新疆库鲁克塔格地区基性岩墙群的岩石地球化学特征、形成时代及其大地构造意义

理工学科是什么~

　　理工学科是指理学和工学两大学科。理工，是一个广大的领域包含物理、化学、生物、工程、天文、数学及前面六大类的各种运用与组合。
　　理学
　　理学是中国大学教育中重要的一支学科,是指研究自然物质运动基本规律的科学,大学理科毕业后通常即成为理学士。与文学、工学、教育学、历史学等并列，组成了我国的高等教育学科体系。
　　理学研究的内容广泛，本科专业通常有：数学与应用数学、信息与计算科学、物理学、应用物理学、化学、应用化学、生物科学、生物技术、天文学、地质学、地球化学、地理科学、资源环境与城乡规划管理、地理信息系统、地球物理学、大气科学、应用气象学、海洋科学、海洋技术、理论与应用力学、光学、材料物理、材料化学、环境科学、生态学、心理学、应用心理学、统计学等。

　　工学
　　工学是指工程学科的总称。包含 仪器仪表 能源动力 电气信息 交通运输 海洋工程 轻工纺织 航空航天 力学生物工程 农业工程 林业工程 公安技术 植物生产 地矿 材料 机械 食品 武器 土建 水利测绘 环境与安全 化工与制药 等专业。

07学科门类：理学 0701数学类 070101数学与应用数学 070102信息与计算科学 0702 物理学类 070201物理学 070202应用物理学 0703化学类 070301化学 070302应用化学 0704生物科学类 070401生物科学 070402生物技术 0705天文学类 070501天文学 0706地质学类 070601地质学 070602地球化学 0707地理科学类 070701地理科学 070702资源环境与城乡规划管理 070703地理信息系统 0708地球物理学类 070801地球物理学 0709大气科学类 070901大气科学 070902应用气象学 0710 海洋科学类 071001海洋科学 071002海洋技术 0711力学类 071101理论与应用力学 0712 电子信息科学类 071201电子信息科学与技术 071202微电子学 071203 光信息科学与技术 0713材料科学类 071301材料物理 071302材料化学 0714环境科学类 071401环境科学 071402生态学 0715心理学类 071501心理学 071502应用心理学 0716统计学类 （注：可授理学或经济学学士学位） 071601统计学 08学科门类：工学 0801地矿类 080101采矿工程 080102石油工程 080103矿物加工工程 080104勘查技术与工程 080105资源勘查工程 0802 材料类 080201冶金工程 080202金属材料工程 080203无机非金属材料工程 080204高分子材料与工程 0803机械类 080301机械设计制造及其自动化 080302材料成型及控制工程 080303工业设计 080304过程装备与控制工程 0804仪器仪表类 080401测控技术与仪器 0805能源动力类 080501热能与动力工程 080502核工程与核技术 0806电气信息类 080601电气工程及其自动化 080602自动化 080603电子信息工程 080604通信工程 080605计算机科学与技术 080606电子科学与技术 080607生物医学工程 080613W网络工程 080616W光电信息工程 0807土建类 080701建筑学
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新疆库鲁克塔格阔克苏地区基性岩墙群由一系列NW向延伸的辉绿岩岩墙组成，其常量元素和微量、稀土元素特征表明其属于钙碱性玄武岩系列。K-Ar同位素定年结果表明，辉绿岩生成时代为282Ma。辉绿岩³He/⁴He值变化不大，介于（2.03～7.1）×10^-7，明显大于放射性成因的³He/⁴He值，远远小于地幔的³He/⁴He值。⁴⁰Ar/³⁶Ar初始值为507，⁴⁰Ar/³⁶Ar值变化范围为803～1214，表现出明显的相对于空气的⁴⁰Ar过剩。辉绿岩He、Ar同位素特征是原始地幔和放射性成因源或地壳源的混合结果，它可能与塔里木、天山构造带发育的早二叠世裂谷作用有关。同时也暗示，上述地区的裂谷作用可能受到更深层次的构造活动的控制。

