秦宇龍，何文勁，李 崢，陳 明

(1.稀有稀土戰(zhàn)略資源評價與利用四川省重點實驗室，四川 成都 610081；2.四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610081；3.四川省地礦局川西北地質(zhì)隊，四川 綿陽 621000)

川西爐霍-道孚裂谷帶位于松潘-甘孜造山帶西側(cè)，西臨甘孜-理塘蛇綠混雜巖帶，具有強烈的構(gòu)造變形和復雜的物質(zhì)組成，沿構(gòu)造帶已發(fā)現(xiàn)層狀堆晶超基性巖、橄欖玄武巖、玄武質(zhì)火山角礫巖、深海濁積巖、放射蟲硅質(zhì)巖及古生代碳酸鹽巖塊體，前人對其地質(zhì)構(gòu)造演化已進行較為深入的研究。在近年來開展的1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，在爐霍-道孚裂谷帶北西段丘洛地區(qū)發(fā)現(xiàn)了具鬣刺結(jié)構(gòu)的超基性巖，其巖相學、地球化學特征與科馬提巖相似。具鬣刺結(jié)構(gòu)的科馬提巖系列巖石，無論是高溫巖漿的快速冷卻-淬火條件下形成[1]，還是蛇紋巖在高壓條件下的變質(zhì)分解[1]，對于研究地幔的地球化學特征及對爐霍-道孚大洋裂谷的形成及該地區(qū)地質(zhì)演化歷史研究均具有極其重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于川西高原，出露地層以中—晚三疊世淺變質(zhì)海相復理石建造為主，按《四川省巖石地層》(1997)提出的四級地層區(qū)劃方案，歸屬為華南地層大區(qū)巴顏喀拉地層區(qū)瑪多-馬爾康地層分區(qū)。按中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心(2002)劃分方案，研究區(qū)位于玉龍塔格-巴顏喀拉雙向早期邊緣前陸盆地褶皺帶內(nèi)。加里弄-木茹溝逆沖斷裂帶將研究區(qū)分為爐霍-道孚裂谷型沖斷構(gòu)造帶和雅江弧形滑脫-逆沖推覆構(gòu)造帶。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)略圖

首次發(fā)現(xiàn)的科馬提質(zhì)巖位于三江造山系巴顏喀拉地塊之爐霍-道孚裂谷帶四川省色達縣境內(nèi)的丘洛地區(qū) (圖1)，呈透鏡狀或團塊狀產(chǎn)出，均為構(gòu)造巖塊，與圍巖三疊系如年各組變砂巖和板巖呈斷層接觸，界線清楚。該地區(qū)如年各組巖性為深灰色中層狀粉-細粒巖屑長石砂巖、巖屑石英砂巖與板巖、絹云母板巖不等厚互層夾深灰色薄層狀含泥粉-微晶灰?guī)r及大量火山巖、灰?guī)r。其中火山巖為一套蛇綠混雜巖組合，包括灰綠色、紫紅色蝕變玄武巖、枕狀玄武巖、杏仁狀玄武巖、玄武質(zhì)角礫巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r、蛇紋巖化橄欖巖、橄欖輝石巖、輝綠巖等，局部還發(fā)現(xiàn)有玄武質(zhì)科馬提巖。各類巖石主要呈無序產(chǎn)出，在走向上不連續(xù)，呈巖塊狀極不均勻地分布于砂板巖、硅質(zhì)巖基質(zhì)中。部分地段可顯示出以巖屑砂巖、板巖夾灰?guī)r或火山巖各自相對集中的特點，巖塊之間及其與砂板巖之間主要呈斷層接觸，形成大小不等的斷裂巖片，局部巖片內(nèi)部的灰?guī)r、火山巖及板巖又呈現(xiàn)出有序產(chǎn)狀。沿控制其分布的斷裂帶走向，巖石組合變化亦大。

玄武質(zhì)科馬提巖一般長十余米、寬約幾米，最大的透境體長達近20m， 寬約2m；最小的則長不到10cm，寬1cm。透鏡體的長軸方向一般與地層總體走向基本一致, 呈近南北向。

