%87绿岩--来自两种不同地幔橄榄岩的证据

第24卷第5期 2005年9月 岩石矿物学杂志 ACTAP】朗限0LOGICAl『r MINERALOGICA VoI．24．No．5 Sep．，2005 西藏班公湖存在MOR型和SSZ型蛇绿岩 ——来自两种不同地幔橄榄岩的证据 史仁灯1一，杨经绥1，许志琴1，戚学祥1 (1．中国地质科学院地质研究所，北京100037；2．南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室， 江苏南京210093) 摘要：在班公湖一怒江蛇绿岩带的西端日土出露两种不同的地幔橄榄岩：①角砾状方辉橄榄岩，由80％橄榄石(Fo =90．76--91．84，平均91．09)、15％斜方辉石(Mg#=90．97～91．41，平均91．16)、2％单斜辉石(Mg#=93．24～ 94．60，平均93．96)、3％棕色尖晶石(Cr#=0．20～0．25，平均0．23<0．60)和磁铁矿组成，以低MgO(41．41％～ 42．02％)、高仙Q(1．63％～1．94％)、Cao(1．34％～1．60％)和Ti(133．04～134．52gg／g)为特征，亏损REE，EREE 为球粒陨石的17％～22％，估算其为原始地幔岩经过10％～15％部分熔融的残留物；②块状方辉橄榄岩，由85％橄 榄石、13％斜方辉石、2％红褐色尖晶石(Cr#=0．69～0．74，平均0．71>0．60)和磁铁矿组成，不含单斜辉石，相对于 角砾状方辉橄榄岩，高MgO(42．96％--44．69％)，低A12Q(0．23％～0．61％)、Q【0(0．08％～O．11％)和Ti(68．55～ 68．82vg／g)，强烈亏损REE，EREE仅为球粒陨石的3％--5％，估算其为原始地幔橄榄岩经过30％--40％部分熔融 的残留物。初步研究认为角砾状方辉橄榄岩是古大洋岩石圈在板块汇聚过程中构造侵位于缝合带中的残留物，是 MOR型蛇绿岩的地幔橄榄岩；块状方辉橄榄岩是古大洋岩石圈在俯冲消减过程中再度发生熔融的残留物，是SSZ 型蛇绿岩的地幔橄榄岩，这与本区发育MOR型蛇绿岩熔岩一洋中脊拉斑玄武岩(P．MORB)和SSZ型蛇绿岩熔岩一玻 安岩(Boninite)是一致的。 关键词：方辉橄榄岩；MOR型蛇绿岩；SSZ型蛇绿岩；班公湖；西藏 中图分类号：P588．12+5 文献标识码：A 文章编号：1000—6524(2005)05—0397—12 RecognitionofMOR-andSSZ·typeophiolitesintheBangongLakeophiolite l雠lange，westernTibet：evidencefromtwokindsofmantleperidotites SHIRen-denga一，YANGJing-suil，XUZhi—qinlandQtXue-xiangI (1．InstituteofGeology，CAGS，Beijillg100037，China；2．StateKeyLaboratoryofMineralDepositResearch NanjingUniversity，Nanjing210093，China) Abstract：TwokindsofmantleperidotitesarerecognizedinRutogatthew鹤telTtmostpartoftheBangongLake——Nujiangophiolite mdangeinTibet．Oneisflbrecciformharzburgite，composeClofatx)ut80％olivinewithFo90．76～91．84，91．09Onaverage，15％ orthopyroxenewithMg#90．97--91．41，91．16onaverage，2％clinopyroxenewithMg#93．24--94．60，93．96onaverage，and 3％magnetiteandlightbrownchromiumspinelwithCr#0．20～0．25，0．23onaverage(10werthan0．60)，andcharacterizedby lowMgO(41．41％--42．02％)，high鹏0b(1．63％～1．94％)，CaO(1．34％～1．60％)andTi(133．04--134．52tjg／g)，and depletionofREEwithEREEbeing0．17～0．22timesthatofehondrite．Majorandtracedementcharacteristiesindicatethatthe brecciformharzburgiteisrestiteresultingfrom10％～15％partialmaltingofprimitivemande．Theothertypeismassiveharzburgite withoutclinopyroxene，composeClofabout85％olivine，13％orthopyroxene，and2％magnetiteandred-brownchromiumspinel withCr#0．69--0．