塔里木二叠纪大火成岩省一直受到国内外地质学家们的高度关注。一方面，对大火成岩省的研究有助于完善和检验地幔柱、地幔对流、岩石圈拆沉等深部动力学假说，揭示地球深部壳幔作用和动力学过程(Ernst and Buchan, 2003; Bryan and Ernst, 2008; 励音骐, 2013)及其与地史时期多次生物大灭绝事件、全球气候环境突变事件之间可能的成因联系(Wignall, 2001, 2007; Zhou et al., 2002)，因此具有重要的地质理论意义。另一方面，大火成岩省的发育往往伴随着大规模的成矿作用，如大型钒钛磁铁矿、铜镍硫化物矿床等的形成(Zhou et al., 2008; Li et al., 2012a)，因而也具有十分重要的经济价值。当前对塔里木二叠纪大火成岩省的研究主要集中在巴楚和柯坪等二叠纪地层发育地区以及油田利用钻井从古生代地层中获得的岩芯，而对前寒武系等古老地层中是否有大规模的二叠纪岩浆侵入还未引起足够的重视。

阿克苏地区是塔里木盆地四个主要的前寒武纪基底出露区之一，不仅发育有著名的前寒武纪阿克苏群蓝片岩(Liou et al., 1989, 1996; Nakajima et al., 1990; 张立飞等, 1998; 张健等, 2014; Xia et al., 2019)，而且在阿克苏群之上还连续沉积了新元古代中-晚期(南华纪-震旦纪)沉积盖层(高振家等, 1986; 朱文斌等, 2017)。前人研究表明，阿克苏群及其上覆的南华系-震旦系中发育了玄武岩、辉绿岩岩墙等较多类型的基性岩，多数研究者认为其主要形成于前寒武纪，并与罗迪尼亚超大陆裂解作用过程相联系(高振家等, 1981, 1986; 杨树锋等, 1998; 贾承造等, 2004; Zhang et al., 2009, 2012; 王飞等, 2010; Xu et al., 2013a)，然而也有学者提出部分基性侵入岩可能形成于寒武纪(Lu et al., 2019)或者更晚(肖莹莹等, 2011)，但对其准确的形成时代和岩石成因仍有分歧。作者研究团队通过前期野外地质调查和锆石U-Pb年代学研究，率先将阿克苏西南地区什艾日克剖面的下震旦统基性岩确定为二叠纪顺层侵入的辉绿岩岩床(吴鸿翔等, 2020)。除此以外，作者在阿克苏地区北部及西南部剖面中也识别出较多的基性岩床和岩墙。本文在野外地质调查及岩石学研究的基础上，重点开展了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学及Sr-Nd-Pb同位素等相关研究，明确基性侵入岩的侵位时代及岩浆源区，进而探讨其地球动力学含义。

塔里木盆地是在前寒武纪结晶基底上发育起来的一个大型海-陆相多期叠合型盆地，也是中国陆上面积最大的含油气盆地(贾承造, 1997; He et al., 2019)。研究表明，塔里木发现的最古老大陆地壳为始太古代(约3.7Ga)片麻岩(Ge et al., 2018, 2020)；古元古代晚期(2.0~1.8Ga)发育的结晶岩系以岛弧岩浆岩和高级变质岩为特点(Ge et al., 2015; 朱文斌等, 2018; Wu et al., 2019)；新元古代早期(1.0~0.9Ga)岩浆岩则非常有限(Zhou et al., 2021)；新元古代中-晚期(830~740Ma、650~630Ma)广泛发育花岗岩、基性岩墙群、超镁铁质-镁铁质岩石以及塔里木二叠纪(290~270Ma)大火成岩省等(陈汉林等, 2006; Zhang et al., 2013; 杨树锋等, 2014; Yang et al., 2017; 朱文斌等, 2018)。但由于塔里木盆地大部分地区被沙漠所覆盖(大于85%)，前寒武纪基底岩石出露较少，仅在盆地周缘盆山结合部有断续出露，主要分布在是西北缘的阿克苏-乌什地区、东北缘的库鲁克塔格地区、西南缘的铁克里克地区和东南缘的阿尔金山地区(图 1a)。

图 1

Fig. 1

图 1 塔里木盆地及其邻区地质构造格架与前寒武系分布简图(a，据Ge et al., 2012; 杨树锋等, 2014修改)和塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区地质简图(b，据He et al., 2014修改) 图a中：塔里木盆地上叠加了二叠纪岩浆岩分布 Fig. 1 A diagram of the tectonic framework and Precambrian distribution of the Tarim Basin and its adjacent areas (a, modified after Ge et al., 2012 and Yang et al., 2014) and geological map of the Aksu-Wushi region in the northwestern margin of Tarim Basin (b, modified after He et al., 2014) In Fig. 1a: The Permian magmatic rock distribution is superimposed on the Tarim Basin

本文研究区位于塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区(图 1b)，区内发育包含前寒武纪蓝片岩的阿克苏群(Liou et al., 1989, 1996; 张立飞等, 1998; 张健等, 2014; Xia et al., 2019)，在阿克苏群片岩之上又连续发育了新元古代晚期(南华纪-震旦纪)沉积盖层，以及大量侵入阿克苏群变质基底的基性岩墙群和震旦系中发育的玄武岩等多种基性岩浆岩(高振家等, 1981, 1986; 杨树锋等, 1998; 贾承造等, 2004; Zhang et al., 2009; 王飞等, 2010)。

阿克苏群是本区出露的主要古老变质基底单元，岩石类型主要包括绿片岩、蓝片岩及石英片岩等(张健等, 2014)，并在后期被一组北西走向未变质的前寒武纪基性岩墙群所切割(图 2; 杨树锋, 1998; 贾承造等, 2004; Zhang et al., 2009; He et al., 2014)；南华系包括巧恩布拉克群及其上部的尤尔美那克组，其中巧恩布拉克群主要发育浅灰色中-粗砂岩、灰绿色中-薄层状粉砂岩、暗绿-灰色厚层块状冰碛砾岩、灰黄色中粗砂岩夹红紫色砂砾岩等，并且其自下而上划分为西方山组、东巧恩布拉克组、牧羊滩组和冬屋组(图 2; 高振家等, 1981, 1986)。尤尔美那克组为一套典型的冰碛岩建造，主要为暗紫红色厚层块状冰碛砾岩夹灰绿色中层状砂岩、粉砂岩，与下伏巧恩布拉克群呈角度不整合接触关系(高振家等, 1981, 1986)。震旦系则呈平行不整合覆盖在尤尔美那克组之上，或者不整合超覆在南华系或者阿克苏群变质岩之上，自下而上可分为苏盖特布拉克组和奇格布拉克组。苏盖特布拉克组下部主要为暗紫红色砾岩、砂砾岩、中薄层状中-细砂岩，局部发育玄武岩夹层(Xu et al., 2013a)和辉绿岩岩床(吴鸿翔等, 2020)，上部逐渐过渡为浅海相泥页岩和少量的碳酸盐岩夹层，岩性主要为灰色薄层状泥岩及浅灰色竹叶状灰岩(图 2)。奇格布拉克组岩性较为稳定，以灰色中厚层状白云岩为主，顶部与下寒武统底部的玉尔吐斯组平行不整合接触(高振家等, 1981, 1986)。

图 2

Fig. 2

图 2 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区新元古代地层柱状图(据Zhang et al., 2019修改) 图中年龄数据分别引自1-Xu et al., 2013a；2-Zhang et al., 2009 Fig. 2 Neoproterozoic stratigraphic column of the Aksu-Wushi region in the northwestern margin of the Tarim Basin (modified after Zhang et al., 2019) The age data in the figure derived from 1-Xu et al., 2013a; 2-Zhang et al., 2009, respectively

本次研究以阿克苏-乌什地区南华系和震旦系为对象，重点对研究区东部的什艾日克剖面和水泥厂剖面、北部的南山驼奶厂剖面、西南部的其格勒克阔坦剖面和尤尔美那克剖面等五条剖面中的基性侵入岩(详见图 1b)开展了详细的野外露头地质调查和岩石发育特征研究。

野外调查发现，南华系和震旦系的基性侵入岩主要有顺层侵入的岩床和高角度切层侵入的岩墙两种类型，其中岩床主要广泛发育在震旦系，而岩墙则零星见于南华系。岩床、岩墙与围岩之间均显示出典型的侵入接触关系，如岩床顶底面局部显著的凹凸或斜切层现象、岩体内部结晶粗、边部结晶细的淬冷边结构以及局部包裹围岩沉积砂岩团块等。此外，作者发现各个剖面的基性侵入岩附近均无断层发育，说明基性岩的局部切层现象与岩浆侵入作用有关。

作者在南山驼奶厂剖面观察到两层基性岩床侵入下震旦统砂岩中，第一层岩床厚度约15~20m，发育在下震旦统红色砂岩中段；第二层岩床厚度约8m，两层岩床之间夹着黄褐色砂岩(图 3a)。岩床呈层状产出、顺层侵入至砂岩中，与砂岩接触面较为平整，但局部也可见岩床顶面凹凸不平截切砂岩的现象。此外，基性岩呈致密块状、气孔杏仁构造不发育，并且岩床内部结晶粗、边部结晶细，岩床顶面常出现淬冷边(图 3b)。

图 3

Fig. 3

图 3 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区震旦系及南华系中的辉绿岩典型野外露头照片及岩石薄片照片 (a)南山驼奶厂剖面侵入下震旦统砂岩的两层辉绿岩岩床；(b)南山驼奶厂剖面辉绿岩岩床边部结晶细，顶部出现淬冷边；(c)其格勒克阔坦剖面侵入下震旦统砂岩的两层辉绿岩岩床；(d)其格勒克阔坦剖面第一层辉绿岩岩床底部与震旦系砂岩页岩互层的接触面；(e)尤尔美那克剖面第一条辉绿岩岩墙宽约1m，侵入南华系砂岩中；(f)尤尔美那克剖面侵入南华系砂岩的第二条辉绿岩岩墙；(g)南山驼奶厂剖面岩床中部结晶粗大的辉绿岩正交偏光照片，具有典型的嵌晶含长结构，辉石矿物结晶粗大并且包含着多个斜长石晶体，板状斜长石晶形好、结晶程度高，此外可见黑色磁铁矿斑晶充填在交叉生长的斜长石格架间隙中，局部存在不同程度的绿泥石化；(h)南山驼奶厂剖面岩床边部结晶较细的辉绿岩正交偏光照片，斜长石斑晶数量少且颗粒小，基质主要为斜长石微晶及火山玻璃 Fig. 3 Typical field outcrops and rock thin sections of diabases in the Sinian and Nanhua systems in the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim Basin (a) two doleritic sills intrude the Lower Sinian sandstones in Nanshantuonaichang section; (b) fine crystallization in the edge of sill and the quenched edge structure at the top of sill in Nanshantuonaichang section; (c) two doleritic sills intrude the Lower Sinian sandstones in Qigelegekuotan section; (d) the interface between the bottom of the first diabase bed and the Sinian sandstone-shale interlayers in Qigelegekuotan section; (e) the first doleritic dike in Yuermeinake section is about 1m wide and it intrudes the sandstones of Nanhua strata; (f) the second doleritic dike intrudes the sandstones of Nanhua strata in Yuermeinake section; (g) the orthogonal polarized photo of the diabase in the middle of doleritic sills in Nanshantuonaichang section, these diabase have coarse crystallization and typical poikilitic structure, pyroxene minerals have large grain size and contain many plagioclase crystals, these lath-shaped plagioclase has good crystal shape and high crystallinity. And this diabase has typical doleritic texture, the black magnetite phenocrysts are filled in the interstitials of the intersecting plagioclase phenocrysts; (h) the orthogonal polarized photo of the diabase in the margin of doleritic sills in Nanshantuonaichang section, this diabase has fine crystallization, plagioclase phenocrysts are few in number and small in size, and the matrix is mainly plagioclase microcrystals and volcanic glass

