東準(zhǔn)噶爾柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖年代學(xué)、礦物學(xué)特征及其地質(zhì)意義

趙慶華，黃 崗，白建科，陳 濤，徐 巖

(1. 河南開放大學(xué) 建筑工程與智能建造學(xué)院,河南 鄭州 450046; 2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083; 3. 陜西地礦區(qū)研院有限公司,陜西 咸陽 712000; 4. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心,陜西 西安 710054)

0 引 言

巖漿巖具有“深部探針”屬性，是地球深部作用的直接響應(yīng)，而超鎂鐵質(zhì)侵入巖作為來自地球深部巖石樣品的代表，為提供地球內(nèi)部特別是殼幔直接信息發(fā)揮著重要作用。新疆東準(zhǔn)噶爾造山帶作為中亞造山帶的重要組成部分，其古生代構(gòu)造格局及洋盆演化與古亞洲洋擴(kuò)張、俯沖、消減過程密切相關(guān)，是由增生雜巖和巖漿弧等地體拼貼而成的增生型造山帶。該造山帶內(nèi)自北向南依次分布喬夏哈拉—布爾根、扎河壩—阿爾曼太和卡拉麥里3條蛇綠構(gòu)造混雜巖帶，帶內(nèi)出露眾多超鎂鐵質(zhì)巖，然而它們大多數(shù)為蛇綠巖的組成部分。目前，東準(zhǔn)噶爾地區(qū)報(bào)道的超鎂鐵質(zhì)巖體僅為含銅鎳硫化物礦床的喀拉通克鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體和吐爾庫班套雜巖體。與俯沖作用有關(guān)的含礦鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體成因受到廣泛關(guān)注，而以阿拉斯加型巖體為代表、與板塊俯沖有關(guān)的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體組合，產(chǎn)出于獨(dú)特構(gòu)造背景且以伴生鉑族元素礦化為典型特征，對(duì)此類巖體開展研究有助于理解島弧巖漿作用、幔源巖漿在殼內(nèi)的分異以及殼-幔相互作用。另外，阿拉斯加型巖體及其大體同時(shí)形成的島弧或活動(dòng)陸緣火山作用的分布有助于確定古板塊的俯沖方向。

課題組在東準(zhǔn)噶爾柳樹泉地區(qū)開展區(qū)域地質(zhì)填圖過程中，于卡拉麥里蛇綠構(gòu)造混雜巖帶東北部英云閃長(zhǎng)巖體中新填繪出超鎂鐵質(zhì)巖體，巖性為橄欖輝石角閃石巖，呈大小不等的殘留體分布。本文通過對(duì)該巖體開展巖相學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)和礦物化學(xué)等方面的研究，討論其形成時(shí)的溫壓條件和母巖漿性質(zhì)與成分，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征，探討了成巖構(gòu)造背景，從而為東準(zhǔn)噶爾造山帶構(gòu)造-巖漿演化提供新的約束。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

底圖引自文獻(xiàn)[18]圖1 東準(zhǔn)噶爾卡拉麥里地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological Sketch Map of Kalamaili Area in East Junggar

