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大陆地壳的形成与演化是大陆动力学研究的重要内容，也是地球科学中的基本科学问题之一。中亚造山带，也叫阿尔泰造山带，是世界上最大的显生宙增生型造山带，也是全球显生宙地壳增生最显著的地区，其中超过一半是新生地壳组分。另外，中亚造山带也是全球大型-超大型铜金钼矿床的重要成矿域，是研究大陆地壳形成、演化和金属元素巨量聚集机制的天然实验室。但是，目前对中亚造山带的大陆地壳生长和铜金成矿机制却存在激烈的争论。
位于中亚造山带西南的新疆西天山-西准噶尔地区，出露有大量的晚古生代岩浆岩，且其中的许多与铜金成矿关系密切。因此，研究这些岩浆岩的时空格架、成因对深入理解中亚造山带的大陆地壳生长和铜金成矿有着重要的科学意义。本学位论文选择西天山-西准噶尔地区晚古生代岩浆岩为研究对象，通过详细的野外地质考察、岩相学、矿物学、元素地球化学、同位素地球化学(Sr-Nd-Pb-Hf-Os)、年代学(40Ar-39Ar和锆石U-Pb)的综合研究，来揭示这些岩浆岩的时空分布、成因，并进一步探讨其形成的深部动力学过程及其对大陆地壳的生长和铜金成矿的意义。
本学位论文主要取得如下主要研究进展。
1.LA-4CPMS锆石U-Pb年代学研究表明，喇嘛苏铜矿的成矿花岗闪长斑岩的年龄为366±3 Ma，同时出现907-738继承锆石年龄，达巴特铜矿区的英安岩和花岗斑岩分别为316±4 Ma和289±3 Ma，后者出现有～319 Ma的继承锆石。喇嘛苏斑岩主要由花岗闪长岩和斜长花岗岩组成，类似于埃达克岩，如高的Al2O3(14.54-19.75wt.％)和Sr(308-641 ppm)含量，低的Y(7.84-16.9 ppm)含量，轻重稀土分馏明显，具有Sr的正异常。但样品具有变化的初始87Sr/86Sr(0.7072-0.7076)、206pb/204pb(18.139-18.450)比值，变化的εNd(t)(-5.6--0.8)和正的εHf(t)(+1.4-+10.6)值。喇嘛苏埃达克斑岩具有变化的Mg＃(41-73)，低的Th(3.13-8.09 ppm)含量和低的Th/Ce(0.14-0.28)比值。喇嘛苏埃达克岩形成于晚泥盆世准噶尔洋向南俯冲的洋壳部分熔融，俯冲板片熔体随后经历了与地幔橄榄岩反应、地壳基底岩石的AFC过程。达巴特英安岩具有典型的岛弧岩浆的特征，如富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，明显的Ta、Nb、P和Ti负异常，具有变化的εNd(t)值(+0.1-+3.3)，形成于年轻的岛弧下地壳的部分熔融。达巴特花岗斑岩具有A2型花岗岩的特征：高的SiO2(75.6-77.6 wt.％)和全碱(Na2O+K2O=8.27-8.70wt.％)含量，低的CaO(0.28-0.34wt.％)含量和Mg＃(2-10)，以及强烈的Eu、Ba和Sr负异常。花岗斑岩具有变化的εNd(t)(-1.7-0)、06pb/204pbi(18.567-18.721)，以及正的并变化的锆石εHf(t)值(+0.5-+11.1)。达巴特A型花岗岩的锆石中包含有晚石炭世(319-317Ma)的残留锆石核部，说明其源区含有晚石炭世岩浆岩。根据以上结果，我们认为，北天山造山带晚泥盆世-晚石炭世为活动大陆边缘环境，形成了大量岛弧火山岩和侵入岩以及铜金金属矿床；早二叠世，准噶尔洋闭合，板片断离导致软流圈上涌，石炭纪岛弧地壳熔融形成达巴特A型花岗岩，进入后碰撞演化阶段。