74，0，71onaverage(higherthan0．60)．Incontrasttothebreceifolrnhamburgite，themassiveharzburgiteis characterizedbyhighMgO(42．96％--44．69％)，lowa1203(0．23％--0．61％)，Q10(0．08％--0．11％)andTi(68．55～68．82 收稿日期：2004—12—10；修订日期：2005—06—23 基金项目：国家自然科学基金重大国际合作项目(49732070)；国土资源部国际合作与科技司十五重点项目(20010101) 作者简介：史仁灯(1969一)，男，博士，副研究员，从事岩石地球化学研究，E-maihShirendeng@sohu．com。 万方数据 398 岩石矿物学杂志 第24卷 ttg／g)，andconsiderabledepletionofRISE，with习REEbeing0．03～0．05timesthatofchondrite．Majorandtracedementcharac— teristicssuggestthatthenlassiveharzbttrgiteisrestiteformedby30％--40％partialmaltingoftheprimitivemantle．Itisprdiminar— ilyheldthatthebreeciformharzburgiteisrestiteofancientoceaniclithosphereemplacementintheorogenyzone，andthatthemassive harzburgiteisrestiteformedbyanotherpartialmaltingofresidualperidotitesduringthesubductionofancientoceaniclithosphere． TheyaretypicalmantleperidotitesofMOR-andSSZ-typeophiolite，respectively，andconsistentwiththetwotypesoflavasinBan— gongLakeophiolitem61ange，i．e．，p-M0衄andBoninite． Keywords：harzburgite；MOR-typeophiolite；SSZ-typeophiolite；BangongLake：Tibet 蛇绿岩是一种可以与现代大洋岩石圈对比的镁铁一超镁 铁质岩石组合，是古大洋岩石圈在造山带中的残留，并被广泛 应用于全球板块构造系统的研究(Gass，1968；Deweyand Bird，1971；ColemanandKeith，1971；MooresandVine，1971； MooresandJackson，1974；Kidd，1977)。随着蛇绿岩研究程度 的不断深入及其与深海钻探 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 (D6DP)和大洋钻探计划 (0DP)研究成果的对比，有观点认为只有少数蛇绿岩是大洋 扩张脊(MOR)的产物，而多数蛇绿岩代表板块俯冲消减带上 (SSZ)的岛弧和弧后盆地、大陆边缘盆地等小洋盆，于是 Pearee等(1984)将蛇绿岩分为MOR型和SSZ型。其中，地 幔橄榄岩是一个重要的判别标志，MOR型蛇绿岩的地幔橄榄 岩一般为含单斜辉石的方辉橄榄岩，副矿物尖晶石的Cr#低 于0．60，LREE为亏损型；而SSZ型蛇绿岩的地幔橄榄岩主 要为方辉橄榄岩，副矿物尖晶石的Cr#高于0．60(Dickand Bullen，1984)，LREE富集(EJthoneta1．，1982，1992；鲍佩声 等，1992；王希斌等，1995，1996)。 但是，在造山带中出露的蛇绿岩并不是如上述的MOR 型和SSZ型那么简单，往往很复杂，并非具单一的某种形式， 往往一个超镁铁岩体中同时出现高Cr#和低Cr8尖晶石相橄 榄岩以及高Mg#和低Mg#指数的橄榄石、斜方辉石和单斜 辉石等，有时出现高Fo的方辉橄榄岩和低Fo的纯橄岩以及 具不同REE(1．REE亏损、富集等)配分模式的橄榄岩同时出 露在一个岩体中，这可能是多阶段部分熔融的产物(Dickand Bullen，1984；王希斌等，1995，1996)。另外，有研究认为这种 现象是地幔交代作用的产物NavonandStolper，1987)，但是 这种所谓的地幔交代作用是含糊不清的，至少缺乏可信的证 据(Melchereta1．，2002)。也就是说，这种广泛分布于造山带 中的代表不同熔融程度的高Cr#和低Cr#尖晶石相橄榄岩同 时出露在一个蛇绿岩带中的现象还有待进一步研究。 目前，有关班公湖蛇绿岩类型和形成构造环境的认识还 存在较大分歧，Yang等(1991)根据班公湖蛇绿岩上部熔岩具 P-MORB特点，推测该蛇绿岩形成于类似大西洋中脊的环境； 王希斌等(1987)认为该蛇绿岩是发育在弧后盆地环境，而张 旗等(1985)根据该蛇绿岩带东段丁青出露有玻安岩认为蛇绿 岩形成于洋内岛弧；史仁灯等(2004)最近在该蛇绿混杂岩中 发现玻安岩，进而推测该蛇绿岩在构造侵位过程中曾经发生 过洋内俯冲作用，暗示蛇绿岩可能形成于类似西太平洋IBM 带(Izu—Bonin—Mariana)弧前环境。