西藏獅泉河地區(qū)與蛇綠巖伴生的硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征及形成環(huán)境分析

王艷凱，劉二情，畢志偉，張建珍，王 強(qiáng)，吳 洋，李 鑫

河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，河北 廊坊 065000

0 引言

獅泉河—永珠—嘉黎結(jié)合帶發(fā)育于班公湖—怒江結(jié)合帶和雅魯藏布江結(jié)合帶之間，該結(jié)合帶北西端出露于獅泉河地區(qū)，向南東經(jīng)拉果錯(cuò)、阿索、永珠、凱蒙及波密等地區(qū)。近年來隨著該帶內(nèi)地質(zhì)工作的不斷開展，獅泉河—永珠—嘉黎結(jié)合帶的構(gòu)造屬性引起了人們的廣泛關(guān)注，目前對(duì)于獅泉河—永珠—嘉黎結(jié)合帶的構(gòu)造屬性的認(rèn)識(shí)主要存在以下兩種觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為獅泉河—永珠—嘉黎結(jié)合帶為班公湖—怒江結(jié)合帶的一個(gè)重要分支，為班公湖—怒江結(jié)合帶的重要組成部分[1-3]；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為獅泉河—永珠—嘉黎結(jié)合帶是班公湖—怒江結(jié)合帶南側(cè)的一條獨(dú)立結(jié)合帶，為班公湖—怒江大洋巖石圈南向俯沖形成的弧后洋盆[4-7]。以上的研究成果基本都是通過對(duì)該結(jié)合帶內(nèi)不同地區(qū)蛇綠巖中的基性巖和超基性巖進(jìn)行研究所得到的，而作為蛇綠巖套中重要組成部分的硅質(zhì)巖的研究在該帶內(nèi)依然相對(duì)薄弱，僅對(duì)永珠地區(qū)蛇綠混雜巖帶中的硅質(zhì)巖做過相關(guān)的研究工作[7]。本文通過對(duì)獅泉河地區(qū)與蛇綠巖伴生的硅質(zhì)巖開展地球化學(xué)研究，以確定硅質(zhì)巖的形成環(huán)境，并結(jié)合蛇綠巖中的鐵鎂質(zhì)熔巖組分的地球化學(xué)特征，進(jìn)而研究獅泉河蛇綠混雜巖的形成環(huán)境，最終以期豐富獅泉河—永珠—嘉黎結(jié)合帶蛇綠巖中硅質(zhì)巖的相關(guān)研究工作。

1 地質(zhì)概況

獅泉河蛇綠混雜巖帶分布在西藏阿里地區(qū)境內(nèi)，經(jīng)拉梅拉山及獅泉河鎮(zhèn)北一線呈北西—南東向展布，延伸60 km以上；蛇綠混雜巖帶內(nèi)蛇綠巖套組合發(fā)育較為齊全，自下而上可見：變質(zhì)（多發(fā)生蛇紋石化和碳酸鹽化）超基性巖（純橄巖和斜輝橄欖巖等），堆晶輝長(zhǎng)巖和均質(zhì)輝長(zhǎng)巖，玄武巖（部分具枕狀結(jié)構(gòu)）和遠(yuǎn)洋深水沉積物（包括硅質(zhì)巖）。蛇綠混雜巖其上被早白堊世弄巴組和郎山組角度不整合覆蓋，帶內(nèi)出露一定面積的侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)侵入體，另外晚古生代地層（拉嘎組、昂杰組及下拉組）以相對(duì)穩(wěn)定有序的微陸塊的形式呈巖片狀與蛇綠混雜巖碰撞拼接，在帶內(nèi)斷續(xù)出露，蛇綠混雜巖中部被新生代拉分盆地分割為南北各部分（圖1）。

圖1 獅泉河地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖（據(jù)西藏日土縣約拉山1：5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查）Fig. 1 Schematic geological map of Shiquanhe area

