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中国蛇绿岩的起源和构造背景
摘要:从寒武纪到现在,造山带都是在众多不同构造单元合并时形成的,而蛇绿岩则是揭示这些造山带地质历史的标志性岩石,尤其是在中国。尽管在过去的三十年里人们对蛇绿岩做了大量的研究,但是关于它们的定义、组成、分类、来源和构造意义之类的问题却依然存在。在中国,大多数的蛇绿岩都是由一些蛇纹橄榄石、堆积小砾石、稀疏的枕状熔岩组成的,它们的完整性较差。席状岩墙在很多蛇绿岩中都是比较少见的,而且这种结构关系在不同的岩性间通常比较模糊,所以此类岩石应该被称作“可能”蛇绿岩,除非这些岩性能够在结构或组分上明显地联系起来。以前人们把蛇绿岩分为科迪勒拉型或地中海型、方辉橄榄岩类或二辉橄榄岩类,而现在这种方法已经被废弃,取而代之的是一种由 Dilek 提出的更为过程化的分类方法,他把蛇绿岩分为由岩浆作用形成的和构造作用形成的,这种分类使在地质历史中重建古环境和演化模型变的更为容易。蛇绿岩最初被解释为正常海洋岩石圈的一些碎片,但很多碎片却含有俯冲区域的地球化学痕迹;一些蛇绿岩完全是由俯冲区域组分形成的,但还有一些则是在大洋中脊形成之后又被俯冲带改造而成的混合物;俯冲地带的渗透作用通过上覆地幔楔可以产生纯橄榄岩株和岩墙,这些则可以解释为什么过渡区域会有纯橄榄岩;蛇绿岩侵位需要在其下面有相对低密度的物质发生俯冲,其发生在俯冲运动或者蛇绿岩形成的洋盆闭合阶段,而这些过程很容易揭示俯冲带的环境。大量关于中国蛇绿岩新的研究工作正在开展,同时,关于这些岩石新的认识也在进一步发展,这篇特刊显示了来自中国主要构造带的蛇绿岩的最新研究成果。
关键词:中国;蛇绿岩;分类;岩性;组成;侵位;构造环境
1 前言
从前寒武纪开始并延续至今,中国多种多样的地质特点反映出这些都是由众多不同构造单元混合而成的,而蛇绿岩则是确认这些构造单元缝合带的标志,同时还可以描绘地质年代和确认碰撞机制。它们记录了发生在前大洋盆地上构造运动和岩浆作用的过程,并且能够提供地幔演化、岩石圈增生与破坏、板块碰撞和构造环境的信息。
在过去的三十年里,大量关于中国蛇绿岩的工作已经开展,并且很多成果已经发行在了中国文学上。虽然现在很多新的数据正在用英文发行,但是由于国土范围和蛇绿岩数量较大、偏远地区工作的挑战性,都意味着未来还有很多工作要做。以二十世纪八十年代早期中法联合研究西藏蛇绿岩为标志,西方大量科学家就开始参与了这项工作。现在,来自许多不同国籍的科学家正在开展联合工程。
. Robinson, M. Zhou / 亚洲地球科学杂志32(2008)301-307,图片显示了中国主要蛇绿岩带(白族,1986年后)的分布和年代。
蛇绿岩带: 1 雅鲁藏布江,2 班公湖-庐江,3 金沙江-哀牢山,4 昆仑山, 5 天山,
6 准噶尔,7 内蒙古-大兴安岭,8 阿尔金,9 祁连-秦岭,10 柴达木盆地北部,11 江南,12 石棉县。
随着Gass (1968)、Moores 和Vine (1971)的开创性研究,关于蛇绿岩起源和侵位的研究已经发生了本质上的改变,而且这种理论仍然在发展。如今人们普遍认为蛇绿岩是在俯冲区域形成并集聚的,这种观点被已发现的大量安山岩和弧状火山组合所证实,并且把蛇绿岩的形成环境从板块边界转移到了板块碰撞区域,这样它们的构造意义就完全改变了,例如一些蛇绿岩上明显的延伸构造反映出俯冲区域的伸展环境是由于板块的运动而不是大洋中脊的拉伸。蛇绿岩是在俯冲环境下形成的也极大地简化了对仰冲问题的认识,因为俯冲需要有大洋板块之下低密度物质的侵位。对蛇绿岩解释的另一个主要进步源于我们能够利用
锆石U-Pb和同位素Ar的定年技术获得形成与侵位精确年代的能力。
然而,除了这一些进展外,关于蛇绿岩的定义、结构、组成、来源和构造意义之类的问题还依然存在。在这里我们简要的讨论其中的一些问题,着重叙述我们对蛇绿岩的认识是怎样随时间的推移而进展的。
2 蛇绿岩的定义
其中一个最关键的遗留问题就是怎样精确地定义一种蛇绿岩,1972年彭罗斯会议对蛇绿岩的定义已经应用了很多年,但是由于这种方法主要是针对出露良好无破坏的蛇绿岩,所以存在了一些局限性。当我们试着去定义一些高度畸形、遭到破坏了镁铁质和超镁铁质岩石,特别是当它们非常古老或出露不良时,这些局限性变得非常明显。中国北部 Dongwanzi 和Aoyougou的复合物很好地解决了一种特定的岩石是不是蛇绿岩,根据典型蛇绿岩的岩性存在,如橄榄岩、辉长岩、铁镁质火山熔岩等都被提议划为前寒武系蛇绿岩。但是,不同成分岩石间的结构和年代关系尚不清楚,使得这些复合物的来源还不能解决。
席状岩墙一直被认为是蛇绿岩的重要组成部分,因为它们记录了延伸环境条件下的地质信息,以前则认为是大洋中脊。然而,很多岩石含有少量或者没有席状岩墙却仍