甘肃北山地区“牛圈子蛇绿岩”属性再研究.pdf

392.0.23May年5月GEOLOGREVIEW评质论地No.3Vol.69第3 期第6 9 卷甘肃北山地区“牛圈子蛇绿岩”属性再研究WWW 10 0 54;2）西北地质科技创新中心，西安，7 10 0 54内容提要：牛圈子蛇绿岩被认为是甘肃北山构造单元划分的重要依据，但是其蛇绿岩属性的真实性一直没有得到有效的验证。本次研究工作通过1：5万地质调查和剖面研究，查明其岩石组合、接触关系及野外产出特征；通过对辉长岩岩石地球化学测试与分析，讨论其形成的大地构造背景。研究认为原划牛圈子蛇绿岩岩石组合缺失严重、火山熔岩极不发育、缺失超基性岩、没有混杂堆积特征，没有“岩块+基质”的物质组成样式，也没有深海沉积的记录；同时，辉长岩具有明显壳慢混源的岩石地球化学特征，与N-MORB和OIB的微量元素特征差异较大。综合研究认为前人划分的牛圈子蛇绿岩可能不是典型的蛇绿岩关键词：蛇绿岩属性；岩石组合；混杂堆积；牛圈子；北山蛇绿岩作为古洋壳残片，是古洋盆形成、演化及消亡的地质记录，在许多造山带中都有出露（肖序常等，197 8），具有特定的地球化学、岩石学指标和内部结构（张进等，2 0 12；张旗等，2 0 2 2），是探讨区域构造演化最有力的证据。甘肃北山地区位于哈萨克斯坦板块、塔里木板块和华北板块的结合部位，是古亚洲构造域的组成部分，地质构造极为复杂。经过多年的研究，认为北山地区分布有4条近东西走向的蛇绿岩带（图1）。其中,红柳河一牛圈子一洗肠井蛇绿岩带被认为是早古生代蛇绿岩带（周国庆等，2 0 0 0；于福生等，2 0 0 6；张元元等，2 0 0 8；武鹏等，2012;侯青叶等，2 0 12;AoSongjian etal.，2 0 12；T i a nZhonghua et al.，2 0 14;胡新苗等,2 0 15;Cleven etal.，2 0 15；孙立新等,2 0 17；ShiYuruoetal.，2 0 18;WangShengdongetal.，2 0 18；杜雪亮等，2 0 19)；台子一小黄山（李向民等，2 0 12;ZhengRonghe etal.，2 0 13）、红石山一百合山（王国强等，2 0 14;Shietal.，2 0 17；牛文超等，2 0 2 0；张正平等，2 0 2 0）和辉铜山一账房山（MaoQigui etal.，2 0 12；余吉远等，2012;余君鹏等,2 0 2 1）等3条蛇绿岩带被认为是晚古生代的蛇绿岩。且多数学者认为北山地区以红柳河一牛圈子一洗肠井早生代缝合带为界（何世平等，2 0 0 5；杨合群等，2 0 0 8，2 0 10；李向民等，2 0 12；WangShengdongetal.，2 0 18），分隔塔里木板块和哈萨克斯坦一准噶尔板块（任秉琛等，2 0 0 1），但对牛圈子蛇绿岩的形成环境却存在以下分歧：该蛇绿混杂岩是北山台子一小黄山古洋盆向南俯冲形成的弧后盆地的产物（左国朝等，1990,2 0 0 8；郑荣国等，2 0 12）；代表了早古生代塔里木板块和哈萨克斯坦一准葛尔板块的缝合带，具有板块分割意义，属大洋扩张脊型蛇绿混杂岩（任秉琛等，2 0 0 1；何世平等，2 0 0 2,2 0 0 5；杨合群等，2 0 0 8,2 0 10；胡新苗等，2015;Wang Shengdongetal.，2 0 18);认为是典型的SSZ型蛇绿混杂岩,产于与俯冲作用相关的弧前构造环境中（杜雪亮，2 0 19）；根据蛇绿混杂岩中斜长花岗岩和基性熔岩的元素地球化学和Sr一Nd一Pb一Hf同位素组成特征,推断其形成于板内深大断裂一初始裂谷演化至陆间有限小洋盆构造环境（侯青叶等,2 0 12）。由于对蛇绿岩带的属性及形成环境存在不同认识，造成北山地区构造单元划分方案的不同。无论哪一种认识，都离不开牛圈子蛇绿岩的属性问题，显示出牛圈子蛇绿岩带对甘肃北山地区地质研究的重要性，因此牛圈子蛇绿岩的真伪研究对重建北山地区构造演化具有极其重要的意义注：本文为国家自然科学基金资助项目（编号：412 0 2 0 45，417 0 30 38）、中国地质调查局地质调查项目（编号：DD20230005，12 12 0 1130 46 40 0DD20190069）和陕西省自然科学基金资助项目（编号：2 0 2 3-JC-YB-233）的成果收稿日期：2 0 2 2-0 4-2 2；改回日期：2 0 2 2-12-13；网络首发：2 0 2 2-12-2 0；责任编辑：章雨旭。