岩石学报  2018, Vol. 34 Issue (7): 2140-2164
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塔里木陆块(或盆地)是我国三大前寒武纪陆块之一，大地构造上位于特提斯造山带和中亚造山带的交汇部位(图 1)。由于其主体被塔克拉玛干沙漠所覆盖，相比于华北和华南陆块，塔里木陆块的前寒武系研究十分薄弱(翟明国, 2013)，可获取的第一手资料主要来自塔里木周边山区零星出露的基岩露头(Yao and Hsü, 1994;杨树锋等, 1998; 王爱国, 2004; Chen et al., 2004; Xu et al., 2005, 2009; Zhang et al., 2006, 2007, 2010, 2016; 邓兴梁等, 2008; Lu et al., 2008; Zhu et al., 2011; Shu et al., 2011; Long et al., 2011; Cao et al., 2011; 董昕等, 2011; 葛荣峰, 2014)，而对其内部信息所知甚少(李曰俊等, 2005; Guo et al., 2005; Xu et al., 2013)。石油物探资料显示，塔里木盆地中部大致沿北纬39°40′发育一条横亘东西的高磁异常带(袁学诚, 1996; 徐炳如, 1997)，尽管不同学者对该异常带成因的认识有所分歧(王宜昌等, 1994; 贾承造等, 1995; 郭召杰等, 2000; 吴根耀等, 2006; 李曰俊等, 2008; 何碧竹等, 2011; 李文山等, 2014)，但普遍认同该异常带南北两侧地壳结构存在差异。这暗示塔里木盆地的基底并非是完整的一块，其构造组成与演化过程还有待进一步深入研究。
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图 1 塔里木盆地及邻区大地构造简图(据Wang et al., 2016; 李曰俊等, 2012修改) 构造单元代码：Ⅰ=库车凹陷；Ⅱ=塔北隆起；Ⅲ=北部坳陷带；Ⅲ1=阿瓦提坳陷；Ⅲ2=顺托果勒隆起；Ⅲ3=满加尔坳陷；Ⅲ4=孔雀河斜坡；Ⅳ=中央隆起带；Ⅳ1=巴楚隆起；Ⅳ2=卡塔克隆起；Ⅳ3=古城虚隆起；Ⅴ=西南坳陷带；Ⅴ1=麦盖提斜坡；Ⅴ2=塔西南坳陷；Ⅴ3=塘古坳陷；Ⅵ=塔南隆起；Ⅶ-东南坳陷.钻井代号详见正文 Fig. 1 Sketched map showing the relationships of the Tarim Basin to surrounding areas (modified after Wang et al., 2016; Li et al., 2012) |
塔里木盆地的中央隆起带，即巴楚隆起-卡塔克隆起-古城虚隆起(图 1)，其区域展布位置与上述高磁异常带大致相当。中国石化近年在巴楚隆起西缘实施完成石油探井同1井(TX1)，在寒武系碳酸盐岩之下4763~4860m深度钻遇了一套火山岩(图 2)。这为我们研究塔里木盆地，特别是巴楚隆起前寒武纪基底的大地构造属性、时代及盆地演化提供了极佳对象。在详细岩芯和火山岩岩相学观测基础上，本文对同1井钻遇的火山岩进行了全岩地球化学、锆石U-Pb测年以及锆石原位微量元素等的系统测试，确定了该套火山岩的形成时代和构造环境。虽然的确是“一孔之见”，但对于高覆盖的塔里木盆地而言，本文获得的测试结果和研究结论为深入探讨巴楚隆起基底的构造性质，分析塔里木盆地构造演化和油气资源效应，提供了最新实测数据和参考依据。
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图 2 同1井柱状图及采样位置 Fig. 2 Stratigraphic column and sampling sites of TX1 well |
塔里木盆地是我国陆上最大的含油气沉积盆地，面积达56×104km2(郑孟林等, 2014)。盆地周缘被造山带所围限，北侧为天山造山带，南侧为西昆仑-阿尔金造山带，呈现了典型的盆山构造格局。受古亚洲洋和特提斯洋开启、俯冲增生及微陆块多次碰撞造山的影响，塔里木盆地经历了复杂的构造演化过程，是典型的构造叠合盆地(许志琴等, 2011)。锆石年代学、岩石地球化学及地球物理等资料揭示，塔里木盆地基底具有显著的区域差异性(郭召杰和张志诚, 1999; Lu et al., 2008; 邬光辉等, 2012; Xu et al., 2013; 杨鑫等, 2014)，对盆地的隆坳格局和构造变形具有重要的控制作用。不同构造单元(图 1)的沉积充填过程具有明显差别。一般将南华系-震旦系作为塔里木盆地的第一套沉积盖层，以陆相-海相碎屑岩为主，且以发育可全球对比的冰碛岩为特征(高林志等, 2013)。寒武系-奥陶系主要为海相碳酸盐岩沉积，志留系-二叠系为海相碎屑岩沉积，中-新生界则以陆相碎屑岩沉积为主。
本文研究的火山岩样品采自巴楚隆起西缘的同1井(图 1)。该井在寒武系碳酸盐岩层系之下钻遇一套200余米厚的火山-沉积组合(图 2)。火山岩位于该套火山-沉积组合的下部，可进一步分为上下两段，上段厚52m(4763~4815m)，下段厚20m(4840~4860m，未见底)，上下两段火山岩间为厚约25m的凝灰质泥岩和千枚岩。结合地震资料推断，千枚岩应是泥质岩在后期构造运动中发生层间剪切滑动导致的局部变质。
样品TX19采自上段火山岩，新鲜样品呈灰褐色，岩石具斑状结构，富含火山岩岩屑和杏仁体(图 3a-f)。火山岩岩屑呈棱角状，大小不一，多数粒径在0.2~0.6mm之间(图 3a-c)。杏仁体多呈长轴0.5~1mm、短轴0.1~0.3mm的不规则椭圆形，主要充填物为方解石，有的杏仁体边缘可见由细小石英构成的外壳(图 3c-e)。斑晶含量为20%~25%，以斜长石为主要斑晶矿物相，含有少量辉石。斜长石呈板状自形晶，粒径多数在0.5×1.5mm以上，可见聚片双晶、卡式双晶和卡纳连晶(图 3b-d)，常见熔蚀麻点结构，有的可见环带构造。大多数斜长石发生不同程度的粘土化、绢云母化、绿泥石化等蚀变作用。辉石斑晶含量较低，零星分布，呈自形、半自形短柱状，横截面近四边形，可见清晰的辉石式解理，粒径多在0.5~1mm之间。基质(75%~80%)主要为板条状微晶斜长石和玻璃质，隐约可见微晶斜长石呈杂乱-半定向排列，玻璃质和少量磁铁矿微晶散布其中，构成玻晶交织结构(图 3e, f)。副矿物主要为磁铁矿、磷灰石。根据显微岩相学特征，上段火山岩为杏仁状辉石安山岩。
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图 3 同1井钻遇的安山岩及其显微组构特征 Pl-斜长石；Px-辉石；Mt-磁铁矿 Fig. 3 Photographs of mineral composition and textural relationships of the drilled andesite |
样品TX20采自下段火山岩，新鲜样品呈褐红色，岩石具斑状结构(图 4a-f)。斑晶含量为15%~20%，主要为斜长石，另有少量角闪石和石英。斜长石呈自形板状，晶粒粗大，最大可达1.2×2.5mm，可见聚片双晶、贯穿双晶(图 4b, c)，有些发育清晰的环带构造(图 4d)。多数斜长石已发生不同程度蚀变。角闪石呈长柱状，具有明显多色性，晶粒较小，一般在0.1×0.2mm左右，角闪石蚀变强烈且发育暗化边(图 4c-e)。石英呈不规则锯齿状，个别呈港湾状，粒径多在0.2mm以下。基质(80%~85%)微晶结构，斜长石微晶呈杂乱-半定向排列，其间隙充填有玻璃质，偶见斜长石微晶被次生石英交代(图 4d-f)。副矿物主要为磁铁矿，零散分布。岩石轻破裂，沿裂隙有不透明矿物及石英充填交代。根据显微岩相学特征，下段火山岩为角闪石英安岩。
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图 4 同1井钻遇的英安岩及其显微组构特征 Pl-斜长石；Hb-角闪石；Q-石英；Mt-磁铁矿 Fig. 4 Photographs of mineral composition and textural relationships of the drilled dacite |
在安山岩、英安岩层段中共采集12件样品用以岩石地球化学测试分析，采样位置见图 2。新鲜样品用尼龙刷、高压风枪去除浮尘，再用无水乙醇仔细擦洗进一步清除表面污物，然后将样品置入盛有去离子水的洁净烧杯中，用超声波清洗机振荡30min，反复清洗3~4次，干净后置于电热板上加热烘干。将烘干的样品用颚式破碎机细碎至直径小于0.5cm，再用无污染玛瑙球磨机磨至200目以下，以备测试使用。全岩主、微量及稀土元素测试均在中国地质科学院国家地质测试中心完成。主量元素含量用等离子光谱仪(PE8300)测定，分析精度优于5%，其中氧化亚铁(FeO)检测方法依据GB/T 14506.14—2010，其他主量元素检测方法依据JY/T 015—1996，烧失量(LOI)检测方法依据LY/T 1253—1999。微量和稀土元素含量用等离子质谱仪(PE300D)测定，丰度大于10×10-6的元素分析精度优于5%，丰度小于10×10-6的元素分析精度优于10%，检测方法依据DZ/T 0223—2001。测试结果见表 1。
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表 1 同1井安山岩和英安岩全岩主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析结果 Table 1 Abundances of major (wt%) and trace (×10-6) elements of andesite and dacite samples |
用以U-Pb定年的锆石选自上段安山岩(样品TX19)。锆石分选工作在河北省廊坊市宇能岩石矿物分选技术服务有限公司完成。首先用水将样品表面清洗干净，晾干后粉碎至80目，经过清水粗淘、电磁分选、重液分选和酒精细淘之后，在双目显微镜下手工挑选出锆石。锆石制靶在北京凯德正科技有限公司完成。将挑选出的锆石和标样一起粘在双面胶上，用无色透明环氧树脂固定，待环氧树脂固化之后将其表面抛光，露出一半锆石晶面。锆石反射光、透射光和阴极发光(CL)的图像采集在北京锆年领航科技服务公司完成。测试前，综合分析阴极发光、反射光及透射光图像特征甄选了测试锆石及最佳测试位置。锆石SIMS U-Pb定年在中国科学院地质与地球物理研究所离子探针中心完成。U、Th、Pb同位素的测定在Cameca IMS-1280HR二次离子质谱仪(SIMS)上进行，测试基本原理和数据处理方法详见Li et al. (2009)文献。用强度~8nA的一次O2-离子束轰击样品表面，束斑大小~10μm×15μm。二次离子经60eV能量窗过滤其质量分辨率约为5400，用以从同量异位素干扰中分离出Pb+的峰值。利用独立电子倍增器的跳峰模式来测量二次离子束强度。标准锆石与待测锆石穿插测量，每个点位测量7组数据。锆石样品的Pb/U比值用标准锆石Plešovice(337.13±0.37Ma, Sláma et al., 2008)校正，Th、U含量用标准锆石91500(Th=29×10-6, U=81×10-6, Wiedenbeck et al., 1995)校正。以长期监测标准样品获得的标准偏差(1SD=1.5%, Li et al., 2010)和单点测试内部精度共同传递得到样品点的分析误差，以标准锆石Qinghu (159.5±0.2Ma, Li et al., 2013)作为未知样监测数据的准确度。由于测得的普通Pb含量非常低，假定普通Pb主要源于制样过程中带入的表面Pb污染，以现代地壳的平均Pb同位素组成(Stacey and Kramers, 1975)作为普通Pb组成进行校正。单点分析的同位素比值及年龄误差均为1σ。SIMS锆石U-Pb同位素分析结果见表 2，数据结果处理采用Isoplot软件(Ludwig, 2001)。
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表 2 同1井安山岩SIMS锆石U-Pb测年结果 Table 2 Results of SIMS zircon U-Pb analyses from the andesite samples |
锆石微区微量元素测试在合肥工业大学矿床成因与勘查技术研究中心矿物微区分析实验室利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS)完成。等离子体质谱仪为美国Agilent公司生产的Agilent 7900，激光剥蚀系统采用Photon Machine公司生产的Analyte HE(使用相干公司193nm ArF准分子激光器)。实验时采用高纯氦气作为剥蚀物质的载气，氩气作为补偿气，通过调节氦气和氩气气流大小获得标样最佳信号以实现测试系统最优化。本次使用的激光束斑为25μm，剥蚀频率8Hz，剥蚀点能量密度2J/cm2。采样方式为单点剥蚀，跳峰采集，单点停留时间分别设定为10s(Nb、Nd、Sm、Eu)，20s(Ti、La、Pr、Ta、Th)，其他均为6s。每9个未知样品点插入一组成分标样。每个分析点背景采集时间25s，样品信号采集时间40s。微量元素含量以NIST SRM610作为外标、29Si作为内标进行校正，数据处理采用ICPMS DataCal软件(Liu et al., 2008)。分析结果见表 3。
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表 3 同1井安山岩中锆石微量元素分析结果(×10-6) Table 3 Abundances of trace elements (×10-6) of zircons isolated from the andesite samples |
