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摘 要：选取西天山阿吾拉勒东段备战铁矿区出露的石炭纪火山岩为研究对象。通过对岩相学与主量、微量元素地球化学等方面的研究来约束其构造环境与岩浆源区性质。分析测试显示该地区火山岩多属中高钾钙碱性及橄榄玄粗岩系列，富集轻稀土元素及大离子亲石元素（Rb、Th、K等），亏损高场强元素（Nb、Ta、Ti等）。岩石组合及地球化学特征表明：该地区火山岩形成于活动大陆弧环境，其形成与早石炭世末期北天山洋盆向位于其南部的伊犁地块之下发生B型俯冲作用有关。另外，火山岩εNd（t）值介于0.73～4.33之间，显示岩浆源区具亏损地幔的属性，且母岩浆在演化过程中还经历有结晶分异作用以及陆壳物质混染作用。
关键词：地球化学；岩石成因；石炭纪；火山岩；大陆弧；西天山；新疆
中图分类号：P588.14；P595 文献标志码：A
Geochemical Characteristics and Petrogenesis of Carboniferous Volcanic
Rocks from Beizhan Iron Deposit of West Tianshan
ZHANG Bo1， JING De-long1， WANG Bang-yao1， JIANG Chang-yi1，2， ZHAO Zhen-gang3
（1. School of Earth Science and Resources， Changan University， Xian 710054， Shaanxi， China；
2. Key Laboratory of Western Mineral Resources and Geological Engineering of Ministry of
Education， Changan University， Xian 710054， Shaanxi， China； 3. No.11 Geological Party，
Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources， Changji 831100， Xinjiang， China）
Abstract： Carboniferous volcanic rocks are exposed in Beizhan iron deposit of the eastern Awulale， West Tianshan. The petrology and geochemistry characteristics of major and trace elements of Carboniferous volcanic rocks were studied to discuss the tectonic settings and petrogenesis of magmatic source. The results show that most of volcanic rocks belong to middle high-K calc-alkaline and shoshonite series； the characteristics include rich in LREE and LILE （Rb， Th and K， etc.）， and depleted in HFSE （Nb， Ta and Ti， etc.）. Rock association and geochemistry show that volcanic rocks form in active continental arc settings， which have a close correlation with the B-type subduction of North Tianshan oceanic basin towards the south beneath Yili plate during the Late Early Carboniferous. εNd（t） of volcanic rock is 0.73-4.33， suggesting that the origin magma comes from the depleted mantle. The parent magma has also experienced fractional crystallization and crustal contamination in the process of evolution.
Key words： geochemistry； petrogenesis； Carboniferous； volcanic rock； continental arc； West Tianshan； Xinjiang
0 引 言
位于中国新疆境内的西天山阿吾拉勒铁成矿带自西向东依次分布有式可布台、松湖、尼新塔格—阿克萨依、查岗诺尔、智博、敦德、备战等一系列与石炭纪火山作用有关的铁矿床，且绝大多数铁矿床赋存于石炭纪大哈拉军山组火山岩中[1-15]。该组火山岩在西天山地区分布范围广泛，不同区域内具有不同类型的岩性组合，学者们对其形成环境及其源区性质的认识尚有争议[16]。对该组火山岩构造环境的认识有：①与造山后岩浆作用有关的大陆裂谷环境[9，17-22]；②与地幔柱有关的裂谷环境[23]；③大陆边缘或岛弧环境[24-45]；④大陆减薄拉张环境[46]。对该组火山岩源区性质的认识有：①亏损地幔[5-6，10，14，30，40]；②富集地幔[26]；③地壳[47]。
西天山备战铁矿是该成矿带东段的一个大型火山岩型铁矿，其形成与石炭纪大哈拉军山组火山岩之间存在十分密切的时空及成因联系[4，7-10，22，47-53]。近年来，前人对备战铁矿区赋矿的石炭纪火山岩做了不同方面的研究工作，包括地质特征研究[4，7-10，22，48]、主量元素和微量元素地球化学研究[10，21，47]、Sr-Nd及Lu-Hf同位素地球化学研究[10，47]、锆石U-Pb同位素年代学研究等[29，47，54-55]。总体而言，由于研究手段、研究层次的不同，对该地区石炭纪火山岩的构造环境及源区性质取得的认识也不尽相同。就其构造环境而言，阿丽娜等认为该地区石炭纪火山岩属于裂谷环境产物[9，21，48]，宋相龙等认为其属于大洋岛弧环境[22]，但李大鹏认为其属于大陆边缘环境产物[10]；就其源区性质而言，李大鹏认为赋矿的火山岩源自亏损地幔[10]，但韩琼等认为其来源于元古代及太古代地壳的部分熔融[47]。