新疆“大哈拉军山组”火山岩的形成时代问题及其解体方案

基于前人的资料和本文获得的锆石SHRIMP数据,故建议解体“大哈拉军山组”。西天山东段拉尔敦达坂一带出露的火山岩是晚石炭世火山作用的产物,建议创名“拉尔敦达坂组”。新源城南的早石炭世火山-沉积岩依然使用“大哈拉军山组”。西天山西段大面积出露的“大哈拉军山组”火山岩比较复杂,原始创名剖面(特克斯南大哈拉军山一带)分布的早石炭世火山-沉积岩暂时继续使用“大哈拉军山组”的名称,但其北部大面积分布(昭苏北—特克斯—巩留-阿希金矿地区)的火山岩形成于晚泥盆世(而不是以前认为的早石炭世),建议用“特克斯达坂组”表述这套晚泥盆世火山—沉积地层。

新疆阿希金矿床赋矿围岩——大哈拉军山组火山岩SHRIMP锆石年龄及其地质意义

阿希金矿是一个赋存于西天山古生代陆相火山岩中的低硫型浅成低温热液金矿床,离子探针测定显示其赋矿围岩大哈拉军山组第五岩性段陆相火山岩高精度锆石SHRIMP年龄为363．2±5．7Ma．该年龄的地质意义有二:1．阿希金矿赋矿围岩大哈拉军山组火山岩形成于晚泥盆世,而不是前人普遍认为的早石炭世或三叠—侏罗纪;2．阿希金矿成矿时代为晚古生代早期,介于363．2±5．7Ma到早石炭世维宪期。

西天山昭苏东南部阿登套地区大哈拉军山组火山岩及花岗岩侵入体的地球化学特征、时代和构造环境

西天山昭苏东南部阿登套地区大哈拉军山组火山岩主要由玄武质安山岩组成,具有富集大离子亲石元素、亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti)、稀土元素高度分馏的特征。这些玄武安山岩被一些钾长花岗岩和花岗斑岩脉体侵入。钾长花岗岩脉为准铝质,含有较高的Na2O+K2O、轻稀土元素、Zr、Nb、Y含量和较高的FeOT/MgO及Ga/Al比值。两类花岗岩均亏损Ba、Sr、P、Ti和Eu。钾长花岗岩和花岗斑岩给出的Laser-ICPMS锆石U-Pb年龄分别为354.2±2.3Ma和339.5±2.3Ma,表明其围岩即大哈拉军山组火山岩的形成时代不晚于早石炭世早期。综合野外地质观察、区域地质构造以及上述岩石的地球化学特征和时代,我们认为西天山昭苏南部大哈拉军山组火山岩及侵入其中的早石炭世A型花岗岩脉可能形成于活动陆缘弧后拉张环境。

西天山阿吾拉勒一带大哈拉军山组火山岩地球化学特征及构造环境分析

新疆阿吾拉勒山—带大哈拉军山组火山岩是陆缘弧构造环境，通过研究，测区火山岩具高K、高Al和低碱、低Ti的特点；微量元素地球化学组成与典型火山（岛）弧环境玄武岩的地球化学组成一致；稀土总量97．89×10^-6～222．87×10^-6，平均含量为140．71×10^-6，具轻稀土亏损，重稀土富集特点；各种构造环境判别图解表明，大哈拉军山组火山岩位于靠大陆边缘的岛弧区，大哈拉军山组火山岩记录了西天山阿吾拉勒地区在早石炭世处于板块俯冲碰撞环境的重要信息。

新疆西天山大哈拉军山组的沉积环境及其与成矿的关系

早石炭世大哈拉军山组是西天山地区与成矿关系密切的地层之一,查明其古沉积环境,对于区域找矿规律的研究、找矿方向的确定具有十分重要的意义。根据沉积、构造、古生物、流体等的研究,对大哈拉军山组火山岩的沉积环境进行了讨论,指出大哈拉军山组为陆相喷发的产物。通过地层微量元素特征的对比研究,发现微量元素在围岩、蚀变岩、矿石三者间有规律地变化,认为大哈拉军山组是阿希型金矿的主要矿源层。

