2020, Vol. 36
2. 自然资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室, 西安 710054;
3. 新疆国土资源厅, 乌鲁木齐 830002;
4. 新疆地质矿产勘查开发局第九地质大队, 乌鲁木齐 830000;
5. 河北地质大学, 石家庄 050031
2. Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, MNR, Xi'an 710054, China;
3. Xinjiang Department of Land and Resources, Urumqi 830002, China;
4. No.9 Geological Party, Bureau of Geo-exploration and Mineral Development of Xinjiang, Urumqi 830000, China;
5. Hebei Geo University, Shijiazhuang 050031, China
伊宁地块是天山造山带的重要组成单元，它南接塔里木板块，北邻准噶尔-哈萨克斯坦板块(图 1)。石炭纪火山岩极为发育，是伊宁地块中最具有代表性的建造，记录了伊宁地块独特而复杂的形成与发展演化史，及其与南、北两大板块的汇聚史。
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图 1 中亚造山带构造位置示意图(a，据Jahn et al., 2000)和伊宁地块地质图(b)、构造单元划分图(c)、布格重力异常图(d)及航磁异常图(e) NTF-北天山断裂；BF-博罗科努断裂；KRF-喀什河断裂；NN(S)F-那拉提北/南缘断裂；W-TF-乌孙山-塔勒得断裂；Y-KF-于西陶-库勒断裂；Z-KF-昭苏-喀拉峻断裂；YTZ-依连哈比尔尕构造带；BTZ-博罗科努古生代岛弧带；NTT-那拉提早古生代岛弧带；NMT-塔里木板块北缘 Fig. 1 Schematic map of tectonic location of Central Asia Orogenic Belt (a, after Jahn et al., 2000) and geological structure (b), tectonic unit division (c), Bouguer gravity (d) and Aeromagnetic anomalous (e) maps of Yining Block NTF-North Tianshan Fault; BF-Boluokenu Fault; KRF-Kashi River Fault; NN(S)F-Northern/Southern Margin of Nalati Fault; W-TF-Wusunshan-Talede Fault; Y-KF-Yuxitao-Kule Fault; Z-KF-Zhaosu-Kalajun Fault; YTZ-Yilianhabierga Tectonic Zone; BTZ-Boluokenu Paleozoic Island-arc Zone; NTT-Nalati Early Paleozoic Island-arc Zone; NMT-Northern Margin of Tarim Plate |
国内外学者在对伊宁地块地质研究中，争议最多、最久、最大的科学问题，诸如：晚古生代有无洋盆？如有洋盆，何时关闭？以何种方式关闭？早、晚石炭世两套火山岩有无显著差异？等等，这些重要问题皆与火山岩有关(张国伟等，1999；夏林圻等，2004；朱永峰等, 2005, 2006；Wang et al., 2007a, b, 2020a; Zhu et al., 2009；李永军等, 2010a, 2010c, 2017; 张作衡等，2012)，其中最为值得解剖和回答的关键问题当属伊宁地块是之前一贯认为的“均匀地块”或“均一地块”吗？