Doi：10.16 50 9/j.g e o r e v i e w.2 0 2 2.12.0 6 5作者简介：余吉远，男，197 8 年生，硕士，教授级高级工程师，主要从事区域地质矿产调查、岩石地球化学及综合研究；Email：4156 96 8182023年论质地评95T96979899100%蒙古国424240百合山407新疆红石山茂台子42内42蓬勃山00蒙00T甘肃古马山小黄山红柳河牛圈子白云山II42图2洗肠井422020III辉铜山账房西伯利亚板块哈41IV40T克坦板050100150km里中更朝板块4199798i9991009结晶基底蛇绿岩带高压变质带crystallinebasementophiolitebelthighpressuremetamorphicbelt板块缝合带断裂及推测断裂研究区platesuturefractureandpresumedfracturestudyarea图1北山地区蛇绿岩分布略图Fig.1 Sketch map of ophiolite distribution in Beishan Mountains areaI一红石山百合山一蓬勃山蛇绿岩带；一台子一小黄山蛇绿岩带；一红柳河牛圈子一洗肠井蛇绿岩带；IV一辉铜山一帐房山蛇绿岩带I-Hongshishan-Baiheshan-Pengboshan ophiolites belt;I JijitaiziXiaohuangshan ophiolitesbelt;II-Hongliuhe-Niujuanzi Xichangjing ophiolites belt;IV-HuitongshanZhangfangshanophiolites belt笔者等参与的“北山一祁连成矿带地质矿产综合研究”项目研究认为红柳河一牛圈子一洗肠井蛇绿岩带不具有大洋分隔意义，并对牛圈子蛇绿岩带的真伪提出异议。在此背景下，本文第一作者主持的“甘肃北山牛圈子地区6 幅区域地质调查中澳合作填图项目”以此为首要调查对象，目的是查明前人划分的牛圈子蛇绿岩的岩石组合、构造组合样式等，进一步厘定蛇绿岩属性，为完善北山造山带构造单元划分、区域构造演化格架研究提供依据。1地质背景前人研究认为，红柳河一牛圈子一洗肠井蛇绿岩带是北山地区延伸最长的蛇绿岩带，断续延伸约440km,呈近东西走向，经过长期构造破坏，目前出露为3段（图1）：白云山一洗肠井蛇绿岩段、牛圈子蛇绿岩段、白玉山一红柳河蛇绿岩段。西起甘一新交界处的红柳河，经玉石山、牛圈子、内蒙的横峦山、月牙山,东止于洗肠井。有研究者认为该蛇绿岩带向西可与新疆境内南天山的黑英山一库米什蛇绿岩带相连，向东在洗肠井以东被巴丹吉林沙漠掩盖。沿走向该蛇绿岩带发育程度有所差别，加上俯冲作用、褶皱造山期韧性剪切作用的改造和造山期后推覆作用的进一步改造，使得该蛇绿岩带在局部地段出露不全。特别是牛圈子地区的蛇绿岩有大量的后期花岗岩体沿断裂带侵人，使得该蛇绿岩层序及相互接触关系不清。这可能是造成对该蛇绿岩研究出现争议的原因2岩石组合特征本文讨论的牛圈子蛇绿岩针对的目标是1：5万牛圈子幅地质图所指的范围（图2）。中澳合作填图项目（中国地质调查局西安地质调查中心与西澳大利亚地质调查局合作填图简称中澳合作填图经过详细的野外调查和实测剖面（图3），并采集了大量薄片鉴定样品，通过薄片镜下鉴定，进一步限定其岩石组合为：中一基性凝灰岩、沉凝灰岩、斜长角闪岩、凝灰质砂岩、绿泥石长英片岩、石榴子石黑云石英片岩、千枚岩、绿帘石阳起石片岩、辉长岩，后期侵人的花岗岩等。总体上，岩石风化破碎十分严重，变形变质较弱，未观察到明显的构造混杂特征。从岩石组合、变形变质方面看，与前人研究结果有一定差异，为此将剖面主体划分为蛇绿混杂岩带值得商椎。二叠系红岩井组(Ph)41.灰绿色含砂砾岩，见粒序层理21.33 m断层牛圈子蛇绿岩(ON)40.灰黑色局部花岗岩化黑云长英角岩203.10 m39.浅灰色绢云母石英钠长阳起绿泥黔帘青磐岩75.66 m38.灰色强变质中基性凝灰质砂岩39.72 m37.灰色强碳酸盐化含凝灰质砂岩47.29 m36.灰黑色变中基性凝灰质糜棱岩316.82 m35.灰白色变中酸性凝灰质初糜棱岩21.61 m34.灰白色绿泥石阳起石钠黔帘石蚀变岩347.16 m33.灰黑色凝灰岩37.26 m32.灰黑色绿帘阳起石片岩6.83 m31.