一、引言

库鲁克塔格地区位于塔里木盆地的东北缘，属于塔里木地块的边缘隆起带（新疆维吾尔自治区地质矿产局，以下简称新疆地矿局，1993）。前寒武纪基底广泛出露，最老的为深变质的TTG系列的托格杂岩体，其上被中深变质的表壳岩不整合覆盖。在深变质岩和花岗岩类岩石中密集平行分布中基性岩墙群，总数达数千条，密度高，黑白相间，形成一种特殊的地貌景观，形似“斑马”，故野外称为“斑马”岩墙群（新疆地矿局，1993）。这些辉绿岩类岩墙未曾有过岩石地球化学和同位素年代学的详细研究，本书着重从岩石地球化学及同位素年代学角度对阔克苏塔格一带的代表性岩墙群进行系统研究，试图为该区的构造演化研究提供年代学及岩石地球化学的依据。

二、岩石学和岩石化学特征

阔克苏塔格基性岩墙群位于兴地断裂南北地区（图1-1-1），主要由一系列近于平行、相互间距大致相等的辉绿岩岩墙组成，岩墙群的走向为330左右，近于直立或略向南东方向倾斜，倾角约78。单个岩脉宽几十厘米到数米，长几十米到数百米，脉体中心部位呈中细粒显晶质结构，边部具明显的冷凝边，冷凝边宽度与脉体的宽度成正比，数厘米到十几厘米不等。岩墙群侵入于前寒武系变质岩和花岗岩中，边界平直，局部具有追踪张的特征。系统的薄片观察表明，组成该岩墙群冷凝边部分的岩石总体上呈均匀中粒的半自形柱状和粒状结构，岩墙中心部位的矿物颗粒较粗，多呈次辉绿结构。组成岩石的主要矿物为近于等量的普通辉石和斜长石，普通辉石普遍具闪石化、绿帘石化等，斜长石多具弱绢云母化，另外，含有少量绿泥石和钛磁铁矿等，岩石样品总体新鲜。

图1-1-1 阔克苏塔格地区基性岩墙群分布地质简图

（据阔克苏幅1：20万地质图修编）

1—第四系；2—元古宇；3—太古宇；4—花岗岩类岩体；5—岩墙群；6—断层；7—采样点

岩墙主元素化学分析结果见表1-1-1，主要氧化物百分含量特征：①SiO₂含量为40.68%～53.34%，总体属于基性岩类。②全铁的含量为8.47%～14.52%，平均10.04%。③全碱的含量为3.50%～5.85%，平均4.72%，其中w（K₂O）/w（Na₂O）在0.29～0.50之间。④TiO₂的范围变化在1.07%～3.2%间，一般在1.07%～1.5%之间。

利用Irvine＆Baragar（1971）判别图（图1-1-2）判别样品的岩石系列属性，结果表明，除一个样品落入碱性系列岩区外，其他样品全部落入亚碱性系列范围。亚碱性系列一般尚可进一步划分为钙碱性系列和拉斑玄武岩系列。故此将上述属于亚碱性系列的样品投入AFM图解中（Irvine＆Baragar，1971）以进一步确定其属性。投图结果表明（图1-1-3），总体属于钙碱性系列。因此本区的岩墙岩石总体属于亚碱性系列，具有钙碱性系列化学成分特征。