在其格勒克阔坦剖面的露头观测中，作者发现了两层基性岩床侵入到下震旦统砂岩中，第一层岩床厚度约20~30m(图 3c)，岩床底部与震旦系砂岩和页岩交互层相接触(图 3d)；第二层岩床厚度约10~15m(图 3c)，岩床底部与震旦系薄层细砂岩接触，接触面较平整并且存在砂岩被烘烤的现象，部分地方可见岩床顶底面截切砂岩层。

在什艾日克剖面和水泥厂剖面，作者研究团队前期通过遥感影像识别和野外观测也识别出大量基性岩床(吴鸿翔等, 2020)。这些岩床呈层状产出、顺层发育，岩床顶底面也不同程度地截切砂岩层，并且岩床同样具有内部结晶粗、边部结晶细以及顶部发育淬冷边等特点(吴鸿翔等, 2020)。

作者在尤尔美那克剖面南华系地质调查中主要发现了四条基性岩墙。第一条基性岩墙出露在剖面最东侧，宽约4~6m、产状近直立的岩墙侵入南华系西方山组下段紫红色长石粗砂岩中，砂岩产状为251°∠42°(图 3e)；第二条基性岩墙出露在剖面中部，岩墙走向340°、产状近直立、宽约0.5m，侵入到西方山组灰绿色中粗砂岩中，砂岩产状为258°∠45°(图 3f)；第三条基性岩墙出露在剖面西侧，岩墙走向310°、产状近直立、宽约0.3m，侵入到西方山组灰绿色中粗砂岩中，砂岩产状为250°∠40°；第四条基性岩墙出露位置与第三条岩墙接近，岩墙走向315°、产状近直立、宽约0.3m，侵入到西方山组灰绿色中粗砂岩中，砂岩产状为260°∠48°。

基性岩床、岩墙均呈致密块状、气孔杏仁构造不发育。岩石薄片观察表明，这些基性岩的主要矿物成分是基性斜长石和辉石(90%以上)，辉石矿物晶形差、粒径大并且包含着多个斜长石晶体，斜长石呈板条状、晶形好、结晶较粗，大多数粒径为0.2~0.6mm，为典型的辉绿结构和嵌晶含长结构(图 3g)；次要矿物为磁铁矿，磁铁矿形态不规则、在反射光下为钢灰色，充填在交叉生长的斜长石格架间隙中，局部可以看到不同程度的绿泥石化蚀变(图 3g)；岩石的基质主要为斜长石微晶及火山玻璃(图 3h)。此外，岩床、岩墙中部基性岩的斜长石晶形好、数量多、结晶程度高且晶粒粗大，而边部基性岩的斜长石斑晶数量相较于岩床中部明显减少且晶粒细小，反映了基性岩在冷却结晶时边部经历了淬冷，而内部冷却则较为缓慢、结晶时间较长。

锆石挑选和提纯工作在廊坊市诚信地质服务有限公司完成。首先将岩石样品进行粗碎和细碎，利用标准密度法和磁学等方法进行轻、重矿物的分离，然后在显微镜下对锆石进行人工挑选提纯。锆石的制靶以及透射光、反射光和阴极发光(CL)拍照在北京锆年领航科技有限公司完成。通过多种锆石显微照片综合分析锆石的形态和内部结构，从而选出和确定最佳的测年点位置。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年实验在浙江大学地球科学学院激光剥蚀电感耦合等离子体质谱实验室完成，测试仪器为Thermofisheri CAP RQ型ICP-MS及与之配套的Cetea Analyte HE激光剥蚀系统。实验中激光束斑直径为35μm，采用单点剥蚀法。锆石分析外部标样为91500锆石，元素含量分析外部标样为NIST SRM610和NIST SRM612玻璃，并且每2组样品测试完后加测一次标样PLE(ca.360Ma)用于监测91500锆石标样的稳定性。锆石数据处理运用ICP-MS DATACal软件计算U-Pb同位素比值(Liu et al., 2008; Lin et al., 2016)。锆石U-Pb年龄谐和图根据同位素比值通过Isoplot 4.15程序制作(Ludwig, 2001, 2012)，单个测点误差为1σ，年龄计算采用²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均值，误差为2σ(95%的置信度)。

全岩的主量和微量元素的分析测试在广州澳实分析检测有限公司矿物实验室完成，主量元素测试仪器为Axios，采用熔片X射线荧光光谱法(XRF)测定，并使用等离子体光谱和化学法测定进行相互检验，分析精度和准确度均优于5%；微量元素及稀土元素测试仪器为美国Perkin Elmer公司生产的Elan9000型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)，分析精度和准确度均优于10%(郭宇飞等, 2016; 张伟等, 2018)。

全岩的Sr-Nd-Pb同位素前处理和分析测试工作在武汉上谱分析科技有限责任公司完成。前处理是在配备100级操作台的千级超净室完成。

样品消解。首先，将200目样品置于105℃烘箱中烘干12h；接着，准确称取粉末样品50~200mg置于Teflon溶样弹中；然后，依次缓慢加入1~3mL高纯硝酸(HNO₃)和1~3mL高纯氢氟酸(HF)；再将Teflon溶样弹放进钢套，拧紧后放入190℃烘箱中加热24h以上；待溶样弹冷却，开盖后放在140℃电热板上蒸干，然后加入1mL HNO₃并再次蒸干；最后，用1.5mL的盐酸(HCl)(2.5M)溶解蒸干样品，待上柱分离。

Sr元素化学分离。首先用离心机将样品离心后，取上清液上柱。然后在柱子填充AG50W树脂。用2.5M HCl淋洗以便去除基体元素。最终用2.5M HCl将Sr从柱上洗脱并收集。收集的Sr溶液蒸干后等待上机测试。树脂残留物质通过4.0M HCl淋洗就可以获得REE溶液。接收的REE溶液蒸干后以0.18M HCl提取，用于Nd同位素分离。一次分离获得的溶液首先转换为3M HNO₃介质，然后样品上柱。柱子填充Sr特效树脂。采用3M HNO₃淋洗去除干扰元素。最终用MQ H₂O将Sr从柱上洗脱并收集。收集的Sr溶液蒸干后等待上机测试。

全岩Sr同位素分析采用德国Thermo Fisher Scientific公司生产的MC-ICP-MS(Neptune Plus)。仪器配备9个法拉第杯接收器。⁸³Kr⁺、¹⁶⁷Er⁺⁺、⁸⁴Sr⁺、⁸⁵Rb⁺、⁸⁶Sr⁺、¹⁷³Yb⁺⁺、⁸⁷Sr⁺、⁸⁸Sr⁺同时被L4、L3、L2、L1、C、H1、H2、H3等8个接收器接收。其中，⁸³Kr⁺、⁸⁵Rb⁺、¹⁶⁷Er⁺⁺、¹⁷³Yb⁺⁺被用于监控并校正Kr、Rb、Er和Yb对Sr同位素的同质异位素干扰。MC-ICP-MS采用了H+S锥组合和干泵以提高仪器灵敏度。根据样品中的Sr含量，50~100μL/min两种微量雾化器可以被选择使用。Alfa公司的Sr单元素溶液被用于优化仪器操作参数。Sr国际标准溶液(NIST 987，200μg/L)的⁸⁸Sr信号一般高于7V。数据采集由8个blocks组成，每个block含10个cycles，每个cycle为4.194秒。

Sr同位素的仪器质量分馏采用内标指数法则校正(Russell et al., 1978)：

公式中i和j指示同位素质量数，R_m和R_T分别代表样品的测试比值和参考值(推荐值)，f指仪器质量分馏因子。⁸⁸Sr/⁸⁶Sr被用于计算Sr的质量分馏因子(8.375209，Lin et al., 2016)。由于前期有效的样品分离富集处理，干扰元素Ca、Rb、Er、Yb被分离干净。残余的⁸³Kr⁺、⁸⁵Rb⁺、¹⁶⁷Er⁺⁺、¹⁷³Yb⁺⁺等干扰校正利用Lin et al. (2016)校正方法，即实验流程采用两个Sr同位素标样(NIST 987和AlfaSr)之间插入7个样品进行分析。全部分析数据采用专业同位素数据处理软件“Iso-Compass”进行数据处理(Zhang et al., 2020)。NIST 987的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr分析测试值为0.710242±14(2SD, n=345)，与推荐值0.710248±12(Zhang and Hu, 2020)在误差范围内一致，表明本仪器的稳定性和校正策略的可靠性满足高精度的Sr同位素分析。BCR-2(玄武岩)和RGM-2(流纹岩)(USGS)被选择作为流程监控标样。两个样品分别代表了基性岩和酸性岩，具有显著的物理化学差异。RGM-2的具有较高的Rb含量(149×10^-6)和适中的Sr含量(108×10^-6), 可以有效监控Rb的分离过程和测试结果。BCR-2的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr分析测试值为0.705012±22(2SD, n=63)，与推荐值0.705012±20(Zhang and Hu, 2020)在误差范围内一致。RGM-2的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr分析测试值为0.704173±20(2SD, n=20)，与推荐值0.704184±10(Li et al., 2012c)在误差范围内一致。数据表明，本实验流程可以对样品进行有效分离，分析准确度和精密度满足高精度的Sr同位素分析需要。

钕元素化学分离。通过Sr分离流程获得的REE溶液经过介质转换后，直接上柱分离。柱子填充LN树脂。用0.18M HCl淋洗去除基体元素。最后，用0.3M HCl将Nd从柱上洗脱并收集，收集好的Nd溶液蒸干后等待上机测试。

Nd同位素分析采用德国Thermo Fisher Scientific公司生产的MC-ICP-MS(Neptune Plus)，仪器配备9个法拉第杯接收器。¹⁴²Nd⁺、¹⁴³Nd⁺、¹⁴⁴Nd⁺、¹⁴⁵Nd⁺、¹⁴⁶Nd⁺、¹⁴⁷Sm⁺、¹⁴⁸Nd⁺、¹⁴⁹Sm⁺、¹⁵⁰Nd⁺同时被L4、L3、L2、L1、C、H1、H2、H3、H4等9个接收器接收。其中¹⁴⁷Sm⁺被用于监控并校正Sm对Nd同位素的同质异位素干扰。MC-ICP-MS采用了H+S锥组合和干泵以提高仪器灵敏度。根据样品中的Nd含量，50~100μL/min两种微量雾化器被选择使用。Alfa公司的Nd单元素溶液被用于优化仪器操作参数。Nd标准物质(GSB 04-3258-2015，200μg/L)的¹⁴²Nd信号一般高于2.5V。数据采集由10个blocks组成，每个block含8个cycles，每个cycle为4.194秒。