新疆東準(zhǔn)噶爾造山帶位于準(zhǔn)噶爾盆地東北緣，北以額爾齊斯—瑪因鄂博大斷裂為界與阿爾泰造山帶相鄰，南以卡拉麥里—莫?dú)J烏拉斷裂帶為界與準(zhǔn)噶爾—吐哈地塊毗連，是由早古生代和晚古生代兩期造山作用形成的?？ɡ溊锷呔G構(gòu)造混雜巖帶或構(gòu)造帶位于東準(zhǔn)噶爾造山帶南部，夾持于南側(cè)將軍廟地塊和北側(cè)野馬泉復(fù)合島弧帶之間(圖1)，是準(zhǔn)噶爾古生代洋盆最終消亡的位置，對(duì)中亞造山帶的構(gòu)造演化有重要意義。該構(gòu)造帶主要由蛇綠巖殘片和泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)構(gòu)造基質(zhì)或巖片等組成，可能包含了島弧增生雜巖、弧前或弧后沉積的復(fù)理石、蛇綠巖殘片等多種物質(zhì)組分，具有典型的古洋盆殘片增生混雜巖特征。北側(cè)野馬泉復(fù)合島弧帶零星發(fā)育早古生代島弧侵入巖和火山-沉積巖，且被晚古生代弧盆和后碰撞構(gòu)造背景下形成的火山-沉積巖系大面積覆蓋，廣泛發(fā)育后碰撞構(gòu)造背景下的石炭紀(jì)—二疊紀(jì)花崗巖，總體具活動(dòng)陸緣特征，進(jìn)一步細(xì)分為金格爾達(dá)弧后沉積帶、野馬泉—庫普火山弧帶和卡姆斯特—柳樹泉弧前帶，柳樹泉(超鎂鐵質(zhì))巖體位于卡姆斯特—柳樹泉弧前帶內(nèi)?？ɡ溊飿?gòu)造帶南側(cè)為準(zhǔn)噶爾地塊，斷續(xù)出露中志留統(tǒng)白山包組、上志留—下泥盆統(tǒng)紅柳溝組至下中泥盆統(tǒng)卡拉麥里組，均為海相陸緣碎屑沉積建造，構(gòu)成被動(dòng)大陸邊緣沉積序列。大面積出露的石炭紀(jì)—二疊紀(jì)火山-沉積組合代表后碰撞期板內(nèi)裂陷盆地的產(chǎn)物。中新生代地層廣泛分布于東準(zhǔn)噶爾地區(qū)，其中侏羅系是該地區(qū)煤炭資源主要賦存層位。

2 巖體地質(zhì)及巖相學(xué)特征

2.1 巖體地質(zhì)特征

東準(zhǔn)噶爾柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖位于清水—蘇吉泉深大斷裂東北側(cè)。區(qū)內(nèi)出露的地層主要為中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組[圖2(a)]，巖性為灰綠色凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖、沉凝灰?guī)r夾少量凝灰質(zhì)砂礫巖。區(qū)內(nèi)侵入巖為早泥盆世橄欖輝石角閃石巖、早石炭世輝長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖、晚石炭世正長(zhǎng)花崗巖和堿性花崗巖及各類中基性巖脈。其中，早泥盆世橄欖輝石角閃石巖在地表呈大小不等的殘留體和少量的捕虜體分布于晚泥盆世英云閃長(zhǎng)巖體之中，分布相對(duì)集中，地表分布約10余個(gè)小巖體[圖2(b)、3(a)]，大者可達(dá)70 m×45 m。野外可見橄欖輝石角閃石與英云閃長(zhǎng)巖接觸界線凹凸不平，呈明顯互相穿插的關(guān)系[圖3(b)]，且靠近英云閃長(zhǎng)巖有結(jié)晶分異、巖漿晚期交代及發(fā)育橄欖輝石角閃石巖捕虜體的現(xiàn)象，表明兩者可能為侵入接觸關(guān)系；橄欖輝石角閃石巖不是包體，而是一次獨(dú)立巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，后來又被較晚期英云閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿侵入，成為了殘留體。

圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[31]圖2 柳樹泉超鎂鐵質(zhì)巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological Sketch Map of Liushuquan Ultrabasic Complex

Ol為橄欖石；Cpx為單斜輝石；Opx為斜方輝石；Hbl為角閃石；Tr為透閃石；Pl為斜長(zhǎng)石圖3 橄欖輝石角閃石巖典型宏觀照片及顯微鏡下圖像Fig.3 Typical Outcropping and Microscopic Photographs of Olivine Pyroxene Hornblendite

