蛇绿构造混杂岩带及韧性剪切带地质填图理论与方法

第七章蛇绿构造混杂岩带及韧性剪切带地质填图理论与方法第一节蛇绿构造混杂岩带地质填图理论与方法一、蛇绿岩的主要类型根据板块构造理论，蛇绿岩形成于大洋中脊，随海底扩张向中脊两侧推移，并在俯冲带下沉到地幔，构成一个完整的对流循环体系。

大多数地质学家认为缝合带中的蛇绿岩是外来移置的，常常与混杂堆积岩伴生，形成蛇绿混杂岩（Ophiolitic mélange）。

并认为现代大洋岩石圈与地质历史中的大洋岩石圈在岩石学、地质学和地球物理性质方面都十分近似，所以20世纪80年代以前认为蛇绿岩均形成于洋中脊MOR（Mid—Ocean Ridge）。

但是随着地球化学技术的发展、世界各地蛇绿岩研究不断深入以及深海钻探计划和大洋钻探计划研究进展，表明大部分蛇绿岩的上部熔岩与现代大洋俯冲带上的火山岩相似，只有极少数与洋中脊一致，例如：塞浦路斯的Troodos、纽芬兰的岛湾等蛇绿岩的上部熔岩序列不同于洋中脊，而与现代俯冲有关的构造环境中的火山岩较为一致，因而引起有关蛇绿岩形成的构造环境、侵位方式及其地球动力学等各个方面的争论。

现在越来越多的资料表明，蛇绿岩的形成构造环境大致可以分为两大类：①洋中脊（MOR）；②俯冲带之上（SSZ）的弧前和弧后盆地等。

造山带中的蛇绿岩几乎全部产于构造带中，与外来岩块等共同构成“蛇绿构造混杂岩带”（图版Ⅵ—a），而“蛇绿混杂岩”是该带的主要成员和识别标志。

MOR型蛇绿岩的形成过程可概况为图7—1的模式。

图7—1 MOR型蛇绿岩形成模式（据Darig and Bird，1971）形成于俯冲带上的SSZ型蛇绿岩的上部火山岩为岛弧拉斑玄武岩IAT和玻安岩等。

堆晶岩组成为纯橄岩、异剥橄榄岩、单斜辉石岩、二辉石岩和辉长岩。

地幔橄榄岩类型主要是方辉橄榄岩。

弧前盆地SSZ型蛇绿岩形成过程可概况为图7—2的模式。

弧后盆地SSZ型蛇绿岩形成过程可概况为图7—3的模式。

SSZ型蛇绿岩的形成与MOR型蛇绿岩的形成存在很大差异，导致岩石地球化学，岩石学等方面的不同，重要的是更多的SSZ型蛇绿岩并非大洋中脊的产物，就不能作为板块缝合带的标志。

图7—2 弧前蛇绿岩的形成模式（据Bedard et al.，1998）图7—3 弧后盆地蛇绿岩形成模式（据冯益民等，1991）二、蛇绿构造混杂岩的主要组成“蛇绿混杂岩”主要由岩块和基质两部分构成（图7—4a）。

而“蛇绿构造混杂岩带”中，“蛇绿混杂岩”是主体，但其构造组成比“蛇绿混杂岩”的物质组成更为复杂（图7—4b）。

图7—4a 蛇绿构造混杂岩的主要物质组成及构造组成1尽管在多种构造动力学背景下都能形成构造混杂带，但以蛇绿构造混杂带最为重要，它是古大陆边缘弧盆系的残片，是深部热液上升通道，成矿有利部位，是重大地质界线等，因而是造山带区域构造研究和地质填图所关注的重点。

蛇绿构造混杂岩的分布与产出板块俯冲形成的蛇绿构造混杂带大型推覆构造前锋带上的构造混杂带产于重大地质界线产于重要成矿带三、蛇绿构造混杂岩的地质填图单位根据图7—4中的组成可以看出，蛇绿构造混杂岩的地质填图单位应以物质组成为主，同时兼顾构造组成要素。

