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地质通报
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第/9卷第 1期
/010 年1月
1234/9!+241
Jan.!/010
鄂西黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩的发现
及其构造意义
彭松柏1,
2
,李昌年 1
,Kusky Timothy M2
,王 璐 2,
3
,张先进 1,
2
,蒋幸福 1,
2
,熊承仁 2
PENG Song-bai1,2, LI Chang-nian1, KUSKY Timothy M2, WANG Lu2,
3,
ZHANG Xian-jin1,2, JIANG Xing-fu1,2, XIONG Cheng-ren2
1. 中国地质大学(武汉)地球科学学院,湖北 武汉 430074;
2. 中国地质大学/教育部长江三峡库区地质灾害研究中心,湖北 武汉 430074;
3. 中国海洋大学海洋地球科学学院,山东 青岛 266100
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摘要#对鄂西黄陵背斜南部宜昌太平溪、邓村一带崆岭岩群中的元古宙庙湾岩组强烈变形变质超镁铁—镁铁质岩的研究表明,
镁铁质岩主要为似层状细粒斜长角闪岩,变辉长岩岩体、岩脉及辉绿岩岩脉,超镁铁质岩则主要为蛇纹石化纯橄榄岩、方辉橄
榄岩,呈构造岩片、岩块分布于斜长角闪岩之中。细粒斜长角闪岩 TiO2=1.14%~1.48%,稀土元素配分型式为略亏损—平坦型,无
明显的 Eu 异常,(La/Yb)N=0.87~1.12,La/Nb、Ce/Zr、Zr/Nb、Zr/Y、Ti/Y 平均值分别为 1.04、0.15、18.78、2.53、290.51,Nb/Th 平
均为 9.88,显示为大洋中脊构造环境形成的 N-MORB 型拉斑玄武岩;变辉长岩具典型的堆晶结构特征,稀土元素配分型式为
平坦型,具明显的 Eu 正异常;蛇纹石化纯橄榄岩的稀土元素配分型式具中稀土元素略亏损的 U形特征,显示为 LREE 略富集
的地幔岩。上述特征表明,黄陵背斜南部崆岭岩群中的元古宙庙湾岩组实际上是一套混杂堆积的古大洋蛇绿岩残片。元古宙庙
湾蛇绿岩的发现为华南扬子克拉通存在中元古代洋盆和哥伦比亚超大陆聚合、裂解构造事件提供了重要的证据。
关键词:湖北;黄陵背斜;元古宙庙湾蛇绿岩;超镁铁—镁铁质岩;构造意义
中图分类号$P534.3;P542+.4 文献标志码$A文章编号$1671-2552%2010&01-0008-13
Peng S B, Li C N, Kusky T M, Wang L, Zhang X J, Jiang X F,Xiong C R. Discovery and its tectonic significance of the
Proterozoic Miaowan ophiolites in the southern Huangling anticline, western Hubei, China.Geological Bulletin of China,
2010, 29(1):8-20
Abstract: Studies of strongly deformed and metamorphosed mafic- ultramafic rocks from the Proterozoic Miaowan Formation in the
high-grade metamorphic Kongling Group in the southern Huangling anticline show that the mafic rocks are composed of layered
fine-grained amphibolites, metagabbro rockbodies and dykes and diabase dykes, while the ultramafic rocks are mainly composed of
serpentinized dunite and harzburgite, cropping out as tectonite slices and blocks within amphibolites. The geochemical features of the
fine-grained layered amphibolite rocks including: TiO2=1.14%-1.48% , slightly depleted-flat type REE curve with no obvious Eu