2.2 巖相學(xué)特征

柳樹泉超鎂鐵質(zhì)巖體巖石類型為橄欖輝石角閃石巖，巖石呈深灰綠色，具中細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)、粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造[圖3(c)]。巖石主要由角閃石(體積分?jǐn)?shù)為45%～55%)、橄欖石(15%～20%)、單斜輝石(15%～20%)及少量斜方輝石(8%～10%)和斜長(zhǎng)石(2%～3%)組成，副礦物有鉻鐵礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦等，與阿拉斯加型超鎂鐵質(zhì)巖體組成礦物相似。角閃石多為褐色普通角閃石，多呈半自形長(zhǎng)柱狀，粒徑為0.2～3.0 mm，發(fā)生透閃石化和綠泥石化，角閃石內(nèi)部常包含或邊緣鑲嵌著橄欖石或單斜輝石，形成包橄結(jié)構(gòu)(或海綿隕鐵結(jié)構(gòu))[圖3(d)]，局部也可見角閃石充填于橄欖石或輝石孔隙間形成填隙結(jié)構(gòu)。橄欖石呈半自形短柱狀或等軸粒狀，粒徑為0.2～2.5 mm不等，沿裂理多被蛇紋石交代，伴隨有磁鐵礦析出，部分橄欖石完全被纖維狀蛇紋石集合體交代，呈交代假象，有少量交代殘余，個(gè)別橄欖石具角閃石反應(yīng)邊。輝石主要由單斜輝石(體積分?jǐn)?shù)為15%～20%)及少量斜方輝石(8%～10%)組成，多呈不規(guī)則粒狀，個(gè)別呈半自形短柱狀，粒徑為0.5～4.0 mm不等，內(nèi)部包含或邊緣鑲嵌橄欖石，形成包橄結(jié)構(gòu)[圖3(e)]。斜長(zhǎng)石主要為基性斜長(zhǎng)石，呈半自形板柱狀，部分呈填隙狀分布于輝石和角閃石顆粒間，粒徑為0.2～2.0 mm，發(fā)生了較強(qiáng)烈的黝簾石化，個(gè)別隱約可見聚片雙晶[圖3(f)]。根據(jù)鏡下觀察可知各礦物的大致結(jié)晶順序?yàn)椋洪蠙焓狈捷x石→單斜輝石→斜長(zhǎng)石→角閃石。

3 分析方法

鋯石挑選在河北省欣航測(cè)繪院有限責(zé)任公司測(cè)試中心完成，鋯石制靶和陰極發(fā)光(CL)照相在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，所用儀器為JEOL-JXA-8230，加速電壓為15 kV；電流為20 nA；束斑直徑為5 μm。鋯石U-Pb定年在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室礦床地球化學(xué)微區(qū)分析室完成。實(shí)驗(yàn)中，采用Geolas 193準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行剝蝕取樣，Thermo Fisher X Series Ⅱ型四級(jí)桿型等離子質(zhì)譜儀測(cè)試離子信號(hào)強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)中，采用NIST610作為元素含量外標(biāo)，鋯石91500作為U-Pb同位素比值外標(biāo)，鋯石GJ-1和Plesovice作為未知樣品的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控標(biāo)樣來進(jìn)行分析。離線數(shù)據(jù)采用軟件ICPMSDataCal10.7完成。詳細(xì)數(shù)據(jù)處理方法見文獻(xiàn)[32] 。

礦物的電子探針分析是在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成。分析條件如下：儀器型號(hào)為JXA-8230，電壓為15 kV，電流為20 nA，束斑直徑為3 μm。采用Geikit軟件計(jì)算礦物端元組分。

4 結(jié)果分析

4.1 鋯石U-Pb年齡特征

東準(zhǔn)噶爾柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖樣品(LSQ3TW)鋯石干凈、透明，形態(tài)上以長(zhǎng)柱狀和短板狀為主，粒徑為80～120 μm。陰極發(fā)光圖像顯示這些鋯石絕大部分具較好的晶形，呈明顯的巖漿結(jié)晶韻律環(huán)帶或條帶結(jié)構(gòu)(圖4)。本次獲得18個(gè)有效年齡數(shù)據(jù)，其分析結(jié)果見表1。鋯石Th、U含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)分別為(58～230)×10和(119～438)×10，Th/U值為0.43～0.93，均大于0.4，因此，這些鋯石應(yīng)屬于典型巖漿成因鋯石。

表1 橄欖輝石角閃石巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Isotope of Olivine Pyroxene Hornblendite

圖4 橄欖輝石角閃石巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.4 CL Images of the Zircons of Olivine Pyroxene Hornblendite

