西准噶尔谢米斯台山西缘火山岩岩石地球化学特征及其地质意义

为探讨西准噶尔谢米斯台山西缘新发现的中志留世火山岩的岩石属性和地质特征,对其进行岩石地球化学研究。分析结果显示,岩石以富Si、Sr、Ba为特征且具有较高的Mg#(55~75)、Sr/Y(28~59)和Ba/La(17.52~49.88)值,K/Na值0.33~0.66,大离子亲石元素(LILE)相对富集,高场强元素(HFSE)相对亏损,其中Nb、Ta、Ti强烈亏损,具有轻微的负铕异常(δEu=0.84~0.99)。上述特征显示其类似日本中新世Setouchi火山岩带中的赞岐岩。结合其他研究,推测该火山岩可能为受俯冲板片熔体交代的地幔源区部分熔融的产物,它与区内相近时期埃达克岩等的共生组合意味着西准北部在中志留世—早泥盆世曾受到热的洋壳俯冲机制的影响,为进一步认识博什库尔-成吉斯岩浆弧的性质及构造演化提供了新的证据。     

新疆西准噶尔巴尔努克早石炭世富Nb岛弧玄武岩的发现及其地质意义

黑山头组玄武岩-玄武安山岩组合是西准噶尔早石炭世海相火山-沉积建造的重要组成部分,其与高Mg安山岩及O型adakite共生。此次分析的所有样品均为玄武质岩石,Si O2含量为49.62%~55.68%,平均为52.70%;明显高Ti O2(1.16%~1.99%),平均为1.56%;显著富Na2O而贫K2O,Na2O为3.17%~6.35%,平均为4.90%,Na2O/K2O为1.19~26.08,绝大多数样品该比值4(平均8.93)。样品明显富集Nb、Sr、Zr等,Nb含量均7×10-6(7.29×10-6~12.32×10-6,平均为9.48×10-6);全部样品Sr均400×10-6(618×10-6~1107×10-6,平均为825×10-6);Zr158×10-6(159×10-6~217×10-6,平均为182.6×10-6);Zr/Y比值4(6.63~11.09,平均为8.62)。显著高于一般岛弧玄武质岩类。轻稀土明显富集而重稀土亏损显著,且有基本一致的弱正Eu异常。(La/Nb)PM比值0.7(1.23~2.26,平均1.94),(87Sr/86Sr)i=0.7035~0.7039;143Nd/144Nd=0.5128~0.5129;εNd(t)=5.49~7.13。这些地球化学特征与Sajona et al.(1993,1994,1996)确立的富Nb岛弧玄武岩基本一致,而与一般岛弧玄武岩有显著区别。这一发现,为确认西准噶尔早石炭世存在富Nb岛弧玄武岩提供了地球化学佐证,丰富了新疆乃至我国富Nb岛弧玄武岩的产地与层位,也为确认本区早石炭世岛弧构造环境提供了重要依据。     

西准噶尔红山地区晚古生代赞岐岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其地质意义

中亚造山带西部西准噶尔地区红山花岗岩体内部发育多期似岩墙状安山质暗色条带,LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年和岩石化学与同位素分析表明,它们具有不同的形成年龄、相同的源区和相似的形成过程。其中,具有不规则状或环状形态的暗色条带,其锆石U-Pb年龄为319.1±2.9 Ma和313.3±2.4 Ma,远大于红山岩体花岗岩锆石结晶年龄(305～301Ma),可能是红山岩体侵位过程中所捕掳的围岩;具有线性展布特征的安山质暗色条带,其锆石U-Pb年龄为295±2Ma,形成于红山岩体侵位之后,构成伸展岩墙群。红山岩体中的安山质暗色条带和线状岩墙群具有相似的岩石化学组成,富SiO₂(56.48%～63.09%)、MgO(3.56%～6.31%),具有高的Mg#值(51.74～62.40)及Na₂O/K₂O值(1.34～3.43);球粒陨石标准化稀土元素(REE)配分模式呈明显的右倾型,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE)Rb、K、Ba、U、Sr,亏损高场强元素(HFSE)Th、Nb、Ce、P和重稀土元素,具较...     