灰黑色凝灰岩107.00 m819第3 期余吉远等：甘肃北”属性再研究圈十虹绿石AnChDnYcmlyChGAnChDQZEMChGAnChDChGAnChDQChGONON川YDPhJXPPhONQQPhJXpJxpJsJsJsChGJXPQndJXPJXpMYDQndE-0RYDAnChDE-0JXP5km01nYc前长城纪敦煌岩群青白口纪大豁落山组奥陶纪罗雅楚山组泥盆纪侵入体AnChDPreChangchengianQndQinbaikouian01OrdoviciannYDDevonianintrusiverocksDunhuang Gr.DahuoluoshanFm.LuoyachushanFm.长城纪古碉井群寒武-奥陶系地层二叠纪红岩井组石炭纪侵入体ChGChangchengianE-0Cambrian-OrdovicianPhPermiannYCCarboniferousintrusiveGudongjing Gr.strataHongyanjingFm.rocksJXP蓟县纪平头山组ON牛圈子蛇绿岩带Js侏罗纪水西沟组Jixianian Pingtoushan Fm.NiujuanziophiolitebeltJurassic ShuixigouFm.糜棱岩化花岗岩断层及推测断层剖面位置mlYmylonitizeddioritic-granitic plutonfaultand supposed faultprofileaccuracyposition图2 牛圈子地区地质略图（据1：2 5万马鬃山幅和1：5万牛圈子幅地质图修改）Fig.2 Geological sketch map of Niujuanzi area(modified from 1:250,000 MazongshanGeological Mapoand 1:50000 Niujuanzi Geological Map30.灰黑色云母石英片岩15.49 m29.灰黑色黑云钠长阳起绿帘石绿岩45.29 m28.灰黑色绿帘石阳起石绿岩21.23 m27.灰黑色凝灰岩25.21 m26.灰黑色玄武岩，岩石组成物质极细37.81 1m25.灰黑色钠长石绿帘阳起石绿片岩65.28 m24.灰黑色长石石英砂岩4.37 m23.灰黑色凝灰岩50.36 m22.灰黑色蚀变变质中基性凝灰岩14.39 m21.灰黑色变中酸性沉凝灰岩339.18 m20.灰黑色蚀变变质中基性凝灰岩14.27 m19.灰黑色黑云母长石千枚岩185.82 m18.灰黑色糜棱岩化绿泥长英片岩255.26 m17.灰黑色阳起石化中基性凝灰质糜棱岩198.09 m16.灰色钾长石化硅化中酸性火山凝灰岩203.82 m15.灰白色石英岩4.78 m14.灰黑色长石石英砂岩60.69 m13.灰黑色片理化硅化变凝灰质砂岩417.12 m12.灰黑色绿泥石化变凝灰质砂岩17.64 m11.灰黑色葡萄石化绢云母化角闪斜长片岩3.39 m10.灰黑色绿泥石化石榴黑云片岩30.34 m9.灰黑色云母长英片岩48.36 m8.灰色绿泥石长英片岩95.36 m断层7.灰黑色条纹条带状凝灰质砂岩33.76 m6.灰色变中基性岩屑凝灰岩5.87 m5.灰黑色细粒砂岩5.87 m4.灰黑色云母石英片岩，片理化作用强72.09 m3.灰白色石英岩22.30 m2.灰黑色云母石英片岩124.50 m1.灰黑色蚀变变质基性凝灰岩25.73 m未见底3岩石地球化学特征中澳合作填图团队采集了大量的岩石地球化学样品，尤其是基岩出露较好的辉长岩样品，对其进行了主量和微量元素测试（表1）。其本次工作分析的辉长岩的主量元素含量Si0，在47.6 9%51.0 9%，平均为49.7 3%，属基性岩；Al,0，为13.93%82020233年论质地评0100m15791061925033934122413514180708034245140631402580301505014513949130565013545X664383518018416519085697075图3甘肃北山牛圈子蛇绿岩带实测地质剖面Fig.3 Section of Niujuanzi ophiolite in Beishan Mountains area,Gansu Province21.38%，平均为17.0 1%;Fe20，为1.2 0%3.38%，平均为2.0 8%；Fe0为4.49%8.8 0%，平均为6.70;Mg0为5.50%9.43%，平均为6.91%,Mg平均为51.0 6；m/f值为0.4 1之间，为铁质基性岩。