东准噶尔北部哈旦逊辉长岩-碳酸岩杂岩的成岩机制和源区示踪

以申请人在东准噶尔北部新近发现的哈旦逊辉长岩-碳酸岩杂岩等三个辉长岩/辉绿岩体为研究对象。根据碳酸岩的Sr含量、C同位素组成、组构和矿物组合，确认其岩浆结晶成因。依据Nd、Sr同位素组成，确定两类岩石是否同源。查明碳酸岩熔体与共轭的硅酸盐熔体的氧同位素平衡状况和微量元素配分，结合碳酸岩的类型及其与辉长岩/辉绿岩的野外关系和组构，阐明成岩机制(不混溶分离±堆晶作用)。对比哈旦逊杂岩与各种地幔组分、大陆和海洋碳酸岩、显生宙海洋沉积碳酸盐的Pb-Nd-Sr同位素组成。对比辉长岩/辉绿岩与MORB和HIMU、EM1来源的玄武岩，以及哈旦逊碳酸岩与大陆和海洋碳酸岩的微量元素组成。对比含与不含碳酸岩的三个岩体的微量元素和同位素组成。从不同于富碱花岗岩的新视角审视东准噶尔北带早二叠世岩浆杂岩的源区组成，回答后者与中带和南带富碱花岗岩在源区组成上的异同，及其与西伯利亚和/或塔里木大火成岩省/地幔柱的关系。

本项目按照原计划进行，圆满达到了预期目标。回答了哈旦逊碳酸盐的成因这一关键问题。. 在新疆北准噶尔哈旦逊，中泥盆统北塔山组上亚组主要由玄武岩构成，不含碎屑岩，但是，夹有碳酸盐薄层。这打开了一个窥视地幔向海洋同位素输入的窗口，估价玄武岩浆来源的流体和海水在海相碳酸盐形成中的作用。鉴别和查明了三型碳酸盐薄层及其寄主玄武岩的关系。对三型玄武岩和碳酸盐中的方解石单矿物进行了系统配套的岩相学、矿物化学、主微量元素和C-O-Sr-Nd同位素研究。II型碳酸盐与其寄主玄武岩具有清楚规则的界限，沿界限可见微弱矽卡岩化。I型碳酸盐发育透入性的矽卡岩化，已经不具完整的玄武岩薄层和包裹体，仅剩斜长石及其颗粒间隙的方解石。I–II过渡型玄武岩和碳酸盐仍具备相对清楚的界限，但是，玄武岩中可见填隙状方解石，单斜辉石发生明显蚀变，矽卡岩化从界限处延伸到碳酸盐薄层内部。哈旦逊碳酸盐中方解石的Sr含量介于377–2269 ppm，平均值为1131 ppm，稀土元素含量介于34.4–74.2 ppm，球粒陨石标准化的La/Yb比值介于27.4–237，这些参数介于岩浆碳酸岩和海水沉积碳酸盐之间。I型和I–II过渡型碳酸盐中方解石比II型碳酸盐中方解石具有明显偏低的87Sr/86Sr初始比和delta 13C以及明显偏高的epsilon Nd (t)，三型方解石构成线性相关。上述特征说明哈旦逊碳酸盐是从寄主玄武岩浆来源的流体与海水混合的混合流体中沉淀的。在哈旦逊碳酸盐的delta 13C-delta 18O协变图上进行了定量模拟，证实了这一推论。哈旦逊碳酸盐的大部分样点为混合双曲线p = 0.1拟合（p = 岩浆流体C的含量/海水C的含量）。岩浆流体的摩尔分数如下：0.7–0.8(II型)，0.85(I–II过渡型)，0.85–0.9(I型)。更为丰富的岩浆流体在较高温度下较早地从I型然后I-II过渡型最后从II型寄主玄武岩浆中的出溶导致了上述变异。. 本项目研究表明，从海洋玄武岩浆出溶的岩浆流体富Sr和轻稀土(Nd)，直接向海水输出Sr、Nd、O和CO2，导致海水具有原始的同位素组成，这平衡了大陆向海水的同位素输入。哈旦逊碳酸盐的Nd-Sr同位素线性趋势的一端外推到哈旦逊玄武岩，另一端外推到南大西洋海水，说明北准噶尔洋盆规模有限，从而接受来自周边微陆块的输入，或者说明洋盆中存在微陆块