2 巖石學特征

玄武質(zhì)科馬提質(zhì)巖呈淺綠色、灰綠色，風化較嚴重者則呈灰黃綠色，薄片鑒定為蛇紋石化科馬提巖。巖石具枕狀構(gòu)造和杏仁狀構(gòu)造，柱粒狀結(jié)構(gòu)和鬣刺結(jié)構(gòu)(圖2)。斑晶主要由單斜輝石(5%)和斑狀蛇紋石化橄欖石(25%)組成，常具中空骸晶結(jié)構(gòu)?；|(zhì)很少見，由灰褐色隱晶質(zhì)組成。橄欖石假象斑晶呈板狀，粒徑為0.2～0.5mm，部分顆?？梢娭锌蘸【ЫY(jié)構(gòu)，孔內(nèi)充填隱晶質(zhì)；單斜輝石斑晶具纖維狀或柱狀，纖維狀者常呈鬣刺草狀叢生，部分顆粒中可見中空骸晶結(jié)構(gòu)，孔內(nèi)充填灰褐色隱晶質(zhì)?；|(zhì)為隱晶質(zhì)，呈褐灰色，表面污濁，光性較差，充填狀分布于斜長石晶間，偶見暗棕色均質(zhì)尖晶石。

圖2 爐霍-道孚裂谷如年各巖組玄武質(zhì)科馬提巖具鬣刺結(jié)構(gòu)

Fig.2 Basaltic komatiites from the Runiange Formation showing the spinifex texture

3 地球化學特征

3.1 主量元素

科馬提巖系列巖石的地球化學成分列于表1，其中具鬣刺結(jié)構(gòu)的科馬提巖系列巖石已發(fā)生蛇紋石化。科馬提巖系列巖石化學成分經(jīng)去H2O和CO2換算后，SiO2含量為47.69%、FeO含量為8.92%、MgO為17%、CaO含量為7.94%、TiO2含量為0.63%、Al2O3含量為13.47%、Fe2O3含量為2.06%、MnO含量為0.16%、Na2O含量為1.81、K2O含量為0.38%、P2O5含量為0.06%，均在世界科馬提巖化學成分含量變化范圍內(nèi)[2]。MgO含量為17%，小于20%，歸屬于玄武質(zhì)科馬提巖類。將玄武質(zhì)科馬提巖和玄武巖化學成分投圖于科馬提巖分類命名圖解(圖3)中，玄武巖落在高鎂拉斑玄武巖區(qū)，玄武質(zhì)科馬提巖落入玄武質(zhì)科馬提巖區(qū)。將科馬提巖系列巖石投圖于張雯華等的巖石類型劃分圖解(圖4、5)中，結(jié)果表明區(qū)內(nèi)科馬提巖系列巖石為鎂鐵質(zhì)-鐵鎂質(zhì)、高鋁-鋁質(zhì)系列。

表1 科馬提巖系列巖石化學成分表

注：單位為10-2; 測試分析由西南冶金地質(zhì)測試中心承擔

圖3 科馬提巖分類命名圖解(據(jù)Jensen，1976)

UMK.超基性科馬提巖；BK.玄武質(zhì)科馬提巖；HMT.高鎂拉斑玄武巖；HFT.高鐵拉斑玄武巖；HAT.高鋁拉班玄武巖

Fig.3 Triangular diagram of the komatiitic rocks (after Jensen, 1976)

玄武質(zhì)科馬提巖經(jīng)去水后的化學成分具有有限的變化范圍，巖石富MgO，貧CaO、Al2O3和Fe2O3，MgO含量為8.08%～32.65%，TiO2介于0.21%～0.85%之間，符合過渡型(T型)洋脊玄武巖特征[3- 4]，屬大洋拉斑玄武巖[5]高度部分熔融的殘余物(圖6)。

圖4 (Mg/Fe＇)-(Mg+Fe＇)/Si變異圖(據(jù)張雯華等，1976)

a.超鎂鐵質(zhì)區(qū)；B.鎂質(zhì)區(qū)；C.鎂鐵質(zhì)區(qū)；D.鐵鎂質(zhì)區(qū)；E.鐵質(zhì)區(qū)

Fig.4 (Mg/Fe′) vs. (Mg+Fe′)/Si variation diagram (after Zhang Wenhua et al., 1976)

圖5 Al2O3-SiO2變異圖(據(jù)張雯華等，1976)

Fig.5 Al2O3vs. SiO2variation diagram (after Zhang Wenhua et al., 1976)

圖6 TiO2-K2O-P2O5圖解(據(jù)Received , 1974)

OT.大洋拉斑玄武巖；CT.大陸拉斑玄武巖

Fig.6 TiO2-K2O-P2O5diagram (after Received, 1974)