新疆西准噶尔哈拉阿拉特山火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及意义

西准噶尔哈拉阿拉特山一带阿腊德依克赛组火山岩主要由玄武岩、玄武安山岩和安山岩组成。玄武岩LA ICP-MS锆石U-Pb年龄为303.8±2.4 Ma,MSWD=0.82(95%置信度),时代为晚石炭世。火山岩地球化学研究表明,SiO2含量为51.05%~59.31%,TiO2为0.90%~1.33%、全碱K2O+Na2O为3.97%~8.07%,富钠贫钾(Na2O/K2O2)。A12O3为16.58%~19.84%、MgO为2.50%~5.01%,Mg#为35.04~47.62,主体属于亚碱性系列。稀土元素总量高(∑REE=41.12×10-6~73.93×10-6),轻、重稀土分馏较强((La/Yb)N=2.01~5.33),具轻微负Eu异常(Eu/Eu*=0.72~0.88)。相对富集LILE(Ba、Th、K和Sr),轻微亏损HFSE(Zr、Hf),Nb和Ta强烈亏损,Ti轻微亏损。地球化学特征表明岩浆由亏损地幔部分熔融形成,受俯冲带流体的影响,属于博什库尔-成吉斯岩浆弧南部活动大陆边缘火山作用的产物。西准噶尔东部增生造山作用滞后于西部,这为进一步认识西准噶尔地区晚古生代构造演化提供了依据。     

西准噶尔哈拉阿拉特组火山岩LAICPMS锆石U-Pb年龄

哈拉阿拉特组是西准噶尔哈拉阿拉特山一带分布最广, 研究程度最低, 时代认识分歧最大, 火山岩在该区全部组级地层中所占比例最高, 且层位相对较新的海相火山-沉积建造。笔者在该区进行1:5万区域地质调查中, 对哈拉阿拉特组中下部层位辉石安山岩与流纹岩进行LA-ICP-MS测年, 获得锆石U-Pb年龄分别为(306.9±5.5)Ma(MSWD=1.8)与(304.5±3.1)Ma(MSWD=0.63), 二者误差范围内一致, 综合所测锆石的CL图像特征, 指示其代表了哈拉阿拉特组的形成时代。结合前人化石资料将哈拉阿拉特组时代确定为晚石炭世, 认为其中下部层位时代不老于306.9Ma为宜。这一成果准确约束了区内海相火山地层的时代, 并为研究西准噶尔构造带的火山岩浆作用及其构造演化提供了新的年代学证据。     

新疆西准噶尔地区赞岐岩(sanukite)的地球化学特征、成因机制及其与铜金矿化的关系

西准噶尔地区广泛发育高镁质闪长质岩墙。对全岩样品的Ar-Ar测年获得了321Ma的坪年龄,显示其主要形成于石炭纪末。这些岩墙样品以富Si（SiO2 52．3％～56．9％）、Mg（Mg〉60）、Cr（134—204μg／g）、Ni（59,141μg／g）、Sr（468～724pg／g）、Ba（316～676μg／g）为特征且K／Na比值在0．38—0．63之间,类似于日本中新世Setouehi火山岩带中的赞岐岩。这些岩墙大多具有不同程度的Eu正异常并具有高的Ba／La比值（27～124）,反映其主要来自消减带环境下受流体交代的地幔源区的部分熔融。赞岐岩和区内同时代埃达克质岩石的共生组合意味着该区在晚石炭世末曾受到热消减机制的影响。这种热的洋壳俯冲机制,不仅在石炭纪末期产生了大量的岩浆活动,而且也导致了铜金等成矿元素的富集。深入了解赞岐岩-埃达克岩共生组合与铜金矿化之间的密切关系将有助于正确评价区内成矿潜力。     

