Relationships between Basic and Silicic Magmatism in Continental Rift Settings: A Petrogeochemical Study of Carboniferous Post-collisional Rift Silicic Volcanics in Tianshan, NW China

Petrogeochemical data are reported for silicic volcanic rocks from the Tianshan Carboniferous rift, with the aim of discussing the petrogenesis of silicic magmas. Incompatible element vs. incompatible element diagrams display smooth positive trends for the Tianshan Carboniferous rift-related volcanic rocks; the isotope ratios of the silicic lavas [^87Sr/^86S（t）=0.699880.70532; eNd（t）=4.76-8.00; ^206pb/^204pb（t）=17.435-18.017; ^207Pb/^204Pb（t）=15.438-15.509; ^208Pb/^204Pb（t） = 37.075-37.723] encompass those of the basic lavas. These data suggest a genetic link between rhyolites and basalts, but are not definitive in establishing whether silicic rocks are related to basalts through fractional crystallization or partial melting. Geochemical modeling of incompatible vs. compatible elements excludes the possibility that silicic melts are generated by the melting of basaltic rocks, and indicates a derivation by fractional crystallization plus moderate assimilation of wall rocks （AFC） starting from intermediate rocks to silicic rocks. Continuous AFC from basalt to rhyolite, with small rates of crustal assimilation, best explains the geochemical data. The presence or absence of bimodal volcanism （the ＂Daly Gap＂） might be related to cooling rates of magma chambers. In central and eastern Tianshan, the crust was thinner and the cooling rates of the magma chamber within the crust were greater. These conditions resulted in a rapid fall in temperature within the magma reservoir and caused a narrow temperature interval over which intermediate melts formed, effectively reducing the volume of the intermediate melts.     

Petrogenetic Evolution of the Bayan Gol Ophiolite— Geological Record of an Early Carboniferous "Red Sea Type"Ocean Basin in the Tianshan Mountains, Northwestern China

The Bayan Gol ophiolite fragment is a portion of the North Tianshan Early Carboniferous ophiolite belt. This ophiolite belt represents a geological record of an Early Carboniferous “Red Sea type” ocean basin that was developed on the northern margin of the Tianshan Carboniferous-Permian rift system in northwestern China. The late Early Carboniferous Bayan Gol ophiolite suite was emplaced in an Early Carboniferous rift volcanosedimentary succession of shallow-marine to continental facies (Volcanics Unit). Ophiolitic rocks in the Bayan Gol area comprise ultramafic rocks, gabbros with associated plagiogranite veins, diorite, diabase, pillow basalts and massive lavas. The Early Carboniferous tiffing and the opening process of the North Tianshan ocean basin produced mafic magmas in composition of tholeiite and minor amounts of evolved magmas. Compositions of trace elements and Nd, Sr and Pb isotopes reveal the presence of two distinct mantle sources: (1) the Early Carboniferous rift mafic lavas from the Volcanics Unit were generated by a relatively low degree of partial melting of an asthenospheric OIB-type intraplate source; (2)younger (late Early Carboniferous, -324.8 Ma ago) mafic lavas from the Ophiolite Unit were formed in a relatively depleted MORB-like mantle source, located in the uppermost asthenosphere and then gradually mixed with melts from the asthenospheric OIB-like mantle. A slight interaction between asthenosphere-derived magmas and lithospheric mantle took place during ascent to the surface. Subsequently, the most depleted mafic lavas of the ophiolite assemblage were contaminated by upper-crustal components (seawater or carbonate crust).     

天山北部上石炭统前峡组火山岩地球化学特征及构造意义

上石炭统前峡组火山岩位于早石炭世巴音沟蛇绿岩北侧,为一套以火山碎屑岩为主夹熔岩和陆源碎屑岩建造.岩石及地球化学特征显示,该组火山岩是以安山岩为主的玄武岩+玄武安山岩+安山岩+英安岩组合,里特曼指数介于1.20～3.43,属钙碱性系列.稀土总量(ΣREE)为69.53×10-6～111.32×10-6,(Ce/Y)N=1.12～2.25,(La/Yb)N=1.86～5.39,δEu=0.79～1.21,为轻稀土略富集、Eu亏损不明显的火山岩类型.岩石显著富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th,亏损高场强元素Nb、Ta、Hf、Ti、Y,其中Nb含量绝大多数介于1.89×10-6～2.65×10-6,与大洋地壳Nb含量平均值2.2×10-6接近.锶初始比值为0.70425～0.70428,与岛弧区玄武岩的0.70437接近,这些特征均与俯冲带大陆岛弧火山岩一致.与之伴生的滨浅海-半深海相沉积地层和南部早石炭世巴音沟蛇绿岩的存在,表明前峡组火山岩是巴音沟蛇绿岩所代表的早石炭世洋壳在晚石炭世时期向北俯冲消减的产物.     