橄欖輝石角閃石巖18個(gè)分析點(diǎn)均位于U-Pb諧和曲線上或附近的一個(gè)很小區(qū)域內(nèi)[圖5(a)]，Pb/U表面年齡為415～407 Ma，加權(quán)平均年齡為(410.9±3.5)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為0.15)[圖5(b)]，代表橄欖輝石角閃石巖的結(jié)晶年齡，表明柳樹泉巖體是早泥盆世巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

圖5 橄欖輝石角閃石巖鋯石U-Pb年齡諧和曲線和年齡分布Fig.5 Concordia Diagram and Distribution of Zircon U-Pb Ages of Olivine Pyroxene Hornblendite

4.2 礦物化學(xué)特征

柳樹泉巖體中的橄欖石電子探針分析結(jié)果見表2。各氧化物成分在同一橄欖石顆粒的中心與邊緣變化不大，成分總體相對(duì)均勻。柳樹泉巖體中橄欖石總體具有較高的FeO含量(15.43%～18.01%)、MgO含量(42.41%～44.27%)和較低的CaO含量(0.000%～0.038%)，F(xiàn)o牌號(hào)(80.6～83.4)變化范圍較小，平均值為82.3，屬貴橄欖石；NiO含量為0.13%～0.29%，CrO含量(0.00%～0.06%)相對(duì)較少，反映母巖熔融程度較高。

表2 橄欖輝石角閃石巖中的橄欖石電子探針分析結(jié)果Table 2 EPMA Results of Olivine from Olivine Pyroxene Hornblendite

柳樹泉巖體中的單斜輝石和斜方輝石電子探針分析結(jié)果分別見表3、4。根據(jù)Morimoto等提出的輝石分類命名方案，在Q-J圖解[圖6(a)]中，輝石均位于Quad區(qū)域，表明它們均屬Ca-Mg-Fe輝石組。單斜輝石以高CaO含量(19.39%～24.63%)及低AlO含量(0.69%～3.03%)、TiO含量(0.03%～0.64%)為特征，與阿拉斯加型巖體的輝石特征相似。在Wo-En-Fs圖解[圖6(b)]中，單斜輝石主要位于透輝石區(qū)域內(nèi)，說明本區(qū)單斜輝石以透輝石為主。斜方輝石具有高SiO含量(55.19%～56.52%)、MgO含量(29.50%～31.17%),及低TiO含量(0.01%～0.38%)、CaO含量(1.02%～1.59%)和AlO含量(1.43%～2.01%)為特征，En牌號(hào)為77.03～78.72，Wo牌號(hào)為1.87～2.96，F(xiàn)s牌號(hào)為13.56～15.84，成分為古銅輝石。

表3 橄欖輝石角閃石巖中的單斜輝石電子探針分析結(jié)果Table 3 EMPA Results of Clinopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

柳樹泉巖體中的角閃石電子探針分析結(jié)果見表5。從表5可以看出：主成分變化不大，顯示出同一巖漿演化結(jié)晶作用的結(jié)果；角閃石具有較高的FeO含量(7.12%～8.27%)、MgO含量(15.62%～17.54%)、CaO含量(11.05%～12.25%)和AlO含量(10.50%～12.00%)，較低的SiO含量(44.20%～46.03%)、NaO含量(1.83%～2.21%)和KO含量(0.20%～0.50%)，并含有少量的CrO(含量為0.13%～0.96%)、CoO(0%～0.09%)和NiO(0.00%～0.14%)。按照國(guó)際礦物學(xué)協(xié)會(huì)(IMA)角閃石專業(yè)委員會(huì)提出的命名原則，柳樹泉巖體中角閃石(Na+Ca)值不低于1.5，且Na值低于0.5，判斷本區(qū)角閃石全部為鈣質(zhì)角閃石。再由(Na+K)值、Mg/(Mg+Fe)值和T位的Si含量(TSi)對(duì)鈣質(zhì)角閃石進(jìn)一步分類，按照Leake等提出的角閃石分類方案(圖7)，柳樹泉巖體中角閃石主要為鈣鎂角閃石和鎂質(zhì)角閃石。

表4 橄欖輝石角閃石巖中的斜方輝石電子探針分析結(jié)果Table 4 EMPA Results of Orthopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

