内蒙古贺根山蛇绿岩地球化学特征及其成因

摘要：本文通过对内蒙古贺根山蛇绿岩主要元素、稀土元素和微量元素进行分析，表明蛇绿岩的原岩为斜方辉橄榄岩；基性岩轻稀土元素相对富集，重稀土元素略具亏损；各类岩石大离子亲石元素K、放射性生热元素Th、非活动性元素P、Nb及过渡元素Ti强烈富集，而大离子亲石元素Rb及稀土元素Nd、Sm、Y等强烈亏损的地球化学特征，得出贺根山蛇绿岩形成于大洋中脊环境的结论。

关键词：蛇绿岩 地球化学 成因 贺根山 内蒙古

1. 引言

贺根山蛇绿岩位于内蒙古锡林浩特市朝克乌拉苏木，区域构造上位于最北部的二连浩特——贺根山蛇绿岩带中段（Miao etal，2008；张旗和周国庆，2001）（见图1）。曹从周等（1986）在贺根山的硅质岩中发现了腔肠动物门栉水母类的一种支柱构造（Melanosteus sp），认为该蛇绿岩是中晚泥盆世蛇绿岩，形成于大洋中脊环境；包志伟等（1994）在贺根山超基性岩获得Sm-Nd等时线年龄403±27Ma，认为该蛇绿岩是中晚泥盆世蛇绿岩，形成于大洋中脊环境；Nozaka and Liu（2002）通过对其研究也认为该蛇绿岩形成于大洋中脊环境。但也有不少学者认为贺根山蛇绿岩形成于消减带（Robinson etal.，1999；Li，2006；Miao etal，2008）。本文通过对贺根山蛇绿岩主要元素、稀土元素和微量元素地球化学特征进行研究，探讨其成因。

2. 地质特征

贺根山蛇绿岩位于锡林浩特市北约180km。该蛇绿岩呈NE—SW向断续分布，除东侧与塔尔巴格特组断层接触外，其余均被早白垩世大磨拐河组不整合覆盖（见图2）。蛇绿岩主要为超镁铁质岩，岩石类型主要为全蛇纹石化辉石橄榄岩、纯橄榄岩，辉石橄榄岩；其次为辉长质岩石，出露于岩块的东侧，岩性为辉长岩及少量辉绿岩；镁铁质火山杂岩有有片理化玄武岩、蚀变安山岩等。在纯橄榄岩中产出有透镜状、豆荚状、似脉状铬铁矿。岩石流动构造分别以岩石中的辉石、铬尖晶石组成的平行条带和析离体表现出来。流线构造普遍发育在贺根山一带，北部均向北东倾，倾角5～50°；南部均向南西倾，倾角16～30°，流线与岩体的长轴方向一致；流面构造也较发育，基本与纯橄岩析离体产状一致，并与岩体长轴吻合，走向30～50°，倾向南东，倾角50～60°。

深海沉积物零星分布在蛇绿岩的南西端，面积约2km2，岩性为紫红色含铁碧玉岩、放射虫硅质岩、灰白色细粒大理岩。

3. 地球化学特征

3.1 主要元素

贺根山蛇绿岩带各岩类都经历了不同程度的蚀变作用，对主要氧化物含量影响大。主要元素化学成分及主要参数见表1。

超镁铁质岩类：纯橄岩计有24个样品，SiO2平均含量为33.88%，分异指数为0.48，固结指数为82.11，氧化率0.82，含铝指数为1.17。二辉橄榄岩计有2个样品，SiO2平均含量为45.09%，略高，里特曼指数为0.03，分异指数为1.89，固结指数为82.87，氧化率0.8，含铝指数为1.71。在QAPF图解中，纯橄岩投点落在（16区）纯橄榄岩区，二辉橄榄岩投点落在（10区）斜方辉橄榄岩区。

辉橄岩类薄片鉴定主要有二辉辉橄岩、斜辉辉橄岩、单辉辉橄岩三种岩石类型。二辉辉橄岩SiO2平均含量为39.6%，分异指数为0.23，固结指数为82.59，氧化率0.82，含铝指数为0.73。斜辉辉橄岩SiO2平均含量为36.94%，里特曼指数为0，分异指数为0.48，固结指数为83.98，氧化率0.82，含铝指数为0.78。单辉辉橄岩SiO2平均含量为40.05%，里特曼指数为0，分异指数为0.29，固结指数为82.1，氧化率0.88，含铝指数为0.88。在QAPF图解中，投点均落在（10区）斜方辉橄榄岩区。

蛇纹岩仅有一个样品，为橄榄岩的蚀变类型。SiO2含量为46.99%，里特曼指数为0.01，分异指数为0.01，固结指数为88.2，氧化率0.8，含铝指数为2.07。在QAPF图解中，投点均落在（10区）斜方辉橄榄岩区。

辉长岩类，SiO2平均含量为46.2%，里特曼指数在0.37～0.87，分异指数为6.73～19.69，固结指数为56.95～80.91，氧化率0.75，含铝指数为0.72。在QAPF图解中，投点落在（10区）二辉辉长岩区，与薄片鉴定大体一致。

上述特征表明岩石分异极差，氧化率较高。里特曼指数为0～0.37，属钙碱性岩系。

玄武岩SiO2平均含量为49.42%，Al2O3为15.74%，ANKC为0.57，里特曼指数为1.83，为次铝的钙碱性岩。DI为28.19，SI为40.09，表明岩浆分异程度极弱。