Nd同位素的仪器质量分馏采用内标指数法则校正(Russell et al., 1978)：

公式中i和j指示同位素质量数，R_m和R_T分别代表样品的测试比值和参考值(推荐值)，f指仪器质量分馏因子。¹⁴⁶Nd/¹⁴⁴Nd被用于计算Nd的质量分馏因子(0.7219，Lin et al., 2016)。由于前期有效的样品分离富集处理，干扰元素Sm被分离干净。残留的¹⁴⁴Sm⁺干扰校正采用Lin et al. (2016)校正方法。实验流程采用两个Nd同位素标样(GSB 04-3258-2015和AlfaNd)之间插入7个样品进行分析。全部分析数据采用专业同位素数据处理软件“Iso-Compass”进行数据处理(Zhang et al., 2020)。GSB 04-3258-2015的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd分析测试值为0.512440±6(2SD, n=31)与推荐值0.512438±6(2SD)(Li et al., 2017)在误差范围内一致，表明本仪器的稳定性和校正策略的可靠性满足高精度的Nd同位素分析。BCR-2(玄武岩)和RGM-2(流纹岩)(USGS)被选择作为流程监控标样。两个样品分别代表了基性岩和酸性岩，具有显著的物理化学差异。BCR-2和RGM-2具有适中的Nd含量(28.7×10^-6和19×10^-6)。BCR-2的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd分析测试值为0.512641±11(2SD, n=82)，与推荐值0.512638±15(Weis et al., 2006)在误差范围内一致。RGM-2的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd分析测试值为0.512804±12(2SD, n=80)，与推荐值0.512803±10(Li et al., 2012c)在误差范围内一致。数据表明，本实验流程可以对样品进行有效分离，分析准确度和精密度可以满足高精度的Nd同位素分析需要。

Pb元素化学分离。利用离心机将样品离心后，取上清液上柱。柱子填充AG树脂。用1.0M HBr淋洗去除基体元素。最终用6.0M HCl将Pb从柱上洗脱并收集。收集好的Pb溶液蒸干后等待上机测试。

Pb同位素分析采用美国ThermoFisher Scientific公司生产的MC-ICP-MS(Neptune Plus)。仪器配备9个法拉第杯接收器。²⁰⁴(Pb+Hg)、²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb、²⁰⁸Pb、²⁰³Tl、²⁰⁵Tl和²⁰²Hg同时被7个接收器接收。其中²⁰²Hg被用于监控并校正²⁰⁴Hg对²⁰⁴Pb同位素的同质异位素干扰，²⁰⁴Hg/²⁰²Hg天然比值采用0.2301。MC-ICP-MS采用了Jet+X锥组合和干泵以便提高仪器的灵敏度。根据样品中的Pb含量，50~100μL/min两种微量雾化器可以被选择使用。Alfa公司的Pb单元素溶液被用于优化仪器操作参数。Pb国际标准溶液NBS SRM981(100μg/L)作为质量监控和外部校正标样，²⁰⁸Pb的信号一般高于6V。每个标样和样品中加入一定量的Tl溶液(NBS SRM 997)，²⁰⁵Tl信号控制在4~5之间。Tl拖尾对²⁰⁴Pb的干扰没有被观察到。数据采集由8个blocks组成，每个block含10个cycles，每个cycle为4.194秒。Pb同位素的仪器质量分馏采用假内标指数法则校正(Russell et al., 1978)：

公式中i和j指示同位素质量数，R_m和R_T分别代表样品的测试比值和参考比值(推荐值)，f指仪器质量分馏因子。²⁰⁵Tl/²⁰³Tl被用于计算Pb的质量分馏因子(2.38714，NIST SRM 997证书值)。由于Tl的分馏行为与Pb分馏行为存在一定差别，因此NBS SRM 981被用作外标对数据进行二次校正。实验流程采用两个Pb同位素标样(NBS SRM 981和AlfaPb)之间插入7个样品进行分析。NBS SRM 981的^20xPb/²⁰⁴Pb的外部测试精度达到0.03%(2RSD)。NBS SRM 981的推荐值采用²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=36.7262±31，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.5000±13，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=16.9416±13(n=119，Baker et al., 2004)。BCR-2(玄武岩)被选择作为流程监控标样。BCR-2的^20xPb/²⁰⁴Pb分析测试值为²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.743±17，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.624±3，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.763±8(2SD, n=4)，与推荐值²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.752±22，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.628±5，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.765±11(Baker et al., 2004-双稀释剂测试方法)在0.03%误差范围内一致。数据表明，本实验流程可以对样品进行有效分离，分析准确度和精密度满足高精度的Pb同位素分析。

本次研究对阿克苏-乌什地区3件辉绿岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测试，其中1件样品(编号18SK03-1)采自什艾日克剖面的第一层辉绿岩岩床，另1件样品(编号19AKS22)采自其格勒克阔坦剖面的辉绿岩岩床，还有1件样品(编号18YM07-1)采自尤尔美那克剖面中侵入南华系西方山组砂岩的第三条辉绿岩岩墙，详细的锆石测试结果见电子版附表 1。

附表 1

Appendix Table 1

附表 1(Appendix Table 1)

