文档介绍：第41卷第4期2008年(总167期)(Sum167)文章编号:100926248(2008)0420001268天山及邻区石炭纪—早二叠世裂谷火山岩岩石成因夏林圻,夏祖春,徐学义,李向民,马中平(西安地质矿产研究所,陕西西安710054)摘要:中国西北部天山石炭纪—早二叠世裂谷火山作用代表了一个新近被认可的大火成岩省,其分布范围至少有170万km2。该火山岩系主要由玄武质熔岩组成,其次有中性和酸性熔岩及火山碎屑岩。它们是地幔柱活动的产物,该地幔柱的组分为:ΕNd(t)≈+5,87Sr?86Sr(t)≈01704和La?Nb≈019。根据岩石地球化学数据,石炭纪—早二叠世基性熔岩可以划分为高Ti?Y(HT,Ti?Y>500)和低Ti?Y(LT,Ti?Y<500)两个岩浆类型。LT熔岩又可进一步划分为LT1、LT2、LT3和LT4等4个亚类。LT1、LT2(天山中段和甘肃北山)、LT4(天山西段、新疆北山和准噶尔)和LT3、HT(塔里木)熔岩的化学演化系受控于橄榄石(ol)+单斜辉石(cpx)结晶分离作用;而天山东段的的LT4熔岩的化学变异则是经受了辉长岩质结晶分离作用。元素和同位素数据表明,天山及邻区石炭纪早二叠世裂谷基性熔岩并不是单一母岩浆结晶分离的产物。遭受地壳混染的LT3和LT4熔岩的Sr2Nd同位素变化特点与其地幔柱源熔体上升喷发所通过的岩石圈的性质有关。古老(前寒武纪)岩石圈的卷入,导致天山西段的石炭纪LT4熔岩和柯坪裂谷的早二叠世LT3熔岩具有低2负ΕNd(t)值(-2191~+611)和中等—高87Sr?86Sr(t)值(017036~017081);相反,天山东段和准噶尔的石炭纪LT4熔岩是以高ΕNd(t)值(+412~+917)和低87Sr?86Sr(t)值(017035~017044)为特征,这乃是与其遭受了含有早古生代—泥盆纪弧2盆系火山岩的上地壳的混染有关,或者是与其岩石圈地幔源区遭受前石炭纪消减富集有关。天山及邻区石炭纪—早二叠世裂谷基性熔岩中观察到的地球化学变异与AFC作用一致。天山及邻区石炭纪—早二叠世裂谷火山岩显示时间上和空间上的岩石地球化学变化。石炭纪时,未遭受混染的石炭纪LT1熔岩和受到轻微混染的石炭纪LT2熔岩喷发于天山中段裂谷,而遭受强烈混染的石炭纪LT4熔岩则喷发于天山中段裂谷四周的区域之中。石炭纪LT1和LT2熔岩是地幔柱的石榴子石稳定区较高程度部分熔融(10%~30%)产物;而石炭纪LT4熔岩则是温度较低的地幔柱的尖晶石2石榴子石过渡带较低程度部分熔融(<10%)产物。早二叠世时,未遭受混染的早二叠世HT、LT1熔岩和受到轻微混染的早二叠世LT3熔岩喷发于塔里木裂谷和北山裂谷,而遭受强烈混染的早二叠世LT4熔岩则喷发于北部博格达2哈尔里克裂谷区。关键词:天山及邻区石炭纪—早二叠世裂谷火山岩;岩石成因;地球化学;地幔柱;地壳混染;大火成岩省;中国西北中图分类号:P581文献标识码:A收稿日期:2008204217基金项目:中国地质调查局综合研究项目(编号:12**********)、国家自然科学基金项目(编号:40472044)作者简介:夏林圻(19422),男,博士,研究员,岩石学专业。E2mail:geologyx@。1引言中国西北部天山及相邻地区广泛分布的石炭纪-早二叠世裂谷火山岩系是一个重要的新确定的大火成岩省(夏林圻等,2002a、b,2004,2006,2007a、b;Xiaetal1,2003,2004,2005a、b、c,2008)。“天山大火成岩省(LIP)”的提出,最近已经开始得到国际地学界的认可(Bryan和Ernst,2008;Pirajnoetal1,2008)。笔者曾发表了若干论文和专著讨论天山(中亚)大火成岩省的岩石成因,并提出一种软流圈2岩石圈相互作用模式,解释该大火成岩省火山岩中所观察到的岩石地球化学变异。本文中,笔者将聚焦于在天山裂谷系火山岩中占主导位置(体积百分比>80%)的基性熔岩(SiO2≤56%)的岩石成因,论证它们是形成于大陆裂谷环境,运用地球化学数学模型着重鉴别除了部分熔融、结晶分离作用之外大陆岩石圈的作用,并进一步探讨天山(中亚)大火成岩省形成过程中是否有地幔柱卷入。有关酸性火山岩的岩石成因,笔者在以往发表的论文中(Xiaetal1,2005b;夏林圻等,2007b)已作过详细讨论,此处不再赘述。2地质背景天山(中亚)大火成岩省囊括天山造山带及其邻区,即除天山外还包括了天山以北的准噶尔地区和天山以南塔里木板块的北部。位于中国西北部的天山造山带是中亚巨型复合造山系的组成部分。它是夹持于北部西伯利亚板块和南部塔里木板块、华北板块(中朝板块)之间的古亚洲洋在形成、演