3.2 微量和稀土元素

橄欖輝石巖、蛇紋巖稀土總量(∑REE)為(20.29～142.55)×10-6，巖石具正的Eu異常，為1.09～1.14，反映出巖石輕、重稀土分餾程度均較低的特征。輝長巖稀土總量(∑REE)為(52.41～67.03)×10-6，巖石具正的Eu異常，為1.08～1.26。玄武巖稀土總量(∑REE)為84.57×10-6，巖石Eu異常不明顯，為0.99。玄武質(zhì)科馬提巖稀土總量(∑REE)為49.76×10-6，巖石具正的Eu異常，為1.13。稀土元素測試分析結(jié)果見表2，巖石稀土元素球粒隕石標準化模式見圖7。

表2 科馬提巖系列巖石稀土、微量元素含量表(10-6 )

由表2及微量元素蛛網(wǎng)圖(圖8)可知，研究區(qū)科馬提巖系列巖石的微量元素表現(xiàn)為大離子親石元素富集型、放射性生熱元素Th為富集型。

區(qū)內(nèi)科馬提巖的∑REE含量相對于地幔[7]來說處于虧損狀態(tài)，因而是一種虧損地幔巖。在過渡族元素中，Cr、Co和Ni 為相容元素, 其晶體/熔體分配系數(shù)大于1，而V為適度不相容元素，其晶體/熔體分配系數(shù)介于0.2～1.0之間。因此, 在部分熔融過程中，V較Cr、Co和Ni更易進入熔體，從而使得Cr、Co和Ni 在殘余固相中逐漸富集，V則在殘余固相中逐漸貧化。從圖8中可看出，具鬣刺結(jié)構(gòu)科馬提巖系列原始地幔標準化的過渡金屬元素配分型式為不對稱的 “N”型，Th元素形成明顯的正異?！胺濉?，Sr元素形成較明顯的負異?！肮取?。巖石中的Ti含量明顯低于原始地幔的相應值[9]，表明研究區(qū)具鬣刺結(jié)構(gòu)科馬提巖系列巖石可能為經(jīng)過不同程度部分熔融后的殘余地幔巖，而不是巖漿結(jié)晶作用的產(chǎn)物。

4 討論

4.1 丘洛地區(qū)科馬提巖形成的構(gòu)造環(huán)境及形成時代

圖7 球粒隕石標準化的巖石稀土元素配分模式圖(Coryell,1963)

Fig.7 Chondrite-normalized REE distribution patterns for the komatiitic rocks (after Coryell 1963)

圖8 科馬提巖系列巖石的巖石原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(據(jù)Coryell,1963)

Fig.8 Primitive mantle-normalized trace element spidergram for the komatiitic rocks (after Coryell, 1963)

將研究區(qū)玄武巖化學分析結(jié)果投圖于FeO/MgO-TiO2圖解中，落入洋中脊拉斑玄武巖區(qū)(圖9)，在里特曼-戈蒂里圖解中落入造山帶火山巖區(qū)(圖10)。

玄武巖和砂巖、粉砂巖、碳酸鹽巖等巖石混雜于爐霍-道孚斷裂帶中，形成一套構(gòu)造混雜巖，在鄰區(qū)與玄武巖伴生的放射蟲硅質(zhì)巖中產(chǎn)中三疊世拉丁期的放射蟲化石。綜合其它資料，認為研究區(qū)內(nèi)科馬提巖系列巖石形成于陸間局限洋盆環(huán)境。

本次工作在玄武巖中挑選了鋯石，并進行了鋯石SHRIMP年齡測試，測得年齡值為209.5±5.2Ma(圖11)。據(jù)此，可將玄武巖的成巖時代厘定為晚三疊世。

圖9 FeO/MgO-TiO2圖解(據(jù)Glassily,1974)

MORB.洋中脊拉斑玄武巖;OIB.洋島拉斑玄武巖;IAT.島弧拉斑玄武巖

Fig.9 FeO/MgO vs. TiO2diagram for the basalts from the Qiuluo area (after Glassily, 1974)

