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东天山大南湖—头苏泉岛弧带位于吐哈盆地南缘,是中亚造山带的重要组成部分,也是我国新疆地区最重要的成矿带之一,其形成时间和构造属性一直存在争议。本次研究首次在该岛弧带中最大的斑岩矿床土屋-延东铜矿区发现了晚志留世花岗闪长岩,并对其进行详细的岩石学、年代学、全岩元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素分析,探讨其岩浆来源和构造背景。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,该岩体成岩年龄为420 Ma左右,为晚志留世岩浆活动的产物。全岩元素地球化学研究结果表明,花岗闪长岩显示准铝质到弱过铝质,中等镁值和钙碱性系列的地球化学特征;微量元素方面则富集轻稀土(LREE)元素、大离子亲石元素(LILE:Rb,Ba,K)和地球化学性质活泼的不相容元素(U,Th,Pb),相对亏损高场强元素(HFSE:Nb,Ta,Ti)。这些主微量元素地球化学特征均显示出岛弧岩浆岩的地球化学属性,其εNd(t)值为4.05~4.07,87 Sr/86Sr初始值为0.704 149~0.704 520,εHf(t)值为8.91~11.66。Sr-Nd-Hf同位素特征表明它们来源于新生地壳,没有受到明显的古老大陆地壳混染。晚志留世花岗闪长岩体的发现表明:大南湖—头苏泉岛弧带与其北部的哈尔里克岛弧带在早古生代可能属于同一大洋岛弧,并且与中部的卡拉塔格—小热泉子弧后(间)盆地构成统一的弧盆体系,该认识对解构东天山古生代弧盆体系演化具有较为重要的地质意义。