2018, Vol. 34
2. 陕西省地质调查中心, 西安 710054;
3. 核工业二四三大队, 赤峰 024006
2. Shaanxi Geological Survey Center, Xian 710054, China;
3. No. 243 Geological Party of Nuclear Industry, CNNC, Chifeng 024006, China
准噶尔地块位于中亚造山带西南缘，其周缘保留了大量古生代火山岩和侵入岩，较好地记录中亚造山带古生代的岩浆构造作用(Şengör et al., 1993; Jahn et al., 2004; Xiao et al., 2008; Xiao and Santosh, 2014)，对新疆北部古生代洋陆格局和构造演化等重大地质问题具有重要的研究意义。研究区位于准噶尔地块东北缘，区内东准噶尔造山带是连接阿尔泰与准噶尔盆地和天山造山带的重要构造单元(图 1)。研究区早古生代地质记录相对较少，前人研究多集中在东准噶尔晚古生代构造演化、蛇绿岩及晚古生代岩浆作用(王宗秀等, 2003; 李锦轶, 2004; 李锦轶等, 2006; Su et al., 2007, 2010; Zhang et al., 2009, 2013; Liu et al., 2013; Luo et al., 2016)，大部分学者认为东准噶尔造山带主要是由晚古生代卡拉麦里洋盆的俯冲碰撞造山形成，主体由泥盆-石炭系岛弧火山岩和侵入岩构成(Xiao et al., 2004)。何国琦和李茂松(2001)通过卡拉麦里-莫钦乌拉山志留系和奥陶系区域性的角度不整合提出东准噶尔造山带存在早古生代造山作用。Chen et al. (2014)通过对哈尔里克山荒草坡群砂岩的碎屑锆石研究，认为研究区南部哈尔里克山为图瓦-蒙古-阿尔泰岛弧的一部分，在奥陶系发育一期构造岩浆事件。李锦轶(2004)认为东准噶尔造山带为早古生代和晚古生代两期造山作用产物(肖序常等, 2010)。随着高精度年代学的发展，准噶尔地块东北缘大量早古生代中酸性侵入体被识别出来(郭华春等, 2006; 曹福根等, 2006; 杜世俊等, 2010; 张永等, 2010; Xu et al., 2013; 马星华等, 2015; 黄岗等, 2016)，表明东准噶尔造山带可能并不是单一的晚古生代造山作用的产物。但由于早古生代地质体分布零散，地质体之间接触关系不明，地层对比不确定等原因，对其所代表的早古生代构造岩浆作用尚缺乏系统研究，早古生代构造属性尚存在较大争论，有同造山(徐芹芹等, 2015)、陆内伸展拉张(李亚萍等, 2009)、岛弧(杜世俊等, 2010; Xu et al., 2013; 马星华等, 2015)等观点。
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图 1 北疆地区构造简图(a, 据Xiao et al., 2008)、莫钦乌拉山板房沟地质简图(b, 据新疆地调院, 2017①)和早志留世火山岩实测剖面图(PM09)及采样位置(c) 1-第四系；2-八道湾组；3-二道沟组；4-妖魔梁组；5-塔木岗组；6-克安库都克组；7-乌鲁巴斯套组；8-卓木巴斯套组；9-红柳沟组；10-大柳沟组；11-庙尔沟组；12-闪长岩；13-二长花岗岩；14-钾长花岗岩；15-实测剖面；16-角度不整合；17-断层；18-逆冲断层 Fig. 1 Tectonic sketch map of the northern Xinjiang (a, after Xiao et al., 2008), geological sketch of the Banfanggou MoQinulla (b) and a geological section (PM09) of the Early Silurian volcanic rocks with the sampling localities (c) |
