东准噶尔东北缘后碰撞火山岩成因与构造环境

研究了东准噶尔东北缘5个地区(三塘湖盆地、陆东—五彩湾地区、扎河坝西北、陆梁隆起和贝勒库都克一带)不同时代的8个后碰撞火山岩。岩石岩性以玄武岩和玄武安山岩为主,有少量流纹岩,绝大多数属于钙碱性-高钾钙碱性系列。样品TiO2质量分数较高(0.2%～3.3%),MgO的质量分数分布范围较广(1.11%～10.74%),Mg#指数为12～75,样品全碱含量较高w((Na2O+K2O)=3.4%～10.16%),相对富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),强烈亏损高场强元素(HFSE)Nb、Ta,弱亏损Zr、Hf和Ti,具有弱的Eu和Ce异常(δEu=0.60～1.21,δCe=0.89～1.15)。样品(87Sr/86Sr)i值为0.70278～0.70542,(143Nd/144Nd)i值为0.512517～0.512648,具有高正εNd(t)值(+4～+7.5),La/Nb值(1.0～5.3)均高于原始地幔(0.98～1),Nb/U值(2～37,大部分<30),明显低于MORB和OIB,介于原始地幔和陆壳之间,显示亏损地幔源区特征,同时在某些方面又显示源区富集的特征,可能是由于地壳物质参与岩浆形成的。火山岩在形成时代上属于整个准噶尔后碰撞深成岩浆活动的范围,既显示板内岩浆演化特征,又具有弧火山岩地球化学痕迹,形成于后碰撞伸展垮塌的构造背景,与岩石圈地幔底侵有关,是和东准噶尔东北缘后碰撞花岗岩相匹配的,均形成于后碰撞期。最新获得的锆石SHRIMP U-Pb定年数据和Rb-Sr等时线年龄对认识准噶尔洋闭合的时限和建立东准噶尔的构造岩浆演化框架提供可靠依据。     

西天山阿吾拉勒阔尔库岩基的解体及地质意义

通过岩石学特征、接触关系、地质时代等详细研究,阿吾拉勒山阔尔库岩基可解体为早石炭世赛肯都鲁序列((石英)闪长岩-花岗闪长岩组合)和早二叠世阔尔库序列(二长花岗岩-正长花岗岩组合),两序列的同位素年龄分别为331Ma和281Ma.地质调查已证实,两序列间为侵入接触.赛肯都鲁序列为钙碱性岛弧成因,阔尔库序列为碱性同碰撞型或后造山型成因.阔尔库岩基的解体,不仅客观反映了岩浆的分布及活动特征,而且对丰富研究区的构造岩石组合和探讨大地构造演化有重要价值.     

西准噶尔巴尔雷克一带石炭系黑山头组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造环境

内容提要：西准噶尔巴尔雷克山南部的石炭系黑山头组火山岩主要由灰-灰紫色（气孔）杏仁状安山岩、杏仁状玄武安山岩组成,属亚碱性系列。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为349±8Ma,MSWD=0.14（95%置信度）,时代属早石炭世。Mg#介于23.82~50.45,全碱含量（Na2O+K2O=3.74%~8.02%）较高且相对富钠,轻稀土（LREE）相对富集（（La/Yb）N=2.87~13.41）且分馏较好（（La/Sm）N值均大于1（1.46~3.41）,重稀土分馏较差（（Gd/Yb）N=1.46~3.48）。仅部分样品有微弱的负铕异常（δEu=0.82~1.47）。大离子亲石元素（LILE）Ba、Th、K、Sr相对富集,其中Ba、K的富集尤为明显,高场强元素（HFSE）Nb、Ta相对亏损,Ti轻微亏损,Zr、Hf略富集。地球化学特征表明其为俯冲带流体交代岩石圈地幔的产物,综合分析认为其形成于活动大陆边缘环境。黑山头组火山岩时代的确定及构造环境信息为进一步认识西准噶尔巴尔雷克一带的构造演化提供了新的证据。     