伊宁地块之前的主要综合性研究专著、公开出版的区域性地质图，如：中国天山及邻区1 100万地质图(王洪亮等，2007)、中国新疆及中亚邻区1 150万地质矿产图(李宝强等，2014)、中华人民共和国地质图(1 150万)·西北(李智佩等，2017)、新疆维吾尔自治区地质志(新疆维吾尔自治区地质矿产局，1993)，以及已发表的众多论文，这些研究大都笼统地表述伊宁地块的组成、时代、演化，以及其与相邻构造带的关系等，但未见地块内部是否可分次级构造单元之论述。概言之，这些成果总体认为伊宁地块内部基底组成相近，石炭系等主要地质体建造在组成上无明显差异，其地质时代基本一致，块体内部无区域性重大断裂割裂块体，因而其整体是同步经历了复杂发展与演化的，即可以理解为前人观点认为伊宁地块是一个相对“均匀地块”或“均一地块”，故而没有对伊宁地块内部次级构造带的进一步划分与论述。本文围绕伊宁地块可否再细分出次级构造单元这一地质重大问题，以新近获得的火山岩浆作用成果为证而进一步讨论。
1 伊宁地块构造单元划分及其主要建造特征 1.1 伊宁地块内部次级构造单元划分伊宁地块是位于中国境内新疆天山山脉最西段的一个独特的构造带(李永军等，2017)，西邻哈萨克斯坦共和国和吉尔吉斯斯坦共和国，东缘达河源峰之西(接近东经86°00′)，是一个被北界NWW向博罗科努断裂(BF)和南界NEE向那拉提北缘断裂(NNF)围限的近三角形区域(图 1)。
鉴别地块是否均一，主要取决于地块内部是否具有显著可分的沉积建造史和构造演化史。依据地块内部区域性断裂的规模与深部地球物理信息的吻合程度，基底组成及其变质作用差异程度，晚古生代火山岩浆作用(包括侵入岩类)所示的构造背景信息，显著有别的早、晚石炭世古生物地理分区及其构造变形样式等等，本文将伊宁地块划分为南、北两大构造带。并依据各构造带内部火山岩及其共生建造组合的差异性、再细分出若干个次级构造单元。乌孙山-塔勒得近东西向断裂(W-TF)是分割南、北两大次级构造带的区域性深大断裂(图 1b, c)，南构造带发育古生代及更老变质基底，盖层建造主要时代为晚泥盆世-早石炭世，由喀拉峻岛弧带和阿腾套弧后伸展盆地构成(Wang et al., 2018, 2020a, b; 李永军等，2018)，北构造带未见古生代及更老地层，主要建造为早石炭世中晚期弧-盆火山岩组合，可再细分出早石炭世阿吾拉勒叠加岛弧带、特克斯-新源弧前盆地(弧之南)、清水河-苏布台弧后盆地-扇三角洲(弧之北)构成，并且进入晚石炭世，南、北次级构造带上的沉积作用、岩浆作用均有显著不同。因而，两大次级构造带表现出不同的沉积史和构造演化史。
区域地层分布特征及岩石变形变质程度表明，伊宁地块南、北边界均为岩石圈断裂，而地块内部的各构造单元间均被区域性大断裂围限，从北到南可依次为博罗科努断裂(BF)、喀什河断裂(KRF)、于西陶-库勒断裂(Y-KF)、乌孙山-塔勒得断裂(W-TF)、昭苏-喀拉峻断裂(Z-KF)和那拉提北缘断裂(NNF)。这些断裂带的分布与区域重力、航磁异常特征相吻合(图 1d, e)。在重力异常梯度带上，伊宁地块明显有别于毗邻两侧构造带，因而是一个独立的负异常区，具有西北部布格重力值低且梯度缓、东南部高且密集的特征，异常线为NWW-SEE向，与区域地质构造线的展布基本一致。同样，航磁异常显示地块内的航磁异常呈现低-高-低相间分布特点，与前述布格重力异常图有较好的对应性。
1.2 伊宁地块各构造单元的前泥盆纪主要地质构造特征 1.2.1 前泥盆纪地层产出与分布伊宁地块内部的前泥盆纪地层仅出露于南构造带南部的大哈拉-喀拉峻岛弧带(图 1；李永军等，2020)。
古元古代木扎尔特岩群(Pt1M)：主要有浅灰-浅灰绿色-深灰色花岗片麻岩、黑云斜长片麻岩、绿泥石片岩、石英片岩、二云母片岩等，地层时代1900Ma(魏永峰等，2010)。长城纪阿克苏岩群(ChA)：主要有浅灰-浅灰绿色白云钠长石英片岩、绿泥钠长石英片岩、堇青石黑云母石英片岩、蓝闪绿泥钠长石片岩、石榴绿泥白云石英片岩、二云石英片岩、白云石英片岩等，其间不均匀夹有变火山岩、大理岩等，原岩主体为一套深海相火山碎屑岩-复理石杂砂岩建造。蓟县纪科克苏群(JxK)：以碳酸盐岩为主夹少量碎屑岩，含叠层石。青白口纪库什台群(QbK)：以白云岩、灰岩、大理岩、硅质岩为主，夹硅质灰岩及粉砂岩。
这些地层分布不连续，多呈断块状产出，总体是一套副变质陆壳表壳岩组合。