獅泉河蛇綠混雜巖帶內(nèi)與蛇綠巖相伴生的硅質(zhì)巖多以巖塊的形式賦存于各種混雜巖基質(zhì)之中，出露面積均較小，多在幾個(gè)至幾十個(gè)平方米范圍之內(nèi)；少數(shù)以層狀產(chǎn)出于玄武巖之中，層厚較薄多十幾個(gè)至幾十厘米，二者構(gòu)成巖塊狀與其它不同類型的巖塊由不同級(jí)別和類型的斷層分割，構(gòu)成了復(fù)雜構(gòu)造巖塊組合體。另外在這些混雜巖塊邊部多卷入大小不一的超基性巖塊；具上述野外產(chǎn)出特征的硅質(zhì)巖代表了該區(qū)蛇綠巖殘存的上部組成部分（圖2）。

圖2 獅泉河蛇綠巖中硅質(zhì)巖的野外產(chǎn)出特征Fig. 2 Photographs showing outcrop features of the siliceous rocks from Shiquanhe ophiolitic melange

2 樣品準(zhǔn)備和分析

本文所用樣品中涉及獅泉河蛇綠混雜巖北部地區(qū)的5件硅質(zhì)巖樣品為西藏地勘局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)在進(jìn)行西藏噶爾地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)等6幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作[8]過程中所采集，本文對(duì)其地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析并綜合利用，上述樣品在西南冶金地質(zhì)測(cè)試中心完成分析測(cè)試，其中主量元素采用XRF（X射線熒光光譜儀）方法測(cè)定，測(cè)定精度為5%，微量和稀土元素采用等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）分析，含量大于10×10-6的元素測(cè)試精度為5%，小于10×10-6的元素精度為10%。此外獅泉河蛇綠混雜巖南部地區(qū)的三件硅質(zhì)巖樣品為作者在進(jìn)行西藏約拉山等4幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作過程中所采集，樣品的處理和測(cè)試均在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院實(shí)驗(yàn)室完成，樣品處理經(jīng)過粗碎、中碎、細(xì)碎等過程最后粉碎至200目，并保證樣品無污染，測(cè)試過程中主量元素采用x射線熒光光譜儀（XRF）分析，稀土和微量元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）分析，主量元素分析精度優(yōu)于3%，稀土和微量元素分析精度優(yōu)于5%。上述樣品的分析結(jié)果見表1、表2、表3。

表1 西藏獅泉河蛇綠混雜巖帶中硅質(zhì)巖主量元素分析結(jié)果（wt%）Table 1 Major elements analyses（wt%） of siliceous rocks from Shiquanhe ophiolitic me1ange

表2 西藏獅泉河蛇綠混雜巖帶中硅質(zhì)巖稀土元素分析結(jié)果（×10-6）Table 2 Rare earth element data（×10-6）of the siliceous rocks from Shiquanhe ophiolitic me1ange

表3 西藏獅泉河蛇綠混雜巖中硅質(zhì)巖微量元素分析結(jié)果（×10-6）Table 3 Trace element data （×10-6） of the siliceous rocks from Shiquanhe ophiolitic me1ange

3 地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

據(jù)前人研究成果，硅質(zhì)巖中Al2O3和TiO2的含量，可以作為硅質(zhì)巖中陸源物質(zhì)輸入多少的指標(biāo)，而Fe2O3的含量與洋中脊熱水組分活動(dòng)的強(qiáng)弱緊密相關(guān)[9-10]。本次研究工作所采集的硅質(zhì)巖樣品中SiO2含量為74%～97.75%，多數(shù)樣品（除YQ2～YQ4）高于純硅巖的SiO2含量（91%～99.8%）；Al2O3含量介于0.47%～10.25%之間，TiO2含量介于0.025%～0.22%之間，兩者的含量明顯與SiO2含量呈負(fù)相關(guān)性。

研究區(qū)硅質(zhì)巖樣品中Al/（Al+Fe+Mn）值為 0.45～0.8（平均值0.58），接近于純生物成因硅質(zhì)巖的比值（0.60）[11-12]，將硅質(zhì)巖樣品的數(shù)據(jù)投入到Al-Fe-Mn判別圖解（圖3）中，樣品點(diǎn)均落入圖解中的生物成因（非熱水）硅質(zhì)巖區(qū)域及其周邊，說明上述硅質(zhì)巖均屬于生物成因，未受或受熱水活動(dòng)較弱。

