西準(zhǔn)噶爾謝米斯臺(tái)地區(qū)雙峰式火山巖的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義

翁 凱，馬中平，張 雪

(1.國(guó)土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054；2.長(zhǎng)安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054)

0 引 言

雙峰式火山巖SiO2含量集中分布在兩個(gè)區(qū)間，巖石組合表現(xiàn)為玄武巖-流紋巖、中性巖-玄武巖或流紋巖-中性巖，它們?cè)跁r(shí)空上密切伴生[1-3]。雙峰式火山巖形成于地球動(dòng)力學(xué)特征不同的構(gòu)造環(huán)境中，如大陸裂谷、洋內(nèi)島弧、活動(dòng)大陸邊緣、弧后盆地、造山后拉張環(huán)境等[4-9]，不同構(gòu)造環(huán)境中形成的雙峰式火山巖基本地質(zhì)特征及巖石地球化學(xué)特征等存在顯著差異[10-11]；因此，其研究有助于探討其巖石成因和形成機(jī)制，并對(duì)恢復(fù)造山帶大地構(gòu)造格局有重要意義[12-17]。

謝米斯臺(tái)地區(qū)位于新疆北部準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，該區(qū)發(fā)育大量古生代火山巖地層和花崗巖侵入體，是研究西準(zhǔn)噶爾古生代構(gòu)造演化的關(guān)鍵地區(qū)。過(guò)去人們認(rèn)為謝米斯臺(tái)地區(qū)古生代地質(zhì)體主要形成時(shí)代為泥盆紀(jì)，形成的大地構(gòu)造環(huán)境為復(fù)合島弧帶*新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)局.中華人民共和國(guó)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1/200000.烏爾禾幅.L-45-XⅣ).1979.[18]。最近研究發(fā)現(xiàn)，在原泥盆系中發(fā)育大量志留紀(jì)化石和同期巖漿活動(dòng)痕跡，因此，將其統(tǒng)一劃歸為志留紀(jì)謝米斯臺(tái)組，同時(shí)在謝米斯臺(tái)山南側(cè)查干陶勒蓋地區(qū)新厘定出查干陶勒蓋蛇綠混雜巖，其形成時(shí)代為早中寒武世[19-20]。本次研究在查干陶勒蓋蛇綠混雜巖帶北側(cè)謝米斯臺(tái)組中發(fā)現(xiàn)了一套雙峰式火山巖組合，并采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年法，確定了該套火山的精確年齡，探討了該套雙峰式火山巖形成時(shí)的大地構(gòu)造背景和地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程，為恢復(fù)西準(zhǔn)噶爾謝米斯臺(tái)地區(qū)大地構(gòu)造格局提供了新的地質(zhì)學(xué)證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

謝米斯臺(tái)地區(qū)出露的地層主要為志留紀(jì)謝米斯臺(tái)組、沙爾布爾組，泥盆紀(jì)呼吉爾斯特組、塔克臺(tái)組、朱魯木特組，晚泥盆世—早石炭世洪古勒楞組(表1，圖1)。研究區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，走向以北東東向、北西向?yàn)橹鳎毡榫哂醒由爝h(yuǎn)、密集度高、切割深度大、涉及地層復(fù)雜多樣的特點(diǎn)，個(gè)別斷裂具有多期性和長(zhǎng)期性的特征；斷裂總體以擠壓逆沖作用為主，局部伴隨一定程度的擠壓走滑現(xiàn)象。該區(qū)分布大量志留紀(jì)花崗巖侵入體，侵位于志留紀(jì)謝米斯臺(tái)組的安山巖、玄武巖、流紋巖、火山碎屑巖等地層中，巖性為花崗巖、堿長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖等。查干陶勒蓋蛇綠混雜巖帶呈串珠狀斷續(xù)出露于謝米斯臺(tái)山南坡，近東西向展布，向西逐漸尖滅，長(zhǎng)達(dá)13 km，面積約為70 km2(圖1)。

2 雙峰式火山巖特征

在謝米斯臺(tái)組中發(fā)現(xiàn)的雙峰式火山巖，主要出露于查干陶勒蓋蛇綠混雜巖帶北側(cè)，為一套火山—沉積巖建造，火山巖巖石組合為塊狀、枕狀玄武巖與流紋巖互層，其間為突變接觸。在長(zhǎng)達(dá)兩公里的剖面上，碎屑巖—流紋巖—玄武巖—流紋巖組成多個(gè)噴發(fā)韻律，玄武巖常呈夾層狀產(chǎn)出于流紋巖之間，單層厚度1～2 m不等，玄武巖與流紋巖的比例大約為1∶3，且明顯缺失中性巖漿巖組分，具有典型的雙峰式火山巖巖石組合特征(圖2和圖3(a))。玄武巖呈塊狀或枕狀構(gòu)造

