2018, Vol. 34
2. 中国地质科学院地质研究所, 北京 100037;
3. 合肥工业大学资源与环境工程学院, 合肥 230009;
4. 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029
2. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;
3. Department of Resources and Environment, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;
4. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
增生楔/增生杂岩(accretionary wedge/complex)是洋-洋及洋-陆俯冲过程中大洋俯冲板块在仰冲板块前端遭受刮削、底侵及底辟等作用共同形成的由洋壳物质构成并以发育双重逆冲构造为典型特征的楔形地质体(Karig and Sharman, 1975；Moore and Silver, 1987；闫臻等, 2003, 2018)。它主要由远洋-半远洋沉积和洋岛/海山/大洋高原以及弧前海沟复理石共同组成，通常包含有少量高压变质岩以及洋内弧和微陆块残片，局部表现出“block-in-matrix”结构特征(Maruyama et al., 1996；Wakabayashi，2015；Safonova et al., 2016；闫臻等, 2008, 2018)。增生楔是增生型和碰撞型造山带中最基本和常见的大地构造相单元之一，而宽阔的增生楔、多条蛇绿岩带、弧前盆地和岛弧一起通常被视为增生型造山带的主要识别标志(Windley et al., 1990；Șengör et al., 1993；Șengör and Natal’in，1996；李继亮，2004；Cawood et al., 2009；Xiao et al., 2015)。它与蛇绿岩一起共同代表了古大洋消亡的最终位置(Dewey and Bird, 1970；Moores，1982；Isozaki et al., 1990；Robertson，1994)。因此，造山带内增生楔的识别不仅是确定古俯冲带和古洋盆存在的直接证据，而且它的结构、组成和形成过程可为古洋盆恢复以及造山带结构和造山作用类型等重大基础地质问题研究提供最基本最直接地质依据。
祁连造山带位于青藏高原东北缘(图 1a)，被认为是原特提斯洋经历多期次、多个方向俯冲-增生-闭合和碰撞作用的共同产物(许志琴等，1994；张雪亭和杨生德，2007；Xiao et al., 2009；Pan et al., 2012；Yan et al., 2015；Xia et al., 2016；Zhang et al., 2017；Fu et al., 2018a)。其中北祁连构造带包含有增生楔、蛇绿岩、岛弧和弧前/弧后盆地等大地构造相单元，呈现出类似马里亚纳的完整“沟-弧-盆”体系。前人曾对北祁连构造带增生楔的结构、组成进行了广泛研究(许志琴等，1994；张建新等，1998；闫臻等，2008；Zhang et al., 2017)。然而，相对于北祁连构造带，南祁连构造带的结构与组成则长期存在争议，这集中体现在对该构造带北缘断续出露的寒武-奥陶纪基性-中性火山岩、超基性岩及相关沉积组合形成构造环境认识的差异，如大陆裂谷(夏林圻等，1991；赵生贵，1996；左国朝等，1996；邱家骧等，1997；曾广策等，1997；杨巍然等，2000；左国朝和李志林，2001)、地幔柱(侯青叶等，2005；Song et al., 2017)、外来块体(王二七等，2000)及沟-弧体系(Xiao et al., 2009；闫臻等，2012；Yan，2017；付长垒和闫臻，2017；Fu et al., 2018a)等。究其原因，是对拉脊山地区岩石组合类型、结构特征及其时空分布缺乏深入研究。
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图 1 中国构造格架和祁连造山带位置(a)、祁连造山带地质图及研究区位置(b，据冯益民等，2002修改)和拉脊山及邻区地质图和剖面图(c，据青海省地质矿产局，1991修改) Fig. 1 Tectonic framework of China and location of the Qilian Orogen (a), geological map of the Qilian Orogen and location of the study area (b, modified after Feng et al., 2002) and geological map and cross section of the Lajishan and adjacent areas (c, modified after BGMRQ, 1991) |
