甘肅北山牛圈子蛇綠巖的成因及形成時代探討

1區域地質蓋數1.1紅柳峽群的地球化學特征北山帶和北山帶（北山帶以前被劃分為南、北、中三個區）。在這項工作中，我們將紅柳河——紅柳樹河——空腔蛇綠巖帶劃分為南、北兩個區域，分別代表著敦煌古陸塊和東天山運動的東部擴展。)出露最老地層為太古界紅柳峽群中—深變質巖系,分布在石板墩—西澗泉子、花牛山以北—古堡泉一帶。北部見于鹽池東偏南,呈近東西向條塊狀展布,由TTG巖石(灰色長英質片麻巖)和斜長角閃巖、角閃巖、角閃片巖、變質流紋巖雙峰式表殼巖組成。表殼巖變形強烈,透入性面理發育,構造置換完全徹底。片內無根褶皺、構造凸鏡體、平行條帶等“漂浮”在灰色長英質片麻巖中。依據灰色長英質片麻巖巖石學、巖石化學和副礦物特征判別,原巖為云英閃長巖-花崗巖系列。但由于變形變質作用的疊加、置換和重建,太古界已呈無序巖石地層。在紅柳峽的不同層位中,用Sm-Nd等時線法測得角閃片巖年齡為2936～3488Ma;掉石溝斜長角閃巖用Sm-Nd等時線測年得2947Ma,并命名為紅柳峽群(甘肅酒泉地調隊,1990);四十里井和北山北帶鹽池東偏南角閃片巖和角閃巖分別為2950Ma(Sm-Nd)和2839±163Ma(Sm-Nd)1.2山—方社會寒武系的繼承性沉積特征震旦紀地層在北山地區與青白口系呈高角度不整合接觸。與寒武紀地層呈平行不整合接觸,將震旦紀劃定為早古生代的開始,并以冰磧砂巖、砂礫巖沉積為特色。出露在北部破城山和北山中部洗腸井—白湖一帶。寒武系有兩套沉積建造,馬鬃山含微古化石的碳酸鹽-火山巖建造的寒武系受裂谷構造控制,具活動型沉積特征,表明寒武紀馬鬃山一線已開始擴張并使裂谷快速夭折。破城山—星星峽、洗腸井—雙鷹山—西雙鷹山—方山口一線寒武紀沉積有碳-泥質巖、碳酸鹽巖、黑色硅質巖(含P.V.U重晶石)等大陸斜坡相及陸棚海沉積。下奧陶統以砂巖、凝灰質砂巖、夾灰巖及少量火山巖沉積整合于寒武系之上,并顯示繼承性沉積特點。早中奧陶世始,北山地區裂谷擴張活動強烈,南部華牛山—輝銅山裂谷沉積有奧陶系華牛山群砂巖、凝灰質砂巖、板巖、結晶灰巖與雙峰式玄武巖與流紋巖。火山巖中發育一套角閃橄欖巖、輝長巖、玄武巖準蛇綠巖帶,表明裂谷越發加深和規模增大。中部洗腸井—牛圈子—紅柳河一線,裂谷擴張更強烈,形成了中奧陶統蛇綠巖帶,并出現洋殼。晚奧陶世晚期,北山地區處于擠壓應力場內,花牛山—輝銅山裂谷夭折閉合,最后碰撞造山。牛圈子—洗腸井洋殼型蛇綠巖則向北B型俯沖消減,弧后擴張形成了小黃山—汲汲臺子山南弧后蛇綠巖,并有煌斑巖脈穿插其中。滯后的島弧帶分布在窯硐努如—公婆泉—白云山—東七一山一帶,由安山巖、英安巖、流紋巖、玄武巖鈣堿性火山巖組合組成。窯硐努如—公婆泉一帶出現粗面巖、粗安巖堿性火山巖系列。弧前盆地沉積有志留系黑尖山組和羅雅楚山組碳質板巖、硅質巖、粉砂巖夾灰巖、長石石英砂巖、硅質板巖等。志留紀末,北山北帶由俯沖造山轉入碰撞造山,發育完好的溝弧盆體系,墩墩山泥盆系凝灰質巨礫巖、流紋巖、英安巖等山前火山磨拉石沉積,標志著早古生代的古陸拼合。1.3紅山-百合山早古生代巖株早古生代拼合的古陸在晚古生代石炭紀發生裂解、裂谷作用。南帶古堡泉—大奇山—紅柳井陸內裂谷,是經過早石炭世—晚石炭世、早二疊世—晚二疊世二次拉伸和閉合形成,均是基性夾酸性至酸性層序的雙峰式火山巖沉積組合,超基性巖-蛇紋巖、橄欖輝石巖及輝長巖呈巖株分布其中,并有代表碰撞造山運動的花崗閃長巖、花崗巖、閃長巖等巖體出現。