西准噶尔蛇绿混杂岩中洋岛玄武岩研究新进展

洋岛玄武岩(OIB)起源研究是当代固体地球岩石学及地球化学最基本问题之一,通常被认为源于地幔柱。西准噶尔位于中亚造山带的西南缘,该地区发育多条蛇绿混杂岩带,主要包括唐巴勒、玛依勒、达尔布特及克拉玛依蛇绿混杂岩带,它们组成相似,主要为蛇纹岩、蛇纹石化方辉橄榄岩、二辉橄榄岩、纯橄岩、铬铁矿、辉石岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩(拉斑质和碱性)、硅质岩及斜长花岗岩。随着研究的不断深入,在西准噶尔蛇绿混杂岩带中不断有不同时代OIB被识别。这些玄武岩属于碱性玄武岩系列,具有高TiO2和FeOt,低MgO,强烈富集轻稀土元素特征,没有明显Nb、Ta负异常,与日喀则及夏威夷洋岛玄武岩地球化学特征极为相似,可能形成于大洋板内的海山或洋底高原,认为其成因与地幔柱相关,表明在西准噶尔(洋)的演化过程中,不仅是洋内俯冲系统,还伴有地幔柱活动。结合前人研究,认为中亚造山带可能是洋内俯冲+地幔柱复合的演化模型。同时,对中亚造山带中的OIB及OIB型玄武岩形成时代进行系统总结发现,它们不仅时代宽度大,并且具有连续发育的特点。对正确认识地幔柱活动在显生宙中亚造山带地壳增生过程中的贡献提供新的资料和证据。     

西准噶尔蛇绿岩:古大洋俯冲增生过程的记录

蛇绿岩记录了大洋岩石圈形成、演化、消亡的全过程,是刻画区域板块构造和洋 陆格局演化的关键证据。本文通过系统梳理前人相关研究,总结西准噶尔蛇绿岩最新研究成果,探讨大陆地壳增生方式、恢复古大洋演化历史,从而对西准噶尔构造体制转化提供新制约。西准噶尔地区发育多条震旦纪—石炭纪被构造肢解的蛇绿岩带,具有典型的岩块 基质结构,绝大多数蛇绿岩包括正常洋壳组分和海山/大洋高原残片,其中基性岩具有MORB和OIB的地球化学特征。基于前人研究,本文认为在西准噶尔古大洋发育过程中,发育不同时代与地幔柱有关的海山/大洋高原,同时存在增生型和侵蚀型两类汇聚板块边界。另外,大洋高原增生不仅是大陆地壳增生的有效途径之一,还可能诱发俯冲极性反转和传递。而在大洋高原形成初期,还可能存在地幔柱诱发俯冲起始机制。     

中亚造山带西段俯冲起始时限及机制探讨

中亚造山带是世界上最大的显生宙增生型造山带,是研究增生造山过程和大陆地壳生长的绝佳场所,其形成记录了新元古代—早中生代古亚洲洋发展演化历程,主要由一系列微陆块、岛弧、海山/大洋高原、增生杂岩及蛇绿混杂岩构成。中亚造山带西段蛇绿混杂岩物质组成基本一致,除了典型的蛇绿岩组分外,大多发育典型的海山岩石组合,即枕状玄武岩、火山角砾岩、礁灰岩、滑塌堆积岩、陆源碎屑岩。蛇绿混杂岩中基性岩在地球化学上可明显分为两类:一类为洋中脊玄武岩型,属于拉斑系列,显示俯冲带特征;另一类为洋岛玄武岩型,属于碱性玄武岩系列,形成于海山/大洋高原环境。中亚造山带西段蛇绿混杂岩和变质岩的时代、属性及空间分布,表明古亚洲洋俯冲起始时限不晚于新元古代早期,位置应在西伯利亚南缘,并逐渐向南发展。在古亚洲洋发育早期,地幔柱诱发俯冲起始占主导地位,后期可能由于海山/大洋高原阻塞俯冲通道,导致俯冲极性翻转和跃迁,从而发生俯冲起始。实际上,新俯冲带如何起始一直是地球科学领域的难点问题,主要原因是俯冲起始是一个极其短暂的过程,缺少直接的地质记录,并且现今地球上鲜有正在发生的俯冲起始案例。因此,需要地质学家共同努力去揭秘古亚洲洋的前世今生,破解板块俯冲起始的奥秘。     

