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蛇绿岩与蛇绿混杂带结构
张继恩1,2 陈艺超3 肖文交1,2,4 闫 臻5
(1. 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈国家重点实验室 北京 100029;2. 中国科学院地球科学研究院 北京 100029;3. 中国科学院大学 北京 100049;4. 中国科学院新疆生态与地理研究所 乌鲁木齐 830011;
5. 中国地质科学院地质研究所 北京 100037)
摘 要 蛇绿岩是刻画造山带洋—陆演化格局的标志性证据,由具有成因联系的超基性—基性岩和上覆远洋—深海沉积物组成,是一种理想剖面,非实际的野外露头表现。蛇绿岩分为MOR型和SSZ型两类,前者形成于洋中脊、洋盆宽度足够的弧前/弧后盆地扩张脊环境,后者形成于洋壳初始俯冲阶段的弧前环境。蛇绿岩的形成年龄可以通过古生物和同位素测年方法获得,同位素年龄与最老古生物化石(如放射虫、牙形刺等)年龄相近;洋壳运移过程中,有岩浆击穿洋壳而发育二元结构,由早期洋壳和叠覆的晚期岩浆岩构成;晚期岩浆岩比最老古生物年龄更为年轻。蛇绿岩通过俯冲铲刮、深部底垫和仰冲作用就位,发育褶皱和叠瓦状—双冲构造、及构造肢解为“基质夹岩块”结构成为蛇绿混杂带;蛇绿岩的形成年龄和就位年龄之间可从无年龄差到数十、甚至上百个百万年的时间跨度。蛇绿岩就位后继续经历俯冲带上盘和陆内活化等阶段的演化:蛇绿岩就位时的滑脱断层切穿俯冲带上盘,为后期岩浆提供通道,可侵入多期次的、非蛇绿岩套组份的中基性—酸性岩脉和岩体,包括SSZ型特征的岩浆岩,如新疆扎河坝—和布克赛尔蛇绿混杂带和美国Klamath山蛇绿混杂带。蛇绿混杂带在变质变形强烈的俯冲带上盘和活化的陆内环境中,受到构造改造,造成单一露头区不能够完整地出露有蛇绿岩套的岩石组份,而侵入在蛇绿混杂带中的岩浆岩被构造肢解、形成岩块并使得混杂带内岩石组份复杂化。现今露头的蛇绿混杂带是经历过多阶段演化的、一种现时状态的“四维时空”信息的综合体,即多个时期的物质叠置在同一个露头的三维空间内,一些岩石可能与蛇绿岩套并无成因联系。
关键词 蛇绿岩 基性—超基性岩 蛇绿混杂带 “基质夹岩块”结构 侵入岩
中图分类号:P588.12,P588.3 文献标识码:A
蛇绿岩套是古洋壳或洋盆存在的标志性证据,这是它明确的构造含义;该认识也是限制蛇绿岩概念扩大化的目的所在。蛇绿岩的解析不仅可以直接了解古大洋特征,而且对于刻画区域洋—陆构造演化至关重要(Dilek and Furnes, 2011;张旗,2014)。“蛇绿岩(ophiolite)”一词于1813被法国矿物学家Alexandre Brongniart首次提出,用来描述混杂带中的蛇纹岩;1821年,他把该术语应用于亚平宁的一套岩浆岩组合。德国地质学家Steimann于1927年将橄榄岩(蛇纹岩)、辉长岩、辉绿岩—细碧岩和相关的深海沉积物(硅质岩、泥岩、灰岩)组合称为“蛇绿岩”。Hess(1955)建议将该组合称为“Steinmann三位一体”。20世纪60年代中期,随着全球板块构造学说的兴起,蛇绿岩的研究取得了重大进展,对蛇绿岩的成因认识也逐步趋向统一;特别是1972年美国地质学会彭罗斯(Penrose)会议,人们对蛇绿岩套组成达成了共识,将蛇绿岩定义为一种特殊的基性岩—超基性岩、远洋/深海沉积物共生组合,并明确指出完整的蛇绿岩剖面可与现代大洋洋壳相对比(Anonymous, 1972)。
蛇绿岩套是将具有成因联系的岩石进行了重建的一套“理想”岩石组合 (Anonymous, 1972)。而陆地上保存的蛇绿混杂带是被肢解过、原生序列被打乱,并卷入有其它岩石的地质体,是可以开展工作的实际研究对象(Kusky et al., 2013;张旗, 2014)。但是,一些研究工作将蛇绿混杂带等同于蛇绿岩,将混杂带内岩石都作为蛇绿岩套的组份来对待,如Shervais(2008)将加州海岸山脉某些MOR型蛇绿混杂带中SSZ特征的英云闪长岩、奥长花岗岩和闪长岩均作为蛇绿岩套组份,造成错误的认识。
此外,造山带会卷入板块演化各个阶段形成的物质,包括下文将要介绍的基性—超基性岩,造成蛇绿岩与非蛇绿岩搅混在一起,如横断山地区出露的、被肢解的基性岩—超基性岩形成于多种构造环境,但这些基性岩—超基性岩并不是都属于蛇绿岩(张旗等,1992)。如果将蛇绿岩概念扩大化,并直接等同于基性—超基性岩组合,会失去其所蕴含的构造含义的明晰性和优势性,从而影响对造山作用过程和造山带区域构造演化的认识(Dilek and Furnes, 2011; 张旗, 2014)。因此,研究造山带时,需将混杂的岩石按照一定的标准进行分类,厘定出对应的岩石组合,确定它们的构造环境。
为此,本文将综合相关研究资料,目的是讨论蛇绿岩、蛇绿混杂带及其与基性—超基性岩之间的区别与联系,以期在解析造山带结构与演化过程时得出更为合理的认识。
图1 洋壳基底岩石类型及钻孔位置(a; 数据来自大洋深海钻探1968~1983年DSDP和1983~2003年ODP共享资料);太平洋和Cocos板块的洋壳和钻孔(b);1256D和504B钻孔岩性组份(c)
Fig. 1 Rock assemblage of oceanic crust and the locations of the deep-sea drilling holes (a; data from the DSDP, 1968~1983; ODP, 1983~2003); drill holes in the East Pacific Rise and Cocos Plate (b), showing locations of Hole 1256D and 504B, which drilled into basement of gabbro and diabase; lithology for Hole 1256D and 504B core sites (c)
* 张继恩,男,1981年生,博士,副研究员,构造地质学专业。 E-mail: zhangjien@mail.iggcas.ac.cn
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