阿尔泰南缘晚古生代高钾高硅熔结凝灰岩的地球化学特征及其成因

本项目拟通过系统的岩石学、矿物学、元素和同位素地球化学、同位素年代学以及包裹体地球化学的综合研究，进一步确定阿尔泰南缘高钾高硅熔结凝灰岩的存在，阐述其岩石学和地球化学特征，揭示其形成的地球化学动力学背景及其成岩物质来源，从成岩物质来源角度探讨高钾高硅熔结凝灰岩的形成机制；利用电子探针、LA-ICP-MS等微区微束分析手段对单个熔融包裹体及流体-熔融包裹体进行物质组份分析，从岩浆演化角度探讨高钾高硅熔结凝灰岩的形成机制；通过各类火山岩的全岩Rb-Sr、Sm-Nd、长石单矿物Pb及锆石单矿物Hf同位素及单颗粒锆石U-Pb定年的对比研究，确定各类火山岩形成的时序关系，揭示不同岩石成岩物质的源区特征，进而论述不同类型火山岩的形成构造环境、成岩机制及其相互关系；以高钾高硅熔结凝灰岩的发现为突破口，论述阿尔泰南缘泥盆纪岩浆活动的动力学背景，探讨该地区晚古生代早期的大地构造格局。

新疆北部阿尔泰南缘康布铁堡组酸性火山岩分布在麦兹、克朗、冲呼尔以及阿舍勒等火山-沉积盆地，是许多铁矿、铜锌矿以及铅锌矿的赋矿围岩。通过岩石学和地球化学的研究，我们从克朗和麦兹火山-沉积盆地的下泥盆统康布铁堡组地层的火山岩中，区分出三种不同的火山岩：钾质流纹岩、钠质流纹岩和钾-钠质流纹岩，其中钾质流纹岩与该区铅锌矿化关系密切。其岩石化学成分的特征为过铝质的(A/CNK=1.01-1.36)、高硅(SiO2=69%-80%)、高钾(K2O=5%-11%)、高钾钠比值，并富集大离子亲石元素(Rb,Ba,K,La)，亏损高场强元素(Nb,Ta,Ti,P)和低的Nb/Y比值，以及富LREE和亏损Eu的REE分布模式; 钾、钠质流纹岩具有高硅（SiO2=73%-82%）、高碱（总碱=4%-7%）和过铝质（A/CNK>1）的特征。岩石化学分析结果证明研究区在时间和空间上紧密共生的钾质流纹岩、钠质流纹岩和钾-钠质流纹岩同属于高碱、高硅、低钙、过铝质的钙碱性岩系,并具有相似的稀土元素分配模式和同样亏损高场强元素的地球化学特征,暗示它们的原始岩浆是上地壳部分熔融的产物。钾质流纹岩富集Rb、Ba、Pb，钠质流纹岩则富集Sr，它们可能是上地壳部分熔融形成的高挥发分酸性岩浆液态不混溶的产物。此外，三种流纹岩Sr和Nd同位素相似，分别为87Sr/86Sr = 0.7074—0.7351，143Nd/144Nd = 0.512199—0.512345,具有上地壳来源的特征，说明其岩石成因与上地壳的部分熔融作用有着密切关系。.SHRIMP锆石U-Pb定年获得阿尔泰南缘麦兹和克朗盆地内钾质流纹和钠质流纹岩的年龄分别为400.88.4Ma（Mean：394.87.9Ma）和402.26 Ma（Mean：396.85.1Ma），LA-ICP-MS 锆石U- Pb 定年法, 获得的钾质-钠质流纹岩的LA-ICP-MS的锆石U-Pb年龄分别为396.7±1.4Ma和394.0±6.0Ma，锆石U-Pb年龄峰期在400Ma左右,表明为早泥盆世岩浆活动的产物，进一步表明阿尔泰造山带火山岩主要形成于晚古生代早期,。本区钾、钠质流纹岩的原始岩浆是由进入上地壳内高位岩浆房的玄武岩浆的底侵作用导致其上部地壳近固相线的低熔组分发生部分熔融的产物。