表5 橄欖輝石角閃石巖中的角閃石電子探針分析結(jié)果Table 5 EMPA Results of Amphibole from Olivine Pyroxene Hornblendite

Q值為Ca+Mg+Fe2+值；J值為2Na+值；Quad指Ca-Mg-Fe；底圖引自文獻(xiàn)文獻(xiàn)[34]圖6 輝石系列分類圖解Fig.6 Classification Diagrams of Pyroxenes Series

5 討 論

5.1 巖漿形成的溫壓條件

巖相學(xué)研究表明，柳樹泉超鎂鐵質(zhì)巖體中橄欖石是最早結(jié)晶的礦物，而大量分布的角閃石是除斜長(zhǎng)石外最晚結(jié)晶的礦物，因此，通過估算橄欖石和角閃石的結(jié)晶溫度可近似獲得巖漿結(jié)晶的溫度范圍。張招崇等提出母巖漿中的MgO含量可以利用堆晶相巖石中橄欖石最高Fo牌號(hào)(83.4)以及全巖組分計(jì)算獲得，本次計(jì)算得出與其平衡熔體的MgO含量為9.73%；根據(jù)邱家驤等提出的橄欖石結(jié)晶溫度公式，計(jì)算得到橄欖石結(jié)晶溫度約為1 225.1 ℃±26.0 ℃，該溫度值可以代表超鎂鐵質(zhì)巖漿結(jié)晶的初始溫度。利用Ridolfi等提出的鈣質(zhì)角閃石溫度公式計(jì)算得出柳樹泉巖體中角閃石結(jié)晶溫度為911 ℃～951 ℃(平均值為932 ℃)，與利用Putirka提出的角閃石結(jié)晶溫度與其組分關(guān)系式計(jì)算得出的形成溫度(905 ℃～940 ℃，平均值為927 ℃)在誤差范圍內(nèi)一致，同時(shí)與阿拉斯加型巖體中角閃石的形成溫度(815 ℃～1 025 ℃)相似。

圖件使用條件為：CaB值大于或等于1.50；(Na+K)A值小于0.50；CaA值小于0.50。底圖引自文獻(xiàn)[35]圖7 柳樹泉巖體中角閃石分類圖解Fig.7 Classification Diagram of Hornblende of Olivine Pyroxene Hornblendite

利用Ridolfi等提出的鈣質(zhì)角閃石壓力公式，計(jì)算得出柳樹泉巖體中角閃石結(jié)晶時(shí)壓力為248～346 MPa(平均值為290 MPa)；基于Schmidt利用角閃石中全鋁(Al)和壓力()相關(guān)性提出稍加修正的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算得出其壓力為259～364 MPa(平均值為328 MPa)。這兩種方法計(jì)算得到的柳樹泉巖體中角閃石結(jié)晶時(shí)壓力較為可靠；接著根據(jù)壓力計(jì)算深度，可獲得巖體侵位深度為9～13 km。

5.2 母巖漿性質(zhì)與成分

研究表明，單斜輝石可以很好地反映母巖漿的成分特征。單斜輝石Si、Al可以作為確定母巖漿類型的標(biāo)型元素。在AlO-SiO圖解[圖8(a)]中，柳樹泉巖體中單斜輝石數(shù)據(jù)點(diǎn)均投在亞堿性系列區(qū)域；在Ti-Al圖解[圖8(b)]中，數(shù)據(jù)點(diǎn)均位于拉斑玄武巖系列區(qū)域，表明柳樹泉巖體的母巖漿屬于拉斑玄武巖系列。巖相學(xué)特征顯示柳樹泉巖體中存在明顯的橄欖石和輝石堆晶，因此，可以利用橄欖石-熔體平衡原理估算進(jìn)入巖漿房中熔體的MgO含量，即=((FeO)/(MgO))/((FeO)/(MgO))=0.30±0.03。其中，值隨著壓力的增加而增大，一般低壓取值為0.30，高壓取值為0.33，本次值取平均值0.315；((FeO)/(MgO))表示橄欖石中的(FeO)/(MgO)；((FeO)/(MgO))表示熔體中的(FeO)/(MgO)。由于Fo牌號(hào)最高的橄欖石組分可能更接近于液相線橄欖石的組成，巖體中橄欖石最高Fo牌號(hào)()為83，利用公式(MgO)/(FeO)=0.560 95/(1-)，采用全巖FeO平均含量(11.45%)估算出與其處于平衡狀態(tài)巖漿的MgO含量為9.87%，判斷其屬高鎂玄武質(zhì)巖漿范疇。由于Fo牌號(hào)最高的橄欖石不能代表與原生巖漿平衡的最初液相線橄欖石，所以估算的MgO含量(9.87%)不能代表原生巖漿的MgO含量，只能約束原生巖漿MgO含量的下限。因此，柳樹泉巖體的母巖漿應(yīng)該為亞堿性高鎂拉斑玄武巖系列。

