西准噶尔克拉玛依岩体中多种岩浆混合产物的矿物成因及岩浆混合过程的反演

Abundant minerals of magma mixing consist in multiple products of magma mixing, which providing an important path to study the process and thermodynamics of magma mixing. The multiple products of magma mixing(magma mixed rocks, flow structures, mafic microgranular enclaves and synplutonic mafic dykes) in Karamay intrusion are the subjects investigated of this item which study the mineral genetics of the dissolution texture, reverse zoning, disequilibrium assemblage and quenching crystals in them by the analysis method of the micro-area structure and micro-area chemical in minerals, we discusses the chemical diffusion and crystal migration between melt and crystals in different process of magma mixing, and reveal the source characteristics, time of stage and the process of magma mixing, in order to providing the scientific basis on deeply understanding the detailed process of thermodynamics in magma mixing, and establishment the model of the evolution characteristics and interaction of different magmatic magmatic in different stage of magma mixing, through above analysis, we also study the source characteristics and forming process of the late Carboniferous and early Triassic granites, and finally provide important information of crust-mantle interaction, dynamic mechanism and geological evolutionary history of West Junggar.

多种岩浆混合产物中发育着丰富的岩浆混合成因矿物，为深入研究岩浆混合作用过程及其热力学提供了重要窗口。本项目拟以西准噶尔克拉玛依岩体中发育的多种岩浆混合产物（岩浆混合岩、岩浆条带、微细粒镁铁质包体和同深成岩墙）为研究对象，利用矿物微区结构和微区化学分析方法，对其中具溶蚀结构、不平衡结构、不平衡组合和淬冷结晶等多种矿物进行精细的矿物成因学研究，讨论岩浆混合不同阶段中熔体与晶体的化学扩散和晶体迁移规律，揭示岩浆混合作用中端元性质、混合期次以及相互作用过程，为更深入细致地认识岩浆混合作用热力学过程提供科学依据。建立岩体形成过程中不同阶段岩浆端元演化特征以及相互作用的模式，探讨西准噶尔地区晚石炭-早二叠世花岗岩的源区性质以及成因过程，为研究该地区壳幔相互作用过程、动力学机制以及地质演化历史提供重要信息。

西准噶尔克拉玛依岩体发育大量岩浆混合岩、微细粒镁铁质包体和同深成岩墙群，项目以丰富、典型的岩浆混合现象为突破口，针对拟解决的关键地质问题，通过岩石学、矿物学、岩石地球化学和同位素学的系统分析，全面研究了岩浆混合的端元性质、组份特征、形成时代、岩浆混合作用期次和精细过程，探讨了熔体与晶体的化学元素扩散和晶体迁移规律，较好的达到了预期目标。通过矿物的电子探针和背散射图像分析，寄主岩石中发育具溶蚀带和多峰式反环带的斜长石、具辉石反环带的角闪石、具生长环带的辉石和它形—水滴状辉石，镁铁质包体中具溶蚀边和双峰式反环带的斜长石斑晶、具生长环带的角闪石斑晶和具中空结构的磷灰石等岩浆混合成因矿物，揭示在岩浆演化过程中至少经历了三次高温基性岩浆注入并导致岩浆混合的发生，其强度和持续时间具有逐渐减弱变短的趋势，并且锆石、斜长石、角闪石和辉石具有相互迁移的特征。通过锆石微区结构和Hf-O同位素分析，显示二长花岗岩和微细粒镁铁质包体中锆石δ18O值变化较大，分别为4.72‰～7.41‰和4.84‰～7.67‰，结合锆石形态结构，两者均发育两种锆石：①壳源特征锆石：短柱状具明显震荡环带锆石，核部δ18O值加权平均值分别为6.56‰、6.67‰，幔部和边部δ18O值降低；②幔源特征锆石：长轴—针状锆石，核部δ18O值加权平均值分别为5.32‰、5.53‰，边部δ18O值升高，指示寄主岩石和包体中锆石曾发生相互迁移，因此锆石U-Pb年龄计算应剔除各自异源锆石，重新厘定二长花岗岩和镁铁质包体的SIMS锆石U-Pb年龄为313.1±3.9Ma和312.5±9.8Ma，结果可信度更高。二长花岗岩和包体中锆石εHf(t)值变化也较大，但短柱状和长柱状—针状锆石的不同位置εHf(t)值均较为相似，表明岩浆混合过程中Hf同位素扩散速率高于O同位素。通过对岩石地球化学的分析，克拉玛依岩体岩浆混合过程中元素的活动性（扩散系数）由大到小为：Na2O→ K2O→Al2O3→MgO和Ca2O，微量元素为Ba→Sr和U→Th→Cr。通过系统研究，克拉玛依岩体形成于晚石炭世，其源岩以壳源岩浆为主，存在大量地幔岩浆的参与，是多期次壳—幔岩浆混合作用的产物，主微量元素、Sr-Nd同位素以及锆石Hf同位素均发生了复杂的元素扩散作用，这为普遍具高的εNd(t)值和εHf (t)值的西准噶尔花岗岩成因研究提供新的思路。