西天山乌孙山地区大哈拉军山组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其构造环境

西天山乌孙山地区大哈拉军山组由玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩及相应的火山碎屑岩组成,安山岩和流纹岩分布最广。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,火山活动喷发的安山岩与安山质晶屑凝灰熔岩分别形成于353.9Ma±6.5Ma和356.3Ma±4.4Ma,属于早石炭世早期。通过区域对比,西天山大哈拉军山组的火山岩浆作用显示从伊犁中天山板块南北缘向伊犁盆地内部逐渐变年轻的特点,且火山岩喷发时代差别不大(约40Ma)。岩石地球化学研究表明,火山岩属钙碱性系列,富集轻稀土元素,相对亏损重稀土元素。中性火山岩富集大离子亲石元素(如Cs、Rb、Th、U),而相对亏损高场强元素,具有明显的Nb、Ta、Ti负异常,显示出岛弧火山岩的特征;酸性火山岩相对富集Rb、Th、U、Ta等元素,具有明显的Ba、Sr、P、Eu、Ti等元素的负异常。综合伊犁-中天山板块南缘的构造演化特征,认为大哈拉军山组形成于活动大陆边缘环境,产在板块俯冲-碰撞的最后阶段。

西天山乌孙山地区大哈拉军山组碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义

西天山伊犁地区广泛出露的大哈拉军山组火山-沉积岩系,是研究西天山早石炭世古地理格局和天山古生代造山作用演化过程最为直接的载体。文章对西天山乌孙山地区大哈拉军山组砂岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。结果显示,其碎屑锆石206Pb/238U表面年龄分布范围较宽((321±2)^(435±2)Ma),按年龄及频率分布特征大致可以划分为2组:321~372 Ma和395~435 Ma。结合锆石的矿物学特征、CL图像特点及乌孙山区域地质资料,初步获得以下认识:(1)西天山乌孙山地区大哈拉军山组沉积时代不晚于早石炭世晚期;(2)所研究砂岩的碎屑物质主要来源于乌孙山及南部那拉提山相关的火山岩浆岩;(3)西天山造山带在中—晚泥盆世期间经历了一次重要的洋陆转换事件。早石炭世以后,进入后碰撞裂谷伸展演化阶段,因此大哈拉军山组火山-沉积岩系形成后碰撞伸展构造环境。

新疆西天山大哈拉军山组火山岩岩石化学特征及地质意义

下石炭统大哈拉军山组主要分布于西天山伊犁盆地,不整合在志留纪地层或老地层之上,其上被阿克萨克组角度或平行不整合覆盖.火山岩组合为玄武岩、安山岩、流纹岩及安山岩、流纹岩组合,以安山岩发育为特征.玄武岩属岛弧拉斑玄武岩和钙碱性系列,属太平洋型钠质类型,稀土、微量元素显示具岛弧特征,大地构造位置为岛弧中心靠近大洋一侧,与南侧那拉提晚泥盆—早石炭世侵入岩共同组成火山弧,同为古亚洲洋向北俯冲的产物.

西天山大哈拉军山组火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其构造意义

新疆早石炭世大哈拉军山组火山岩由西向东表现出由早到晚的演化规律。伊宁县博尔博松河孟玛热勒林场附近大哈拉军山组底部的英安质晶屑岩屑凝灰岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为359±2Ma,表明西天山西段该组底界时代为晚泥盆世末期—早石炭世之间。岩石地球化学数据统计表明,大哈拉军山组火山岩主要受岩浆结晶分异作用控制,是泥盆纪末期—石炭纪时期洋壳消减、壳幔混熔的产物。其岩石组成、时空分布的变化与天山洋由西向东的俯冲―碰撞过程相对应,不需要对其进行解体。

新疆特克斯东南大哈拉军山组玄武安山岩地球化学特征:岩石成因和构造背景探讨

特克斯东南大哈拉军山组玄武安山岩具有钙碱性火山岩的地球化学特征,Nb、Ta等高场强元素强烈亏损,强不相容元素比值明显不同于原始地幔、亏损地幔和富集地幔而倾向于地壳,具有岛弧火山岩的特点,与新源县南及其东部大哈拉军山组火山岩一起指示了西天山在早石炭世-晚石炭世处于汇聚而不是伸展的大地构造背景。与岛弧作用有关的俯冲沉积物的交代作用是其源区受改造的最主要方式,岩浆演化以包括橄榄石、单斜辉石在内的分离结晶作用为主。

