西准噶尔阿克布拉克地区晚泥盆世朱鲁木特组火山岩地球化学锆石U-Pb年代学特征及地质意义

西准噶尔阿克布拉克地区晚泥盆世朱鲁木特组火山岩地球化学锆石U-Pb年代学特征及地质意义

总结，结合地球化学判别图解与参数，讨论阿克布拉克地区晚泥盆世火山岩形成的构造环境及演化过程，为赛米斯台复合岛弧带演化特征提供可靠信息。

1 地质背景

研究区位于准噶尔弧盆系洪古勒楞-阿尔曼太蛇绿杂岩带与赛米斯台-三塘湖复合弧沟带的结合部，属北准噶尔地层区额敏-伊吾地层小区，区域上在这一地区主要以沉积岩、火山岩发育为特征（图1）。区内火山作用较强烈，火山岩主要发育在古生代地层中，其中，晚古生代泥盆纪主要为朱鲁木特组中基性火山岩-酸性火山岩组合[6]。其下部为火山岩组合，上部为碎屑岩组合。主要岩性有玄武玢岩、玄武岩、玄武质火山角砾岩、含集块火山角砾岩等火山熔岩夹英安质火山碎屑岩，岩石均发生不同程度的蚀变现象，与呼吉尔斯特组为断层接触，局部为不整合接触。其上与洪古勒楞组为整合接触。

2 岩石地球化学特征

2.1 主量元素地球化学

研究区朱鲁木特组火山岩中共采集5件全岩分析样品（表1，2）。朱鲁木特组火山岩SiO2含量为53.2%～55.47%，平均54.37%，Al2O3含量为17.70%～20.67%，平均含量18.93%，含量较高;全碱（K2O+Na2O）含量高，为6.10%～6.90%，平均6.48%，高于N-MORB的2.51%;TiO2含量偏低，为1.07%～1.24%（平均1.17）。较之MORB平均值（1.5%）、洋岛碱性玄武岩值（TiO2=2.63%）和大陆溢流玄武岩值（TiO2=1%）均低。MgO

含量较低，为2.21%～3.43%，平均2.77%，反映岩浆经历的结晶分异作用

较高。CaO含量为5.57%～7.6%，平均为6.49%;P2O5含量较低，为

0.4%～0.48%，平均0.44%。

与同类岩石相比，朱鲁木特组Al2O3、全碱含量偏高，TiO2、MgO含

量偏低，其他含量与之略低或相当，反映研究区火山活动各期次、各阶段

岩石成分的演化特征。该组火山岩SiO2测试值为53.2%～55.47%，平均54.37%，全碱（K2O+Na2O）含量为6.10%～6.90%，高于N-MORB的2.51%，为钙碱性岩石系列。在K2O-SiO2判别图中（图2），五个样品均落于高

钾钙碱性岩石系列区域内;在火山岩TAS图解中，朱鲁木特组火山岩样品

均落入S2区域（玄武质粗面安山岩区）样品均落入钙碱性-碱性区域，这

与K2O-SiO2图解结果基本吻合。

2.2 稀土元素和微量元素地球化学

朱鲁木特组火山岩稀土总量∑REE变化范围130.17×10-6～

161.23×10-6，∑LREE为112.13×10-6～140.85×10-6，∑HREE為

16.98×10-6～20.38×10-6，w（LREE）/w（HREE）为 6.22～8.10，（La/Yb）N值为5.41～8.33，表明轻重稀土存在明显分异。δEu为

0.89～0.99，具较弱的Eu负异常（表2，3）。朱鲁木特组火山岩稀土分

布型式均为轻稀土富集右倾型，弱亏损Er元素，（LREE/HREE>1;La/Yb

或（La/Yb）N>1），稀土分布图中相似斜率和近于平行的曲线特征表明本

组样品属于同源岩浆演化形成的火山岩（图3）[8-9]。

由微量元素蛛网图可知，本组火山岩样品相对富集大离子亲石元素（LILE），Rb，Ba，Th，U，相对亏损Nb，Ta等高场强元素，地壳重熔或

富Nb，Ta矿物的结晶分异可能是造成Nb，Ta亏损的原因（表4）[10]。

3 年代学特征

3.1 锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄

本次采集了区内安山岩为LA-ICP-MS锆石U-Pb测年样品。为确保锆石测年的准确性，采样位置均为区内新鲜的基岩露头，采样时有意避开了区内接触带、蚀变带及断裂构造破碎带，采集的样品受到蚀变作用程度较低，同时不含安山岩典型的气孔构造及杏仁体。锆石U-Pb测年在中国地质调查局西安地质调查中心完成测试。