如显微岩相学所展示，同1井安山岩和英安岩都遭受了不同程度的次生蚀变，这可能引起某些易迁移元素发生活化转移(Rollinson, 1993)，从而使岩石的初始化学组分信息(如元素丰度、元素间的相互关系等)被掩盖，甚至在相关分析中发生误判，因此在讨论岩石地球化学特征之前需首先对蚀变作用的影响作出评价。
研究表明，在高角闪岩相以下的变质和蚀变作用中，除Ce和Eu以外的稀土元素、绝大多数高场强元素及Ni、Co、V、Cr等都保持相对稳定，而Na、K、Ca、Rb、Sr等大离子亲石元素则容易发生迁移(Humphris and Thompson, 1978)，受后期蚀变影响较大的样品一般会表现出较高的烧失量(LOI>6)和较明显的Ce异常(δCe>1.1或 < 0.9)(Polat and Hofmann, 2003)。如表 1所示，12个样品的烧失量普遍较低(2%~3.92%，平均2.8%)，Ce异常不明显(0.85~1.05，平均0.98)，说明蚀变作用对样品的原始化学组分影响有限。此外，不同样品之间稀土元素、微量元素表现出非常好的一致性也暗示这些元素没有受到蚀变作用的改造。在烧失量(LOI)对主要氧化物的协变图(图 5a-c)中，CaO、P2O5、MnO、K2O与LOI具有较好的相关关系，说明它们的活动性较强，而TiO2、Al2O3、FeOT、MgO与LOI无相关关系，表明其受蚀变作用影响小。在稳定元素La对主要微量元素的协变图(图 5d-f)中，Ce等稀土元素、Nb等高场强元素与La都具有较好的相关性，证实它们在蚀变作用中是稳定的，而Sr等大离子亲石元素与La相关性较差，说明蚀变作用对这些元素的丰度有很大影响。因此，本文测试分析的岩石遭受了一定程度的蚀变改造，但其稀土元素、高场强微量元素以及Ti、Al、Fe、Mg等不活泼主量元素并没有发生明显迁移，仍能代表岩石的初始化学组分。
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图 5 蚀变作用对实测样品主量和微量元素影响的判别图解 Fig. 5 Discrimination diagrams for alteration effects on major and trace elements |
6件安山岩样品全岩主量元素组成比较接近：SiO2含量58.51%~61.10%，表现为典型的中性火山岩硅质组成。K2O含量3.69%~3.87%，Na2O含量4.56%~5.20%，K2O/Na2O变化于0.74~0.81，显示相对富钠特征。TiO2含量较低，介于0.68%~0.74%，与岛弧区钙碱性火山岩TiO2丰度(0.58%~0.85%, Pearce, 1984)相似。Al2O3含量高，为17.51%~18.32%，与典型岛弧火山岩Al2O3含量(17.1%~17.8%, Hess, 1989)接近。FeOT和MgO含量较低，分别为4.94%~5.77%、1.56%~2.03%。6件英安岩样品全岩主量元素结果也较为一致，但从其异常高的SiO2含量(72.65%~73.83%)来看，次生硅质交代及裂隙中的硅质充填物对岩石的硅质含量产生了一定影响，这也可能导致Al2O3(13.75%~14.09%)、TiO2(0.25%~0.26%)、FeOT(1.15%~1.81%)、MgO(0.41%~0.47%)、P2O5(0.03%~0.06%)等氧化物相对含量系统性略偏低。
安山岩与英安岩具有类似的稀土、微量元素化学特征。稀土总量较高(∑REE分别为125.9×10-6~154.9×10-6、164.3×10-6~188.8×10-6)，轻、重稀土分馏明显，轻稀土强烈富集(LREE/HREE分别为10.6~11.1、14.3~15.3，(La/Yb)N分别为12.7~14.3、16.2~19.3)，且轻稀土内部发生较强的分异((La/Sm)N分别为4.02~4.82、6.54~7.01)，重稀土内部分异作用微弱((Gd/Yb)N分别为1.62~2.09、1.28~1.60)。全部样品均呈现右倾型稀土元素配分模式(图 6a)，安山岩样品Eu异常微弱(4个负异常0.93~0.96，2个正异常为1.05)，英安岩样品显示弱的Eu负异常(δEu=0.63~0.70)。在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上(图 6b)，K、Rb、Ba、Th等大离子亲石元素(LILE)显著富集，高场强元素(HFSE)相对亏损，Nb、Ta、Ti相对相邻元素表现出明显的负异常。
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图 6 球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(标准化数值据Boynton, 1984) 洋岛安山岩据Chekol et al. (2011)和Savage et al. (2011)；大陆裂谷安山岩据Asmerom et al. (1994)，Cousens (1996)和Fodor and Johnson (2016)，其他数据引自Bailey (1981) Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized multi-trace element spider diagrams (b) (normalization values are after Boynton, 1984) |
在基于抗蚀变元素的岩石分类图解中(图 7a)，TX19和TX20分别投影在亚碱性系列的安山岩和英安岩区域，与镜下观察一致。在Y-Zr图解中(图 7b)样品均投影在钙碱性分区，表明二者属于钙碱性系列岩石。
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图 7 火山岩岩石类型Zr/Ti-Yb/Y判别图解(a, 据Pearce, 1996)和岩石系列Y-Zr判别图解(b, 据Ross and Bédard, 2009) Fig. 7 Discrimination diagrams of Zr/Ti vs. Yb/Y (a, after Pearce, 1996) and Y vs. Zr (b, after Ross and Bédard, 2009) for volcanic rock types and series |
样品TX19的锆石颗粒普遍较小(50~130μm)，大多数锆石为短柱状自形晶，长宽比介于1:1~3:1之间。阴极发光图像(图 8)显示，这些锆石多数具有清晰的中等宽度振荡环带(如TX19-8、-9、-10、-15、-17、-20、-25、9-27)，部分呈现出宽缓的弱环带或扇形分带(如TX19-12、-16、-19、-23)，个别锆石还具有核边结构(TX19-07、-14)或重结晶结构(TX19-18)。数据点TX19-05、-22、-24普通铅含量明显偏高(f206=2.02%~11.91%)，且年龄不谐和度较高，故予以剔除。剩下的15个分析点获得的U含量为23×10-6~365×10-6，Th含量为27×10-6~795×10-6，Th/U比值变化于0.90~2.36。在锆石U-Pb谐和图上，15个数据点均落在谐和线上或其附近，206Pb/238U年龄范围为712.7~802.9Ma，加权平均值为747±12Ma(95% conf.，MSWD=3.7)(图 9)。
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图 8 锆石阴极发光图像 实线小椭圆代表SIMS U-Pb同位素分析点，虚线大圆代表LA-ICPMS原位微量元素分析点，锆石下方的数值为对应的U-Pb年龄 Fig. 8 Cathodoluminescene images showing the external appearances and internal textures of zircon from the andesite |
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图 9 锆石U-Pb谐和图 Fig. 9 U-Pb concordia diagrams of zircons discussed in the text |
在U-Pb定年的基础上，对15颗年龄谐和的锆石进行了微区微量元素分析。稀土元素总量变化很大，∑REE=432.9×10-6~3784×10-6，平均1256×10-6。其中轻稀土含量(LREE=24.54×10-6~255.5×10-6，平均39.14×10-6)远低于重稀土(HREE=407.8×10-6~3528×10-6，平均603.1×10-6)，LREE/HREE变化于0.02~0.07，平均为0.04。全部分析点都表现出强烈的Ce正异常(δCe=29.4~193，均值为92.3)和明显的Eu负异常(δEu=0.19~0.80，均值为0.59)。所测试的其他元素中，除Hf作为锆石的主要赋存矿物含量较高外(6699×10-6~10228×10-6)，Y含量变化较大(579.1×10-6~5139×10-6)，Ti含量中等(4.15×10-6~116.6×10-6)，而Ta和Nb含量都偏低(分别为0.35×10-6~2.11×10-6、1.05×10-6~14.36×10-6)。
4 讨论 4.1 火山岩的形成时代锆石是火山岩中常见的副矿物，由于其富含U、Th等放射性元素，且具有普通Pb含量低、离子扩散速度慢、封闭温度高等优点，使得锆石U-Pb同位素定年已经成为确定火山岩形成时代的最可靠方法之一。然而对于经历过复杂演化历史的地质体而言，不同锆石颗粒甚至同一颗粒的不同部位都可能记录着不同的地质年代信息(Rubatto et al., 1999; Hermann et al., 2001)，判断测试点锆石组分成因是解释所获取年龄地质含义的重要基础。
不同成因的锆石往往具有不同的外部形貌和内部结构(Vavra et al., 1996, 1999; 简平等, 2001; Crofu et al., 2003; 吴元保和郑永飞, 2004)，形态学是判断锆石成因的最直接手段。本次研究所获得的锆石中(图 8)，TX19-07、-14呈短柱状自形晶，具有核边结构，核部原有锆石与新生的增生边之间界线清晰，属于变质增生锆石，两个测试点均位于具有清晰振荡环带的核部，206Pb/238U年龄分别为750.5±10.6Ma、737.5±10.5Ma，与全部样品加权平均值(747±12Ma)在误差范围内基本一致，代表核部原有锆石的形成年龄。TX19-18呈长柱状，具有变质重结晶锆石特征，在阴极发光图像上可见明暗不同的两种组分，均无分带特征，测试点位于明亮区域，206Pb/238U年龄为720.8±10.7Ma，比全部样品加权平均值略年轻，该测试点锆石组分的成因还需结合其他资料综合判断。剩下的13颗锆石均为短柱状自形晶，大多数具有清晰的中等宽度振荡环带，有的显示宽缓且不清晰的弱环带或扇形分带，符合中性火山岩结晶锆石的特点(Hoskin, 2000)。
大量研究表明，不同成因的锆石具有其特征的微量元素组成，微量元素的综合分析可以对锆石成因进行有效限定。Th、U含量及Th/U比值常作为区分不同类型锆石的标志(Belousova et al., 2002)，一般认为岩浆锆石Th、U含量较高，Th/U>0.4，变质锆石和热液锆石Th、U含量低，Th/U < 0.1(Rubatto and Gebauer, 2000; Moller et al., 2003)。本次15个分析点获得的U、Pb含量都较高，平均值分别为208×10-6、213×10-6。在锆石U-Th图解中(图 10a)U含量随着Th含量的增加而增加，Th/U比值稳定，最小为0.90，最大可达2.36，属于岩浆锆石范畴。高场强元素Nb平均含量为3.11×10-6，Ta平均含量为0.83×10-6，Ti平均含量为23.47×10-6，均在典型岩浆锆石范围内(Nb < 62×10-6, Ta < 3×10-6, Ti < 75×10-6, Hoskin and Schaltegger, 2003)。在球粒陨石标准化的稀土元素配分模式图上(图 10b)，轻稀土亏损，重稀土逐步富集，13个测试点呈现强烈的Ce正异常和明显的Eu负异常，标准化曲线与典型岩浆锆石范围基本一致，2个测试点(TX19-09、-16)Ce异常、Eu异常相对微弱，标准化曲线介于岩浆锆石与热液锆石之间。在锆石成因的(Sm/La)N-La图解和δCe-(Sm/La)N图解中(图 10c, d)，除上述2颗锆石投影在岩浆锆石与热液锆石之间外，其他13颗锆石全部落入岩浆锆石范围及其附近。根据锆石透、反射图像的反映，该2颗锆石的异常表现可能是测定了锆石内部的包裹体所致。
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图 10 锆石Th-U比值图解(a)、稀土元素配分模式图(b, 标准化数值据Sun and McDonough, 1989)以及(Sm/La)N-La (c, 据Hoskin, 2005)和δCe-(Sm/La)N (d, 据Hoskin, 2005)成因判别图解 Fig. 10 Th-U diagram (a), chondrite-normalized REE patterns (b, normalization values after Sun and McDonough, 1989) of zircons from the andesite, discrimination diagrams of (Sm/La)N vs. La (c, after Hoskin, 2005) and δCe vs. (Sm/La)N (d, after Hoskin, 2005) for zircon genetic types |