①新疆地调院.2017. 1：5万板房沟幅等四幅区域地质调查报告
近年来，准噶尔东北缘大范围的泥盆系地层中解体出大套以火山岩为主的奥陶系-志留系地层，为揭示本区早古生代构造演化提供新的研究对象，火山岩被中晚志留世正常沉积岩角度不整合覆盖，早中志留世花岗闪长岩侵入其中(丁天府等, 1999; 李亚萍等, 1999)。少量的岩石化学数据报道指示这套火山岩为拉斑-钙碱性系列(黄剑等, 2016)，1：5万地质调查获得该套火山岩Rb/Sr等时线年龄值为517±57Ma，将其划为中奥陶世(新疆地矿局，1995①)，但其年龄可信度较低。Xu et al .(2013)根据研究区西北塔黑尔巴斯套地区中酸性火山岩454~442Ma的锆石年龄，认为该套火山岩为晚奥陶世。李玮等(2016)在吐哈盆地南缘卡拉塔格地区获得早志留世火山岩429~438Ma的锆石年龄。但总的来说相关的火山岩尚缺乏统一的高精度同位素定年资料和地球化学证据，对其岩石类型、分布特征、形成时代和构造环境均认识不清。
①新疆地矿局.1995. 1：5万K46E11004、K46E11005、K46E11006、K46E11007、K46E11008五幅联测区域地质调查报告
本次研究在准噶尔东北缘莫钦乌拉山南坡中下奥陶统庙尔沟组顶部新发现一套角度不整合在其上的早志留世碱性火山岩，其与塔黑尔巴斯套中酸性火山岩和卡拉塔格高镁安山岩明显不同，高精度的锆石U-Pb定年确定了本套火山岩年龄为434.4±2.2Ma，属早志留世。利用火山岩岩石学和地球化学的研究并结合区域地质背景，初步探讨了本区早志留世火山岩的成因及构造背景，为区域上乃至整个新疆北部的早古生代构造环境提供了新的证据和思路。
1 地质概况与火山岩岩石学特征莫钦乌拉山位于准噶尔-吐哈地块东北缘，向西与卡拉麦里山相接，准噶尔地块东北为一系列西伯利亚南缘古生代陆缘增生造山系(阿尔泰造山系和东准噶尔造山系)，中部为博格达-哈尔里克古生代裂陷槽，南部以天山造山系与塔里木克拉通相隔(图 1a)。莫钦乌拉山南坡出露的地层有奥陶系以来的古生代地层，缺失中志留统。中上奥陶统庙尔沟组(O2-3m)为一套被动陆缘滨浅海相沉积，其主要岩性为砂岩、粉砂岩及粉砂质板岩，并不存在火山岩，产大量三叶虫、腕足类及海百合茎化石，发育大量软沉积变形及潮汐层理。红柳沟组(S3-4D1h)为一套被动陆缘沉积，包括大套碳酸盐岩、硅质岩及陆源碎屑岩沉积，以夹有红层沉积为特征，其与上覆石炭系塔木岗组(C1t)之间为平行不整合接触。此外，下石炭统二道沟组(C2e)为一套典型的陆相碱性双峰式火山岩，主要出露在研究区中部。
本次研究在原奥陶系庙尔沟组地层顶部识别出一套早志留世火山岩，呈北西西-南东东向产出在莫钦乌拉山南坡，其南部与庙尔沟组呈断层接触或角度不整合接触，北部侏罗系八道湾组(J1b)砾岩不整合于其上，晚石炭世花岗岩侵入其中(图 1b, c)。莫钦乌拉山荒草坡沟顶可见早志留世火山岩角度不整合在奥陶系庙尔沟组之上，不整合界面清晰，无风化壳。界面上、下地层呈角度相交，角度不整合面下为滨浅海相庙尔沟组灰黑色粉砂岩，岩石变质程度可达低绿片岩相，构造变形强烈，地层主要倾向南西；角度不整合面之上为早志留世陆相火山岩，变质程度较低，发育红顶绿底结构，底部为灰绿色-灰黑色块状火山岩夹少量火山碎屑岩，凝灰岩夹层倾向北西，顶部为蚀变氧化严重的褐红色渣状火山角砾熔岩和角砾岩等组成，熔岩气孔、杏仁构造发育(图 2a-c)。