附表 1 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区辉绿岩样品LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果 Appendix Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of diabases from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim Basin 测点号 含量(×10-6) Th/U 同位素比值 年龄(Ma) 谐和度 Th U 1σ 1σ 1σ 1σ 1σ 1σ 样品18SK03-1，辉绿岩，什艾日克剖面，第一层辉绿岩岩床 1 165 231 0.71 0.1675 0.0060 10.3710 0.3088 0.4802 0.0087 2533 60 2468 28 2528 38 97% 2 237 304 0.78 0.0686 0.0083 0.2844 0.0148 0.0228 0.0007 887 253 254 12 145 5 45% 3 699 942 0.74 0.0700 0.0035 1.1224 0.0601 0.1218 0.0041 928 104 764 29 741 23 96% 4 45 98 0.45 0.1668 0.0050 10.6367 0.2787 0.4857 0.0079 2528 50 2492 24 2552 34 97% 5 192 239 0.80 0.0684 0.0028 1.2230 0.0454 0.1378 0.0026 880 87 811 21 832 15 97% 6 329 2135 0.15 0.1045 0.0030 4.0463 0.1062 0.2872 0.0049 1706 58 1644 21 1628 25 99% 7 217 524 0.41 0.0542 0.0043 0.3318 0.0243 0.0462 0.0013 376 178 291 19 291 8 99% 8 150 1042 0.14 0.1076 0.0029 4.6305 0.1082 0.3185 0.0052 1759 48 1755 20 1782 26 98% 9 436 698 0.63 0.0697 0.0024 1.2710 0.0407 0.1342 0.0023 918 66 833 18 812 13 97% 10 102 149 0.69 0.0777 0.0038 1.5601 0.0687 0.1520 0.0031 1140 98 955 27 912 17 95% 11 546 1044 0.52 0.0738 0.0024 1.5471 0.0488 0.1534 0.0024 1037 65 949 19 920 13 96% 12 207 333 0.62 0.0541 0.0135 0.3198 0.0616 0.0467 0.0022 376 481 282 47 294 13 95% 13 156 205 0.76 0.0720 0.0036 1.5092 0.0620 0.1586 0.0032 987 101 934 25 949 18 98% 14 401 282 1.42 0.1523 0.0042 9.7818 0.2389 0.4791 0.0074 2373 48 2414 23 2523 32 95% 15 1417 2406 0.59 0.0536 0.0017 0.5243 0.0151 0.0731 0.0012 354 75 428 10 455 7 93% 16 458 765 0.60 0.0747 0.0031 1.4271 0.0595 0.1414 0.0027 1061 83 900 25 853 16 94% 17 160 168 0.95 0.0678 0.0038 1.3926 0.0715 0.1517 0.0036 865 117 886 30 910 20 97% 18 16 19 0.82 0.1453 0.0142 9.3538 0.8661 0.3846 0.0155 2291 144 2373 85 2098 72 87% 19 482 583 0.83 0.0934 0.0043 1.5558 0.0620 0.1279 0.0025 1498 87 953 25 776 14 79% 20 60 109 0.55 0.0771 0.0048 1.5670 0.0848 0.1540 0.0039 1124 122 957 34 924 22 96% 21 155 153 1.01 0.0679 0.0037 1.2289 0.0546 0.1348 0.0026 865 115 814 25 815 15 99% 22 212 359 0.59 0.0743 0.0088 0.2919 0.0171 0.0194 0.0006 1050 240 260 13 124 4 28% 23 255 346 0.74 0.0649 0.0024 1.2292 0.0401 0.1468 0.0025 772 75 814 18 883 14 91% 24 157 256 0.61 0.0703 0.0040 1.2689 0.0840 0.1387 0.0033 937 118 832 38 837 19 99% 25 25 141 0.18 0.0631 0.0092 0.4613 0.0168 0.0227 0.0009 722 313 385 12 145 6 9% 26 332 371 0.89 0.0668 0.0026 1.2648 0.0434 0.1517 0.0027 833 80 830 19 910 15 90% 27 171 205 0.84 0.1465 0.0049 7.8941 0.2213 0.4374 0.0080 2305 58 2219 25 2339 36 94% 28 707 594 1.19 0.1245 0.0041 5.5179 0.1451 0.3588 0.0061 2022 59 1903 23 1976 29 96% 29 1008 1018 0.99 0.0776 0.0031 1.2937 0.0417 0.1359 0.0027 1139 81 843 18 822 15 97% 30 481 594 0.81 0.0803 0.0037 1.3266 0.0522 0.1341 0.0024 1206 85 857 23 811 14 94% 31 4693 3091 1.52 0.2010 0.0094 1.8910 0.0614 0.0821 0.0022 2835 71 1078 22 509 13 28% 32 474 921 0.52 0.0596 0.0036 0.5099 0.0248 0.0708 0.0019 587 134 418 17 441 11 94% 33 1306 1523 0.86 0.0596 0.0040 0.8033 0.1900 0.0747 0.0057 587 146 599 107 464 34 74% 34 451 771 0.59 0.0666 0.0023 1.1704 0.0342 0.1379 0.0023 826 70 787 16 833 13 94% 35 760 457 1.66 0.1174 0.0048 2.4393 0.0927 0.1615 0.0034 1918 73 1254 27 965 19 73% 36 206 338 0.61 0.0591 0.0070 0.3556 0.0347 0.0452 0.0017 569 261 309 26 285 11 91% 37 1351 1907 0.71 0.0542 0.0022 0.5289 0.0203 0.0731 0.0015 389 93 431 13 455 9 94% 38 212 283 0.75 0.0615 0.0028 1.1464 0.0479 0.1420 0.0028 657 94 776 23 856 16 90% 39 450 580 0.78 0.0761 0.0028 1.4007 0.0465 0.1439 0.0026 1098 68 889 20 867 14 97% 40 2580 2141 1.20 0.0534 0.0023 0.5752 0.0213 0.0856 0.0031 346 92 461 14 530 19 86% 41 91 137 0.67 0.0800 0.0047 1.6003 0.0703 0.1553 0.0039 1198 117 970 27 931 22 95% 42 687 2481 0.28 0.0486 0.0027 0.1676 0.0083 0.0288 0.0008 132 122 157 7 183 5 65% 43 184 231 0.80 0.0675 0.0034 1.1729 0.0488 0.1416 0.0029 854 112 788 23 854 16 91% 44 76 116 0.66 0.0724 0.0051 1.4291 0.0661 0.1512 0.0039 998 144 901 28 908 22 99% 45 219 448 0.49 0.0673 0.0035 1.1805 0.0463 0.1523 0.0030 848 105 792 22 914 17 85% 46 141 197 0.72 0.1160 0.0068 1.7163 0.0779 0.1308 0.0028 1895 106 1015 29 792 16 75% 47 573 743 0.77 0.1428 0.0077 2.5440 0.1201 0.1512 0.0030 2262 94 1285 34 908 17 65% 48 751 753 1.00 0.1602 0.0059 5.8652 0.2115 0.3012 0.0087 2458 63 1956 31 1697 43 85% 49 167 183 0.91 0.0658 0.0035 1.1746 0.0492 0.1441 0.0029 1200 111 789 23 868 17 90% 50 288 257 1.12 0.1196 0.0047 6.6791 0.2505 0.4447 0.0103 1950 71 2070 33 2371 46 86% 51 1186 1173 1.01 0.2057 0.0087 4.6523 0.2033 0.1711 0.0035 2872 69 1759 37 1018 19 46% 52 264 830 0.32 0.1504 0.0045 7.2471 0.1904 0.3777 0.0060 2350 250 2142 23 2066 28 96% 53 248 214 1.16 0.0681 0.0043 1.7484 0.3107 0.1526 0.0131 872 128 1027 115 915 73 88% 54 178 286 0.62 0.1507 0.0045 7.9384 0.2004 0.4263 0.0077 2354 52 2224 23 2289 35 97% 55 367 515 0.71 0.1648 0.0049 9.3196 0.2193 0.4578 0.0071 2505 50 2370 22 2430 31 97% 56 122 212 0.57 0.0630 0.0032 1.1447 0.0447 0.1413 0.0031 709 107 775 21 852 17 90% 57 622 844 0.74 0.0637 0.0029 1.3352 0.1029 0.1502 0.0034 731 98 861 45 902 19 95% 样品19AKS22，辉绿岩，其格勒克阔坦剖面，辉绿岩岩床 1 322 526 0.61 0.1427 0.0029 1.4339 0.0344 0.0722 0.0008 2261 59 903 14 449 5 32% 2 163 832 0.20 0.0807 0.0023 1.8295 0.0405 0.1646 0.0021 1214 27 1056 15 982 12 92% 3 168 867 0.19 0.1216 0.0012 5.5822 0.0637 0.3306 0.0027 1980 14 1913 10 1841 13 96% 4 84 466 0.18 0.1218 0.0015 5.0949 0.0610 0.3019 0.0018 1983 19 1835 10 1701 9 92% 5 233 478 0.49 0.0553 0.0016 0.3473 0.0108 0.0453 0.0006 433 67 303 8 286 4 94% 6 1021 513 1.99 0.0632 0.0012 1.0671 0.0198 0.1219 0.0010 717 23 737 10 742 6 99% 7 195 256 0.76 0.1711 0.0018 9.9420 0.1065 0.4199 0.0028 2568 17 2429 10 2260 13 92% 8 390 443 0.88 0.1006 0.0022 0.8308 0.0194 0.0596 0.0006 1635 43 614 11 373 4 51% 9 1373 1175 1.17 0.1178 0.0020 2.5759 0.0454 0.1585 0.0023 1924 31 1294 13 949 13 69% 10 349 1403 0.25 0.1521 0.0016 8.7145 0.1086 0.4138 0.0039 2370 19 2309 11 2232 18 96% 11 179 871 0.21 0.1184 0.0013 4.7962 0.0529 0.2924 0.0018 1932 21 1784 9 1654 9 92% 12 2603 2994 0.87 0.0674 0.0012 0.4881 0.0080 0.0524 0.0004 852 50 404 5 329 3 69% 13 518 1917 0.27 0.0679 0.0012 0.6474 0.0125 0.0689 0.0009 865 37 507 8 430 6 83% 14 269 726 0.37 0.1159 0.0040 2.4054 0.1197 0.1456 0.0015 1894 63 1244 36 876 9 65% 15 511 484 1.05 0.1718 0.0018 9.9067 0.1223 0.4163 0.0033 2575 18 2426 12 2244 15 92% 16 465 524 0.89 0.0805 0.0012 1.6896 0.0250 0.1517 0.0013 1209 28 1005 9 910 8 90% 17 791 1316 0.60 0.1314 0.0051 1.9040 0.0363 0.1140 0.0027 2118 65 1082 13 696 16 56% 样品18YM07-1，辉绿岩，尤尔美那克剖面，侵入南华系西方山组第三条辉绿岩岩墙 1 193 355 0.54 0.1338 0.0085 0.9133 0.0723 0.0466 0.0010 2150 110 659 38 294 6 23% 2 293 569 0.51 0.0773 0.0037 0.4948 0.0254 0.0457 0.0010 1128 94 408 17 288 6 65% 3 81 172 0.47 0.0567 0.0025 0.3563 0.0171 0.0450 0.0008 480 92 309 13 284 5 91% 4 88 172 0.51 0.0520 0.0018 0.3264 0.0106 0.0458 0.0007 283 83 287 8 289 4 99% 5 143 315 0.45 0.0873 0.0023 0.5558 0.0147 0.0459 0.0005 1366 49 449 10 289 3 56% 6 141 275 0.51 0.0812 0.0030 0.5270 0.0193 0.0468 0.0005 1228 71 430 13 295 3 62% 7 189 296 0.64 0.0577 0.0027 0.3716 0.0184 0.0461 0.0007 517 107 321 14 290 4 90% 8 200 479 0.42 0.0526 0.0013 0.3329 0.0088 0.0456 0.0007 322 52 292 7 288 4 98% 9 155 291 0.53 0.0524 0.0016 0.3271 0.0097 0.0451 0.0006 302 65 287 7 285 4 99% 10 56 134 0.41 0.0564 0.0024 0.3533 0.0149 0.0455 0.0007 478 185 307 11 287 5 93% 11 257 501 0.51 0.0523 0.0012 0.3299 0.0073 0.0455 0.0005 298 48 289 6 287 3 99% 12 256 461 0.56 0.0739 0.0027 0.4410 0.0162 0.0428 0.0005 1039 153 371 11 270 3 68% 13 142 202 0.70 0.0576 0.0021 0.3657 0.0135 0.0458 0.0007 522 81 316 10 289 4 90% 14 116 201 0.57 0.0554 0.0034 0.3390 0.0187 0.0447 0.0009 428 140 296 14 282 6 95% 15 224 370 0.61 0.0526 0.0013 0.3330 0.0091 0.0455 0.0006 322 57 292 7 287 4 98% 16 184 329 0.56 0.0519 0.0013 0.3282 0.0084 0.0458 0.0006 280 59 288 6 289 3 99% 17 38 91 0.42 0.0522 0.0025 0.3280 0.0151 0.0454 0.0007 298 139 288 12 286 4 99% 18 78 138 0.57 0.0524 0.0022 0.3255 0.0132 0.0451 0.0007 302 94 286 10 284 4 99% 19 110 211 0.52 0.0541 0.0017 0.3367 0.0106 0.0451 0.0006 376 77 295 8 284 4 96% 20 50 100 0.50 0.0531 0.0028 0.3329 0.0181 0.0449 0.0008 332 123 292 14 283 5 97% 21 279 472 0.59 0.0559 0.0017 0.3474 0.0098 0.0449 0.0005 456 67 303 7 283 3 93% 22 43 109 0.39 0.0464 0.0023 0.2900 0.0147 0.0451 0.0007 20 180 259 12 284 4 90% 23 108 192 0.56 0.0556 0.0024 0.3461 0.0170 0.0448 0.0008 439 96 302 13 283 5 93% 24 170 294 0.58 0.0557 0.0019 0.3487 0.0113 0.0453 0.0006 439 79 304 8 286 4 93% 25 58 144 0.41 0.0552 0.0021 0.3416 0.0123 0.0451 0.0007 420 85 298 9 285 4 95% 26 284 419 0.68 0.0563 0.0016 0.3512 0.0099 0.0449 0.0005 465 29 306 7 283 3 92% 27 303 489 0.62 0.0662 0.0017 0.4159 0.0113 0.0452 0.0007 813 53 353 8 285 4 78% 28 267 532 0.50 0.0654 0.0024 0.3877 0.0147 0.0427 0.0005 787 79 333 11 270 3 79% 29 121 198 0.61 0.0545 0.0019 0.3373 0.0120 0.0447 0.0006 394 78 295 9 282 4 95% 30 143 292 0.49 0.0610 0.0022 0.4273 0.0170 0.0506 0.0006 639 78 361 12 318 4 77% 31 103 190 0.54 0.0879 0.0066 0.5512 0.0423 0.0452 0.0006 1380 145 446 28 285 3 55% 32 52 110 0.47 0.0565 0.0041 0.3425 0.0243 0.0441 0.0010 472 163 299 18 278 6 92% 33 64 124 0.52 0.0541 0.0030 0.3403 0.0188 0.0460 0.0008 376 146 297 14 290 5 97% 34 218 415 0.53 0.0579 0.0016 0.3652 0.0098 0.0457 0.0006 528 61 316 7 288 4 90% 35 365 581 0.63 0.0734 0.0030 0.5377 0.0279 0.0512 0.0007 1033 83 437 18 322 4 69% 36 263 469 0.56 0.0520 0.0016 0.3274 0.0104 0.0453 0.0006 287 77 288 8 286 4 99% 37 178 338 0.53 0.0522 0.0020 0.3296 0.0121 0.0456 0.0007 295 89 289 9 287 4 99% 38 54 108 0.50 0.0869 0.0059 0.5536 0.0388 0.0458 0.0010 1359 131 447 25 288 6 56% 39 231 446 0.52 0.0567 0.0025 0.3633 0.0161 0.0462 0.0012 480 112 315 12 291 7 92% 40 110 267 0.41 0.0509 0.0025 0.3252 0.0167 0.0457 0.0009 239 113 286 13 288 6 99% 41 53 114 0.47 0.0585 0.0028 0.4350 0.0197 0.0514 0.0008 550 104 367 14 323 5 67% 42 218 398 0.55 0.0565 0.0025 0.3561 0.0153 0.0455 0.0009 472 98 309 11 287 5 92% 43 152 367 0.42 0.0516 0.0023 0.3278 0.0148 0.0455 0.0008 333 104 288 11 287 5 99% 44 250 505 0.49 0.0694 0.0024 0.4347 0.0139 0.0456 0.0006 922 72 367 10 287 4 75% 45 218 451 0.48 0.0569 0.0021 0.3625 0.0140 0.0458 0.0009 487 51 314 10 289 6 91% 46 38 82 0.47 0.0822 0.0055 0.6285 0.0381 0.0529 0.0010 1250 131 495 24 332 6 60% 47 37 93 0.40 0.0488 0.0061 0.3157 0.0319 0.0464 0.0018 139 270 279 25 292 11 95% 48 71 134 0.53 0.0584 0.0030 0.3624 0.0179 0.0456 0.0009 543 113 314 13 288 5 91% 49 140 236 0.59 0.0558 0.0022 0.3500 0.0129 0.0455 0.0006 456 82 305 10 287 4 93% 50 112 248 0.45 0.0673 0.0033 0.4938 0.0296 0.0515 0.0006 848 99 408 20 324 4 77% 51 62 153 0.41 0.0558 0.0045 0.3437 0.0257 0.0453 0.0013 443 180 300 19 286 8 95% 52 265 474 0.56 0.0538 0.0020 0.3479 0.0134 0.0462 0.0008 365 88 303 10 291 5 95% 53 228 276 0.83 0.0571 0.0030 0.3646 0.0179 0.0456 0.0007 498 108 316 13 287 4 90% 54 109 203 0.54 0.0539 0.0029 0.3369 0.0162 0.0455 0.0009 365 122 295 12 287 6 97% 55 219 351 0.62 0.0762 0.0070 0.4860 0.0391 0.0462 0.0009 1102 154 402 27 291 5 67% 56 73 134 0.54 0.0567 0.0042 0.3674 0.0250 0.0460 0.0009 480 166 318 19 290 6 90% 57 57 106 0.53 0.0522 0.0025 0.4858 0.0427 0.0574 0.0018 295 104 402 29 360 11 68% 58 186 361 0.52 0.0525 0.0020 0.3327 0.0119 0.0456 0.0007 306 87 292 9 288 4 98% 59 42 101 0.41 0.0490 0.0058 0.3351 0.0251 0.0465 0.0013 146 259 293 19 293 8 99% 60 227 370 0.61 0.0782 0.0037 0.5197 0.0190 0.0510 0.0007 1152 94 425 13 320 4 71% 61 166 366 0.45 0.0706 0.0170 0.4617 0.1176 0.0468 0.0009 946 543 385 82 295 6 73% 62 447 356 1.25 0.1177 0.0064 0.8760 0.0519 0.0528 0.0007 1921 98 639 28 332 4 36% 63 85 126 0.68 0.0608 0.0030 0.4732 0.0196 0.0512 0.0008 632 104 393 14 322 5 80% 64 44 90 0.50 0.0784 0.0070 0.4733 0.0183 0.0510 0.0010 1167 119 393 13 321 6 79% 65 139 237 0.58 0.0597 0.0061 0.3757 0.0337 0.0466 0.0010 591 197 324 25 294 6 90% 66 858 845 1.02 0.0576 0.0019 0.3596 0.0134 0.0453 0.0009 522 72 312 10 286 6 91% 67 142 228 0.62 0.0867 0.0048 0.5585 0.0315 0.0467 0.0009 1355 108 451 21 294 6 58% 68 201 467 0.43 0.1556 0.0031 10.1880 0.1892 0.4737 0.0046 2409 33 2452 17 2500 20 98% 69 170 334 0.51 0.0542 0.0027 0.3459 0.0149 0.0469 0.0012 389 118 302 11 295 7 97% 70 78 175 0.44 0.0564 0.0043 0.3578 0.0267 0.0458 0.0013 478 165 311 20 289 8 92% 71 80 173 0.47 0.0519 0.0032 0.3270 0.0206 0.0457 0.0007 280 143 287 16 288 4 99% 72 110 236 0.46 0.1075 0.0024 5.2573 0.1127 0.3463 0.0041 1767 41 1862 18 1917 20 97% 73 202 260 0.78 0.0572 0.0027 0.3646 0.0177 0.0456 0.0007 502 108 316 13 287 4 90% 74 84 182 0.47 0.0533 0.0025 0.3438 0.0163 0.0458 0.0008 343 110 300 12 289 5 96% 75 173 312 0.55 0.0552 0.0024 0.3518 0.0150 0.0461 0.0010 420 101 306 11 291 6 94% 76 159 234 0.68 0.0528 0.0020 0.3323 0.0115 0.0458 0.0007 320 118 291 9 288 4 98% 77 204 430 0.48 0.0484 0.0018 0.3068 0.0115 0.0455 0.0007 120 90 272 9 287 4 94% 78 132 262 0.50 0.0656 0.0025 0.4074 0.0155 0.0451 0.0007 792 78 347 11 284 4 80% 79 221 171 1.29 0.0675 0.0019 1.3137 0.0376 0.1413 0.0018 854 64 852 17 852 10 99% 80 143 262 0.55 0.0682 0.0025 0.4916 0.0163 0.0534 0.0007 876 76 406 11 335 4 60% 81 182 228 0.80 0.1087 0.0024 5.0966 0.1076 0.3397 0.0036 1789 41 1836 18 1885 17 97%