西天山科克苏河大哈拉军山组火山岩形成年代和岩石地球化学特征

大哈拉军山组在西天山地区广泛分布,其建组剖面沿科克苏河上游出露,剖面总体反映出由陆相向海相转变的递进伸展、直至大规模火山喷发的沉积-火山喷发序列。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测定结果表明:大哈拉军山组玄武安山岩形成于358.9Ma±2.3Ma,属早石炭世初期岩浆活动的产物。岩石地球化学特征显示此套以钙碱性为主的火山岩具有弱的负Eu异常和轻稀土元素富集的球粒陨石标准化分配样式,微量元素原始地幔标准化图解明确显示有大离子亲石元素富集和高场强元素的亏损,呈现出Nb-Ta-Ti的负异常,与受地壳混染的大陆裂谷火山岩地球化学特征较为相似。Zr-Zr/Y环境判别图也表明其可能形成于板内伸展环境。结合科克苏河地区大哈拉军山组火山-沉积地层的层序特征,认为研究区大哈拉军山组火山岩应形成于板内裂谷环境,同天山古生代洋盆最终闭合后区内岩石圈剧烈拉伸作用密切相关。

西天山吐拉苏盆地大哈拉军山组火山岩地球化学特征及构造意义

吐拉苏盆地大哈拉军山组由两组火山岩组成,一组为玄武安山岩、安山岩,SiO2含量介于54.8%～59.4%之间,另一组为流纹岩,SiO2含量为70.6%～74.1%,两组岩石具有相似的稀土和微量元素分配型式,均富集U、Th、K、Pb,而亏损Nb、Ta和Ti,同时两组岩石的一些微量元素对比值基本一致,表明流纹岩是本区玄武安山质岩浆结晶分异形成,初始岩浆可能是由受俯冲流体交代的地幔部分熔融,同时岩浆上升过程中受到上覆地壳混染作用。根据岩石地球化学特征,结合区域大地构造位置及大哈拉军山组形成的时间分析,推测吐拉苏盆地大哈拉军山组形成于大陆边缘岩浆弧。

西天山乌孙山一带大哈拉军山组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年

西天山乌孙山一带广泛分布大哈拉军山火山岩,对其下段下部肉红色流纹质玻屑弱熔结凝灰岩和上部褐色英安岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析,得到(353.3±3.5)Ma、(344±6)Ma年龄,证实了乌孙山一带大哈拉军山组火山岩形成于早石炭世.

西天山早石炭世构造环境:大哈拉军山组底部沉积地层学证据

西天山伊犁地区广泛出露早石炭世大哈拉军山组火山—沉积岩系,其内赋存了金、铁、铜等重要的金属矿床。但迄今为止,关于大哈拉军山组形成构造环境还存在很大的争议。通过区域地层对比,研究区大哈拉军山组与下伏地层之间存在区域性角度不整合接触关系。其底部自下而上依次发育砾岩、粗砂岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、碳酸盐岩、安山岩。沉积学和层序序列分析显示,该组底部的陆源碎屑岩建造组合形成于扇三角洲沉积环境,进一步可划分出扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲3个亚相,向上出现的碳酸盐岩形成于浅海碳酸盐岩台地环境。这种沉积物由粗到细、水体由浅到深,沉积环境由陆相变为海相的地层充填序列,反映了一种裂陷拉伸的动力学背景。因此,西天山早石炭世大哈拉军山组火山—沉积建造形成于后碰撞裂谷环境。

新疆特克斯县林场大哈拉军山组火山岩年代学研究

首次测得了大哈拉军山组立名剖面的同位素年龄，其４０Ａｒ／３９Ａｒ的等时线年龄为３２６．８５±１５Ｍａ，在７００℃、８００℃、８７０℃和９４０℃温度区的视年龄分别为３５９．４８±３８．８４Ｍａ，３４１．７１±５８．３９Ｍａ，３４９．０６±２７．５９Ｍａ和３３３．７２±２８．８４Ｍａ。这些年龄值清楚地说明，大哈拉军山组的火山岩形成于早石炭世，并且多数年龄值属早石炭世早期。最后讨论了与其有关的热事件。

西天山乌孙山地区大哈拉军山组火山岩形成的构造背景

大哈拉军山组火山岩是以火山碎屑岩为主夹少量熔岩的陆相火山岩,属海陆交互相沉积环境。火山岩中的玄武岩具有低硅、高Al,Ca,K2O/Na2O比值及富铁镁矿物质矿物特征,属碱性玄武岩系列。玄武岩的Mg#0.34～0.69,平均为0.53,低于原生岩浆Mg#的范围而大于地壳物质Mg#值。微量元素含量大于下地壳平均值而高于上地壳平均值,总体表现为富集Rb,Th,U,Ta,P,Ti,而过渡金属元素Cr,Ni,Co含量低,岩浆形成过程中有地壳物质的参与。研究表明,大哈拉军山组玄武质岩浆形成于板内裂谷环境,其形成可能与古天山洋俯冲板片在早石炭世垮塌有关。