天山石炭-二叠纪大火成岩省裂谷火山作用与地幔柱

中国西北部石炭纪-早二叠世喷发的天山裂谷火山岩系构成了一个大火成岩省。该火山岩系的组成以玄武质熔岩为主，其次有中性和酸性熔岩及火山碎屑岩。根据岩石学、主元素、微量元素和Sr—Nd—Pb同位素数据，天山玄武岩可分为两个主要岩浆类型：①高Ti／Y（HT）类型，以高Ti／Y（〉500）、高Ce／Y（〉3）和相对低Nb／Zr（〈0．11）、低εNd（t）为特征；②低Ti／Y（LT）类型，以低Ti／Y（〈500）为特征。LT熔岩又可以进一步分为两个亚类：LT1熔岩以低Nb／Zr（〈0．15）和高εNd（t）（＋3．1～＋9．7）为特征；LT2熔岩具有较高的Nb／Zr值（〉0．16）和较低的εNd（t）值（-0．98～-2．91）。元素和同位素数据表明，HT和LT熔岩的化学变异不是由一个共同母岩浆的结晶分异作用所产生。它们极有可能是源于一种似洋岛玄武岩源的幔源（^87St／^86Sr（t）≈0．7045，εNd（t）≈＋4，^206Pb／^204Pb（t）≈18．35．^207Pb／^204Pb（t）≈15．66，^208Pb／^204Pb（t）≈38．25．La／Nb≈0．7），且具有不同的熔融条件和经受了不同的分异和混染。以碱性熔岩为主的HT熔岩是产生于幔源石榴子石稳定区的低度部分熔融，其化学变异受控于单斜辉石（Cpx）[士橄榄石（O1）]分离作用。相反，LT类型的母岩浆则是形成于幔源的尖晶石一石榴子石过渡带：碱性LT2亚类的母岩浆是产生于部分熔融程度较低的条件下；而以拉斑玄武质为主的LT1亚类的母岩浆则是产生于部分熔融条件较高的条件下：它们经受了浅层辉长岩质分离作用，化学变异较大。天山玄武岩可能是产生于地幔柱头。HT和LT岩浆的岩石成因又进一步为地壳和岩石圈地幔的混染作用所复杂化。我们的研究揭示，天山大火成岩省的火山岩中存在空间上的岩石地球化学变化。天山东段的LT1火山岩系的厚度最大．它们记录了玄武岩侵位的主幕，该处可能是地幔柱或地幔熔融异常的中心位置。相反，厚度较小的HT和LT2玄武岩则可能是意味着地幔柱活动影响的减弱。事实上，HT和LT2玄武岩也是该大火成岩省边缘部分的主要岩浆类型。HT和LT2熔岩的地幔熔融程度较低，可能是与地幔柱边部的岩石圈相对较厚和地热较低有关。     

新疆西南天山石炭纪岩相古地理与铝土矿

笔者通过对研究区地层及含矿性、古地理的演化及古气候等诸方面的特征研究,表明古地理环境对铝土矿的成矿控制作用,西南天山铝土矿产于石炭纪灰岩的古风化壳侵蚀面上,为一被动大陆边缘沉积型铝土矿。     

西南天山托云地区白垩纪-早第三纪玄武岩地球化学及其成因机制

托云玄武岩主要分布于托云盆地东侧，按形成时代可分为白垩纪玄武岩和早第三纪玄武岩。白垩纪玄武岩包括早白垩世玄武岩和晚白垩世玄武岩，以碱玄岩和碱性橄榄玄武岩为主，碱性程度高；早第三纪玄武岩包括早第三纪玄武岩及脉岩，以碱性橄榄玄武岩、碱性橄榄辉绿岩为主，碱性程度低。所有岩石稀土元素(REE)、微量元素分布模式相似，REE均为向右陡倾型，富集不相容元素。白垩纪玄武岩的∑REE、Rb、Ba、Th、K、Sr、Nb和Ta等元素富集程度均高于早第三纪玄武岩，相容元素富集程度大体较低。微量元素和同位素特征显示，玄武岩起源于与洋岛玄武岩源区相似的富集地幔源。玄武岩中赋存有交代地幔捕虏体，这表明玄武岩浆可能是交代地幔经不同程度部分熔融的产物。微量元素的特征同时显示，早白垩世玄武岩部分熔融程度较低，早第三纪玄武岩部分熔融程度较高，且在不断的部分熔融过程中，形成的岩浆又有结晶分异作用发生。托云玄武岩形成于大陆板内拉伸环境，在形成过程中经历了较弱的壳幔相互作用。     