为此，我们对南祁连构造带西北缘拉脊山口一带的蛇绿岩及相关岩石进行了大比例尺地质填图。在此过程中，识别出一套遭受强烈剪切作用改造的玄武岩、硅质岩、砂岩、泥岩和混杂岩组合，它们与蛇绿岩之间断层接触，且位于断层下盘，发育双重逆冲构造(duplex)，属于弧前增生楔/俯冲增生杂岩。本文在介绍我们的野外及室内研究成果的基础上，分析了该增生楔的组成和变形特征，并结合该增生楔岩石组合空间展布特征和其它相邻岩石单元的关系研究，探讨了拉脊山口增生楔形成过程以及该地区早古生代古板块构造格局。
1 地质背景祁连造山带自北而南依次被划分为北祁连、中祁连和南祁连3个构造带(图 1b；冯益民等，2002)。北祁连构造带发育完整的沟-弧-盆体系岩石组合，包括增生楔、洋岛/海山、蛇绿岩、HP/LT变质带、岛弧和弧前/弧后盆地等地质单元(肖序常等，1978；左国朝和刘寄陈，1987；许志琴等，1994；张旗等，1997；张建新等，1998；钱青等，2001；史仁灯等，2004；Wang et al., 2005；Tseng et al., 2007；Yan et al., 2010；Song et al., 2013；Xia et al., 2016；Zhang et al., 2017)。中祁连构造带由前寒武纪花岗片麻岩、斜长角闪岩和变沉积岩(李春昱等，1978；左国朝等，1996；郭进京和李怀坤，1999；Wan et al., 2006；陆松年等，2009；何世平等，2010；Tung et al., 2012)以及叠加于其上的早古生代俯冲和碰撞相关的钙碱性侵入岩共同构成(陈隽璐等，2008；雍拥等，2008；李建锋等，2010；黄增保等, 2014, 2015；侯荣娜等，2015；Huang et al., 2016；Tung et al., 2016；Wang et al., 2017)，在湟源县城附近主要发育湟源群(包括刘家台组、东岔沟组、磨石沟组和青石坡组)和花石山群(郭进京等，2000)。南祁连构造带岩石组合类型时空差异较大，其中西段是由早古生代杂砂岩、板岩夹硅质岩及灰岩透镜体组成，东段是由前寒武纪黑云母斜长片麻岩、黑云母钾长片麻岩以及少量石榴石斜长角闪岩和石英岩共同组成(即化隆岩群；青海省地质矿产局，1991)，同时发育大量与早古生代俯冲、碰撞作用密切相关的花岗岩和镁铁质-超镁铁质岩侵入体(余吉远等，2012；张照伟等，2012；郭周平等，2015；Yan et al., 2015；Fu et al., 2018b)。同时，南祁连构造带北缘断续发育一套由早古生代枕状玄武岩、辉长辉绿岩、超基性岩等构成的蛇绿岩带，自西向东断续出露于盐池湾大道尔吉、天峻县木里、刚察县纳任哇尔玛、湟中-化隆县拉脊山和兰州等地区(图 1b)。拉脊山蛇绿岩是该蛇绿岩带中规模最大的蛇绿岩，同时也是南祁连构造带的重要组成部分，南北两侧分别与中祁连湟源群和南祁连化隆岩群断层接触，主要由变质橄榄岩、超镁铁-镁铁质堆晶岩、辉长岩、辉绿岩、枕状玄武岩和深海硅质岩共同构成(Xiao et al., 2009；闫臻等，2012；Yan，2017；付长垒和闫臻，2017；Fu et al., 2018a)。
区域上，拉脊山地区出露的岩石主要为寒武纪火山-沉积岩系、寒武纪超基性岩、奥陶纪火山岩和沉积岩以及少量志留纪-泥盆纪陆相碎屑沉积组合(图 1c；青海省地质矿产局，1991)。其中寒武纪火山-沉积岩系包括枕状玄武岩、安山岩、凝灰岩、硅质岩和灰岩透镜体；灰岩透镜体中产Solenoparia sp.，Anomocarella sp.，Pernonpais sp.，Hypagnostus sp.，Kootenia sp.，Blackwelderia sp.，Prochuangia sp.，Agnostus sp.，Sanduspis sp.，Pseudagnostus sp.，Placosema sp.，Meteoraspis sp.等化石(周志强等，1996；林天瑞等, 2013, 2015)；寒武纪超基性岩包括辉石橄榄岩、橄榄岩、辉石岩和蛇纹岩；奥陶系主要为安山岩、英安岩、凝灰岩、砾岩和砂岩；志留系和泥盆系由砾岩、含砾砂岩、砂岩和粉砂岩组成，砂岩中发育槽状、楔状及板状斜层理，砾岩中砾石叠瓦状构造极为发育。志留系和泥盆系角度不整合于寒武系和奥陶系之上。