利用Ridolfi等提出的利用角閃石分子式計(jì)算結(jié)晶時(shí)氧逸度和巖漿含水量的公式，計(jì)算得出柳樹泉巖體中角閃石結(jié)晶時(shí)氧逸度為△NNO+0.9～△NNO+1.8，平均值為△NNO+1.5，顯示高氧逸度特征(圖9)；角閃石結(jié)晶時(shí)的巖漿房含水量很高(5.1%～7.0%，平均值為6.3%)，與阿拉斯加型巖體的母巖漿特征相似，巖石中角閃石和磁鐵礦的廣泛分布進(jìn)一步證實(shí)母巖漿的高含水量及高氧逸度的特性。橄欖石中Ca含量可用來研究幔源巖漿的含水程度，并且Ca含量受巖漿體系中水含量的控制，巖漿含水量越高，Ca越不容易進(jìn)入橄欖石中。從富水的島弧巖漿中結(jié)晶的橄欖石要比相對(duì)貧水的板內(nèi)巖漿中結(jié)晶的橄欖石，具有明顯更低的Ca含量。柳樹泉巖體中橄欖石的Ca含量(0%～0.038%)遠(yuǎn)低于MORB和OIB中橄欖石斑晶的Ca含量，與島弧環(huán)境形成的阿拉斯加型Duke Island雜巖體中橄欖石的Ca含量接近[圖10(a)]，表明其母巖漿含水量較高，這與巖石中普遍發(fā)育含水礦物角閃石的特征一致。多數(shù)人認(rèn)為阿拉斯加型巖體由于上覆地幔楔受到俯沖熔/流體交代，造成地幔源區(qū)具有富水的特征。另外，角閃石礦物化學(xué)特征表現(xiàn)為高AlO含量(10.0%～11.4%)和高Al/Si值(0.22～0.23)，在角閃石TiO-AlO圖解[圖10(b)]中，柳樹泉巖體中角閃石全部數(shù)據(jù)點(diǎn)落在幔源巖漿角閃石范圍內(nèi)，進(jìn)一步表明其是直接從幔源基性巖漿中結(jié)晶形成的。

綜上所述，柳樹泉巖體母巖漿為受到俯沖帶熔流體交代的地幔楔部分熔融形成的含水高鎂拉斑玄武質(zhì)巖漿。

圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[56];圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[57]圖8 橄欖輝石角閃石巖中的單斜輝石Al2O3-SiO2圖解和Ti-AlⅣ圖解Fig.8 Diagrams of Al2O3-SiO2 and Ti-AlⅣ of Clinopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

fO2為氧逸度；底圖引自文獻(xiàn)[38]圖9 橄欖輝石角閃石巖中的角閃石結(jié)晶時(shí)巖漿溫度和氧逸度相關(guān)性Fig.9 Relationship Between Temperature and Oxygen Fugacity of the Magma When Amphiboles Crystallize from Olivine Pyroxene Hornblendite