anomaly, (La/Yb)N= 0.87-1.12, average La/Nb, Ce/Zr, Zr/Nb, Zr/Y, Ti/Y are respectively 1.04,0.15,18.78,2.53,290.51, and the
average of Nb / Th is 9.88. These features show that these amphibolites are N-MORB type tholeiites typical of those formed in
收稿日期$2009-11-13"修订日期$2009-12-07
基金项目$中国地质大学%武汉&长江三峡库区地质灾害研究中心开放基金项目和中国地质调查局’活动构造与区域地质环境调查成果
集成与综合研究(项目%编号#1212010670104&联合资助
作者简介#彭松柏%1963- &)男)教授)从事岩石大地构造*显微构造和活动构造研究+E-mail:psb200301@yahoo.com.cn
·基础地质·
第2!卷 第 "期
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鄂西黄陵背斜地区是扬子克拉通内前南华纪变
质杂岩系出露的重要窗口,以出露华南最古老的前
南华纪变质基底而闻名,是研究扬子克拉通前南华
纪大地构造演化的关键地区。前人对黄陵背斜地区
前南华纪变质杂岩系的研究主要集中在北部,但黄
陵背斜南部宜昌太平溪、邓村之间呈北西西向带状
展布的崆岭岩群庙湾岩组超镁铁—镁铁质岩岩石组
合、成因、时代及构造演化意义一直未引起足够的重
视。最近,笔者对黄陵背斜南部元古宙庙湾岩组超镁
铁—镁铁质岩进行了野外地质调查和岩石学、地球
化学研究,发现黄陵背斜南部崆岭岩群中的元古宙
庙湾岩组实际上为一套被构造肢解的古大洋蛇绿岩
残片,其形成时代可能为中元古代。
"研究区地质背景
黄陵地区前南华纪变质杂岩分布于著名的黄陵
背斜的核部,主体为一套太古宙—元古宙中深变质
11K 灰色片麻岩和变质表壳岩系R"&ST,后被新元古
代黄陵花岗杂岩侵入,分为南、北U个区,并被南华
系不整合覆盖。黄陵背斜南部的崆岭岩群大致可分
为V套岩系:下部古村坪杂岩以太古宙 11K 灰色
片麻岩为主,夹少量斜长角闪岩、变粒岩构成的表壳
岩系;中部小渔村岩组为一套孔兹岩系,其下段以含
石墨和富铝矿物的片麻岩为主,夹云英片岩、大理
岩、石英岩,上段以黑云变粒岩、浅粒岩为主;上部庙
湾岩组主体为层状细粒斜长角闪岩,其间夹有少量
薄层大理岩和石英岩,蛇纹石化纯橄岩、方辉橄榄
岩、辉长岩、辉绿岩等呈独立岩片或岩块沿北西西向
断续出露于庙湾岩组内RWQST。
早在 UX 世纪 YX—ZX 年代,湖北省第十地质队
("!YY、"!Z"、"!ZV)就对黄陵背斜南部崆岭岩群庙湾
岩组的太平溪超基性岩体进行了铬铁矿矿产的普查
和详查工作。宜昌地质矿产研究所("!ZS)对太平溪
超基性岩的岩石学、矿物学特征进行了初步研究,但
研究多限于找矿勘查过程中涉及的地质问题和将其
作为独立岩体进行的区域地质调查。!X 年代后,鄂
西地质大队("!!")在"∶S万区域地质调查中,比照
花岗岩岩石谱系单元填图方法,对黄陵背斜南部崆
岭岩群的超镁铁—镁铁质岩进行了分解,将其划为
中元古代梅子厂序列,并利用 [#Q\% 全岩等时线
法在庙湾组获得斜长角闪岩的形成年龄 "YX]H*±
]"H*。之后,徐云鹏等RYQZT对宜昌太平溪一带蛇纹石
化橄榄岩的矿物学特征进行了研究。王岳军等R]T对
太平溪梅子厂超镁铁质岩的地球化学特征进行了初
步研究,认为其属阿尔卑斯型残留地幔岩,但对其成
因及构造意义未作进一步研究。彭松柏等(UXXZ)在
《中南地区基础地质综合研究总结》报告中认为,崆
岭岩群中庙湾岩组斜长角闪岩具大洋玄武岩的地
球化学特征,推测黄陵地区前南华纪可能存在中
元古代洋盆。
黄陵背斜南部崆岭岩群庙湾岩组(即庙湾蛇绿
岩)的超镁铁—镁铁质岩主要分布于宜昌太平溪、邓
村一带,总体呈北西西向带状展布(图")。 蛇纹石化
超镁铁质岩连续出露的最大长度达 "VF#,宽度近 U
F#,似层状镁铁质岩及变沉积岩则分布于蛇纹石化
超镁铁质岩南北两侧。超镁铁质岩以蛇纹岩、蛇纹石
化纯橄岩、方辉橄榄岩为主。镁铁质岩以似层状细粒
斜长角闪岩为主,层状、块状变辉长岩岩体、岩脉和
辉绿岩岩脉则分布于似层状细粒斜长角闪岩和蛇纹
石化纯橄岩、方辉橄榄岩之间。与超镁铁—镁铁质岩
空间上紧密相伴的变沉积岩主要为一套透镜状的薄
层大理岩、石英岩。蛇纹石化超镁铁质岩,变形变质
层状、块状变辉长岩和似层状细粒斜长角闪岩之间
呈构造接触,并被新元古代黄陵花岗岩侵入和肢解,
最后为南华系所覆盖,总体构成一套呈北西西向展
布的构造蛇绿混杂岩系(图U)。 超镁铁—镁铁质岩
均经历了强烈韧性和脆性变形变质作用的改造。超
镁铁质岩早期的韧性构造变形面理走向北西西向,
彭松柏等:鄂西黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩的发现及其构造意义 !
