地幔柱与板块构造被认为是地球演化的两大动力体系。地幔柱与各类型板块岩石圈间的相互作用是目前地球动力学研究的热点和前沿。由于造山带岩石圈经历了复杂的造山过程、与地幔柱相互作用以及后期改造等，要准确识别造山带中的地幔柱物质很困难，为研究地幔柱-造山带岩石圈相互作用造成很大的困扰，极大地限制了有关地幔柱在大陆岩石圈演化过程中的作用的认识。塔里木二叠纪地幔柱岩浆活动广泛分布于塔里木克拉通及其新疆北部的中亚造山带地区，记录了地幔柱-造山带岩石圈相互作用过程。本文对西天山代表地幔基性岩浆活动的特克斯哈拉达拉层状辉长岩体、双峰式岩脉以及代表加厚下地壳熔融岩浆的尼勒克黑山头闪长玢岩进行了详细的SIMS锆石U-Pb年代学、矿物原位元素含量和Sr同位素以及全岩Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究，鉴别其源区特征，揭示其岩石成因机制，并探讨地幔柱-造山带岩石圈相互作用的岩浆活动特征。　　哈拉达拉辉长岩体形成于石炭纪末-早二叠世初(～300 Ma)，是西南天山出露规模最大的基性-超基性层状侵入岩之一，其岩石组合包括橄长岩、橄榄辉长岩、辉长岩、辉绿岩，并发育有富钒钛磁铁矿的伟晶状辉长岩层。哈拉达拉辉长岩具有相对平坦的REE配分曲线([La/Yb] PM=1.14-2.70)，在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上显示Nb、Ta负异常和Pb正异常，显示了再循环地壳物质成分特征，但具有较低的全岩初始87Sr/86Sr(0.7038～0.7050)、亏损的全岩Nd-Hf同位素(εNd(t)=+3.8～+5.7;εHf(t)=+10.3～+14.6）以及高的锆石εHf(t)值(+8.3～+13.1);整体上，哈拉达拉辉长岩的Nd-Hf同位素有轻微的解耦，其Pb同位素组成具DUPAL异常特征，锆石δ18O相对较高(5.69‰～6.64‰)，均反映了年轻造山带地区复杂的地幔源区特征。　　哈拉达拉辉长岩的橄榄石整体具有较低的Fo值(64～73)，钛铁矿显示早期结晶矿物的特征，并具有很高的Nb、Ta含量，全岩的Nb、Ta负异常现象可部分归因于早期钛铁矿的结晶分异作用，暗示了岩体深部还存在规模更大的隐伏岩体或初级岩浆房。　　哈拉达拉双峰式岩脉由共生的辉绿岩和钠长斑岩两类岩脉构成，形成于早二叠世初(298 Ma～300 Ma)，它们的主、微量元素成分与辉长岩构成结晶分异趋势，并具有与辉长岩相似的Sr-Nd-Hf同位素组成((87Sr/86Sr)i=0.7054～0.7072，εNd(t)=+2.9+5.6，εHf(t)=+8.0+12.5)，它们的单斜辉石主、微量元素成分也相似，应来源于同一岩浆体系。部分辉绿岩脉样品的Fe-Ti氧化物呈团簇状或细脉状出现，表明岩浆演化过程中存在富Fe-Ti岩浆和富Si岩浆的不混溶作用。　　哈拉达拉辉长岩体及双峰式岩脉均缺少含水矿物，全岩K含量很低，明显区别于岛弧型或碰撞后伸展构造环境的岩浆活动。早期结晶橄长岩矿物组合，为相对较干的岩浆体系，而富V-Ti磁铁矿的伟晶状辉长岩层的形成与较低氧逸度条件下的岩浆结晶分异演化过程有关。哈拉达拉辉长岩应形成于低氧逸度、干地幔的高程度部分熔融，符合地幔柱高温作用机制。　　哈拉达拉辉长岩的形成时代与塔西地区的瓦吉里塔格含金刚石金伯利岩相同(～300 Ma)，很可能也代表了塔里木地幔柱最早期的岩浆活动。哈拉达拉双峰式岩脉的形成时间与辉长岩体相近，表明研究区在辉长岩和双峰式岩脉就位的短时间内曾发生显著的抬升剥蚀作用，与地幔柱作用于造山带岩石圈底部引起区域快速抬升有关。　　尼勒克黑山头闪长玢岩具有高Sr(440～849 ppm)、低Y(6.49～8.04 ppm)、Yb(0.60～0.68 ppm)、高Sr/Y(64～116)和[La/Yb]N(21～44)的地球化学特征，为典型的埃达克岩，其初始87Sr/86Sr较低(0.7048～0.7052)，具有亏损的Nd-Hf同位素(εNd(t)=+1.42～+2.65;εHf(t)=+7.32～+9.59)。斑晶斜长石具有明显的成分环带，从核部到边部，整体上呈Sr含量升高(1700～3400 ppm)和87Sr/86Sr增大(0.7044～0.7050)的变化趋势，归因于岩浆混合作用过程。混合岩浆中的基性端元具有较低的Sr同位素，而酸性端元Sr同位素较高。另外，高An的斜长石也富集Sr，暗示了早期岩浆具有较高的Sr含量，黑山头埃达克岩的初始岩浆应已具有埃达克质特征，为加厚下地壳熔融成因。黑山头埃达克岩中的自形环带结构单斜辉石斑晶核部成分均匀，Mg＃值(0.84～0.89)和Cr含量(68～616 ppm)均较高，暗示了早期中-基性岩浆具高Mg＃、高Cr特征。角闪石斑晶富F贫OH，也具有高Mg＃特征，暗示了相对高温贫水的地幔源区特征。地幔柱-造山带岩石圈相互作用过程中，地幔柱物质减压熔融形成的玄武质熔体注入造山带地壳底部，从而导致加厚下地壳熔融。