表1 謝米斯臺(tái)巖石地層系統(tǒng)

圖1 西準(zhǔn)噶爾構(gòu)造綱要圖(a)和謝米斯臺(tái)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖*中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)調(diào)查院.中華人民共和國(guó)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1/250000鐵廠溝幅.L45C002001).2013.(b)Fig.1 Tectonic outline map of the Western Junggar(a)and simplified geological map of the Xiemisitai region*中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)調(diào)查院.中華人民共和國(guó)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1/250000鐵廠溝幅.L45C002001).2013.(b)

(圖3(b))，玻晶交織結(jié)構(gòu)，由細(xì)長(zhǎng)條狀長(zhǎng)石交叉排列搭建成三角格架，其中充填物質(zhì)主要為火山玻璃(圖3(c))。流紋巖在野外呈深紫紅色，巖石具塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要為石英和少量鉀長(zhǎng)石，基質(zhì)由細(xì)小的長(zhǎng)石、石英及少量火山灰組成(圖3(d))。

圖2 謝米斯臺(tái)雙峰式火山巖實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面Fig.2 Geological cross section of the bimodal volcanics measured in the Xiemisitai region

圖3 謝米斯臺(tái)雙峰式火山巖野外照片和顯微照片F(xiàn)ig.3 Field photos and microphotographs of the bimodal volcanics in the Xiemisitai region(a)火山-沉積地層；(b)枕狀玄武巖；(c)玄武巖玻晶交織結(jié)構(gòu)；(d)流紋巖石英斑晶和基質(zhì)

3 分析測(cè)試方法

本次選用流紋巖樣品進(jìn)行鋯石U-Pb同位素年代學(xué)研究，玄武巖和流紋巖樣品進(jìn)行全巖巖石地球化學(xué)分析。

3.1 鋯石U-Pb同位素年代學(xué)

鋯石U-Pb同位素年代學(xué)研究采用LA-ICP-MS鋯石微區(qū)原位單點(diǎn)定年法，在西北大學(xué)地質(zhì)系“教育部大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室”完成。采回的新鮮樣品粉碎至80目，經(jīng)人工淘選后在雙目鏡下挑純。將挑出的鋯石用環(huán)氧樹(shù)脂固定，經(jīng)磨制拋光后制成樣品靶。在鋯石U-Pb原位定年之前，用掃描電鏡對(duì)樣品靶進(jìn)行陰極發(fā)光圖像照射，借此揭示鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。鋯石U-Pb原位定年分析所采用的ICP-MS為Elan 6100DRC，測(cè)試所用的激光剝蝕系統(tǒng)為Geolas 200M 深紫外(DUV)193nmArF標(biāo)準(zhǔn)分子(excimer)激光剝蝕系統(tǒng)，激光斑束半徑為15 μm。U-Pb同位素定年中采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正。對(duì)于與分析時(shí)間有關(guān)的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用91500的變化采用線(xiàn)性?xún)?nèi)插的方式進(jìn)行校正。鋯石微量元素含量利用Si為內(nèi)標(biāo)，NIST610為外標(biāo)的方法進(jìn)行定量計(jì)算。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線(xiàn)處理采用軟件Glitter 4.4完成，對(duì)于鋯石U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用Isoplot/Ex_ver 3完成。由于半衰期差異，鋯石中放射成因207Pb的豐度比放射成因206Pb的豐度約低一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此對(duì)小于10億年的用206Pb/238U年齡、大于10億年的用207Pb/235U年齡作為鋯石諧和年齡[21-25]。本次測(cè)試分析結(jié)果見(jiàn)表2。

3.2 全巖巖石地球化學(xué)

巖石地球化學(xué)測(cè)試分析在國(guó)土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。為保證測(cè)試分析的準(zhǔn)確可靠，樣品在野外采集時(shí)避開(kāi)蝕變帶和斷裂破碎帶，并在測(cè)試前對(duì)樣品進(jìn)行去風(fēng)化面處理，選取較為新鮮的樣品磨制1～2 mm，用5%的HNO3和HCl在超聲波清洗儀中清洗，去除杏仁體和碳酸鹽化的影響，用研缽將樣品磨制200目備用。

