论文部分内容阅读
西天山及塔里木盆地晚古生代发育了大规模的岩浆活动。但是到目前为止，关于如此大规模岩浆活动的岩石成因和构造背景仍然存在很大争议，因此，本研究在全面收集前人研究成果的前提下，以西天山晚古生代(包括特克斯大哈拉军山组火山岩、阿吾拉勒山南高钾岩浆活动以及尼勒克二叠纪火山岩)和塔里木盆地西北部二叠纪板内岩浆活动(包括巴楚辉绿岩脉、柯坪玄武岩和小海子水库麻扎山正长岩体)为研究对象，通过野外地质、岩石学、年代学和地球化学等多学科研究手段，探讨其岩浆过程、源区属性和构造背景。取得了如下研究成果：
1)西天山晚古生代岩浆活动很好的记录了从俯冲向后碰撞伸展构造背景的转变。大哈拉军山组火山岩形成于早-中石炭世，与南天山洋北向俯冲有关。阿吾拉勒山南晚石炭世岩浆活动(吐尔拱组火山岩和正长岩体)的形成年龄为312Ma，以高钾为特征，属于西天山后碰撞伸展阶段的产物，火山岩可能源于受俯冲作用改造过的富集岩石圈地幔，而正长岩则是新生基性下地壳重熔的产物。尼勒克西南二叠纪火山岩形成于282Ma，以Nd同位素亏损为特征，主要源于亏损软流圈地幔的部分熔融，且受到了与俯冲有关的富集岩石圈地幔熔体的交代，岩浆上升过程中受到了石炭纪新生地壳的混染，它们既不同于典型板内岩浆活动，亦不同于典型的与俯冲有关的岩浆活动，可能是西天山后碰撞伸展阶段的产物；
2)小海子水库正长岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄为286Ma，代表了塔里木盆地二叠纪岩浆活动的最晚时限，与前人所认为的塔里木盆地二叠纪岩浆活动发生的主要时限在约290～260Ma之间基本上一致。这一年龄可以和南天山造山带二叠纪侵入岩和伊犁盆地二叠纪板内岩浆活动的年龄相对比，亦与中亚造山带普遍存在的320～270Ma的地壳垂向增生年龄对比，反映了塔里木盆地二叠纪岩浆活动的产生不是独立的，而是和整个中亚造山带的晚古生代大地构造演化紧密联系在一起的；
3)塔里木盆地二叠纪发育超基性岩-基性岩-中酸性侵入岩岩石组合，典型代表包括瓦吉里塔格爆破角砾岩、巴楚(麻扎尔塔格)辉绿岩脉、柯坪玄武岩和小海子正长岩体(正长斑岩岩脉)。其形成先后顺序为瓦吉里塔格爆破角砾岩→辉绿岩→玄武岩→正长岩(正长斑岩)。最先形成的瓦吉里塔格超基性岩具有最为亏损的Sr-Nd同位素组成，可能源于亏损软流圈的部分熔融；随后形成的辉绿岩的Sr-Nd同位素组成介于瓦吉里塔格超基性岩和柯坪玄武岩之间，具有软流圈和岩石圈相互作用的特征；而柯坪玄武岩以富集Sr-Nd同位素组成为特征，是富集岩石圈地幔的部分熔融；正长岩不是幔源岩浆直接分异产生的，而可能是发生了斜长石堆晶作用的新生基性下地壳重熔的结果。随着裂谷的演化，塔里木二叠纪岩浆活动的源区逐渐变浅，部分熔融程度增加，岩石类型由碱性向过渡性转变，到玄武岩产生时裂谷达到了最大的伸展程度；
4)结合前人研究成果，西天山和塔里木盆地晚古生代大地构造演化大体上可以分为三个阶段：南天山洋B型俯冲阶段(早石炭世之前)，产生了伊犁-中天山地块南缘的岛弧型岩浆活动；塔里木板块A型俯冲阶段(早-中石炭世)，岛弧型岩浆活动继续，伊犁-中天山地块南缘仍然发生岛弧性质的岩浆活动，随后进入了后碰撞伸展阶段，岩浆活动向高钾岩浆转变；晚石炭世及二叠纪，西天山整体进入后碰撞伸展阶段，此时，俯冲下去的南天山洋岩石圈和塔里木板块岩石圈以及伊犁-中天山地块岩石圈整体发生拆沉(或者仅仅只是俯冲板片的断离)，引起深部软流圈的替代上涌，从而引发了一系列的具有软流圈-岩石圈-地壳相互作用特征的岩浆活动。由于塔里木板块北向运移过程中受到了伊犁-中天山地块的阻挡，这一阻挡使塔里木板块形成了带状隆起-坳陷相间的构造布局，同时也为岩石圈的断裂/折弯提供了机会，随后，受西天山(或者是整个中亚造山带)碰撞造山向碰撞后伸展转变的影响，区域上发生了大规模的岩石圈应力释放-伸展和软流圈上涌，从而引发了塔里木盆地和西天山晚古生代后碰撞岩浆活动，且使明显受控于先存构造的塔里木盆地二叠纪岩浆活动和地球物理场异常的分布具有与西南天山平行的特征。