地质通报
!"#$#!%&’$ ()$$"*%+ #, &-%+. 2010 年
图2黄陵背斜南部庙湾蛇绿岩地质剖面(据1∶5万地质资料修编)
Fig. 1 Geological section of Miaowan ophiolites from southern Huangling anticline area
图1黄陵背斜南部地区地质构造略图(据1∶5万地质图修编)
Fig. 1 Geological sketch map of southern Huangling anticline area
10
第2!卷 第 "期
倾角近直立,倾向变化较大,总体以向北倾斜为主,
而晚期脆性变形断裂面产状变化较大。镁铁质岩总
体呈面状出露,韧性变形强烈,叠加褶皱发育,产状
变化复杂。
#蛇绿岩主要岩石单元的岩石学特征
本次重点对小溪口$梅子厂、薄刀岭$茅垭剖面
进行了野外地质调查和分析测试研究。研究表明,黄
陵背斜南部崆岭岩群庙湾蛇绿岩中的超镁铁—镁铁
质岩普遍遭受了韧性变形变质作用的改造,超镁
铁质岩主要为蛇纹石化纯橄岩、方辉橄榄岩,镁铁
质岩主要为似层状斜长角闪岩,以及呈岩体、岩脉
互相穿插的变形变质层状和块状辉长岩、辉绿岩。
尽管这些岩石大都遭受了强烈变形变质作用的改
造,但在一些变形较弱的地段主要岩石类型的结
构构造和矿物组合特征仍能清楚地观察到。下面
对庙湾蛇绿岩超镁铁—镁铁质岩主要岩石单元的
地质特征作简要的描述。
(")蛇纹石化方辉橄榄岩
主要见于古村坪—薄刀岭—梅子厂一线,与蛇
纹石化纯橄岩紧密共生,呈透镜状岩块、岩片产出。
岩石深灰黑色、灰绿色,他形—半自形柱状结构、包
橄结构、反应边结构、网状结构,蛇纹石化强烈,矿物
具定向排列,糜棱面理发育,块状构造(图版Ⅰ$%)。
主要矿物为:辉石 &’()’*(、橄榄石 +’()&’(、角闪
石+()’(、磁铁矿 ,()#(,蚀变矿物主要为滑石、蛇
纹石和绿泥石。橄榄石呈半自形—自形柱状,粒径
+)’--,多已被蛇纹石、滑石所取代,并常见包橄结
构(图版Ⅱ$%)。 辉石主要为斜方辉石,常蚀变为透
辉石,角闪石主要由辉石退变而成,呈半自形柱—粒
状,粒径 ’),*--,长轴具定向分布特征。
(#)蛇纹石化纯橄岩
主要见于古村坪—薄刀岭—梅子厂一线,与蛇
纹石化方辉橄榄岩紧密共生,呈透镜状岩块、岩片产
出。岩石为深灰黑色、灰绿色,他形粒状结构、网状结
构(图版Ⅱ$.)、填隙结构,蛇纹石化强烈,矿物具定
向排列,糜棱面理发育,并见有豆荚状铬铁矿(图版
Ⅰ$.、/,图版Ⅱ$/、0),块状构造。主要矿物为:橄榄
石+*()&*(、蛇纹石 ’*()1*(、斜方辉石 2()+(、铬
铁矿 ,()+(。橄榄石呈他形粒状,晶体较粗,粒径可
达+)’--,沿网状裂隙大多橄榄石蚀变为蛇纹石、
滑石,呈残余孤岛状,蚀变较弱的部位可见橄榄石呈
线状排列。斜方辉石为半自形—他形粒状,粒径大小
,)+--,几乎全被蛇纹石、透闪石、绿泥石交代呈假
象,偶见柱状辉石被叶蛇纹石置换成绢石,局部可
见透辉石穿插、包裹橄榄石。随交代变质作用增
强,橄榄石向透辉石、蛇纹石、斜硅镁石、菱镁矿,
特别是滑石转化,岩石颜色明显由深绿色变为灰
黑色、灰绿色。
(+)变辉长岩
主要见于古村坪—薄刀岭—梅子厂一线,分布
于蛇纹石化纯橄岩、方辉橄榄岩南侧,呈岩体、岩脉
产出。岩石呈深灰色,变余堆晶结构,层状韵律构造
(图版Ⅰ$3、4)、块状构造,部分强烈韧性变形的岩石
具条带—眼球状构造。显微镜下可见变余辉长结构
(图版Ⅱ$3、4)。 主要矿物为:普通辉石 +’()&*(、基
