北祁连清水沟红帘石变硅质岩矿物学、原岩特征及地质意义.pdf

北祁连早古生代大洋俯冲带以发育早古生代的蛇绿（混杂）岩带及高压低温变质带为特征。在清水沟高压低温混杂岩片中出露蛇纹岩以及榴辉岩、蓝片岩、红帘石硅质岩和多硅白云母石英片岩等典型高压低温变质岩石。本文对北祁连清水沟含红帘石的变硅质岩进行了详细的岩相学、矿物化学及地球化学分析，发现该岩石主要由石英、多硅白云母、红帘石、石榴子石、蓝闪石、单斜辉石以及砷硅锰矿、赤铁矿等矿物组成，结合矿物化学及围岩变质条件，推测该岩石可能也经历了高压低温榴辉岩相变质作用。全岩地球化学分析结果表明，北祁连清水沟含红帘石变硅质岩的原岩为远洋环境沉积的含泥硅质岩，由于热液活动的参与，使得Fe、M n 富集沉积，进而与大陆活动边缘或大陆岛弧物质被卷人到俯冲带中，共同经历了高压低温变质作用。变硅质岩中红帘石、砷硅锰矿以及石榴子石中大量的赤铁矿包裹体表明该岩石形成于高氧逸度条件，而石榴子石中的Fe3+从核部到边部的降低趋势，也表明俯冲变质过程中氧逸度的变化，这一过程释放的氧所形成的流体对于探究岩石圈地慢氧逸度变化、岛弧岩浆生成以及俯冲带氧循环等方面具有重要的意义。关键词：红帘石；富锰变硅质岩；高氧逸度；榴辉岩相变质；北祁连中图分类号：P588.3Mineralogy,protolith and geological implication of piemontite-bearingGUO Jing2,ZHANG Jian-xin,LI Yun-shuai?3,WU Ya-wei,LI Guo-qian,ZHOU Kai,GUO Qi?and(1.School of Management,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China;2.Key Laboratory of Deep-Earth Dynamics ofMinistry of Natural Resources,Institute of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;3.School ofAbstract:The North Qilian is characterized by the early Paleozoic ophiolite and high-pressure/low-temperaturemetamorphic rocks,such as serpentinite,eclogite,blueschist and metasedimentary rocks.In this study,a detailedpetrographic,mineral-chemical,and geochemical analysis is presented on the piemontite-bearing metacherts inQingshuigou,North Qilian.The piemontite-bearing metacherts are mainly composed of quartz,phengite,piemont-ite,garnet,glaucophane,clinopyroxene,ardennite,and hematite.Based on the mineral assemblage,mineralchemistry,and the p-T conditions of the country rocks,the piemontite-bearing metacherts may have undergone low-temperature and high-pressure eclogite-facies metamorphism.Whole-rock geochemistry suggested that the protolithof the piemontite-bearing metacherts was argilliferous cherts deposited in the oceanic environment with the participation收稿日期：2 0 2 3-12-18；接受日期：2 0 2 4-0 1-2 2；编辑：宋会侠基金项目：国家自然科学基金（U2344214，42 0 7 2 2 37）；自然资源部大陆动力学重点实验室开放课题基金（J2306）作者简介：郭晶（198 9-），女，讲师，研究方向为矿物学（含宝石矿物学）与岩石学，E-mail：g u o j i n g 532 2 12 6.c o m。