西天山石炭纪火山岩SHRIMP年代学及其微量元素地球化学研究

西天山广泛分布的石炭纪火山岩(大哈拉军山组, 主要由粗面安山岩、粗面岩、流纹岩、中酸性凝灰岩和少量玄武岩组成)的岩浆成因一直存在争议.该火山岩曾经被认为是裂谷作用的产物, 最近有人认为是'古地幔柱'的组成部分.本文对此火山岩开展了详细的岩石学和地球化学研究, 结果表明, 该火山岩具有典型大陆弧岩浆的地球化学特征.火山岩以粗面安山质岩石为主, 岩浆源区富集LILE, Th和Pb而亏损HFSE和Ce.微量元素地球化学模拟计算表明, 玄武岩样品可以由石榴二辉橄榄岩发生7%～11%的部分熔融来模拟.大哈拉军山组火山岩代表古南天山洋的火山岛弧, 既不是裂谷演化的产物, 也不是'古地幔柱'的组成部分.在比较漫长的岛弧演化过程中, 地幔楔被俯冲带熔体交代并发生部分熔融形成岩浆, 地壳物质(主要是洋底沉积物)通过俯冲带熔体加入到岛弧火山岩中.不同地区的火山岩可能代表不同时期岛弧火山喷发的产物.锆石SHRIMP定年结果表明, 西部最早喷发玄武岩中锆石的表观年龄在334～394.9 Ma之间变化, 其中13个测点的平均年龄为(353.7 ( 4.5) Ma(MSWD = 1.7); 东部最早喷发粗面安山岩中锆石样品的表观年龄在293.0～465.4 Ma之间变化, 所有年龄测定值落在U-Pb谐和线上, 并分成明显的两个年龄组; 其中8个测点计算得到的一个平均年龄值为(312.8 ( 4.2) Ma (MSWD = 1.7), 代表粗面安山岩中锆石边部的结晶年龄.所获得的两个年龄(即354和313Ma)分别属于早石炭世早期和晚石炭世早期, 显然不是同一期岩浆活动的产物.文中认为, 随着高精度定年结果和地球化学研究成果的积累, 大哈拉军山组火山-沉积岩将来可能会被解体成若干组.