5.3 成巖構(gòu)造背景

柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖在巖石學(xué)、礦物學(xué)和巖漿性質(zhì)等方面均不同于中亞造山帶東段形成于造山后碰撞背景下的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體，而與阿拉斯加型鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體類似。柳樹泉巖體在礦物學(xué)上以富含鎂橄欖石、富含鈣透輝石的單斜輝石和分布廣泛的鈣質(zhì)角閃石為特征。從巖相學(xué)特征和野外產(chǎn)狀來看，柳樹泉巖體由橄欖輝石角閃石巖組成，受巖體剝蝕和晚期英云閃長(zhǎng)巖侵蝕的影響，未見巖相環(huán)狀結(jié)構(gòu)，但巖相環(huán)狀結(jié)構(gòu)并不是阿拉斯加型巖體的普遍特征，不能獨(dú)立作為判斷某個(gè)巖體是否為阿拉斯加型巖體的標(biāo)志。普遍認(rèn)為阿拉斯加型巖體形成于與板塊俯沖作用有關(guān)的島弧或活動(dòng)陸緣背景，而單斜輝石的礦物成分經(jīng)常用來判斷巖體形成的構(gòu)造環(huán)境。柳樹泉巖體中單斜輝石礦物化學(xué)特征與島弧火山巖中單斜輝石的成分特征相近，以較低的AlO含量(0.69%～3.03%)和TiO含量(0.03%～0.64%)為顯著特征。島弧環(huán)境的堆晶巖中單斜輝石一般具有比拉張環(huán)境中單斜輝石更高的Al/Ti值(呈四次配位Al含量和占據(jù)單斜輝石八面體位置Ti含量的比值)。因此，通常利用Al-TiO圖解和SiO-AlO圖解來區(qū)分出島弧和裂谷有關(guān)的單斜輝石。從圖11可以看出，柳樹泉巖體樣品的單斜輝石主要落入阿拉斯加型Quetico巖體范圍內(nèi)，并顯示出向弧堆晶趨勢(shì)的變化。另外，在單斜輝石F-F圖解(圖12)中，柳樹泉巖體中的單斜輝石成分點(diǎn)主要位于火山弧玄武巖和火山弧玄武巖+大洋玄武巖范圍內(nèi)，因而推測(cè)柳樹泉巖體應(yīng)形成于島弧構(gòu)造環(huán)境，其巖體屬性為形成于俯沖階段的阿拉斯加型超鎂鐵質(zhì)巖體。

圖(a)引自文獻(xiàn)[47]；圖(b)引自文獻(xiàn)[52]圖10 橄欖輝石角閃石巖中的橄欖石和角閃石成因判別圖解Fig.10 Genetic Diagrams of Olivine and Hornblende from Olivine Pyroxene Hornblendite

底圖引自文獻(xiàn)[54]圖11 橄欖輝石角閃石巖中的單斜輝石SiO2-Al2O3圖解和AlZ-TiO2圖解Fig.11 Diagrams of SiO2-Al2O3 and AlZ-TiO2 of Clinopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

底圖引自文獻(xiàn)[55]圖12 橄欖輝石角閃石巖中的單斜輝石F1-F2圖解Fig.12 Diagram of F1-F2 of Clinopyroxene from Olivine Pyroxene Hornblendite