开3,郭祺，毛小红？文献标识码：A文章编号：10 0 0-6 52 4(2 0 2 4)0 2-0 2 38-12metacherts in Qingshuigou,North QilianMAO Xiao-hongaEarth System Science,Institute of Surface-Earth System Science,Tianjin University,Tianjin 300072,China)第2 期of hydrothermal activities which resulted in the deposition of Fe and Mn.They were involved in the subduction zonewith the materials from the continental active margin or continental island arc,and then experienced low-tempera-ture and high-pressure metamorphism.The piemontite,ardennite,spessartite,and many inclusions of hematite ingarnet indicated that the piemontite-bearing metacherts experienced a condition of high oxygen fugacity,which alsorecorded by the decreases of the Fe3 from core to rim of the garnet.Oxygen released in this process played a signif-icant role in the exploration of oxygen fugacity in the lithosphere mantle,the generation of island arc magma,andthe oxygen cycle in a subduction zone.Key words:piemontite;Mn-rich metachert;high oxygen fugacity;eclogite-facies metamorphism;North QilianFund support:National Natural Science Foundation of China(U2344214,42072237);Fund of the Key Laboratoryof Continental Dynamics of Ministry of Natural Resources(J2306)作为解译地球物质循环与深部地球动力学过程的重要场所，俯冲带对研究岛弧火山岩成因和地慢氧逸度变化具有重要的作用（Kellyand Cottrell，2009）。大量研究证据表明，大洋地壳在高压条件下的变质脱水所产生的流体对于改变俯冲带地慢楔的氧逸度状态和岛弧拉斑玄武岩的形成具有重要的影响（Songet al.，2 0 0 9；Ev a n s，2 0 12）。而大洋岩石圈上覆的泥质、硅质沉积物在俯冲过程中发生变质脱水作用，可提供丰富的流体来源。前人对于泥质岩在俯冲过程中的流体变化做了深入的研究（Songetal.，2 0 0 7；王伟等，2 0 0 9；苟龙龙等，2 0 0 9），然而硅质沉积物的影响尚不清晰。硅质岩常见于造山带俯冲增生杂岩中，并记录了大洋板块从洋中脊产生到海沟消亡的沉积过程，从而为探究地质历史时期海洋演化提供关键的信息（张立杨，2 0 2 3）。此外，由于大洋硅质沉积物通常含有大量的Fe、M n 氧化物，在发生脱水变质作用的同时还可发生系列的氧化还原反应，因而，其在探究岩石圈地慢氧逸度变化、岛弧岩浆生成以及俯冲带物质循环等方面具有重要的意义（Ague etal.