西准噶尔萨吾尔山一带吉木乃组流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及地质意义

吉木乃组是西准萨吾尔山地区地质时代久存争议的地层,也是火山岩占地层总厚度比例最高的火山-沉积地层。采用同位素年龄标定火山岩准确的地质时代,是解决本组时代分歧的有效手段。吉木乃组顶部新发现的流纹岩中获得(304.1±2.5)Ma(n=15,MSWD=1.07)的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄,确认成岩时代为晚石炭世晚期(大致相当于卡西莫夫期)。结合前人在本组下部层位采集的植物化石,限定吉木乃组时代为晚石炭世(大致为巴什基尔期卡西莫夫期)。流纹岩同位素定年准确约束了吉木乃组地质时代上限,为区域地层格架的建立和地层对比提供了可靠的时代依据。     

新疆西准噶尔白碱滩一带成吉思汗山组的建立及地质意义

新疆西准噶尔白碱滩一带出露一套正常层序的火山-沉积地层。在1:50000区域地质填图的基础上,通过实测1:5000地质剖面,查明该套地层下部岩性为含砾砂岩、砂岩、凝灰质砂岩、粉砂岩和凝灰质粉砂岩;上部为玄武岩和硅质岩互层,局部见薄层砂岩,出露厚度大于570 m,剥蚀未见顶。呈角度不整合超覆于早石炭世包古图组和希贝库拉斯组之上,生物化石资料和火山岩锆石U-Pb同位素定年确定形成时代下限为晚石炭世莫斯科期。展布于达尔布特河北—萨尔托海一带,露头上易于识别,岩石组合以及生物化石与哈拉阿拉特山一带上石炭统哈拉阿拉特组明显有别。根据《中国地层指南》关于"组"的定义及新建要求,指定白碱滩一带成吉思汗山剖面为层型,厘定为成吉思汗山组。     

新疆西准噶尔早石炭世沉积地层的物源及构造环境

沉积物的地球化学和碎屑锆石特征在沉积岩物源分析及构造背景的研究中具有较为重要的作用.对克拉玛依后山地区早石炭世包古图组和太勒古拉组碎屑岩样品(共42个)进行了岩石学和地球化学研究,结果显示,这套碎屑岩的主量元素SiO₂含量为54.64%~73.14%,Al₂O₃含量相对较高(11.89%~19.36%),(TFe₂O₃+MgO)含量比较高(3.97%~9.99%),反映岩石化学成熟度偏低.岩石稀土元素含量变化较大,在83×10-6~252×10-6之间变化,无Ce异常,Eu呈微弱负异常,具有低的∑REE等特征,与大洋岛弧型砂岩相似.采自这2个组的碎屑锆石U-Pb定年结果表明,包古图组有340 Ma和440 Ma两个主峰值,主要来源于石炭纪、志留纪的源岩;太勒古拉组碎屑锆石主峰值为325 Ma,其年龄与地层年龄很接近,推测其主要来源于同沉积石炭纪岩石.根据主、微量及稀土元素等多个构造环境判别图解的综合分析,结果表明早石炭世包古图组和太勒古拉组沉积物的物源特征及沉积构造背景较为相似,主要为大洋岛弧-大陆岛弧环境下的中酸性火山岩,夹有少量基性火山岩.      