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图 2 早志留世火山岩岩石学特征 (a)野外宏观照片；(b)渣状熔岩，气孔状构造；(c)玄武岩喷发不整合在奥陶系粉砂岩之上；碱玄岩(d)、玄武粗安岩(e)和粗安质角砾熔岩(f)正交偏光镜下特征.Pl-斜长石；Af-碱性长石；Lct-白榴石；Chl-绿泥石 Fig. 2 Petrological features of the Early Silurian volcanic rocks (a) the outcrop macro photograph; (b) slag lava with vesicular structures; (c) the unconformity between basalt and the Ordovician siltstone; tephrite (d), basaltic trachytic andesite (e) and trachytic brecciated lava (f) under CPL. Pl-plagioclase; Af-alkali feldspar; Lct-leucite; Chl-chlorite |
结合野外、镜下特征和岩石化学分析，早志留世火山岩主要岩石类型有：碱玄岩、玄武粗安岩、粗安岩及中性角砾熔岩和少量火山碎屑岩。
碱玄岩(图 2d, e)：灰黑色-暗紫红色，气孔、杏仁构造，斑状结构，斑晶为斜长石和碱性长石，斜长石呈半自形-自形板状，长一般在0.3~2mm，发育聚片双晶，部分斜长石斑晶构成聚晶结构。碱性长石为半自形板状，负低突起，发育简单双晶。基质为间粒结构，微晶长石杂乱排列构成三角状孔隙，暗色矿物和磁铁矿充填其中。微晶长石(64%±)为半自形长柱状，暗色矿物(32%±)多发生绿泥石化；磁铁矿(4%±)呈他形粒状、不透明，部分玄武岩基质中出现细小的白榴石假晶。
粗安质角砾熔岩(图 2f)：紫红色-灰绿色，块状构造，角砾熔结结构，火山角砾多为次圆状-次棱角状，多为玻基安山质岩屑，角砾含量可达40%±。胶结物为安山质熔岩，具玻基斑状结构，斑晶为斜长石和碱性长石，斜长石具聚斑结构，基质为黑色玻璃和少量长石微晶。岩石蚀变严重，发育绿泥石化和碳酸盐化，可见方解石脉和细粒石英脉穿插其中。
2 样品采集和分析方法样品采自PM09剖面，部面起点座标为：X: 546091.28，Y: 4842380.84，共获锆石U-Pb测年样2件，地球化学分析样6件，Sr-Nd同位素样3件。
年龄样品的粉碎加工、锆石分离和挑选在河北省廊坊市诚信地质服务有限公司完成，锆石制靶在武汉上谱分析完成，然后进行透、反射照相和阴极发光(CL)显微照相，选取无裂纹、岩浆环带清楚的样品用于测试。锆石年龄的测定是在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成，使用的设备为LA-ICP-MS，激光剥蚀系统为GeoLas 2005，ICP-MS，等离子质谱仪为Agilent 7500a，采用He作为剥蚀物质的载气，激光斑束直径为32μm。样品分析流程：在测量开始和测定结束后分别测定标样Nist610、91500、GJ-1，每测定4-8个样品点测定2次锆石标样91500，测试结果通过ICPMSDataCal软件处理。详细的处理流程和数据处理方法参考相关文献(Liu et al., 2008, 2010)。样品锆石U-Pb谐和图的绘制和年龄加权平均值的计算均采用Isoplot 3.71软件(Ludwig, 2003)完成。6件化学分析样均选取杏仁体和裂隙较少的新鲜岩石标本，由澳实分析检测(广州)有限公司测试，主量元素采用硼酸锂熔融消解，X荧光光谱法(ME-XRF26d)测定，分析精度小于1%；微量元素采用四酸消解，等离子质谱综合分析(ME-MS61)；稀土元素采用硼酸锂熔融、等离子质谱定量(ME-MS81)定量分析；亚铁分析采用酸消解，重铬酸钾滴定测量。3件碱玄岩-玄武粗安岩Sr-Nd同位素测试在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GRMR)完成采用Finnigan公司的MAT261进行比值测量，准确度通过NBS987和La Jolla国际标样监测，Sr、Nd同位素质量分馏分别用88Sr/86Sr=8.375209、146Nd/144Nd=0.721900校正(Zhang et al., 2002)。