主量元素測(cè)試采用XRF玻璃熔餅法完成。首先準(zhǔn)確稱(chēng)取50 mg粉末(200目)樣品，在105 ℃條件下烘干2小時(shí)，再加入5 000 mg的復(fù)合溶劑(45LiB4O7+10LiBO2+5LiF)混勻。然后將溶液轉(zhuǎn)移至合金坩堝(95%Pt+5%Au)，在1 050 ℃熔融10 min，冷卻、脫模。最后將樣品置于X熒光儀(荷蘭帕納科，Axios型)中測(cè)定，測(cè)試精度優(yōu)于1%。隨后采用濕化學(xué)法獲得FeO含量，通過(guò)TFe2O3=Fe2O3+1.1FeO計(jì)算獲得Fe2O3含量。

稀土微量元素測(cè)試采用ICP-MS完成：準(zhǔn)確稱(chēng)取50 mg粉末(200目)樣品于聚四氟乙烯坩堝中，用幾滴水潤(rùn)濕后再加入1.5 mL HNO3+1.5 mL HF，置于電熱板上；在150 ℃條件下加熱除硅，待蒸干后重新加入1.5 mL HNO3+1.5 mL HF；將坩堝放入不銹鋼套筒中，擰緊，放在180 ℃烘箱中消解36 h，取出。冷卻至室溫后，取出內(nèi)坩堝，置于電熱板上，在150 ℃條件下蒸干，加入3 mL 1∶1硝酸，將坩堝再次放入不銹鋼套筒中擰緊，放在150 ℃烘箱中消解12 h，取出，冷卻后定容至50 mL。用ICP-MS完成測(cè)試，測(cè)試精度為3%～7%。全巖巖石地球化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

表3火山巖全巖主量元素測(cè)試分析數(shù)據(jù)表(wB/%)

Table3MajorelementcompositionsofthebimodalvolcanicsintheXiemisitairegion(%)

樣號(hào)巖石類(lèi)型SiO2Al2O3Fe2O3FeOCaOMgOK2ONa2OTiO2P2O5MnO燒失量總量Mg#xms-1玄武巖49.7515.129.990.627.421.240.637.371.300.360.255.7599.8060.67xms-2玄武巖48.8014.8610.000.568.171.130.707.301.310.380.276.3599.8360.89xms-3玄武巖49.5915.3810.100.837.081.031.227.041.330.380.245.5999.8148.91xms-4玄武巖50.9415.2810.420.426.630.810.737.711.320.370.224.9999.8459.80xms-5流紋巖73.2013.002.350.480.730.384.054.460.240.050.060.8199.8037.92xms-6流紋巖77.7910.521.540.391.350.292.254.320.230.060.041.0999.8736.45

注： Mg#=100Mg2+/(Mg2++Fe2+)。

表4 火山巖微量元素測(cè)試分析數(shù)據(jù)表(wB/10-6)

4 鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

流紋巖(xms-7)樣品鋯石陰極發(fā)光圖像(圖4)顯示，大部分鋯石稍有破碎，呈短柱狀，個(gè)別為自形長(zhǎng)柱狀，鋯石長(zhǎng)80～160 μm，寬50～80 μm。除個(gè)別鋯石外，其余均具有清晰的振蕩環(huán)帶或較寬的條帶結(jié)構(gòu)。本次為獲得火山巖的結(jié)晶年齡，選取鋯石邊部進(jìn)行測(cè)試分析，結(jié)果見(jiàn)表2。表中20個(gè)測(cè)點(diǎn)的Th元素含量為78.5×10-6～483.02×10-6，Th/U比值在0.46～0.97之間，均大于0.4，具有典型的巖漿鋯石微量元素(Th/U大于0.4)特征。測(cè)試結(jié)果顯示所有測(cè)點(diǎn)的年齡都小于10億年，故采用206Pb/238U作為樣品的諧和年齡。樣品的諧和年齡(206Pb/238U)為422～436 Ma，加權(quán)平均值為(431.8±2.3)Ma(MSWD=0.81)，集中分布在U-Pb諧和線(xiàn)上(圖5)，代表流紋巖的形成年齡，時(shí)代為早志留世。

圖4 雙峰式火山巖中流紋巖(xms-7)樣品鋯石陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig.4 Zircon CL images of the rhyolite(xms-7) of the bimodal volcanics in the Xiemisitai region