附表 1 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区辉绿岩样品LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果 Appendix Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of diabases from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim Basin

样品18SK03-1的代表性锆石阴极发光(CL)图像见图 4a。大多数锆石为无色透明短柱状或粒状，粒径约为40~100μm，长宽比约1∶1~2∶1，并且锆石自形程度高，具有明显的岩浆振荡环带结构，显示其为岩浆成因特征。锆石的Th/U比值为0.14~1.66，也指示了这些锆石为岩浆成因(Belousova et al., 2002; 吴元保和郑永飞, 2004)。

图 4

Fig. 4

图 4 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区辉绿岩样品的代表性锆石阴极发光(CL)图像 圆圈位置为测点位置和激光束斑大小，数字为测点年龄，年龄小于1000Ma为206Pb/238U年龄，大于1000Ma为207Pb/206U年龄.实线圆圈为锆石207Pb/235U与206Pb/238U年龄谐和的测点，虚线圆圈为年龄不谐和测点 Fig. 4 Typical zircon cathodoluminescence images of the diabases from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim Basin The circles positions represent dating spots and laser beam diameter, the numbers represent ages of dating spots and the numbers smaller than 1000Ma are 206Pb/238U ages, bigger than 1000Ma are 207Pb/206U ages. The solid circles represent dating spots with concordant 206Pb/238U and 207Pb/235U ages, the dotted circles represent dating spots with discordant 206Pb/238U and 207Pb/235U ages

对样品中57颗锆石开展了57个测点的U-Pb年代学分析，其中40颗锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄和²⁰⁷Pb/²³⁵U年龄谐和度在90%以上，这40颗锆石的²⁰⁷Pb/²³⁵U与²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄谐和图见图 5a、U-Pb年龄频谱图见图 6a，可以发现样品18-SK03-1的锆石U-Pb年龄主要有290Ma、450Ma、850Ma、920Ma的显著年龄峰以及1750Ma、2250Ma的弱年龄峰。其中最年轻的3颗锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为290±6Ma，它可能代表了辉绿岩的结晶年龄(图 5a)。

图 5

Fig. 5

图 5 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区辉绿岩锆石U-Pb年龄谐和图 (a)什艾日克剖面辉绿岩岩床样品18SK03-1中40颗锆石测点的207Pb/235U与206Pb/238U年龄谐和图，以及3颗最年轻锆石的206Pb/238U加权平均年龄结果；(b)其格勒克阔坦剖面辉绿岩岩床样品19AKS22中10个年龄谐和测点的207Pb/235U与206Pb/238U年龄谐和图，以及1颗最年轻谐和锆石的206Pb/238U年龄结果；(c、d)尤尔美那克剖面辉绿岩岩墙样品18YM07-1中56颗锆石测点的207Pb/235U与206Pb/238U年龄谐和图，以及52颗锆石的206Pb/238U加权平均年龄结果 Fig. 5 Zircon U-Pb age concordia plots of diabases from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim Basin (a) 207Pb/235U and 206Pb/238U concordia age plot of 40 zircon grains in diabase sill sample 18SK03-1 in Shiairike section, and 206Pb/238U weighted mean age of three youngest concordant zircons from diabase sill sample 18SK03-1; (b) 207Pb/235U and 206Pb/238U concordia age plot of 10 zircons in diabase sill sample 19AKS22 in Qigelekekuotan section, 206Pb/238U of one youngest concordant zircon age from diabase sill sample 19AKS22; (c, d) 207Pb/235U and 206Pb/238U concordia plot of 56 dating spots with concordant ages in diabase dike sample 18YM07-1 in Yuermeinake section, and 206Pb/238U weighted mean age of 52 concordant zircons from diabase dike sample 18YM07-1

图 6

Fig. 6

图 6 塔里木西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩中的锆石U-Pb年龄谱与下震旦统砂岩碎屑锆石U-Pb年龄谱对比 (a)什艾日克剖面辉绿岩岩床样品18SK03-1中40颗谐和锆石的U-Pb年龄频谱图；(b)什艾日克剖面辉绿岩岩床样品18SK04-5中49颗年龄集中锆石的U-Pb年龄频谱图，数据吴鸿翔等(2020)；(c)其格勒克阔坦剖面辉绿岩岩床样品19AKS22中10颗谐和锆石的U-Pb年龄频谱图；(d)尤尔美那克剖面辉绿岩岩墙样品18YM07-1中56颗谐和锆石的U-Pb年龄频谱图；(e)阿克苏地区下震旦统苏盖特布拉克组砂岩中碎屑锆石的U-Pb年龄频谱图，数据何景文等(2015) Fig. 6 The comparison of U-Pb age spectrums of zircon from the Early Permian diabase from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim and detrital zircon from the Lower Sinian sandstones (a) U-Pb age spectrum of 40 concordant zircons from diabase sill sample 18SK03-1 in Shiairike section; (b) U-Pb age spectrum of 49 zircons in concentrated age from diabase sill sample 18SK04-5 in Shiairike section, the zircon data are derived from Wu et al. (2020); (c) U-Pb age spectrum of 10 concordant zircons from diabase sill sample 19AKS22 in Qigelekekuotan section; (d) U-Pb age spectrum of 56 concordant zircons from diabase dike sample 18YM07-1 in Yuermeinake section; (e) U-Pb age spectrums of detrital zircons from sandstone sample of the Lower Sinian Sugetbrak Formation in the Aksu area, the detrital zircon data are derived from He et al. (2015)

样品中还存在17颗不谐和锆石，一方面是因为锆石颗粒较小、测定的²⁰⁷Pb数值偏低从而造成²⁰⁷Pb/²³⁵U比值系统性偏移，另一方面也可能存在Pb丢失或被后期地质事件改造。

样品19AKS22的锆石阴极发光(CL)图像见图 4b，大部分锆石为无色透明短柱状及粒状，自形程度高、形态良好，粒径约为50~120μm，大部分锆石具有清晰的岩浆振荡环带结构。锆石的Th/U比值为0.19~1.99，指示这些锆石均为岩浆成因。对17颗锆石完成了17个测点的U-Pb年代学分析，有10颗锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄和²⁰⁷Pb/²³⁵U年龄谐和度在90%以上，它们的²⁰⁷Pb/²³⁵U与²⁰⁶Pb/²³⁸U谐和图见图 5b、U-Pb年龄频谱见图 6c，这10颗锆石的U-Pb年龄从ca.285Ma至ca.2560Ma均有分布，其中最年轻的1颗锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为286±4Ma(图 5b)，推测它可能代表了该辉绿岩的结晶年龄。

样品18YM07-1的代表性锆石阴极发光(CL)图像见图 4c，锆石大多具有良好的形态、自形程度高，多为无色透明短柱状，粒径约为50~150μm，大部分锆石可见清晰的岩浆振荡环带结构。锆石的Th/U比值变化范围在0.39~1.29之间，指示锆石为岩浆成因(Belousova et al., 2002; 吴元保和郑永飞, 2004)。