3 分析结果 3.1 锆石结果分析用于U-Pb同位素定年的锆石均无色、透明，自形程度高、岩浆震荡环带清楚，部分具继承核，长宽比在1.3~2，测点位置尽量避开锆石内部的裂隙、包裹体和重结晶的部分(图 3a)。本次测试的锆石Th/U值均大于0.2，具岩浆锆石的特征，测试结果见表 1。
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图 3 锆石阴极发光图像及测点年龄(a)和锆石U-Pb年龄谐和图及加权年龄平均值(b、c) Fig. 3 Zircon sample CL images and the corresponding test age (a), and U-Pb concordia diagrams of zircons and weighted average age (b, c) |
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表 1 火山岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学测试结果 Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb ages result of volcanic rocks |
样品09-178-1岩性为粗安岩，共测定18个点。在协和图(图 3b)上，测点落在谐和线附近，数据投点可分两组，较年轻的一组12个测点的206Pb/238U年龄加权平均值为434.4±2.2Ma，代表了火山岩的喷发年龄，相当于早志留世特列奇期。较老的一组共4个测点，年龄值为489~500Ma，其加权平均年龄为494.5Ma。前人在该区石炭纪火山岩中也发现了500Ma左右的锆石和前寒武纪的锆石(Su et al., 2010; 王富明等, 2013; Zhang et al., 2013)，这些年龄的存在可能暗示着准噶尔东北缘可能存在寒武纪甚至元古代岩浆岩。
样品09-180-1岩性为粗安质角砾凝灰岩，共获得8个较协和的年龄(图 3c)。在429~450Ma之间获得四颗较好的的锆石年龄，其加权平均为435±13Ma，与09-178-1获得的年龄相近，可代表本套火山岩的喷发年龄，其中最年轻的一颗锆石为399±3.8Ma，观察发现其打点位置可能为后期变质重结晶而成，不能代表岩浆结晶年龄，503Ma的锆石年龄类似于09-178-1中较老的一组锆石年龄，应同样代表了晚寒武世的一次岩浆活动。此外，样品还获得了两颗年龄分别为1965Ma和2507Ma的锆石，与前人在本区火山岩中获得的捕获锆石年龄相近，是否暗示存在老基底有待进一步研究。
此外，本次研究还在南部哈尔里克山发现一套由碱性玄武岩、拉斑玄武岩及火山碎屑岩组成的早志留世火山岩，呈角度不整合覆盖在中上奥陶统恰干布拉克组之上，其火山岩锆石U-Pb年龄为441Ma，可与本研究早志留世碱性玄武岩对比(赵浩, 待发表)。
3.2 地球化学结果分析本文所获得的早志留世火山岩地球化学数据见表 2，从表中可看出本套火山岩以中基性岩为主，由于蚀变较强整体烧失量较高，LOI可达3.24%~4.79%，SiO2含量在45.6%~54.4%之间，富钠(3.58%~7.28%)，K2O含量为1.82%~3.26%，K2O/Na2O比值在0.25~0.91之间，样品全碱(Na2O+K2O)含量高，为6.75%~9.10%之间，里特曼指数δ为3.63~9.68，显示了岩石过碱性-碱性的特征。去除烧失量后作图，在TAS图解(图 4)上，样品全部落于碱性系列区，岩性为碱玄岩、粗面玄武岩、玄武粗安岩、粗安岩。岩石具中-低的TiO2(0.85%~1.42%)，高Al2O3(17.75%~20.0%)，MgO=0.94%~6.38%，Mg#=25.1~55.8，岩石K2O/TiO2和K2O/P2O5比值范围较大，分别为1.41~2.55和6.74~13.6，反映了在岩浆演化过程中发生了明显的分离结晶作用。