综合以上对锆石外部形貌、内部结构、测点位置及微量元素特征的分析，我们认为本次研究中15个测试点(包括3颗经过变质作用改造的锆石中的测试点)对应的锆石组分皆为岩浆锆石，所获得的年龄谐和度高且较为集中，其加权平均值747±12Ma代表安山岩的结晶年龄。这一结果与Xu et al. (2013)在下伏英安岩中获得的锆石U-Pb年龄(755±3Ma)十分接近，表明二者为同期岩浆活动的产物。
4.2 岩浆源区和岩石成因 4.2.1 岩浆混染作用岩浆上升过程中不可避免地会遭受地壳围岩不同程度的混染，混染作用不仅能改变岩浆的化学成分，还会影响其温度、氧逸度等物理条件。准确厘定混染物质的端元组分及混染作用的程度对认识岩浆源区及岩石成因具有重要意义。
混染作用的本质属性之一是化学不均匀性，受到不同程度混染的岩浆其化学成分有别，因此可以利用总分配系数相同或相近(不受结晶作用影响)、对混染作用又敏感的元素比值间的协变关系来检验是否存在混染作用，并判别混染程度(Campbell and Griffiths, 1993; Baker et al., 1997; Macdonald et al., 2001)。由图 11a-d可知，样品在Ta/Yb-Th/Yb协变图中表现出较好的正相关关系，在Th/Ta-La/Yb协变图上也呈现出一定的正相关性，而在Th/Nb-Ce/Nb和Zr/Yb-La/Nb协变图上相关趋势不明显，表明岩浆在上升过程中遭受了围岩的混染，但混染程度较低。另外，非常高的(Th/Nb)PM比值(>>1, Saunders et al., 1992)和低的Nb/La比值(< 1，Kieffer et al., 2004)通常被视为存在地壳混染的两个可靠指标，样品(Th/Nb)PM比值介于5.41~8.96，平均为6.96，Nb/La比值介于0.23~0.30，平均为0.27，证实混染作用的存在(图 11e)，而本次在安山岩中及Xu et al. (2013)在英安岩中都未发现年龄较老的捕获锆石，则暗示岩浆混染作用较微弱。Neal et al. (2002)提出可以利用(La/Nb)PM-(Th/Ta)PM图解来区分混染物质的端元组分，在该图解中全部样品都落在平均上地壳附近(图 11f)，说明岩浆混染作用主要发生在上地壳。
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图 11 岩浆混染作用判别图 Fig. 11 Discrimination diagrams of magmatic contamination |
前人研究表明，如果岩浆过程为部分熔融作用，两种微量元素丰度的倒数会呈线性关系(杨晓松, 1994)。在安山岩和英安岩样品中任意两种稀土元素丰度倒数之间均具明显的线性关系(图 12a, b)，说明安山岩和英安岩主要是由源区物质经部分熔融作用形成的。在岩浆结晶分异过程中，具有相似分配系数的不相容元素对比值保持不变，但随着结晶作用的进行不相容元素含量将明显升高，利用这些元素的协变关系可以将部分熔融和分离结晶过程区分开。在La/Sm-La图解中，数据点构成一条正斜率趋势线，也指示岩浆过程是以部分熔融作用主导的(图 12c)，而La/Yb-Yb图解显示，除了较强的部分熔融趋势外，岩浆演化中还经历了一定程度的分离结晶作用(图 12d)。
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图 12 部分熔融和分离结晶作用判别图解 Fig. 12 Discrimination diagrams of partial melting and fractional crystallization processes |
从图 13中可以看出，Ni、Cr (Co，图略)和MgO具有良好的正相关关系，暗示在岩浆演化的早期阶段有这些相容元素载体矿物(如橄榄石、尖晶石、单斜辉石等)的分离结晶，与样品中相应元素含量较低的实事相吻合(Ni=0.11×10-6~5.49×10-6，平均为2.31×10-6；Cr=0.83×10-6~7.44×10-6，平均为3.81×10-6；Co=0.68×10-6~11.3×10-6，平均为5.28×10-6)。Eu与MgO也呈现出良好的正相关关系，表明存在斜长石分离结晶，鉴于样品中Eu异常微弱(10个负异常δEu=0.63~0.96，2个正异常δEu=1.05)，推断斜长石可能不是主要的分离结晶矿物。此外，Nb、Ta与MgO呈负相关关系，Ti与MgO没有明显的相关性，说明这些元素的亏损与分离结晶作用无关，而是岩浆源区特征的反映。
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图 13 Ni、Cr、Eu、Nb、Ta、Ti与MgO相关性图解 Fig. 13 Correlation of Ni, Cr, Eu, Nb, Ta, Ti against MgO |
本文研究的两段火山岩在空间上紧密相邻，在岩石形成时间上基本一致，且安山岩样品与英安岩样品在稀土元素、微量元素的含量和配分形式上都非常相似(表 1、图 6)，反映二者源区具有亲缘性。12件样品全部表现出大离子亲石元素富集，高场强元素亏损和Nb、Ta、Ti的明显负异常，这一地球化学特征通常被视为俯冲带岩浆作用的典型标志(Briqueu et al., 1984; Tarney and Jones, 1994; Liégeois et al., 1998)。然而，由于地壳岩石也富集大离子亲石元素，且具有很低的TiO2含量(Wilson, 1989)和较低的Nb、Ta含量(Thompson et al., 1984)，有学者认为经地壳混染的板内岩浆也可以给出俯冲带信号(Ernst et al., 2005)。如前所述，岩浆上升过程中仅在上地壳经历了较微弱的混染作用，并不足以导致其微量元素丰度的明显变化，此外，通过对比样品和上地壳的Nb、Ti异常指数(表 1)不难发现，样品的Nb、Ti亏损程度((Nb/Nb*)N=0.16~0.22，均值为0.18；(Ti/Ti*)N=0.14~0.59，均值为0.29)比上地壳的Nb、Ti亏损程度((Nb/Nb*)N=0.42，(Ti/Ti*)N=0.34)还要高，也表明地壳混染不可能是样品Nb、Ta亏损的主要原因。这意味着此两段火山岩所表现出的强烈Nb(Ta)、Ti负异常继承了岩浆源区的特点，反映该岩浆形成于与俯冲消减有关的构造环境。
俯冲带地质背景极为复杂，除下插洋壳、楔形地幔、上覆地壳甚至地幔柱等潜在主源区外，还可能有俯冲流体或熔体等组分的贡献，后者的加入会改变主源区某些微量元素的绝对丰度及与之相关的元素比值。但大量研究表明，由于高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti和Y)具有较强的惰性和相近的不相容性，使得它们之间的比值并不会因俯冲物质卷入以及分离结晶等岩浆演化过程而发生明显变化(Condie, 2005; Handley et al., 2007)，因此仍是示踪主要源区的有效工具。从表 1可以看出，同1井安山岩、英安岩样品的Nb/Ta比值介于14.0~16.8，平均为15.2，相较于壳源岩浆和幔源岩浆的Nb/Ta比值(分别为11~12和17.5, Green, 1995)明显与后者更为接近，Zr/Hf比值介于32.0~38.1，平均为34.4，远高于大陆下地壳(18.75, Taylor and McLennan, 1981)而与原始地幔(36.25, Sun and McDonough, 1989)相近，表明岩浆起源于地幔源区。Fitton et al. (1997)提出Nb/Y和Zr/Y比值可用以区分幔源源区性质，并给出了判别公式δNb=log(Nb/Y)+1.74-1.92×log(Zr/Y)，认为δNb>0时源区与地幔柱有关，δNb < 0时源区为亏损地幔或与弧有关，Baksi (2001)验证了该方法的有效性，同1井安山岩和英安岩样品的δNb值均小于零(δNb=-0.58~-0.32，平均为-0.44)，排除了地幔柱的影响。Condie (2005)进一步建立了基于高场强元素比值的图解来判别地幔源区的属性，在Zr/Y-Nb/Y图解(图 14a)中样品全部落在δNb线下方与弧有关的富集组分源区(EN，包括上地壳和陆下岩石圈，Condie, 2003)，指示岩浆主源区来自陆下岩石圈地幔。地幔源区在未受流体/熔体影响的情况下直接熔融形成的岩浆，其元素在Nb/Yb-M/Yb图解(M=Zr、Hf、Ta、La、Nd、Sm、Eu、Y、Th)上应落于地幔序列之内(Pearce and Peate, 1995)，而在Nb/Yb-Th/Yb图解(图 14b)中样品投影位置明显偏离了地幔演化序列，表明源区有俯冲组分的贡献。Th/Zr-Nb/Zr图解(图 14c)显示，流体交代作用和熔体交代作用同时参与了对地幔源区的改造，但以前者为主，根据样品较低的Nb/Th比值(0.94~1.55，平均为1.24)和La/Yb比值(17.7~26.9，平均为21.5)推断，俯冲流体和熔体应该来自消减沉积物而非蚀变洋壳。在Ce/Nb-Th/Nb图解中，全部样品都投影在原始地幔与俯冲组分混合关系的谐和线上，与远洋沉积物平均组分(GLOSS)投影位置接近(图 14d)，也反映消减沉积物在岩浆形成中具有一定贡献，参照印度洋MORB地幔与沉积物熔体混合模拟结果(杜德道等, 2011)，源区中沉积物熔体贡献约2%~7.5%，且英安岩较安山岩经历的熔体交代更强一些(图 14e)。众所周知，橄榄岩地幔源区部分熔融形成岩浆时，稀土元素分配系数的变化主要取决于石榴石和尖晶石的含量，利用稀土元素在石榴石和尖晶石之间分配系数的差异可以将两者稳定区形成的部分熔融体区分开。研究表明，随着部分熔融程度升高，尖晶石相二辉橄榄岩熔体的La/Sm比值逐渐降低而Sm/Yb比值变化很小，石榴石相二辉橄榄岩熔体La/Sm比值和Sm/Yb比值都迅速降低，因此在La/Sm-Sm/Yb协变图中二者表现出明显不同的熔融趋势(图 14f, Aldanmaz et al., 2000)，将安山岩和英安岩样品投影在该图解中可以看出，在富集条件下由熔融≤1%的尖晶石相二辉橄榄岩和石榴石-尖晶石相(50:50)二辉橄榄岩按不同比例混合即可形成同1井的安山岩和英安岩。源区有石榴石残留与样品普遍存在重稀土亏损的实事也相吻合。一般认为，石榴石稳定域-尖晶石稳定域过渡带深度约80km(Wang et al., 2002)，指示岩浆起源于一个中等深度的地幔源区。
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图 14 火山岩源区性质及物质组成判别图解 (a) Zr/Y-Nb/Y图解(Condie, 2005)；(b) Nb/Yb-Th/Yb图解(Pearce and Peate, 1995)；(c) Th/Zr-Nb/Zr图解(Kepezhinskas et al., 1997)；(d) Th/Nb-Ce/Nb图解(Saunders et al., 1988)；(e) Th/Sm-Th/Ce图解(杜德道等, 2011)；(f) La/Sm-Sm/Yb图解(Aldanmaz et al., 2000)；DEP为深部亏损地幔，DM为浅部亏损地幔，PM为原始地幔，EM1和EM2为富集地幔，HIMU为高(U/Pb)源区，EN为富集组分，REC为再循环组分，TC为地壳平均值，UC为上地壳平均值，RSC为俯冲带残留体平均组分，SDC为俯冲带平均组分，GLOSS为远洋沉积物平均组分；图b、d、f中TC、UC、OIB、E-MORB、N-MORB、PM值据Sun and Mcdonough (1989)，图e中印度洋MORB值据Rehkamper and Hofmann (1997)，GLOSS值据Plank and Langmuir (1998) Fig. 14 Discrimination diagrams for magmatic sources of volcanic rocks (a) Zr/Y vs. Nb/Y diagram (Condie, 2008); (b) Nb/Yb vs. Th/Yb diagram (Pearce and Peate, 1995); (c) Th/Zr vs. Nb/Zr (Kepezhinskas et al., 1997); (d) Th/Nb vs. Ce/Nb diagram (Saunders et al., 1988); (e) Th/Sm vs. Th/Ce diagram (Du et al., 2001); (f) La/Sm vs. Sm/Yb diagram (Aldanmaz et al., 2000). Abbreviations: DEP, deep depleted mantle; DM, shallow depleted mantle; PM, primitive mantle; EM1 and EM2, enriched mantle sources; HIMU, high mu (U/Pb) source; EN, enriched component; REC, recycled component; TC, average component of the continental crust; UC, average component of the upper continental crust; RSC, average component of the remnant of the subduction zone; SDC, average component of the subduction zone; GLOSS, average composition of the oceanic sediment. TC, UC, OIB, E-MORB, N-MORB, PM and DM values in Fig. 14b, d and f are cited from Sun and Mcdonough (1989), the Indian Ocean MORB and GLOSS values in Fig. 14e are cited from Rehkamper and Hofmann (1997) and Plank and Langmuir (1998), respectively |