对81颗锆石完成了81个测点的U-Pb年代学分析，有56颗锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄和²⁰⁷Pb/²³⁵U年龄谐和度在90%以上，这56颗年龄谐和锆石的测点²⁰⁷Pb/²³⁵U与²⁰⁶Pb/²³⁸U谐和图见图 5c、U-Pb年龄频谱见图 6d，观测发现除了4颗锆石(年龄分别为852±10Ma、1862±18Ma、1836±18Ma、2452±17Ma)可能为捕获锆石，其余52颗锆石年龄均介于278~295Ma之间，它们的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为287±2Ma，它可能代表了辉绿岩的结晶年龄(图 5d)。

本次研究对阿克苏-乌什地区内五条剖面共计31件辉绿岩样品进行了全岩的主量和微量元素测试，并对其中5件样品进行了全岩的Sr-Nd-Pb同位素分析。

辉绿岩样品的全岩主量元素分析结果见电子版附表 2。这些样品的SiO₂含量为38.82%~50.10%，平均45.97%；TiO₂含量为2.11%~3.79%；Al₂O₃和Fe₂O₃^T的含量分别为12.40%~16.96%和10.82%~17.82%；MgO含量较低，为1.71%~8.71%，平均5.53%；CaO含量变化较大，最低为0.83%，最高为14.06%；Na₂O和K₂O含量均较低，分别为2.13%~5.44%和0.05%~2.51%。Na₂O+K₂O含量为2.57%~6.33%。分析结果显示这些样品普遍存在较高的烧失量，这可能与岩石存在不同程度的绿泥石化蚀变作用有关(图 3g)。鉴于部分样品的烧失量量较大，岩石后期蚀变对SiO₂、CaO和Al₂O₃等主量元素和大离子亲石元素(LILE：Sr、Rb)产生了显著的影响，而高场强元素(HFSE：Zr、Nb、Ti、P、Th、Y和V)和稀土元素(REE)在风化、蚀变的过程中活动性较差，能够较好反映原来岩浆岩的性质和特点，因此文后将主要采用这些元素进行岩石类型和源区性质的分析和讨论。

附表 2

Appendix Table 2

附表 2(Appendix Table 2)

附表 2 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩主量(wt%)与微量(×10-6)元素成分 Appendix Table 2 Major (wt%) and trace element (×10-6) compositions of the Early Permian diabase in Aksu-Wushi area, northwestern margin of Tarim

附表 2 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩主量(wt%)与微量(×10-6)元素成分 Appendix Table 2 Major (wt%) and trace element (×10-6) compositions of the Early Permian diabase in Aksu-Wushi area, northwestern margin of Tarim

辉绿岩样品的全岩稀土与微量元素分析结果见附表 2。微量元素Zr/TiO₂-Nb/Y岩性判别图解(图 7)显示，辉绿岩岩墙样品落在亚碱性玄武岩区，岩床样品则接近或处在了碱性玄武岩区域。

图 7

Fig. 7

图 7 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩Nb/Y-Zr/TiO2岩性分类图解(据Winchester and Floyd, 1977修改) 塔里木二叠纪辉绿岩和塔里木二叠纪Group1玄武岩数据来源于余星(2009)和余星等(2017) Fig. 7 Nb/Y vs. Zr/TiO2 classification diagram for the Early Permian diabases from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim Basin (modified after Winchester and Floyd, 1977) The data of the Tarim Permian diabases and Group1 basalts derived from Yu (2009) and Yu et al. (2017)

样品的稀土总量(不含Y)介于114×10^-6~256×10^-6，平均为146×10^-6，并且不同剖面的辉绿岩样品之间并无明显差异。轻重稀土总量比值LREE/HREE=3.44~7.12，显示了轻稀土(LREE)相对富集、重稀土(HREE)相对亏损的特征。在球粒陨石标准化稀土元素配分图(图 8)上，辉绿岩岩床和岩墙样品的曲线都呈平缓右倾的轻稀土富集型，与洋岛玄武岩(OIB)以及塔里木大火成岩省玄武岩的稀土元素配分模式基本相似，而有别于塔里木大火成岩省中晚期形成的辉绿岩侵入体的稀土元素配分曲线(轻重稀土分异程度明显更高)。除个别样品具有弱的负铕异常以外，基本无铕异常(δEu=0.70~1.13)和铈异常(δCe=0.98~1.07)。此外，辉绿岩岩床样品的(La/Yb)_N=3.56~9.02、(La/Sm)_N=1.80~2.62、(Gd/Yb)_N=1.54~2.85，而辉绿岩岩墙样品的分异程度相近，其(La/Yb)_N=2.93~5.06、(La/Sm)_N=1.50~1.86、(Gd/Yb)_N=1.61~2.31，并且二者的稀土元素配分模式也相似。样品的微量元素蛛网图见图 8，岩床样品总体上与洋岛玄武岩(OIB)的微量元素配分曲线比较相似；部分岩墙样品除显著亏损Nb和Ta外，还亏损Zr、Hf等高场强元素，反映了这些侵入岩之间微量元素特征存在一定的差异。

图 8

Fig. 8

图 8 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩球粒陨石标准化稀土元素配分图和原始地幔标准化微量元素蛛网图 塔里木二叠纪辉绿岩和Group1玄武岩数据来源于余星(2009)和余星等(2017)；OIB、E-MORB、N-MORB以及标准化值据Sun and McDonough (1989) Fig. 8 Chondrite normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spider diagram for the Early Permian diabase in Aksu-Wushi area, northwestern margin of Tarim Basin The data of Tarim Permian diabase and Group1 basalt from Yu (2009) and Yu et al. (2017); the data of OIB, E-MORB, N-MORB and normalization values from Sun and McDonough (1989)

5件辉绿岩岩床样品的全岩Sr-Nd-Pb同位素分析测试结果见表 1。样品的⁸⁷Rb/⁸⁶Sr比值介于0.0283~0.2982之间，远小于7.5，所以测试的5个样品完全适合用于(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i的讨论分析(Wu et al., 2002)。Sr同位素比值⁸⁷Sr/⁸⁶Sr介于0.705985~0.711500之间，使用年龄(290Ma)计算得到的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值结果为0.705572~0.710270；¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值为0.512098~0.512377，使用同样的年龄(290Ma)计算得到的ε_Nd(t)值介于-8.83~-3.52之间，t_DM年龄为1.74~2.83Ga。将5个样品点投入ε_Nd(t)-(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i关系图中可见，本次研究的辉绿岩在锶和钕同位素组成上具有富集性岩石圈地幔特点，与塔里木二叠纪超基性-基性岩、正长岩差异明显，而更加接近于塔里木二叠纪玄武岩的特点(图 9)。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩锶、钕和铅同位素组成 Table 1 Sr, Nd and Pb isotopic compositions of the Early Permian diabases from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim Basin 样品号 18SK03-4 18SK04-4 19AKS01-1 18SG01 19AKS21 剖面 什艾日克剖面 水泥厂剖面 其格勒克阔坦剖面 Rb (×10-6) 18.3 12.2 37.5 0.90 4.40 Sr (×10-6) 495 353 364 92.1 175 87Rb/86Sr 0.1070 0.1000 0.2982 0.0283 0.0728 87Sr/86Sr 0.708229 0.705985 0.711500 0.709238 0.709917 STD (2SD) 0.000007 0.000010 0.000009 0.000009 0.000006 Sm (×10-6) 6.94 6.96 8.14 7.31 6.82 Nd (×10-6) 27.2 27.3 34.4 27.7 27.4 147Sm/144Nd 0.1542 0.1541 0.1430 0.1595 0.1505 143Nd/144Nd 0.512377 0.512374 0.512340 0.512137 0.512098 STD (2SD) 0.000005 0.000005 0.000005 0.000008 0.000007 εNd(t) -3.52 -3.58 -3.83 -8.4 -8.83 (87Sr/86Sr)i 0.707780 0.705572 0.710270 0.709121 0.709617 tDM (Ga) 1.98 1.98 1.74 2.83 2.52 206Pb/204Pb 17.0004 17.0108 17.0563 17.3601 17.2658 STD (2SD) 0.000514 0.000438 0.000471 0.000457 0.000518 207Pb/204Pb 15.4525 15.4702 15.4615 15.4839 15.4682 STD (2SD) 0.000544 0.000449 0.000484 0.000417 0.000530 208Pb/204Pb 37.3919 37.4480 37.5023 38.0013 37.9127 STD (2SD) 0.001546 0.001269 0.001408 0.001221 0.001517

表 1 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩锶、钕和铅同位素组成 Table 1 Sr, Nd and Pb isotopic compositions of the Early Permian diabases from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim Basin

图 9

Fig. 9

图 9 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩(87Sr/86Sr)i-εNd(t)关系图(据Zhang et al., 2017修改) 塔里木二叠纪玄武岩、基性-超基性岩、正长岩数据引自Yang et al. (2018) Fig. 9 The (87Sr/86Sr)i vs. εNd(t) diagram for the Early Permian diabase from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of Tarim Basin (modified after Zhang et al., 2017) Data of Permian basalts, basic-ultrabasic rocks and syenites in Tarim Basin from Yang et al. (2018)

5件辉绿岩样品的Pb同位素比值²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为17.0004~17.3601、15.4525~15.4839、37.3919~38.0013。在²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb关系图(图 10)中，所有样品点均落在富集地幔类型Ⅰ(EMⅠ)的范围内或周围。

图 10

Fig. 10

图 10 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩208Pb/204Pb-206Pb/204Pb和207Pb/204Pb-206Pb/204Pb关系图(据Zhou et al., 2009修改) Fig. 10 208Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb and 207Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb diagram for the Early Permian diabase in Aksu-Wushi area, northwestern margin of Tarim Basin (modified after Zhou et al., 2009)

本次研究中，作者对阿克苏-乌什地区的三个剖面(什艾日克剖面、其格勒克阔坦剖面和尤尔美那克剖面)共3件辉绿岩样品进行了锆石U-Pb年代学研究。测试结果表明，什艾日克剖面下震旦统中发育的第一层辉绿岩岩床形成时代可能为290±6Ma；其格勒克阔坦剖面下震旦统中的辉绿岩岩床可能形成于286±4Ma；尤尔美那克剖面辉绿岩岩墙基本形成于287±2Ma。其余谐和的锆石年龄表现出455Ma、750Ma、850Ma、910Ma、980Ma、1750Ma、2300Ma和2500Ma等年龄峰，作者将获得的辉绿岩前寒武纪年龄峰与其侵入的下震旦统苏盖特布拉克组砂岩中的碎屑锆石年龄峰(何景文等, 2015)进行对比后发现(图 6e)，辉绿岩岩床中丰富的前寒武纪锆石很可能是其侵入下震旦统时从围岩砂岩中捕获所得，而455Ma这一显生宙年龄峰与塔里木北缘早古生代的岩浆热事件对应(Ge et al., 2014)。

基于上述3件样品的锆石U-Pb年代学结果，再结合前人在什艾日克剖面第二层辉绿岩岩床292±5Ma的侵位年龄(吴鸿翔等, 2020)，作者认为阿克苏-乌什地区前寒武系中的辉绿岩岩床和岩墙的形成时代在测试误差范围内大体一致，约为290Ma。由此提出阿克苏地区下震旦统和南华系沉积地层中发育的辉绿岩并非全部都是新元古代岩浆作用形成，而是有相当一部分很可能是早二叠世侵位的。

