量寒武纪—奥陶纪西双鹰山组碎屑沉积岩夹硅质岩。蛇绿岩套北侧发生了强烈的构造混杂作用,混杂带宽800~1300m,长约15km。通过槽探揭露、大比例尺精细剖面测制及室内综合研究认为,月牙山构造混杂岩属于蛇绿质构造混杂岩带,由基质和岩块两部分组成。基质主要为强糜棱岩化、强蛇纹石化辉橄岩、碎粉状强糜棱岩化玄武岩及少量强糜棱岩化辉石岩;岩块为大小不一的辉石岩、堆晶辉长岩、斜长花岗岩、橄榄岩、橄辉岩、角闪石岩、白云岩、放射虫硅质岩、蚀变玄武岩等。岩块多呈透镜体状产出,局部岩块呈叠瓦状排列,与基质呈构造接触(图版Ⅰ-c、d),长轴产状为190~210°∠55~65°;基质糜棱面理产状为220~230°∠45~65°。根据岩块与基质的交切关系,可基本确定该构造混杂岩带具有右行走滑特征。2年代学及岩石学特征为了确定月牙山蛇绿岩套的形成时代及板块俯冲时代,项目组分别对蛇绿质构造混杂岩带中的蚀变辉石岩岩块、蛇绿岩套中的辉长岩及与蛇绿岩套紧密伴生的斜长花岗岩、辉长闪长岩采集了锆石U-Pb同位素测年样品。锆石颗粒挑选由河北区域地质矿产调查研究所实验室完成。样品破碎到40~60目,然后用常规方法分选锆石,并在双目镜下人工挑纯,将锆石样品与数粒Temora(标样)置于环氧树脂中,然后磨至约1/2,使锆石内部暴露,用于阴极发光(CL)及SHRIMP锆石U-Th-Pb同位素分析。中国地质调查局天津地质调查中心同位素实验室利用激光烧蚀多接收器等离子质谱仪(LAICP-MS)进行微区原位U-Th-Pb同位素测定,激光剥蚀斑束直径35μm(详细的仪器配置和实验流程见参考文献[6]),采用GJ-1作为外部锆石年龄标准,进行U-Pb同位素分馏校正通过测年研究,在蚀变辉石岩岩块、辉长岩、斜长花岗岩及辉长闪长岩(野外特征见图版Ⅱ-a~d,显微镜下特征见图版Ⅲ-a~d)中分别获得了542.0±1.3Ma(P2TW2)、527.4±1.3Ma(P2TW1)、530.2±1.2Ma(P1TW2)、530.2±4.8Ma(TW37)的年龄值。样品分析数据见表1。锆石阴极发光图像(图4)揭示,上述所有样品中的锆石均发育典型岩浆成因的韵律环带结构,锆石晶形较完整。所有样品中不同锆石分析点的2简平等研究区内斜长花岗岩呈白色—灰白色,花岗结构、碎裂状结构,块状构造。由斜长石(70%~80%)、石英(20%~30%)、黑云母(1%~5%)组成。斜长石呈近半自形板状,大小为0.2~3.7mm,杂乱分布,环带构造较发育,普遍发生粘土化、轻绢云母化和碳酸盐化。石英呈他形粒状,大小为0.2~3.65mm,杂乱分布,粒内发育波状消光。黑云母呈片状,黄褐色,0.1~2.05mm,呈零散或集合体状分布,局部发生绿泥石化。岩石化学成分:SiO对斜长花岗岩而言,锆石U-Pb同位素体系有着较高的封闭温度,不易受后期构造—热事件扰动,其测试年龄可代表岩石的结晶年龄为了确定月牙山蛇绿岩套构造混杂作用(即红柳河—洗肠井洋盆发生大规模自南向北的俯冲作用)的时代,项目组对月牙山蛇绿质构造混杂岩带北部白云山—东七一山一带广泛出露的志留纪公婆泉组安山岩和志留纪花岗闪长岩分别采集了锆石U-Pb同位素测年样品(野外特征见图版Ⅱ-e、f,显微镜下特征见图版Ⅲ-e、f),采用激光烧蚀等离子体质谱法(LA-ICP-MS)进行测年研究,样品测试由中国地质调查局天津地质调查中心实验室完成,样品加工及分析测试流程同前述。分别获得了421.0±15Ma(TW7)、442.4±1.5Ma(P7TW2)的年龄值。样品分析数据见表1,LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和图见图8。锆石阴极发光图像(图7)表明,花岗闪长岩中的锆石呈宽板状,发育有典型岩浆成因的韵律环带结构。样品锆石分析点的根据前人的研究资料,红柳河—洗肠井蛇绿岩带是代表古大洋闭合的板块缝合带综上所述,月牙山蛇绿岩套形成时代约为530Ma,相当于早寒武世;红柳河—洗肠井洋盆发生大规模自南向北俯冲作用的时代为421.0±15~442.4±1.5Ma,相当于志留纪。在强烈的俯冲过程中,月牙山蛇绿岩套发生了构造混杂作用。梁国庆等项目组工作人员于2012—2014年度在公婆泉一带新填绘出的非造山正长花岗岩中采集了锆石UPb同位素测年样品,采用激光烧蚀等离子体质谱法(LA-ICP-MS)进行测年研究,获得了402Ma的年龄值,相当于早泥盆世。由此推测,志留纪末期洋盆俯冲作用结束后,经过刮削、堆积、混杂作用形成红柳河—洗肠井蛇绿质构造混杂岩带。3红柳河—构造意义长期以来,不同学者对本区大地构造分区持有多种观点,但塔里木板块、哈萨克斯坦板块东延至北山地区的观点已经被众多学者接受(1)红柳河—洗肠井蛇绿岩带规模大,蛇绿岩出露较完整。由东向西,蛇绿岩主要出露于洗肠井、月牙山、白云山、牛圈子、玉石山、红柳河6个区段,且该带中的蛇绿岩特征最接近于现代洋壳蛇绿岩(2)在月牙山—洗肠井一带,震旦纪洗肠井群断续分布于月牙山蛇绿质构造混杂岩带南侧边界断裂以南;长城纪古硐井群、蓟县纪平头山组、青白口纪野马街组、大豁落山组海相碳酸盐岩—碎屑岩沉积地层在该带南部广泛分布,为塔里木板块标志性的稳定盖层沉积。(3)出露于月牙山蛇绿质构造混杂岩带北部的志留纪公婆泉组中性、中基性火山岩及与其紧密伴生的志留纪闪长岩—英云闪长岩—花岗闪长岩,是哈萨克斯坦板块与塔里木板块之间大洋俯冲的产物,代表着当时的火山弧,称之为斜山—东七一山火山弧。(4)根据区域资料及工作区与相邻地区最新1∶5万区域地质调查资料,红柳河—洗肠井蛇绿岩带限制了古元古代(?)敦煌岩群和古元古代北山岩群的分布。前者仅出露于该带以南地区,后者仅出露于该带以北地区。4红柳河—结论(1)月牙山一带蛇绿岩套出露相对完整,其北部发生了强烈的构造混杂作用,构成蛇绿质构造混杂岩带。该蛇绿岩套形成于530Ma左右,相当于早寒武世;红柳河—洗肠井洋盆发生