英云闪长岩SiO2含量为77.48%，Al2O3含量为13.35%，ANKC为1.35，里特曼指数为1.15，为过铝的钙碱性岩。DI为90.62，SI为5.57，表明岩浆分异程度较强。FeO+Fe2O3=2.344%，含量低，而Na2O=4.39%偏高。

石英闪长岩，SiO2含量为72.45%，Al2O3含量为14.93%，ANKC为1.21，里特曼指数为1.93，岩石为过铝的钙碱性岩，DI为90.62，SI为11.51，岩石分异程度强。FeO+Fe2O3=2.16%，含量低，而Na2O=6.57%偏高，K2O=0.96＜1，显示其为大洋拉斑玄武岩浆强烈分离演化的产物。

3.2 稀土元素

稀土元素丰度及参数见表2。

橄榄岩类稀土总量变化为1.72～16.61×10-6，轻重稀土比值在1.69～8.18变化，表明岩石稀土总量低，轻稀土略富集，轻、重稀土分镏程度较差。δEu最小值为0.31，最大值为1.06，平均为0.74，负Eu异常总体明显。稀土配分曲线（图3）总体呈左高右低且平缓，指示轻稀土相对富集，重稀土略具亏损特点，与洋内强烈亏损的地幔岩石相似。

辉长岩稀土总量为65.6×10-6，轻重稀土比值为0.96，为轻稀土亏损型，δEu为0.34，负Eu异常明显，稀土配分曲线为锯齿状，表明轻、重稀土分鎦程度较差，具有洋内拉斑玄武岩特征。

玄武岩稀土总量变化为41.32～77.27×10-6，轻重稀土比值在1.17～1.61间变化，表明轻、重稀土分镏程度差。δEu最小值为1.17，最大值为2.02，无负Eu异常。稀土配分曲线为平坦型（图4）， (La/Yb)N值为0.48及0.58，与标准洋中脊玄武岩（N-MORB）相当。

石英闪长岩稀土总量为44.88×10-6，轻重稀土比值为5.71，(La/Yb)N为4.97，δEu为0.89。英云闪长岩稀土总量为164.72×10-6，轻重稀土比值为10.43，(La/Yb)N为9.73，δEu为0.72。两种岩石稀土配分曲线（图5）型式相似，即轻稀土段较陡立，重稀土段相对平缓，均为轻稀土富集型，负Eu异常不太明显。

3.3 微量元素

微量元素见表3，与原始地幔同类岩相比，橄榄岩、辉长岩类大离子亲石元素K、Rb、Sr、Ba、非活动性元素Nb、Ta、Zr、Hf总体高于维氏值；过渡元素Co、Cr、Ni、低于原始地幔同类岩，而V、Cu高于原始地幔同类岩；橄榄岩(Rb/Yb)N =2.94＞1，Nb*=0.56，Ti*=2.38＞1，揭示岩石强不相容元素富集，具贫铌富钛性质，属铌富集地幔源成因；辉长岩类(Rb/Yb)N =0.26～0.4，Nb*平均0.015，Ti*＞1，揭示岩石强不相容元素亏损，也具贫铌富钛性质，属铌亏损地幔源成因；中酸性岩石(Rb/Yb)N 平均5.425＞1，Nb*平均0. 065＜1，Ti*平均10.86＞1，揭示岩石强不相容元素富集，具贫铌富钛性质。在原始地幔标准化蛛网图（图6）中，橄榄岩、辉长岩类曲线型式基本一至，中酸性岩类与其略有差异。各类岩石大离子亲石元素K、放射性生热元素Th、非活动性元素P、Nb及过渡元素Ti强烈富集，而大离子亲石元素Rb及稀土元素Nd、Sm、Y等强烈亏损，显示岩浆具有亲源性。

4. 成岩环境

将基性岩、超基性岩化学分析结果投影于Mg/Fe－（Mg+Fe）/ Si图解上（图7），岩石多数落于C区（即铁镁质区），部分落于B区（镁铁质区）仅有一个样品落于A区（超镁铁质质区），说明岩石以铁镁质系列和镁铁质系列岩石为主。玄武岩样品投影在FeO/MgO-TiO2图解（图8）中，投点落在洋中脊岩区。

综上所述，认为贺根山蛇绿岩形成于大洋中脊环境。

参考文献:

[1] 张旗，周国庆.2001.中国蛇绿岩[M].北京：科学出版社，1-182

[2] 曹从周，杨芳林，田昌烈，等.1986.内蒙古贺根山地区蛇绿岩及中朝板块和西伯利亚板块之间的缝合带位置[C].见：中国北方板块构造论文集(1).北京：地质出版社，64-86

[3] 包志伟，陈森煌，张桢堂.1994.内蒙古贺根山地区蛇绿岩稀土元素和Sm-Nd同位素研究[J].地球化学，23(4)：339-349

作者简介：贺宏云，男，1968年出生。1992年毕业于成都理工大学（原成都地质学院）。1992年至2009年先后在内蒙古第十地质勘查院、内蒙古地质调查院从事区域地质调查工作及矿产调查工作。2010年至今从事全国矿产潜力评价工作。

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