前人研究表明，塔里木大火成岩省的岩浆岩可以大致分成早期喷发的大陆溢流玄武岩(ca.290Ma~ca.285Ma)和晚期侵入的超基性-基性侵入岩体以及正长岩类侵入岩体(ca.284Ma~ca.274Ma)(余星, 2009; Li et al., 2011; Yu et al., 2011; 杨树锋等, 2014)。以往报道的塔里木二叠纪辉绿岩时代总体偏晚，且年龄跨度大(280~225Ma)(李昌年等, 2001; 李勇等, 2007; Zou et al., 2015)，代表塔里木大火成岩省中晚期的岩浆活动产物(余星等, 2017)。本次研究确定的阿克苏侵入前寒武系的二叠纪辉绿岩岩床和岩墙，在侵位时代上比这些已发现的塔里木二叠纪辉绿岩要更早一些，并且更接近塔里木大火成岩省早期玄武岩的喷发时代。

研究认为玄武质岩浆的源区一般为地幔(姜常义等, 2006)，但地幔成分具有显著的不均一性，存在多种类型的地幔端元，学术界通常使用Sr、Nd和Pb同位素联用对地幔端元进行识别。辉绿岩岩床具有较高的Nb/Y值(0.33~0.90)，接近于碱性玄武岩。本次测试的5件早二叠世辉绿岩岩床样品的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值(使用290Ma年龄进行计算)结果为0.705572~0.710270，ε_Nd(t)值介于-8.83~-3.52之间，具有富集型岩石圈地幔特点，与塔里木二叠纪超基性-基性岩、正长岩差异明显，而更加接近于塔里木二叠纪玄武岩的特点(图 9)。在(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i-ε_Nd(t)图中，样品的数据点排列与EMII趋势平行，前人研究认为有两种情况会导致这种Nd、Sr同位素的变化趋势：(1)岩浆源区经历了来自俯冲板片的交代作用；(2)岩浆对高Rb/Sr比值的沉积岩进行了同化(姜常义等, 2006)。5件样品中演化程度最低的18SK04-4样品有着最高的MgO含量(7.84%)，同时也有着高的ε_Nd(t)(-3.58)和最低的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i(0.705985)，且5件样品的MgO含量与ε_Nd(t)或(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值存在着一定的相关性(图略)，说明了地壳同化混染对5件样品的Sr、Nd同位素变化趋势起到了一定的作用。5件样品的Pb同位素比值²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为17.0004~17.3601、15.4525~15.4839、37.3919~38.0013，在²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb关系图(图 10)中，所有样品点均落在富集地幔类型Ⅰ(EMⅠ)的范围内或周围，指示岩浆来源于EMⅠ型地幔源区。辉绿岩岩床稀土及微量元素的特征显示与OIB十分相似、稀土元素配分模式也更接近于同样来源于富集型岩石圈地幔的塔里木大火成岩省早期产物Group1玄武岩(图 8)，并且辉绿岩岩床具有Nb、Ta元素含量低，但Nb/Ta比值高(介于16.06~19.03之间、平均为17.22，和OIB值接近)，这与富集型岩石圈地幔的特征十分吻合(Sun and McDonough, 1989; Tang et al., 2006)；此外，本文辉绿岩的Ti/Zr值介于62.33~117.22(附表 2)、平均为89.27，显著高于正常的OIB(~61; Sun and McDonough, 1989)和平均陆壳(~33; Rudnick and Gao, 2003)的Ti/Zr比值，表现出富Ti的特点，可能暗示着岩浆源区存在例如再循环洋壳的富Ti物质。

最新研究成果指示EMⅠ可能部分来源于再循环的古老含碳酸盐沉积物，并最终被地幔柱携带至浅部地幔熔融贡献玄武岩浆的组成(Wang et al., 2018)。目前许多研究指示早二叠世塔里木大火成岩省存在一个碳酸盐化的地幔源区。例如Cheng et al. (2014)在塔里木二叠纪金伯利岩中发现了碳酸质球粒，表明金伯利岩的岩浆富集CO₂，从而指示金伯利岩来源于碳酸盐化的地幔源区；王振朝(2019)在柯坪玄武岩观察到了原生的碳酸盐矿物，它们以不规则形状和球粒状两种形态存在于岩石基质中，说明岩浆源区具有较高含量的CO₂，暗示柯坪玄武岩来源于碳酸盐化的地幔源区；王振朝(2019)还通过对柯坪玄武岩Zn同位素的研究发现塔里木二叠纪两类玄武岩相比于正常地幔都具有较高的δ⁶⁶Zn值，在排除了地壳混染、分离结晶和热液蚀变导致岩石富集Zn以后，他认为塔里木二叠纪两类玄武岩来源于碳酸盐化的地幔源区。

辉绿岩墙相对于辉绿岩床有较低的Nb/Y值(0.12~0.15)，为亚碱性玄武岩。它们的微量元素特征不同与辉绿岩岩床，存在明显的Nb-Ta负异常(图 8)，类似“弧”的地球化学特征，但其地球化学整体特征与弧玄武岩明显不同，基本落入板内玄武岩的判别范围(图 11)。板内玄武岩中Nb、Ta相对La、Th的亏损可归因于不同的过程，包括：(1)钛磁铁矿等含钛矿物的结晶分异作用；(2)岩浆上升过程中地壳物质的混染作用；(3)继承自它们曾被俯冲相关的流体和/或熔体交代的地幔源区。辉绿岩岩墙具有高的TiO₂含量(>2.4)，在微量元素蛛网图(图 8)中并没有明显的Ti负异常，排除了钛磁铁矿的结晶分异作用；另外这些辉绿岩岩墙的Nb/La值(0.23~0.35)，显著低于地壳值(Nb/La=0.47~0.83: Rudnick and Fountain, 1995)，地壳同化混染不太可能是造成辉绿岩墙低Nb/La值的成因。因此，它们的Nb、Ta、Zr、Hf负异常有可能继承自曾被俯冲相关流体/熔体交代的岩石圈地幔源区。

图 11

Fig. 11

图 11 塔里木盆地西北缘阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩Zr-Ti/100-Y×3图解(a，据Pearce and Cann, 1973修改)和Zr-Zr/Y图解(b，据Pearce and Norry, 1979修改) 图(a)中：A区-岛弧拉斑玄武岩；B区-大洋中脊玄武岩、岛弧拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩；C区-钙碱性玄武岩；D区-板内玄武岩；图(b)中：A区-VAB(火山弧玄武岩)；B区-MORB(洋中脊玄武岩)；C区-WPB(板内玄武岩)；D区-MORB+VAB(洋中脊玄武岩和火山弧玄武岩); E区-MORB+WPB(洋中脊玄武岩和板内玄武岩).数据来源同图 7 Fig. 11 The Zr-Ti/100-Y×3 diagram (a, modified after Pearce and Cann, 1973) and the Zr vs. Zr/Y diagram (b, modified after Pearce and Norry, 1979) for the Early Permian diabases from the Aksu-Wushi area in the northwestern margin of the Tarim Basin In Fig. 11a: A-island arc basalt; B-mid-ocean ridge basalt, island arc basalt and calc-alkaline basalt; C-calc-alkaline basalt; D-intraplate basalt; In Fig. 11b: A-VAB (volcanic arc basalt); B-MORB (Mid-Ocean Ridge Basalt); C-WPB (Intraplate Basalt); D-MORB+VAB (Mid-Ocean Ridge Basalt) and volcanic arc basalt); E-MORB+WPB (mid-ocean ridge basalt and intraplate basalt). Data sources are the same as Fig. 7

综上所述，作者认为阿克苏-乌什地区早二叠世辉绿岩是碳酸盐化的富集型岩石圈地幔源区和被俯冲相关流体/熔体交代的岩石圈地幔源区部分熔融的产物，这些碳酸盐物质很可能是早期洋壳沉积物被地幔柱携带至浅部过程中通过脱水和去气等作用后形成流体从而交代岩石圈地幔的结果，是地幔柱和岩石圈地幔相互作用的产物。

作为地球深部各圈层之间相互作用的产物，岩浆岩反映了特定的大地构造背景下的地球动力学过程，而通过对岩浆岩产出特征和地球化学特征的分析，可以判别其形成时的板块构造背景(赵振华, 2007)。这些大地构造背景大致可以分成三大类：离散型板块构造背景、汇聚型板块构造背景以及板内构造背景(Ramos, 1999; 汪云亮等, 2001)。

对于塔里木北缘在二叠纪时期所处的构造环境，主要有俯冲型活动大陆边缘、被动大陆边缘、造山后伸展和地幔柱有关的裂谷多种不同的观点。早期有学者在塔里木北部发现二叠纪中酸性火成岩带，获得流纹岩⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄约为278Ma，正长岩的K-Ar年龄约为287Ma，提出这些中酸性岩是二叠纪时中天山岛弧向塔里木盆地“A”型俯冲的结果，塔里木北缘在二叠纪期间应处于活动大陆边缘的岛弧环境(陈汉林等, 1998)；而后有学者综合了弧岩浆记录、蛇绿岩带、古地磁、古生物、高压-超高压变质记录和塔里木北缘晚古生代碳酸盐岩夹碎屑岩沉积建造等地质证据，提出塔里木北缘在石炭纪-二叠纪处于被动大陆边缘并不断向北漂移，至二叠纪末期-三叠纪中期才与中天山-伊犁地块对接，古亚洲洋就此闭合(Xiao et al., 2008, 2009)；但也有学者认为晚石炭世塔里木克拉通北部就与中天山-伊犁地块碰撞，塔里木北缘在二叠纪期间处于造山期后的伸展构造背景(Han et al., 2011)；近些年，随着塔里木二叠纪大火成岩省相关研究的开展，部分学者认为二叠纪时期塔里木盆地北缘处于陆内伸展环境，塔北大规模溢流玄武岩及中酸性岩石的形成与深部地幔柱作用有关(姜常义等, 2004; 余星, 2009; Tian et al., 2010; Yu et al., 2011; Liu et al., 2014, 2019; Cheng et al., 2018)；最近还有学者在前人工作的基础上，重点开展了塔里木和天山地块西部地区330~360Ma的岩浆岩地球化学研究，并提出塔里木北缘在二叠纪时期处于地幔柱和造山运动两者相互作用的背景下(Han et al., 2019)。

本次研究的早二叠世辉绿岩主要以岩墙和岩床的形式分别侵入到南华系和震旦系之中，既有亚碱性又有碱性系列，但未发现同期的酸性或中酸性的岩石组合。一般地，基性岩墙和岩床的侵入常与岩石圈构造伸展作用密切相关(Windley, 1995; 李献华等, 1997; 张家辉等, 2020)；此外，在Zr-Ti/100-Y×3和Zr -Zr/Y构造判别图解(图 11)中，研究区早二叠世辉绿岩几乎全部落在D区(即为板内玄武岩区)或WPB(板内玄武岩区)区域，表明这些辉绿岩形成环境与板内玄武岩喷发构造环境相似。基于辉绿岩的野外产出特点和岩石特征，综合分析认为本文研究的早二叠世辉绿岩应形成于板内伸展构造环境，受控于大陆板块内部深部地质过程。