东天山博格达晚石炭世双峰式火山岩地球化学特征及意义

东天山博格达造山带晚石炭世柳树沟组为一套由玄武岩和流纹岩组成的双峰式火山岩,形成于晚石炭世,其Si O₂含量介于46.18%～46.56%和76.06%～76.25%之间,具有明显的Daly成分间断。其中,玄武岩具富Na贫K特征,Ti O₂、Al₂O₃、Ca O和MgO含量均较高,∑REE为75.54×10^-6～80.22×10^-6,LREE/HREE值为3.00～3.12,以富集Ba、Rb等大离子亲石元素(LILE)和不相容元素(P、K),相对亏损Ti、Ta、Nb等高场强元素(HFSE)和不相容元素(U、Th)为特征;流纹岩Na₂O/K₂O值为0.32～0.36,属低Ti、低Mg类流纹岩,∑REE为520.72×10^-6～595.26×10^-6,LREE/HREE值为5.60～6.53,具有Rb、Th、K、La、Ce、Zr、Hf、Sm等元素的富集以及Ba、U、Ta、N...     

东天山大南湖阿克塔格晚石炭世A型花岗岩的确定及其地质意义

东天山位于中亚造山带西南缘,发育大量的晚古生代花岗岩,这些晚古生代花岗岩产出的构造环境长期以来一直存在争议。阿克塔格花岗岩体位于东天山南缘,主要岩石类型为角闪钾长花岗斑岩。SHRIMP锆石U-Pb定年给出206Pb/238U加权平均年龄306.5±2.8 Ma(MSWD=0.53),表明其形成于晚石炭世晚期。钾长花岗斑岩地球化学成分比较均一,具有富硅、钾、钠,贫钙、镁、磷、钛的特点,铝含量中等,属弱过铝质(A/CNK=1.01~1.03,A/NK=1.09~1.12)。富集轻稀土元素,具有明显的Eu负异常。在原始地幔标准化微量元素蛛网上,所有样品均表现出富集大离子亲石元素(LILEs,Rb、Th和K),强烈亏损高场强元素(HFSEs,Nb、Ta、P、Ti),具有较高的Ga/Al值,为典型的A2型花岗岩,是目前东天山地区报道的最早的晚古生代A型花岗岩,它的形成应是在后碰撞背景下与基性下地壳的重熔有关。同时也说明,东天山地区的大洋(南天山洋)在二叠纪之前就已关闭了。     

东天山大南湖岛弧带石炭纪岩石地层与构造演化

详细的地质解剖工作表明,东天山地区大南湖岛弧带石炭纪出露4套岩石地层组合,即早石炭世小热泉子组火山岩、晚石炭世底坎儿组碎屑岩和碳酸盐岩、晚石炭世企鹅山组火山岩、晚石炭世脐山组碎屑岩夹碳酸盐岩。根据其岩石组合、岩石地球化学、生物化石、同位素资料以及彼此的产出关系,认为这4套岩石地层组合的沉积环境分别为岛弧、残余海盆、岛弧和弧后盆地。结合区域资料重塑了大南湖岛弧带晚古生代的构造格架及演化模式。早、晚石炭世的4套岩石地层组合并置体现了东天山的复杂增生过程。     

西天山北部石炭纪火山岩特征与沟弧盆体系

本文据岩石化学资料确定了西天山北部石炭纪火山岩的化学系列和岩石组合,并论述了其地球化学特征,探讨了该地区的沟弧盆体系。北天山中石炭统上部岩石单元代表了准噶尔板块的活动陆缘,而下部岩石单元属于弧前盆地沉积物。北天山蛇绿岩套是扩张速度缓慢的古洋壳残片。中天山北缘的下石炭统火山岩和海西中期的花岗岩类岩石组合代表了厚度甚大的大陆型岛弧部分,而阿吾拉勒带中、下石炭统则属于内弧环境的火山岩岩石组合。伊什基里克带是有限拉张的弧后盆地。     

Petrogenesis of the Carboniferous Intrusive Rock in the Xiaobaishitou District of East Tianshan, Northwest China: Magma Evolution and Tectonic Significance

The Xiaobaishitou gabbro-diorite pluton comprises a medium-grained gabbro-diorite suite and a fine-grained diorite suite, which intrude the Kawabulag Group in the East Tianshan Orogen of the Central Asian Orogenic Belt(CAOB). A combination of mineral chemistry, zircon U-Pb age, whole-rock geochemistry, Sr-Nd isotopes, and in situ zircon Hf isotopes for newly found gabbro-diorite from the Xiaobaishitou district in the Central Tianshan Terrane(CTT) is presented to investigate the petrogenesis and ...     

