金沙江蛇绿混杂岩带位于昌都—思茅地块和中咱—中甸地块之间长约300公里, 宽一般几公里。平面上呈透镜状南北断续分布, 构成金沙江缝合带的主体。徐麦岩体是金沙江蛇绿混杂岩带中几个规模较大, 地表含矿性较好的超基性岩体之一。本文拟对此岩体的岩石学及微量元素地球化学特征进行初步研究探讨。
徐麦岩体岩石以斜辉辉橄岩为主, 次为纯橄岩和斜辉橄榄岩, 此外, 还有斜辉辉石岩。
I、II、III、IV-蛇纹石化橄榄岩;V-蛇纹石化方辉橄榄岩;VI-碳酸盐化蛇纹岩
(1) 纯橄岩:米黄、浅黄色, 块状构造, 一般全被蛇纹石化。矿物成分主要由蛇纹石化橄榄石、纤蛇纹石、胶蛇纹石和叶蛇纹石组成。纯橄岩—辉石杂岩带的纯橄岩中可见网格结构, 网格为纤维蛇纹石, 网眼为橄榄石残晶, 橄榄石为镁橄榄石。附生铬尖晶石1~3%, 细—微粒, 全自形, 分布于蛇纹石化橄榄石中。
(2) 斜辉辉橄岩:浅灰、暗绿色, 块状构造, 网格结构, 全蛇纹石化, 主要由纤蛇纹石和叶蛇纹石组成。似斑晶为顽火辉石, 蚀变后为绢石, 呈它形—半自形。附生铬尖晶石1~2%, 细粒。
(3) 斜辉橄榄岩:灰绿、暗绿色, 块状构造, 网格结构, 似斑状结构, 全蛇纹石化。矿物成分有纤蛇纹石, 胶蛇纹石及绢石 (顽火辉石) , 呈自形—半自形。二辉橄榄岩由弱蛇纹石化的贵橄榄石、似斑晶状半自形—自形顽火石 (绢石) 和它形透辉石组成。有的橄榄石含透辉石, 称透辉橄榄岩。
(4) 辉石岩:以顽火辉石岩, 二辉辉石岩为主, 透辉辉石岩少见。银灰、灰绿色, 块状构造。顽火辉石岩为全自形球粒结构, 少数具微晶结构, 有时含少量细粒它形透辉石。附生铬尖晶石少量, 呈细粒, 全自形, 镶嵌与顽火辉石之中。顽火辉石和透辉石呈似文象状共结, 或透辉石呈它形分布于顽火辉石边缘, 或透辉石呈晶带状沿顽火辉石C轴方向平行连生。
从徐麦超基性岩体的岩石镜下鉴定照片 (图1) 可见, 橄榄石颗粒多被蛇纹石化, 呈网格状交代残余结构。蛇纹石通常以网脉形式出现, 中心为残余的橄榄石 (图1I, II) 。部分蛇纹石化程度高的橄榄岩中, 其中心的橄榄石也被蛇纹石取代 (图1III, IV) , 并且岩石还遭受了后期碳酸盐化的叠加 (图1VI) 。这说明岩石遭受到了一定程度的蛇纹石化。
研究区共采集徐麦岩体代表性岩石样品10件, 由核工业北京地质研究院分析测试研究中心进行微量及稀土元素分析检测, 检测方法和依据为DZ/T0223-2001电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 方法通则。主要仪器为HR-ICP-MS;检测环境为温度20℃, 相对湿度为30%。分析测试结果详见表1, 图2为据表1得出的徐麦岩体微量元素原始地幔标准化蛛网图。
岩石学中微量元素的研究主要是通过对岩石和造岩矿物中微量元素含量、分布、组合及迁移、变化的特征来划分岩石类型, 分析岩石形成的物理—化学条件和构造背景, 探讨岩石或岩浆的形成机理和演化规律。
从表1中可见, 徐麦岩体过渡元素Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn的含量 (除XM09-29样品Cr外) 都相对较稳定。Sc、V、Cu、Zn的含量分别为 (4.02~12) ×10-6, (22.6~60.2) ×10-6, (2.59~19) ×10-6, (36~72.8) ×10-6。Cr、Co、Ni元素相对富集, 尤其是Cr和Ni。Cr的含量为 (823~2758) ×10-6, 平均为2530.9×10-6, 为基性熔岩的7.9倍;Ni的含量为 (1680~2307) ×10-6, 平均为1856.7×10-6, 为基性熔岩的26.6倍。Cr含量较高, 与原始玄武岩浆 (Cr>400×10-6, Mg#>70, Yegodainski et.al, 1995) 相似。另一特征是Cr、Ni丰度约为典型蛇绿岩变质橄榄岩 (Cr为5000×10-6, Ni为2280×10-6, Coleman, 1977) 相应丰度的0.51倍和0.81倍。