1.2.2 前泥盆纪侵入岩产出与分布前泥盆纪侵入岩无一例外仅分布于前述副变质地层分布区，且主要集中于喀拉峻岛弧带(图 2)。
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图 2 伊宁地块前石炭纪侵入岩分布图 断裂及构造单元缩写同图 1 Fig. 2 Distribution map of pre-Carboniferous intrusive rocks in Yining Block Abbreviations of faults and tectonic zones are same as Fig. 1 |
公开报道的岩体有新元古代特克斯片麻状、眼球状花岗岩(962~889Ma)(Xiong et al., 2019; Zhu et al., 2019)、新元古代达根别里二长花岗岩(942.5±2.6Ma)(李婷等，2015)、寒武纪夏塔角闪辉长岩(523.5±5.7Ma)(李平，2011)和森木塔斯黑云母花岗闪长岩(494.2±5.8Ma)(李平，2011)、早奥陶世夏特闪长岩(470±12Ma)(Qian et al., 2009)、早志留世洽布河似斑状黑云母二长花岗岩等(436Ma)(朱志新等，2006)及一系列晚志留世岩体(429~420Ma)(李平，2011)。这些岩体均经历了不同程度的变质与变形。
侵入岩岩石地球化学显示，新元古代花岗岩是Rodinia超大陆汇聚事件在本区的响应(李婷等，2015)，寒武纪侵入岩属准铝质钙碱性Ⅰ型，奥陶纪侵入岩具有埃达克岩地球化学特征，志留纪侵入岩多为钙碱性酸性Ⅰ型。这些前泥盆纪岩体的锆石εHf(t)多为正值，且多数接近于锆石形成年龄时亏损地幔的理论εHf(t)值，指示岩体源区是由亏损地幔形成的新生地壳部分熔融形成，即前泥盆纪副变质地层是这些岩体的源岩(李永军等，2020)。
2 伊宁地块各构造单元石炭纪火山-沉积建造 2.1 石炭纪火山-沉积建造分布与建造序列石炭系是伊宁地块的最关键地层(李永军等, 2010c, 2018, 2020；Li et al., 2018)，建造序列由下至上依次为：晚泥盆世-早石炭世大哈拉军山组火山岩→早石炭世阿克沙克组碎屑岩+碳酸盐岩→(区域性角度不整合)晚石炭世伊什基里克组双峰式火山岩→晚石炭世东图津河组及科古琴山组陆内碎屑岩建造(李永军等, 2008a, 2009a, b；图 1b)。
2.1.1 大哈拉军山组火山岩的产出与分布大哈拉军山组火山岩在伊宁地块出露面积最广，岩石类型以安山质为主，多呈厚层状产出，其次是英安岩和流纹岩，玄武岩分布不均且南构造带南缘和北构造带东部产出相对比例较高。火山岩厚度在北构造带整体大于南构造带，而北构造带岛弧带厚度远大于弧后盆地和弧前盆地，并且总体显示西厚东薄。另外，火山岩具有多期次、旋回性、多韵律、裂隙式喷发的特征，且南、北两个构造带的火山喷发强度、规模、火山喷发旋回数量有较大差别。如北构造带，由东向西熔岩比例逐渐增多，火山碎屑岩比例逐渐减少，显示东部爆发强度明显大于西部且北构造带火山碎屑岩相对比例明显高于南构造带。
大哈拉军山组火山岩按其地质时代和产出与空间分布规律，可分出南、北两个显著差异的火山岩带(图 1)。
南带晚泥盆世-早石炭世早期火山岩：仅分布于昭苏-特克斯-巩留南的喀拉峻一带，火山岩浆事件始于晚泥盆世晚期，并且一直持续到早石炭世早期，高频火山事件集中于355~350Ma，火山岩最老年龄为368Ma(朱永峰等，2010)，最年轻年龄为336Ma(李甘雨，2017)，区内公开的17个火山岩同位素年龄平均值为351Ma。
北带早石炭世中-晚期火山岩：分布于乌孙山-特克斯达坂-阿吾拉勒及其更北地区，火山岩浆事件明显晚于南构造带，18个火山岩同位素年龄平均值为340Ma，高频火山事件集中于345~329Ma(仅有1个年龄为316.5Ma)(汪帮耀和姜常义，2011；韩琼等，2015)。
2.1.2 伊什基里克组火山岩的产出与分布伊什基里克组火山岩广泛分布于乌孙山-塔勒得(W-TF)区域性大断裂之北，双峰式特征显著；在该断裂带之南仅在阿腾套山及乌孙山-塔勒得断裂带附近产出，分布极有限，厚度不足百米。