西天山特克斯达坂库勒萨依序列埃达克岩的确立及钼找矿意义

库勒萨依序列斑岩体δ平均3.05,属于钙碱性系列岛弧浅成岩。 SiO₂含量为57.06％~70.74％,高Al₂O₃、Na₂O、Sr和相对富集LREE,低MgO、Y、Yb,强烈亏损HREE。Na₂O/K₂O＞1,Sr/Y平均57.67,正Eu异常,因而具有典型O型埃达克岩特征。库勒萨依序列斑岩体与Mo异常套合好,已发现钼矿体,找矿前景良好。该埃达克岩的确立,对深化西天山区域成矿规律和指导今后找矿具有借鉴和指导意义。     

西准噶尔玛依勒地区枕状玄武岩年代学、地球化学及岩石成因

通过对造山带内洋岛玄武岩的时代及地球化学性质研究,不仅可以进行古海山/大洋高原的识别,而且还可以进行古洋盆演化及古构造格局恢复。笔者等最新在西准噶尔玛依勒山北侧识别出一套枕状玄武岩,其与火山碎屑岩、硅质岩共生。枕状玄武岩斜长石微晶普遍发育中空骸晶结构,是在水下熔岩急剧萃冷条件下迅速结晶的产物。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得枕状玄武岩206Pb/238U加权平均年龄为437.2±2.2Ma,该年龄的获得填补了志留纪碱性玄武岩的空白。岩石地球化学分析结果显示,玛依勒枕状玄武岩为碱性玄武岩系列,岩石具有中等Si O2(44.89%~47.81%),高Ti O2(3.28%~4.12%)及P2O5(0.50%~0.70%),低Mg O(3.49%~6.79%),轻、重稀土元素分异较为明显((La/Yb)N=5.5~7.3),无明显Eu异常(Eu/Eu*=0.96~1.06),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。微量元素含量及反映源区性质的比值表明,枕状玄武岩来源于富集地幔源区,主要组成为尖晶石和石榴石二辉橄榄岩,并发生了5%±的部分熔融,其形成于大洋板内与地幔柱有关的海山/大洋岛屿环境。结合前人研究,认为西准噶尔乃至古亚洲洋在中古生代洋内俯冲的同时,大洋板内可能存在地幔柱活动。     

西准噶尔达尔布特南构造-岩浆岩带斑岩型铜-钼矿新发现及找矿思路

西准噶尔仅有较少的斑岩型多金属矿床产出,这与其所在的巨型中亚成矿域的哈萨克斯坦环巴尔喀什-新疆西准噶尔成矿省这一重要的构造部位可能并不相称,有必要深入成矿研究和拓宽找矿思路。近年来笔者在该区的区域地质矿产调查和关键岩体初步研究的基础上,新发现了本文报道的吐克吐克、宏远和红山铜-钼矿点。据此类矿点以及包古图斑岩铜金矿的时空分布和赋矿岩体岩石类型等,提出建立达尔布特南构造岩浆带斑岩型Cu-Mo成矿区这一思路。今后的找矿思路是加强该带斑岩体时空分布、岩石成因类型、成矿物质来源以及矿化特征、成矿对比、区域构造等研究,建立找矿模型,用模型指导勘探找矿,而非仅仅利用物化探异常或仓促的大量勘探进行工程验证。     