2.中天山巴伦台以北的骆驼沟辉长岩中斜长石的40Ar/30Ar年龄为311.89±0.65 Ma，表明辉长岩形成于晚石炭世。骆驼沟辉长岩为亚碱性拉斑系列，具有亏损的同位素特征，εNd(t)为+3.7-+7.8，显示有板内岩浆和岛弧岩浆的双重特点。根据骆驼沟辉长岩的单斜辉石微量元素计算的原始岩浆富集大离子亲石元素，显示有Nb的负异常，表明辉长岩的地幔源区有俯冲组分的加入，其形成可能与来自软流圈地幔和俯冲流体交代的岩石圈地幔相互作用有关。骆驼沟辉长岩的形成与地幔柱无关，而是与板片后撤有关，代表北天山洋晚石炭世时俯冲板片后撤过程中软流圈上涌熔融与上覆富集岩石圈地幔熔融的直接产物。
3.锆石U-Pb年龄结果显示，西准噶尔地区的哈图玄武岩形成于～315 Ma，包古图铜金矿床的闪长质埃达克成矿斑岩形成于315-310 Ma，克拉玛依地区的基性脉岩和Ⅰ型花岗岩形成于316-309Ma，克拉玛依地区的A型花岗岩及镁铁质包体的形成时代为309-304Ma。本研究提出，这些类型复杂、几乎同时出现的岩浆岩形成于洋脊俯冲-板片窗环境。哈图玄武岩形成于软流圈-岩石圈地幔的相互反应：软流圈地幔为通过板片窗上涌的饱满软流圈地幔，上升的软流圈地幔熔体与亏损的俯冲大洋岩石圈地幔相互作用并混合，然后在尖晶石相下发生部分熔融形成哈图玄武岩。包古图埃达克岩形成于俯冲的洋壳组分和上覆的少量沉积物熔融所形成，随后经历了熔体与地幔橄榄岩的反应。克拉玛依地区基性脉岩是由俯冲板片熔体加少量的流体交代作用而形成的富集地幔部分熔融所形成。岩相学和地球化学证据显示克拉玛依东-西岩体的闪长岩-花岗闪长岩形成于富集岩石圈地幔熔体与下地壳熔体的混合。下地壳在相对深的部位发生部分熔融，主要为角闪石和少量石榴石，斜长石很少残留。克拉玛依北岩体的角闪石花岗岩熔体类似A型花岗岩，为地壳岩石在斜长石稳定区发生熔融所形成。
4.根据西准噶尔地区晚石炭世的岩浆岩组合，地球化学特征，以及区域地质，古地理数据，显示西准噶尔地区在早石炭世时发生正常的大洋俯冲，形成了西准噶尔克拉玛依洋内弧。在晚石炭世时发生洋脊俯冲，一方面俯冲的板片窗边缘发生部分熔融形成埃达克岩，同时上涌的软流圈地幔使得地壳物质熔融形成Ⅰ-A型花岗岩类，上涌地幔本身发生熔融形成拉斑-碱性玄武岩。
5.显生宙以来大洋玄武岩对地壳生长的贡献常常被忽视。本研究显示，西准噶尔地区的花岗岩岩类：埃达克岩、Ⅰ型和A型花岗岩，具有极其亏损的Sr-Nd-Hf同位素特征(εNd(t)=+5.4-+9.2；εHf(t)=+12-+16)，和极其年轻的Nd-Hf模式年龄(T2NdDM=300-600 Ma；THfDM=300-500 Ma)。明显与基底岩石和石炭纪地幔的同位素特征不同，而与准噶尔盆地周围的奥陶纪-石炭纪的蛇绿岩相一致。同位素特征表明西准噶尔地区的花岗岩源区主要为洋壳组分，表明这些花岗岩来源于部分熔融的洋壳和洋内弧下的洋壳组分。因此循环的洋壳在显生宙大陆地壳的生长中起到了重要的作用。洋脊俯冲-板片窗模式很好的解释西准噶尔地区晚石炭世的各类岩浆岩，表明洋脊俯冲可能对中亚造山带的地壳生长起到了重要作用。西天山晚古生代岩浆岩和西准噶尔地区早石炭世岩浆岩为正常岛弧岩浆或者埃达克岩，均具有亏损同位素特征，其形成与大洋俯冲有关。因此，汇聚边缘的地幔楔、岛弧地壳和洋壳本身熔融也对地壳的生长起到重要作用。
6.新疆西天山-西准噶尔地区晚石炭世时均为大洋俯冲环境，其中西准噶尔地区为洋脊俯冲。在早二叠世时(～290 Ma)，古准噶尔洋闭合，西天山-西准噶尔地区俯冲结束。洋脊俯冲一板片窗模式对西准噶尔地区的铜金矿床的形成起到了重要的作用。大洋俯冲形成的埃达克岩类和正常岛弧岩浆有利于西天山的铜金成矿作用。