东天山石炭纪企鹅山群火山岩岩石成因

土屋矿区南北大沟企鹅山群火山岩的岩石地球化学研究表明:东天山企鹅山群火山岩主要为拉斑系列,少量为钙碱系列;岩石类型为玄武岩、玄武安山岩、英安岩和流纹岩。稀土、微量元素和Sr、Nd同位素特点揭示:该火山岩系形成于大陆裂谷环境;其源区主要为软流圈地幔,同时有岩石圈地幔源组分卷入,酸性岩浆是玄武质岩浆结晶分异的产物。     

西天山石炭纪火山岩岩石学及Sr-Nd同位素地球化学研究

西天山石炭纪火山岩连续从玄武岩、粗面质玄武安山岩、粗面安山岩、粗面岩一直演化到流纹岩。不同地区火山岩的同位素组成差别很大。出露在拉尔敦达坂一带的晚石炭世粗面安山岩-粗面岩具有较高的εNd（t）值（＋2、68～＋4．29）和较高的初始^87Sr／^86Sr值（0、7015～0．7051）。新源城南的早石炭世粗面安山岩．流纹岩具有相对较低的εNd（t）值（-0．22～＋0．87）和变化较大的初始^87Sr／^86Sr值（0．7045～0．7068）。早石炭世玄武岩的初始^87Sr／^86Sr值较低且变化范围较小（0．7045～0．7058）,εNd（t）值高且变化范围大（＋0．89～＋3．04）。本文的同位素地球化学资料以及前期的年代学研究表明,西天山晚泥盆-早石炭世岛弧自西向东逐渐消亡,取而代之的是晚石炭世碰撞后富钾岩浆的喷发。     

新疆东天山哈尔里克二叠纪奥莫尔塔格碱性花岗岩特征、成因及构造意义

新疆哈尔里克山东段发育的奥莫尔塔格碱性花岗岩岩体侵位于小铺东花岗岩中,岩体岩性较为均一,呈紫红色,含有典型的碱性镁铁矿物镁钠铁闪石和霓石,副矿物有锆石、钛铁矿以及萤石等。化学成分上,该岩体富硅、碱、铁,贫钙、镁,低铝,富Rb、Th、Cs、U、Zr,贫Ba、Sr、P、Ti等,Nb、Ta、Hf和Ga等元素的含量也较高,104Ga/Al值变化于3.41~3.65之间。稀土元素总量较高,配分模式右倾,并具明显的Eu负异常(δEu=0.30~0.33);具有较高的锆饱和温度(940~952℃,平均为947℃)。锆石LA-ICP-MS定年测得代表性样品的U-Pb年龄为288.9±1.6 Ma,表明该岩体属于早二叠世岩浆活动的产物。奥莫尔塔格碱性花岗岩具有偏高的εHf(t)值(+8.7~+12.5)和较年轻的单阶段模式年龄(600~430 Ma),并以具较高的Y/Nb值(2.92~3.17)特征类似于A2型花岗岩。结合区域构造背景和岩体的地球化学特征分析,认为奥莫尔塔格A2型碱性花岗岩是新生地壳发生部分熔融形成相当于英云闪长岩、花岗闪长岩等钙碱性的岩石后,它们作为源岩发生再次部分熔融的产物。     

西天山松湖铁矿区火山岩地球化学特征、成岩时代及其地质意义

阿吾拉勒成矿带位于新疆西天山伊犁地块东北缘,是一条极其重要的铁、铜、金多金属成矿带。松湖铁矿床位于该成矿带西段,矿区出露的地层主要为一套钙碱性系列的火山岩,岩石类型有安山岩、安山质火山碎屑、少量英安岩、流纹岩及等质的火山碎屑岩。铁矿体赋存于安山岩及安山质火山碎屑岩中。安山岩中锆石U-Pb谐和年龄为(343.2±2)Ma,属早石炭世维宪期。该组火山岩具有相似的稀土元素及微量元素地球化学特征,暗示它们应为同源岩浆演化的产物。其微量元素组成具有富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、K等)和轻稀土元素、亏损高场强元素(Nb、Ta和Ti)的特点,显示活动大陆边缘火山岩特征。矿区安山岩的Nd同位素组成具有亏损型特征(εNd(t)=+2.09~+3.39,平均值为+2.59),而Sr同位素组成为富集型((87Sr/86Sr)i=0.7056~0.7060),显示其岩浆源区应为莫霍面附近的岛弧型地壳根部。     

