新疆东、西准噶尔泥盆纪-石炭纪火山岩对比研究

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作为中亚造山带的重要组成部分,东准噶尔构造带与西准噶尔构造带均经历了多期次、多阶段、漫长而复杂的构造演化过程,形成了丰富多样的地质记录。两个地区许多地质记录既有“大致类同”之地层,也有“各具特色”之建造,据此,东准噶尔与西准噶尔究竟是分属两个构造带,还是可对比的一个构造带的东、西两端?这一疑问成为地质学家们久争之命题,并使得东准噶尔与西准噶尔成为近年来国内外学者关注的焦点。探索并尝试回答这一争论,东准噶尔与西准噶尔的建造、古构造、盆地古环境等记录成为首选研究对象。其中,广泛发育的晚古生代岩浆活动,尤其是火山沉积岩系,为这一对比研究提供了丰富的物质记录和良好的窗口。本文依托《新疆东、西准噶尔泥盆系-石炭系典型剖面对比研究》项目,共选择了8条泥盆纪—石炭纪火山岩为主的典型剖面和数条蛇绿岩带中的火山岩,重点进行了火山岩岩石学、岩相学、年代学、地球化学和锆石Hf同位素地球化学等研究,准确标定了火山岩的时代属性,以同时代火山岩的基本地质特征和地球化学特征(如组合建造、系列与类型、构造环境属性、成因、源区特征)为主要对比标志,较为详细的进行了东准噶尔、西准噶尔地区综合对比。东、西准噶尔泥盆纪火山岩均以中基性岩为主,具有高铝、低钛、富集轻稀土元素和大离子亲石元素而亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)等弧火山岩特征。早泥盆世火山岩属钙碱(-拉斑)系列,且东准噶尔早泥盆世火山岩为典型的高铝玄武岩,为受俯冲流体交代的石榴石二辉橄榄岩部分熔融的产物。东准噶尔中泥盆世火山岩εHf(t)值为+4.33~+15.22,可能来自受板片流体交代的含石榴石和少量尖晶石的二辉橄榄岩亏损地幔10%~30%的部分熔融。东、西准噶尔晚泥盆世火山岩分别属钙碱-拉斑系列和中高钾钙碱系列,为受流体(及熔体)交代亏损地幔源区的产物。总体而言,泥盆纪东、西准噶尔整体处于俯冲相关的弧环境。东准噶尔早石炭世火山岩具有较高的Na2O+K2O含量和K2O/Na2O比值,显示钾玄质岩石的特征。相对富集LILE和LREE,强烈亏损HFSE,有较明显的Nb-Ta槽,显示俯冲带岩浆特征。εHf(t)值为+0.22~+13.62,较低的(Nb/La)N比值、Nb/U值、Ce/Pb值和较高的Nb含量,显示源区为交代作用富集的地幔源区,形成于后碰撞弧环境。西准噶尔早石炭世火山岩以中酸性火山岩为主,属钙碱性系列,安山岩具高的Si O2、Al2O3、Sr和Sr/Y比值,低Mg O、Y、Yb,富钠贫钾,为典型的埃达克岩。流纹岩属于钙碱性过铝质岩石,锆石具有正高的εHf(t)=+12.57~+15.56。结合较低的相容元素Ni、Cr、Mg#、Rb/Sr和La/Ce比值,认为埃达克岩可能为俯冲洋壳部分熔融的产物,形成于岛弧环境。西准噶尔晚石炭世火山岩为钙碱性基-中酸性火山岩。流纹岩具有高硅、低钛、高铝、富碱、贫钙的特征,属过铝质系列。球粒陨石稀土元素配分曲线呈右倾“V”字型分布,具明显的Eu负异常,较高的Ga/Al×104值,属典型的铝质A型花岗岩,流纹岩εHf(t)值为+6.95~+14.89,来源于亏损地幔派生的新生地壳的部分熔融,形成于后碰撞环境下。对比研究发现,北部库吉拜-和布克赛尔-洪古勒愣-扎河坝-阿尔曼太蛇绿岩带和南部达尔布特-卡拉麦里蛇绿混杂岩带可连接对比。以火山岩为对比主要抓手,并结合共生岩石组合、生物化石及沉积相等因素对比分析,西准噶尔萨吾尔地层小区与东准噶尔二台地层小区较好对比,西准噶尔沙尔布尔提山地层小区-东准噶尔北塔山地层小区较好对比,西准噶尔玛依力山地层小区与东准噶尔卡拉麦里地层小区总体可对比。火山岩对比信息显示,东准噶尔于早石炭世进入后碰撞阶段,而西准噶尔于晚石炭世才开始进入后碰撞阶段,洋盆自东向西呈“剪刀式”闭合模式。自北向南,萨吾尔-福海-杜拉特构造带、和什托洛盖-乌伦古-野马泉构造带、达尔布特-陆梁-卡拉麦里构造带岩浆弧在东、西向构造延长方向均具有相似的演化模式。因而,总体而言,东、西准噶尔无论是沉积建造还是构造演化上,都具有较好的可对比性。
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