K,0+Na,0总量为2.0 9%4.0 0%;Ti0,为0.7 0%1.89%,平均为1.2 8%。在（K,0+Na,0)一Si0,图解中（邓晋福等，2 0 15a），样品全部落人亚碱性区域，辉长岩范围之内（图4a）；而在K,0一SiO，图解中（邓晋福等，2 0 15b），样品主要落人钙碱性系列区域，显示其属于钙碱性系列岩石（图4b）。总体上牛圈子辉长岩与蛇绿岩套中超镁铁质堆晶岩的化学成分有明显差异（赵磊等，2 0 13），而接近岛弧玄武岩 w(Na,0)+w（K,0)5%的主量元素特征。辉长岩的稀土元素总量为36.9410-6 12 7.911O-,稀土总量较N-MORB要高，变化范围也较大，稀土元素配分模式呈轻稀土元素略富集到略亏损,重稀土平坦的配分模式与N-MORB相似（图5a)，(La/Y b)=0.49 1.50;8 Eu 值为0.8 2 1.15,Eu异常显示不明显，均表现为轻微的正或负异常，表明岩浆没有发生明显的斜长石的分离结晶作用。总体呈现为平坦型及轻稀土轻微富集型，表明其可能来源于亏损或部分亏损的地慢源区。微量元素蛛网图能够深刻地揭示岩浆成因、演化及其构造背景。牛圈子辉长岩微量元素蛛网图表明（图5b），微量元素总量明显高于N-MORB微量元素总量。总体上明显富集Rb、Ba、T h、U、K 等大离子亲石元素、亏损Nb、T a 等高场强元素，与岛弧岩浆富集LILE、亏损HFSE、具有高的放射性Sr含量和低的放射性Nd含量特点相似，显示出俯冲带慢源岩石的成分特点(Keppler,1996)。4讨论蛇绿岩是一类有着特殊含义的岩石组合，通常被视作古洋壳或与其相关的构造单元的残片保存在造山带中，在大地构造理论中有着重要的意义。1972年召开的美国彭罗斯会议厘定的蛇绿岩的岩石组合是：一个发育完整的蛇绿岩中,岩石组成从底部向上依次为：超镁铁杂岩，由不同比例的斜辉橄榄岩、二辉橄榄岩和纯橄岩组成，并有些许蛇纹石第3 期821余吉远等：甘肃北山地区“牛圈子蛇绿石属性再研究表1牛圈子辉长岩主量元素（%）和微量元素（10-）测试数据Table 1 Test data of major elements(%)and trace elements(x10-)in Niujuanzi gabbroPM020PM020岩性141031141037141039141040141041141042132122131052131057-59-1-59-2SiO250.0847.6950.5449.5849.1448.9751.0251.0948.9450.2049.80Al,0313.9319.4314.4317.3021.1521.3814.3614.4521.1014.9514.57Fe20;3.381.382.842.561.821.771.202.351.492.072.06Feo8.605.498.507.074.494.506.418.805.116.767.96Cao8.5810.578.928.8411.2210.8110.99.2811.7310.569.56MgO6.068.826.746.655.475.509.436.025.977.817.49K.00.500.730.530.920.560.870.590.520.180.690.82Na203.061.912.932.812.702.612.073.082.642.652.60TiO21.980.711.771.460.700.711.041.890.861.301.66P20s0.210.060.170.150.050.060.080.210.080.140.17Mno0.200.120.200.170.090.100.150.230.120.150.18烧失2.162.241.321.541.962.081.821.051.172.643.07Cr13170014315321519382016815073.458.8Rb23.122.716.534.520.43927.670.87.6825.932.9Cs1.4513.22.153.748.326.751.711.392.351.381.87Sr239195167188251233261224234221206Ba22259298.187.159.275.18892.610687.6100V361165363271171168259326184