因此，研究出露在班公 湖蛇绿岩带中的两种不同地幔橄榄岩，对识别班公湖蛇绿岩 类型，研究成因构造背景，探讨古大洋岩石圈产生、发展和俯 冲消减过程均具有重要意义。 1地幔橄榄岩产出的地质背景 班公湖一怒江蛇绿岩带向西延伸到克什米尔，向东南沿怒 江河谷延伸出西藏，在我国境内长达2000多公里，是青藏高 原多条缝合带中的一条，是新特提斯蛇绿岩的东延部分(Gi— rardeaueta1．，1984；Zhangeta1．，2003)。班公湖蛇绿岩位 于该带西端，分布于班公湖以南、El土县城北约10km(图1)， 出露较为完整，主要由地幔橄榄岩、堆晶辉长岩、辉长岩、辉绿 岩墙、枕状熔岩和块状熔岩组成。其中熔岩有两套：一是具 P-MORB特点的角砾状和块状熔岩，上覆硅质岩中放射虫的 时代为中一晚侏罗世(Yangeta1．，1991)；另一是玻安质的玄 武安山岩一安山岩(史仁灯等，2004)，二者呈断层接触。蛇绿 岩构造侵位在侏罗纪砂岩、页岩地层中，侏罗纪地层与夹杂在 其中的外来的二叠纪灰岩岩块构成滑混层(olistostrome) (Yangeta1．，1991)，蛇绿岩与该滑混层及其他岩石一起构成 班公湖蛇绿混杂岩。蛇绿岩中的地幔橄榄岩主要是方辉橄榄 岩，含少量的纯橄岩。方辉橄榄岩有两种：一是角砾状方辉橄 榄岩，呈构造角砾岩的形式产出，出露宽度约100m，构造角 砾大小不等，大者直径达到5ITI以上，小者则几厘米，胶结物 为钙质；另一种是块状方辉橄榄岩，出露在角砾状橄榄岩的西 南边，与角砾状橄榄岩呈断层接触，出露宽度约150m(图2)。 地幔橄榄岩均未发生强烈的变形，未发现代表大洋慢速扩张 形成的橄榄岩糜棱岩(peridotitemylonites)(Jarasloweta1．， 1996)。 2岩石学和矿物学特征 2．1岩石学特征 (1)角砾状方辉橄榄岩已中等程度蛇纹石化，有新鲜 橄榄石、斜方辉石和单斜辉石残留，据残留晶体推测橄榄石和 斜方辉石的含量分别为80％和15％。由于蛇纹石化影响，新 鲜橄榄石颗粒呈孤岛状残留，最大粒径约0．5mm；斜方辉石 绢石化较弱，颗粒直径介于1～5rnlTl，大部分为港湾状，具典 型的部分熔融残余结构(图3a)；单斜辉石含量2％左右，半 自形粒状。副矿物主要是尖晶石和磁铁矿，尖晶石呈半白形一 万方数据 第5期 史仁灯等：西藏班公湖存在MOR型和SSZ型蛇绿岩——来自两种不同地幔橄榄岩的证据 399 匿圈T第er三纪tiaD'黧滕j。慧。心。。。。 K I早自垩世砂囊和砾岩L二∑J1．owefcretaceoussandstoneandconglolnerate 网燕山期闳长岩 l：士：士：|Yanshaniandiorite 圈慧隰晒一 厂■]晚自垩世砂岩．砾岩和页岩 l：：．：ⅢPperCretaceoussandstoneandconglomerate 『1_习晚侏罗世砂岩、砾岩和页岩 k．．：：‘lUpperJurassicsandstone．coilglonletateandshale 罔镁铁～超镁铁岩块L—--Jl。|Itrabasic—basicrocks 园黥 图1西藏班公湖蛇绿混杂岩大地构造位置(a)和蛇绿岩块分布地质简图(b) Fig．1SchematicmapoftheBangongLake—NujiangRiversuturezone(a)andthedistributionoftheBangong Lakeophiolite(b)inthenorthernTibet，China 他形粒状和浸染状(图3b)，棕色，含量3％，最大粒径可达5 rfllTl，边缘磁铁矿化；磁铁矿主要沿橄榄石的蛇纹石化边缘分 布，是橄榄石蛇纹石化的产物。 (2)块状方辉橄榄岩已强烈蛇纹石化，无新鲜橄榄石 和斜方辉石残留，根据斜方辉石的残留晶形推测其含量在 13％左右，具部分熔融残留的港湾状结构(图3c)。橄榄石全 部网格状蛇纹石化，推测橄榄石含量85％左右。副矿物有尖 晶石和磁铁矿，尖晶石呈半自形一他形粒状，含量1％，红褐色 (图3d)，不同于角砾状方辉橄榄岩中的尖晶石；磁铁矿(1％) 与角砾状方辉橄榄岩中的一样，均属蛇纹石化的产物。块状 方辉橄榄岩不含单斜辉石，指示其熔融程度高于含单斜辉石 的角砾状方辉橄榄岩(Jaqueseta1．，1980；Dieketa1．，1984； BakerandStolper，1994；GaetaniandGrove，1998)。 2．2矿物学特征 矿物化学成分分别在国土资源部矿产资源研究所和南 京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室的电子 探针室完成，所用仪器均为日本电子公司JXA-8800M型电子 探针，工作电流为10-A，加速电压为15kV， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 结果见表 1、2和3。 角砾状方辉橄榄岩中的橄榄石FO值为90．76～91．84， 平均91．09，为镁橄榄石。斜方辉石的M98值为90．97～ 91．41，平均91．16，为顽火辉石。