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表 2 早志留世火山岩的主量元素(wt%)和微量、稀土元素(×10-6)分析结果 Table 2 Major elements (wt%) and trace elements (×10-6) composition of the Early Silurian volcanic rocks |
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图 4 早志留世火山岩TAS图解(据Le Maitre, 1989) Fig. 4 TAS diagram of the Early Silurian volcanic rocks (after Le Maitre, 1989) |
火山岩稀土总量(∑REE)为102.3×10-6~141.7×10-6，平均为112.4×10-6，轻稀土元素(LREE)轻度富集，LREE/HREE范围在4.38~5.85之间，(La/Yb)N=4.22~6.09，轻重稀土分异明显，δEu=0.76~1.05，平均为0.87，具轻微的铕负异常，在球粒陨石标准化稀土元素配分图(图 5a)上，整体上显示为右倾型的配分模式。δEu接近于1，显示斜长石分离结晶作用不明显，整体上轻重稀土分异程度介于N-MORB与OIB之间。在原始地幔标准化微量元素蛛网图(图 5b)中，样品各微量元素具相似的地球化学特征，大离子亲石元素(LILE)Rb、Ba、Th、U、K和Pb强富集，高场强元素(HFSE)Nb、Ta和Ti表现为有明显的亏损，Ti、Nb和Ta的强烈负异常与磷灰石、钛铁矿和榍石结晶有关，Eu和Sr具轻微的负异常，说明在岩浆演化过程中，斜长石存在少量的分离结晶。
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图 5 早志留世火山岩球粒陨石标准化稀土元素配分图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(标准化值据Sun and McDonough, 1989) 纳米比亚Etendeka溢流玄武岩引自Ewart et al., 1998, 2004 Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (b) of the Early Silurian volcanic rocks (normalization values after Sun and McDonough, 1989) Data of flood basalt in Etendeka, Namibia from Ewart et al., 1998, 2004 |
早志留世火山岩全岩Sr-Nd同位素分析数据见表 3，以锆石U-Pb年龄(t=434Ma)为基准计算初始Sr、Nd比值，早志留世火山岩具相对较分散的(87Sr/86Sr)初始值(0.7033~0.7046)和低正εNd(t)(+2.13~+4.16)，显示了亏损地幔的特征。同时，样品具较低的(143Nd/144Nd)i值(~0.5122)较接近于EMⅠ型地幔(图 6a)。火山岩二阶段Nd模式年龄值在0.77~0.91Ma之间，暗示了岩浆具相对年轻的新元古代源区。
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表 3 早志留世火山岩Sr-Nd同位素数据表 Table 3 Sr-Nd isotopic composition of the Early Silurian volcanic rocks |