，2022；So n g e t a l.，2 0 2 2）。红帘石分子式：Caz（M n,Fe)A l(Si O 4)（Si,O,)O(O H)作为帘石矿物族中的重要成员，是帘石中的Al在低温、高压和高氧逸度条件下被Mn、Fe 替代而生成的，因而红帘石可作为低温、高压条件下变质的标型矿物，它在研究造山带变质作用和寻觅古残余洋壳俯冲带和古大陆碰撞缝合带等方面具有重要的意义（Keskinenand Liou,2010；王道轩等，2 0 11)。北祁连造山带以发育不同时代、不同构造环境的层序完整的蛇绿岩套、高压低温变质岩（蓝片岩和低温榴辉岩）、混杂堆积及俯冲增生楔为特征（肖序常等，197 8；吴汉泉，198 0；许志琴等，1994；冯益郭晶等：北祁连清水沟红帘石变硅质岩矿物学、原岩特征及地质意义球动力学过程提供重要信息。1地质背景北祁连造山带位于阿拉善地块与祁连地块之间，呈NWW-SEE走向，被认为是典型的早古生代板块缝合带，其西端被阿尔金断裂切割，并可能继续向西延至北阿尔金，东与西秦岭北部相连，属横贯中国东西的秦-祁-昆巨型造山带的一部分。该缝合带宽约8 0 12 0 km，主要由产于不同时代、不同构造环境的层序完整的蛇绿岩套、高压低温变质岩（蓝片岩和低温榴辉岩）、混杂岩及俯冲增生楔组成（肖序常等，197 8；吴汉泉，198 0；许志琴等，1994；冯益民等，1995）。北祁连造山带发育有典型的洋壳俯冲形成的早古生代（49 0 46 0 Ma)高压低温变质带（吴汉泉，198 0；Liou et al.，198 9；W u e t a l.,1993；宋述光，1997；张建新等，1997；Song etal.，239民等，1995）,经历了早古生代洋壳俯冲及其之后的陆-陆碰撞，是一个具有典型沟-弧-盆体系的加里东期造山带（许志琴等，1994；许志琴，1997）。清水沟地区位于青海省祁连县县城八宝镇以西约40km，是研究北祁连山高压变质作用的经典地区之一，该地区出露有蛇纹岩、榴辉岩、蓝片岩、多硅白云母片岩、变硅质岩等不同类型的高压低温变质岩。前人在该区富锰硅质岩中发现了富As矿物一砷硅锰矿（叶诗婷等，2 0 19），并对变质过程中Mn价态变化所导致的氧逸度变化进行了探究（So n g e t a l.，2 0 2 2），但是硅质岩在俯冲变质过程中的变质条件及其原岩特征尚不清晰。本文拟对北祁连清水沟含红帘石的变硅质岩进行详细的岩相学、矿物化学及地球化学分析，并探讨其形成的构造环境，从而为进一步确定北祁连造山带的深部地2402007；Zh a n g e t a l.，2 0 0 7），还识别出硬柱石榴辉岩和含纤柱石的高压变沉积岩（张建新等，2 0 0 6；Zhang et al.,2007;Song et al.,2007;Wei andSong，2 0 0 8），表明俯冲洋壳可能把大量的水带到地慢深处。对高压低温变质带的变形构造的研究也显示其经历了与大洋俯冲有关的变形作用（张建新等，1995，1998；Zh a n g e t a l.，2 0 12，2 0 19），保存有俯冲界面（隧道)的变形构造样式(张建新，2 0 2 0）。与高压低温变质带伴生的早古生代增生杂岩（楔）、火山岛弧、弧后盆地及不同类型的蛇绿岩（MOR和 SSZ型）（许志琴等，1994；Xia et al.，2 0 0 3；Xi a o e t a l.，2009;Zhang et al.,2012;Song et al.,2014;Yanetal.，2 0 2 1），具有典型增生造山带的物质组成。北祁连早古生代大洋俯冲带分布在阿拉善地块和祁连地块之间，以发育早古生代的蛇绿（混杂)岩带及高压低温变质带为特征。与北祁连早古生代大洋俯冲带相关的地质单元以北祁连中段最为典型（图1a），其中除具有典型的蛇绿（混杂)岩和高压低温变质岩外，还发育早古生代火山弧及弧后盆地，形成类似于现今西太平洋的“沟-弧-盆”板块构造体系（许志琴等，1994；夏林圻等，1996；张建新等,1997,1998;Xia et al.,2003;Xiao et al.,2009;Song et al.，2 0 13；Zh a n g e t a l.，2 0 19），已有的研究把与北祁连早古生代俯冲作用及随后的碰撞造山主要相关的地质体划分成不同的构造单元，自南而北分别为蛇绿岩-蛇绿混杂岩带、高压低温变质带、火山岛弧带、弧后盆地带和叠置在以上单元之上的晚志留纪-泥盆纪磨拉石盆地。