性斜长石 &*()&’(、普通角闪石 ’(),*( 、磁铁矿
,()#(。普通辉石一般为自形板柱状—板状,粒径一
般为 ’)5--,多退变为角闪石、纤闪石、绿帘石、绿
泥石等,少数呈孤岛状残留,常包嵌自形柱状斜长
石,有的呈半包嵌结构或熔蚀港湾结构。斜长石呈柱
状,自形程度较高,粒径比辉石略小,一般为 +)
’--,斜长石主要为拉长石。角闪石主要由辉石退
变而成,呈半自形柱粒状,粒径一般为 #)+--。
(&)变辉绿岩
主要见于古村坪—薄刀岭—梅子厂一线,分布
于蛇纹石化纯橄岩、方辉橄榄岩的南侧,与变辉长岩
密切共生,呈岩脉或岩墙产出。岩石为深灰绿色,变
余辉长$辉绿结构,块状构造,部分强烈韧性变形的
岩石具条纹状构造。主要矿物为:普通辉石 +’()
&*(、基性斜长石 &*()&’(、普通角闪石 ’(),*(、磁
铁矿 ,()#(。普通辉石一般为他形不规则状,粒径
一般为 ,)#--,多退变为角闪石、绿帘石、绿泥石
等,少数呈孤岛状残留。斜长石呈柱—粒状、自形—
半自形,粒径一般为 *6’),--,主要为拉长石。
(’)斜长角闪岩
主要分布于古村坪—薄刀岭—梅子厂蛇纹石化
纯橄岩、方辉橄榄岩、变辉长岩和变辉绿岩的南、北
两侧,似层状产出。岩石为深灰色,变余斑状结构,条
纹—条带状构造,普遍经历了韧性变形变质作用(图
版Ⅰ$7、8)。 变余斑晶斜长石的粒度一般为 #)&--,
部分变余斑晶表现为角闪石斑晶、角闪石矿物集合
体,但仍保留有橄榄石和辉石的形态特征(图版Ⅱ$
7、8)。基质为阳起石、钠—更长石、绢云母,粒径一般
彭松柏等:鄂西黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩的发现及其构造意义 ,,
地质通报
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a—蛇纹石化方辉橄榄岩中的强韧性变形面理;b—蛇纹石化纯橄榄岩中的豆荚状铬铁矿;c—蛇纹石化纯
橄榄岩中的强变形定向排列状铬铁矿;d—变辉长岩与变辉绿岩的互相侵入穿插关系;e—变辉长岩与变辉
绿岩的层状韵律构造;f—变辉长岩的典型堆晶构造;g—变形斜长角闪岩;h—强变形斜长角闪岩
图版ⅠPlateⅠ
12
第29卷 第 1期
图版ⅡPlateⅡ
a—蛇纹石化方辉橄榄岩中的包橄结构(正交镜);b—蛇纹石化纯橄榄岩中的网状结构(正交镜);c—蛇纹石化纯橄
榄岩中豆荚状铬铁矿蚀变环(单偏光);d—蛇纹石化纯橄榄岩中的蚀变豆荚状铬铁矿(反射光);e—变辉长岩中变
辉长结构,辉石退变为角闪石(正交镜);f—变辉长岩中变辉长结构,辉石、斜长石发生强烈退变质和交代蚀变
(正交镜);g—变形斜长角闪岩中的变余残斑结构(单偏光);h—强变形斜长角闪岩中的变余残斑结构(单偏光)
彭松柏等:鄂西黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩的发现及其构造意义 13
地质通报
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图3斜长角闪岩的分类[10]和系列判别图[11]
Fig. 3 Classification diagram and discriminant diagram for the amphibolites in Miaowan ophiolites
(a) Zr/TiO2vs.Nb/Y 分类图; (b) FeO*-Na2O+K2O-MgO 判别图!