前人通过岩石地球化学和同位素地球化学对拉脊山地区寒武纪火山-沉积岩系中的硅质岩和玄武岩形成的构造环境进行了研究，取得了不同认识，如洋壳型和陆壳型硅质岩(邱家骧等，1997；曾广策等，1997)、大陆板内碱性玄武岩(侯青叶等，2005)、洋中脊玄武岩(邱家骧等，1997；曾广策等，1997)、洋岛玄武岩(夏林祈等，1991；侯青叶等，2005)、岛弧火山岩(夏林祈等，1991)和玻安岩(邱家骧等，1997)。同时，这些不同研究者结合区域构造分析进一步对拉脊山寒武纪火山-沉积岩系地质意义和形成构造环境提出了不同认识，如陆间裂谷型蛇绿岩(夏林圻等，1991；邓清禄等，1995；赵生贵，1996；左国朝等，1996；邱家骧等，1997；曾广策等，1997；杨巍然等，2000；左国朝和李志林，2001)、北祁连蛇绿岩和岛弧(王二七等，2000)、柴北缘北侧晚古生代弧后盆地岩石组合(高延林，2000；丁仨平等，2008)以及弧前增生杂岩(张雪亭和杨生德，2007；Xiao et al., 2009；Pan et al., 2012；Yan et al., 2015；Yan，2017；付长垒和闫臻，2017)等。这些不同认识共同表明，拉脊山地区曾存在早古生代洋盆和相关的俯冲-增生造山作用。这些争议也表明，拉脊山地区增生楔的甄别正确与否不仅将成为合理认识拉脊山地区乃至整个南祁连构造带以及祁连造山带构造演化的关键，也是认识祁连造山带造山作用过程的关键。
2 拉脊山口增生楔的基本地质特征 2.1 野外地质特征 2.1.1 岩石组合类型地质填图(图 2)和综合分析结果共同表明，青海省湟中县拉脊山口一带出露的蛇绿岩由蛇纹岩、异剥橄榄岩、辉石岩、堆晶辉长岩、辉绿岩和枕状玄武岩组成；岩石学、矿物学、地球化学和同位素年代学研究结果表明，该蛇绿岩为510~480Ma的SSZ型蛇绿岩(闫臻等，2012；Yan，2017；付长垒和闫臻，2017；Fu et al., 2018a)。该蛇绿岩逆冲并叠置于前人厘定的“震旦系湟源群青石坡组”砂岩、粉砂岩、泥灰岩和泥岩组合之上。其中部分蛇纹岩发生强烈变形，片理十分发育；其它岩石单元的构造变形较弱。“青石坡组”砂岩、粉砂岩、泥灰岩和泥岩组合中发育重荷模、底冲刷面、正粒序层和小型波纹层理等沉积构造，呈现出典型浊流沉积特征。该套沉积岩组合被认为形成于中祁连地块南缘被动大陆边缘环境(郭进京和李怀坤，1999；Fu et al., 2018a)。事实上，野外露头可见该套组合中裹夹大量数米到数十米石英砂岩、砾岩、灰岩和杂砂岩构造透镜体(图 2)，具有“基质夹块体(block-in-matrix)”典型特征。砂岩块体中发育有斜层理、板状交错层理；砾岩中的砾石有石英砂岩和灰岩，可见楔状斜层理和砾石叠瓦构造。
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图 2 拉脊山口地质图和剖面图(剖面A-B已被放大) Fig. 2 Geological map and cross sections of the Lajishankou (The section A-B is enlarged) |
在蛇绿岩和“青石坡组”之间，出露一套玄武岩、硅质岩、砂岩、泥岩和混杂岩组合(图 2、图 3)。这些不同类型岩石表现为一系列构造岩片形式，以发育双重逆冲构造(图 3a, b)、紧闭褶皱和透入性面理为特征。无论是它们的岩石组合还是构造变形特征均截然不同于上覆的蛇绿岩以及下伏的“青石坡组”，属于弧前增生楔/俯冲增生杂岩(Karig and Sharman, 1975；Isozaki et al., 1990)。其中硅质岩有灰黑色和红色两种类型(图 3c, h)。尽管砂岩和泥岩发生强烈片理化(图 3i)，但局部依然保留有良好的正粒序层理、波纹斜层理和平行层理构造，表明其形成于浊流环境。
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图 3 拉脊山口增生楔的结构和组成特征 (a)拉脊山口增生楔剖面图和片理产状下半球投影(剖面E-F位置见图 2)；(b)蛇纹岩和辉绿岩构造叠置于由片理化玄武岩、硅质岩和混杂岩组成的叠瓦状增生楔之上；(c、f)红色含放射虫硅质岩；(d、g)剪切变形的砂岩和泥岩(11LJS131，单偏光)；(e)片理化玄武岩；(h)灰黑色硅质岩；(i)强片理化砂岩；(j)砂岩和泥岩中发育的紧闭褶皱 Fig. 3 The texture and composition of the Lajishankou accretionary wedge (a) cross section of the Lajishankou accretionary wedge and lower hemisphere projections showing the attitude of foliations (for location see Fig. 2); (b) serpentinite and dolerite resting on imbricated accretionary wedge consisting of foliated basalt, chert and mélange; (c, f) red radiolarian chert; (d, g) sheared sandstone and shale (11LJS131, plane-polarized light); (e) foliated basalt; (h) black chert; (i) foliated sandstone; (j) tight folds in bedded sandstone and mudstone |