圖5 流紋巖(xms-7)樣品鋯石U-Pb諧和圖(a)和206Pb/238U年齡加權(quán)平均圖(b)Fig.5 Zircon U-Pb concordia (a) and 206Pb/238U weighted average age diagrams(b) for the rhyolite(xms-7) of bimodal volcanics in the Xiemisitai region

5 地球化學(xué)特征

5.1 主量元素特征及巖石系列劃分

該套火山巖SiO2含量集中分布在48.80%～50.94%和73.20%～77.79%兩個(gè)區(qū)間段，其間存在明顯間斷，為典型的雙峰式火山巖。玄武巖SiO2含量為48.80%～50.94%；TiO2含量為1.30%～1.33%；Al2O3含量較高，為14.86%～15.38%；MgO含量較低，為0.81%～1.24%；K2O含量0.63%～1.22%；Na2O/K2O為5.77～11.70，平均值為9.61；Mg#為48.91～90.89。流紋巖SiO2含量73.20%～77.79%；TiO2含量0.23%～0.24%；Al2O3含量10.52%～13.00%；K2O含量2.25%～4.05%；Na2O/K2O為1.10～1.92；Mg#為36.45～37.92。在全堿-硅火山巖分類(lèi)命名圖解(圖6(a))上，樣品落入響巖質(zhì)堿玄巖和亞堿性流紋巖兩個(gè)區(qū)域，與巖石薄片鑒定結(jié)果基本一致。在K2O-SiO2圖解(圖6(b))上，將亞堿性流紋巖系列進(jìn)一步進(jìn)行劃分，樣品都落入鈣堿性系列和高鉀鈣堿性系列兩個(gè)區(qū)域。

圖6 雙峰式火山巖全堿-硅圖解(a)和K2O-SiO2巖石系列劃分圖解(b)Fig.6 Alkali vs.SiO2(a) and K2O vs.SiO2(b) diagrams of the bimodal volcanics in the Xiemisitai region

5.2 稀土元素和微量元素特征

玄武巖∑REE含量為114.39×10-6～122.39×10-6，為球粒隕石(∑REE=3.29×10-6)的35～37倍，LREE為76.97×10-6～84.46×10-6，LREE/ HREE為4.83～5.32，(La/Yb)N為3.71～4.67，δEu為0.94～1.01，在稀土配分曲線(xiàn)圖(圖7(a))上呈現(xiàn)出輕稀土相對(duì)富集、重稀土相對(duì)虧損的特征，Eu為弱的負(fù)異常。微量元素Ba含量為110×10-6～204×10-6，Rb為11.4×10-6～24.7×10-6，Th為1.1×10-6～1.28×10-6，U為0.32×10-6～0.47×10-6，Sr為178×10-6～258×10-6，在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7(b))中，樣品均表現(xiàn)出富集K、Rb、Th、Ba等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征。

流紋巖∑REE含量為193.51×10-6～320.07×10-6，為球粒隕石的59～97倍，LREE為132.02×10-6～229.24×10-6，LREE/ HREE為5.18～6.26，(La/Yb)N為3.7～5.07，δEu為0.15～0.3，在稀土配分曲線(xiàn)圖(圖7(c))上呈右傾的單斜曲線(xiàn)特征，Eu為明顯的負(fù)異常。微量元素Ba平均含量為249×10-6～276×10-6，Rb為31.4×10-6～60.2×10-6，Th為6.62×10-6～10.5×10-6，U為1.53×10-6～1.82×10-6，Sr為114×10-6～125×10-6，在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7(d))中，樣品富集大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，Sr、P、Ti負(fù)異常明顯。

6 討 論

6.1 巖石成因

雙峰式火山巖中的玄武巖來(lái)源于地幔，但對(duì)流紋巖的來(lái)源存在較大的爭(zhēng)議。對(duì)于流紋巖和玄武巖的關(guān)系一般有兩種認(rèn)識(shí)：一種是流紋巖和玄武巖來(lái)源于同一個(gè)母巖漿，流紋巖是玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分異作用的產(chǎn)物。在這種情況下，生成的流紋巖相對(duì)玄武巖就要少得多，且這種來(lái)源相同的流紋巖和玄武巖具有相似的微量元素和同位素特征[3,5,28-31]。另一種是流紋巖和玄武巖來(lái)源于不同的母巖漿。地幔部分熔融形成的玄武質(zhì)巖漿侵入，可以為地殼的部分熔融提供足夠熱量，而流紋巖就是地殼部分熔融的產(chǎn)物。在這種情況下，兩者可能與同一熱事件作用有關(guān)，并在空間上伴生，且流紋巖出露面積通常要比玄武巖大得多，而這種來(lái)源不同的流紋巖和玄武巖在微量元素和同位素組成上有很大的差異[32-34]。