确保野外露头尺度的可识别性、可填性仍是建立蛇绿构造混杂岩的地质填图单位的基本要求。

为此，填图单位主要分为岩块和基质两类。

具体命名时以可识别的岩性作为岩块和基质的基本单位，如蛇绿岩岩块、灰岩岩块、泥质岩岩块、角闪片岩岩块等。

如岩块出露面积较大，在1∶5万比例尺度的地质图上还可细分，如蛇绿岩岩块可细分为堆晶橄榄岩岩块、变质辉长岩岩块、硅质岩岩块等，有时共生岩块岩性极重要，但限于出露面积等原因图面难以填绘时，可适当放大表示，或以岩性占主导的某种岩性岩块+重要共生岩性岩块命名，如“以玄武岩为主共生硅质岩岩块”、“以堆晶橄榄岩为主共生玄武岩和硅质岩块”等。

基质原则上主要用岩性来细分，如“泥质岩基质”、“ 硅质粉砂岩基质”等。

构造组成可用作细分和限定蛇绿构造混杂岩的地质填图单位，如“脆韧性变形泥质岩基质”、“韧性剪切硅质粉砂岩基质”等。

对于岩性混杂极复杂且各岩块体积（出露面积）很小时，采用组合岩性命名，如“碎裂大理岩变砂岩岩块”，同样对于复杂和岩性多样的基质部分，可用组合基质命名，如“片理化粉砂岩绢云石英片岩基质”等。

四、蛇绿构造混杂岩带填图方法1．调查与填绘蛇绿构造混杂岩的内部组成从整体上查明“蛇绿混杂岩”分布延伸范围的基础上，重点要对内部组成进行翔实观察记录，分别收集混杂岩的岩片（块）和基质两者各自的岩性、岩相和时代依据。

首先要从现存构成混杂岩各类基本构件——构造岩片（块）的物态（物质组成）、时态（时代依据）、相态（岩相特征）、位态（原始生成部位）和变形、变质调查入手，追寻其原始生成环境、时空结构和变位、变形、变质历程，从中恢复其造山带三维结构和揭示造山带形成机制及大地构造演化历程，科学地制定非史密斯地层系统等级体制，合理地厘定其填图单位及术语系统，这一主要研究途径和技术路线被称为“非史密斯地层体构造岩片裂解四维拼合复原方法”。

对混杂岩中不同类型的构造岩片或岩块，均需尽量详细圈定和填制。

其次还要对所夹岩片（块）赋存的“基质”进行系统的物质成分、时代、变形变质特点调查。

2．按基质和岩片（块）调查与填绘在混杂岩地层剖面或主干调查路线上要按基质和岩片（块）对内部物质组成进行详细描述，采集岩矿、古生物、岩相、构造定向、岩石地球化学、粒度分析等样品，选择代表性岩片采集同位素年龄测试样。

3．准确表达“网结状”特征从整体上看，蛇绿构造混杂岩呈“网结状”产出，网眼为呈透镜状产出的岩块（平面和剖面均为透镜状），网绳是围绕岩块的基质（包括能干性较弱的细碎屑物和岩块改造物）（图7—5a，图版Ⅷ—a、b）。

因此在地质填图时，要特别注意岩片（块）与基质之图7—5a 蛇绿构造混杂岩带的网结状构造表达示意图a—据索书田. 1993；b、c—据李荣社2间、岩片（块）与；片（块）之间（在混杂岩中，岩片（块）四周被断裂围限）接触关系（断裂）特征性质的调查与图面表达。

以达尔布特蛇绿构造混杂岩为例3，混杂岩带中以蛇纹岩、蛇纹石化橄榄岩为基质，混杂的岩块基本是蛇绿岩的组分，夹糜棱岩化泥质粉砂岩块、凝灰岩块等，岩块呈小逆冲岩片状组成的蛇绿混杂岩带，岩石均发育了强烈的构造蚀变，许多只保留了原矿物的残留和假象，主要岩性有橄榄岩、蛇纹岩、堆晶辉长岩、块状辉长岩、辉绿岩、块状玄3李永军、王军年等. 2009. 新疆托里县科尔巴依—野马井一带L45E014002（阿克巴斯陶幅）、L45E014003（野马井幅、L45E015002（协别克斯陶幅）、L45E015003（克尔巴依幅）4幅1∶5万区域地质矿产调查李永军、王军年等. 2010. 新疆托里县白碱滩一带L45E014004（加甫沙尔苏幅）L45E014005（白碱滩幅）2幅1∶5万区域地质调查李永军，杨高学，孙羽等. 2012. 新疆托里县莫音托浪格一带L45E012005（莫音托浪格）、L45E013004（石棉矿）、L45E013005（新疆有色局铬矿）3幅1∶5万区域地质调查武岩及枕状玄武岩、硅质岩等。