清水沟高压变质单元位于青海省祁连县县城八宝镇以西约40 km，是北祁连山高压变质作用的经典研究地区之一。在清水沟剖面，可观察到蛇纹岩和榴辉岩、蓝片岩、红帘石变硅质岩、多硅白云母片岩等典型的高压低温变质岩石（图1b）。2岩相学含红帘石的变硅质岩新鲜面呈紫红色，具有明显的面理和拉伸线理，并发育不对称褶皱（图2 a、2b）。采样坐标为N3819.518，E9950.92 。含红帘石变硅质岩的组成矿物粒度细小，呈细粒变晶结构，主要由石英、多硅白云母、红帘石、石榴子石、蓝闪石、单斜辉石以及少量富锰和砷的矿岩石矿物学杂志物、赤铁矿、磷灰石等矿物组成（图2）。其中石英含量大于7 0%，呈拉长定向排列，具有波状消光和动态重结晶结构，反映了明显的晶内塑性变形。石榴子石呈粒状结构，粒度较小，自形程度高，部分石榴子石具有丰富的赤铁矿包裹体。红帘石粒度较小，粉红色，分布不均匀，大部分沿片理定向排列，且多发育垂直片理的微节理或被拉断，局部可见红帘石集合体。多硅白云母和蓝闪石自形程度较好，其中多硅白云母呈片状，蓝闪石呈板柱状，部分截面呈菱形的柱状。单斜辉石以粒状结构散落于石英颗粒之间，周围分布有多硅白云母和赤铁矿，部分颗粒蚀变强烈。需要注意的是，此类岩石含有一种富锰和砷的矿物，前人的研究确定其为ardennite，并将其中文名称命名为砷硅锰矿（叶诗婷等，2019），该矿物呈长条状或粗纤维状的集合体，淡黄色到亮黄色，且多色性较好（图2 e）。3矿物化学矿物的电子探针成分分析在天津地调中心实验室完成，仪器型号为日本岛津公司出产的EPMA-1600型电子探针仪，加速电压为15kV，束流20nA，电子束斑直径为5m，并采用ZAF校正方法。Fe3的计算据Droop（198 7）。各矿物代表性的电子探针分析结果见表1。3.1石榴子石3个含红帘石变硅质岩样品中的石榴子石成分差异不大，均以富含锰铝榴石端员分子为主，而钙铁榴石、钙铝榴石和镁铝榴石分子含量相对较少。其中Mn0含量为35.0 4%37.41%，相应的锰铝榴石端员组分为8 2.6 1%8 9.7 3%。石榴子石成分剖面图（图3）显示这些石榴子石无明显的成分环带，即在石榴子石的核部和边部成分相对均匀，各端员分子相对变化不大。需要说明的是，这3个含红帘石变硅质岩样品中的石榴子石的Fe3+含量呈现规律性的变化：从核部到边部Fe3+含量略微降低（图3），且电子探针数据计算结果表明石榴子石核部的Fe几乎全部为Fe。3.2红帘石电子探针分析结果表明，清水沟含红帘石变硅质岩中的红帘石主要以SiO2、A l,O，、Fe O、Ca O 等成第43卷第2 期9900E郭晶等：北祁连清水沟红帘石变硅质岩矿物学、原岩特征及地质意义肃南九个泉24110000E10100Ea张N.00.65N玉石沟大岔大坂N.0.85+民乐清水沟一图1祁祁连O连地LL弧后火山100前寒武纪基底蛇绿混杂岩200m20km志留系复理石花岗岩N.00.85块百经寺泥盆系磨石炭系一三叠拉石系积岩HP/LT变辉长岩超基性岩弧火山杂岩质岩逆断层NA杂岩断层b采样位置超基性岩X榴辉岩断层糜棱岩绿片岩X蓝片岩硅质岩图1北祁连造山带中段地质简图（a，据Zhang etal.，2 0 12，2 0 19）和北祁连清水沟野外观察剖面(b)Fig.1 Simplied geological map of the middle part in the North Qilian orogen(a,after Zhang et al.,2012,2019)and geological profile in Qingshuigou,North Qilian(b)分为主，其中Si0,含量为35.59%37.45%，Al,03含量为17.7 8%19.54%，Fe0含量为6.9 8%8.51%，Ca 0 含量为17.96%19.57%。此外，红帘石含有不等量的Mn0，含量变化于9.6 8%11.45%之间。3.3多硅白云母多硅白云母主要以SiO2、A l,O，、K,0、Fe O、M g 0等成分为主，同时含有不等量的Na,0（0.2 4%2.24%）。其中Si02含量变化于49.97%56.6 5%之间，相应的Si含量为3.37 3.7 2。