Sc35.710.424.615.818.415.850.132.716.641.939Nb3.941.113.012.871.080.660.653.781.843.614.53Ta0.310.0850.290.260.0890.0520.0560.340.200.260.34Zr15741.41221003534.750.515260112117Hf4.341.33.573.141.121.151.734.11.742.842.96Ga20.414.219.417.71613.914.720.716.4U0.280.0830.520.370.160.180.0490.400.150.290.38Th1.010.230.560.420.190.160.151.200.170.921.29La8.431.755.113.542.311.211.698.763.815.046.37Ce23.25.0315.211.76.393.875.624.410.214.218.5Pr3.660.842.582.010.990.691.093.741.542.292.75Nd17.44.6513.811.14.974.056.5518.57.2111.213.5Sm5.521.664.563.721.681.542.515.562.353.594.2Eu1.830.71.551.280.730.661.021.640.841.251.38Gd6.662.175.764.852.242.23.56.682.94.535.34Th1.140.41.020.880.430.390.621.120.50.80.87Dy7.452.716.795.852.92.664.147.653.325.115.62Ho1.570.591.461.290.640.60.91.610.71.11.2Er4.481.74.173.751.851.722.594.491.942.993.38Tm0.70.260.640.560.280.270.390.680.30.440.5Yb4.421.664.063.561.81.722.484.281.822.873.24Lu0.650.260.610.530.270.260.360.660.30.430.48Y40.813.235.728.714.815.122.936.515.927.531.7Mg41.3461.6444.2348.4754.9255.0059.5340.6253.8853.6048.48m/f0.401.000.460.540.680.690.960.420.710.690.58Ti/Y290.94322.47297.24304.98283.55281.89272.27311.09324.64283.41313.94Ti/V32.8825.8029.2332.3024.5425.3424.0734.8328.0527.7727.61Nb/Y0.100.080.080.100.070.040.030.100.120.130.14Th/Ta3.262.711.931.622.133.082.683.530.853.543.79La/Nb2.141.581,701.232.141.832.602.322.071.401.41Zr/Y3.853.143.423.482.362.302.214.163.774.073.69Nb/La0.470.630.590.810.470.550.380.430.480.720.71Rb/Sr0.10.10.10.20.10.20.10.30.10.10.2Nb/U14.0713.375.797.766.753.6713.279.4512.2712.4511.9282220233年论质地评PM020PM020岩性141031141037141039141040141041141042132122131052131057-59-1-59-2Ba/La26.33338.2919.2024.6025.6362.0752.0710.5727.8217.3815.70Th/La0.120.130.110.120.080.130.090.140.040.180.20Ba/Th219.802573.91175.18207.38311.58469.38586.6777.17623.5395.2277.52注：以上数据均为中国地质调查局西安地质调查中心自然资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室完成。