东天山博格达地区石炭系构造-地层划分及成盆背景分析

东天山博格达地区经历了古生代长期俯冲增生与中—新生代多期陆内变形改造作用,但对于博格达山石炭纪构造属性与演化阶段等问题始终存在争议,制约了对北疆晚古生代构造格局的认识。利用博格达山露头及其两侧盆地钻井、地震资料,运用盆地构造分析思路与方法从盆-山尺度开展了石炭系地层格架及岩浆活动特征综合对比研究,划分博格达地区石炭系构造-地层单元并分析石炭纪构造背景。研究结果显示:博格达山相邻的准噶尔盆地和吐哈盆地发育下石炭统与下伏地层(C₁/AnC)不整合,而上、下石炭统之间(C₂/C₁)、二叠系与上石炭统(P/C₂)不整合在博格达山及相邻盆地普遍存在,由此将博格达地区石炭系划分为下石炭统和上石炭统2个主要构造层,揭示研究区经历了两个主要的构造演化阶段。进一步结合构造变形演化、盆地构造沉降特征及构造环境分析结果,认为博格达山石炭纪为俯冲相关伸展背景下的弧后盆地,经历了早、晚石炭世两阶段伸展裂陷作用,并在裂陷晚期均明显遭受了周缘块体碰撞拼贴事件的影响。     

西天山下石炭统大哈拉军山组底部角度不整合特征及其对天山古生代洋陆转换时限的约束

西天山广泛出露下石炭统大哈拉军山组火山-沉积岩系,其与下伏地层(前寒武纪结晶基底或前石炭纪褶皱基底)之间呈广泛的区域性角度不整合接触。通过对这些角度不整合面及大哈拉军山组底部冲洪积相碎屑岩或陆相火山岩特征的研究,认为该不整合面代表了一次强烈的褶皱、隆升造山事件;不整合面之上初始沉积物地层序列是天山石炭纪后碰撞裂谷盆地新一轮沉积旋回的起点。取自大哈拉军山组底部粗碎屑岩中夹层安山岩样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄为359±2.3Ma,这一年龄值不但限定了这一区域性角度不整合的形成时代,而且代表天山后碰撞裂谷盆地的开启时间。因此,天山古生代洋陆转换时限在晚泥盆世-早石炭世之交,随后,天山造山带进入后碰撞裂谷演化阶段。     

西天山查岗诺尔铁矿区石炭纪火山岩地球化学特征及岩石成因

对伊犁地块东北缘查岗诺尔铁矿区石炭纪火山岩进行了系统的岩石学,锆石U-Pb年代学,岩石地球化学,Nd、Sr同位素地球化学研究.该区火山岩包括玄武岩(少量)、粗面岩、安山岩、流纹岩以及火山碎屑岩,它们的化学组成绝大多数属于钾玄岩系列和高钾钙碱性系列,少数玄武岩和安山岩属于钙碱性和低钾拉斑玄武岩系列.微量元素方面,它们相对...     

东天山中天山构造带喀拉塔格地区早石炭世岛弧火山岩的厘定及其构造意义

本研究以东天山中天山中段喀拉塔格地区的火山岩为研究对象,前人通过区域对比将其时代定为前寒武纪,本文通过锆石SIMS U-Pb定年获得其成岩年龄为347.5±5.9 Ma,同时还发现了一些前寒武纪捕获锆石,显示中天山存在老基底。地球化学研究显示这套火山岩具有相对较低TiO2(0.85%~1.21%)含量,高Mg#(46~64);富集大离子亲石元素(LILE:Rb、Ba、Th、U)、LREE和Pb元素,亏损髙场强元素(HFSE:Nb、Ta、Ti)特征;具明显Eu负异常;具相对较低εNd(t)值(-4.4~-5.7)和高初始Sr比值[(87Sr/86Sr)i=0.70884~0.70920];具有相对高的Th和Pb含量,较低的Ce/Th、Ce/Pb和Ba/Th比值,具俯冲带岛弧钙碱性岩浆特征;同时样品具较低Nb/U和Ce/Pb值,且发育捕获锆石,显示存在陆壳混染作用。这一工作在中天山前寒武地层中分解出古生代岛弧火山岩,综合的区域地质资料分析显示中天山岛弧带在早石炭世时期是类似于现在日本岛弧的岛弧带。