它们均具极窄的变化范围， 并且橄榄石的Fo值与斜方辉石的M98值非常接近，不同于 具有较宽成分变化范围的堆晶橄榄岩中的橄榄石和斜方辉 石，这是熔融残留地幔橄榄岩中矿物的典型特征(Dick，1977； Komoreta1．，1990)。尖晶石的M98值为68．65--76．33，Cr# 值为0．20--0．25，表现为高Mg#低Cr#的特点，这是熔融程 度较低的地幔橄榄岩中尖晶石的特征(DickandBullen，1984； Komoreta1．，1990)。在橄榄石Fo一尖晶石Cr#图解(Olivine- SpinelMantleArray)(图4a)中，角砾状方辉橄榄岩位于部分 熔融程度较低的下方，为原始地幔橄榄岩经过较低部分熔融 程度的残留物(Arai，1994)。在尖晶石的Cr#一M98图解上 (图4b)，角砾状方辉橄榄岩中的尖晶石也集中投在代表熔融 程度较低的左下角，与大西洋中脊670A孔中的深海橄榄石 中尖晶石的成分较为一致(Komoreta1．，1990)。角砾状方辉 橄榄岩中的橄榄石和尖晶石成分均显示了MOR型蛇绿岩地 幔橄榄岩的特点，即本区蛇绿岩中的角砾状方辉橄榄岩为 MOR型蛇绿岩的地幔橄榄岩。另外，角砾状方辉橄榄岩中单 斜辉石(透辉石)的Mg#值明显高于橄榄石和斜方辉石，这一 点不同于深海橄榄岩中的单斜辉石(Komoreta1．，1990)，其 可能受到俯冲过程中产生的高Mg岩浆影响，这需要做进一 步的工作。 块状方辉橄榄岩中尖晶石的M98值为50．63～58．38， Cr8值为0．69～0．74，显示出熔融程度较高的高Cr“低M98 万方数据 400 岩石矿物学杂志 第24卷 ————————～——～——————————————————————————————————————————一—— 团角砾状橄榄岩 团块状方辉橄榄岩医习辉长辉绿岩 圈断层 图2西藏班公湖蛇绿岩tIt地幔橄榄岩信手剖面(a)和野外产出特征(b和c) Fig·2Th。sketchcr。sssecti。n(a)andpb。t。s(bandc)ofthebrecciaandmassiVeperid。tites。ftheBang。ngLake。phi01ite t．N3 西藏班公湖蛇绿岩中地幔橄榄岩的娃微镜下结构和矿物特征 Fig-3MicrophotooftheharzburgitesintheBangongLakeophiolite 三孟盘案鉴童慧攫i特．1竖型幺蹙曩螋鍪姥鐾尉结构；b一角砾状方嬲j橄榄岩中、卜自形～他彤粒特和浸染状棕色火晶石：。一块状力．辉 橄榄岩中保留斜方辉11fi熔融残留结构的绢石；d～块状方辉橄榄岩t1，、}，自形他形粒状红菊色,／尖wl菖看。；茜i二顿旒著：’6px二菽彳森 石；Spl一尖品石；Bas一绢石；Serp一蛇纹石 ：■二orp!yroclaStl“ex‘?reswithsubhedralcrystalsoforthopyroxeneinamatrixofsmaller，anhedralolivinegfainsorserpentinein !№?阳∞mharzbu。gi，t。；b—Disseminatedspinelwithanhedral—subhedralcrystalsinthebrecciaharzburgite；c二Orthopyro；enewith 。mb8ymen‘texlure'：’eplacedbybastiteinthemassiveharzburgite；d—Theredbrowndisseminatedspinelrimmedwraith-magnetite ⋯them8881”。harzburgite；Ol—Olivine；Opx—Orthopyroxene；Spl—Spinel；BasBastite：Serp—Serpentine 。 万方数据 第5期 史仁灯等：西藏班公湖存在MOR型和SSZ型蛇绿岩——来自两种不同地幔橄榄岩的证据401 表1西藏班公湖蛇绿岩地幔橄榄岩中橄榄石电子探针成分 WB／％ Table1 ChemicalcompositionoftheolivineintheperidotiteoftheBangongLakeophioliteinthenorthernTibet Fo=100×Mg／(Mg+Fe)；其中10--13号样品在南京大学成矿机制研究国家重点实验室探针室分析。 表2西藏班公湖蛇绿岩地幔橄榄岩中斜方辉石和单斜辉石电子探针成分 伽B／％ Table2 ChemicalcompositionoftheOpxandCoxintheperidotiteoftheBangongLakeophioliteinthenorthernTibet M98=100×Mg／(Mg+Fe)，端员组分Wo、En、Fs为Minpet2．02计算结果，其中6--7和11--12号样品在南京大学成矿机制研究国家重点 实验室探针室分析。 的特点(DickandBullen，1984；Komoreta1．，1990)。由于块 状方辉橄榄岩强烈蛇纹石化，所以没有橄榄石的电子探针成 分，但是根据岩相观察和全岩化学成分Mg#值高于角砾状方 辉橄榄岩，估测橄榄石的Fo值比角砾状方辉橄榄岩中橄榄 石高1％左右，因此图4a中块状方辉橄榄岩的Fo值为估测 值，虽然不准确，但是尖晶石的Cr#值准确，所以不影响讨论 地幔橄榄岩的熔融程度。