表1-1-1 阔克苏塔格基性岩墙群样品的常量元素分析结果（w_B/%）

注：表中1～6由地质矿产部国家地质实验测试中心测试；7～9引自（新疆地矿局，1993）。

图1-1-2（Na₂O+K₂O）-SiO₂岩浆岩系列判别图

（据Irvine＆Baragar，1971）

Alk—碱性系列；Sub-Alk—亚碱性系列

图1-1-3 FeO^*-（Na₂O+K₂O）-MgO岩浆系列判别图

（据Irvine＆Baragar，1971）

Th—拉斑玄武岩系列；Ca—钙碱性系列

三、稀土和微量元素特征

岩墙的微量元素和稀土元素分析结果列于表1-1-2。由分析结果可知，在阔克苏塔格地区的辉绿岩中，Sr、Ba、Ce、Zr、Sm等元素无论是相对于球粒陨石（Boynton，1984）还是N型MORB（Pearce，1984）均较富集，而P、Ti、Y、Yb等相对于N型MORB略高或略低，Sc、Cr等相对亏损，尤其是Cr的亏损非常明显，与板内玄武岩微量元素地球化学特征相似（图1-1-4）。

表1-1-2 岩墙群岩石的微量和稀土元素丰度表（w_B/10^-6）

注：表中数据由原地质矿产部国家地质实验测试中心测试。

所有样品的REE丰度及其球粒陨石标准化配分曲线型式显示出LREE明显富集型（La/Yb）_N=2.44～32.99，一般在4～6之间；除了TG38-6和TG38-7外，其他样品具有轻度的Eu亏损（δEu=0.71～0.84），一般来说，表明原始岩浆经受了以斜长石为主要结晶相的分离结晶作用。表现出典型的碱性或钙碱性玄武岩的稀土配分特点。

图1-1-4 阔克苏塔格基性岩墙群岩石稀土元素球粒陨石标准化分配型式图

四、形成时代

测钾和测氩用同一样品，用缩分法取样，以尽量保证样品的一致性。钾是在锂内标和钠缓冲的溶液中使用火焰光度计测量，重复测定的重现性很好，相对误差一般小于1%。

测Ar用同位素稀释法。样品装入去气的钼坩埚，置入萃取Ar的系统，抽真空并在200℃条件下恒温过夜烘烤，释放的气体由分子筛吸附。整个萃取系统烘烤至450℃，扩散泵抽真空。用高频感应加热系统熔样，并用Pertersen公司生产的钛海绵炉、Cu-CuO炉和沸石纯化。氩同位素组成用VSS公司生产的RGA10型质谱计测量，配有分子泵抽真空。真空条件：系统真空为（6～7）×10^-7Pa，质谱计真空（4～5）×10^-7Pa。本底水平：⁴⁰Ar=（1.7～3.5）×10^-13mols，³⁸Ar=（2.7～5.4）×10^-14mols，³⁶Ar=（5.4～10.7）×10^-14mols。其分析流程和实验参数与穆治国（1990）采用的一致，年龄计算中使用的常数为国际地科联推荐值（Curtis，1981）。测试结果列于表1-1-3。

表1-1-3 辉绿岩墙K-Ar等时线定年结果

注：分析者：北京大学地质学系K-Ar同位素分析室；样品质量指用于测氩的样品质量。

本区的岩墙群侵入于前寒武系地质体中，其形成时代的地质状况无直接证据，因此选择了四个蚀变作用较弱的样品进行常规K-Ar定年工作，其表观年龄较分散。利用K-Ar等时线技术（穆治国，1990）得到一条线性相关系数为0.9851的较好的等时线（图1-15），等时线年龄为282.35Ma，⁴⁰Ar/³⁶Ar初始比为507.1。利用ISOPLOT程序对分析数据进行了处理，等时线年龄为（282±15）Ma，置信度为95%；⁴⁰Ar/³⁶Ar初始值为508.1。初始值与现代大气值（295.5）相差甚远，这就导致了以现代大气值进行校正计算的表观年龄偏离，导致表观年龄为455.2～673.1Ma。这也与其产于深层次地质体的地质事实相符，即侵位时深度较大，同时形成岩墙的岩浆来源较深，这就造成了过剩氩的存在，使得表观年龄明显大于其真实侵位年龄。