从安山岩样品中选取锆石颜色为无色透明-浅黄色，锆石多为自形-半自形，形状多为粒状，锆石晶体长宽比约为2∶1，锆石粒径为50～

130μm。

在进行LA-ICP-MS锆石原位U-Pb定年时，避免锆石内部的裂隙及包裹体影响，选择了锆石晶形较好、内部较干净、环带相对清晰的锆石进行测定，阴极发光图像显示锆石环带宽而稀疏，且清晰，表明其为典型的岩浆锆石[7]。

在安山岩中获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为（363.0±5.0）Ma，MSWD=0.86（95%置信度）（图4），为晚泥盆世火山岩无误。

3.2 古生物学特征

通过野外实地调查，在朱鲁木特组砂岩夹层中发现了大量植物化石（图5），经南京古生物所鉴定为晚泥盆世典型植物化石，阿弗兰斯冷岸蕨SvalbadiaavalinesisnaStockmans、菱形拟鳞木LepidodendropsisrhoncbicaDou。此外，在平行不整合于该套地层之上的洪古勒楞组中产有丰富的晚泥盆—早石炭世动物化石。因此，其归属应为晚泥盆世。

4 构造环境分析

阿克布拉克地区朱鲁木特组火山岩组合主要为一套中基性-酸性火山岩，岩性主要为安山岩、玄武岩、流纹英安岩、英安质火山碎屑岩。岩石

化学分析结果表明，朱鲁木特组火山岩样品均为钙碱性-碱性系列。轻重

稀土之间分异明显。δEu为0.89～0.99，具较弱的Eu负异常，说明朱鲁

木特组火山岩形成于活动大陆边缘环境[11-12]。总体构造背景与俯冲造

山作用有关[13]。朱鲁木特组火山岩相对富集大离子亲石元素（LILE）、Rb、Ba、Th、U，相对亏损Nb、Ta等高场强元素，地壳重熔或富Nb、Ta

矿物的结晶分异可能是造成Nb、Ta亏损的原因。

朱鲁木特组火山岩在玄武岩TFe/MgO-TiO2成因图解中（图6-a），

样品多数落在IAT区域（岛弧拉斑玄武岩区），在AdakiteSr/Y-Y图解中（图6-b），样品均落在了经典岛弧岩石区，说明朱鲁木特组火山岩为与

俯冲作用有关的岛弧火山岩[14]。

综上所述，研究区出露的朱魯木特组火山岩以钙碱性-碱性系列为主，岩石相对富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U，相对亏损Nb、Ta等高场

强元素，具岛弧火山岩特征。结合区域地质特征及构造环境判别图解，认

为朱鲁木特组火山岩为活动大陆边缘岛弧带的构造环境。总体构造背景与

俯冲造山作用有关。

5 结论

（1）朱鲁木特组火山岩主要为一套中基性-酸性火山岩，岩性主要为

安山岩-玄武岩-流纹英安岩-英安质火山碎屑岩组合，岩石地球化学特征

表明，该组火山岩具富铝、贫镁的特征，属于钙碱性系列岩石，富集轻稀

土和大离子亲石元素（Rb，Ba），亏损高场强元素（Nb，Ta）。

（2）通过古生物化石样品鉴定成果以及LA-ICP-MS锆石原位U-Pb测年结果表明，西准噶尔阿克布拉克地区朱鲁木特组火山岩形成年龄为（363.0±5.0）Ma，时代为晚泥盆世。

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Abstact：PaleozoicvolcanicrocksdevelopedintheWesternJunggararecriticalfor theunderstandingofregionalevolutionhistoryduringthisperiod.Paleo fossilidentificationandLA-ICP-MSzirconin-situU-PbdatingshowthatthevolcanicrocksofZhulumuteFormationwereformedat ac.363Ma.VolcanicrocksinZhulumutegrouparerichinAl2O3contentsbutd epletedMgOcontents，resemblingthiscalcalkaline-subakalinevolcanicseries.Inaddition，ZhulumuterocksshoweichedLREE，large-ionlithophileelement＼

（LILE），butdepletedNb，Ta，Ti，highfieldstrengthelements （HSFE），typicalofthosevolcanicrocksincontinentalarcs.

Keywords：WesternJunggar;Zhulumute;Geochemistry;ZirconLA--ICP-MSU-Pbdating