在图4b上，块状方辉橄榄岩中尖晶 石投在SSZ蛇绿岩和玻安岩以及原始弧(primitivearc)熔岩 中尖晶石成分区(Bridgeseta1．，1995)，代表的是熔融程度较 高的地幔橄榄岩，这与图4a的结果一致，并且与东地中海土 耳其PK蛇绿岩地幔橄榄岩中尖晶石成分(Parlaketa1．， 2002)较为接近， 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 块状方辉橄榄岩为Ssz型蛇绿岩的地 幔橄榄岩。 3地球化学特征 样品的化学成分测试在国土资源部国家地质测试中心完 成，主量成分si02、A1203、TFe203、CaO、Na20、K20、MgO、 万方数据 4 0 2 岩 石 矿 物 学 杂 志 第 2 4 卷 。 $ 求 蕈 ： $ 鞲 删 繇 啉 《 恻 聪 圃 状 苣 幕 $ 奄 餐 扑 K 倏 怔 挝 喏 妻 } 妒 ∞ o n 七 b 掉 一 眯 好 琳 # 卜 褪 $ N + 烈 餐 求 粗 n 摊 子 ¨ 型 ‘ ( 乏 + J 3 ) ＼ 6 i 弋 o ‘ ( + 。 出 + ∞ 至 一 ＼ 邕 、 I × 0 0 ． 【 i 。 ∞ 至 。 撼 。h．。_Ih．。。h．。。h．。。h．。口。．。目h．。nh．。nn．。NN．。。N．。nN．。nN．。nN．。_IN．。nN．。NN．。NN．。NN．。t，N．。nN．。l⋯⋯叫引l|剖 n■蕊等．器∞c．∞n餮口n舍．器旨岛口∞．_【n∞■Nnn口．。n∞∞．芝。∞．饕g．高。●芝譬．∞口器．69口∞．口口含．。h_【I．0h∞口．譬_【∞．夏cc．口h。一芝 #莹 豺．口西。节@@。@．∞a￡9．∞西磊．口a譬．8'【_I∞．00_【。●。。_I芝．譬N●∞口cc．口口口鼍86。_【．_【。_【N节。。_【口崎．。。_【荨．8_【口。．。。'【'【■a口_【∞．口@∞口．∞口譬．@口口鼍昏a 冥蘧 00．。 。。．。 。。．。宕．。8．。。。．。()。．。 oo．。 。。．。 。。．。 00．。 。。．。 。。．。 。。．。。。．。 。。．。 。。．。 。。，。 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罨。事。舍．。譬。∞。．。口。．。警。譬。口。．。n。．。N。．。聋。N。．。暑。N。．。警。c0’。备。萼。zo。萼。N。．。 篁H、 N。．。 N。．。 =．。 兽．。鲁．。兽．。g．。N。．。oo．o 8．。n。．。N。．。00．。 吕．。 _【。．。 N。．。 N。，。 n。．。 ￡．。．【。．。 。。．。 00．。 爿舅 N N _【N 。 N 西_I ∞_【 卜'【 心_【 n 一 寸'【 n_【 N 一 一一。H@∞卜 心n寸nN_【 N竹_l，≯'【o n寸_【．≯_【o on_【．净_【一一 nn_【．≯_【o 寸n_【．≯一。 一剥Nss一求郓鼙齄椒箕誊 一剥薹√苫一昶辗鼙齄椒葵雷嫒 咿世 咿骠 恒昶 96＼∞昌 至每_ualI蓦_aIl_uI尝IoIqdo喜一暑110嚣IIBH aII_Jo兽善zad兰_盘II警Ⅷds∞暑Jog兽兽du善IB3_；至。 求餐末鞲怍脚烬咯球七b求豁鼙馨碧取：；鳟髫癀窜拳挺陋n琳 no暑鼻-L 万 方 数 据 第5期 史仁灯等：西藏班公湖存在MOR型和SSZ型蛇绿岩——来自两种不同地幔橄榄岩的证据403 #- U g 博 喀 裂 橄榄石的Fo 1．O O，8 言o·6 U U 0．4 0．2 田 {|!|| §盘|E ⑥， y“沁⋯a．rzh商g把 。块状方辉橄榄岩 0 100 80 60 40 20 0 100×Mg／(Mg+Fe) 图4西藏班公湖蛇绿岩中地幔橄榄岩中尖晶石的Cr8一橄榄石的Fo判别图解(a)和尖晶石的Cr#一M98判别图解(b) Fig．4DiscriminationdiagramforCr8ofSpinel—FoofOlivine(a)andCr8一M98inspinel(b)ofthebrecciaand massiveharzburgitesintheBangongLakeophiohte Ti02、MnO、P205用x射线荧光光谱法(Ⅺ心)测定，并用等离 子光谱和化学法进行检验，FeO、H20、C0l用化学法测定，微 量元素中的v、Cr、Co、Ni、Sr、Zr、Nb、Ta、I-If、Ba、Th、U等元素 用XRF和酸溶等离子质谱法(ICP—MS)测定，稀土元素用 ICP—MS法测定，其中Nb、Ta、zr、I-If用碱溶法、沉淀酸提取， 用等离子质谱法测定，测试结果见表4。 3．1主量成分和微量元素 扣除烧失量重新归一后，方辉橄榄岩的化学成分变化范 围较窄，在MgO相对主要元素Si02、A1203、CaO和微量元素 Ni、Cr、Co、Sc、V变异图解(图5)上表现为具有限的成分区 间。与McDonough和Sun(1995)给出的原始地幔岩相比，本 区方辉橄榄岩以富集MgO、Si02、Ni、Cr、Co等相容元素为特 征，其中si02在高压熔融条件下表现为相容元素地球化学行 为，而在低压熔融条件下为不相容元素(路凤香，1989)，强烈 亏损弛03、CaO、Sc、V等不相容元素。