圖7 雙峰式火山巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(xiàn)(a, c)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)Boynton[26])和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b, d)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)Sun等[27])Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns(a, c) (normalization values after Boynton[26]) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams(b, d) (normalization values after Sun et al.[27]) of the bimodal volcanics

6.1.1 玄武巖成因

謝米斯臺(tái)雙峰式火山巖中的玄武巖具有高SiO2、Na2O/K2O，低MgO、Cr和Mg#的特征，因此是演化巖漿的產(chǎn)物[35]。Nb、Th和Ta等元素性質(zhì)相近，其比值可以示蹤巖漿巖源區(qū)。該區(qū)雙峰式火山巖中的玄武巖Nb/Ta值(12.37～13.60)介于原始地幔(17.5±2)與大陸地殼(11)之間，指示其源區(qū)可能為虧損地幔或受地殼混染的幔源巖漿。Th/Ta值(2.56～2.71)略高于原始地幔(2.3)，但明顯低于上地殼(10)，暗示源區(qū)可能有少量的地殼物質(zhì)加入。本次研究的玄武巖Zr為98.80×10-6～108.00×10-6，顯示出大陸玄武巖(>70×10-6)和島弧玄武巖(<130×10-6)特征，Zr/Y值為4.6～4.93，顯示出大陸玄武巖(>3)特征，說(shuō)明玄武巖在形成過(guò)程中有地殼物質(zhì)的卷入[36]。俯沖流體作用可以使得輕稀土元素發(fā)生少量遷移，而Nb元素則不遷移，玄武巖La/Nb值為2.21～2.86，略高于原始地幔(1)，是俯沖流體加入的結(jié)果[37]。據(jù)此得出認(rèn)識(shí)，研究區(qū)內(nèi)的玄武巖起源于與俯沖流體加入有關(guān)的地幔物質(zhì)，在上升過(guò)程中受到少量地殼物質(zhì)的混染。

6.1.2 流紋巖成因

本區(qū)流紋巖具有高的SiO2含量，Rb含量也明顯低于分異成因的巖漿，表明其不可能是由幔源巖漿直接演化產(chǎn)生。流紋巖Nb/Ta值明顯小于蝕變硅質(zhì)洋殼[38]，其Al2O3、Sr、Y和Yb的含量與埃達(dá)克巖富Al2O3、高Sr、低Y和Yb的特征有著明顯的區(qū)別，表明其不可能來(lái)源于俯沖洋殼的部分熔融。在微量元素蛛網(wǎng)圖上，流紋巖Ti、P、Sr強(qiáng)烈虧損(圖6(d))，表現(xiàn)出地殼物質(zhì)的屬性，且具有高Rb/Nb和La/Nb、低TiO2的特征，表明其是地殼部分熔融的產(chǎn)物[39]，這與美國(guó)Yellowstone地殼熔融形成的流紋巖特征一致[2]。據(jù)此推斷，流紋巖與玄武巖來(lái)源于不同的母巖漿，它不是玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分異作用的產(chǎn)物，不可能由幔源巖漿直接演化而來(lái)，很可能來(lái)源于地殼物質(zhì)的部分熔融。

6.2 構(gòu)造環(huán)境

雙峰式火山巖是伸展體制背景下的產(chǎn)物，形成于多種大地構(gòu)造環(huán)境中。謝米斯臺(tái)雙峰式火山巖中的玄武巖為鈉質(zhì)，明顯有別于大陸裂谷環(huán)境中形成的鉀質(zhì)雙峰式火山巖。玄武巖為堿性系列(圖6)，整體富集輕稀土元素、大離子親石元素K、Rb、Cs、Sr、Ba等，虧損重稀土元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素，呈現(xiàn)出Ta、Nb、Ti負(fù)異常特征(圖7(a)，(b))，與Nb、Ta富集型洋島玄武巖、大離子親石元素虧損型MORB玄武巖有著明顯的區(qū)別，微量元素Th富集， Nb/La<0.8，La/Ta>15，Th/Nb>0.07，這些都說(shuō)明其形成環(huán)境與洋殼俯沖作用有關(guān)[40-41]。島弧環(huán)境中的玄武巖漿源區(qū)熔融程度較低，金紅石、鋯石等富Nb元素礦物殘留，形成的巖漿Nb元素含量較低，一般小于2×10-6[37,42-44]。本次玄武巖Nb含量明顯大于島弧玄武巖，且TiO2含量高，因此排除了島弧環(huán)境的可能，推測(cè)其很可能形成于源區(qū)熔融程度較高的拉張環(huán)境，如弧后盆地、大洋中脊等。本區(qū)流紋巖為鈣堿性系列(圖6)，具有高硅、高鋁、富堿，低TiO2、MgO、MnO、CaO的特征，其稀土配分曲線(xiàn)和微量元素蛛網(wǎng)圖特征(圖7(c)，(d))與A型花崗巖相似。雖然A型花崗巖可形成于多種環(huán)境，但其形成與伸展體制相關(guān)聯(lián)已得到普遍認(rèn)同，而在花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖上[45]，流紋巖樣品均落入火山弧和板內(nèi)花崗巖范圍。綜上所述，認(rèn)為謝米斯臺(tái)雙峰式火山巖形成于弧后盆地初始演化階段。