西准噶尔南部庙尔沟岩体晚石炭世花岗闪长斑岩岩石成因及其动力学背景

位于西准噶尔南部的庙尔沟岩体主体由碱长花岗岩和少量紫苏花岗岩组成。本文在前人工作基础上,以岩体东南边缘新发现的花岗闪长斑岩为研究对象,开展岩石学、年代学和Hf同位素以及全岩地球化学研究,确定花岗闪长斑岩形成时代、揭示岩石成因类型及源区属性、探讨其与碱长花岗岩和紫苏花岗岩岩浆演化成因联系及其形成的深部动力学过程。锆石U-Pb定年结果显示,花岗闪长斑岩形成于317.4±1.9Ma,为晚石炭世早期岩浆活动的产物,明显早于紫苏花岗岩(~307Ma)和碱长花岗岩(~303Ma)。岩石地球化学数据表明,花岗闪长斑岩具有较高硅、中等铝,贫钙、铁、镁,富集Rb、K、Th、U,强烈亏损Nb、Ta、Ti的特征,为钙碱性弱过铝质Ⅰ型花岗岩;紫苏花岗岩更多的表现出钙碱性-高钾钙碱性镁质Ⅰ型紫苏花岗岩特征;碱长花岗岩为碱性准铝质-弱过铝质A型花岗岩。锆石Hf同位素分析结果表明,花岗闪长斑岩、紫苏花岗岩和碱长花岗岩均具有高正的ε_Hf(t)值(+11.6~+15.8)和年轻的二阶段模式年龄(325~600Ma),表明其原始岩浆主要起源于亏损地幔新衍生的年轻地壳物质。综合分析认为,庙尔沟岩体花岗闪长斑岩形成于晚石炭世早期洋壳俯冲背景,由底侵的、受流体交代的幔源基性岩浆与其诱发的年轻下地壳酸性岩浆在深部混合而成。紫苏花岗岩和碱长花岗岩形成于弧后伸展背景,前者是伸展初期继续底侵于下地壳的幔源玄武质岩浆降温释放大量的水和热诱使早期侵位于下地壳的镁铁质岩石再次发生部分熔融的产物,后者是伸展后期大规模软流圈地幔上涌底垫加热年轻中下地壳使其部分熔融而成。

     

西准噶尔晚石炭世哈拉阿拉特山组烃源岩发育沉积环境与有机质富集因素分析

准噶尔盆地西北缘哈拉阿拉特山地区发育一套晚石炭世哈拉阿拉特山组灰黑色泥岩层系,是该地区石炭系油气藏的主要烃源岩之一,但到目前为止,对该套烃源岩发育的沉积环境和有机质富集因素的认识尚不清楚。本文基于西准噶尔哈拉阿拉特山地区晚石炭世哈拉阿拉特山组乌和公路剖面,进行了详细的沉积学和岩石学研究,系统采集了17件新鲜泥岩样品,并开展了有机碳含量、主量元素和微量元素实验分析。通过综合分析野外调查结果和室内实验数据,得到如下几点认识：1）哈拉阿拉特山组泥岩发育在深海-半深海的沉积环境中,受浊流沉积频发的影响,底层水体一直处于富氧-缺氧的动荡变化过程之中;2）低V/Cr和U/Th比值,以及低V和U元素含量,指示了泥岩总体上形成于偏氧化的沉积环境;3）高的P和Ni元素含量,反映了当时水体具有较高的古生产力;4）在较高古生产力背景下,哈拉阿拉特山组泥岩有机质丰度（TOC平均为0.49%）偏低,原因是偏氧化的保存条件。因此,可以认为哈拉阿拉特山组泥岩有机质质富集主要受控于沉积水体的保存（氧化还原）条件。     