自Watson and Harrison (2005)首次发现锆石中Ti含量与温度密切相关以来，锆石Ti温度计得到了广泛关注(Watson et al., 2006; Ferry and Watson, 2007; Harrison et al., 2007; Page et al., 2007; Fu et al., 2008)，随着相关理论的不断发展，锆石Ti温度计已经成为约束岩浆结晶温度非常有效的手段。Ferry and Watson (2007)在高温、高压实验基础上对前人提出的热力学模型进行了修改完善，并给出如下计算公式：T=(4800±86)/[(5.711±0.072)-log(Ti)-logαSiO2+logαTiO2]-273.15，其中T为锆石结晶温度，Ti为锆石中Ti元素含量(×10-6)，αSiO2和αTiO2分别为岩浆中SiO2和TiO2的活度。由于安山岩中见有少量石英(杏仁体外壳)和磁铁矿，根据前人总结(赵振华, 2010)取αSiO2=1，αTiO2=0.7，锆石结晶温度计算结果列于表 3。TX19-07和TX19-08两个离群数据显示异常高的锆石结晶温度(分别为1102℃、1077℃)，可能是Ti含量的测试误差造成的，其余13个样品的锆石结晶温度介于699.0~829.7℃之间，平均为778.9℃，此数值明显低于现代火山实测的安山质熔岩温度(900~1000℃, 邱家骧, 1985)。较低的锆石结晶温度表明岩浆的触发因素不是(地幔柱)增温，而与流体的加入有关，俯冲流体交代作用可能导致地幔楔过渡水化从而大幅降低了源区固相线温度(Polat et al., 2006)。
实验岩石学和高精测试技术的飞速发展不断丰富岩浆氧逸度的估算方法，其中锆石以其强大的稳定性及可定年、测温的特质使基于锆石原位微量元素的氧逸度计法尤受关注，发展也较为成熟(Ballard et al., 2002; Trail et al., 2011, 2012; Burnham and Berry, 2012)。目前锆石氧逸度计主要有两种计算模型：其一由Ballard et al. (2002)最早提出，他认为锆石的Ce4+/Ce3+比值可以反映氧逸度相对大小，得知样品的全岩Ce丰度、锆石Ce丰度和Ce4+、Ce3+在锆石-熔体中的分配系数(可由晶格扭曲模型推导, Blundy and Wood, 1994)即可求得；其二由Trail et al.(2011, 2012)提出，他经试验研究发现岩浆的氧逸度、温度和锆石Ce异常具有非常好的相关性，并给出经验公式ln(Ce/Ce*)D=(0.1156±0.0050)×ln(fO2)+13860±708/T(K)-6.125±0.484，其中fO2为岩浆氧逸度，(Ce/Ce*)D为锆石的Ce异常值(表 3中记为δCe)，T(K)为锆石结晶开氏温度，因此根据锆石的Ce异常值和结晶温度即可求得岩浆的绝对氧逸度。本次研究采用第二种模型，即在上一步获得锆石结晶温度的基础上再计算相应的锆石Ce异常值以求其绝对氧逸度。考虑到锆石中La、Pr含量低测试误差较大，利用传统插值法求得的Ce异常可能会有很大波动，计算时采用了Qiu et al. (2013)提出的改进方案避免此问题，详见该文及其参考文献。绝对氧逸度计算结果见表 3。在剔除TX19-07和TX19-08两个异常高温样品后将数据投影在T-lgfO2图解(图 15)中，由该图可以看出，1个数据与FMQ缓冲剂相当，3个数据高于MH缓冲剂约2个对数单位，其余8个数据落于MH和NNO缓冲线之间，总体指示了一个非常高的氧逸度环境。已有大量研究表明，岩浆氧逸度的差异与其源区密切相关，如MORB氧逸度较低，一般在FMQ-2~FMQ之间(Christie et al., 1986)，而弧岩浆氧逸度可高达FMQ~FMQ+6(Christie et al., 1986; Carmichael, 1991; Evans et al., 2012)。弧岩浆的高氧逸度特征与俯冲组分带入大量H2O和CO2并导致地幔源区氧化有关(O’Neil and Wall, 1987; Wood et al., 1990; Kasting et al., 1993; Dupuis et al., 2005)，且俯冲带形成时间越长、板块俯冲速率越快氧化程度越高(Evans et al., 2012)。TX19安山岩较高的氧逸度与其形成于俯冲背景且源区存在俯冲交代的推断完全吻合，符合我们的预期。
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图 15 岩浆氧逸度T-lgfO2图解(氧化还原缓冲剂曲线据Eugster and Wones, 1962) Fig. 15 T vs. lgfO2 diagrams for andesite (redox buffer curves after Eugster and Wones, 1962) |
不同大地构造环境具有不同的地球化学指纹，利用岩石的地球化学数据可以有效获取构造环境信息(Rollinson, 1993)。图 6给出了典型构造环境中安山岩的稀土元素和微量元素标准化曲线，不难看出，同1井安山岩和英安岩在稀土元素和微量元素的总体特征上与大陆岛弧安山岩(形成于发育较好的陆壳上)和安第斯安山岩(形成于加厚的陆壳上)较为接近，而与大洋岛弧(低K或其他)、洋岛和大陆裂谷中的安山岩都有所不同。Bailey (1981)和Condie (1989)分别对反映安山岩产出环境的敏感元素进行了研究，我们选取了其中一些抗蚀变元素进行对比分析，由表 4可以看出，同1井安山岩和英安岩在这些特征元素含量及比值上也介于大陆岛弧安山岩和安第斯安山岩之间，与上述结论一致。在La-Th图解中，样品全部投影在造山安山岩范围内(图 16a)，在(Nb/Zr)N-Zr图解中样品都落在与俯冲有关的岩浆岩范围内(图 16b)，在Zr-Hf图解中数据均落于岛弧型火山岩区(图 16c)，在La/Yb-Th/Yb图解中英安岩投影在安山弧岩区，安山岩投影在安山弧和大陆边缘弧交叠部位附近(图 16d)。由此可知，基于全岩地球化学的构造环境判别结果支持同1井安山岩、英安岩的发育与俯冲消减作用有关，并进一步明确这套火山岩可能形成于大陆岛弧或安山弧环境。
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表 4 同1井火山岩微量元素特征值及其与不同构造环境安山岩的对比 Table 4 Characteristic parameters of volcanic rocks in TX1 well and their comparisons to andesite from various tectonic settings |
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图 16 同1井火山岩构造环境判别图解 (a) La-Th图解(Gill, 1981)；(b) (Nb/Zr)N-Zr图解(Thieblemont and Tegyey, 1994)；(c) Zr-Hf图解(Condie, 1986)；(d) La/Yb-Th/Yb图解(Condie, 1986) Fig. 16 Discrimination diagrams for tectonic setting of volcanic rocks from TX1 (a) La vs. Th diagram (Gill, 1981); (b) (Nb/Zr)N vs. Zr diagram (Thieblemont and Tegyey, 1994); (c) Zr vs. Hf diagram (Condie, 1986); (d) La/Yb vs. Th/Yb diagram (Condie, 1986) |
在不同构造环境中结晶的锆石其微量元素丰度有所差异(El-Bialy and Ali, 2013)，由于锆石具有非常强的物理、化学稳定性，使其初始组分即使经历复杂的地质演化仍可得以保存，因此锆石微量元素已成为限定寄主岩石形成环境的重要指示剂(Pearce and Peat, 1995; Peck et al., 2001; Iizuka et al., 2006; Schulz et al., 2006; Grimes et al., 2007; Yang et al., 2012)。Schulz et al. (2006)基于对Tauern Window南部Austroalpine基底变质岩的研究，提出利用锆石微量元素区分寄主岩石形成环境的若干判别图解，将本次在安山岩中获得的15个锆石微量元素数据投影在不同类型的图解中(图 17a-d)，绝大多数数据落在火山弧岩区，其中在Yb-Y图解和Lu/Hf-Y图解上有一部分数据落在板内岩区，可能是锆石结晶时受到陆壳物质混染所致。Grimes et al. (2007)通过对大量已知来源的锆石微量元素的综合分析，认为U/Yb比值是区分不同来源锆石的重要参数，并提出了U/Yb-Y图解和U/Yb-Hf图解用以区分来自陆壳、洋壳和地幔的锆石，在该二图解中15个数据点全部投影在大陆锆石范围内(图 17e, f)，表明其寄主安山岩形成于大陆之上的火山弧，即陆缘弧环境。Pearce and Peat (1995)指出Th、Nb、Hf在锆石中化学行为的差异可能为锆石寄主岩石的构造环境分析提供一定线索，Yang et al. (2012)在分析大量已知构造环境的锆石微量元素特征基础上，建立了Nb/Hf-Th/U图解和Hf/Th-Th/Nb图解，该图解可将结晶于裂谷/板内岩浆活动中的锆石和结晶于岛弧/造山带环境中的锆石很好的区分开来，将15个来自安山岩锆石的测试数据投影在这两个图解上，数据基本都落入弧/造山带相关岩区(图 18)。上述资料表明，锆石微量元素对安山岩产出环境的指示与全岩地球化学分析结果是一致的，证实这套火山岩具有陆缘弧属性。
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图 17 锆石寄主岩石构造环境判别图解(a-d, 据Schulz et al., 2006; e, f, 据Grimes et al., 2007) Fig. 17 Discrimination diagrams for tectonic setting of the host rocks of zircon (a-d, after Schulz et al., 2006; e, f, after Grimes et al., 2007) |
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图 18 锆石Nb/Hf-Th/U图解(a, 据Yang et al., 2012)和Hf/Th-Th/Nb图解(b, 据Yang et al., 2012) Fig. 18 Discrimination diagrams of Nb/Hf vs. Th/U (a, after Yang et al., 2012) and Hf/Th vs. Th/Nb (b, after Yang et al., 2012) for zircons from the andesite |
近年对盆地周边地质露头的研究揭示，塔里木陆块周边发育大量830~630Ma的新元古代岩浆岩(张传林等, 2012; 葛荣峰, 2014)，大多数学者将其解释为裂谷作用的产物，并与Rodinia超大陆裂解相联系。本文对同1井寒武系下伏火山岩的系统研究显示，在塔里木盆地中西部的巴楚隆起曾经发育一个新元古代岩浆弧(747±12Ma~755±3Ma)。另外，在塔里木盆地中部的卡塔克隆起，塔参1井(TC1，图 1)在7169~7200m钻遇了花岗闪长岩和闪长岩侵入体，同位素年龄分别为744.0±9.3Ma~790.0±22.1Ma(角闪石40Ar-39Ar; Guo et al., 2005)和757.4±6.2Ma(SHRIMP; 邬光辉等, 2009)。李曰俊等(2005)和Guo et al. (2005)研究认为塔参1井的花岗闪长岩和闪长岩同样形成于岩浆弧环境，与同1井安山岩和英安岩的形成年代和构造环境高度一致，即同1井的安山岩-英安岩与塔参1井的闪长岩-花岗闪长岩构成了一套典型的钙碱性弧岩浆岩组合(邓晋福等, 2004; 徐夕生和邱检生, 2010)。
近期研究结果显示，玛北1井(MB1)钻揭的巴楚隆起基底黑云母二长片麻岩时代为1920±14Ma(LA-ICP-MS; 杨鑫等, 2017)、中深1井(ZS1)钻揭的卡塔克隆起基底花岗岩年龄为1895±1Ma(SHRIMP; Xu et al., 2013)、沙53井(S53)钻揭的塔北隆起基底花岗岩和石英二长岩的年龄分别为1848±7Ma(SHRIMP; Xu et al., 2013)和1791±1Ma(LA-ICP-MS; 韩强等, 2016)、桥古2井(QG2)钻揭的塔北隆起基底钾长花岗岩时代为1846±1Ma(LA-ICP-MS; 韩强等, 2016)、塔东2井(TD2)钻揭的塔东南隆起基底角闪花岗岩年龄为1908±9Ma(SHRIMP; 邬光辉等, 2012)，这些研究结果表明塔里木盆地中部古隆起是一个发育在古元古代陆壳基底之上的新元古代岩浆弧。塔里木盆地的基底是在后继的造山作用中拼合的基底，盆地中部的巴楚隆起-卡塔克隆起-古城虚隆起这一新元古代陆缘弧是塔里木盆地拼合基底的“缝合带”。但由于可获得实测资料的局限，基底拼合过程中的大洋板块俯冲极性以及板块碰撞等关键地质问题依然悬而未决且将长期悬而不决。