图1-1-5 阔克苏塔格地区辉绿岩墙全岩的（⁴⁰Ar/³⁶Ar）—（⁴⁰K/³⁶Ar）等时图解

等时线年龄代表岩石达到氩封闭体系以来所经历的时间。基性岩对于氩的封闭温度较高，而且该处岩脉厚度小，普遍存在冷凝边，表明岩浆入侵后冷却速度较快，因此，从岩浆入侵到冷凝结晶，直至对氩封闭所经历的时间不长，K-Ar等时年龄可以作为岩石形成年龄。

五、He、Ar同位素特征

He同位素在中国地质科学院矿床地质研究所惰性气体同位素研究室测定，分析方法可参见有关文献（李延河等，1997）。用于He同位素分析的辉绿岩均为新鲜的全岩样品，样品碎至6mm左右的小颗粒，每件样品重500～800mg。样品于200℃加热去气30min，1500℃熔样40min，使样品完全熔融分解。释放出的气体经海绵钛泵、活性炭冷阱4次纯化，H₂、N₂、O₂、CO₂、CH₄、H₂O、有机质等活性气体被冷冻、吸附。纯净的 He、Ne进入分析系统。随He、Ne进入分析系统的微量H₂、Ar等杂质气体经加液氮的钛升华泵再次纯化去掉。He同位素用乌克兰生产的MI-12001 IG惰性气体质谱计测量。⁴He用法拉第杯接收，³He用电子倍增器接收。倍增器的分辨率调至1200，使³He与HD+H₃峰完全分开，无须HD+H₃校正。分析样品之前先测量标准气体，并根据标准气体的测量结果进行计算。工作标准为北京的大气，³He/⁴He值为1.40×10^-6。⁴He的空白值为2.129×10^-11cm³STP，一般不需要⁴He的空白值校正。样品的测量精度为1%～10%。结果列入表1-1-4。

新疆库鲁克塔格阔克苏地区辉绿岩的³He/⁴He值变化不大，介于（2.03～7.1）×10^-7。明显大于放射性成因的³He/⁴He值，远远小于地幔的³He/⁴He值，这说明岩石中的He同位素不是单一放射成因的。³He值变化也不大，介于（2.40～9.30）×10^-12，⁴He值变化更小，为（1.09～1.41）×10^-5（图1-1-6）。本区辉绿岩³He、⁴He同位素浓度总体低于阿尔泰地区的He同位素浓度，不过³He/⁴He值两者相近。

表1-1-4 基性岩脉He、Ar测试结果

注：Ar同位素由北京大学K-Ar同位素研究室刘玉琳测定；He同位素由中国地质科学院矿床地质研究所惰性气体同位素实验室宋鹤彬、李延河、李金城测定。

图1-1-6 辉绿岩的氦同位素组成图

P—原始氦；M—地幔氦；R—放射性成因氦；☆—阿尔泰辉绿岩；○—本区结果

表1-1-4中所示的⁴⁰Ar/³⁹Ar值范围为803～1214，表现出明显的相对于空气的⁴⁰Ar过剩。³⁶Ar变化不大，介于（1.60～3.29）×10^-8，⁴⁰Ar浓度具有相似的特点，为（1.94～3.58）×10^-5。由此结果，可以排除分析过程中空气污染的影响。

本区辉绿岩中³He/³⁶Ar值很低，分布在（0.88～3.60）×10^-4的范围内，与汉诺坝新生代玄武岩中二辉橄榄岩包体的³He/³⁶Ar值［（0.14～1.24）×10^-4］（徐胜等，1997）相近。³He/³⁶Ar值被认为是原始同位素，地幔中非放射性成因的稀有气体是地球物质聚集过程中圈闭的原始气体。地球各圈层的³He/³⁶Ar值变化较大，尚无定值，这与地球脱气、稀有气体起源等有关。库鲁克塔格地区辉绿岩³He/³⁶Ar值很低，比推测的地幔的³He/³⁶Ar值（为1）（O’Nions et al.，1994）小得多，这可能是辉绿岩形成后期改造优先丢失³He造成的。⁴He和⁴⁰Ar是放射性成因的，目前很难给出地幔的⁴He/⁴⁰Ar特征值。库鲁克塔格辉绿岩的⁴He/⁴⁰Ar值为0.40～0.63，接近于估算的上地幔⁴He/⁴⁰Ar值2～3（O’Nions et al.，1994）。