新疆西准噶尔萨吾尔地区早石炭世埃达克岩地球化学特征、岩石成因及其意义

新疆西准噶尔萨吾尔地区阿克塔木组(新建)为一套中性火山熔岩、火山碎屑岩夹少量酸性火山熔岩建造。流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为337.9±0.77Ma,属早石炭世。安山岩地球化学特征表现为高Si O2(53.42%～64.74%)、A12O3(16.05%～19.23%),富Na2O(4.05%～8.13%)贫K2O(0.36%～3.65%),富Sr(448.1×10-6～1507×10-6),低Yb(0.94×10-6～1.79×10-6)、Y(8.48×10-6～16.92×10-6),高Sr/Y比值(36.6～89.0),富集LREE,亏损HREE,弱Eu正异常,明显的Nb、Ta、Ti负异常,具有典型的埃达克岩特征,为玄武质洋壳在石榴角闪岩相高度部分熔融的产物。阿克塔木组火山岩形成于与洋内俯冲有关的岛弧环境,为早石炭世额尔齐斯-斋桑洋南向俯冲的岩浆记录。俯冲板片边缘受到来自板片窗的高温软流圈物质加热,部分熔融形成的埃达克质熔体与地幔橄榄岩发生熔体-岩石反应,从而形成埃达克岩+富Nb玄武岩组合,同时发生与之相关的Cu-Au成矿作用。阿克塔木组早石炭世埃达克岩的发现,为西准噶尔地区晚古生代岩浆活动、构造演化和金属成矿等研究提供了可靠的依据。     

准噶尔盆地东部双井子地区上石炭统泥岩地球化学特征及其地质意义

准噶尔盆地东部石钱滩凹陷石炭系巴塔玛依内山组火山岩之后发育一套连续稳定的碎屑岩沉积。笔者等通过XRD、主微量元素分析等手段针对其中的细粒沉积岩开展元素地球化学研究,其结果对恢复准东地区晚石炭世源区风化特征、古气候、判断其源岩性质及源区构造背景具有重要意义。研究表明,巴山组—石钱滩组泥岩具有低石英含量特点,其中巴山组泥岩黏土含量稍高,而石钱滩组泥岩中长石含量高,两者黏土成份均为蒙脱石（>99%）,反映了干燥、寒冷的气候特征且沉积介质长期为碱性;CIA结果显示巴山组—石钱滩组时期经历了中等—弱化学风化作用,并具有干湿交替气候变化特征;主微量元素及相关判别图解显示巴山组—石钱滩组泥岩的源岩多以偏中性的长英质火山岩为主,少量中基性及少量偏酸性的火山岩物源,并且多数为未分异的弧;泥岩的地球化学特征反映了沉积物源区构造背景主要为大陆岛弧背景,结合石钱滩组碎屑锆石峰值年龄及主要物源区分析认为,野马泉地体与其南部的准噶尔地体东北缘于335 Ma左右开始由俯冲转变为碰撞造山。     

西准噶尔乌尔喀什尔山库鲁木苏序列A型花岗岩地球化学特征及地质意义

西准噶尔乃至整个北疆地区广泛发育晚古生代后碰撞花岗岩类。作为其中的一部分,乌尔喀什尔山一带库鲁木苏岩基中的库鲁木苏序列主要由二长花岗岩、细粒正长花岗岩、中粗粒正长花岗岩、碱长花岗岩和碱长花岗斑岩组成。该序列富硅(Si O2=70.78%~76.85%)、富碱(K2O+Na2O=7.87%~9.71%)、低钛(Ti O2=0.08%~0.41%)、贫钙(Ca O=0.16%~1.42%),为准铝质至强过铝质(ACNK=0.98~1.15);稀土元素配分曲线为典型的"V"字型,具有明显的负Eu异常;微量元素特征显示富集大离子亲石元素(Rb、Th、K)及高场强元素(Zr、Hf),而强烈亏损Ba、Sr、P、Eu和Ti。以上特征表明库鲁木苏序列为A2型花岗岩,结合区域构造演化,认为库鲁木苏序列形成于后碰撞环境。     