Al,0,含量为242岩石矿物学杂志a含红帘石变硅质岩含红帘石变硅质岩第43卷dGrtHemOZ500umPiedQtzPhePied200um图2 清水沟含红帘石变硅质岩野外（a、b）及显微照片（ce：单偏光；f：背散射）Fig.2 Field photos(a,b)and photomicrographs(ce:plane polarized light;f:back-scattered electron image)of the piemontite-bearing metacherts in QingshuigouQtz一石英；Pied一红帘石；Gln一蓝闪石；Grt石榴子石；Cpx一单斜辉石；Phe多硅白云母；As砷硅锰矿；Hem一赤铁矿Qtz-Quartz;Pied-piemontite;Cln-glaucophane;Grt-garnet;Cpx-clinopyroxene;Phephengite;As-ardennite;Hemhematite22.59%28.76%，Fe 0 含量为2.55%3.6 2%,K,0含量为7.8 1%10.58%，Mg0含量为2.55%3.55%。3.4单斜辉石电子探针数据分析结果表明，北祁连清水沟含红帘石变硅质岩中的单斜辉石的硬玉分子变化于33.8%42.3%（摩尔分数）之间，在WEF-Jd-Ae三角图中落在绿辉石-霓辉石之间的区域（图4a）。3.5蓝闪石电子探针分析结果表明，蓝闪石在成分上属于HemQtz50umG100um蓝闪石-青铝闪石（图4b），M g/（M g+Fe 2+）值变化于2 8.0 8 30.96 之间，其中Ti0，含量变化于0.02%0.06%之间，Mn0含量变化于0.46%0.64%之间。3.6砷硅锰矿前人对该矿物已进行了详细的研究，电子探针分析结果表明，砷硅锰矿分子式：Mn4Al4（A IM g）(Si,O1o)（Si O 4)2（A s O 4,VO 4)（0 H)。主要以SiO2、A1,O，、M n O 等为主，还含有少量的Cu、V、F等微量元素（叶诗婷等，2 0 19）。PheCpxPiedQZGlnGlnPiedPheGrt第2 期Table 1Representative mineral composition of the piemontite-bearing metacherts in Qingshuigou,North Qilian110矿物单斜辉石Si0255.04Ti020.05Al,039.39Cr2030.02Feo17.45Mno0.53MgO2.30Cao2.63Na2011.99K200.02Total99.42Si2.904Ti0.007Al1.945Cr0.000Fe3+0.117Fe20.001Mn2.486Mg0.110Ca0.484Na0.007K0.0014变质温压条件的确定由于缺少合适的地质温压计和富锰的热力学数据，北祁连清水沟含红帘石变硅质岩的变质温压条件难以精确限定。大量研究结果表明北祁连造山带清水沟-香子沟地区的榴辉岩、绿帘石蓝片岩及变泥质岩经历了榴辉岩相的低温高压变质作用（Zhang etal.,2007,2012;Song et al.,2007;Wei and Song,2009；林宜慧等，2 0 12；喻星星等，2 0 16）。上述提及，北祁连清水沟含红帘石变硅质岩主要由石英、石榴子石、红帘石、多硅白云母、蓝闪石、赤铁矿、砷硅锰矿和单斜辉石等矿物。其中单斜辉石的成分落在绿辉石-霓辉石之间，石榴子石+绿辉石的组合表明该寄主岩石可能经历了榴辉岩相变质作用，同时与石榴子石、辉石和石英共生的多硅白云母中硅含量高达3.7 2，亦可指示高压条件。此外，红帘石作为低温、高压区域变质作用的标型矿物，是绿帘石中的Al在低温、高压条件下的区域变质条件下被Fe、M n 替代而生成。研究表明，红帘石的形成通常与高压、高氧逸度等物化条件有关(Keskinen and Li-ou，2 0 10；王道轩等，2 0 11）。