TH-拉斑玄武岩!CA-钙碱性玄武岩!○-茅垭斜长角闪岩
0.1~0.3mm"基质主要矿物为#普通角闪石 40%~
45%$长石 35%~40%$透辉石 1%~2%$石英 5%~10%$
绢云母 2%~3%$磁铁矿 2%~3%"普通角闪石呈短柱
状%颗粒边缘多呈圆滑状%波状消光明显%偶见透辉
石交代残晶保留短柱状辉石的外形"斜长石呈板状%
多被钠&更长石$绢云母$绿泥石呈假象交代’石英
常呈透镜状和扁豆状%具定向排列%玻状消光明显%
亚晶粒发育"钠&更长石则呈微粒状$透镜状集合体
相间分布%定向排列%显示斜长角闪岩经历了强烈的
韧性剪切变形"
3蛇绿岩主要岩石单元的地球化学特征
庙湾蛇绿岩岩石单元样品采自黄陵背斜南部太
平溪至邓村公路薄刀岭-茅垭地质构造剖面的崆岭
岩群庙湾岩组"岩石主量元素测试在武汉综合岩矿
测试中心完成!微量元素测试由中国地质大学 (武
汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室 LA-ICP-
MS 分析实验室完成%分析精度优于 1%~3%*蛇绿岩
岩石单元样品的主量元素+微量元素和稀土元素分
析结果列于表 1%数据处理采用路远发[9]的地球化学
工具软件包 GeoKit 程序"由于样品经历了角闪岩相
变质%因此%本文主要用变质变形作用过程中不易迁
移的高场强元素(HFSE)Ti$Zr$Nb$Ta$Hf$Th%稀土
元素(REE)和过渡金属元素(Sc$V$Cr$Ni)进行岩
石分类$成因和形成环境的判别"
3.1 斜长角闪岩的地球化学特征
3.1.1 主量元素
黄陵背斜南部崆岭岩群庙湾蛇绿岩中的似层
状镁铁质岩主要为细粒斜长角闪岩%在Winchester
等[10]的火山岩 Zr/TiO2-Nb/Y 岩石化学分类图上%
细粒斜长角闪岩的样品点落入亚碱性玄武岩范围
(图3-a)% Nb/Y 比值较低(0.13~0.15)%故其原岩属
亚碱性玄武岩"在Irvine 等[11]的玄武岩系列 FeO*-
(Na2O+K2O)-MgO 分类判别图中%样品点落入拉
斑玄武岩系列范围(图3-b)" 从主量元素分析结果
可以看出%细粒斜长角闪岩 MgO 含量中等(MgO=
7.22% ~8.65% %Mg#=47~57)%CaO/Al2O3=0.75~0.88%
TiO2=1.01%~1.48%%TiO2含量中等(平均 1.24%)%这
与洋中脊拉斑玄武岩(MORB)的TiO2含量(平均
1.5%)非常接近"Al2O3和MgO 呈负相关关系%表明
没有明显的斜长石分离结晶"因此%细粒斜长角闪岩
的原岩为亚碱性拉斑玄武岩"
在Pearce 等[12]的TiO2-K2O -P2O5判别图(图
4-a)上%斜长角闪岩的样品点均落入 OT 范围"在
Glassley[13]的TFeO/Mg-TiO2图解(图4 -b )上%样
品点落入 MORB 范围"因此%从主量元素构造环境
14
第29卷 第 1期
表1黄陵背斜南部庙湾蛇绿岩岩石单元主量元素、微量元素和稀土元素分析结果
!"#$% 1&"’()* +)",% %$%-%.+ "./ 012 "."$3+4, )%56$+5 (7 +8% )(,9 6.4+5 4. &4"(:". (;84($4+%5 7)(- <6".=$4.= ".+4,$4.%
注:主量元素含量%,稀土元素和微量元素含量 10-6
彭松柏等:鄂西黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩的发现及其构造意义 15
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图4斜长角闪岩主量元素构造判别图解