混杂岩由基质和岩块组成(图 4)，在剖面中部出露良好。基质由灰色、灰绿色砂岩和紫红色、灰黑色泥岩构成，发生强烈塑性揉皱和扭曲变形；岩块成分复杂，包括灰色-灰白色杂砂岩(50%)、青灰色硅质岩(40%)、以及少量灰白色斜长花岗岩、斜长岩、灰绿色辉绿岩和灰绿色玄武岩(图 3、图 4)，岩块大小形态各异，长轴变化于1~45cm之间，呈椭球状或肠状，其长轴与基质片理基本相一致，呈现出一定的定向性；砂岩块体中保留清晰的同沉积褶曲，部分砂岩块体截切基质层理(图 4d)，这些基本事实表明，该混杂岩具有水下块体搬运过程中形成的滑塌堆积典型特征(王宗起，1992；Festa，2011)。
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图 4 混杂岩野外露头照片 混杂岩包括斜长花岗岩、辉绿岩、玄武岩、硅质岩和砂岩等外来或本地岩块裹夹于细碎屑岩基质中 Fig. 4 Photographs of field occurrences of mélange The mélange is composed of various types of exotic or native blocks, including plagiogranite, dolerite, basalt, chert and sandstone, within a fine matrix |
地质填图结果表明，拉脊山口增生楔构造变形强烈，以双重逆冲构造和紧闭褶皱(图 3a, b, j)为典型构造样式。这一构造变形特征与日本Nankai增生楔非常一致(Strasser et al., 2009)。不同岩席(thrust sheet)之间被逆冲断层所分割，断层倾向NE或SW(图 3a)。每个逆冲席体内部发育透入性片理，表现为玄武岩、硅质岩、砂岩、泥岩被强烈剪切变形且以发育剪切面理为特征(图 3a, d, e, i)。显微结构分析结果表明，红色硅质岩中的放射虫已全部被构造所改造，呈现为椭球状(图 3f)，沿剪切面理发生定向排列。剪切面理总体构造线呈WNW向，倾向NE或SW，倾角较陡(60°~85°)(图 3a)。硅质岩与砂岩和泥岩韵律层中普遍发育无根褶曲(图 3a, d)，野外露头和微观尺度显示指向SW的左行剪切特征(图 3d, g)。
混杂岩内部可见不同块体发生明显旋转，主体以构造透镜体形式存在于灰色、灰绿色砂岩和紫红色、灰黑色硅质泥岩中(图 4a)。硅质泥岩发生强烈剪切变形，透入性面理发育，环绕不同块体周边分布，显示了它们与块体构造变形同时发生(图 4b-d)；剪切面理与增生楔总体构造线近直交，倾向SE，倾角近直立。
区域上，近EW向拉脊山口断层把增生杂岩、蛇绿岩与其北侧的青石坡组分隔(图 2)，同时切割拉脊山口奥陶纪闪长岩体(图 1c、图 2)。该断层与青石坡组内的片理以及增生楔中的剪切面理相互交切，另外在该断层东延局部地段发育有侏罗系陆相沉积含煤岩系。这些事实表明，拉脊山口断层形成时代较晚，明显晚于增生楔中的断层和褶皱变形。根据闪长岩的变形特征及断层带两侧闪长岩体的相对位移，可判断该断层为左行走滑特征(图 1c、图 2)。因此，拉脊山口增生楔和蛇绿岩受到该期近EW向断裂作用的叠加改造。
2.2 块体显微结构特征斜长花岗岩块体在露头上被发生强烈剪切变形的硅质泥岩所裹夹，这些块体的边部发生强烈剪切蚀变。显微结构分析表明，该块体内部实际上也经历了强烈的剪切变形。这主要表现为该块体中的长石和石英发生明显的挤压破碎(图 5a)，并发育剪切面理。其中斜长石含量约为55%，多为半自形-自形晶，发育卡钠复合双晶，粒度为0.2~1mm；石英含量约为45%，呈细粒他形晶，粒度为0.3~1mm；副矿物有锆石和磷灰石等。