18F(a)(b)6副长15F正长岩5钾玄岩系列正长岩副长深成岩二长(%)o+OeN12F正长岩副石长4(%)0Y9长闪二长岩石英兰长岩高钾钙碱性系列长創长长3石辉闪长花岗岩6长岩长辉长2辉长闪长岩钙碱性系列闪长岩3花岗闪长岩辉长低钾（拉斑）系列0L辉长岁30405060708090404550556065707580SiO.(%)SiO.(%)图4甘肃北山牛圈子辉长岩（K,O+Na,O)一Sio,图（a)和K,0SiO,图解（b)Fig.4(K,O+Na,O)-SiO,(a)and K,O-SiO,(b)of Niujuanzi gabbro in Beishan Muntains area,Gansu化。辉长杂岩，一般具有堆晶结构，通常包含堆晶的橄榄岩和辉石岩，它们经常比超镁铁杂岩变形程度差。镁铁质席状岩墙杂岩。枕状玄武岩，上覆条带状燧石、薄层页岩、少量灰岩。张旗(2021)提出一条完整的蛇绿岩除了上述岩浆岩外，还应该出露代表洋盆顶部的深海沉积和代表洋盆消失、陆块碰撞的构造混杂堆积物，这与吕洪波等（2 0 18）新发现并厘定的狼山蛇绿混杂岩较一致。10001000-N-MORB1001001010(a)(b)LaCePrNd SmEuGdTbDyHoErTmYbLuRbBaThUKNbTaLaCeSrNdPZrTiTbY图5北山牛圈子辉长岩微量元素图解Fig.5 Trace elements diagram of Niuquanzi gabbro in Beishan Muntains area,Gansu823第3 期余吉远等：甘肃二牛圈子蛇绿属性再研究因此，牛圈子是否是蛇绿岩还无法说清，但根据下面几条研究内容，说明牛圈子可能不是典型的蛇绿岩4.1岩石组合特征牛圈子蛇绿岩首次提出于北山板块构造与成矿规律（左国朝等，1990），在专著第六章第三节中有关于牛圈子蛇绿岩的相关论述，但是,其描述的内容为该蛇绿岩出露于马鬃山煤矿北，而非牛圈子，岩石组合为蛇纹石化橄榄岩、片理化蚀变辉石橄榄岩、伟晶辉长岩和堆晶辉长岩、玄武岩夹凝灰岩、硅质岩、凝灰岩夹灰岩，有后期花岗岩侵入。附剖面图为马鬃山煤矿北一野马街蛇绿岩剖面（剖面略），也非牛圈子剖面；后来，任秉琛等（2 0 0 1）发表甘肃北山牛圈子蛇绿岩-锶同位素年龄及其大地构造意义”一文，关于牛圈子蛇绿岩地质特征的描述内容，仍为野马街南而非牛圈子（任秉琛等，2 0 0 1），野马街南部分的岩石组合有二辉橄榄岩（少量的辉橄岩、辉石岩）、辉长岩、堆晶辉长岩、斜长花岗岩、辉绿岩墙、玄武岩、粗玄岩等枕状基性熔岩以及硅质岩,蛇绿岩套已被构造肢解，序列关系不清，并遭受韧性剪切改造，基性熔岩和辉长岩局部出现糜棱岩化及片理化，各岩石单元呈岩片产出，岩石发生角闪石化、绿帘石化、钠帘石化、绢云母化，构造变形局部为糜棱岩、片理化，所附剖面仍为野马街南蛇绿岩剖面（剖面略）。后来，武鹏等（2 0 12)发表的甘肃北山地区牛圈子蛇绿岩的形成时代及地质意义一文，其中引用了任秉琛等（2 0 0 1）中野马街南蛇绿岩的相关的描述及剖面图，而测试年龄样品采集于本次研究的牛圈子区域；之后，Tian Zhonghua等（2 0 14）、WangShengdong等（2 0 18）等对本次研究的牛圈子区域蛇绿岩进行了研究，认为岩石组合为辉长岩、辉绿岩、斜长花岗岩、杂砂岩和玄武岩（王盛栋，2017）；1：2 5万马鬃山幅区域地质调查报告认为牛圈子蛇绿岩的岩石组合为一套变玄武岩，中酸性火山岩与变砂岩的岩石组合，向西变为硅质岩、板岩、粉砂质板岩，遭受区域低温动力变质形成低绿片岩，岩石具强片理化。从上述资料来看，大多数研究者将牛圈子蛇绿岩的出露位置定位在牛圈子的位置，而最早提出牛圈子蛇绿岩的原始定位却是野马街南（左国朝等，1990）。可能是造成牛圈子蛇绿岩岩石组合巨大差异的原因之一。而本次工作，针对1：5万牛圈子幅范围内原划牛圈子蛇绿岩，经过野外详细调查（图2,图3）和镜下鉴定，查明原划牛圈子蛇绿岩带的岩石组合为：辉长岩、凝灰岩，局部为正常沉积的凝灰岩夹凝灰质砂岩（图6 a）、片岩残留体、砂岩、砂砾岩组合，火山熔岩极细且不发育，缺失超基性岩，也没有发现深海沉积岩的记录。一个蛇绿岩可以不完整，但不能轻易地将一套超镁铁质、镁铁质岩组合归属为蛇绿岩。