The identification of Early Cambrian ophiolitic melange belt in Chabaxia area along the eastern section of North Qilian orogenic belt and its tectonic significance
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摘要:
在北祁连造山带东段的青海省门源县南门峡镇查巴峡一带新识别出一条蛇绿混杂岩带，其物质组成复杂，构造岩块包括变质橄榄岩、基性岩墙、变质基性熔岩、中性侵入岩、变质中基性火山岩和外来地层。基性岩墙和变质基性熔岩具有向右缓倾、轻稀土元素略富集的稀土元素配分模式，富集大离子亲石元素Ba和U，高场强元素Nb、Ta、Zr、Ti基本不显示异常，总体地球化学特征与富集型洋中脊玄武岩（E-MORB）相似。对蚀变辉长岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，获得206Pb/238U年龄加权平均值为522.6±9.7Ma。结合前人的研究成果，认为查巴峡蛇绿混杂岩形成于早寒武世北祁连洋盆扩张的构造环境。查巴峡蛇绿混杂岩的确定扩大了北祁连造山带蛇绿岩南带向南东方向的延伸范围，进而扩大了北祁连造山带早期洋盆向南东方向的分布范围。
Abstract:The ophiolitic melange belt was identified in Chabaxia area, Menyuan County of Qinghai Province, along the North Qilian orogenic belt. Its physical composition is complex, and the tectonic blocks involved in the belt include metamorphic peridotite, mafic dyke, metamorphic basic lava, intermediate intrusive rock, metamorphic intermediate acid volcanic rock and exotic strata. The mafic dykes and metamorphic basic lava have the REE distribution patterns which are slightly right-inclined and slightly enriched in LREE. They also show enrichment of LILES such as Ba and U, whereas HFSE such as Nb, Ta, Zr and Ti do not show anomalies. These geochemical characteristics are similar to features of E-MORB. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of alteration gabbro yielded 206Pb/238U weighted average age of 522.6±9.7Ma. In combination with the previous research results, the authors infer that Chabaxia ophiolite was formed in the tectonic environment of of northern Qilian basin expansion in Early Cambrian. The identification of Chabaxia ophiolite melange suggests that south ophiolite belt of North Qilian orogenic belt expanded and extended southeastward, and thus early ocean basin of North Qilian orogenic belt expanded southeastward.
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致谢: 陕西省矿产地质调查中心边小卫、张拴厚教授级高工, 陕西省水工环地质调查中心李新林教授级高工, 杜少喜、杨克俭高级工程师和中国地质调查局西安地质调查中心校培喜教授级高工对项目野外调查和室内研究工作给予热情指导; 岩石显微镜下照片由陕西省地质调查规划中心郑婧工程师完成; 审稿专家对本文提出了宝贵的修改意见, 在此一并表示感谢。
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图 1 查巴峡蛇绿混杂岩带大地构造位置(a)(据参考文献[1, 3]修改)与区域地质图(b)(据参考文献②简化)
图a中1-蛇绿岩及代号:(1)熬油沟(祁青沟); (2)玉石沟-川刺沟; (3)油葫芦沟; (4)东沟; (5);东草河; (6)大坂山; (7)查巴峡; (8)水洞峡(柏木峡):(9)卡瓦; (10)九个泉(塔墩沟或塔洞沟); (11)大岔大坂; (12)大红沟; (13)冷龙岭(直河); (14)乌鞘岭; (15)老虎山; 2-二级构造单元界线; 3-三级构造单元界线; Ⅲ1-1-走廊弧后盆地; Ⅲ1-2-肃南-天祝蛇绿混杂岩带; Ⅲ1-3-走廊南山岛弧带; Ⅲ2-玉石沟-野牛沟-清水沟结合带; 图b中Q-第四系; T1-2xh-下中三叠统下环仓组; P3-T1γ-上二叠-下三叠统窑沟组; S1a-下志留统肮脏沟组; ∈2-3h-中上寒武统黑茨沟组; Chq-长城系青石坡组; Chm-长城系磨石沟组; Pt1Tgn-古元古界托赖岩群片麻岩岩组; Pt1Tsch-古元古界托赖岩群片岩岩组; γδο∈3-英
云闪长岩; δο∈3-石英闪长岩; δ∈3-闪长岩; δμ-闪长玢岩脉; βμ-辉绿岩脉; ψω∈-蛇纹岩岩块; ν∈3-辉长岩岩块; βμ∈-辉绿岩岩块; mb∈-大理岩岩块; ∈3tl-套拉火山岩岩块; ∈cb-查巴峡火山岩岩块; ∈3qt-七塔尔峡火山岩岩块; PM-图 2剖面位置; TW-同位素测年样品位置Figure 1. Tectonic location (a) and geological map (b) of ophiolitic melange in Chabaxia area
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图 2 查巴峡蛇绿混杂岩带地质剖面图(地质体代号同图 1)
1-含砾亚砂土; 2-长石石英砂岩; 3-绿帘阳起片岩; 4-斜长角闪片岩; 5-蚀变辉绿岩; 6-(糜棱岩化)蚀变辉长岩; 7-蛇纹岩; 8-碎裂岩化闪长岩; 9-绿泥斜长变粒岩; 10-糜棱岩化带; 11-逆断层; 12-脆韧性逆断层
Figure 2. Measured geological section of ophiolitic melange in Chabaxia area
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图版Ⅰ
a.蛇纹岩露头; b.蛇纹岩显微照片; c.蚀变辉长岩露头; d.蚀变辉长岩显微照片; e.斜长角闪片岩露头; f.斜长角闪片岩显微照片。Srp-蛇纹石; Ser-绢云母; Py-辉石; Pl-斜长石; Am-角闪石
图版Ⅰ.