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图 6 火山岩源区判别图解 (a) εNd(t)-(87Sr/86Sr)i图解；(b) Th/Y-Sm/Th图解；(c) Sm/Yb-La/Sm图解；(d) La/Ba-La/Nb图解(Saunders et al., 1992; 夏林圻等, 2007).EMⅠ、EMⅡ-富集地幔；CC-大陆地壳；OIB-洋岛玄武岩；PM-原始地幔；DM-亏损地幔; 东准噶尔火山岩(Su et al., 2012; Zhang et al., 2009)；西准噶尔火山岩(Geng et al., 2009)；阿尔泰数据(Wang et al., 2009) Fig. 6 Source discrimination diagrams of the volcanic rocks |
碱性玄武岩以富碱，Na2O＞K2O，矿物组成上含大量碱性长石、碱性暗色矿物，偶出现似长石等为特征。其成因有：亏损地幔源区在深部低度部分熔融；富集型地幔的部分熔融；原始岩浆在高压下经历单斜辉石的分离结晶作用(Cullers and Graf, 1984; Best, 2002; 桑隆康和马昌前, 2012)。早志留世玄武岩全碱含量大于6.75%，K2O/Na2O比值在0.25~0.91，斑晶和基质中出现较多碱性长石，基质中可见似长石矿物白榴石，属典型的碱性玄武岩。在εNd(t)-87Sr/86Sr图解(图 6a)中，研究区碱性火山岩落在亏损地幔区域，但相对低的εNd(t)(+2.13~+4.16)和高的(87Sr/86Sr)i与N-MORB差异大，较接近于OIB源的E-MORB。火山岩低Sm/Th比(0.67~1.62)和高Th/Y(0.11~0.23)比明显不同于N-MORB，同样显示了似OIB源的富集(图 6b)。同时，LREE和强不相容元素的强烈富集，显示了早古生代火山岩与晚古生代后碰撞火山岩具相似的源区富集的特征(杨高学等, 2010)。根据非实比批式部分熔融计算表明，岩浆来源于E-MORB型石榴石-尖晶石二辉橄榄岩带10%左右的部分熔融(图 6c)，重稀土亏损说明源区可能存在石榴子石的残余。火山岩强烈富集LILE，亏损Nb、Ta(HSFE)，表明岩浆演化过程中可能受到了壳源物质的混染。La/Ba-La/Nb图解(图 6d)显示样品具地壳混染的岩石圈地幔信息。微量元素蛛网图(图 5b)中，样品与非洲东南部纳米比亚受陆壳混染玄武岩以及新疆北部广泛分布的晚古生代板内火山岩具一致的Nb、Ta亏损和LILE富集趋势(Xia et al., 2008)。火山岩中广泛存在的地壳混染指示了东准噶尔地区在早古生代已经形成了一定规模的年轻地壳物质。而关于东准噶尔亏损地幔的富集组分是否来源于地壳的深俯冲还是地壳混染还需进一步研究。火山岩的Mg#值在25.1~55.6的范围内，明显低于原始岩浆65的Mg#参考值(Olsen, 1995), 相容元素丰度Ni含量为5.3×10-6~34.1×10-6和Cr含量在10×10-6~50×10-6之间，显著低于原始岩浆值(Ni≈250×10-6，Cr≈300×10-6)，显示了基性岩浆经历了强烈的演化作用和次生岩浆房的存在(Frey et al., 1978)。Sr和Eu轻微负异常，说明长石的分离结晶作用不占主导，这些与岩石中缺少橄榄石和辉石斑晶，长石斑晶发育的现象一致。而火山岩高铝的特征可能与岩浆在次生岩浆房里的强对流作用相关，在这个过程中，镁铁质矿物发生分离，斜长石斑晶聚集形成聚斑结构(图 2f)。
综上所述，早志留世碱性玄武岩具有低正εNd(t)值的亏损地幔特征，一定程度上又显示了源区富集的特征，可能与地壳再循环或地壳混染相关。早志留世下部软流圈的上涌导致准噶尔北缘亏损地幔部分熔融，形成的碱性玄武岩浆在上升过程中经历了地壳混染，并在深部岩浆房中发生明显的结晶分异和对流作用，镁铁质矿物分离和斜长石聚集，从而形成研究区早志留世碱性火山岩。