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图 5 拉脊山口混杂岩中不同块体显微结构照片 (a)斜长花岗岩(12LJY1，正交光)；(b)斜长岩(12LJY2，正交光)；(c)玄武岩(171110，单偏光)；(d)杂砂岩(12LJY4，正交光).Chl-绿泥石；Pl-斜长石；Qz-石英；Lb-玄武岩岩屑；Lch-硅质岩岩屑；Ls-砂岩岩屑 Fig. 5 Photomicrographs of various blocks within the Lajishankou mélange (a) plagiogranite (12LJY1, crossed polars); (b) anorthosite (12LJY2, crossed polars); (c) basalt (171110, plane-polarized light); (d) greywacke (12LJY4, crossed polars). Chl-chlorite; Pl-plagioclase; Qz-quartz; Lb-basalt fragment; Lch-chert fragment; Ls-sandstone fragment |
斜长岩块体在露头上类似斜长花岗岩块体，其边部发生不同程度的片理化和蚀变。显微结构分析表明，该岩石具半自形细粒结构，由斜长石组成(图 5b)，副矿物有锆石和磷灰石等。斜长石为半自形晶，发育聚片双晶和卡钠复合双晶，粒度为0.3~1mm，部分长石发生明显碳酸盐化。
玄武岩块体蚀变较强，且多已被强烈剪切变形所改造，露头上呈现为钠长绿泥片岩。显微结构分析表明，部分遭受构造变形破坏较弱的块体呈现间粒-间隐结构(图 5c)；主要矿物为斜长石(60%)、绿泥石(35%)和少量磁铁矿，未见辉石残余。斜长石呈他形-半自形板条状，发育卡钠复合双晶。
砂岩块体变形相对较弱，显微结构分析显示其中的岩屑和矿物碎屑具有明显的定向性(图 5d)。该类岩石具中粒砂状结构，杂基支撑，基底式胶结；基质含量约为30%，岩屑及长石和石英含量约为70%。其中岩屑以棱角状为主，由硅质岩岩屑(~30%)、砂岩岩屑(~10%)、玄武岩岩屑(＜5%)共同构成，部分样品中可见灰岩和泥岩岩屑；石英碎屑含量约为20%，粒径变化于0.1~0.8mm之间，磨圆度较差；长石碎屑含量约为5%，发育卡钠复合双晶，主要为斜长石。
3 块体形成时代和增生杂岩变形时代 3.1 块体形成时代为了确定增生杂岩中不同块体的可能来源，本文分别对拉脊山口增生杂岩中的斜长花岗岩块体(12LJY1)和斜长岩块体(12LJY2)进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。锆石分离是在河北省廊坊地质调查研究院选矿实验室完成的；2件分析样品被分别分离出1000粒和140粒锆石。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试在中国地质调查局西安地质调查中心同位素实验室Agilent 7700x型电感耦合等离子体质谱仪上完成，具体测试流程见李艳广等(2015)。测试数据采用Glitter(ver4.4.1)程序进行了处理，并使用Isoplote(ver3.0)程序进行了加权平均年龄计算和谐和图绘制，具体测试结果见表 1。
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表 1 拉脊山口混杂岩中斜长花岗岩和斜长岩块体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年数据 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of plagiogranite and anorthosite blocks from the Lajishankou mélange |
斜长花岗岩样品12LJY1中的锆石总体为无色透明，其粒度较小，多为破碎的自形粒状晶体；长轴为40~60μm，长/宽比约为1；锆石表面干净，包裹体不发育。阴极发光(CL)图像(图 6a)显示，锆石呈深灰色-灰黑色，普遍发育较宽的震荡环带，呈现出典型岩浆锆石特征(Corfu et al., 2003)。锆石Th和U含量变化较大，分别为41×10-6~570×10-6和122×10-6~554×10-6；Th/U比值为0.30~1.03。24颗分析锆石U-Pb年龄谐和度好，均落在谐和线上(图 6a)，除1颗锆石(测试点4)206Pb/238U年龄(602±8Ma)较大外，其它23颗锆石206Pb/238U年龄分布相对比较集中，变化于551~577Ma之间。它们的206Pb/238U加权平均年龄为561±4Ma(n=23；MSWD=0.84)(图 6a)。这一年龄代表了斜长花岗岩的岩浆结晶年龄。