在过渡族元素中, Cr、Co和Ni为相容元素, 它们的晶体/熔体分配系数大于1, 而V为适度不相容元素, 它的晶体/熔体分配系数介于0.2~1.0之间 (Kay R W, Hubbard N J, 1978) 。因此, 在部分熔融过程中, V较Cr、Co和Ni更易进入熔体, 从而使得Cr、Co和Ni在残余固相中逐渐富集, 而V则在残余固相中逐渐贫化。岩石中的V含量明显低于原始地幔的相应值, 而Cr、Co和Ni含量则与原始地幔值相近, 这是由于Sc、V主要在单斜辉石的矿物中, 随着上地幔物质部分熔融程度的增加, 单斜辉石容纳的Sc、V大量进入熔体, 而Cr、Co、Ni主要富集在残留的矿物橄榄石中。与芬兰Jormua蛇绿岩的东部和中部变质橄榄岩相似 (Peltonen P K, 1998) , 表明徐麦岩体可能为上地幔物质经历了部分熔融后的残留物, 而不是岩浆结晶作用的产物。
从表1和用原始地幔值标准化后做的元素蛛网图 (图2) 中可见, 徐麦岩体大离子亲石元素含量相对较低, 但与原始地幔相比, Rb、Ba、Pb、Th、U等元素却表现出一定的富集。正常情况下超基性岩中Pb含量较低, 而徐麦岩体中Pb的含量较高, 说明岩体可能遭受了后期热液强烈的叠加改造。
岩石的Sr/Ba比值相对稳定, 除样品XM09-22Sr/Ba比值为6.46、XM09-32Sr/Ba比值为2.59外, 其余样品均在0.36~0.79之间, 暗示徐麦超基性岩体大离子亲石元素之间具有相似的变化规律。
(原始地幔标准化数值引自Sun and McDonough, 1989)
高场强元素 (HFSE) Zr、Hf、Nb和Ta等在蚀变和变质作用过程中均有良好的稳定性, 是岩石成因和源区性质的良好指示剂。从表1和用原始地幔值标准化后作的元素蛛网图 (图2) 中可以看出, 徐麦岩体高场强元素 (HESE) 的丰度普遍较低, 与原始地幔相比, Ta、Nb、Zr、Hf等元素的明显亏损, 与钙碱性火山弧玄武岩的地球化学特征相吻合 (沈渭洲等, 2002) 。存在Nb、Ta、Ti特别是Nb的亏损, 显示出TNT (Ta、Nb和Ti) 的负异常现象, 这种地球化学特征在一定程度上反映出了岛弧环境的身影, 与典型的大洋中脊N-MORB有一定的差别, 因为大洋中脊之下的玄武岩一般不会出现Sr、Rb等元素的富集, 尤其是Nb的亏损, 但在岛弧区普遍发生洋壳和沉积物向岩石圈的再循环, 产生的岛弧火山岩往往具有这样的地球化学特征。
不同构造环境区玄武岩的Th、Nb、Zr特征具有显著差异 (孙书勤等, 2003) , 以原始地幔 (Taylor S R, 1985) 的Th/Nb比值0.11为界, 将大陆和大洋环境分开, 大陆板内及岛弧玄武岩的Th/Nb比值高于原始地幔值, MORB及OIB的Th/Nb比值低于原始地幔值。洋—洋板块的汇聚边缘还是洋—陆或陆—陆板块的汇聚边缘, 它们的Th/Nb比值均大于0.11, 其中洋—洋汇聚边缘和洋—陆汇聚边缘 (岛弧) 的Nb/Zr<0.04, 而陆—陆碰撞带的Nb/Zr>0.04 (孙书勤等, 2006) 。徐麦岩体的Th/Nb、Nb/Zr分别比值为0.253~1.019、0.053~0.174之间, Th/Nb>0.11, Nb/Zr>0.04, 说明徐麦岩体应形成于陆—陆碰撞带板内或岛弧环境。
通过徐麦岩体的镜下岩石学特征, 我们确定徐麦岩体经历了蛇纹石化的区域变质作用, 在这漫长的地质历史演化过程中, 该区域变质作用必然使得徐麦岩体的微量元素发生变化。微量元素依据其自身性质的不同, 在蚀变、变质过程中其变化程度也不同。徐麦岩体微量元素地球化学特征表明徐麦岩体不是岩浆结晶作用的产物, 可能为上地幔物质经历了部分熔融后的残留物, 并遭受了后期热液强烈的叠加改造, 通过数据分析推测徐麦岩体可能形成于陆—陆碰撞带板内或岛弧环境。
摘要：徐麦岩体是金沙江缝合带中几个规模较大, 地表含矿性较好的岩体之一, 本文对该岩体的岩石学及微量元素地球化学特征进行了初步探讨, 认为该岩体不是岩浆结晶作用的产物, 可能为上地幔物质经历了部分熔融后的残留物, 通过数据分析推测徐麦岩体可能形成于陆—陆碰撞带板内或岛弧环境, 在其后的地质演化历程中, 经历了蛇纹石化的区域变质作用, 遭受到了后期热液的叠加改造。
关键词：岩石学,地球化学,蛇纹石化,构造环境
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