西天山碰撞后基性侵入体岩石学和地球化学研究

西天山出露的晚石炭世－三叠纪(?)基性岩体侵入晚泥盆世－石炭纪陆缘弧的火山－沉积地层。这些岩体的形成时期对应着碰撞后的伸展阶段。碰撞后基性侵入体具有与岛弧岩浆岩截然不同的成矿属性。针对西天山碰撞后基性侵入岩研究的薄弱环节以及这类岩体具有的重要地质和找矿勘探价值，本项目选择小哈拉军山、哈拉达拉和骆驼沟三个出露面积较大的辉长岩体作为主要研究对象（同时对比研究类似的出露规模较小的侵入体），在系统开展岩石学研究的基础上，厘定岩体的形成时代，分析岩石的微量元素和Sr－Nd－Hf同位素地球化学特征，研究岩浆源区的地球化学性质和岩浆起源。通过深入研究碰撞后基性侵入体的岩石学和地球化学特征，并与形成时代早于这些侵入体的晚泥盆世－石炭纪岛弧火山岩进行对比分析，建立西天山晚古生代岛弧以及随后的碰撞后时期的岩浆活动谱系，探讨岩浆源区的地球化学性质及其时空变化规律。

按照国家自然科学基金委批准的研究计划，我们开展了本项目研究，达到预期目标。发表学术论文9篇（其中6篇SCI）。培养博士研究生1名，硕士研究生2名。在开展三次系统野外地质调查和采集样品的基础上，对典型样品进行电子显微镜研究、La-ICPMS、锆石SIMS、SHRIMP和微量元素地球化学分析等，获得大量高精度地球化学数据。取得的主要成果包括：（1）在小哈拉军山辉长岩中识别出原生方解石，这些方解石与长石、单斜辉石或黑云母平衡共生。该岩体富集轻稀土元素，亏损重稀土元素，Eu异常不明显，是碳酸盐化地幔极低程度部分熔融的产物，斜长石堆晶过程对岩浆演化起重要作用。（2）研究糜棱岩化过程对花岗岩中锆石的影响，剪切带发育过程中，流体会交代岩浆锆石，破坏岩浆锆石的U-Pb年代学系统，导致其U-Pb定年结果的不确定性。在此基础上，结合Sr-Nd-Hf同位素地球化学研究，论述了热液锆石的成因。（3）在哈拉达拉辉长岩的辉石中发现出溶结构，在该侵入体的磁铁矿－辉石脉中也发现了辉石的出溶结构，表明在岩浆演化早期，存在一次明显富集磁铁矿的岩浆过程。研究哈拉达拉岩体的Sr-Nd同位素和微量元素地球化学组成。（4）在科桑溶洞地区首次厘定出新元古代片麻状白云母花岗岩（752.3+/-5.1Ma）以及侵入其中的早奥陶世花岗岩（481.1+/-4.4Ma），并论述其成因。（5）基于P-T-fO2计算和分析，确定科桑溶洞地区海西期花岗质岩石侵位到距离古地表约9 - 15km的位置。该岩石富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，类似于大陆岛弧岩浆的地球化学特征。（6）在那拉提山一带识别出岩浆侵入活动的五个高峰期：480Ma、410-445Ma、345Ma、320Ma和295Ma，分别对应Terskey洋俯冲阶段、古南天山洋早期俯冲阶段、晚期俯冲消减阶段、同碰撞阶段和碰撞后阶段。