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图 3 查巴峡蛇绿岩岩块TAS图解(a)和AFM图解(b)
Figure 3. TAS diagram (a) and AFM diagram (b) of classification of ophiolite in Chabaxia area
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图 5 查巴峡蚀变辉长岩锆石阴极发光(CL)图像(a)U-Pb谐和图(b)和206Pb/238U年龄加权平均值图(c)
Figure 5. CL images (a), U-Pb concordia diagram (b) and 206Pb/238U wighted average age diagram (c) of altered gabbro in Chabaxia area
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图 6 查巴峡蛇绿岩构造环境判别图解
1A-火山弧钙碱性玄武岩;1B-1A与 1C的重叠区域;1C-火山弧拉斑玄武岩;2A-大陆拉斑玄武岩;2B-弧后盆地玄武岩; 3A-大陆碱性玄武岩;3B-3A与 3C的重叠区域;3C-富集型洋中脊玄武岩;3D-正常洋中脊玄武岩
Figure 6. Tectonic discrimination diagrams for ophiolite in Chabaxia area
表 1 查巴峡蛇绿岩主量、微量和稀土元素分析结果
Table 1 Major, trace and rare earth element compositions of ophiolite in Chabaxia area
样号 D1210/2 D2607/31-1 D2607/31-2 D2607/31-3 D2607/32-2 D2607/30-1 D2869/2 D2607/32-3 D6500/6 蛇绿岩单兀 变质橄榄岩 基性岩墙 变质基性熔岩 岩性 滑石蛇纹石岩 蛇纹岩 蚀变辉长岩 蚀变辉
绿岩绿帘斜长
角闪石岩斜长
角闪片岩SiO2 40.20 38.98 39.80 39.25 40.22 46.60 45.06 49.10 44.87 TiO2 0.03 0.02 0.02 0.04 0.04 2.42 1.85 2.57 1.25 AI2O3 0.78 0.44 0.60 1.16 0.88 17.69 14.73 13.80 12.74 TFe2O3 5.70 7.10 6.40 6.55 7.0 12.79 19.85 16.10 13.20 MnO 0.07 0.46 0.46 0.46 0.45 0.21 0.29 0.22 0.19 MgO 40.04 38.85 40.00 38.08 38.46 4.49 9.22 5.71 7.98 CaO 0.10 0.15 0.10 0.30 0.60 6.40 1.97 6.10 11.50 Na2O 0.05 0.06 0.05 0.07 0.06 3.30 0.38 2.99 2.30 K2O 0.02 0.03 0.02 0.09 0.02 0.54 0.78 0.60 0.61 P2O5 0.001 0.004 0.001 0.003 0.001 0.67 0.17 0.36 0.33 烧失量 13.11 14.11 12.8 13.44 12.59 4.52 5.92 1.88 4.55 总计 100.40 100.19 100.25 99.45 100.32 99.63 100.22 99.43 99.52 Mg# 94.2 92.7 93.6 93.1 92.8 45.0 52.0 45.3 58.5 AR 1.16 1.35 1.20 1.25 1.12 1.38 1.15 1.44 1.27 ALK 0.07 0.10 0.07 0.19 0.09 4.04 1.22 3.68 3.06 Rb 6.92 3.60 4.28 3.35 4.43 15.20 24.60 7.21 34.60 Ba 48.4 36.7 33.2 36.2 24.6 282.0 139.0 136.0 275.0 Th 0.70 0.33 0.49 0.28 0.42 1.77 10.30 2.50 2.31 U 0.51 0.37 0.55 0.19 0.82 0.91 2.74 0.63 0.80 Nb 2.68 2.80 2.39 2.36 2.41 47.00 9.71 21.00 8.86 Ta 0.05 0.08 0.18 0.07 0.19 2.19 0.85 1.46 0.75 P 170.0 137.0 125.0 121.0 172.0 2923.8 741.9 1896.0 722.0 Zr 22 17 16 19 16 270 179 228 102 Sr 11 13 10 9 18 669 42 225 396 La 0.38 0.65 0.40 0.18 0.50 31.80 22.50 14.64 8.15 Ce 0.63 0.67 0.69 0.37 0.85 65.80 48.50 33.82 19.58 Pr 0.09 0.14 0.10 0.05 0.13 8.60 6.03 4.87 2.85 Nd 0.35 0.56 0.34 0.26 0.49 37.00 24.10 20.88 12.90 Sm 0.06 0.11 0.10 0.07 0.12 8.02 6.03 5.69 3.52 Eu 0.02 0.03 0.02 0.02 0.03 3.19 1.88 1.85 1.28 Gd 0.05 0.09 0.07 0.05 0.10 7.26 6.01 5.62 3.37 Tb 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 1.08 1.24 1.20 0.68 Dy 0.06 0.09 0.10 0.07 0.12 5.40 7.70 8.38 4.31 Ho 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 1.20 1.67 1.68 0.83 Er 0.04 0.05 0.05 0.04 