在（³He/⁴He）-（⁴⁰Ar/³⁶Ar）图（图1-1-7）中，可以看到He、Ar同位素特征是原始地幔和放射性成因源的混合结果，这是因为数据点基本分布在P-R混合线附近。

图1-1-7（³He/⁴He）-（⁴⁰Ar/³⁶Ar）关系图

P—地幔柱；A—空气；M—洋中脊地幔；R—放射性成因；C—地壳；○—本区结果

库鲁克塔格地区辉绿岩的He、Ar同位素地球化学资料表明其岩浆来源于地幔。现今He同位素组成表明为地幔来源He与放射性成因He或地壳He的混合物。氩同位素初始值还较少被关注，主要原因：一是初始氩的存在得到承认的时间较晚；二是氩初始值的变化范围很大。Kaneoka＆Takaoka（1985）对不同源区物质的⁴⁰Ar/³⁶Ar和³He/⁴He初始值进行了研究，区分了四种来源：大洋中脊玄武岩（MORB）、地幔热柱（Plume）、陆壳和大气。并给出四种端元组分的³He/⁴He、⁴⁰Ar/³⁶Ar参考值分别为1.1×10^-5、2×10⁴；6×10^-5、350；4×10^-7、1500；1.4×10^-6、295.5。

库鲁克塔格地区基性岩脉的⁴⁰Ar/³⁶Ar初始值为507，与地幔热柱的值最接近，可能是地幔热柱成因的岩浆在上侵过程中，受到地壳物质的混染，初始值有所提高。

根据岩石样品的主元素、微量元素及其稀土元素的特征分析（Zhang Zhicheng，et al.，1998），本地区的基性岩墙群为钙碱性系列玄武岩，具有低Al₂O₃，高FeO^*、CaO等的特点，轻稀土元素和大离子亲石元素明显富集，而部分过渡金属元素发生亏损。也反映有大量的陆壳物质熔融加入。

综上所述，库鲁克塔格基性岩墙群具有地幔热柱成因，它可能与塔里木、天山构造带发育的早二叠世裂谷作用有关。同时也暗示，上述地区的裂谷作用可能受到更深层次构造活动的控制，也许是壳幔边界活动影响的结果。

六、大地构造意义

根据岩石样品的主元素、微量元素及其稀土元素的特征分析，本地区的基性岩墙群为钙碱性系列玄武岩，具有低Al₂O₃，高FeO^*、CaO等的特点，轻稀土元素和大离子亲石元素明显富集，而部分过渡金属元素发生亏损。

辉绿岩的³He/⁴He值变化不大，介于（2.03～7.1）×10^-7。明显大于放射性成因的3He/⁴He值，远远小于地幔的³He/⁴He值，这说明岩石中的He同位素不是单一放射成因的。岩墙群的⁴⁰Ar/³⁶Ar值变化范围为803～1214，表现出明显的相对于空气的⁴⁰Ar过剩。³⁶Ar变化不大，介于（1.60～3.29）×10^-8，⁴⁰Ar浓度具有相似的特点，为（1.94～3.58）×10^-5，⁴⁰Ar/³⁶Ar初始比为507。较高的⁴⁰Ar/³⁶Ar初始比值，明显高于大气氩，高于地幔羽型（P型），低于MORB型（M型），反映了深源氩的信息（Kaneoka＆Takaoka，1985），由此揭示出基性岩墙群岩浆可能源自地幔。库鲁克塔格地区辉绿岩He、Ar同位素特征是原始地幔和放射性成因源或地壳源的混合结果，它可能与塔里木、天山构造带发育的早二叠世裂谷作用有关。同时也暗示，上述地区的裂谷作用可能受到更深层次的构造活动的控制。