圖10 里特曼.戈蒂里圖解

a.非造山帶火山巖;B.造山帶火山巖;C.為A、B區(qū)派生的堿性、偏堿性火山巖

Fig.10 Rittmann-Gotiri diagram

4.2 科馬提巖發(fā)現(xiàn)的意義

爐霍-道孚裂谷帶中丘洛地區(qū)具鬣刺結(jié)構(gòu)的科馬提巖存在于透鏡狀或團塊狀玄武巖之中，在宏觀和微觀上都比較典型，非常類似于過渡型(T型)洋脊玄武巖的演化特點。研究區(qū)具鬣刺結(jié)構(gòu)的科馬提巖系列巖石稀土總量近于大洋中脊玄武巖，低于大陸，TiO2/Y2O5≈11，Ti/Y≈231，Al2O3/ TiO2≈208，CaO/ TiO2≈15.7，均接近于球粒隕石的比值[8]，表明源于洋脊中心熱幔柱，代表拉張環(huán)境，多形成于低壓高溫環(huán)境下的部分熔融。La/Sm值為0.4～0.7，高于大洋中脊玄武巖，為非典型大洋環(huán)境, 而為幼年期非成熟島弧的弧間次生擴張的構(gòu)造環(huán)境[12]，此與本區(qū)中生代構(gòu)造發(fā)展歷史甚為吻合。

圖11 色達丘洛地區(qū)玄武巖鋯石SHRIMP年齡諧和圖(甘孜縣尼柯鄉(xiāng)烏勒Pm13剖面第58層)

Fig.11 Concordia plot of the SHRIMP zircon U-Pb age data for the basalts in the Qiuluo area, Sertar, northwestern Sichuan

研究區(qū)科馬提巖石中的鬣刺結(jié)構(gòu)可能是葉蛇紋石高壓分解的結(jié)果, 表明研究區(qū)某些變質(zhì)橄欖巖巖塊曾經(jīng)受過熔融物質(zhì)噴發(fā)的影響。同時科馬提巖系列巖的發(fā)現(xiàn)，反應出區(qū)內(nèi)在中、晚三疊世時期有地幔超基性熔融物質(zhì)噴發(fā)，對爐霍-道孚大洋裂谷的形成及該地區(qū)地質(zhì)演化歷史研究具有極其重要的意義。

川西丘洛地區(qū)具鬣刺結(jié)構(gòu)玄武巖質(zhì)科馬提巖位于中生代爐霍-道孚裂谷南段[13]。該裂谷發(fā)育中—晚三疊世濁流沉積巖和海相火山巖，爐霍-道孚裂谷大致呈南北向展布，與同時期揚子板塊南北向運動方向正交, 所以此裂谷非大洋中脊之中軸裂谷, 而是揚子板塊向北運動發(fā)生擠壓的次生擴張。隨著揚子板塊向北運動的持續(xù)和加劇, 裂谷加深達到地幔,地幔局部熔融，巖漿便噴出地表形成水下噴溢的玄武巖質(zhì)科馬提巖及其共生的拉斑玄武巖。由于裂谷邊壁易于保存，故分布于裂谷兩側(cè)。

4.3 科馬提巖的找礦意義

具鬣刺結(jié)構(gòu)的超基性巖與黃金有極密切的關(guān)系，是載體和賦存體，又是后期地質(zhì)作用和次生變化的黃金物質(zhì)來源。丘洛地區(qū)黃金資源豐富，目前已發(fā)現(xiàn)礦化帶長2000m，寬4～100m，礦體呈透鏡狀、脈狀產(chǎn)出，Au品位在(0.52～55.3)×10-6，最高可達110×10-6。因此，研究具鬣刺結(jié)構(gòu)的科馬提巖系列巖石及其與礦產(chǎn)的關(guān)系，具有重要的經(jīng)濟價值。同時，甲基卡稀有金屬礦位于爐霍-道孚斷裂帶南西部，具鬣刺結(jié)構(gòu)的超基性巖與稀有金屬礦的成礦背景是否有關(guān)，還需進一步研究。

5 結(jié)論

首次發(fā)現(xiàn)的爐霍-道孚斷裂帶丘洛地區(qū)晚三疊世具鬣刺結(jié)構(gòu)的科馬提質(zhì)巖賦存于透鏡狀或團塊狀玄武巖之中，形成于陸間有限洋盆環(huán)境。巖石中鬣刺結(jié)構(gòu)可能是葉蛇紋石高壓分解的結(jié)果。該科馬提巖的發(fā)現(xiàn)，對爐霍-道孚大洋裂谷的形成及該地區(qū)地質(zhì)演化歷史研究具有極其重要意義，同時對研究該地區(qū)的金、稀有金屬成礦作用亦具有重要意義。

致謝 薄片由川西北地質(zhì)隊雷國榮高級工程師參與鑒定，參加野外工作的還有周曉珂、王剛、羅紹強、肖勁、彭宇、陳永東等，特此致謝。

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