前人对于塔里木大火成岩省的研究已经取得了许多重要的进展，基本厘定了塔里木大火成岩省多种岩石组合的发育特征与演化序列(余星等, 2009, 2017; Tian et al., 2010; Yu et al., 2011; Li et al., 2014, 2011, 2012a, b; 励音骐, 2013; 杨树锋等, 2014; Liu et al., 2014, 2019)。这些岩石组合大致可以分为早期形成的大陆溢流玄武岩及流纹岩和中晚期形成的镁铁-超镁铁质侵入岩(如辉石岩、辉长岩、辉绿岩)、中酸性岩(如正长岩、花岗岩、闪长岩、流纹岩等)。其中大陆溢流玄武岩可以分成Group1(柯坪)玄武岩和Group2(塔北)玄武岩：前者来源于富集岩石圈地幔，具有高的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值、负的ε_Nd(t)值并且富集大离子亲石元素和高场强元素；后者系富集岩石圈地幔与地幔柱相互作用的产物，具有低的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值和相对较高的ε_Nd(t)值，地化特征表现出更多的地幔柱信息(余星等, 2009, 2017; Yu et al., 2011; 杨树锋等, 2014)。早期形成的低Nb-Ta型流纹岩是由富集岩石圈地幔部分熔融形成基性岩浆后加热地壳诱发地壳重熔形成的，具有Nb-Ta负异常、低的ε_Nd(t)和ε_Hf(t)值、高的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值和δ¹⁸O_zircon值，显示大陆地壳属性；晚期形成的高Nb-Ta型流纹岩是镁铁质-超镁铁质岩浆结晶分异再经历地壳混染的产物，具有弱的Nb-Ta正异常、高的ε_Nd(t)和ε_Hf(t)值、低的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值以及与OIB特征相似的微量元素比值，显示地幔源区属性(Liu et al., 2014, 2019)。而中晚期形成的镁铁-超镁铁质侵入岩是地幔柱自身部分熔融形成，具有较低的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值和高的ε_Nd(t)值，并且这些基性岩浆进一步演化分异形成了大量的中酸性岩及碱性岩(Li et al., 2014, 2011, 2012a, b; 励音骐, 2013; 余星等, 2017)。

根据多种岩石组合的成因分析结果，众多学者先后提出了多种塔里木二叠纪大火成岩省多阶段岩浆作用与演化模型(余星, 2009; Zhang et al., 2010; Wei et al., 2014; Xu et al., 2014; 程志国, 2016; 邹思远, 2016; 余星等, 2017)。这些演化模型大致可以分成两类，即两阶段熔融模型和三阶段熔融模型。塔里木大火成岩省两阶段熔融模型认为大火成岩省主要由两个岩浆作用阶段组成，即第一阶段(~290Ma)由高热地幔柱加热下的富集岩石圈部分熔融产生Group1(柯坪)玄武岩，而后上涌的地幔柱沿着岩石圈底部侧向流动至厚度较薄的部位发生小规模部分熔融，并与岩石圈地幔熔融的产物发生混合作用形成Group2(塔北)玄武岩；到了第二阶段(~280Ma)，是由地幔柱自身部分熔融产生超基性-基性侵入岩以及中酸性岩石(余星等, 2009, 2017; Zhang et al., 2010; Li et al., 2011, 2012b)。而三阶段熔融模型认为第一阶段岩浆作用(~300Ma)是地幔柱引起已被交代的岩石圈地幔部分熔融从而形成金伯利岩，第二阶段岩浆作用(~290Ma)是岩石圈地幔部分熔融形成的岩浆与地幔柱部分熔融形成的岩浆混合后产生大规模的大陆溢流玄武岩，第三阶段岩浆作用(~280Ma)主要为地幔柱部分熔融形成了基性-超基性侵入岩以及中酸性侵入岩(Xu et al., 2014; Wei et al., 2014; 程志国, 2016; Cheng et al., 2015)。但上述这两类演化模型并不矛盾，只不过后者将金伯利岩视为塔里木大火成岩省最早期岩浆作用的产物，并且认为塔里木岩石圈地幔在古生代时期受到了洋壳的俯冲交代(Xu et al., 2014; Wei et al., 2014; 程志国, 2016; Cheng et al., 2015; 王振朝, 2019)。

本文研究的阿克苏-乌什地区前寒武系中的辉绿岩侵位时代大致为290Ma，岩石地球化学特征表明辉绿岩岩床具有与洋岛玄武岩(OIB)相似的稀土及微量元素配分模式，形成于板内构造背景；Sr-Nd-Pb同位素结果和区域上同时期基性岩的研究成果表明，它们来源于碳酸盐化的富集型岩石圈地幔部分熔融。而同期同样形成于板内构造环境的辉绿岩岩墙具有Nb-Ta负异常的地球化学特征，其很有可能继承自曾被俯冲相关流体/熔体交代的岩石圈地幔源区。辉绿岩岩床的形成时代、岩浆源区和演化特征、构造背景均与塔里木大火成岩省早期喷出的Group1(柯坪)玄武岩十分相似，二者在空间发育上也相互毗邻(图 1a)，因此这些辉绿岩侵入体应属于塔里木二叠纪大火成岩省早期基性岩浆的一部分。

根据本次研究结果，再结合前人研究，认为塔里木西北缘阿克苏地区前寒武系中大量的侵入型辉绿岩岩床和岩墙是塔里木大火成岩省第二阶段岩浆作用的重要组成部分，并对塔里木二叠纪大火成岩省的岩浆活动序列完善如下：

第一阶段(~300Ma)，地幔柱向上侵位至塔里木克拉通并交代岩石圈地幔使其碳酸盐化，加热岩石圈地幔使其易熔组分如碳酸盐矿物发生熔融形成金伯利岩质岩浆并最终生成金伯利岩(图 12a)。

图 12

Fig. 12

图 12 塔里木大火成岩省的岩浆演化模型(据Liu et al., 2019修改) (a)第一阶段(~300Ma)，地幔柱向上侵位至塔里木克拉通并交代岩石圈地幔使其碳酸盐化，加热岩石圈地幔使其易熔组分发生熔融形成金伯利岩；(b)第二阶段(~290Ma)，高温地幔柱加热富集岩石圈地幔使其发生部分熔融形成Group1玄武岩以及阿克苏辉绿岩岩床和岩墙，而且地幔柱侧向流动至岩石圈厚度较薄区域时也会自身小规模减压部分熔融，并和岩石圈地幔部分熔融产物相互作用形成Group2玄武岩；(c)第三阶段(~270Ma)，大规模溢流玄武岩的喷发提供了地幔柱更大的上升空间，造成地幔柱绝热减压、自身发生部分熔融，形成了基性-超基性侵入岩以及由基性岩浆演化而来的各类酸性碱性岩，并且地幔柱减压熔融形成基性岩浆向上侵位时加热了塔里木北缘地壳中的碳酸盐储库，使其部分熔融形成阿克苏壳源碳酸岩(程小鑫等, 2021) Fig. 12 Magmatic evolution model for the Tarim Large Igneous Province (modified after Liu et al., 2019) (a) in the first stage (~300Ma), the mantle plume emplaced upwards to the Tarim craton and metasomatic lithospheric mantle to carbonate it, and heated the lithospheric mantle to melt its fusible components to form kimberlites; (b) in the second stage (~290Ma), the high-temperature mantle plume heated and enriched the lithospheric mantle, causing partial melting to form Group1 basalt and Aksu diabase bedrock and rock wall, and the mantle plume flowed laterally to a thinner lithosphere In the region, it will also partially melt under small-scale decompression, and interact with the partial melting products of the lithospheric mantle to form Group2 basalt; (c) in the third stage (~270Ma), the eruption of large-scale overflow basalt provides the mantle plume with more energy. The large uplift space caused the adiabatic decompression of the mantle plume and partial melting of itself, resulting in the formation of basic-ultrabasic intrusive rocks and various acid-alkaline rocks evolved from basic magmas, and the decompression and melting of the mantle plume formed the upward emplacement of basic magma heated the carbonate reservoir in the crust of the northern margin of Tarim, causing it to partially melt to form the Aksu crust-source carbonatite (Cheng et al., 2021)

第二阶段(~290Ma)，高温地幔柱持续加热富集岩石圈地幔，使其发生部分熔融形成Group1(柯坪)玄武岩以及阿克苏辉绿岩岩床和岩墙，这两类岩石都具有高的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值、负的ε_Nd(t)值并且富集大离子亲石元素。而后因为岩石圈存在厚度差异，地幔柱会沿着岩石圈底部侧向流动至厚度较薄的区域，而且自身会发生局部小规模部分熔融，并与岩石圈地幔熔融的产物发生混合作用形成Group2(塔北)玄武岩，这类玄武岩相较于前面两者具有低的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值和高的ε_Nd(t)值，是地幔柱和岩石圈地幔相互作用的产物(图 12b)。

第三阶段(~270Ma)，由于第二阶段大规模溢流玄武岩的喷发，为地幔柱进一步上侵提供了更大的空间，也造成了地幔柱在绝热减压的条件下自身发生部分熔融，形成具有亏损地幔属性的基性-超基性侵入岩以及由基性岩浆演化而来的酸性碱性岩，并且地幔柱减压熔融形成基性岩浆向上侵位时可能在一定程度上加热了塔里木北缘地壳中的碳酸盐储库，使其部分熔融形成阿克苏壳源碳酸岩(程小鑫等, 2021)(图 12c)。

本文对塔里木西北缘阿克苏-乌什地区侵入南华系的辉绿岩岩墙和侵入下震旦统的辉绿岩岩床开展了详细的岩石学、年代学和地球化学等研究，取得了如下认识：

(1) 在塔里木西北缘阿克苏地区南华系和震旦系识别的基性侵入岩有岩墙和岩床两种类型。侵入岩与围岩之间均显示出典型的侵入接触关系，包括岩体内部结晶粗、边部结晶细的淬冷边结构、岩床顶底面显著的切层以及局部包裹围岩团块等现象；显微镜下，辉绿岩主要表现为典型的辉绿结构和嵌晶含长结构。锆石U-Pb年代学研究表明，辉绿岩岩床和岩墙发育时代可能十分接近，均大约为290Ma，与塔里木二叠纪大火成岩省的玄武岩喷发时代相当。

(2) 岩石地球化学特征表明，辉绿岩岩床属于具有与洋岛玄武岩(OIB)相似的稀土及微量元素配分模式，Pb同位素表明其源区属于EMⅠ富集型地幔，它们来源于碳酸盐化的富集型岩石圈地幔部分熔融；而同期共生的辉绿岩岩墙Nb-Ta负异常的地球化学特征是继承自曾被俯冲相关流体/熔体交代的岩石圈地幔源区。

(3) 塔里木西北缘阿克苏地区前寒武系中的辉绿岩岩床和岩墙，其形成时代、岩浆源区和演化特征、构造背景均与塔里木大火成岩省岩石相似，同时两者在空间发育上毗邻，因此认为这些基性侵入岩应是塔里木二叠纪大火成岩省早期岩浆活动的重要组成部分。

致谢      浙江大学地球科学学院杨少梅、李春阳、严佳凯等研究生在野外工作中提供了帮助；浙江大学地球科学学院郝艳涛副教授、邱素文老师和刘艳老师在锆石U-Pb测年和地球化学分析方面提供了帮助；广州澳实分析检测有限公司以及武汉上谱分析科技有限责任公司在样品处理及全岩和同位素分析测试方面提供了帮助；南京大学葛荣峰教授、一名匿名审稿人和俞良军副主编对本文进行细致而全面的评审，并提出了许多重要的修改意见和建议，极大提升了本文的质量。在此，对上述个人和单位表示由衷的感谢！