西天山尼勒克地区晚古生代基性岩脉的岩石成因及动力学意义

Mafic dykes have important significances for tracing the deep mantle characteritcs, crust-mantle interaction processes and tectonic evolution. Voluminous Late Paleozoic mafic dykes occur in the Tarim and Junggar regions to the south and north of the Western Tianshan, respectively. However, the mafic dykes in the Western Tianshan have rarely been reported. The proposal aims at the mafic dykes and associated granitic dykes and granite plutons from the Nileke area in the Western Tianshan. Based on systematical field investigation on geological characteritcs (distributions and types) and indoor studies on mineralogy, petrology, element geochemistry, Sr-Nd-Pb-Hf isotope, precise zircon U-Pb and potassium-rich minerals 40Ar-39Ar age dating, as well as comparing to the Late Paleozoic dikes from adjacent areas, the geological, petrological and geochemical characteristics of these dykes will be summarized, and their petrogenesis will be discussed in detail. Taking into account the regional geological and magmatic rock data, the tectonic setting and geodynamic implications of these dykes will be further constrained, and the Late Paleozoic tectonic setting, mantle source, crust-mantle interaction and their implications for metallogenic setting of the Western Tianshan will also be discussed.

基性岩脉对于探讨深部地幔性质、壳幔相互作用和构造演化等方面具有重要的科学意义。新疆西天山以南的塔里木、以北的东-西准噶尔地区存在大量晚古生代的基性岩脉，但是，西天山地区则很少有基性岩脉的报道。本项目拟通过对西天山尼勒克地区的基性岩脉及共生的花岗质岩脉、花岗岩进行系统地野外地质（分布、类型）调查和室内矿物学、岩石学、元素地球化学、Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究以及锆石U-Pb、富钾矿物40Ar-39Ar精确定年，并与邻区晚古生代岩脉进行对比，深入剖析这些岩脉的地质、岩石、地球化学特征，分析其岩石成因。然后结合区域地质和岩浆岩的资料，进一步综合限定尼勒克地区岩脉的动力学背景或地球深部动力学过程，探讨西天山地区晚古生代的构造背景、深部地幔性质、壳幔相互作用过程及其对金属成矿背景的制约。

新疆北部的天山、准噶尔和阿尔泰造山带是中亚造山带的一个重要组成部分，发育大量的古生代岩浆岩，对于探讨增生型造山带造山过程和大陆地壳生长具有重要研究意义。本项目对西天山尼勒克地区的基性岩脉及共生的花岗质岩脉、花岗岩研究发现这些岩浆岩同时形成于晚石炭世(317–310 Ma)。基性岩墙具低的SiO2和高的MgO含量, 低的初始87Sr/86Sr 同位素比值值( 0.7048 – 0.7053),正的εNd(t) (+2.9 – +3.8) 和锆石 εHf(t) (+12.2 – +13.6)值。元素地球化学数据显示基性岩墙富集大离子亲石元素和亏损高场强元素，具有典型的岛弧岩浆特征。基性岩墙形成于俯冲板片流体交代的亏损地幔部分熔融所形成。花岗质岩石具有高的SiO2和低的MgO含量,与基性岩墙具有相似的Sr-Nd-Hf同位素特征，全岩εNd(t)和锆石εHf(t)分别为+2.9 – +3.8和+6.6 – +15.3。花岗质岩石形成新生玄武质下地壳的部分熔融。研究显示西天山晚石炭世的基性岩墙–花岗岩组合并不是形成于后碰撞的伸展环境，而是岛弧环境，很可能与俯冲的大洋岩石圈后撤有关。俯冲的大洋岩石圈后撤的伸展环境对西天山的晚石炭世的岩浆爆发事件具有重要作用。..同时，通过对尼勒克地区后碰撞基性岩浆岩的研究，揭示了西天山古造山带后碰撞过程下两期地幔置换过程：早二叠世时，地幔源区由亏损的软流圈地幔转换为富集的岩石圈地幔，可能与此时塔里木大陆地壳俯冲有关，塔里木大陆地壳俯冲同时导致了西天山岩石圈地幔的加厚；三叠纪时，富集的岩石圈地幔转换为亏损的软流圈地幔，可能与增厚的岩石圈地幔拆沉作用有关。通过对西天山地区古生代岩浆岩的系统总结，精确地确定了西天山造山带大洋初始俯冲和大陆碰撞两个关键过程的时间：南天山洋初始大洋俯冲在425Ma，南天山洋闭合和塔里木-伊犁中天山碰撞发生在300Ma。另外，通过对新疆北部阿尔泰、准噶尔和天山地区已有的岩浆岩的地质特征、年代学、地球化学的系统总结，揭示了新疆北部大陆地壳生长的非均一性和动力学过程。