三塘湖盆地芦草沟组幔源矿物的发现及其地质意义——以透辉石为例

【作者】 南云； 柳益群； 焦鑫； 李红； 周鼎武；

【机构】 西北大学大陆动力学国家重点实验室 西北大学地质学系；

【摘要】 三塘湖盆地地处新疆东北部,北邻阿尔泰构造带,南靠北天山构造带,西接准噶尔盆地,向北东方向延伸进入蒙古境内;是上叠于古生代造山带褶皱基底之上的晚古生代-中新生代叠合改造型陆内沉积盆地(肖序常等,1992;郝建荣等,2006;周鼎武等,2006;陈石等,2009)。研究区中二叠统芦草沟组热液喷流沉积活动强烈,作为盆地重要的烃源岩系,除了发育灰黑色块状泥岩、凝灰质泥岩、纹层状泥晶白云岩和藻云岩外,还发育富含岩浆-热液矿物(如辉石、方沸石、热液方解石和白云石等)的纹层状热液喷流沉积岩,简称喷积岩(柳益群等,2010,2011,2013;李红等,2012a,2012b;焦鑫,2013)。喷爆岩是喷积岩中最具特色的一类,该研究主要针对分布于芦草沟组顶部厚度约60cm的辉石喷爆岩,该岩类以灰黑色富团块层为主(累计厚度为45cm),夹黄色(累计厚度为13.4cm)、白色纹层(累计厚度为1.6cm)。其中富含团块层中团块呈星散状分布,棱角明显,团块大小介于1~1.5mm;黄色纹层自下而上共计5层,下部1-3层厚度为0.9~1.1cm,第4层厚度较大,为8.2cm,最上部一层与条湖组火山岩直接接触,界面起伏不平,厚度介于0.9~4cm;白色纹层发育4层,单层厚度介于0.3~0.5cm。偏光显微镜下观察,黄色纹层较为致密,颗粒界限不清晰,表面呈麻点状;白色纹层中颗粒边缘呈港湾状,镶嵌接触,干涉色可达Ⅱ级;团块层中团块呈褐黄色,基质为透光性差的细小隐晶质。经全岩X光衍射分析,黄色纹层状中透辉石含量高达70.6%~75.5%,而白色层中仅为53%,含团块层中透辉石含量介于两者之间。电子探针成分计算结果显示,透辉石端元组分Wo为42.71,En为43.0,Fs为14.29,Fs-En-Wo图上,落于透辉石区。电子探针背散射图像上,黄色和白色纹层中,透辉石与硅灰石均密切共生,两者似具有交生结构,但黄色层中透辉石含量相对较高,团块层中团块主要由透辉石组成,少量硅灰石,基质由细小的透辉石和硅灰石组成。初步推测该类岩石可能是辉石质岩浆喷发至湖水底部,快速冷凝、破碎成团块状和粉尘状,其中团块状及粉尘状辉石快速混杂堆积形成富含团块层,粉尘状辉石缓慢沉淀形成纹层状黄色和白色夹层。由于黄色层和白色层厚度差异导致水化作用强度不同,因此,黄色层中残留大量的透辉石,而白色层产出大量硅灰石。该套岩石的发育可能受控于区域伸展拉张背景。更多还原