因此，我们推测北祁郭晶等：北祁连清水沟红帘石变硅质岩矿物学、原岩特征及地质意义表1北祁连清水沟含红帘石变硅质岩各矿物代表性的电子探针分析结果23石榴子石55.4935.490.040.129.1320.160.030.0217.341.730.7135.872.590.902.915.5112.500.040.030.01100.7799.852.9241.9890.0100.0011.9330.4000.0000.0000.1410.4610.0010.0662.5210.0160.0940.1240.3990.1020.0060.8400.0010.001243W:/%45蓝闪石35.4858.940.160.0419.897.730.010.002.076.2736.110.490.7715.184.520.510.047.230.010.0199.0696.401.9788.0080.0010.0040.3841.2380.0000.0000.4910.4990.0260.2140.0210.0560.1383.0740.1110.0740.8641.9050.0010.002连清水沟含红帘石变硅质岩可能也经历了低温高压榴辉岩相的变质条件。5全岩主微量地球化学全岩主量及微量元素的测试在自然资源部国家地质实验测试中心进行。主量元素通过XRF（X荧光光谱仪30 8 0 E)方法测试，其中氧化物Fe0、H,0*、LOI和CO,的检测方法依据分别为GB/T14506.14-1993、G B/T 1450 6.2-1993、LYT 12 53-1999 和 GB1835-1988，其他主量元素的检测依据为GB/T14506.28-1993。微量元素和稀土元素通过等离子质谱仪（ICP-M S）分析，检测方法依据DZ/T0223-2001，其中Nb、T a、Zr 和Hf用碱溶法和沉淀酸提取，用等离子质谱法测定。含红帘石变硅质岩的全岩主微量和稀土元素的地球化学分析结果见表2，5个含红帘石变硅质岩样品的Si0，含量变化在8 3.0 4%8 5.47%之间，Al,03含量变化于4.6 5%5.7 2%之间，Fe0*含量变化于3.47%5.16%之间，Mn0含量变化于0.6 2%0.84%之间。在Fe,0,/Ti0,-Al,0,/(Fe,03+Al,0,)图解上，1个样品落在了远洋盆地，4个样品落在远洋658.820.067.270.036.780.4615.120.487.230.0196.268.0200.0061.1690.0000.5410.2320.0533.0720.0701.9110.0027多硅白云母54.5156.650.140.1126.6422.600.000.023.123.070.280.233.553.220.000.000.440.249.1510.2497.8396.383.5023.7150.0070.0052.0181.7470.0000.0000.0590.0000.1090.1680.0150.0130.3400.3150.0000.0000.0550.0310.7500.85789红帘石36.9537.150.050.0119.0918.780.050.017.248.139.8810.520.080.0719.2718.360.000.030.010.0292.6293.083.1653.1720.0030.0011.9281.8900.0000.0000.5130.5750.0050.0090.7170.7610.0100.0091.7691.6790.0000.0050.0010.0022441008060%/.402001008060%/a402001008060%/8a4020岩石矿物学杂志0.250.20米一钙铁榴石一一钙铝榴石一镁铝榴石锰铝榴石米一钙铁榴石一一钙铝榴石十一镁铝榴石锰铝榴石一钙铁榴石一钙铝榴石一镁铝榴石锰铝榴石第43卷0.10MgMn0.250.200.10Mn0边0边0.250.200.10边核核核边边边图3清水沟含红帘石变硅质岩中石榴子石成分剖面Fig.3Garnet compositional profiles for the piemontite-bearing metacherts in Qingshuigoub钠闪石铁一蓝闪石青铝闪石Fe/(Fe+AI)aJdFig.4 Clinopyroxene compositions plotted on WEF-Jd-Ae diagram(a)and glaucophane composition diagrams(b)for theWEF绿辉石霓辉石硬玉霓石V图4清水沟含红帘石变硅质岩中单斜辉石WEF-Jd-Ae图(a)和蓝闪石成分投图(b)镁一钠闪石蓝闪石888b0Ae0piemontite-bearing