塔里木大火成岩省溢流玄武岩与辉绿岩墙的岩浆源区与演化

Previous studies have revealed that both the flood basalts and mafic dykes of the Tarim large igneous province (TLIP) can be divided into two subgroups based on their distinct geochemical characteristics: one is chemically and isotopically more enriched than the other. Flood basalts and mafic dykes are the two most widely distributed rock types in the TLIP. Therefore, the petrogenesis of these two rock types can provide critical constraints on the deep geological and geodynamic processes related to the TLIP magmatism. Over the last decade, a lot of debates have been going on around the petrogenetic model of flood basalts, while discussions on the petrogenesis of mafic dykes are rarer. Previous studies primarily examined the whole rock compositions of flood basalts and mafic dykes. In this study, we plan to apply in situ analyses of the major element, trace element and Sr-Nd-O isotope compositions of phenocrysts and melt inclusions. This information, combined with the petrology, Sr-Nd-Pb-Hf-Mg isotope composition and element geochemistry of whole rocks, will be used to study the mantle source characteristics and magmatic evolution processes of TLIP flood basalts and mafic dykes. On this basis, we will discuss the deep geological and geodynamic processes related to the TLIP magmatism, and try to establish a consensus model for the genesis and evolution of the TLIP.

前人研究发现，塔里木大火成岩省（TLIP）的溢流玄武岩与辉绿岩墙都可以根据微量元素和同位素组成的不同而分别划分为相对富集和相对亏损的两大类。作为TLIP中最为发育的两种岩性，溢流玄武岩与辉绿岩墙的岩石成因对TILP岩浆作用所反应的深部地质过程具有重要的指示作用。前人已对玄武岩的成因进行了大量研究，并提出了多个不同的成因模型；而对辉绿岩的成因研究较少。区别于前人主要基于岩石全岩地球化学特征的研究，本项目拟着重通过对岩石中斑晶和斑晶中熔融包裹体的主微量元素和Sr-Nd-O同位素的微区原位分析，并结合全岩岩石学、Sr-Nd-Pb-Hf-Mg同位素与元素地球化学等信息，来查明TLIP溢流玄武岩和辉绿岩墙的岩浆源区特征和岩浆演化过程。并在此基础上，分析TLIP岩浆作用所反应的深部地质过程，尝试建立一个自洽的大火成岩省成因和演化模型。

塔里木大火成岩省是我国继峨眉山大火成岩省之后发现的又一大火成岩省，其镁铁质岩石分布的面积超过25万平方公里。溢流玄武岩和辉绿岩是其中最为发育两种岩石类型，其地球化学特征和岩石成因对于探讨塔里木大火成岩省的岩浆作用过程和深部动力学机制具有重要的指示意义。本论文对采自柯坪及巴楚地区的玄武岩和辉绿岩进行了详细的岩相学观察和地球化学分析（包括全岩主微量元素、Sr-Nd-Hf同位素），也对部分样品中的单斜辉石斑晶和斜长石斑晶进行了主微量元素微区原位分析。岩相学观察和地球化学数据证明了TLIP玄武岩和辉绿岩都经历了明显的分离结晶作用，其中玄武岩喷发前主要经历了斜长石分离结晶，辉绿岩侵位前主要经历了单斜辉石分离结晶。这些岩石所含的斑晶化学成分并不与其寄主岩石相平衡，而是早前的基性岩浆发生分离结晶和堆晶作用后，剩余岩浆在上升过程中通过岩浆混合作用而捕获的。这说明塔里木大火成岩省的深部岩浆活动具有多期次性。不同于前人主流观点的是，地球化学证据表明柯坪玄武岩经历了一定程度的地壳混染作用，对于这些岩浆的源区的同位素组成的推测，还需要细致的工作排除掉地壳混染的影响。它们的源区可能并没有之前以为的那么富集，有那么大的同位素组成变化。