伊什基里克组火山岩浆事件高峰期较为集中(305~302Ma)，各产出地的同位素年龄极为相近，最老年龄为319Ma，最年轻年龄为299Ma(李甘雨，2017)，18个样品平均年龄值为309Ma，峰值年龄为302Ma。
上述表明，伊宁地块在鄯善运动(早-晚石炭世)之前的火山岩浆事件明显存在南早北晚差异，大致以区内近东西向的乌孙山-塔勒得(W-TF)区域性大断裂带为界。而鄯善运动之后，南、北构造带进入了统一构造岩浆演化阶段，岩浆活动峰值相对集中。
2.2 早石炭世阿克沙克组的产出与分布阿克沙克组海相碎屑岩-碳酸盐岩建造，极好地分隔了大哈拉军山组与伊什基里克组两组火山岩(李永军等, 2009b, 2017)。
北构造带弧前盆地阿克沙克组以含深水相硅质条带灰岩为主，未发现完整的浅海相化石，主要分布于伊什基里克山南一带。这些能干性强的硅质条带与灰岩一起经历了复杂的塑性流变和揉皱，这些复杂形变是在本组未完全脱水和压实成岩过程之前，经受强烈的水平挤压作用而成；在该区域曾经出现过短暂的弧前洋盆，但由于塔里木板块的快速向北移动而导致紧急关闭(鄯善运动)，因而才有了前述现象。正是由于本次快速汇聚而无埋深变质作用和区域构造带的出现，因此强变形弱变质是本区沉积一个极为重要的特色。
北构造带阿吾拉勒叠加岛弧带的阿克沙克组除了发育正常沉积的碎屑岩、生物碎屑灰岩等建造，浅水相腕足、珊瑚、苔藓虫、菊石等化石丰富，另有风暴岩产出，表明伊宁地块在当时处于温热气候带(李永军等，2009a)。
北构造带清水河-苏布台弧后盆地的阿克沙克组主要以粗碎屑岩为主，含少量碳酸盐岩沉积，海相与陆相化石混生，属活动陆缘扇三角洲相沉积(李永军等, 2009c, 2010b)。
南构造带阿克沙克组在大哈拉-喀拉峻岛弧带以生物(碎屑)灰岩、砂砾岩为主，有孔虫、海百合茎、珊瑚等化石丰富。
阿腾套弧后盆地建造类似于北构造带弧前盆地，两者空间上紧密共生，既有较深水相硅质条带灰岩，也有分选较好的中-细砂级陆源碎屑岩和生物碎屑灰岩。
总之，各次级构造带的阿克沙克组，无论是岩石组合还是岩相学特征，均很好地印证了各构造相的分布与空间构造配置关系。
3 伊宁地块南北两带石炭纪火山岩地球化学特征 3.1 早石炭世大哈拉军山组火山岩大哈拉军山组玄武岩类、安山岩类和流纹岩类齐全。各主要岩类的主、微量元素分析值及相关参数平均值统计如表 1、表 2、表 3所示，详细数据见后续出版的《伊宁地块石炭纪火山岩》专著(李永军等，预计2020年10月由地质出版社出版)。
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表 1 伊宁地块大哈拉军山组玄武岩类地球化学参数均值统计表 Table 1 Statistical table of mean geochemical parameters of basalts of Dahalajunshan Formation in Yining Block |
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表 2 伊宁地块大哈拉军山组安山岩类地球化学参数均值统计表 Table 2 Statistical table of mean geochemical parameters of andesites of Dahalajunshan Formation in Yining Block |
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表 3 伊宁地块大哈拉军山组流纹岩类地球化学参数均值统计表 Table 3 Statistical table of mean geochemical parameters of rhyolites of Dahalajunshan Formation in Yining Block |