新疆东准噶尔卡拉麦里钾质玄武岩的地球化学特征、成因及其构造意义

卡拉麦里钾质火山岩位于准噶尔盆地的东北缘下石炭统巴塔玛依内山组内。这些火山岩以粗面玄武岩和玄武质粗面安山岩为主,SiO2含量稳定(46.29%～51.56%),具有较高的碱含量(K2O+Na2O=5.39%～6.96%)以及高K2O/Na2O比值(K2O/Na2O=0.5～1.4),TiO2含量相对稳定(0.94%～1.21%),显示钾玄质岩石特征。岩石地球化学表明,钾玄岩强烈富集LILE(如K、Rb和Sr)和LREE((La/Yb)N=4.39～6.25),Eu正异常明显(δEu=1.3～1.7),相对亏损HFSE(如Zr、Hf),Ta、Nb和Ti呈明显的"TNT"负异常,及较高Ba/Nb和Ba/Ta比值(分别为38～93,574～1470),显示典型岛弧岩浆特征,而Nd-Sr同位素显示亏损地幔源区特征。不相容元素(Nb/La)N和Ba/La比值(分别为0.33～0.41,11.07～18.82)以及高Nb含量(4.45×10-6～7.76×10-6),表明这些岩石来自一个交代作用富集的地幔源区。通过钾质火山岩环境的梯次判别图研究,发现巴塔玛依内山组钾玄岩形成于后碰撞环境,显示岛弧的岩石地球化学特征。在后碰撞期,由于陆内调整和均衡作用,东准噶尔东北缘的岩石圈伸展减薄,随着岩石圈地幔的减薄,前期交代富集的下部地幔楔(金云母和/或钾质角闪石-尖晶石相二辉橄榄岩)发生低度部分熔融形成钾玄质母岩浆,诱发了后碰撞型钾玄质岩浆活动(具有弧火山岩岩石地球化学特征),形成了卡拉麦里巴塔玛依内山组钾质玄武岩。     

东准噶尔贝勒库都克铝质A型花岗岩微量元素地球化学特征及地质意义

通过对新疆东准噶尔卡拉麦里地区贝勒库都克岩体的岩石地球化学特征的研究,结果表明,在贝勒库都克黑云母花岗岩中Rb、K和Th等大离子亲石元素明显富集,相对富集Zr、Hf等高场强元素,相对亏损Ba、Sr、Nb和Eu等元素,稀土元素含量相对较高,Eu的负异常极强,稀土元素配分模式呈平坦的“V”字型,属于典型的铝质A型花岗岩。该花岗岩在成因上属于A2型,形成于后碰撞的张性环境,其来源可能与洋壳和岛弧建造组成的年轻地壳有关。花岗岩微量元素构造判别图显示它是一种后碰撞花岗岩,标志卡拉麦里地区在晚石炭世造山作用的结束和板内构造演化的开始。该岩体锡质量分数普遍都比较高（15．50×10^-6）,为锡的成矿物质来源和锡矿矿床学的深人探索提供重要参考。     

玄武岩类形成的大地构造环境Ta、Hf、Th、La、Zr、Nb比值对比判别

玄武质岩浆见于板块构造演化的全过程和各个重要阶段,是所有火成岩中最主要的构造地球化学指示剂,因此,玄武岩类相关元素图解和比值成为研究火成岩成岩作用和形成构造环境判别的首选对象。Ta、Hf、Th、La、Zr、Nb都是高场强元素和较强不相容元素,由于地球化学性质的相似性和在玄武岩类成岩过程中的规律性变化,所以它们是玄武岩类成因研究和构造环境判别图解中使用频率最高的元素,而且两两元素含量之间的比值能较好地区分其形成时的构造环境。在前人发明的玄武岩类Th/Hf-Ta/Hf、Th/Zr-Nb/Zr及La/Zr-Nb/Zr双对数判别图解基础上,运用这6个元素两两组对的Ta/Hf、Th/Ta、Th/Hf、Nb/Zr、Th/Nb、La/Nb值,建立比值判别表,极好地区分了几乎最常见的各种构造环境中有关的玄武岩类。该比值判别表是对双对数判别图解的极好补充。     

俯冲起始的机制、地质记录及其研究意义

板块俯冲起始是固体地球科学的重大前沿领域之一,是板块构造理论发展的关键和新方向,主要包括俯冲起始时间和机制两个关键科学问题。目前,关于俯冲起始机制存在多种模型,但根据其驱动力的来源不同,可以分为自发俯冲起始和诱发俯冲起始两类,前者包括转换断层塌陷、被动陆缘塌陷和地幔柱头周缘垮塌,后者包括俯冲传递和极性反转。不论是自发还是诱发俯冲起始过程,均会产生相应的地质记录,主要包括俯冲带(SSZ)型蛇绿岩、前弧玄武岩、玻安岩和变质底板。深入研究俯冲起始的地质记录是解开俯冲起始机制的基础,更是检验俯冲起始机制最直接、最有效的手段。另外,通过俯冲起始的地质记录研究,可对地幔属性提供制约,揭示不同源区对大陆地壳增生的贡献,并有效恢复古大洋及相关构造单元的演化历史,进而对其动力过程提供制约。虽然地质记录是解决板块俯冲起始问题的关键,但这些记录具有碎片化、非系统性的特征。在今后的研究中,应将这些地质记录进行横向、大面积对比,从而形成系统性约束;另外,需要注意现有的地质记录和俯冲起始可能并不是一一对应的关系,即没有地质记录的地方不一定就没有俯冲起始。但无论如何,通过俯冲起始研究,可以深入理解特定板块的几何学、...     