岩石的100×MgO／ (MgO+TFEo)比值变化范围为84．00～85．58，平均84．64， 与Coleman(1977)统计的其他地区蛇绿岩地幔橄榄岩的平均 值85较为一致。推测本区方辉橄榄岩为原始地幔岩的部分 熔融残留物，这与岩石的显微镜下结构特征是一致的。虽然 本区方辉橄榄岩的化学成分变化范围较窄，但是在主要氧化 物以及微量元素变异图解(图5)上，角砾状方辉橄榄岩和块 状方辉橄榄岩清楚地分布在两个连续的区间：角砾状方辉橄 榄岩表现为相对低MgO(41．41％～42．02％)、Si岛(45．66％ --45．84％)，高～，o{(1．63％～1．94％)、CaO(1．34％～ 1．60％)和TiOz(0．02％)；相对于角砾状方辉橄榄岩，块状方 辉橄榄岩高MgO(42．96％～44．69％)、Si02(45．75％～ 46．66％)，低A120{(0．23％～0．61％)、CaO(0．08％～ 0．11％)和Ti02(<0．01％)。岩石的MgO与Ni、Cr、CO等相 容元素及si02显示较好的正相关关系，而与Sc、V等不相容 元素及A1203、CaO为负相关关系。由于相容元素Ni、Cr、C0， 弱一中不相容元素sc、V、Ca、～和不相容元素Y、Ti、HREE在 俯冲过程中不受影响，Pearee和Parkinson(1993)称这些元素 为subductionconservationelements，所以这些元素能较为客观 地反映地幔橄榄岩的熔融程度。图5显示角砾状方辉橄榄岩 较块状方辉橄榄岩距离PM(primitivemantle)近，说明前者的 熔融程度低于后者，这与微量元素Ti的含量是一致的。一般 认为Ti含量越低，熔融残留物的熔融程度越高(Parkinsonand Pearce，1998)。角砾状方辉橄榄岩的Ti含量为133．04～ 134．5ttg／g，块状方辉橄榄岩的Ti含量为68．5～68．8肛g儋， 显示块状方辉橄榄岩的熔融程度高于角砾状方辉橄榄岩。 3．2稀土元素 地幔橄榄岩的球粒陨石 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化稀土元素配分模式见图 6。图6清楚显示角砾状方辉橄榄岩和块状方辉橄榄岩的 REE总量均远低于球粒陨石。角砾状方辉橄榄岩稀土元素 总量是球粒陨石的17％～22％，其中重稀土元素(HREE)是 球粒陨石的60％～80％，轻稀土元素(I．REE)是球粒陨石的 10％，(La／Sm)N为1．51～1．68，(La／Yb)N为0．13～0．16 (<1)，(Gdm)N为0．24--0．27(<1)，属王希斌等(1995)总 结的烟斗型和Melcher等(2002)总结的2．3a型REE配分模 式；块状方辉橄榄岩稀土元素总量是球粒陨石的3％～5％， 其中HREE是球粒陨石的8％～20％，LREE是球粒陨石的 8％～9％，(La／Sin)N为5．04～6．03，(La／Yb)N为1．20～ 万方数据 岩石矿物学杂志 第24卷 表4西藏班公湖蛇绿岩中地幔橄榄岩的主量元素 ('．，B似J和微量元素(wB／10—6)分析结果 Table4 Chemicalcomposition(’‘’B／％)andtraceelement abundance(Ⅵ’B／10—6)oftheharzburgite intheBangongLakeophiolite Mg#84．09 ∑REE／球粒陨石0．21 (I_／Yb)N0．13 (C讨／Yb)N0．27 (La／Sm)N1．51 84．34 0．17 0．16 0．24 1．68 84．00 O．22 0．13 O．27 1．51 84．76 0．03 1．83 0．69 5．20 85．58 0．03 1．20 0．45 5．04 85．09 O．05 1．35 0．72 6．30 注：M98=100×MgO／(MgO+TFeO)。 1．83(>1)，(Gd八m)N为0．45～0．72(<1)，属王希斌等 (1995)的V型和Melcher等(2002)总结的3．3a型REE配分 模式。它们均是蛇绿岩地幔橄榄岩常见的REE配分模式。 由于HREE在俯冲过程中不受影响，所以可以较好地反映地 幔橄榄岩的部分熔融程度(PearceandParkinson，1993；Ozawa andShimizu，1995；Melchereta1．，2002)。从图6中可知块 状方辉橄榄岩HREE含量低于角砾状方辉橄榄岩，即块状方 辉橄榄岩的熔融程度较高。根据Melcher等(2002)的原始地 幔岩的分离熔融模式估算，角砾状方辉橄榄岩的熔融程度为 10％～15％，块状方辉橄榄岩为30％～40％。依据稀土元素 得出的结论与岩相学观察结果、副矿物尖晶石成分判断结果 以及全岩主量成分和微量元素分析结果均一致。 4讨论和新认识 继Coleman在Pengrose会议将蛇绿岩定义为一种可以与 现代大洋岩石圈对比的镁铁一超镁铁质岩石组合(地幔橄榄岩 +堆晶岩+岩墙群+熔岩以及深海沉积硅质岩等)以来，全球 蛇绿岩的研究对板块构造学说的发展起到了积极的推动作 用。