玄武岩仅在北构造带弧前带见有碱性玄武岩产出，部分玄武岩显示与洋岛、MORB玄武岩相似(Sun and McDonough, 1989)，地球化学投图有向MORB靠拢的趋势，这些样品中较为普遍的特征是K2O+Na2O明显较高，稀土元素及Sr、Ba、Zr、Hf等亲石元素相对含量相对增高，故可能是受地壳混染作用引起的，其它构造带均为钙碱性岛弧玄武岩类(图 3)。北构造带弧前碱性玄武岩，在地球化学特征上总体有别于区内其它构造带的玄武岩类，究竟是洋岛碱性玄武岩类，或是钙碱性弧玄武岩被洋岛碱性玄武岩强烈混染了，这一怪象有待今后细究。该碱性玄武岩中常见单斜辉石和斜方辉石，高稀土总量(图 4)、高TiO2，里特曼指数(δ)平均值全区也最高，达5.32，而Mg#在全区玄武岩中最低，仅为48.3。(K2O+Na2O)、Na2O/K2O、Th/Nb也是全区玄武岩中最低者。这与全区其它构造带玄武岩有显著差异性，表明北构造带弧前玄武岩成因与岛弧区、弧后区有显著不同。另外，南构造带阿腾套弧后盆地玄武岩类TiO2含量异常高的样品，往往伴随着较高的Fe2O3T含量(如样品中TiO2含量大于2.5%者，其对应的Fe2O3T含量大于13%，反之则基本小于13%)，与典型的Fe-Ti玄武岩极为类似(Xu et al., 2001；Zhang et al., 2012)。同时，仅有该构造带上的玄武岩相对富K2O贫Na2O，K2O/Na2O比值大于1(K2O/Na2O=2.38)，这些信息预示该带部分玄武岩可能形成于拉张环境。Na2O/K2O比值除在阿腾套弧后盆地玄武岩中小于1外，其它各构造带的Na2O/K2O均大于1，显示钠质太平洋型玄武岩特色，Na2O/K2O比值总体在北构造带显著高于南构造带。除南构造带阿腾套弧后盆地和北构造带弧前带的玄武岩δ大于3.3外，其余各构造带的δ均小于3.3，平均值小于2.0，钙碱性特色明显，相关图解极好的印证了这些参数(图 3)。
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图 3 伊宁地块大哈拉军山组火山岩岩石地球化学图解(Ⅰ) 左列-TAS图(底图据Bas et al., 1986)；中列-AFM图(底图据Irvine and Baragar, 1971)；右列-Hf/3-Th-Ta图(底图据Wood, 1980) Fig. 3 Geochemical diagrams of volcanic rocks of Dahalajunshan Formation in Yining Block (Ⅰ) Left column-TAS diagram (after Bas et al., 1986); middle column-AFM diagram (after Irvine and Baragar, 1971); right column-Hf/3-Th-Ta diagram (after Wood, 1980) |
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图 4 伊宁地块大哈拉军山组火山岩岩石地球化学图解(Ⅱ) 左列-球粒陨石标准化稀土元素配分图；中列-原始地幔标准化多元素蛛网图；右列-Th/Yb-Nb/Yb图(底图据Pearce, 2008).球粒陨石及原始地幔标准化值来自Sun and McDonough (1989).图例同图 3 Fig. 4 Geochemical diagrams of volcanic rocks of Dahalajunshan Formation in Yining Block (Ⅱ) Left column-chondrite-normalized REE patterns; middle column-primitive mantle-normalized spidergram; right column-Th/Yb-Nb/Yb diagram (after Pearce, 2008)). Normalizing values from Sun and McDonough (1989). symbols as Fig. 3 |