基底拼合带南北两侧的塔里木盆地可能还有着构造组成和性质不同的基底。如塔里木盆地北缘的库鲁克塔格和铁门关一带的斜长片麻岩、石榴黑云斜长片麻岩、石英片岩等变质岩的年龄集中于2.0~1.8Ga(Long et al., 2011; 董昕等, 2011; Zhang et al., 2012; 曹晓峰等, 2012; Ge et al., 2013; 葛荣峰, 2014; 王明阳等, 2016)。而盆地南缘的塔西南和塔东南阿克塔什塔格地区则发育2.27~2.38Ga和1.9~2.05Ga两期变质事件年龄(Zhang et al., 2007; 辛后田等, 2011)，与盆地北缘明显不同。这种基底拼合带及其南北两侧盆地基底构造属性的差异可能也影响或制约了塔里木盆地不同构造单元的构造演化过程。
5 结论本文研究揭示，塔里木盆地巴楚隆起西缘同1井钻遇的寒武系下伏火山岩为杏仁状辉石安山岩和角闪石英安岩，均属于钙碱性系列，形成于大陆边缘弧构造环境，安山岩锆石U-Pb年龄(747±12Ma)表明该岩浆弧发育时代为新元古代。同1井钻遇的岛弧型火山岩与塔参1井钻揭的卡塔克隆起闪长岩(744.0±9.3Ma~790.0±22.1Ma)和花岗闪长岩(757.4±6.2Ma)成岩时代一致、形成构造环境相同，均为岛弧岩浆活动的产物，这表明横亘塔里木盆地中部的巴楚隆起-卡塔克隆起-古城虚隆起起源于一条新元古代岩浆弧，塔里木盆地的基底是一个经新元古代造山作用拼合的基底。
致谢 中国科学院地质与地球物理研究所凌潇潇和李娇老师、国家地质实验测试中心邓月金老师、合肥工业大学汪方跃老师、中石化勘探院李王鹏博士和中国石油大学(北京)研究生丛林、赵燚等人在本文测试分析工作中给予了大力协助。侯泉林教授、吴春明教授和向忠金博士对本文的研究工作进行了指导。李曰俊老师、陈汉林老师和另一位匿名审稿人仔细审阅全文并提出了建设性意见。在此一并表示感谢！
谨以此文敬祝李继亮研究员八十华诞！
Aldanmaz E, Pearce JA, Thirlwall MF and Mitchellc JG. 2000. Petrogenetic evolution of Late Cenozoic, post-collision volcanism in western Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 102(1-2): 67-95. DOI:10.1016/S0377-0273(00)00182-7 |
Asmerom Y, Jacobsen SB and Wernicke BP. 1994. Variations in magma source regions during large-scale continental extension, Death Valley region, western United States. Earth and Planetary Science Letters, 125(s1-4): 235-254. |
Bailey JC. 1981. Geochemical criteria for a refined tectonic discrimination of orogenic andesites. Chemical Geology, 32(1-4): 139-154. DOI:10.1016/0009-2541(81)90135-2 |
Baker JA, Menzies MA, Thirlwall MF and Macpherson CC. 1997. Petrogenesis of Quaternary intraplate volcanism, Sana'a, Yemen:Implications and polybaric melt hybridization. Journal of Petrology, 38: 1359-1390. DOI:10.1093/petroj/38.10.1359 |
Baksi AK. 2001. Search for a deep-mantle component in mafic lavas using a Nb-Y-Zr plot. Canadian Journal of Earth Sciences, 38(5): 813-824. |
Ballard JR, Palin MJ and Campbell IH. 2002. Relative oxidation states of magmas inferred from Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) in zircon:Application to porphyry copper deposits of northern Chile. Contributions to Mineralogy and Petrology, 144(3): 347-364. DOI:10.1007/s00410-002-0402-5 |
Belousova E, Griffin W, O'Reilly SY and Fisher N. 2002. Igneous zircon:Trace element composition as an indicator of source rock type. Contributions to Mineralogy and Petrology, 143(5): 602-622. DOI:10.1007/s00410-002-0364-7 |
Blundy J and Wood B. 1994. Prediction of crystal-melt partition coefficients from elastic moduli. Nature, 372(6505): 452-454. DOI:10.1038/372452a0 |
Boynton WV. 1984. Cosmochemistry of the rare earth elements: Meteorite Studies. In: Henderson P (eds. ) Rare Earth Element Geochemistry. Amsterdam: Elsevier, 63-114
|
Briqueu L, Bougault H and Joron JL. 1984. Quantification of Nb, Ta, Ti and V anomalies in magmas associated with subduction zones:Petrogenetic implications. Earth and Planetary Science Letters, 68(2): 297-308. DOI:10.1016/0012-821X(84)90161-4 |
Burnham AD and Berry AJ. 2012. An experimental study of trace element partitioning between zircon and melt as a function of oxygen fugacity. Geochimica et Cosmochimica Acta, 95(11): 196-212. |
Campbell IH and Griffiths RW. 1993. The evolution of the mantle's chemical structure. Lithos, 30(3-4): 389-399. DOI:10.1016/0024-4937(93)90047-G |
Carmichael ISE. 1991. The redox states of basic and silicic magmas:A reflection of their source regions?. Contributions to Mineralogy and Petrology, 106(2): 129-141. DOI:10.1007/BF00306429 |
Cao XF, Lue XB, Liu ST, Zhang P, Gao X, Chen C and Mo YL. 2011. LA-ICPMS zircon dating, geochemistry, petrogenesis and tectonic implications of the Dapingliang Neoproterozioic granites at Kuluketage Block, NW China. Precambrian Research, 186(1-4): 205-219. DOI:10.1016/j.precamres.2011.01.017 |
Cao XF, LV XB, Gao X, Liu YG, Zhu J, Chen C, Wang YJ, Liu Z and Zhang B. 2012. Magmatic activities and tectonic evolution of Xinjiang Precambrian Kuluketage block, NW China. Xinjiang Geology, 30(4): 384-391. |
Chekol TA, Kobayashi K, Yokoyama T, Sakaguchi C and Nakamura E. 2011. Timescales of magma differentiation from basalt to andesite beneath Hekla Volcano, Iceland:Constraints from U-series disequilibria in lavas from the last quarter-millennium flows. Geochimica et Cosmochimica Acta, 75(1): 256-283. DOI:10.1016/j.gca.2010.10.001 |
Christie DM, Carmichael ISE and Langmuir CH. 1986. Oxidation states of mid-ocean ridge basalt glasses. Earth and Planetary Science Letters, 79(3-4): 397-411. DOI:10.1016/0012-821X(86)90195-0 |
Chen Y, Xu B, Zhan S and Li YG. 2004. First mid-Neoproterozoic paleo Magnetic results from the Tarim Basin (NW China) and their geodynamic implications. Precambrian Research, 133(3): 271-281. |
Corfu F. 2003. Atlas of zircon textures. Rev. Mineral., 53(1): 469-500. DOI:10.2113/0530469 |
Condie KC. 1986. Geochemistry and tectonic setting of Early Proterozoic supracrustal rocks in the southwestern United States. Journal of Geology, 94(6): 845-864. DOI:10.1086/629091 |
Condie KC. 1989. Geochemical changes in basalts and andesites across the Archean-Proterozoic boundary:Identification and significance. Lithos, 23(1): 1-18. |
Condie KC. 2003. Incompatible element ratios in oceanic basalts and komatiites:Tracking deep mantle sources and continental growth rates with time. Geochemistry Geophysics Geosystems, 4(1): 1-28. |
Condie KC. 2005. High field strength element ratios in Archean basalts:A window to evolving sources of mantle plumes?. Lithos, 79(3-4): 491-504. DOI:10.1016/j.lithos.2004.09.014 |
Cousens BL. 1996. Magmatic evolution of Quaternary mafic magmas at Long Valley Caldera and the Devils Postpile, California:Effects of crustal contamination on lithospheric mantle-derived magmas. Journal of Geophysical Research Solid Earth, 101(B12): 27673-27689. DOI:10.1029/96JB02093 |
Deng JF, Luo ZH, Su SG, Mo XX, Yu BS, Lai XY and Chen HW. 2004. Petrogenesis, Tectonic Setting and Metallogenesis. Beijing: Geological Publishing House: 85-230.