Fig. 4 Major elements tectonic discriminant diagrams for the amphibolites in Miaowan ophiolites
(a)TiO2-K2O-P2O5图解[19];(b)TFeO/MgO-TiO2图解[13];OT—大洋玄武岩;CT—大陆玄武岩;
MORB—洋中脊玄武岩;IAT—岛弧拉斑玄武岩;OIB—洋岛玄武岩;○-茅垭斜长角闪岩
判别图中可以看出,这些镁铁质岩总体上应属大洋
中脊(MOR)构造环境形成的拉斑玄武岩。
3.1.2 微量元素和稀土元素
从黄陵背斜南部庙湾蛇绿岩中似层状细粒斜长
角闪岩样品的稀土元素配分型式(图5-a)可以看
出,细粒斜长角闪岩的稀土元素配分型式为轻稀土
元素略亏损平坦型。稀土元素总量为 36.50×10-6~
49.05 ×10 -6,LREE/HREE =1.57 ~1.91,(La/Yb)N=
0.87 ~1.12,(La/Sm)N=1.22 ~1.56,La/Nb =0.86 ~1.19
(平均 1.04),Ce/Zr=0.13~0.17(平均 0.15),Zr/Nb=
17.31~20.41(平均 18.78),Zr/Y=2.42~2.64(平均 2.53),
Ti/Y=283.89~300.00(平均 290.51),无明显的 Eu 负
异常(δEu=0.94~1.06),显示其稀土元素配分特征与
N-MORB 相似。这表明细粒斜长角闪岩形成于亏
损型大洋中脊(N-MOR)的构造环境[14-18]。
在Pearce[19]的洋中脊玄武岩(MORB)归一化微
量元素分布图(图5-b)上,斜长角闪岩中 LIL(Sr 至
Ba)相对于 MORB 明显富集,由于 LIL 元素(除Th
外)在蚀变和变质过程中是活动元素,对变质火山岩
往往没有明确的构造背景意义,而不活泼元素(Th、
HFSE 和REE)基本上与标准 MORB 分布型式类
似,表明它们很可能来源于 N-MORB 或类似 N-
MORB 的地幔源区玄武岩,基本上没有受到地壳物
质的混染。
斜长角闪岩样品具有比较一致的 Ti/V 比值
(20.00~22.20),落入 MORB 范围[20]。在Wood[21]的
Hf-Ta-Nd-判别图(图6-a)中,样品点落入亏损型
地幔洋中脊玄武岩(N-MORB)区。在Pearce 等[22]的
Ti-Zr-Sr 判别图(图6-b)上,落入洋中脊拉斑玄武
岩(ORTB)区。在Meschede[23]的Nb-Zr-Y 判别图
上,样品点落入 N-MORB 和俯冲带上火山岛弧玄
武岩(IAB)区,但在 Jenner 等[24]的Nb/Th-Y 火山弧
和非火山弧环境判别图中,斜长角闪岩的Nb/Th=
9.12~10.61(平均 9.88 ),Nb/Th 比值大于7.4,与原
始地幔相比均显示正异常,即Th 明显比 Nb 亏损,
显示其为大洋中脊构造环境形成的拉斑玄武岩。
上述结果表明,黄陵背斜南部庙湾蛇绿岩中似
层状细粒斜长角闪岩的主量、微量和稀土元素地球
化学特征与 N-MORB 型大洋中脊构造环境形成
的拉斑玄武岩相似。因此,庙湾岩组中似层状细粒斜
长角闪岩的原岩属略亏损地幔源区形成的大洋中脊
拉斑玄武岩。
3.2 变辉长岩的地球化学特征
黄陵背斜南部庙湾岩组镁铁质侵入岩主要以层
状和块状变辉长岩岩体、岩脉及辉绿岩岩脉产出,并
经历了强烈的变形和变质作用,但一些地段仍可见
有典型的层状堆晶结构,以及辉长岩与辉绿岩互相
侵入穿插的关系,表明变辉长岩、变辉绿岩的形成时
16
第!!卷 第 "期
图#蛇绿岩岩石单元稀土元素球粒陨石标准化分布图!$"和
微量元素 %&’( 标准化蛛网图!)"