安山岩在全区分布最广，样品数量占本次统计3类火山岩样品数的50.4%，主要地球化学参数统计见表 2。全区安山岩SiO2含量平均值55.00%~58.07%，Al2O3含量平均值15.76%~18.44%，属高铝质。与玄武岩类遥相呼应的是，北构造带弧前带安山岩中也出现了部分具有碱性特色的安山岩类，5件样品δ均值为4.25，表明其与碱性玄武岩演化密切相关。除此之外，其它构造带的安山岩均为钙碱性系列，δ均小于4.0，平均小于2.3。TiO2含量也与前述玄武岩类中所示信息有呼应性，如在北构造带弧前带明显高于其它各构造带，钙碱性安山岩和碱性安山岩中均值分别为1.26%和1.47%，另外，北构造带岛弧带西部TiO2含量21件样品均值达1.40%，其它各构造带TiO2含量均值≤1.20%，全区总平均小于1.0%。此外，北构造带弧前带安山岩中的Mg#、Th/Ta、Th/Nb值也是明显低于其它构造带。
除前述碱性特色的安山岩外，TiO2含量总体上南构造带高于北构造带，而北构造带岛弧带西部显著高于东岛弧带。扣除这些构造带之外的所剩安山岩TiO2含量平均0.95，与岛弧火山岩TiO2含量接近(平均值0.8%)。全区Na2O/K2O值均大于1，钙碱性安山岩占主体，存在显著的富集LILE和HFSE的亏损(图 4)，总体特征与弧火山岩一致(Pearce and Peate, 1995)。
3.1.3 流纹岩类地球化学特征流纹岩类多出露于南构造带和北构造带西部，主要地球化学参数统计见表 3。全区流纹岩样品具有高Si(SiO2含量均值63.85%~72.14%，平均71.91%)、低Ti(TiO2含量均值0.33%~0.60%(仅有北构造带西部3件样品均值0.89%))的特征。总体而言，TiO2含量具有西高东低和北高南低趋势。无论在南构造带还是在北构造带，岛弧带Mg#值均明显高于弧后盆地。南构造带样品的K2O+Na2O高于北构造带，北构造带各带均值较为接近。除北构造带8件样品的Na2O/K2O比值为0.99外，其它构造带Na2O/K2O比值均值全部大于1，显示出相对富Na2O而贫K2O特征。
里特曼指数(SiO2大于70%者用碱度率AR)均小于4。北构造带单样里特曼指数(δ/AR)大于3.3者极少见，钙碱性特色明显，这些参数和相关图解(图 3)均表明弧火山岩地球化学特征占主导地位。南构造带阿腾套山一带流纹岩总体显示碱性系列，为典型的A型花岗质岩浆，是弧后拉张盆地产物(Wang et al., 2018; 李永军等，2018)。
另外，阿腾套山一带发育赞岐质高镁安山岩(Wang et al., 2020a)，被认为是受俯冲板片熔体所交代的地幔楔部分熔融的产物；与其共生的玄武岩与球泡流纹岩组合的双峰式火山岩(Wang et al., 2018；李永军等，2018)，是弧后伸展盆地的典型组分。这些特殊岩石组合表明阿腾套弧后盆地在该时期受控于一个特殊的地球动力学体制(Wang et al., 2020a, b)。此外，乌孙山富Nb玄武岩与埃达克岩共生(李永军等，2008b；李甘雨，2017)，均是与俯冲作用有关的直接证据。
南构造带火山岩以钙碱性火山岩为主，在阿腾套弧后伸展盆地可见较多的碱性火山岩样品(Wang et al., 2018)；北构造带相对出现一定数量的碱性火山岩样品，且以北构造带弧前盆地产出比例最高，次为北构造带岛弧带西部。
除南构造带弧后盆地流纹岩显著高K2O外，整体南构造带火山岩属中钾钙碱性系列岩石，而北构造带则整体明显较南构造带相对高K2O，并且北构造带有西部K2O相对高于东部之趋势。
南、北构造带玄武岩类与安山岩类的稀土配分曲线具有较好的谐和性和演化一致性，总体表现为较平坦的右倾单斜状配分模式，但流纹岩类确有较为明显的“V”型谷，尤以北构造带弧前盆地和南构造带的弧后盆地结合部位流纹岩更甚(图 4)。稀土元素总量也表现为北构造带总体高于南构造带。另外，北构造带弧前盆地玄武岩表现出明显的正δEu异常，是此区富Nb玄武岩的地球化学响应。
两构造带无论是玄武岩类、安山岩类，还是流纹岩类，在大离子元素蛛网图上具有较好的谐和性和一致性，暗示了火山岩类成因的演化性和相关性(图 4)。并且与弧火山岩类的大离子元素蛛网图模式极为相似，如表现为明显的Nb、Ta相对亏损。相比较而言，北构造带的Nb、Ta相对亏损且较之南构造带更为显著。另外，除南构造带岛弧带外，其余4个构造带均有相对低Sr、P之特色，并且流纹岩类较之安山岩类和玄武岩类，这一特色更加突出。
在相关构造图解上，全区玄武岩类(除北构造带弧前盆地部分样品落入弧火山岩与洋岛玄武岩和大洋高原玄武岩过渡区外)总体弧火山岩特征显著(图 3、图 4)。