|
Deng XL, Shu LS, Zhu WB, Ma DS and Wang B. 2008. Precambrian tectonism, magmtiam, deformation and geochronology of igneous rocks in the Xingdi fault zone, Xinjiang. Acta Petrologica Sinica, 24(12): 2800-2808. |
Dong X, Zhang ZM and Tang W. 2011. Precambrian tectono-thermal events of the northern margin of the Tarim Craton:Constraints of zircon U-Pb chronology from high-grade metamorphic rocks of the Korla, Xinjiang. Acta Petrologica Sinica, 27(1): 47-58. |
Du DD, Qu XM, Wang GH, Xin HB and Liu ZB. 2011. Bidirectional subduction of the Middle Tethys oceanic basin in the west segment of Bangonghu-Nujiang suture, Tibet:Evidence from zircon U-Pb LAICPMS dating and petrogeochemistry of arc granites. Acta Petrologica Sinica, 27(7): 1993-2002. |
Dupuis C, Hébert R, Dubois-Cote V, Guilmette C, Wang CS, Li YL and Li ZJ. 2005. The Yarlung Zangbo Suture Zone ophiolitic mélange (southern Tibet):New insights from geochemistry of ultramafic rocks. Journal of Asian Earth Sciences, 25(6): 937-960. DOI:10.1016/j.jseaes.2004.09.004 |
El-Bialy MZ and Ali KA. 2013. Zircon trace element geochemical constraints on the evolution of the Ediacaran (600~614Ma) post-collisional Dokhan volcanics and younger granites of SE Sinai, NE Arabian-Nubian Shield. Chemical Geology, 360-361(1): 54-73. |
Ernst RE, Buchan KL and Campbell IH. 2005. Frontiers in large igneous province research. Lithos, 79(3-4): 271-297. DOI:10.1016/j.lithos.2004.09.004 |
Eugster HP and Wones DR. 1962. Stability relations of the ferruginous biotite, annite. Journal of Petrology, 3(1): 2648-2697. |
Evans KA, Elburg MA and Kamenetsky VS. 2012. Oxidation state of subarc mantle. Geology, 40(9): 783-786. DOI:10.1130/G33037.1 |
Ferry JM and Watson EB. 2007. New thermodynamic models and revised calibrations for the Ti-in-zircon and Zr-in-rutile thermometers. Contributions to Mineralogy and Petrology, 154(4): 429-437. DOI:10.1007/s00410-007-0201-0 |
Fu B, Page FZ, Cavosie AJ, Fournelle J, Kita NT, Lackey JS, Wilde SA and Valley JW. 2008. Ti-in-zircon thermometry:Applications and limitations. Contributions to Mineralogy and Petrology, 156(2): 197-215. DOI:10.1007/s00410-008-0281-5 |
Fitton JG, Saunders AD, Norry MJ, Hardarsona BS and Taylorc RN. 1997. Thermal and chemical structure of the Iceland plume. Earth and Planetary Science Letters, 153(3-4): 197-208. DOI:10.1016/S0012-821X(97)00170-2 |
Fodor RV and Johnson KG. 2016. Origin of Miocene andesite and dacite in the goldfield-superstition volcanic province, central Arizona:Hybrids of mafic and silicic magma mixing. Geochimica et Cosmochimica Acta, 185: 394-417. DOI:10.1016/j.gca.2016.04.001 |
Gao LZ, Guo XP, Ding XZ, Zong WM, Gao JZ, Zhang CH and Wang ZQ. 2013. Nanhuan glaciation event and its stratigraphic correlation in Tarim plate, China. Acta Geoscientica Sinica, (1): 39-57. |
Ge RF, Zhu WB, Wu HL, He JW and Zheng BH. 2013. Zircon U-Pb ages and Lu-Hf isotopes of Paleoproterozoic metasedimentary rocks in the Korla Complex, NW China:Implications for metamorphic zircon for mation and geological evolution of the Tarim Craton. Precambrian Research, 231: 1-18. DOI:10.1016/j.precamres.2013.03.003 |
Ge RF. 2014. Precambrian tectonic thermal events and crustal evolution in the Kuruktag block, northern Tarim craton. Ph. D. Dissertation. Nanjing: Nanjing University (in Chinese with English summary)
|
Gill JB. 1981. Orogenic Andesites and Plate Tectonics. Berlin: Pringer-Verlag: 1-390.
|
Green TH. 1995. Significance of Nb/Ta as an indicator of geochemical processes in the crust-mantle system. Chemical Geology, 120(3-4): 347-359. DOI:10.1016/0009-2541(94)00145-X |
Grimes CB, John BE, Kelemen PB, Mazdab FK, Wooden JL, Cheadle MJK, Hanghøj K and Schwartz JJ. 2007. Trace element chemistry of zircons from oceanic crust:A method for distinguishing detrital zircon provenance. Geology, 35(7): 643-646. DOI:10.1130/G23603A.1 |
Guo ZJ and Zhang ZC. 1999. The basement structural framework and evolution of Tarim basin. Earth Science Frontiers, (3): 94. |
Guo ZJ, Zhang ZC, Jia CZ and Wei GQ. 2000. Basement of Tarim craton and tectonic evolution. Science in China (Series D), 30(6): 568-575. |
Guo ZJ, Yin A, Robinson A and Cheng ZJ. 2005. Geochronology and geochemistry of deep-drill-core samples from the basement of the central Tarim basin. Journal of Asian Earth Sciences, 25(1): 45-56. DOI:10.1016/j.jseaes.2004.01.016 |
Han Q, Zhu YH, Zhu CL, Wang C, Chen ZL and Fei JW. 2016. Petrological characteristics and zircon U-Pb age for magmatic rocks from Pre-Sinian basement of the SDQ area of Shaya Rise in Tarim basin, NW China. Acta Petrologica Sinica, 32(5): 1493-1504. |
Handley HK, Macpherson CG, Davidson JP, Berlo K and Lowry D. 2007. Constraining fluid and sediment contributions to subduction-related magmatism in Indonesia:Ijen volcanic complex. Journal of Petrology, 48(6): 1155-1183. DOI:10.1093/petrology/egm013 |
Harrison TM, Watson EB and Aikman AB. 2007. Temperature spectra of zircon crystallization in plutonic rocks. Geology, 35(7): 635. DOI:10.1130/G23505A.1 |
He BZ, Jiao CL, Cai ZH, Zhang M and Gao AR. 2011. A new interpretation of the high aeromagnetic anomaly zone in central Tarim Basin. Geology in China, 38(4): 961-969. |
Hermann J, Rubatto D, Korsakov A and Shatsky VS. 2001. Multiple zircon growth during fast exhumation of diamondiferous, deeply subducted continental crust (Kokchetav Massif, Kazakhstan). Contributions to Mineralogy and Petrology, 141(1): 66-82. DOI:10.1007/s004100000218 |
Hess PC. 1989. Origins of Igneous Rocks. London: Harvard University Press: 109-275.
|
Hoskin PWO. 2000. Patterns of chaos:fractal statistics and the oscillatory chemistry of zircon. Geochimica et Cosmochimica Acta, 64(11): 1905-1923. DOI:10.1016/S0016-7037(00)00330-6 |
Hoskin PWO and Urs Schaltegger. 2003. The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis. Rev. Miner. Geochem., 53(1): 27-62. DOI:10.2113/0530027 |
Hoskin PWO. 2005. Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia. Geochimica et Cosmochimica Acta, 69(3): 637-648. DOI:10.1016/j.gca.2004.07.006 |
Humphris SE and Thompson G. 1978. Trace element mobility during hydrothermal alteration of oceanic basalts. Geochimica et Cosmochimica Acta, 42(1): 127-136. DOI:10.1016/0016-7037(78)90222-3 |
Iizuka T, Horie K, Komiya T, Maruyama S, Hirata T, Hidaka H and Windley BF. 2006. 4. 2Ga zircon xenocryst in an Acasta gneiss from northwestern Canada:Evidence for early continental crust. Geology, 34(4): 245-248. |
Jia CZ, Wei GQ and Yao HJ. 1995. Oil and Gas Exploration Books in Tarim Basin:Tectonic Evolution and Regional Structural Geology. Beijing: Petroleum Industry Press: 1-70.
|
Jian P, Cheng YQ and Liu DY. 2001. Petrographical study of metamorphic zircon:Basic roles in interpretation of U-Pb age of high grade metamorphic rocks. Earth Science Frontiers, 8(3): 183-191. |
Kasting JF, Eggler DH and Raeburn SP. 1993. Mantle Redox evolution and the oxidation state of the Archean atmosphere. Journal of Geology, 101(2): 245-257. DOI:10.1086/648219 |
Kepezhinskas P, Mcdermott F, Defant MJ, Hochstaedter A, Drummond MS, Hawkesworth CJ, Koloskov A, Maury RC and Bellon H. 1997. Trace element and Sr-Nd-Pb isotopic constraints on a three-component model of Kamchatka arc petrogenesis. Geochimica et Cosmochimica Acta, 61(3): 577-600. DOI:10.1016/S0016-7037(96)00349-3 |
Kieffer B, Arndt N, Lapierre H, Bastien F, Bosch D, Pecher D, Yirgu G, Ayaled D, Dominique W, Jerram DA, Keller F and Meugniot C. 2004. Flood and Shield Basalts from Ethiopia:Magmas from the African Superswell. Journal of Petrology, 45(4): 793-834. DOI:10.1093/petrology/egg112 |
Li QL, Li XH, Liu Y, Tang GQ, Yang JH and Zhu WG. 2010. Precise U-Pb and Pb-Pb dating of Phanerozoic baddeleyite by SIMS with oxygen flooding technique. J. Anal. At. Spectrom, 25: 1107-1113. DOI:10.1039/b923444f |
Li WS, Li JH, Zhou XB, Li WB, Wang HH and Yang JY. 2014. Genesis of high aeromagnetic anomaly zone in central Tarim basin:New evidence from seismic profiles.2014. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 50(2): 281-287. |
Li XH, Liu Y, Li QL, Guo CH and Chamberlain KR. 2009. Precise determination of Phanerozoic zircon Pb/Pb age by multi-collector SIMS without external standardization. Geochemistry Geophysics Geosystems, 10: Q04010. DOI:10.1029/2009GC002400 |
Li XH, Tang GQ, Gong B, Yang YH, Hou KJ, Hu ZC, Li QL, Liu Y and Li WX. 2013. Qinghu zircon:A working reference for microbeam analysis of U-Pb age and Hf and O isotopes. Chin. Sci. Bull., 58: 4647-4654. DOI:10.1007/s11434-013-5932-x |
Li YJ, Song WJ, Wu GY, Wang YF, Li YP and Zheng DM. 2005. Jinning granodiorite and diorite deeply concealed in the central Tarim basin. Science in China (Series D), 48(12): 2061-2068. DOI:10.1360/03yd0354 |
Li YJ, Wu GY, Meng QL, Yang HJ, Han JF, Li XS and Dong LS. 2008. Fault systems in central area of the Tarim Basin:Geometry, kinematics and dynamic settings. Chinese Journal of Geology, 43(1): 82-118. |
Li YJ, Yang HJ, Zhang GY, Zheng DM, Liu YX, Zhao Y, Li GH and Liu YL. 2012. Redivision of the tectonic units of Tabei Rise in Tarim Basin, NW China. Acta Petrologica Sinica, 28(8): 2466-2478. |
Liégeois JP, Navez J, Hertogen J and Black R. 1998. Contrasting origin of post-collisional high-K calc-alkaline and shoshonitic versus alkaline and peralkaline granitoids. The use of sliding normalization. Lithos, 45(1-4): 1-28. DOI:10.1016/S0024-4937(98)00023-1 |
Liu YS, Hu Z, Gao S, Gao S, Günther D, Xu J, Gao CG and Chen HH. 2008. In situ analysis of major and trace elements of anhydrous minerals by LA-ICP-MS without applying an internal standard. Chemical Geology, 257(1-2): 34-43. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.08.004 |
Long X, Yuan C, Sun M, Sun M, Kr ner A, Zhao GC, Wilde S and Hu AQ. 2011. Reworking of the Tarim Craton by underplating of mantle plume-derived magmas:Evidence from Neoproterozoic granitoids in the Kuluketage area, NW China. Precambrian Research, 187(1-2): 1-14. DOI:10.1016/j.precamres.2011.02.001 |
Lu SN, Li HK, Zhang CL and Niu GH. 2008. Geological and geochronological evidence for the Precambrian evolution of the Tarim Craton and surrounding continental fragments. Precambrian Research, 160(1): 94-107. |
Ludwig and K R. 2001. Users manual for Isoplot/Ex rev. 2.49. Berkeley Geochronology Centre Special Publication, 1: 56. |
Macdonald R, Rogers NW, Fitton JG, Black S and Smith M. 2001. Plume-lithosphere interactions in the generation of the basalts of the Kenya Rift, East Africa. Journal of Petrology, 42(5): 877-900. DOI:10.1093/petrology/42.5.877 |
Moller A, O'Brien PJ, Kennedy A and Kr ner A. 2003. Linking growth episodes of zircon and metamorphic textures to zircon chemistry:An example from the ultrahigh-temperature granulites of Rogaland (SW Norway). Geological Society of London Special Publications, 220(1): 65-81. DOI:10.1144/GSL.SP.2003.220.01.04 |
Neal CR, Mahoney JJ and Chazey WJ. 2002. Mantle sources and the highly variable role of continental lithosphere in basalt petrogenesis of the Kerguelen Plateau and Broken Ridge LIP:Results from ODP Leg 183. Journal of Petrology, 43(7): 1177-1205. DOI:10.1093/petrology/43.7.1177 |
O'Neill HSC and Wall VJ. 1987. The olivine-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer, the nickel precipitation curve, and the oxygen fugacity of the Earth's upper mantle. Journal of Petrology, 28(6): 1169-1191. DOI:10.1093/petrology/28.6.1169 |
Page FZ, Fu B, Kita NT, Fournelle J, Spicuzza MJ, Schulze DJ, Viljoen F, Basei MAS and Valley JW. 2007. Zircons from kimberlite:New insights from oxygen isotopes, trace elements, and Ti in zircon thermometry. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71(15): 3887-3903. DOI:10.1016/j.gca.2007.04.031 |
Pearce JA. 1984. Trace element discrimination diagrams for tectonic interpretation of granitic rock. Petrology, 25: 956-983. DOI:10.1093/petrology/25.4.956 |
Pearce JA and Peate DW. 1995. Tectonic implications of the composition of volcanic arc magmas. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 23(1): 251-285. DOI:10.1146/annurev.ea.23.050195.001343 |
Pearce JA. 1996. A user's guide to basalt discrimination diagrams. In: Wyman D (eds. ). Trace Element Geochemistry of Volcanic Rocks: Application for Massive Sulphide Exploration. Winnipeg: Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, 79-113
|
Peck WH, Valley JW, Wilde SA and Graham CM. 2001. Oxygen isotope ratios and rare earth elements in 3.3 to 4.4Ga zircons:Ion microprobe evidence for high δ18O continental crust and oceans in the Early Archean. Geochimica et Cosmochimica Acta, 65(22): 4215-4229. DOI:10.1016/S0016-7037(01)00711-6 |
Plank T and Langmuir CH. 1998. The chemical composition of subducting sediment and its consequences for the crust and mantle. Chemical Geology, 145(3-4): 325-394. DOI:10.1016/S0009-2541(97)00150-2 |
Polat A and Hofmann AW. 2003. Alteration and geochemical patterns in the 3.7~3.8Ga Isua greenstone belt, West Greenland. Precambrian Research, 126(3-4): 197-218. DOI:10.1016/S0301-9268(03)00095-0 |
Polat A, Herzberg C, Munker C, Rodgers R, Kusky, Li JH, Fryer B and Delaney J. 2006. Geochemical and petrological evidence for a suprasubduction zone origin of Neoarchean (ca. 2.5Ga) peridotites, central orogenic belt, North China craton. Geological Society of America Bulletin, 118(7): 771-784. |
Qiu JT, Yu XQ, Santosh M, Zhang DH, Chen SQ and Li PJ. 2013. Geochronology and magmatic oxygen fugacity of the Tongcun molybdenum deposit, northwest Zhejiang, SE China. Mineralium Deposita, 48(5): 545-556. DOI:10.1007/s00126-013-0456-5 |
Qiu JX. 1985. Magmatic Petrology. Beijing: Geological Publishing House: 7-8.