6.3 地質(zhì)意義

西準(zhǔn)噶爾謝米斯臺(tái)地區(qū)位于北部西伯利亞板塊和南部哈薩克—準(zhǔn)噶爾板塊之間，出露大量的古生代地質(zhì)體，是了解準(zhǔn)噶爾洋構(gòu)造演化的關(guān)鍵地區(qū)。過(guò)去人們普遍認(rèn)為該區(qū)為一條晚古生代復(fù)合島弧帶。近年來(lái)地質(zhì)調(diào)查研究工作在西準(zhǔn)噶爾謝米斯臺(tái)地區(qū)取得了一系列重大發(fā)現(xiàn)：在謝米斯臺(tái)山南坡新發(fā)現(xiàn)的查干陶勒蓋蛇綠巖，其不同組分的巖石地球化學(xué)特征顯示其具有MORB型蛇綠巖特征，輝長(zhǎng)巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果為(517±3) Ma和(519±3) Ma，時(shí)代為早中寒武世[46]；在侵入原泥盆紀(jì)地層的花崗巖體中獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(417±4)～(422±2)Ma[47]，進(jìn)而佐證了該地層時(shí)代可能并非泥盆紀(jì)；經(jīng)進(jìn)一步調(diào)查研究結(jié)果表明，在謝米斯臺(tái)地區(qū)原劃泥盆紀(jì)地層中獲得火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡(422.5±1.9)～(411.2±2.9)Ma，時(shí)代為志留紀(jì)，形成于成熟島弧環(huán)境[19-20]。而本次研究在該區(qū)發(fā)現(xiàn)典型的雙峰式火山巖，流紋巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡(431.8±2.3) Ma，時(shí)代為早志留世，形成于弧后盆地演化的初始階段。綜合分析認(rèn)為，謝米斯臺(tái)地區(qū)地質(zhì)體時(shí)代主要為早古生代，其具有完整的溝-弧-盆體系，記錄著準(zhǔn)噶爾洋盆俯沖的地質(zhì)過(guò)程：該洋盆在早中寒武世就已經(jīng)打開(kāi)，最晚從早志留世開(kāi)始俯沖，在謝米斯臺(tái)地區(qū)形成一套完整的溝-弧-體系，洋盆可能于晚泥盆世閉合，在烏蘭柯順地區(qū)形成了一套河流相砂礫巖沉積(D3z)，角度不整合覆蓋在志留系島弧火山巖地層之上。

7 結(jié) 論

(1)謝米斯臺(tái)地區(qū)雙峰式火山巖中玄武巖與流紋巖比例大約為1∶3，且明顯缺失中性巖漿巖組分，為一套堿性玄武巖—鈣堿性流紋巖組合，流紋巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡(431.8±2.3) Ma，認(rèn)為其屬于早志留世構(gòu)造巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

(2)雙峰式火山巖玄武巖和流紋巖分別來(lái)源于不同母巖漿，玄武巖來(lái)源于俯沖流體交代的地幔部分熔融，在巖漿上升過(guò)程中受到少量地殼物質(zhì)的混染。流紋巖來(lái)源于地殼物質(zhì)的部分熔融。

(3)雙峰式火山巖具有弧后盆地的巖石地球化學(xué)特征，形成于弧后盆地環(huán)境。早中寒武世準(zhǔn)噶爾洋盆已經(jīng)打開(kāi)，洋盆俯沖最晚開(kāi)始于早志留世，后經(jīng)構(gòu)造演化，在謝米斯臺(tái)地區(qū)形成一套完整的溝-弧-盆體系。