准噶尔盆地陆东—五彩湾地区石炭系中、基性火山岩地球化学及其形成环境

准噶尔盆地是发育在前寒武纪结晶基底与古生代褶皱基底双重基底之上的中、新生代沉积盆地。盆地东北缘陆东—五彩湾地区发育大量的石炭系中、基性火山岩,主要由玄武岩、熔结玄武岩、气孔-杏仁玄武岩与辉绿岩组成。其中、基性火山岩具有低钾高钛、高∑REE的特征,球粒陨石标准化的REE配分曲线表现轻稀土富集,轻、重稀土分异的谱线特征,微量元素具有大离子亲石元素富集,Ta、Nb亏损的现象,可能与板内拉张环境下地壳混染或地幔源区有富Ta、Nb的残留体有关,微量元素环境判别图解中大部分样品点落入板内玄武岩区域,少量漂向岛弧火山岩区,表现出主体为板内构造环境;高场强元素Th/Nb、Nb/Zr比值进一步表现出火山岩具有板内火山岩的特征。综合区域地质特征及前人的研究结果,认为准噶尔盆地陆东—五彩湾地区中、基性火山岩应属造山期后伸展背景下的火山作用产物,但岩浆源区可能受到古洋壳板片俯冲作用的影响。     

西准噶尔谢米斯台山中段晚石炭世A型花岗岩地球化学特征及岩石成因

西准噶尔谢米斯台山中段发育大量晚石炭世A型花岗岩, 岩性主要为石英正长岩-正长花岗岩-正长花岗斑岩-二长花岗岩。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年, 获得正长花岗斑岩、石英正长岩、正长花岗岩和二长花岗岩年龄加权平均值分别为301.7±2.5 Ma、302.1±3.6 Ma、301.6±3.1 Ma和305.3±2.5 Ma。岩石属高钾钙碱性和钾玄岩系列, 具有高硅、富碱、过铝质、贫钙、低镁、高TFeO/MgO值(>3.45)等特征, 同时岩石相对富集轻稀土元素(Eu除外)和大离子亲石元素(Rb、K), 相对亏损Ba、Nb、Ta元素, 强烈亏损Sr、P、Ti元素, 与典型铝质A型花岗岩特征一致。岩石εHf(t)均为正值(8.93~14.82, 平均12.64), 二阶段模式年龄(正长花岗岩平均452.01 Ma、二长花岗岩平均565.17 Ma)与形成年龄相近。认为该地区A型花岗岩形成于后碰撞伸展背景, 由于软流圈上涌, 诱发了俯冲流体交代过的下地壳发生部分熔融, 岩浆演化过程中经历了斜长石、辉石、磷灰石、榍石等矿物的结晶分异, 并在岩浆活动初期具有火山弧印迹(A2型), 随着板内进一步伸展, 出现了板内裂谷特征(A1型), 为区域地质演化提供了新的依据。     

新疆西准噶尔达拉布特蛇绿岩地幔橄榄岩成因

达拉布特蛇绿岩中地幔橄榄岩的主体为方辉橄榄岩,含少量纯橄岩和二辉橄榄岩,岩石遭受强烈蚀变。方辉橄榄岩单斜辉石、斜方辉石、橄榄石和尖晶石的主量元素特征均显示从深海地幔橄榄岩向SSZ地幔橄榄岩过渡的特征,与斜方辉石原位LA-ICP-MS微量元素特征一致,二辉橄榄岩具有深海地幔岩的性质。采用尖晶石-橄榄石平衡氧逸度计算方法,得出方辉橄榄岩的Δlog(fo2)FMQ在-0.14至+0.96log FMQ之间,具有MOR地幔橄榄岩向SSZ地幔橄榄岩过渡的特点或弧后盆地至岛弧过渡的特征。尖晶石Ga-Ti-Fe3+#图解显示纯橄岩成因可能和地幔橄榄岩与岛弧拉斑玄武岩的反应有关,而方辉橄榄岩可能为地幔橄榄岩与MOR熔体反应以及SSZ环境中含水熔体反应后的残余。纯橄岩和方辉橄榄岩∑REE都低于球粒陨石,且具有LREE富集的U型稀土元素配分模式,暗示了岩石和流体/熔体之间的相互作用。综合以上研究表明,达拉布特蛇绿岩形成于弧后扩张脊并受俯冲流体/熔体影响。