*+,- . /01234+5672148$9+:63 ’;; 3+$,4$8< =$> $23 %&’(72148$9+:63
54$?6 6968625 <@+36473+$,4$8< =)> A14 506 41?B C2+5< +2 %+$1D$2 1@0+19+56<
○#茅垭斜长角闪岩$△#薄刀岭变辉长岩$◇#薄刀岭%马滑沟蛇纹石化纯橄榄岩
代基本一致&反映它们是同一地质事件的产物’在
%+339681<5 EF#G 的火成岩 H+&I7!J$I& KLF&"和M4N
O+&F7J)NP 岩石化学分类图上&变辉长岩 J)NP 比
值很低!Q-QRSQ-QT"&样品点落入亚碱性辉长岩区(从
变辉长岩样品的稀土元素配分型式可以看出&稀土
元素配分型式呈平坦分布!图#7$ "( 稀土元素总量
为#-UV "WQ 7RSX-R! "WQ 7R&Y’;;NZ’;; [W-X. SI -QV&
=Y$NP)>J[W-UX 7W-U!&=Y$NH8>J[W-XX SW-X!$Y$NJ) [
Q-XRSW-W!!平均 W-QU"&/6NM4[Q-WVSQ-WT!平均 Q-W."&
M4NJ)[WT-VWSIQ-UW !平均 WX-TX"&M4NP[I-UISI-RU
!平均 I-.V"&O+NP[IWX-RISI..-VI!平均IVR-!T"&O0 N
P) [Q -W! S Q- IX !平均 Q- IU "&J)NP)[Q-RTSQ-XW!平
均Q-TU"( 轻%重稀土元素分异较弱&具明显的 ;C 正
异常!δ;C[I-QXSI-!V"&表明有明显的斜长石堆晶作
用存在&这与大洋地幔部分熔融形成的层状堆晶
辉长岩一致(上述特征表明&庙湾岩组中的层状%
块状辉长岩实际上是地幔部分熔融形成的堆晶岩
浆岩EWR7WX\ FR7]QG(
]-] 蛇纹石化纯橄榄岩的地球化学特征
黄陵背斜南部庙湾蛇绿岩中的超镁铁质岩以岩
块%岩片产出的蛇纹石化纯橄岩%方辉橄榄岩和蛇纹
岩最为常见(蛇纹石化程度一般可达 .Q^SRQ^(蛇
纹石化纯橄岩中的橄榄石属镁橄榄石&*1 [!W-]XS
!F-QQER7TG(蛇纹石化纯橄岩主量元素的平均含量 H+&F
为_Q-FT^%‘9F&]为W-_]^%*6F&]为T-QT^ %*6& 为
W-T.^%%,& 为]R-WT^%/$& 为Q-W.^%J$F&为Q-Q]^%
%2& 为Q-WW#%O+&F为Q-Q]$%aF&.为Q-QW^&镁铁
比值 %,b[%,&N=%,&KO*6&>介于 XTS!Q 之间&与
彭松柏等)鄂西黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩的发现及其构造意义 WT
地质通报
!"#$#!%&’$ ()$$"*%+ #, &-%+. 2010 年
图6斜长角闪岩微量元素 Hf-Th-Nb 图解(a)[21]和Ti-Zr-Sr 构造判别图解(b)[22]
Fig. 6 Trace element tectonic discriminant diagrams for the amphibolites in Miaowan ophiolites
N-MORB!亏损型洋脊玄武岩"E-MORB!富集型洋脊玄武岩"IAT !岛弧拉斑玄武岩"CAB!钙碱性玄武岩"
WPT!板内拉斑玄武岩"WPAB!板内碱性玄武岩"ORTB !洋中脊拉斑玄武岩"ITB!岛弧玄武岩"○!茅垭斜长角闪岩
洋壳底部变质地幔橄榄岩的特征一致#为弱亏损
的地幔橄榄岩$暗示可能与 N-MORB 的成因有
关%蛇纹石化纯橄岩稀土元素&REE ’总量较低
&1.77 ×10-6’$(La/Yb)N=4.17$(La/Sm)N=3.04 ~6.40$
显示轻稀土元素略富集$δEu=0.92$呈不明显的弱
负异常$稀土元素配分型式表现为中稀土元素略
亏损的 U形特征&图5-a’$这与造山带蛇绿岩中
变质地幔橄榄岩&包括二辉橄榄岩(方辉橄榄岩和
纯橄岩’的特征相似[31-33]%蛇纹石化橄榄岩 REE 总
量比地幔岩的稍高$轻稀土元素略富集$可能是后
期强烈蛇纹石化蚀变吸附较多轻稀土元素&LREE’
的结果[26, 31, 33-35]%
4构造意义