圖3 硅質(zhì)巖A1-Fe-Mn三角圖解（ 據(jù)Adachi等，1986）Fig. 3 Triangular Ai-Fe-Mn diagram of siliceous rocks

另外Al/（Al+Fe+Mn）的比值表現(xiàn)出隨陸源物質(zhì)的加入逐漸遞增的特點(diǎn)，由大洋中脊至大洋盆地最終至大陸邊緣，該數(shù)值0.00819至0.319最終升高到0.619[13]，本次研究工作中硅質(zhì)巖Al/（Al+Fe+Mn）平均值為0.58，接近大陸邊緣環(huán)境形成的硅質(zhì)巖的比值。研究區(qū)內(nèi)硅質(zhì)巖樣品的A1203/（A1203+Fe203）值介于0.672～0.968之間，高于洋中脊硅質(zhì)巖（＜0.4）以及大洋盆地硅質(zhì)巖的數(shù)值（0.4～0.7），與大陸邊緣硅質(zhì)巖（0.5～0.9）變化范圍基本一致[14]；硅質(zhì)巖樣品Al/（Al+Fe）的值在0.45～0.78之間，平均值0.595，與大陸邊緣硅質(zhì)巖的數(shù)值（0.6）相當(dāng)[15]。此外研究區(qū)內(nèi)硅質(zhì)巖樣品的Si/A1=6.4～183.1，除YQ5數(shù)值（183.1）相對(duì)較高外，其他樣品均明顯低于純硅巖的Si/A1的數(shù)值（80～1 400）[16，17]，說明上述硅質(zhì)巖有較多的陸源物質(zhì)加入。將研究區(qū)內(nèi)硅質(zhì)巖的相關(guān)主量元素?cái)?shù)據(jù)投入相關(guān)判別圖解中（圖4），不難發(fā)現(xiàn)，在獅泉河蛇綠巖中采集的硅質(zhì)巖樣品基本都投在大陸邊緣區(qū)及其周緣，反映出研究區(qū)內(nèi)的硅質(zhì)巖主要形成于與大陸邊緣密切相關(guān)的構(gòu)造環(huán)境之中。

圖4 硅質(zhì)巖主量元素圖解（ 底圖據(jù) Murray，1994）Fig. 4 Major element discrimination diagram of siliceous rocks

3.2 微量元素

據(jù)前人研究表明硅質(zhì)巖中的V、Y、Ti、Ni和Cu含量隨硅質(zhì)巖形成環(huán)境具有規(guī)律性的變化，由洋中脊經(jīng)遠(yuǎn)洋盆地到大陸邊緣環(huán)境，V、Ni和Cu的含量逐漸降低，Y和Ti則逐漸增加[9]；獅泉河蛇綠巖中硅質(zhì)巖樣品的V=5.04×10-6～37.4×10-6，平均值為23×10-6，Ni=4×10-6～31.8×10-6，平均值為15.4×10-6，Cu=1.85×10-6～34×10-6，平均值為16.4×10-6，均小于或與大陸邊緣硅質(zhì)巖相應(yīng)值的含量相近（V=20×10-6，Ni=20×10-6～25×10-6，Cu=26×10-6）[9，14]，同樣反映了硅質(zhì)巖中較多陸源物質(zhì)的加入。硅質(zhì)巖V/Y=1×10-6～13.04×10-6，數(shù)值分布不均勻，但平均值（3.6×10-6），明顯高于大陸邊緣硅質(zhì)巖的平均值（1.96×10-6），多數(shù)數(shù)值與洋中脊（4.33×10-6）和大洋盆地硅質(zhì)巖（5.80×10-6）的數(shù)值相似[9，14]，另外硅質(zhì)巖Ti/V=5.6×10-6～69.9×10-6，平均值為28.9×10-6，與大洋盆地硅質(zhì)巖（Ti/V=25×10-6）的相關(guān)數(shù)值相近[9，14]。上述微量元素?cái)?shù)值總體顯示了獅泉河蛇綠巖中的硅質(zhì)巖的形成雖明顯受物源物質(zhì)的影響，但其形成環(huán)境并非典型的大陸邊緣環(huán)境，而是一個(gè)與大陸邊緣環(huán)境相似，但距離大陸仍有一定距離的環(huán)境。