在最常用的玄武岩类主要构造环境判别图解上，全区玄武岩类样品投点大部分落入钙碱性弧火山岩环境中。但差异是，南构造带玄武岩类投点较为集中，而北构造带确有部分样品落入岛弧向大陆火山岩的过渡区内，可能预示着北构造带由岛弧环境结束向大陆环境转化，或是北构造带进入岛弧演化晚期，随着岛弧向陆缘弧的过渡，玄武岩类受到陆壳混染的强度加大。
南、北构造带中，流纹岩的主要构造环境判别投点均较集中，大多数形成环境为弧火山岩构造环境。
综合以上说明，大哈拉军山组火山岩在全区弧火山岩地球化学特征明显，且有一定规律性变化。总体而言，南构造带更具有岛弧特色，而北构造带具有陆缘弧特色，且自东而西这一特色更为显著。综合全部参数和各图解，还可表明，火山岩的地球化学特征印证了各构造带以及构造带内部由东而西的差异性，较好地反映了伊宁地块火山岩的时、空分布特征和演化规律。
3.2 晚石炭世伊什基里克组火山岩伊什基里克组火山岩在露头尺度均呈现明显的双峰式(图 5；李钊，2016；Li et al., 2018; 宁文涛等，2019)。基性端元为玄武岩类，酸性端元以流纹岩类为主，局部见英安岩类。玄武岩总体低SiO2，高Al2O3、高(K2O+Na2O)和显示碱性系列为特色。玄武岩TiO2含量均值(1.30%)低于洋岛玄武岩(＞2%)而高于岛弧火山岩(平均值0.8%)，与洋中脊玄武岩(1.5%)类似(Sun and McDonough, 1989)，轻、重稀土分异不显著，富集U、K、Pb、Sr，亏损Nb、Ta、P和部分Y；流纹岩类高SiO2、低TiO2，显示碱性系列，具有明显的分异特征并且含有明显的Eu负异常，富集Rb、K、Th，强烈亏损P、Sr、Ti。
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图 5 伊宁地块伊什基里克组火山岩岩石地球化学图解 左列-岩石类型图(底图据Bas et al., 1986、Winchester and Floyd, 1977)；中列-球粒陨石标准化稀土元素配分图；右列-原始地幔标准化多元素蛛网图；球粒陨石及原始地幔标准化值来自Sun and McDonough (1989) Fig. 5 Geochemical diagrams of volcanic rocks of Yishijilike Formation in Yining Block Left column-discrimination diagram of rock type (after Bas et al., 1986 and Winchester and Floyd, 1977); middle column-chondrite-normalized REE patterns; right column-primitive mantle-normalized spidergram; Normalizing values from Sun and McDonough (1989) |
大哈拉军山组火山岩与弧岩浆作用有关，南构造带总体亲岛弧而北构造带亲陆缘弧；伊什基里克组火山岩是板内演化产物，与区域性伸展背景有关(李永军等，2020)。
大哈拉军山组火山岩从基性到酸性(玄武岩→安山岩→英安岩→流纹岩)均有产出，总体属钙碱性系列，富Nb岛弧玄武岩+埃达克岩+高镁安山岩组合产出，结合Sr-Nd-Hf同位素组成可以确定，整体属挤压构造体制，仅在阿腾套一带出现局部弧后伸展环境(李甘雨，2017；Tong et al., 2018; Wang et al., 2018, 2020a, b; 李永军等，2018)。
伊什基里克组火山岩表现为典型的双峰式特色，玄武岩与流纹岩互层产出且在出露体量上后者远大于前者(李钊，2016；Li et al., 2018; 宁文涛等，2019)。玄武岩为碱性系列，具有较高的全碱含量，而流纹岩具有Nb、Ta负异常，Sr、P、Ti强烈亏损，轻稀土明显富集而重稀土亏损显著，且有基本一致的强负Eu异常，具有A型花岗岩地球化学特征。据此认定，流纹岩与玄武岩为非同源岩浆产物。这些地球化学特征与造山后伸展环境下产生的双峰式火山岩极为相似(Chung et al., 2005; Li et al., 2008)，是板内裂谷成因火山岩。