0.07 2.81 4.53 4.91 2.22 Tm 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.41 0.78 0.78 0.36 Yb 0.06 0.07 0.06 0.06 0.08 2.74 4.86 4.83 2.02 Lu 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.40 0.66 0.81 0.33 Y 0.42 0.61 0.53 0.40 0.74 32.20 46.60 48.49 22.99 EREE 2.22 3.11 2.49 1.61 3.29 207.91 158.44 183.09 85.39 ELREE/EHREE 2.26 2.22 1.93 1.46 1.80 2.89 1.07 1.47 1.30 (La/Yb)N 4.63 6.72 4.66 2.32 4.38 8.32 3.32 2.18 2.89 (La/Sm)N 3.90 3.83 2.53 1.65 2.60 2.56 2.41 1.66 1.49 (Gd/Yb)N 0.76 1.11 0.92 0.68 1.01 2.19 1.02 0.96 1.38 δEu 0.84 0.82 0.70 1.05 0.91 1.28 0.95 1.00 1.14 注:主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量为10-6 
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表 2 查巴峡蚀变辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析结果
Table 2 LA-ICP-MS U-Th-Pb isotopic data of zircons from altered gabbro in Chabaxia area
测点 含量10-6 Th/U 同位素比值 年龄值/Ma Pb* Th U 207pb/206pb 1σ 207pb/235u 1σ 206pb/238u 1σ 208pb/232Th 1σ 207pb/206pb 1σ 207pb/235u 1σ 206pb/238u 1σ 208pb/232Th 1σ 1 87 335 588 0.57 0.0595 0.0020 0.6826 0.0228 0.0829 0.0012 0.0269 0.0007 585 48 528 14 513 7 537 14 2 19 48 153 0.32 0.0559 0.0029 0.6287 0.0313 0.0820 0.0011 0.0255 0.0009 449 87 495 20 508 7 510 17 3 726 1785 3978 0.45 0.0598 0.0037 0.6986 0.0426 0.0847 0.0009 0.0262 0.0003 597 138 538 25 524 5 522 5 6 74 297 606 0.49 0.0543 0.0015 0.6105 0.0179 0.0813 0.0010 0.0250 0.0006 383 44 484 11 504 6 500 12 11 126 420 947 0.44 0.0596 0.0016 0.7258 0.0212 0.0887 0.0016 0.0299 0.0009 590 33 554 12 548 10 596 17 13 49 163 412 0.40 0.0532 0.0023 0.6233 0.0270 0.0854 0.0010 0.0248 0.0006 335 77 492 17 528 6 496 12 14 59 185 521 0.36 0.0611 0.0017 0.6828 0.0192 0.0812 0.0008 0.0257 0.0006 641 43 528 12 504 5 512 11 16 50 143 368 0.39 0.0590 0.0029 0.6573 0.0317 0.0808 0.0009 0.0250 0.0002 567 110 513 19 501 5 499 4 19 210 714 1545 0.46 0.0583 0.0011 0.7130 0.0140 0.0887 0.0009 0.0292 0.0006 541 25 547 8 548 6 582 11 20 208 782 1452 0.54 0.0569 0.0011 0.6928 0.0138 0.0881 0.0007 0.0272 0.0004 488 30 534 8 544 4 543 9 23 786 2346 6115 0.38 0.0622 0.0012 0.7657 0.0178 0.0887 0.0013 0.0307 0.0007 680 27 577 10 548 7 612 13 24 56 130 521 0.25 0.0583 0.0018 0.6627 0.0200 0.0826 0.0009 0.0277 0.0007 542 47 516 12 512 5 552 14 25 1345 3732 10374 0.36 0.0590 0.0012 0.7232 0.0162 0.0884 0.0010 0.0315 0.0007 567 30 553 10 546 6 626 14 27 64 191 481 0.40 0.0578 0.0032 0.6448 0.0342 0.0810 0.0011 0.0251 0.0003 520 123 505 21 502 6 501 5 28 63 211 509 0.41 0.0573 0.0017 0.6484 0.0185 0.0823 0.0009 0.0256 0.0005 503 44 508 11 510 5 510 10 29 408 1090 2886 0.38 0.0615 0.0028 0.7490 0.0495 0.0864 0.0009 0.0332 0.0047 656 125 568 29 534 5 661 91 注：Pb*代表放射成因铅
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