黄陵背斜南部太平溪)邓村一带前南华纪崆岭
岩群中的庙湾蛇绿岩位于扬子克拉通北部边缘$出
露的超镁铁!镁铁质岩(玄武岩及硅质岩(大理岩岩
石组合与典型的蛇绿岩岩石单元组合一致$而且各
岩石单元之间为构造接触关系$表明为一套具密切
成因关系的构造蛇绿混杂岩系%似层状细粒斜长角
闪岩具大洋中脊拉斑玄武岩的岩石地球化学特征$
明显不同于板内玄武岩$也不同于许多元古宙具俯
冲带岛弧特征的低 Ti 的钙碱性玄武岩$这种情况通
常出现在大洋中脊构造环境[17, 36-41]%变辉长岩具典型
的层状堆晶结构和明显的 Eu 正异常$变辉长岩(变
辉绿岩呈岩脉状互相穿插$指示辉长岩和辉绿岩
的形成时代一致$显示地幔部分熔融形成的堆晶
岩浆岩的特征%蛇纹石化纯橄岩的稀土元素配分
型式具典型的 U形特征$与洋壳底部地幔橄榄岩
的稀土元素配分型式相似$而与层状(块状变辉长
岩和细粒斜长角闪岩的稀土元素配分型式明显不
同$表明蛇纹石化纯橄岩很可能是经历了地幔部分
熔融的地幔岩[31-33]%超镁铁!镁铁质岩的上述特征
表明$黄陵背斜南部太平溪!邓村一带前南华纪崆
岭岩群庙湾岩组的超镁铁!镁铁质岩$实际上是由
变质地幔岩&蛇纹石化橄榄岩(方辉橄榄岩’(地幔岩
部分熔融聚集形成的堆晶岩浆岩 &变辉长岩(辉绿
岩’和大洋中脊构造环境形成的拉斑玄武岩&斜长角
闪岩’所构成的蛇绿岩岩石组合$经后期变形变质作
用改造成为构造蛇绿岩残片%
对于黄陵背斜南部崆岭岩群中庙湾蛇绿岩的形
成时代$鄂西地质大队&1991’在庙湾岩组&即庙湾蛇
绿岩’似层状斜长角闪岩中利用 Sm-Nd 全岩等时
线法获得的形成年龄为 1608Ma±81Ma$但其测年的
方法和精度有待改进和提高%马大铨等[4]对崆岭岩
群小渔村岩组(庙湾岩组前人所测的 Rb-Sr 全岩
18
第2!卷 第 "期
法!#$%& 法等同位素年龄分析后认为"庙湾岩组的
形成时代可能在 "’()*+")),- 之间#近年来"随着
华南前寒武纪地质研究的深入"特别是对黄陵背
斜北部崆岭杂岩地质热事件年代学的研究发现"
扬子克拉通在古元古代晚期$"’()*+))),-%存在
一次重要的构造.变质.岩浆热事件"并可能最终
形成扬子陆块的统一基底/0+.0(1#这一重要地质热事
件与华北克拉通古元古代造山作用事件的时间基
本一致/02.0!1"可能与哥伦比亚$3456789-%超大陆的
聚合有密切关系/(:$("1#黄陵背斜南部太平溪&邓村一
带崆岭岩群元古宙庙湾蛇绿混杂岩的发现"为扬子
克拉通存在古’中元古代的洋盆提供了重要的物质
记录"并且暗示扬子克拉通目前的范围可能是由不
同地块经元古宙的洋$陆俯冲$碰撞拼贴最终形成
的"但黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩是古元古代
$"’(:*+:::,-%俯冲$碰撞拼贴之前形成的"还是在
俯冲$碰撞拼贴之后的中元古代裂解作用中形成
的"尚需精确的年代学研究#
综上所述"黄陵背斜南部崆岭岩群中的元古宙
庙湾岩组超镁铁’镁铁质岩实际上是一套被构造肢
解的蛇绿岩残片"其形成时代可能为中元古代#黄陵
背斜南部崆岭岩群元古宙庙湾蛇绿岩的发现"为重
新认识扬子克拉通乃至华南前寒武纪大地构造演化
提供了重要的信息#但黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇
绿岩是在哥伦比亚$3456789-%超大陆俯冲$碰撞聚
合作用之前形成的"还是与俯冲$碰撞聚合之后再
裂解形成洋盆的作用有关等关于华南前寒武纪的重
大地质问题尚需进一步深入研究"这对于华南前寒
武纪大地构造演化的研究无疑具有重要意义#
致谢(在野外工作期间得到王建雄高级工程师
等的帮助和支持"并与张旗研究员&刘观亮研究员&
高山教授&江麟生高级工程师&周忠友高级工程师进
行了有益的讨论"张旗研究员&高山教授还对本文提
出了许多有益的建议和意见"在此一并表示真诚的
感谢)
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地质通报
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