基性岩墙群是大规模伸展构造作用的产物（Fahrig，1987；陈孝德等，1994），固结深度一般在5～15km（陈孝德等，1983），也就是中地壳，并且严格受构造应力场的控制。早二叠世基性岩墙群的确定，反映了本区二叠纪初期大规模的伸展构造作用的存在。也与这一时期塔里木盆地其他地区的基性火山岩和岩墙群的发育时间相一致（杨树锋等，1996）。说明整个塔里木盆地的北部地区，在晚古生代末期经历了一次大规模的伸展作用。这一时期的伸展作用可能与古生代末天山造山作用隆升背景下的后伸展作用有关。同时也说明二叠纪初期至今库鲁克塔格地区隆起上升5～15km，这与本地区广泛出露前寒武系基底的地质证据相吻合。

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（张志诚 郭召杰 刘树文 刘玉林）

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连平县17899069696： 楼兰古城消失的原因 - ？
主父钓清开： 据郦道元《水经注》记载,东汉以后,由于当时塔里木河中游的注滨河改道,导致楼兰严重缺水.敦煌的索勒率兵1000人来到楼兰,又召集鄯善、焉耆、龟兹三国兵士3000人,不分昼夜横断注滨河,引水进入楼兰,缓解了楼兰缺水困境.但在...

连平县17899069696： 世界上有不变的友谊吗?拜托各位了 3Q - ？
主父钓清开： 如果你愿意去相信它的存在,那它就是有的,但如果你不愿意去相信或是你和你朋友间的友谊已经破坏了,,,那这份友谊就已经不存在了,,,但千万不能奢望友谊不自私,,毕竟每个人都有私心,,,就算是朋友也不要太过轻易的去相信对方而对对方放松了警惕,,我受过朋友给的伤害了,,所以我对友谊深有体会,,真的,,友谊可以是长久的也可以是短期的,,友谊也可以是有利于你的,,但也可以是伤害你最深的杀手,,,友谊,,没人能搞懂它,,它,,好神秘,,

连平县17899069696： 世界上海拔最低的盆地是什么?？
主父钓清开： 吐鲁番盆地吐鲁番盆地是一个典型的地堑盆地,也是中国地势最低(-154.31米)和... 盆地北缘的博格达山急剧上升,而盆地南北缘的库鲁克塔格山上升幅度较小,两山之间...

连平县17899069696： 世界最低的盆地 - ？
主父钓清开： 吐鲁番盆地——世界上海拔最低的盆地 地理坐标为东经89度11分.北纬42度56分. 中国最低的内陆盆地.在新疆维吾尔自治区东部,是天山山脉东段南坡的山间断陷盆地.北为博格达山,南为库鲁克山,面积...

连平县17899069696： 关于山地,高原,平原,丘陵,盆地 - ？
主父钓清开： 中国最大的内陆盆地,位于天山山脉和昆仑山脉之间.南北最宽处520公里,东西最长处1400公里.面积约40多万平方公里. 地质与地貌 塔里木盆地是大型封闭性山间盆地,地质构造上是周围被许多深大断裂所限制的稳定地块.地块基底为古老结晶...

连平县17899069696： 人类违反自然规律的事例有哪些?70个字左右 - ？
主父钓清开：[答案] 凯巴伯森林的狼和鹿 一百多年以前,凯巴伯森林一片葱绿,生机勃勃.小鸟在枝头歌唱,活泼而美丽的鹿在林间嬉戏.但鹿群的后面,常常跟着贪婪而凶残的狼,它们总在寻找机会对鹿下毒手.那时森林里大约有四千只鹿,人们要时刻提防狼的暗算. 当...