3.3 稀土元素

對(duì)于研究區(qū)硅質(zhì)巖樣品的稀土元素配分模式圖（圖5），經(jīng)北美頁巖標(biāo)準(zhǔn)化的稀土模式配分圖表現(xiàn)為基本無Ce異常或弱Ce異常的平坦譜型圖，而經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土模式配分圖則表現(xiàn)為輕稀土富集并有較為明顯負(fù)Eu異常的右傾譜型圖，其與大陸邊緣環(huán)境形成的硅質(zhì)巖的相關(guān)譜型圖吻合度較高[17]。上述稀土元素指標(biāo)和譜型圖均表明研究區(qū)硅質(zhì)巖的形成與大陸邊緣環(huán)境關(guān)系密切，但并不完全吻合，尚與大陸邊緣環(huán)境存在一定距離。

圖5 以北美頁巖/球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的硅質(zhì)巖稀土模式Fig. 5 NASC and chondrite—normalized REE patterns of siliceous rocks

4 討論

獅泉河蛇綠巖中硅質(zhì)巖的地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)與蛇綠巖相伴生的硅質(zhì)巖的形成明顯受陸源物質(zhì)影響，形成于與大陸邊緣密切相關(guān)，但距陸源尚有一定距離的環(huán)境之中。

目前，越來越多的科研成果證實(shí)“獅泉河—永珠—嘉黎蛇綠混雜巖帶形成于弧后盆地構(gòu)造環(huán)境”這一論點(diǎn)。潘桂棠等（2004）從近年來在青藏高原地質(zhì)調(diào)查研究中所取得的大量新的地質(zhì)和地球物理資料出發(fā)，認(rèn)為獅泉河洋為一弧后擴(kuò)張洋盆[4]。葉培盛等（2005）通過對(duì)永珠—果芒錯(cuò)蛇綠巖中鐵鎂質(zhì)巖進(jìn)行地球化學(xué)研究顯示其有洋脊拉斑玄武巖和島弧拉斑玄武巖的雙重成分特征，并通過與典型地區(qū)作對(duì)比和應(yīng)用構(gòu)造環(huán)境判別圖解，推斷永珠—果芒錯(cuò)蛇綠巖形成于弧后盆地的構(gòu)造環(huán)境[18]。徐夢(mèng)婧（2014）通過對(duì)獅泉河—永珠—嘉黎蛇綠混雜巖帶西段發(fā)育較好的果芒錯(cuò)蛇綠巖和中倉蛇綠巖開展野外地質(zhì)填圖，對(duì)蛇綠巖各端元巖石進(jìn)行巖相學(xué)、地球化學(xué)等研究，論證出嘉黎以西的獅泉河—永珠—嘉黎蛇綠混雜巖帶為班公湖—怒江洋南向俯沖形成的弧后盆地，規(guī)模有限，演化時(shí)限較短[19]。

因此，綜合獅泉河地區(qū)蛇綠巖中硅質(zhì)巖和區(qū)域上對(duì)獅泉河—永珠—嘉黎蛇綠混雜巖帶的研究成果，認(rèn)為獅泉河蛇綠巖可能形成于靠近大陸邊緣的弧后洋盆環(huán)境之中。

5 結(jié)論

硅質(zhì)巖作為蛇綠巖套中的重要組成部分，其地球化學(xué)特征可以反映其成因環(huán)境，進(jìn)而從側(cè)面反映與其伴生的蛇綠巖的形成環(huán)境。研究區(qū)硅質(zhì)巖的地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)與蛇綠巖伴生的硅質(zhì)巖形成于受陸源物質(zhì)影響，但距大陸邊緣有一定距離的環(huán)境之中，參考研究區(qū)及其周邊的研究成果，初步認(rèn)為獅泉河蛇綠巖的形成環(huán)境可能為弧后洋盆環(huán)境。