西天山下石炭统大哈拉军山组底部角度不整合特征及其对天山古生代洋陆转换时限的约束

西天山广泛出露下石炭统大哈拉军山组火山-沉积岩系,其与下伏地层(前寒武纪结晶基底或前石炭纪褶皱基底)之间呈广泛的区域性角度不整合接触。通过对这些角度不整合面及大哈拉军山组底部冲洪积相碎屑岩或陆相火山岩特征的研究,认为该不整合面代表了一次强烈的褶皱、隆升造山事件;不整合面之上初始沉积物地层序列是天山石炭纪后碰撞裂谷盆地新一轮沉积旋回的起点。取自大哈拉军山组底部粗碎屑岩中夹层安山岩样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄为359±2.3Ma,这一年龄值不但限定了这一区域性角度不整合的形成时代,而且代表天山后碰撞裂谷盆地的开启时间。因此,天山古生代洋陆转换时限在晚泥盆世—早石炭世之交,随后,天山造山带进入后碰撞裂谷演化阶段。

西天山特克斯县北乌孙山大哈拉军山组火山岩地球化学特征及构造意义

对西天山特克斯西北乌孙山中部地区出露的火山岩进行了地球化学研究,结果表明玄武岩、安山岩均为拉斑质火山岩,LREE较富集[（La/Yb）N介于3.44～11.36之间],具有弱的Eu负异常（δEu=0.79～1.13）,安山岩与流纹岩明显富集强不相容元素（如Cs、Rb、Ba、Th、U）和LREE.玄武岩与中酸性岩样品具有轻微的差异,但所有样品具有较明显的Nb、Ta、Ti负异常,并且除了活动性较强的元素（Cs、Rb、Ba）外,其余微量元素均接近于下地壳的含量,（Th/Nb）N介于2.02～8.12之间,（Nb/La）N介于0.40～0.45之间,远远小于1,La/Ba值低（0.01～0.07）,Ba/Nb值高（90～410）; Zr/Nb值平均为16.48,最为接近原始地幔（15.71）的比值;而Ta/Nb、Hf/Ta、Th/Yb值平均为0.10、3.77、0.64,较为接近上地壳（0.10、3.50、0.48）的比值,Zr含量大于90×10^-6,Zr/Y值在4左右,显示了板内玄武岩的特征.结合区域上地质特征,认为该地区在石炭纪时碰撞结束进入碰撞后伸展阶段,局部具有裂谷化特征.样品的Nb、Ta、Ti负异常应为地壳混染引起,火山岩的形成环境为碰撞后伸展的构造环境.

西天山大哈拉军山组火山岩地球化学特征及地质意义

新疆阿吾拉勒山一带下石炭统大哈拉军山组是由火山熔岩和火山碎屑岩组成,为钙碱性系列的火山岩建造。岩石化学及地球化学的各种参数和图解均证实,其形成于陆缘岛弧环境。大哈拉军山组火山岩记录了阿吾拉勒地区早石炭世是由沟—弧—盆组成的板块俯冲碰撞的重要信息。

西天山尼勒克一带大哈拉军山组火山岩地球化学特征及构造意义

对西天山尼勒克一带大哈拉军山组流纹岩类研究表明,岩石具富硅(SiO_2=70.78%~76.85%)、富铝(Al_2O_3=11.05%~15.54%)、富碱(K_2O+Na_2O=7.87%~9.71%)、贫钙(CaO=0.16%~1.42%)、低钛(TiO_2=0.08%~0.41%)特征,属钙碱性低钛流纹岩类。稀土元素总量较低(∑REE=50.77×10^(-6)~88.77×10^(-6)),稀土分布模式为轻稀土富集右倾型,铕负异常明显(δEu=0.59~0.81),相对富集Rb,Th,K等大离子亲石元素,亏损Nb,Ta,Ti等高场强元素,具较高的Rb/Sr、Nb/Ta和Th/Ta比值和较低的Ti/Zr、Ti/Y及Ta/Yb比值,表明其可能为上地壳部分熔融产物,同时具大陆边缘弧亲缘性。结合区域构造演化,认为伊犁地块北缘早石炭世处于大陆边缘弧环境。