緊鄰柳樹泉巖體南側(cè)的卡拉麥里蛇綠構(gòu)造混雜巖帶中輝綠巖鋯石U-Pb年齡為(416.7±3.2)Ma，輝長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡為(416.8±3.2)Ma和(406.8±1.8)Ma，揭示其代表的古洋盆在早泥盆世前已打開。北側(cè)泥盆紀(jì)地層具有弧-盆體系特征，存在島弧巖漿活動(dòng)，南側(cè)中志留統(tǒng)—中泥盆統(tǒng)碎屑巖具有被動(dòng)陸緣沉積特征，指示卡拉麥里古生代洋盆向北俯沖消減，與上述柳樹泉阿拉斯加型超鎂鐵質(zhì)巖體形成于島弧構(gòu)造環(huán)境的結(jié)論相一致。本次獲得的柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖鋯石U-Pb年齡為(410.9±3.5)Ma，表明形成時(shí)代為早泥盆世，與以構(gòu)造巖片賦存于卡拉麥里蛇綠構(gòu)造混雜巖帶中中基性火山巖年齡((404.5±1.9)Ma)在誤差范圍較為一致，暗示二者應(yīng)為同期構(gòu)造巖漿事件的產(chǎn)物，而且這些火山巖顯示類似馬里亞納弧火山巖的地球化學(xué)特征，被認(rèn)為形成于洋內(nèi)弧構(gòu)造環(huán)境；卜國(guó)民等提出塔克札勒玄武巖具有島弧和洋中脊的過渡構(gòu)造背景性質(zhì)，認(rèn)為其形成為弧前環(huán)境；劉希軍等認(rèn)為鎂鐵質(zhì)巖兼具有洋中脊玄武巖和島弧拉斑玄武巖的特征，提出其形成于受洋脊俯沖影響的島弧或弧前擴(kuò)張環(huán)境；劉世杰等認(rèn)為雙泉金礦中基性火山巖(玄武安山巖鋯石U-Pb年齡為(408.6±3.9)Ma)具有島弧火山巖的地球化學(xué)特征，并提出其可能形成于受洋脊俯沖影響的弧前拉張環(huán)境。上述研究成果均指示卡拉麥里地區(qū)早泥盆世可能發(fā)生了弧前擴(kuò)張作用。柳樹泉巖體位于卡姆斯特—柳樹泉弧前帶內(nèi)，結(jié)合上述礦物化學(xué)及相關(guān)判別圖解，推測(cè)其可能形成于弧前伸展的構(gòu)造環(huán)境?？傊鴺淙⒗辜有蛶r體的發(fā)現(xiàn)，表明卡拉麥里地區(qū)在早泥盆世存在洋殼俯沖作用，并可能經(jīng)歷弧前擴(kuò)張演化的過程。

新疆境內(nèi)尤其是東天山地區(qū)發(fā)育了大量鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)雜巖體，賦存有豐富的巖漿銅鎳硫化物礦產(chǎn)資源，較典型的有黃山、圖拉爾根、香山、天宇和白石泉等礦床。阿拉斯加型巖體具有鉑族元素(PGE)礦化專屬性，但是這類巖體分布很少，如準(zhǔn)噶爾西北緣的吐爾庫班套雜巖體和中天山峽東雜巖體被識(shí)別為阿拉斯加型巖體，并且具有高PGE含量特征，與世界范圍內(nèi)典型阿拉斯加型巖體的鉑族元素礦化特征一致。本次新發(fā)現(xiàn)的柳樹泉巖體具有阿拉斯加型巖體的性質(zhì)，地表雖未發(fā)現(xiàn)明顯的銅鎳礦化，但全巖樣品和橄欖石均具有較高的NiO含量(0.09～0.18%，未發(fā)表)。因此，對(duì)柳樹泉巖體及相關(guān)礦化的可能性應(yīng)給予足夠的重視，建議對(duì)該巖體開展鉑族元素成礦評(píng)價(jià)工作。

6 結(jié) 語

(1)東準(zhǔn)噶爾柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖在地表呈大小不等的殘留體分布于晚泥盆世英云閃長(zhǎng)巖體之中，鋯石U-Pb年齡為(410.9±3.5)Ma，形成時(shí)代為早泥盆世。

(2)橄欖輝石角閃石巖主要造巖礦物為角閃石、橄欖石、單斜輝石及少量的斜方輝石和斜長(zhǎng)石，副礦物為鉻鐵礦、尖晶石、磁鐵礦等。其中，橄欖石屬于貴橄欖石，單斜輝石主要為富鈣透輝石，斜方輝石為古銅輝石，角閃石主要為鈣鎂角閃石和鎂角閃石。

(3)礦物學(xué)特征揭示柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖的母巖漿為演化程度較低的高鎂拉斑玄武質(zhì)巖漿，且母巖漿成分具有高M(jìn)g、Ni的特點(diǎn)；巖漿結(jié)晶時(shí)具有較高氧逸度(△NNO+0.9～△NNO+1.8)和含水量(5.1%～7.0%)。

(4)柳樹泉地區(qū)橄欖輝石角閃石巖具有阿拉斯加型巖體的性質(zhì)，其母巖漿為受到俯沖帶熔流體交代的地幔楔部分熔融形成的含水高鎂拉斑玄武質(zhì)巖漿，形成于弧前伸展的構(gòu)造環(huán)境。

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