西准噶尔晚泥盆世碱性玄武岩的地球化学特征及其与塔里木大火成岩省岩浆岩对比

西准噶尔是近年来中亚造山带的研究热点地区之一,发育多条蛇绿混杂岩带。随着研究的深入,蛇绿岩混杂岩带中不断有碱性洋岛玄武岩被识别出来。本文对克拉玛依及达尔布特蛇绿混杂岩中的晚泥盆世枕状玄武岩进行详细的岩石地球化学及Sr?Nd同位素组成研究。结果表明西准噶尔晚泥盆世枕状玄武岩属于碱性玄武岩系列,岩石具有高TiO₂ （2.3%～3.8%）及P₂O₅ （0.38%～0.91%）,低MgO （2.41%～4.97%）,轻、重稀土元素分异较为明显,(La/Yb)_N = 5.1～14.5,无明显Eu异常（Eu/Eu* = 0.96～1.1）,相对富集Rb、Th、U,亏损Ba、K、Sr,没有明显Nb、Ta负异常,这些地球化学特征与洋岛玄武岩（OIB）极其相似。克拉玛依及达尔布特蛇绿混杂岩中枕状玄武岩具正ε_Nd(t)值（3.3～4.4）及年轻的模式年龄（0.83～0.72 Ga）,表明其来源于亏损地幔源区,通过同位素及微量元素研究认为源区可能为富辉石的橄榄岩,或不含橄榄石的辉石岩和角闪石岩,克拉玛依及达尔布特蛇绿混杂岩中的晚泥盆世枕状玄武岩形成于大洋板内与地幔柱有关的海山/大洋岛屿环境。这些明显不同于大陆板内具有富集特征的塔里木大火成岩省,它们分别属于两个明显不同的同位素地球化学省,即以富集型地幔为同位素组成的南部省及以亏损型地幔为同位素组成的北部省。     

西准噶尔哈拉阿拉特山一带晚石炭世赞岐岩的发现及其地质意义

西准噶尔哈拉阿拉特山一带广泛分布晚石炭世玄武安山岩、辉石安山岩,属钙碱性系列,岩石具有较高的SiO_2(52.88%~56.89%)、MgO(3.47%~6.88%,Mg#为48.5~63.7)、Sr(442×10~(-6)~970×10~(-6))、Ba(199×10~(-6)~796×10~(-6))含量,K/Na为0.22~0.70,P_2O_5变化范围较大(0.18%~0.52%),富集大离子亲石元素和轻稀土元素((La/Yb)N为1.88~15.9),亏损Nb、Ta、Hf等高场强元素和重稀土元素,弱负Eu异常(δEu=0.77~0.94),(87Sr/86Sr)i=0.70366~0.70409,(~(143)Nd/~(144)Nd)i=0.51247~0.512564,εNd(t)=4.41~6.19,~(206)Pb/~(204)Pb=18.220~18.405,~(207)Pb/~(204)Pb=15.482~15.522,~(208)Pb/~(204)Pb=37.991~38.296,与典型赞岐岩地球化学特征一致。该赞岐岩的厘定,为研究西准噶尔构造演化提供了新的思路,约束了本区残余洋盆的闭合时限并非前人确立的早石炭世,而应延迟至晚石炭世末期。     

西准噶尔达尔布特蛇绿混杂岩中碱性玄武岩的成因:晚泥盆世地幔柱的产物？

西准噶尔是巨型中亚造山带的重要组成部分。该地区分布有多条蛇绿混杂岩带,其中达尔布特蛇绿混杂岩带被认为是西准噶尔规模最大的蛇绿混杂岩带,主要是以方辉橄榄岩为主的超镁铁质岩、镁铁质橄长岩、辉长(绿)岩,枕状熔岩、块状玄武岩及硅质岩。对达尔布特蛇绿混杂岩带中的块状玄武岩进行详细的岩石学、岩相学、同位素年代学及地球化学分析。结果表明,块状玄武岩的LA ICP MS锆石U Pb(加权平均206Pb/238U)年龄为(375±2) Ma,时代属于晚泥盆世。岩石SiO2质量分数为45.24%~49.86%,具有高镁、钛和碱的特征(w(MgO)=2.45%~6.85%,w(TiO2)=1.68%~3.74%,w(Na2O+K2O)=2.37%~5.34%),属于碱性玄武岩系列。碱性玄武岩具有典型洋岛玄武岩的稀土元素和微量元素模式,且相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素Rb、Ba、Th等。高场强元素Zr、Hf、Nb、Ta没有明显负异常,显示其来源于富集地幔,主要组成为尖晶石和石榴石二辉橄榄岩,并发生了5%~10%的部分熔融。结合研究区与碱性玄武岩伴生的沉积岩特征、前人资料及对比邻区同期火山岩,可知达尔布特蛇绿混杂岩碱性玄武岩形成于大洋板内与地幔柱有关的洋岛环境,即碱性玄武岩是晚泥盆世地幔柱活动的产物,暗示中亚造山带在晚泥盆世就有地幔柱活动。假若这里提出的晚泥盆世地幔柱模式是正确的,将意味着地幔柱活动在显生宙中亚造山带地壳增生过程中起到重要作用。