|
Rehkamper and Hofmann AW. 1997. Recycled ocean crust and sediment in Indian Ocean MORB. Earth and Planetary Science Letters, 147(1-4): 93-106. DOI:10.1016/S0012-821X(97)00009-5 |
Rollinson HR. 1993. Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation. London: Longman Scientific and Technical, Essex
|
Ross PSS and Bédard JHBH. 2009. Magmatic affinity of modern and ancient subalkaline volcanic rocks determined from trace-element discriminant diagrams. Canadian Journal of Earth Sciences, 46(11): 823-839. DOI:10.1139/E09-054 |
Rubatto D, Gebauer D and Compagnoni R. 1999. Dating of eclogite-facies zircons:The age of Alpine metamorphism in the Sesia-Lanzo Zone (Western Alps). Earth and Planetary Science Letters, 167(3-4): 141-158. DOI:10.1016/S0012-821X(99)00031-X |
Rubatto D and Gebauer D. 2000. Use of Cathodoluminescence for U-Pb Zircon Dating by Ion Microprobe:Some Examples from the Western Alps. Cathodoluminescence in Geosciences. Berlin Heidelberg: Springer: 373-400.
|
Saunders AD, Norry MJ and Tarney J. 1988. Origin of MORB and chemically-depleted mantle reservoirs:Trace element constraints. Journal of Petrology, Special Volume, (1): 415-445. |
Saunders AD, Storey M, Kent RW and Norry MJ. 1992. Consequences of plume-lithosphere interactions. Geological Society of London Special Publications, 68(1): 41-60. DOI:10.1144/GSL.SP.1992.068.01.04 |
Savage PS, Georg RB, Williams HM, Burton KW and Halliday AN. 2011. Silicon isotope fractionation during magmatic differentiation. Geochimica et Cosmochimica Acta, 75(20): 6124-6139. DOI:10.1016/j.gca.2011.07.043 |
Schulz B, Klemd R and Brätz H. 2006. Host rock compositional controls on zircon trace element signatures in metabasites from the Austroalpine basement. Geochimica et Cosmochimica Acta, 70(3): 697-710. DOI:10.1016/j.gca.2005.10.001 |
Shu LS, Deng XL, Zhu WB, Ma DS and Xiao WJ. 2011. Precambrian tectonic evolution of the Tarim Block, NW China:New geochronological insights from the Quruqtagh domain. Journal of Asian Earth Sciences, 42(5): 774-790. DOI:10.1016/j.jseaes.2010.08.018 |
Sláma J, Košler J, Condon DJ, Crowleye JL, Gerdes A, Hancharg JM, Horstwood MSA, Morris GA, Nasdala L, Norberg N, Schaltegger U, Schoene B, Tubrett MN and Whitehousel MJ. 2008. Plešovice zircon:A new natural reference material for U-Pb and Hf isotopic microanalysis. Chemical Geology, 249(1-2): 1-353. DOI:10.1016/j.chemgeo.2007.11.005 |
Stacey JS and Kramers JD. 1975. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model. Earth and Planetary Science Letters 26: 207-221. |
Sun SS and Mcdonough WF. 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processes. In: Sanders AD and Norry MJ (eds. ). Magmatism in Ocean Basins. Geological Society London Special Publications, 42(1): 313-345
|
Tarney J and Jones CE. 1994. Trace element geochemistry of orogenic igneous rocks and crustal growth models. Journal of the Geological Society, 151(5): 855-868. DOI:10.1144/gsjgs.151.5.0855 |
Taylor SR and Mclennan SM. 1981. The composition and evolution of the continental crust:Rare earth element evidence from sedimentary rocks. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 301(1461): 381-399. DOI:10.1098/rsta.1981.0119 |
Thieblemont D and Tegyey M. 1994. Une discrimination géochimique des roches différenciées témoins de la diversité d'origine et de situation tectonique des magmas calco-alcalins. Comptes Rendus de l' Académie des Sciences. Série 2. Sciences de la Terre et Des Planètes, 319(1): 87-94. |
Thompson RN, Morrison MA, Hendry GL and Parry SJ. 1984. An assessment of the relative roles of crust and mantle in magma genesis:An elemental approach. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 310(1514): 549-590. DOI:10.1098/rsta.1984.0008 |
Trail D, Watson EB and Tailby ND. 2011. The oxidation state of Hadean magmas and implications for early Earth's atmosphere. Nature, 480(7375): 79. DOI:10.1038/nature10655 |
Trail D, Watson EB and Tailby ND. 2012. Ce and Eu anomalies in zircon as proxies for the oxidation state of magmas. Geochimica et Cosmochimica Acta, 97: 70-87. DOI:10.1016/j.gca.2012.08.032 |
Vavra G, Gebauer D, Schmid R and Compston W. 1996. Multiple zircon growth and recrystallization during polyphase Late Carboniferous to Triassic metamorphism in granulites of the Ivrea Zone (Southern Alps):An ion microprobe (SHRIMP) study. Contributions to Mineralogy and Petrology, 122(4): 337-358. DOI:10.1007/s004100050132 |
Vavra G, Schmid R and Gebauer D. 1999. Internal morphology, habit and U-Th-Pb microanalysis of amphibolite-to-granulite facies zircons:Geochronology of the Ivrea Zone (Southern Alps). Contributions to Mineralogy and Petrology, 134(4): 380-404. DOI:10.1007/s004100050492 |
Wang AG, Zhang CL, Zhao Y, Guo KY and Dong YG. 2004. Depositional types of lower part of Nanhuan System on the northern margin of Southwest Tarim and their tectonic significance. Journal of Stratigraphy, 28(3): 248-256. |
Wang H, Chen HX, Lu JS, Wang GD, Peng T, Zhang H, Yan QR, Hou QL, Zhang Q and Wu CM. 2016. Metamorphic evolution and SIMS U-Pb geochronology of the Qingshigou area, Dunhuang block, NW China:Tectonic implications of the southernmost Central Asian orogenic belt. Lithosphere, 8(5): 463-479. DOI:10.1130/L528.1 |
Wang K, Plank T, Walker JD and Smith EI. 2002. A mantle melting profile across the Basin and Range, SW USA. Journal of Geophysical Research Solid Earth, 107(B1): ECV-1-ECV 5-21. |
Wang MY, Abuduxun N, Guo RQ, Zhou G and Zhu ZX. 2016. Discovery and geochronology of Khondalite Series in western Kuluketage, NW China. Xinjiang Geology, 34(1): 17-24. |
Wang YC, Yang H, Wang XM and Zheng BQ. 1994. Takelamakan Pre-Sinian plate rift and its petroleum potential. Xinjiang Petroleum Geology, 15(3): 191-200. |
Watson EB and Harrison TM. 2005. Zircon thermometer reveals minimum melting conditions on earliest earth. Science, 308(5723): 841-844. DOI:10.1126/science.1110873 |
Watson EB, Wark DA and Thomas JB. 2006. Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contributions to Mineralogy and Petrology, 151(4): 413. DOI:10.1007/s00410-006-0068-5 |
Wiedenbeck M, Alle P, Corfu F, Griffin WL, Meier M, Oberli F, Vonquadt A, Roddick JC and Speigel W. 1995. Three natural zircon standards for U-Th-Pb, Lu-Hf, trace-element and REE analyses. Geostandard Newsletter, 19: 1-23. |
Wilson M. 1989. Igneous Petrogenesis. London: Unwin Hyman: 1-466.
|
Wood BJ, Bryndzia LT and Johnson KE. 1990. Mantle oxidation state and its relationship to rectonic environment and fluid speciation. Science, 248(4953): 337. DOI:10.1126/science.248.4953.337 |
Wu GH, Zhang CZ, Wang H, Liu YK and Li JJ. 2009. Zircon SHRIMP U-Pb age of granodiorite of the Tacan 1 well in the central Tarim basin, China. Geological Bulletin of China, 28(5): 568-571. |
Wu GH, Li HW, Xu YL, Su W, Chen ZY and Zhang BS. 2012. The tectonothermal events, architecture and evolution of Tarim craton basement palaeo-uplifts. Acta Petrologica Sinica, 28(8): 2435-2452. |
Wu GY, Li YJ, Wang GL, Zheng W, Luo JC and Meng QL. 2006. Volcanic rocks of Jinningian Oceanic Islands in the Bachu area, western Xinjiang. Geoscience, 20(3): 361-369. |
Wu YB and Zheng YF. 2004. Genetic mineralogy of zircon and its constraint on the interpretation of U-Pb zircon ages. Chinese Science Bulletin, 49(16): 1589-1604. |
Xin HT, Zhao FQ, Luo ZH, Liu YS, Wan YS and Wang SQ. 2011. Determination of the Paleoproterozoic geochronoligical framework in Aqtashtagh area in southeast Tarim, China, and its geological significance. Acta Geologica Sinica, 85(12): 1977-1993. |
Xu B, Ping J, Zheng HF, Zou HB, Zhang LF and Liu DY. 2005. U-Pb zircon geochronology and geochemistry of Neoproterozoic volcanic rocks in the Tarim Block of Northwest China:Implications for the breakup of Rodinia supercontinent and Neoproterozoic glaciations. Precambrian Research, 136(2): 107-123. DOI:10.1016/j.precamres.2004.09.007 |
Xu B, Xiao S, Zou H, Chen Y, Li ZX, Song B, Liu DY, Zhou CM and Yuan XL. 2009. SHRIMP zircon U-Pb age constraints on Neoproterozoic Quruqtagh diamictites in NW China. Precambrian Research, 168(3): 247-258. |
Xu BR. 1997. Basement rock distribution in Tarim basin inferred from aeromagnetic data. Journal of Xi'an Petroleum Institute, 12(6): 8-11. |
Xu XS and Qiu JS. 2010. Igneous Petrology. Beijing: Science Press: 296-322.