metacherts in Qingshuigou第2 期表2 北祁连清水沟含红帘石变硅质岩全岩主量（wg/%）、微量元素（wg/10-）分析结果Table 2 Whole-rock major(wg/%)and trace(wg/10-)elements analysis results of the piemontite-bearingAQ14-DL15-样品编号22-5.122-5.1-2Si0285.47Ti020.15Al,034.65Feo0.64Fe2033.15Mno0.77MgO1.07Cao0.66Na200.59K200.97P,050.13LOI0.99Total99.24Li9.00Cr20.60Mn5.813.005 432.005 890.006 312.00 5 324.00Co23.00Ni29.40Cu180.00Zn38.60Rb29.40Sr187.00Cs2.26Ba649.00Pb43.10Th3.18U0.07Nb2.75Ta0.19Zr28.00Hf0.94Sn1.06Sb1.55Ti829.00W1.90As97.50V7.14La11.40Ce23.41Pr2.75Nd11.80Sm2.05Eu0.55Gd2.13Tb0.35Dy2.32Ho0.46Er1.46Tm0.21Yb1.44Lu0.21Sc5.41Y10.40郭晶等：北祁连清水沟红帘石变硅质岩矿物学、原岩特征及地质意义metacherts in Qingshuigou.AQ14-L15-12-4.112-4.284.5684.680.200.185.725.140.320.543.834.250.620.761.241.010.710.680.620.490.891.080.180.140.890.9199.7899.8610.218.5430.1221.1231.0048.5232.5440.01201.00216.0040.2138.3527.4229.74279.00311.002.941.87568.00535.0060.2551.452.983.240.100.193.453.980.210.3433.5728.971.061.211.231.371.482.00919.001 065.002.072.45109.23125.578.789.2013.2214.6826.2230.023.083.5412.5815.202.442.640.680.722.412.450.390.462.472.990.540.591.721.880.230.271.74.1.850.250.276.356.9716.8410.58245盆地和大陆边缘岛弧重叠的区域（图5a）。在(La/Ce)-Al,0,/(Fe,O,+Al,)图解上，3个样品落在了洋岛和海山区域，2 个样品落在了洋岛和海山、大陆边缘岛弧和岛弧的重叠区域（图5b）。含红帘石变硅质岩的稀土元素总量（ZREE）变L15-化于6 0.5410-7 7.56 10 之间，在北美页岩标16-6.1准化稀土元素配分曲线图中，含红帘石变硅质岩呈83.0483.170.290.195.625.060.480.614.515.070.840.721.191.270.810.790.670.711.111.320.110.210.950.8499.6299.969.1211.2126.5426.5628.8126.8737.2435.64194.00203.0043.6429.5132.8830.58302.00263.002.352.68672.00753.0056.0274.023.684.010.080.115.332.970.420.2933.2737.701.061.121.201.031.751.71937.00966.002.152.02110.36103.348.089.3012.9013.3526.5127.193.113.3113.3613.622.322.420.630.652.272.460.390.372.632.580.520.511.651.770.240.291.631.690.240.296.126.2213.4520.25现不明显的Ce负异常和轻微的Eu正异常（图5c），Ce/Ce*和Eu/Eu*分别变化于0.8 9 0.91和1.16 1.24之间。