橄榄石基本被蛇纹石、滑石和磁铁矿交代。

玄武岩覆盖在超镁铁岩之上，局部玄武岩枕状构造明显，且在玄武岩层之上覆盖着薄层硅质岩。

受后期构造破坏，岩石变质变形强烈，普遍纤闪石化、强蚀变碎裂岩化、糜棱岩化（图版Ⅷ—c、d）。

地质填图中，要注意网结状的表达方式，如图7—5b是传统的表达方式，对岩块与基质及构造带的相互关系表达不清，图7—5c突出了网结状及其与剪切带的关系。

图版Ⅵ—b是勉略带（陕西境内）蛇绿构造混杂岩带不同方式的表达（b—1图是1∶20万地质图的表达，而b—2图是采用网结状构造样式的表达），对比看出，正确的图面表达方式对于蛇绿构造混杂岩带至关重要。

4．系统建立“蛇绿岩”序列对“蛇绿岩”发育保存完好的地区，应查明“蛇绿岩”岩石类型和结构构造特征，建立系统完整的“蛇绿岩”序列，研究上覆沉积单元的沉积岩相特征，尽量采集古生物化石，并结合同位素年龄资料，确定“蛇绿岩”形成时代。

在“蛇绿岩”保存不好的“蛇绿混杂岩”地区，应着重查明有关岩浆组成的不同类型岩石的片块规模、物质组成、产状、形态、相互接触关系，以及伴生沉积岩的沉积岩相和构造变形特征，寻找古生物化石。

结合同位素年龄、岩石学、岩石化学和地球化学资料建立对“蛇绿岩”形成环境和时代的认识。

五、蛇绿构造混杂岩带样品采集野外地质填图和露头尺度的综合调查最为重要，因为超基性岩、基性岩以及海相沉积物等，这些岩类的空间关系和地球化学的关联是确定是否属于蛇绿岩的关键。

剖面实测中应选择出露最好的露头，以大比例尺短剖面为主进行详细的各岩类相互关系的控制，逐一查明是侵入、韧性剪切断面、还是不整合等关系，这些需要以最小分层单位一一去查明，同时要有足量的针对性样品分析，如对于变形强烈的基质剖分，要有专门的定向岩组分析样品，对于火成岩类要取全取准全岩、稀土元素、微量元素、电子探针及稳定同位素（如εNd）等，但这些样品的采集一定要建立在查明接触关系的前提下进行。

对玄武岩类，一定要确定是蛇纹岩之上的还是之下层位的。

采样层位要明确，记录要准确。

剖面一定要在全面踏勘的基础上，在比较主要露头的基础上做出选择。

对于各岩类之间的接触关系，一定要有清晰正确的素描和多角度的地质照片，重要样品要准确标定样品位置，以备复查和重采，剖面研究工作也要在地质填图中加以验证，若发现较之已实测剖面更好的路线露头，要及时做出补测剖面和样品的系统补采。

总之，野外露头尺度的调查极为重要。

室内岩石学、矿物学、地球化学和同位素定年和综合示踪等多方面进行判断是成果的体现，但多数研究往往对超镁铁岩和堆晶岩不做详细的岩石学、矿物学和地球化学工作，就认为某些地区存在蛇绿岩，这样下的结论是不可靠的，从而影响某些地区构造背景的正确认识。

尤其对玄武岩的研究更是矛盾最多，原因主要是图解的“张冠李戴”或是对露头尺度样品标定不准确等等。

对典型蛇绿岩剖面要进行深层次的系统研究，对剖面中各组成单元之间要做系统的地球化学、同位素地球化学综合示踪研究和同位素年代学研究，不能以偏概全，这样容易造成蛇绿岩剖面的“张冠李戴”。

样品的采集与分析不仅要考虑代表性，更重要的是要有针对性。

第一，形成于洋中脊的MOR型蛇绿岩的上部火山岩一般为大洋拉斑玄武岩MORB。

堆晶岩组成为纯橄岩、橄长岩和橄榄辉长岩，即岩浆结晶顺序为橄榄石—斜长石—单斜辉石（而SSZ型蛇绿岩中的岩浆结晶顺序为橄榄石—单斜辉石—斜方辉石—斜长石。

因此，橄榄石、单斜辉石、斜方辉石、斜长石等单矿物的电子探针分析极重要，方法简单易行，但要重视该类样品的采集与分析），并且橄榄石的Mg#高于斜方辉石（斜方辉石的Mg#甚至低于74）和单斜辉石（甚至低于82）。