|
Xu ZQ, Li ST, Zhang JX, Yang JS, He BZ, Li HB, Lin CS and Cai ZH. 2011. Paleo-Asian and Tethyan tectonic systems with docking the Tarim block. Acta Petrologica Sinica, 27(1): 1-22. |
Xu ZQ, He BZ, Zhang CL, Zhang JX, Wang ZM and Cai ZH. 2013. Tectonic framework and crustal evolution of the Precambrian basement of the Tarim Block in NW China:New geochronological evidence from deep drilling samples. Precambrian Research, 235: 150-162. DOI:10.1016/j.precamres.2013.06.001 |
Yang JH, Cawood PA, Du YS, Hu H, Huang HW and Ping T. 2012. Large Igneous Province and magmatic arc sourced Permian-Triassic volcanogenic sediments in China. Sedimentary Geology, 261-362: 120-131. |
Yang SF, Chen HL, Dong WC and Zhao DD. 1998. Geochemical properties of late Sinian basalt in the northwestern boundary of Tarim basin and its tectonic setting. Journal of Zhejiang University (Natural Science), (6): 753-760. |
Yang X, Xu XH, Qian YX, Chen QL, Chu CL and Jiang HJ. 2014. Discussion on regional differences of basement composition of the Tarim basin, NW China. Geotectonica et Metallogenia, (3): 544-556. |
Yang X, Li HL, Yue Y, Liu SL, Li JJ and Xiong P. 2017. The strata and palaeo-geomorphology framework at the end of Neoproterozoic and development mode of source rocks at the beginning of Cambrian. Natural Gas Geoscience, 28(2): 189-198. |
Yang XS. 1994. The application of primary magma to the quantitative inverse calculation of trace element abundances of source rock. Acta Petrologica et Mineralogica, (1): 33-41. |
Yao Y and Hsü KJ. 1994. Origin of the Kunlun Mountains by arc-arc and arc-continent collisions. Island Arc, 3(2): 75-89. DOI:10.1111/iar.1994.3.issue-2 |
Yuan XC. 1996. Geophysical Atlas of China. Beijing: Geological Publishing House: 1-200.
|
Zhai MG. 2013. The main old lands in China and assembly of Chinese unified continent. Science China (Earth Sciences), 56: 1829-1852. DOI:10.1007/s11430-013-4665-7 |
Zhang CL, Li ZX, Li XH, Zhang CL, Li ZX, Li XH, Ye HM, Wang AG and Guo KY. 2006. Neoproterozoic bimodal intrusive complex in the southwestern Tarim Block, Northwest China:Age, geochemistry, and implications for the rifting of Rodinia. International Geology Review, 48(2): 112-128. DOI:10.2747/0020-6814.48.2.112 |
Zhang CL, Li ZX, Li XH, Zhang CL, Li ZX, Li XH, Yu HF and Ye HM. 2007. An Early Paleoproterozoic high-K intrusive complex in southwestern Tarim Block, NW China:Age, geochemistry, and tectonic implications. Gondwana Research, 12(1): 101-112. |
Zhang CL, Yang DS, Wang HY, Zhang HL, Yang DS, Wang HY, Dong YG and Ye HM. 2010. Neoproterozoic mafic dykes and basalts in the southern margin of Tarim, Northwest China:Age, geochemistry and geodynamic implications. Acta Geologica Sinica, 84(3): 549-562. DOI:10.1111/acgs.2010.84.issue-3 |
Zhang CL, Li HK and Wang HY. 2012. A review on Precambrian tectonic evolution of Tarim block:Possibility of interaction between Neoproterozoic plate subduction and mantle plume. Geological Review, 58(5): 923-936. |
Zhang CL, Ye XT, Zou HB and Chen XY. 2016. Neoproterozoic sedimentary basin evolution in southwestern Tarim, NW China:New evidence from field observations, detrital zircon U-Pb ages and Hf isotope compositions. Precambrian Research, 280: 31-45. DOI:10.1016/j.precamres.2016.04.011 |
Zhao ZH. 2010. Trace element geochemistry of accessory minerals and its applications in petrogenesis and metallogenesis. Earth Science Frontiers, 17(1): 267-286. |
Zheng ML, Wang Y, Jin ZJ, Li JC, Zhang ZP, Jiang HS, Xie DQ and Guo X. 2014. Superimposition, evolution and petroleum accumulation of Tarim Basin. Oil and Gas Geology, 35(6): 925-934. |
Zhu WB, Zheng BH, Shu LS, Ma DS, Wu HL, Li YX, Huang WT and Yu JJ. 2011. Neoproterozoic tectonic evolution of the Precambrian Aksu blueschist terrane, northwestern Tarim, China:Insights from LA-ICP-MS zircon U-Pb ages and geochemical data. Precambrian Research, 185(3): 215-230. |
曹晓峰, 吕新彪, 高翔, 刘月高, 朱江, 陈超, 王于建, 刘智, 张彬. 2012. 新疆库鲁克塔格前寒武纪地块岩浆热事件及构造演化. 新疆地质, 30(4): 384-391. |
邓晋福, 罗照华, 苏尚国, 莫宣学, 于炳松, 赖兴运, 谌宏伟. 2004. 岩石成因、构造环境与成矿作用. 北京: 地质出版社: 85-230.
|
邓兴梁, 舒良树, 朱文斌, 马东升, 王博. 2008. 新疆兴地断裂带前寒武纪构造-岩浆-变形作用特征及其年龄. 岩石学报, 24(12): 2800-2808. |
董昕, 张泽明, 唐伟. 2011. 塔里木克拉通北缘的前寒武纪构造热事件——新疆库尔勒铁门关高级变质岩的锆石U-Pb年代学限定. 岩石学报, 27(1): 47-58. |
杜德道, 曲晓明, 王根厚, 辛洪波, 刘治博. 2011. 西藏班公湖-怒江缝合带西段中特提斯洋盆的双向俯冲:来自岛弧型花岗岩锆石U-Pb年龄和元素地球化学的证据. 岩石学报, 27(7): 1993-2002. |
高林志, 郭宪璞, 丁孝忠, 宗文明, 高家振, 张传恒, 王自强. 2013. 中国塔里木板块南华纪成冰事件及其地层对比. 地球学报, (1): 39-57. DOI:10.3975/cagsb.2013.01.05 |
葛荣峰. 2014. 塔里木克拉通北缘库鲁克塔格地块前寒武纪构造-热事件与地壳演化. 博士学位论文. 南京: 南京大学
|
郭召杰, 张志诚. 1999. 塔里木基底构造格架与演化. 地学前缘, (3): 94. |
郭召杰, 张志诚, 贾承造, 魏国齐. 2000. 塔里木克拉通前寒武纪基底构造格架. 中国科学(D辑), 30(6): 568-575. |
韩强, 朱允辉, 朱传玲, 王超, 陈振林, 费剑伟. 2016. 塔里木盆地沙雅隆起北部三道桥地区前震旦纪基底岩浆岩特征与锆石U-Pb年龄研究. 岩石学报, 32(5): 1493-1504. |
何碧竹, 焦存礼, 蔡志慧, 张淼, 高爱荣. 2011. 塔里木盆地中部航磁异常带新解译. 中国地质, 38(4): 961-969. |
贾承造, 魏国齐, 姚慧君. 1995. 塔里木盆地油气勘探丛书:盆地构造演化与区域构造地质. 北京: 石油工业出版社: 1-70.
|
简平, 程裕淇, 刘敦一. 2001. 变质锆石成因的岩相学研究——高级变质岩U-Pb年龄解释的基本依据. 地学前缘, 8(3): 183-191. |
李文山, 李江海, 周肖贝, 李维波, 王洪浩, 杨静懿. 2014. 塔里木盆地中央高磁异常带成因:来自地震反射剖面的新证据. 北京大学学报(自然科学版), 50(2): 281-287. |
李曰俊, 宋文杰, 吴根耀, 王艺芬, 李宇平, 郑多明. 2005. 塔里木盆地中部隐伏的晋宁期花岗闪长岩和闪长岩. 中国科学(D辑), 35(2): 97-104. |
李曰俊, 吴根耀, 孟庆龙, 杨海军, 韩剑发, 李新生, 董立胜. 2008. 塔里木盆地中央地区的断裂系统:几何学、运动学和动力学背景. 地质科学, 43(1): 82-118. |
李曰俊, 杨海军, 张光亚, 郑多明, 刘云祥, 赵岩, 李国会, 刘亚雷. 2012. 重新划分塔里木盆地塔北隆起的次级构造单元. 岩石学报, 28(8): 2466-2478. |
邱家骧. 1985. 岩浆岩石学. 北京: 地质出版社: 7-8.
|
王爱国, 张传林, 赵宇, 郭坤一, 董永观. 2004. 塔里木西南缘南华系下部沉积作用及其构造意义. 地层学杂志, 28(3): 248-256. |
王明阳, 尼加提·阿布都逊, 郭瑞清, 周刚, 朱志新. 2016. 库鲁克塔格西段孔兹岩系的发现及年代学研究. 新疆地质, 34(1): 17-24. |
王宜昌, 杨辉, 王小牧, 郑彬卿. 1994. 塔克拉玛干前震旦纪古裂谷及其含油气远景. 新疆石油地质, 15(3): 191-200. |
邬光辉, 张承泽, 汪海, 刘玉魁, 李建军. 2009. 塔里木盆地中部塔参1井花岗闪长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄. 地质通报, 28(5): 568-571. |
邬光辉, 李浩武, 徐彦龙, 苏文, 陈志勇, 张宝收. 2012. 塔里木克拉通基底古隆起构造-热事件及其结构与演化. 岩石学报, 28(8): 2435-2452. |
吴根耀, 李曰俊, 王国林, 郑威, 罗俊成, 孟庆龙. 2006. 新疆西部巴楚地区晋宁期的洋岛火山岩. 现代地质, 20(3): 361-369. |
吴元保, 郑永飞. 2004. 锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约. 科学通报, 49(16): 1589-1604. DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.2004.16.002 |
辛后田, 赵凤清, 罗照华, 刘永顺, 万渝生, 王树庆. 2011. 塔里木盆地东南缘阿克塔什塔格地区古元古代精细年代格架的建立及其地质意义. 地质学报, 85(12): 1977-1993. |
许炳如. 1997. 根据航磁解释的塔里木盆地基岩分布. 西安石油学院学报, 12(6): 8-11. |
徐夕生, 邱检生. 2010. 火成岩石学. 北京: 科学出版社: 296-322.
|
许志琴, 李思田, 张建新, 杨经绥, 何碧竹, 李海兵, 林畅松, 蔡志慧. 2011. 塔里木地块与古亚洲/特提斯构造体系的对接. 岩石学报, 27(1): 1-22. |
杨树锋, 陈汉林, 董传万, 赵冬冬. 1998. 塔里木盆地西北缘晚震旦世玄武岩地球化学特征及大地构造背景. 浙江大学学报(工学版), (6): 753-760. |
杨鑫, 徐旭辉, 钱一雄, 陈强路, 储呈林, 姜海健. 2014. 塔里木盆地基底组成的区域差异性探讨. 大地构造与成矿学, (3): 544-556. |
杨鑫, 李慧莉, 岳勇, 刘士林, 李建交, 熊平. 2017. 塔里木盆地震旦纪末地层-地貌格架与寒武纪初期烃源岩发育模式. 天然气地球科学, 28(2): 189-198. DOI:10.11764/j.issn.1672-1926.2016.12.002 |
杨晓松. 1994. 利用原生岩浆定量反演原岩微量元素丰度的方法. 岩石矿物学杂志, (1): 33-41. |
袁学诚. 1996. 中国地球物理图集. 北京: 地质出版社: 1-200.
|
翟明国. 2013. 中国主要古陆与联合大陆的形成——综述与展望. 中国科学(地球科学), 43(10): 1583-1606. |
张传林, 李怀坤, 王洪燕. 2012. 塔里木地块前寒武纪地质研究进展评述. 地质论评, 58(5): 923-936. |
赵振华. 2010. 副矿物微量元素地球化学特征在成岩成矿作用研究中的应用. 地学前缘, 17(1): 267-286. |
郑孟林, 王毅, 金之钧, 李京昌, 张仲培, 蒋华山, 谢大庆, 郭忻. 2014. 塔里木盆地叠合演化与油气聚集. 石油与天然气地质, 35(6): 925-934. DOI:10.11743/ogg20140619 |
表 1(Table 1)