6讨论6.1变硅质岩的原岩特征与形成环境前人研究结果表明，硅质岩中的Mn和Fe的富集主要与热液作用有关，AI和Ti的富集则与陆源物质的输人有关，因而，大洋中脊环境下生成的硅质岩相对富Mn和Fe，而大陆边缘环境下生成的硅质岩相对富Al和Ti（A d a c h i e t a l.，198 6；M u r r a y e t,1994）。全岩地球化学分析结果显示，北祁连清水沟含红帘石变硅质岩的Si0z含量变化在8 3.0 4%85.47%之间，Al,0，含量变化于4.6 5%5.7 2%之间，该结果与纯硅质岩的化学成分（Murrayet et al.，1991；M u r r a y e t，1994）存在一定的差异，不排除该变硅质岩的原岩可能有少量陆源物质的输入，而且在该区域还存在经历榴辉岩相变质作用的变泥质岩(Song et al.,2007)。此外,在 Fe,O,/Ti02-Al,0,/(Fe,O,+Al,O,)和(La/Ce)n-Al,O,/(Fe,O,+Al,O,)图解上，这些样品落在了大洋环境或大洋与大陆活动边缘岛弧重叠的区域(图5a、5b)。岩相学和矿物化学分析结果表明，北祁连清水沟含红帘石变硅质岩中含有较多的富Fe、M n 和As的矿物，这些元素与热液活动有关，表明该变硅质岩的原岩中应该有热液物质的贡献。在北美页岩标准化图解中，含红帘石变硅质岩呈现不明显的Ce负异常（Ce/Ce*=0.890.91)和轻微的Eu正异常（Eu/Eu*=1.16 1.2 4），而Ce和Eu的正、负异常与其形成时的氧化-还原条件有关。前人研究表明这种Ce负异常和Eu正异常可能指示海水组分和热水流体的参与（宋史刚等，2 0 0 8）。此外，微量元素分析结果表明,该变硅质岩含有相对较低的Co、V含量，这些特征与大洋盆地所生成的典型硅质岩（M u r r a y e t,1994；丁林等，1995）存在一定的差异。需246岩石矿物学杂志1000a100大陆边缘岛弧洋中脊远洋盆地10洋岛和海山第43卷b洋中脊3N(oO/e32F岛弧远洋盆地洋岛和海山大陆边缘岛弧岛弧00.20100.40W(Al,O,)/(Fe,0,+Al,O,)0.600.801.000.200.40(Al,O,)/m(Fe,0,+Al,)AQ14-22-5.1AQ14-22-5.3L15-12-4.1L15-12-4.2￥D 115-16-6.10.60C0.801.000.1La图5清水沟含红帘石变硅质岩Fe,0/TiO-Al,0/（Fe,0,+A l,0，）图解（a）、（La/Ce）-A l,0 3/（Fe,0，+A l,0）图解Fig.5 Fe,O,/Ti02-Al,O/(Fe20,+Al,O,)(a)and(La/Ce)-Al,0,/(Fe,0,+Al,O,)(b)diagrams,and North American要说明的是，北祁连清水沟含红帘石变硅质岩Fe/Ti平均值接近2 0、Eu/Eu*值平均值接近1.1以及负的Ce/Ce*值等地球化学特征，与太平洋大洋钻探所获得的部分始新世硅质沉积岩特征相似，并据此认为大洋主洋盆已发育几乎不受陆源和热液物质影响的深海平原硅质岩（张立杨，2 0 2 3）。综上所述，北祁连清水沟含红帘石变硅质岩的原岩应该为泥质硅质岩，其形成环境可能为远洋盆地环境，并有洋底热液活动的贡献。当然，不排除在俯冲隧道中壳源流体的改造使得地球化学特征显示陆源物质加人的结果，这需要进一步的深入研究。6.2地质意义北祁连高压低温变质岩石被认为是典型的洋壳俯冲作用的产物（Song et al.，2 0 0 6；Zh a n g e t a l.，2007）。北祁连造山带清水沟-香子沟和百经寺地区均发现不同类型的变沉积岩，前人根据岩相学及温压条件计算、碎屑锆石年代学以及地球化学研究，认为这些变沉积岩的原岩可能形成于活动大陆边缘CePr（b)和北美页岩标准化稀土元素配分曲线图(c）Shale-normalized REE distribution pattern(c)NdSmEuGdTbDyHo或弧前盆地环境（李金平等，2 0 0 9；Zhangetal.2012；喻星星等，2 0 16）。本文研究结果表明，北祁连清水沟含红帘石变硅质岩的原岩应该为含泥质硅质岩，其形成环境可能为远洋盆地环境，并有洋底