北山北部紅石山—百合山一帶,石炭紀強裂擴張的伸展裂谷作用形成具洋殼性質的蛇綠巖套,由超鎂鐵質巖-單輝輝橄巖、斜輝輝橄巖、二輝橄欖巖、純橄巖、堆晶輝長巖、輝長巖、玄武巖和硅質巖組成,呈構造巖片狀產出。據玄武巖微量元素判別,其屬大洋玄武巖。石炭紀末,該帶發生俯沖和弧-弧碰撞造山,二疊紀出現雙堡期巨厚磨拉石沉積。自古生代以來,北山地區明顯受到阿爾金北東向左行走滑斷裂的影響,并隨其產生韌性剪切帶和糜棱巖化,分割和位移地質體的空間關系,尤其是早古生代洗腸井—牛圈子蛇綠巖帶,明顯被分割成白云山—洗腸井蛇綠巖段、通暢口—牛圈子蛇綠巖段、白玉山—紅柳河蛇綠巖段。阿爾金斷裂在北山地區的影響對該區地質構造演化具有重要的意義(圖1)。2逆沖斷裂構造牛圈子蛇綠巖已被構造分解為構造巖片等。一系列逆沖斷裂表現為疊瓦狀構造(圖2)。蛇綠巖變形變質強烈,韌性剪切發育,糜棱巖化普遍。2.1尚景金屬網狀結構超鎂鐵質巖主要為尖晶石二輝橄欖巖,少量的輝橄巖、輝石巖。尖晶石二輝橄欖巖蛇紋石化強烈,以葉蛇紋石和膠蛇紋石為主(50%～60%),網狀結構。主要礦物為單斜輝石-普通輝石、透輝石(15%)和斜方輝石-紫蘇輝石和頑火輝石(5%);次要礦物尖晶石為鎂鐵尖晶石(2%～15%),尖晶石二輝橄欖巖m/f為4.34～5.77,屬鎂質超基性巖,[M]=Mg/(Mg+<Fe>)介于0.821～0.925,[M]大于原始巖漿[M]值,接近殘留地幔巖[M]值(0.89～0.92)。巖石化學組分具有低硅(SiO2.2輝綠巖墻輝長巖類巖石由堆晶輝長巖和偉晶狀輝長巖及輝綠巖(墻)組成。輝長巖具韻律性結構;輝綠巖(墻)穿插在基性熔巖中,具有冷凝邊構造;堆晶輝長巖具有粒徑大小不一的淺色礦物和暗色礦物含量變化的堆晶構造。輝石為單斜輝石—普通輝石和透輝石,并產生角閃石化和綠簾石化。鏡下斜長石多發生鈉黝簾石化及絹云母化,糜棱巖化強烈并有搓碎現象。2.3蝕變強烈者：少數蝕變強烈者入鈣堿性巖區基性熔巖屬拉斑玄武巖系列巖石,少數蝕變強烈者落入鈣堿性巖區。其變異趨勢與深海拉斑玄武巖相近,除個別蝕變巖石外,SiO2.4牛邊緣蛇綠巖巖石組構硅質巖常夾于基性熔巖層中部或上部,顏色為灰白—黑灰色,花崗變晶結構。硅質巖中尚未發現放射蟲化石。牛圈子蛇綠巖各類巖石發育齊全,包括變質橄欖巖(尖晶石二輝橄欖巖、輝橄巖、輝石巖)、堆晶輝長巖(堆晶輝長巖、偉晶輝長巖)、基性熔巖(粒玄巖、細碧巖)、輝綠巖墻(群)及深海沉積物(硅質巖、泥質板巖及少量薄層灰巖)。為具洋殼性質的蛇綠巖。3年齡/年齡分布銣-鍶同位素測定結果(表1)、(圖3)。測定對象為基性熔巖(圖4),年齡為463±18Ma(1σ)。據王鴻禎(1990)地質年代表,其時代相當中奧陶世至晚奧陶世早期。鍶同位素初始值ΣSr為0.70649±0.0033(1σ),巖石嚴重受到殼層物質的混染和海水的污染。4巖石學和時代學牛圈子蛇綠巖套前人曾劃分為中上志留統公婆泉群和勒巴泉群兩套巖石。主要依據為:根據晚期左行走滑斷裂及韌性剪切作用將統一的蛇綠巖分開。牛圈子蛇綠巖Rb-Sr同位素等時線年齡與洗腸井蛇綠巖根據硅質巖放射蟲所厘定的時代一致,時代相當中奧陶世至晚奧陶世早期,這表明洗腸井蛇綠巖與牛圈子蛇綠巖屬同一時代同一洋盆蛇綠巖,只是受到后期阿爾金左行走滑斷裂的影響將其錯開。牛圈子蛇綠巖與西部的紅柳河蛇綠巖,亦以阿爾金左行走滑斷裂組將其分割而偏南。紅柳河蛇綠巖時代