野外由于岩石风化破碎较为强烈，接触界线被风化碎石覆盖，难以直接观察到接触关系，但遥感影像（图6 b）和野外宏观照片（图6 c）上辉长岩与围岩为较为清晰的港湾状接触界线，认为辉长岩与围岩可能为侵人接触关系，与蛇绿混杂岩中构造接触关系样式明显不同。从剖面图（图3）和前人发表的地质图（TianZhonghuaetal.，2 0 13）可以看出，前人划分的牛圈子蛇绿岩没有岩块+基质的混杂特征。综上认为，前人划分的牛圈子蛇绿岩的岩石组合以辉长岩+凝灰岩+砂砾岩为主体，极不发育火山熔岩、缺乏地慢橄榄岩、也没有“岩块+基质”的物质组成样式，暗示牛圈子可能不是一个典型的蛇绿岩。这与没有可信的深海沉积和混杂堆积记录的双沟蛇绿岩被认为可能不是典型蛇绿岩的认识一致（张旗，2021)4.2岩石地球化学及形成环境差异关于牛圈子蛇绿岩的形成环境认识争议较大，主要有：弧后盆地环境（左国朝等，1990,2 0 0 8；郑荣国等，2 0 12；代文军等，2 0 11），洋中脊环境（任秉琛等，2 0 0 1；何世平等，2 0 0 2，2 0 0 5；杨合群等，2008,2010;胡新苗等,2 0 15;Wang Shengdong et al.，2018）；弧前构造环境（杜雪亮，2 0 19）；陆间有限小洋盆环境（侯青叶等，2 0 12）。以上认识中，只有代文军（2 0 11）、TianZhonghua等（2 0 15）和WangShongdong等（2 0 18）的认识是通过本文研究区采样研究得出的，其他的认识是基于台子、红柳河以及洗肠井等蛇绿岩的认识间接得出的。文献查询可知，WangShongdong等（2 0 18）通过辉长岩的测试数据，认为Rb、Ba、T h、U 等大离子亲石元素（LILE）明显富集，Nb、T a、T i、Zr 等高场强元素（HFSE）轻微亏损。微量元素的配分曲线型式和各元素的含量与N-MORB和OIB差别较大。通过ATK判别图解，认为牛圈子辉长岩洋中脊环境。而TianZhonghua等（2 0 15)通过玄武岩的测试数据，认为其微量、稀土元素特征与OIB相似；代文军等（2 0 11)认为牛圈子蛇绿岩应形成于弧后盆地，属SSZ型环境。而本次研究，获得辉长岩主量元素的平均含量SiO，为49.73%、Fe,0，为2.0 8%、Fe0为6.7 0%、Mg0为6.91%；T i 0，为1.2 8%，主量元素含量数值高于洋中脊玄武岩值（N-MORB：Si O，值为48.7 7%，TiO，值8242023年论质地评(b)凝灰质砂岩辉长岩1km(c)中粗粒辉长岩凝灰岩，变砂岩，砂砾岩10m图6 整合接触关系和侵入接触关系Fig.6 Photos of Integrated contact relationship and Invasive contact relationship为1.15%，Al,0，值为15.90%,Na,0+K,0总量为2.51%）（Sc h i l l i n g e t a l.，198 3）。与蛇绿岩套中超镁铁质堆晶岩的化学成分有明显差异（Coleman，1977）。M g 指数为40.6 2 6 1.6 4，平均值为51.0 6，低于基性原生岩浆的Mg值范围（6 8 7 5），表明岩浆经历了一定程度的分离结晶作用;同时,高的nw（T Fe 0）n（w（M g O）值（6.0 9 11.6 4）也表明岩浆经历过强烈的分离结晶作用。研究表明，地壳混染通常会导致岩浆的SiO2、K,0、Rb 含量的增高，牛圈子辉长岩具有较高的Si02、K,0、Rb 含量，以及Rb/Sr值（0.0 3 0.32）明显高于上地慢平均值（0.0 34）（TaylorandMcLennan，1995），反映了岩浆形成过程中经历了明显的地壳混染；同时，样品Sr含量明显高于地慢值也指示岩浆源区可能受到围岩的混染。岩石的Ti/Y平均值为2 98.8，Ti/V平均值为2 8.56，Nb/Y平均比值为0.0 9,与岛弧玄武岩相近。Th/Ta平均比值为2.6 5，明显大于2，属于岛弧玄武岩范围；并且显示La/Nb平均值为1.8 6，大于1，明显不同于MORB和OIB（裴先治等，2 0 0 5）。岩石的w（Zr）平均值为8 9.2 410-6 高于洋中脊玄武岩Zr含量（7 4），Zr/Y 值为3.31，与岛弧玄武岩接近（裴先治等，2 0 0 5）。研究认为，洋中脊玄武岩的Nb/Th值为25,洋岛玄武岩的Nb/Th值为10，岛弧玄武岩的Nb/Th值 5（代文军,2 0 11），研究区辉长岩的Nb/Th平均比值为5.12,与岛弧玄武岩的Nb/Th值相近。