西准噶尔玛依拉山组志留纪玄武岩的地球化学特征及构造意义

西准噶尔地区中-上志留统玛依拉山组主要分布于玛依拉山一带,以玛依勒蛇绿岩的围岩产出,两者为断层接触,主要组成为灰绿-暗灰绿色凝灰质粉-细砂岩,砂岩和砂砾岩组合,夹硅质岩和玄武岩。对玄武岩进行详细的岩石地球化学研究表明,SiO2含量中等(47.1%～53.92%),高Fe2O3T(12.54%～17.82%)、Al2O3(13.3%～15.7%)、Na2O(3.84%～8.02%),低TiO2(0.45%～1.48%)、MgO(3.28%～5.77%,Mg#=27.01～41.96)、K2O(0.36%～0.7%),全碱K2O+Na2O含量为4.4%～8.39%,属于亚碱性拉斑玄武岩系列。稀土元素总量较低(∑REE=27.16×10-6～54.41×10-6),轻、重稀土分馏较为明显((La/Yb)N=1.53～2.74),无明显Eu异常(Eu/Eu*=0.96～1.16),稀土配分模式类似于E-MORB。相对富集LILE(如Rb、Ba、Th和K),亏损HFSE(如Zr、Ti),明显的Nb和Ta负异常,具有岛弧玄武岩的地球化学特征。综合研究认为玛依拉山组玄武岩形成于俯冲带上的弧后盆地环境,与玛依拉山蛇绿岩的形成环境不同,其岩浆来源于尖晶石二辉橄榄岩2%～10%的部分熔融,并有少量俯冲流体的参与。结合前人研究资料,认为西准噶尔在志留纪-石炭纪处在洋内弧演化阶段。     

新疆西准噶尔达尔布特断裂带南包古图组安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及地质时代

对达尔布断裂带南包古图组安山岩中锆石进行LA-ICP-MS测年,获得锆石U-Pb年龄(345.6±6.2)Ma,MSWD=1.14.据此确定该安山岩形成于早石炭世,为包古图组时限约束提供了科学依据,并为包古图组与上覆希贝库拉斯组新老关系确认等提供佐证.     

西准噶尔恰达地区哈尔加乌组火山岩锆石U-Pb年代学、地球化学及地质意义

恰达地区的二叠系哈尔加乌组火山岩分布于唐巴勒蛇绿岩带东侧、准噶尔盆地西南缘,主要岩性为灰绿色-紫红色(气孔)(杏仁)玄武岩-玄武安山岩-安山岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(296.6±8.1) Ma,MSWD=7.7(93%置信度),时代属早二叠世。地球化学研究表明:该火山岩属亚碱性系列,全碱含量较高(w(Na₂O+K₂O)=3.95%~6.39%)且相对富钠。轻稀土(LREE)相对富集((La/Yb)_N=3.49~14.66)且分馏较好((La/Sm)_N值均大于1.00(1.68~3.51)),重稀土分馏较差((Gd/Yb)_N=1.38~2.56)。仅部分样品有微弱的负铕异常(δEu=0.88~1.15)。微量元素具有大离子亲石元素(LILE)相对富集,高场强元素(HFSE)Nb、Ta相对亏损,Zr、Hf轻微富集的特征。综合火山岩的地球化学特征,结合相关构造判别图解及火山岩所处的区域地质背景,认为哈尔加乌组火山岩的形成背景以板内大陆环境为主,兼有部分弧火山岩的特征,形成于俯冲碰撞造山期后的区域伸展背景下,火山岩的岛弧特征是对碰撞前混染弧组分的继承。     

西准噶尔包古图地区石炭系希贝库拉斯组碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学及其地质意义

碎屑岩锆石研究是探讨碎屑岩沉积时代、源区特征和形成环境的一种有效途径。通过对西准噶尔包古图地区希贝库拉斯组砂岩样品进行碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb的年代学研究,获得了34粒锆石U-Pb年龄数据,分布在322~359Ma,4个峰值年龄分别为324.3 Ma、334.0 Ma、344.0 Ma和355.0 Ma;结合前人关于包古图组328.4~345.6Ma以及成吉思汗山组312Ma的年龄,认为本区三组地层的自下而上顺序是包古图组→希贝库拉斯组→成吉思汗山组,这与前人通过野外地质接触关系获得的认识是一致的。西准噶尔地区石炭系包古图组、希贝库拉斯组和成吉思汗山组之间的关系对揭示本区晚古生代地层格架和地质历史具有重要意义。