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图 6 拉脊山口混杂岩中斜长花岗岩(a)和斜长岩(b)块体锆石阴极发光图像和LA-ICP-MS U-Pb年龄谐和图 Fig. 6 Cathodoluminescence (CL) images and LA-ICP-MS U-Pb concordia diagrams of zircons from plagiogranite (a) and anorthosite (b) within the Lajishankou mélange |
斜长岩样品12LJY2中的锆石为无色透明，自形、半自形长柱或短柱状，其粒度大小相差悬殊，长轴变化于40~150μm之间，长/宽比为1~5。阴极发光(CL)图像(图 6b)表现为深灰色-灰黑色，通常发育密集的震荡环带，显示典型岩浆锆石特征(Corfu et al., 2003)。锆石Th和U含量变化较大，分别为21×10-6~411×10-6和60×10-6~695×10-6；Th/U比值为0.14~0.88。15粒分析锆石206Pb/238U年龄介于486~544Ma之间，其中14颗锆石年龄数据均位于谐和线附近，它们的206Pb/238U加权平均年龄为507±9Ma(n=14；MSWD=3.1)(图 6b)，该年龄代表斜长岩岩浆结晶年龄。另外1颗锆石(测试点13)因测试位置发育包体，年龄谐和度大于110，且明显偏离谐和线，未参与加权平均年龄计算。
3.2 增生杂岩变形时代本研究采集了增生楔中的强烈剪切粉砂质泥岩样品(11LJS131)(图 3d, g)用以进行变质变形年代学测试。岩石薄片显微结构分析结果表明，该样品主要是由细粒石英、绢云母构成，二者具有明显定向排列特征且发育S-C组构(图 3g)，表明其遭受低绿片岩相变质作用。我们对该样品进行了绢云母的分离，并在双目显微镜下对分离出绢云母进行挑选，尽可能筛选出了相对不含杂质且纯度相对较高的绢云母矿物进行40Ar-39Ar同位素测年。绢云母分选和40Ar-39Ar同位素年龄测定分别在河北省廊坊地质调查研究院选矿实验室和中国地质科学院地质研究所氩-氩实验室完成，详细的40Ar-39Ar同位素实验测试流程见孙敬博等(2012)。
根据40Ar/39Ar测试结果(表 2)和40Ar/39Ar坪年龄/反等时线年龄图(图 7)，本测试样品总气体年龄为432.3Ma；770~1020℃间6个温度阶段组成了一个年龄坪，其对应的39Ar释放量为81.1%，坪年龄和相应的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等时线年龄分别为453.7±3.3Ma(MSWD=3.1)和437±11Ma，二者年龄数据值不一致；770~920℃间4个温度阶段组成了一个年龄坪，对应39Ar释放量为69.6%，坪年龄和相应的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等时线年龄分别为450.0±4.0Ma(MSWD=2.1)和435±36Ma，二者年龄值在误差范围内基本一致。考虑到较小的误差以及坪年龄和反等时线年龄的一致性，本文认为450.0±4.0Ma代表了绢云母形成后温度冷却至其Ar同位素封闭温度时年龄。
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表 2 绢云母40Ar/39Ar阶段升温加热分析数据 Table 2 Results of 40Ar/39Ar stepwise heating dating of sericite |
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图 7 绢云母40Ar-39Ar阶段升温年龄谱图(a)和39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等时线(b) Fig. 7 40Ar-39Ar age spectra (a) and 39Ar/40Ar vs. 36Ar/40Ar inverse isochron (b) of sericite |
洋壳从洋中脊扩张中心位置开始一直持续到其完全在海沟俯冲带处消亡这一时间段内，形成于该扩张中心到海沟之间的火山-沉积地层序列被称作大洋板块地层(Ocean Plate Stratigraphy，简称OPS；Isozaki et al., 1990)。该地层剖面序列包括海山、洋岛和大洋高原序列及周边的沉积地层序列两部分，其完整的序列组成自下而上依次为枕状玄武岩(MORB和OIB)、凝灰岩、放射虫硅质岩、灰岩、凝灰岩、硅质页岩、页岩和海沟浊积岩。OPS是增生楔岩石-构造单元的基本组成(闫臻等, 2003, 2018)。