同时，微量元素蛛网图能够深刻地揭示岩浆成因、演化及其构造背景，从图（图5a、b)中看出，牛圈825第3期余吉远等：甘肃十牛圈子蛇绿石”属性再研究子辉长岩稀土元素配分曲线与N-MORB稀土元素配分曲线相似，但微量元素配分型式与N-MORB微量元素配分型式则明显不同，其微量元素总量高于N-MORB微量元素总量，Rb、Ba、T h、U、K 等大离子亲石元素富集，Nb、T a 等高场强元素亏损，明显的Sr正异常等岩石地球化学特征。以上信息显示牛圈子辉长岩岩石地球化学特征总体上显示弧岩浆的地球化学特征4.3岩浆源区牛圈子辉长岩较低的SiO，含量、较高的MgO含量（5.47%9.43%）和V、Cr（16 510-36 310-,58.810-82010-），显示慢源岩浆的成分特征。样品的Sr含量（16 7 10-2 6 110-）显著高于地慢值（17.8 x10,Taylorand McLennan，198 5），指示岩浆源区不是来自单一的地慢，可能受到围岩混染（Hawkesworth etal.，1993）。另外，Nb/U、Nb/La比值是判断混染和岩浆产生构造环境的灵敏指标（张贵山等，2 0 0 9）。牛圈子辉长岩的Nb/U为3.6714.07,Nb/La为0.38 0.9 3,远低于全球MORB、O I B的值(Nb/U=47、Nb/La 1.0),Nb/U与大陆地壳的平均值（12)相近，Nb/La与大陆地壳的平均值（0.7)和岛弧玄武岩的（Nb/La0.8)相近（徐学义等,2 0 0 8）。强不相容元素之间的比值可以判别地慢源区的组成特征，牛圈子辉长岩的Ba/La、T h/La 和Ba/Th比值分别为56.33、0.12 和492.5,明显高于地慢特征值（Ba/La=8.311.3，Th/La=0.122 0.163,Ba/Th=67 84)(Weaver,1991）。因此，上述的证据表明，形成岩浆在上升过程中明显受到地壳物质的混染作用，其地球化学特征显示了壳慢混源性质4.4形成时代关于牛圈子蛇绿岩的形成时代问题，已有研究成果显示（表2），红柳河一牛圈子一洗肠井蛇绿岩带中不同地段蛇绿岩的形成时代差异明显，红柳河蛇绿岩和洗肠井蛇绿岩中辉长岩年龄数据集中在500540Ma，认为蛇绿岩形成于寒武纪，而牛圈子蛇绿岩中辉长岩年龄数据集中在430 450 Ma，认为蛇绿岩形成于晚奥陶世一志留纪从北山地区构造演化寒武一奥陶纪总体处于伸展环境，而志留纪一早泥盆世处于俯冲环境的总体认识来看，研究区牛圈子蛇绿岩与红柳河、洗肠井蛇绿岩均不协调；而大多数研究者又都将其划分为同一条蛇绿岩带，当然，同一条蛇绿岩带不同地段就位时代不同可以理解，但是辉长岩形成时代（表2）“东西段老、中间段新”、且年龄数据差异巨大的原因值得我们思考和进一步研究4.5综合研究牛圈子蛇绿岩在研究区以绢云母石英片岩、长石石英砂岩、凝灰质砂岩、凝灰岩，几乎没有玄武岩的出现。其与“下伏”三叠纪二断井组和“上覆”中古代元古碉井群均为断层接触（余吉远等，2 0 18）。牛圈子蛇绿岩主要沉积物为火山碎屑与细碎屑岩，火山碎屑岩组成旋回层序，以凝灰质砂岩与凝灰岩组成韵律型沉积,反映间歇性的火山作用；细碎屑岩主要为长石石英砂岩、细一粉砂岩组成的海底扇浊积岩层序，局部为砂质杂体的叠复，被较晚期的花岗岩和辉绿岩岩脉穿插，表现为大陆坡一海底盆地的沉积特征。前人划分的“牛圈子蛇绿混杂岩”的地层在工作区周边也有出露，断续分布于火石山北、通畅口东一带，向西进人邻区红柳河一带，向东与洗肠井横峦山群位处同一构造岩相带，呈近东西向展布，北与中古代元古碉井群，泥盆纪同碰撞花岗岩体等不同时代、不同性质地质体为断层接触；南与二叠纪前陆复理石、类复理石沉积均为构造接触，顶底均被断失。所以本次研究工作区内的“牛圈子蛇绿岩”可能为海相细碎屑岩沉积的产物，其中的辉长岩仅表2 红柳河一牛圈子一洗肠井蛇绿岩带形成时代统计表Table 2 Date data of Hongliuhe-Niujuanzi-Xichangjing ophilites蛇绿岩带采样地址岩性年代数据文献红柳河（火425.5Ma,516.2Ma,520.3Ma,528于福生等，2 0 0 6；张元元等，2 0 0 8；Clevenetal.，2 0 15；Sh i石山、玉石辉长岩Ma,525.2Ma,521Ma,535.3Ma,红柳河一牛圈子Yuruoetal.，2 0 18；杜雪