4.2 形成环境研究区早志留世火山岩具陆相、富碱等特征，属典型的碱性玄武岩，大部分样品TiO2含量高于典型岛弧拉斑玄武岩(小于1%)(Wilson, 1989)，多产在板内环境中。在稀土元素蛛网图和微量元素标准化配分型式图(图 5)中，样品趋势与纳米比亚受地壳混染的大陆溢流玄武岩趋势极为相似。Nb/La比值＜1(0.21~0.29)显示了岩石具受到岩石圈地幔组分混染的大陆玄武岩的特征(Saunders et al., 1992)。利用受地壳混染影响较小的Zr/Y-Zr图解(图 7a)，发现全部样品点落在板内玄武岩区域，进一步利用V-Ti/1000图解(图 7b)，样品同样显示了洋中脊玄武岩和大陆溢流玄武岩的特征，因此本区早志留世碱性火山岩很可能是受地壳混染的板内火山岩。同时，高场强元素亏损的特征不同于洋岛玄武岩(OIB)，说明火山岩产于大陆板内。
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图 7 火山岩构造判别图解 (a) Zr/Y-Zr图解(Pearce and Norry, 1979)，WPB-板内玄武岩；MORB-洋中脊玄武岩；IAB-岛弧玄武岩；(b) V-Ti/1000图解(Shervais, 1982)，IAT-岛弧拉斑玄武岩；MORB+CFB-洋中脊及大陆溢流玄武岩；OIB+AB-洋岛及碱性玄武岩 Fig. 7 Tectonic setting discrimination diagrams of the volcanic rocks |
准噶尔地块东北缘自北向南出露有两条古生代蛇绿岩带：阿尔曼太蛇绿岩带和卡拉麦里蛇绿岩带。阿尔曼太蛇绿岩呈NW向分布在扎河坝-兔子泉一带，其北部为都拉特岛弧带和阿尔泰微陆块，蛇绿岩中辉长岩和斜长花岗岩的锆石定年结果显示阿尔曼太蛇绿岩主体形成于晚寒武世-早奥陶世(何国琦等, 2001; 简平等, 2003; 肖文交等, 2006; Zeng et al., 2015)，中晚奥陶世阿尔曼太洋北向俯冲闭合，阿尔泰地区发育TTG型俯冲侵入岩(Windley et al., 2002; Xiao et al., 2004; 王涛等, 2010; 董连慧等, 2012)及活动陆缘型碎屑沉积(龙晓平, 2007)。卡拉麦里蛇绿岩出露在卡拉麦里山-莫钦乌拉山一带，沿NW向卡拉麦里断裂展布，具典型的MORB型蛇绿岩特征，根据蛇绿岩带内辉长岩、斜长花岗岩及沉积岩系的记录限定卡拉麦里洋是存在于中志留世-晚泥盆世的洋盆(舒良树和王玉净, 2003; 唐红峰等, 2007; Zhang et al., 2013; 胡朝斌等, 2014; Xu et al., 2015)。整个准噶尔东北缘奥陶系和志留系之间存在一个大的角度不整合，西部卡拉麦里地区出露有中志留统白包山组(S2b)，中部纸房地区上志留统地层角度不整合于奥陶系地层之上(何国琦等, 2001)，莫钦乌拉地区奥陶系庙尔沟组(O2-3m)为被动陆缘滨海相沉积地层，下志留统陆相火山岩角度不整合在其上。同时，在研究区南部哈尔里克山下志留统葫芦沟组(S1h)角度不整合在奥陶系恰干布拉克组(O2-3q)之上。这些证据指示了早古生代洋盆的关闭和地壳的抬升事件，早志留世准噶尔北缘并无洋盆记录。早志留世碱性火山岩的形成与早志留世微陆块碰撞拼贴后局部的伸展拉张环境有关，可能代表了卡拉麦里洋盆最早期早志留世的陆内拉张裂谷阶段。