在古洋壳俯冲过程中，OPS在俯冲带上盘前端遭受沉积、构造或底辟等地质作用的改造和破坏，进一步发生肢解、位移和混杂，从而形成沉积混杂岩(即滑塌堆积)、构造混杂岩和底辟混杂岩(Silver and Beutner, 1980；Raymond，1984；闫臻等，2003；Festa，2011)。这些混杂岩呈现为“整体无序局部有序”的叠瓦状逆冲叠置席体(imbricated thrust-sheets)。它们在宏观尺度上表现出混杂岩特有的“块体裹夹于基质(block-in-matrix)”的基本结构特征(Karig and Sharman, 1975；Silver and Beutner, 1980；Strasser et al., 2009)。外来块体的存在与否是鉴别沉积混杂岩和构造混杂岩的重要特征之一。其中沉积混杂岩中通常包含有各类原地和外来块体，这些块体和基质往往发育重力作用密切相关的滑塌褶曲等同沉积构造变形(Silver and Beutner, 1980)。弗朗西斯科增生杂岩中的酸性-中性火成岩外来块体研究结果表明，它们不属于俯冲板片而是很可能来自于俯冲带上盘的岛弧(MacPherson et al., 1990)，并且这些外来岩块(exotic block)大多数为滑塌成因(Wakabayashi, 2015, 2017)。除了蛇绿混杂岩和高压/超高压变质岩外，其它构造混杂岩主要由大洋地壳在大洋板块俯冲过程中遭受持续的破碎和分离作用最终形成的，其中所包含的块体和基质均是来自同一地质时间段内大洋地壳的某一部位/区段的岩石序列，因此构造混杂岩中缺少外来岩块。与沉积混杂岩和构造混杂岩不同，后期沉积和构造作用的叠加使得底辟过程形成的岩块以及底辟混杂岩发生破坏，导致底辟混杂岩相对于沉积混杂岩和构造混杂岩的识别难度增大。增生楔中不同逆冲席体代表了不同时间段OPS，通常真实地保留了该时间段内OPS部分“片段”信息(闫臻等，2003)，这些OPS“片段”总体呈现为被系列指向海沟的叠瓦状逆冲断层所包围，且它们处于增生杂岩不同部位(垂向和侧向)遭受不同变质作用。这些单个“片段”在垂向上往往保留着OPS部分原始地层结构序列，但这些单个“片段”组合的总体时代则表现出侧向上向海沟方向逐渐变年轻的特征(闫臻等，2003；Strasser et al., 2009)。因此，增生楔的结构、组成及变质变形作用系统研究，可为OPS和古板块构造重建提供直接证据。
拉脊山口增生楔由片理化玄武岩、红色含放射虫硅质岩、灰黑色硅质岩、砂岩、泥岩岩席(sheet)和混杂岩共同构成。灰黑色硅质岩、泥岩可能来自于OPS中的远洋-半远洋沉积序列；砂岩可能来自于海沟浊积岩。该增生杂岩中的混杂岩则是由砂岩、泥岩基质裹夹斜长花岗岩(561Ma)、斜长岩(507Ma)、辉绿岩、玄武岩、放射虫硅质岩和发育滑塌褶皱变形的砂岩块体共同构成，且基质剪切面理与块体边界相互交切(图 4d)，呈现出沉积混杂岩典型特征(Festa，2011)，形成于海沟附近水下滑塌作用(Wakabayashi，2015)。这些外来岩块是来自于海沟内侧早期拼贴于增生楔中的蛇绿岩或俯冲带上盘残余古老洋壳。岩石学、矿物学、地球化学和同位素年代学等综合研究结果也表明，拉脊山蛇绿岩属于SSZ型，且该蛇绿岩中辉长岩和辉绿岩墙SHRIMP锆石U-Pb年龄为530~480Ma(付长垒等，2014；Yan，2017；付长垒和闫臻，2017；Fu et al., 2018a)。这些基本事实共同表明，南祁连构造带拉脊山地区在寒武纪-早奥陶世时期(530~480Ma)存在古洋盆，该洋盆在俯冲-增生过程中形成了完整的“沟-弧-盆体系”；大洋板块地层也随同古洋盆一同发生俯冲、消减，并在仰冲板块前端持续遭受刮削、底侵和底辟等作用的同时发生侧向加积、堆垛，进而形成了由玄武岩、远洋-半远洋沉积和海沟浊积岩以及海沟滑塌沉积共同组成的增生楔。
4.2 增生楔形成时代与构造变形历史拉脊山口增生楔中斜长花岗岩块体和斜长岩块体SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为561Ma和507Ma。区域上，与该增生楔相伴的蛇绿岩中辉长岩和辉绿岩锆石U-Pb年龄为530~480Ma(付长垒等，2014；Yan，2017；付长垒和闫臻，2017；Fu et al., 2018a)。同时，侵入蛇绿岩和增生楔中的花岗岩锆石U-Pb年龄为470~450Ma(图 1c；Yan，2017；付长垒和闫臻，2017)。因此，我们推测拉脊山口增生楔形成于晚寒武世-早奥陶世之间。