随着深海钻探计划(DsDP)和大洋钻探计划(ODP)研究 成果以及造山带中蛇绿岩的研究不断深入，发现蛇绿岩，特别 是东地中海塞浦路斯(Cyprus)的特罗多斯(Troodos)蛇绿岩， 与现代大洋岩石圈在矿物、岩石地球化学方面存在较大差异。 20世纪70～80年代之间的多次蛇绿岩与大洋岩石圈的国际 研讨会认为多数蛇绿岩并不能直接代表大洋岩石圈，而代表 板块消减带(Ssz)上的岛弧和弧后盆地、大陆边缘盆地等小 洋盆的物质。进而Pearce等(1984)在前人研究基础上，依据 形成的构造环境将蛇绿岩分为形成于洋中脊的MOR(Mid- OceanRidge)型蛇绿岩和形成于俯冲带上的SSZ(Supra—Sub— ductionZone)型蛇绿岩。Robertson(2002)沿此思路系统地研 究了东地中海蛇绿岩，并在20世纪80年代研究的基础上深 入研究MOR型和SSZ型蛇绿岩的形成过程，并分析了二者 在岩石学、矿物学和地球化学方面的区别标志以及对应的构 造环境，进一步认为： 形成于洋中脊的MOR型蛇绿岩的上部火山岩一般为大 洋拉斑玄武岩(MORB)(Pearceeta1．，1984)。堆晶岩的组成 为纯橄岩、橄长岩和橄榄辉长岩(Ekhoneta1．，1982，1992)， 即岩浆结晶顺序为橄榄石(01)一斜长石(P1)一单斜辉石(Cox) (Pearceeta1．，1984)，并且橄榄石的M98值高于斜方辉石 (斜方辉石的Mg#值甚至低于74)和单斜辉石(甚至低于 82)。地幔橄榄岩一般为二辉橄榄岩，含有少量的纯橄岩和方 辉橄榄岩，一般不发育大型的铬铁矿床(Pearceeta1．， 1984)，并且LREE亏损，副矿物尖晶石的Cr#值低于0．60 (DickandBuUen，1984)。 形成于俯冲带上的SSZ型蛇绿岩的上部火山岩为岛弧 拉斑玄武岩(IAT)和玻安岩(Boninite)系火山岩(Pearceet 以．，1984)。堆晶岩组成为纯橄岩、异剥橄榄岩、单斜辉石 岩、二辉石岩和辉长岩(Elthoneta1．，1982；1992)，即岩浆结 万方数据 第5期 史仁灯等：西藏班公湖存在MOR型和SSZ型蛇绿岩——来自两种不同地幔橄榄岩的证据405 述 爿 Q 巴 ≥ 娄 嘎 乏 ￥ 墨 鼋 已 ≥ 口 一 掣 ▲▲口 口十 + 一PM 。 t ．口口．r-1 一PM + ▲ ▲ 口口．n ▲▲ ‘一 一 五 PM 口 + 一 口口 w(MgO)／％ 全鑫孽鋈塞鉴鍪墼岩 I-1 一口块状方辉橄榄岩 口D一 ▲ 奎 一 PM + 一 ▲▲．口一一U 一- 一 PM 口 一 口 奎▲口 一 PM + + PM 一 0▲口 一 口 一 口 36 38 40 42 44 46 w(MgO)／％ 0 咛 o ≤ 含 Z ≥ 图5西藏班公湖蛇绿岩中地幔橄榄岩的主量元素、微量元素与MgO的变异图解 Fig．5ChemicalcompositionvariationofthebrecciaandmassiveharzburgitesintheBangongLakeophi91ite 晶顺序为橄榄石(01)一单斜辉石(Cpx)一斜方辉石(Opx)一斜长 石(P1)(Pearce甜a1．，1984)，并且斜方辉石、单斜辉石和橄榄 石的M98值较为接近。地幔橄榄岩类型主要为方辉橄榄岩， 并且具LREE富集的V型稀土配分模式，世界上大型的铬铁 矿床均产在该类型的蛇绿岩中(Pearceeta1．，1984)，地幔橄 榄岩中副矿物尖晶石的Cr8值高于0．60(DickandBullen， 1984)。 总之，不论在地幔橄榄岩、堆晶岩、辉绿岩墙群以及上部 熔岩，还是在矿物成分、全岩地球化学等方面，MOR型和SSZ 型蛇绿岩均存在明显区别，其中地幔橄榄岩和熔岩是判断 SSZ型蛇绿岩不可或缺的部分。由于SSZ型蛇绿岩代表的是 俯冲带(Supra-SubductionZone)上的弧前或是弧后盆地，而现 代弧前环境(如IBM弧前)和弧后盆地(LauBasin)的钻探资 料表明堆晶岩和辉绿岩墙群并不如洋中脊发育(Saunderand Tamey，1984)，所以SSZ型蛇绿岩可以不发育堆晶岩和辉绿 岩墙群。 班公湖蛇绿混杂岩中存在一套MOR型蛇绿岩的堆晶 岩、辉绿岩墙和熔岩(Yangeta1．，1991)。本区角砾状方辉 橄榄岩中副矿物尖晶石的Cr#值为0．20～0．25(平均0．23， <0．60)和HREE的配分模式与深海橄榄岩较为一致，指示 角砾状方辉橄榄岩形成于洋中脊环境。唯一不同的是，角砾 状方辉橄榄岩的I，REE是富集的，而深海橄榄岩是亏损的，可 能这是大洋岩石圈在俯冲过程中再熔融形成的熔浆与之再反 应的结果(Parkinsonela1．，1992；Pearceeta1．，1992)。有研 究表明这种亏损的地幔橄榄岩只需要约1％的富集LREE等 不相容元素的熔体加入即可改变REE配分模式(Parkinson andPearce，1998)，而HREE是受部分熔融程度控制的 (Melchereta1．，2002；PearceandParkinson，1993；Ozawaand Shimizu，1995)，所以本区角砾状方辉橄榄岩是MOR型蛇绿 岩的地幔橄榄岩。一般认为MOR型蛇绿岩的P—MORB熔岩 咖 湖 鲫 枷 瑚 咖 姗 咖 枷 姗 蝴 ∞ 加 ∞ 。 ， 。 3 2 2 2 2 2 l 2 2 2 2 ● ● l 8 ● ● 5 万方数据 岩石矿物学杂志 第24卷 m 隧 樊 誉 协 求 0．0l 0．00l 原始地幔岩的分离部分熔融模式 LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu▲玺㈣装 n块状方辉橄榄岩‘。Massiveharzburgite 图6西藏班公湖蛇绿岩中地幔橄榄岩的稀土元素配分模式 Fig．6Chondrite-normalizedREEpatternsofthebreccia andmassiveharzburgitesintheBangongLakeophiolite —般形成于慢速扩张的类似大西洋洋中脊的构造环境 (ParkinsonandPearce，1998)，而在慢速扩张脊(例如大西洋 和印度洋扩张脊)处形成的橄榄岩主体是橄榄岩糜棱岩 (Jarasloweta1．，1996)，而本区未发现橄榄岩糜棱岩，这可能 是在俯冲过程中被改造的结果，与角砾状方辉橄榄岩的地球 化学特点是一致的。 另外，在班公湖蛇绿混杂岩中还存在熔融程度更高的块 状方辉橄榄岩，其REE比角砾状方辉橄榄岩更亏损，副矿物 尖晶石的Cr8值介于0．69--0．74(>0．60)，指示其形成于俯 冲带上。与角砾状方辉橄榄岩一样，其LREE是富集的，可能 是由于在俯冲过程中受到熔体的交代作用，这与本区的玻安 岩富集LREE一致(史仁灯等，2004)。也就是说，抽取出P— MORB的地幔橄榄岩在俯冲过程中再度发生部分熔融形成 块状方辉橄榄岩，其熔浆可能就是玻安岩的原始岩浆。 班公湖蛇绿混杂岩中的这种高度亏损具有烟斗型和V 型REE配分模式以及Cr#变化范围较大的地幔橄榄岩与 IBM(Izu—Bonin—Mariana)弧前地幔橄榄岩极为相似 (ParkinsonandPearce，1998)，而且同样都有玻安岩系火山岩 的出露(CraMordeta1．，1989；Pearceel、a1．，1992；vander Laaneta1．，1992)，推测班公湖一带的古大洋扩张脊与大西 洋和印度洋相似，扩张速率较慢，而在板块汇聚边缘发生了类 似西太平洋的Izu—Bonin—Mariana的洋内俯冲作用，古大洋 完全消失后形成的缝合带上保存了MOR型和SSZ型蛇绿岩 (图7)。这种在缝合带中同时保存MOR型和Ssz型蛇绿岩 图7西藏班公湖MOR型和SSZ型蛇绿岩的形成构造背景示意图 Fig．7DiagrammaticmapshowingtheformingenvironmentoftheBangongI五keMOR-andSSZ—type ophiolitesinnorthernTibet 在大洋中脊处形成MOR型蛇绿岩，在洋内俯冲带上的弧前扩张处形成SSZ型蛇绿岩 MOR—typeophioliteformedinthemid—oceanriage，SSZ-typeophioliteproducedbytheintra-oceansubduction 的实例与菲律宾(Yumuleta1．，1998)以及东地中海蛇绿岩 带的塞浦路斯Troodos(Portnyagineta1．，1997；Rohertson， 2002)、希腊Pindos(Robertson，2002；S，accaniandPhotiades， 2002)、南阿尔巴尼亚Voskopoja蛇绿岩(Robertson，2002； Hoecketa1．，2002)均较为相似。 致谢 部分矿物成分测试得到南京大学地球科学系王 汝成教授的大力支持和帮助，在此表示感谢。 Reference Arais．1994．Compositionalvariationofolivine—ehronlianspinelinMg- richmagmasasaguidetotheirresidualspinelperidotite[J]．Journal ofVolcanologicalThermalResearch，59：279--293． BakerMBandStolperEM．1994．Detemainingthecompositionofhigh- pressuremantlemeltsusingdiamondaggregates[J]．Geochimicaet CosmochimicaActa．58：2811～2827． 万方数据 第5期 史仁灯等：西藏班公湖存在MOR型租SSZ型蛇绿岩——来自两种不同地幔橄榄岩的证据407 BaoPeisheng，WangXibin，PengGenyong，eta1．1992．Studyonmin— eralizationconstraintsandassessmentoforepotentialofmain chrome-bearingrockbodiesinwesternJunggar[J]．Bulletinofthe InstituteofGeology，ChineseAcademyofGeologicalSciences，24： 1～177(inChinese)． 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