另外，与两组火山岩共生的同期侵入岩，其地质地球化学特征也极好地印证与吻合了火山岩的地球化学差异性。
晚泥盆世-早石炭世侵入岩总体呈带状分布，多见于南构造带喀拉峻岛弧带及阿腾套弧后盆地，主要为高分异Ⅰ型花岗岩类，与弧构造演化密切有关(王博等，2007；Gao et al., 2009; Long et al., 2011; Xu et al., 2013; 罗耀清等，2019)。
北构造带仅有阿吾拉勒的阔尔库岩体(李永军等，2007a；杨高学等, 2008a, b)和特克斯达坂北的库勒萨依埃达克岩体(李永军等, 2007b, 2008b；杨俊泉等，2009)。这一时期的岩体均与弧构造演化有关(朱志新等，2011)。
与其形成鲜明对比的是晚石炭世-早二叠世侵入岩，多为碱性岩类，地球化学特征总体属A2型，与伊什基里克组密切相关，形成于造山后伸展构造环境(Li et al., 2018; 李永军等，2020)。
以上说明，天山洋盆闭合于早、晚石炭世之间的“鄯善运动”(李永军等，2010c)。伊宁地块内至今未发现蛇绿岩，早石炭世化石属暖水型特提斯型生物区系，而晚石炭世属冷水型准噶尔-兴安生物区系等(李永军等，2010c)，阿克沙克组中的风暴岩指示当时沉积时盆地可能位于北纬35°之南地带(李永军等，2009a)，该组中的硅质岩等强能干性岩石不变质强塑性变形，这些都暗示伊宁早石炭世的沉积盆地是阿克沙克组刚沉积之后，塔里木板块“紧急”向北快速推移，沉积层在未脱水状态下因洋盆的快速闭合所致，阿克沙克组沉积之后紧接的海盆关闭，缺乏上覆地层，故难以形成区域性埋深变质作用，这一特殊机制也难以产生蛇绿岩建造。
早石炭世中-晚期，塔里木板块快速向北俯冲，短暂发育了阿吾拉勒岛弧及其与之共生的“沟-弧-盆”体系，造就了以大哈拉军山组为代表的弧岩浆岩；之后形成了阿腾套-伊什基里克山南缘-新源林场南一带以硅质岩为代表的弧前深水沉积，以阔尔库风暴岩为代表的弧后近岛弧一侧沉积(李永军等，2009a)，以尼勒克北于赞北扇三角洲沉积为代表的弧后近大陆一侧沉积(李永军等，2010b)。
4 结论(1) 伊宁地块不是一个之前一贯认为的“均匀地块”或“均一地块”，而是以乌孙山-塔勒得近东西向区域性大断裂为界，可划分出南(晚泥盆世-早石炭世早期)、北(早石炭世晚期)两大“弧-盆”体系，火山岩浆作用为这一新的构造单元划分与建立提供了佐证。
(2) 南构造带为晚泥盆世-早石炭世喀拉峻岛弧带和其北的阿腾套弧后盆地构成，主要发育于晚泥盆世-早石炭世早期，火山岩同位素年龄峰值为355~350Ma，17个年龄平均值为351Ma；北构造带可再细分出早石炭世阿吾拉勒叠加岛弧带及其南侧的特克斯-新源弧前盆地和其北的清水河-苏布台弧后盆地构成，主要发育于早石炭世中-晚期，同位素年龄峰值集中于345~329Ma，18个火山岩年龄平均值为340Ma。
(3) 两个“弧-盆”体系以大哈拉军山组钙碱性火山岩为主体，共生早石炭世海相阿克沙克组弧前及弧后沉积岩组合。大哈拉军山组火山岩主体以岛弧火山岩为主，见有富Nb玄武岩、高镁安山岩等，共生埃达克岩和高分异Ⅰ型花岗岩等小岩体；在弧后还见有碱性火山岩、碱性球泡流纹岩，共生双峰式火山岩。不仅大哈拉军山组火山岩在各构造相中显著有别，而且共生的阿克沙克组在各构造相中差异极为显著。
(4) 两大次级构造带具有独立的基底建造史，差异显著的盆地沉积史，独特的火山岩浆史和构造演化史。
(5) 鄯善运动使得南、北两个次级构造带叠加拼贴，构成统一的地块——伊宁地块，晚石炭世进入统一的陆内构造发展演化阶段，发育以伊什基里克组碱性双峰式火山岩为代表的裂谷火山岩浆建造。
致谢 感谢刘嘉麒院士、徐义刚院士对作者团队在伊宁地块研究中的关注和指导，以及与本文通讯作者的讨论；感谢中国灾害防御协会火山学会樊祺诚、郭正府、史仁灯等研究员多次在火山学术研讨会上对伊宁地块相关科学问题的讨论与指教；感谢三位匿名评审专家对本文提出了极好的修改意见与建议；感谢在伊宁地块的地质调查与研究中曾给予我们很多帮助的学者同仁。
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