透入性面理、无根褶曲、强烈紧闭褶皱、逆冲断层和双重逆冲构造(图 2、图 3)在拉脊山口增生楔中普遍发育，它们总体指示指向NE运动方向。同时，该增生楔叠加了指向SW的左行剪切构造(图 3d, g)。绢云母40Ar/39Ar坪年龄450.0±4.0Ma小于增生楔形成时代(507~470Ma)和花岗岩侵入体年龄(470~450Ma)，但与拉脊山南侧化隆岩群中的岛弧钙碱性岩浆作用时代(450~440Ma；Yan et al., 2015)相一致。区域上，拉脊山口寒武纪-早奥陶世蛇绿岩、增生杂岩和奥陶纪闪长岩均遭受拉脊山口走滑断层的破坏。该剪切带内糜棱岩绢云母40Ar/39Ar坪年龄为394.3±3.9Ma(图 1c；青海省地质调查院，2007①)。同时，锆石U-Pb年代学研究结果表明化隆岩群中花岗片麻岩以及斜长角闪岩黑云母石英片岩分别经历了450~440Ma和430~410Ma变质变形作用(Yan et al., 2015)；中祁连构造带湟源群和南祁连拉脊山蛇绿岩南侧化隆岩群长英质糜棱岩中白云母40Ar/39Ar坪年龄分别为405.1±2.4Ma和418.3±2.8Ma(樊光明和雷东宁，2007)；中祁连构造带北缘花岗质和长英质糜棱岩中钾长石和黑云母40Ar/39Ar同位素年龄为395~380Ma(戚学祥等，2004)。该期构造变形事件(440~380Ma)可能代表祁连地区早古生代洋盆闭合后，陆块斜向碰撞诱发大规模转换挤压作用的产物(戚学祥等，2004)。另外，中祁连和南祁连地区发育大量450~430Ma同碰撞-碰撞后花岗岩(Huang et al., 2016；Yang et al., 2016；Wang et al., 2017, 2018)，同时柴北缘HP-UHP变质岩的变质年龄显示大陆深俯冲开始于440~450Ma之间(周桂生等，2017；Zhang et al., 2017)。而拉脊山口增生楔中绢云母40Ar/39Ar坪年龄(450Ma)明显晚于晚寒武世-早奥陶世南祁连地区洋内俯冲、增生造山过程，推测该期构造变形可能形成于后期陆-陆碰撞过程。
① 青海省地质调查院. 2007.中华人民共和国区域地质调查报告(1：250000西宁幅)
4.3 拉脊山口增生楔与南祁连洋演化关系增生楔、蛇绿岩、岛弧以及相关的弧前、弧后盆地组合可为造山作用过程、俯冲极性及板块构造重建提供直接证据。因此，拉脊山口增生楔的识别，无疑是南祁连构造带地质演化和板块构造重建的“窗口”。区域上，拉脊山SSZ型蛇绿岩中辉长岩和斜长花岗岩最老锆石U-Pb年龄为~530Ma(Yan，2017；付长垒和闫臻，2017；Fu et al., 2018a)。拉脊山口增生楔中斜长花岗岩块体锆石年龄(561±4Ma)明显早于拉脊山蛇绿岩年龄，但与北祁连构造带玉石沟蛇绿岩中辉长岩锆石U-Pb年龄(~550Ma；史仁灯等，2004；Song et al., 2013)相一致。这些基本事实表明，中祁连构造带南北两侧均存在560~530Ma洋盆。这两个洋盆的开启时限、规模和时空相互关系目前并不清楚，有待进一步研究。
区域上，我们的最新地质填图和室内研究结果表明，在拉脊山口东侧昂思多地区，也发育有寒武纪岛弧玄武岩、安山岩、流纹岩、英安岩组合和SSZ蛇绿岩以及增生杂岩。其中SSZ型蛇绿岩由橄榄岩、蛇纹岩、辉长岩、斜长花岗岩、辉绿岩、枕状玄武岩组成；增生杂岩由MORB和OIB型枕状玄武岩、灰黑色和紫红色放射虫硅质岩、灰岩、浊积岩和混杂岩共同构成，总体呈近EW向展布。空间上，寒武纪岛弧和蛇绿岩向北逆冲于增生杂岩之上(Yan，2017；Fu et al., 2018a)。它们与拉脊山口增生楔、蛇绿岩具有相似的时空分布特征，即蛇绿岩仰冲并叠置于增生楔之上。同时，拉脊山口增生杂岩和蛇绿岩共同仰冲于中祁连构造带南缘被动陆缘深水沉积青石坡组之上，代表了俯冲带的上盘。这些事实表明，南祁连洋在寒武纪时期向南俯冲，进而形成相对完整的沟-弧体系。
5 结论(1) 拉脊山口增生杂岩主要由寒武纪玄武岩、硅质岩、砂岩、泥岩逆冲席体和混杂岩共同构成，双重逆冲构造、逆冲断层、无根褶皱、紧闭褶皱和透入性面理发育；其中混杂岩是由561Ma斜长花岗岩、507Ma斜长岩、辉绿岩、玄武岩、硅质岩和砂岩等外来或原地岩块与浊流成因的细碎屑岩基质共同组成；基质和砂岩块体均发育同沉积构造，呈现出滑塌堆积典型特征。
(2) 拉脊山口增生杂岩和SSZ型蛇绿岩代表南祁连洋在寒武纪-早奥陶世向南俯冲过程中形成的弧-沟体系。
致谢 西安地质调查中心实验测试中心汪双双工程师在锆石测年过程中给予了指导；昆士兰大学Jonathan C. Aitchison教授和卧龙岗大学Solomon Buckman博士与课题组成员多次共同开展拉脊山蛇绿岩、增生杂岩野外地质考察，鼓励并指导课题组成员开展混杂岩地质填图工作；美国加利福尼亚州立大学John Wakabayashi教授针对蛇绿岩、蛇绿混杂岩以及增生杂岩的区别和时空联系提供了丰富地质资料，并给予多次耐心指导；本刊编辑和两位评阅人对本文提出建设性修改意见；在此一并表示感谢！
谨以此文献给李继亮研究员八十寿辰，祝老先生健康长寿！本文作者在野外地质调查、室内综合研究以及学习期间均得到了李老师的悉心指导和帮助，受益终身，在此深表谢意！
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