4.3 构造演化准噶尔周缘未见前寒武纪地质体，发育大量高εNd(t)、低ISr类型的花岗岩及中基性侵入岩，花岗岩同位素特征表明岩浆具有亏损地幔或年轻地壳属性(Clemens et al., 2003; Chen and Jahn, 2004; Chen and Arakawa, 2005)，暗示准噶尔并不存在古老的陆壳基底(郑建平等, 2000)。高地震波速、高密度和高磁异常等地球物理特征及深部捕掳体资料显示，准噶尔-吐哈地块具有洋壳属性(赵俊猛等, 2008)。但是准噶尔地区部分碎屑岩和火山岩中发现了元古代甚至有太古代年龄的锆石(李亚萍等, 2007; Chen et al., 2014)，认为存在前寒武基底(李锦轶, 2004; 徐学义等, 2014)，这些古老锆石年龄与盆地周缘岛弧火山岩和蛇绿岩的时代存在一定相关性。Jian et al. (2010, 2014)在蒙古西部报道了一系列新元古代-寒武纪蛇绿岩证据，证明了在新元古代甚至更早时期古亚洲洋演化过程中存在大量的由北东向南西方向俯冲消减作用(胡霭琴等, 2007)，很可能是准噶尔亏损地幔富集的重要动力来源。此外，准噶尔周缘大量花岗岩类具0.6~0.8Ga的模式年龄(Chen and Arakawa, 2005; Su et al., 2010; Liu et al., 2013)，表明新元古代准噶尔地区正发生大规模的壳幔分异。研究区出露的奥陶系和志留系均为一套稳定被动陆缘沉积，可能说明有准噶尔一侧的基底提供物源。初步推测准噶尔基底可能主要由年轻地壳物质组成，新元古代洋洋俯冲和岛弧微陆块增生拼合形成最初的准噶尔基底。
综合区域地质资料、前人研究成果和本文早志留世碱性玄武岩所属构造环境，初步提出准噶尔地块东北缘早古生代构造演化模型(图 8)：
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图 8 准噶尔东北缘早古生代构造演化模式图 Fig. 8 Early Paleozoic tectonic evolution model of the northeast margin of the Junggar |
(1) 晚寒武世-晚奥陶世(
(2) 晚奥陶世/早志留世(O3/S1)：阿尔曼太洋盆关闭，南侧准噶尔陆块碰撞拼贴到西伯利亚活动陆缘(阿尔泰)，以区域上发育的志留系与奥陶系地层之间的角度不整合和同碰撞花岗岩(张海祥等, 2008; Sun et al., 2008)的侵入为特征，缺失上奥陶统和下志留统地层；
(3) 早志留世-中志留世(S1-S2)：准噶尔东北缘进入板内发展阶段，伸展环境下软流圈上涌致使上部地幔和新生地壳物质发生熔融，形成本区陆相强碱性玄武岩的喷发及大范围的后碰撞岩体的侵入(李会军等, 2010; Xu et al., 2013; 徐芹芹等, 2015)；
(4) 中志留世-早泥盆世(S2-D1)：卡拉麦里洋逐渐拉开形成区域性洋盆，东准噶尔造山带南部发育的连续中上志留统-下泥盆统浅海相-斜坡相陆源碎屑岩(S2b、S3-4D1h)代表了卡拉麦里洋南部的被动陆缘沉积。
5 结论(1) 本文在准噶尔地块东北缘莫钦乌拉山地区新发现的火山岩一套以碱玄岩、玄武粗安岩、粗安岩及相应的火山碎屑岩为代表的陆相火山岩，角度不整合于中-上奥陶统庙尔沟组之上，粗安岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为434~435Ma，代表了早志留世的岩浆活动。
(2) 早志留世火山岩为一套强碱性火山岩，其低正εNd(t)(+2.13~+4.16)显示了来源亏损地幔的特征，但在富碱、强烈富集LILE等方面又显示了源区富集的特征，富集来源可能为地壳再循环或上升过程遭受地壳混染。
(3) 早志留世碱性火山岩具板内火山岩的特征，其形成可能与古亚洲洋演化过程中微陆块碰撞拼合后的板内岩浆活动有关，是造山期后伸展拉张环境中的产物，可能代表了卡拉麦里洋盆早期陆内裂谷阶段。本套火山岩的发现为新疆北部乃至整个中亚造山带增生造山的模型提供了新的证据和思路。
致谢 文章编写过程中得到王国灿老师和张雄华老师的指导与帮助；测试工作得到了中国地质大学(武汉)胡兆初、周炼等老师的帮助；审稿专家及编辑对文章提出了宝贵的修改意见；在此一并表示诚挚的感谢！
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