西天山北部的構(gòu)造格架主要受北天山洋在石炭紀(jì)－二疊紀(jì)期間由洋殼俯沖、消亡、陸－陸碰撞及碰撞后造山帶的崩塌等地質(zhì)作用控制。晚石炭世－早二疊世應(yīng)該是這段演化歷史的轉(zhuǎn)折期，同時(shí)也是天山地區(qū)十分重要的成礦期，長(zhǎng)期以來一直是重點(diǎn)研究的對(duì)象，同時(shí)也存在較大的爭(zhēng)議，特別是圍繞該時(shí)期所處的構(gòu)造位置及不同構(gòu)造階段形成的時(shí)間界限的討論，分歧很大。因此正確認(rèn)識(shí)和鑒定西天山地區(qū)石炭紀(jì)的構(gòu)造背景對(duì)了解整個(gè)西天山地區(qū)石炭紀(jì)－二疊紀(jì)這段地質(zhì)歷史至關(guān)重要。目前有關(guān)西天山地區(qū)石炭系火山巖的研究主要集中在大哈拉軍山組，而大哈拉軍山組后的伊什基里克組火山巖研究得很少，但后者對(duì)揭示區(qū)內(nèi)構(gòu)造演化方面與前者具有同樣重要的意義。另外，雖然部分研究者已經(jīng)注意到了區(qū)內(nèi)石炭紀(jì)－二疊紀(jì)的地質(zhì)問題，并開展了一些研究工作，但仍存在分析數(shù)據(jù)或者研究深度等方面的局限性，因此在一定程度上限制了人們對(duì)西天山地區(qū)地質(zhì)認(rèn)識(shí)。朔拉克組在西天山地區(qū)確定為上石炭統(tǒng)，是一套主要由火山巖組成的巖石組合，具有雙峰式火山巖的特征，通常認(rèn)為雙峰式火山巖形成于典型的伸展構(gòu)造背景，如大陸裂谷帶（Trua et al．，1999；Ayalew and Yirgu， 2003；Peccerillo et al．，2003）和弧后盆地（Shinjo and Kato，2000）。因此，通過對(duì)這套火山巖的研究，不僅可以正確鑒定這套火山巖形成的背景，同時(shí)也可以為進(jìn)一步研究西天山地區(qū)構(gòu)造演化歷史提供有力的證據(jù)。

一、火山巖特征

石炭系是西天山地區(qū)分布最廣的地層和最重要的賦礦層位之一，巖石建造復(fù)雜，空間上變化較大。區(qū)內(nèi)石炭系自上而下依次為上石炭統(tǒng)伊什基里克組火山巖、下石炭統(tǒng)阿克沙克組碎屑巖－碳酸鹽巖和大哈拉軍山組火山巖。組間均以角度不整合接觸。其中伊什基里克組（C2y）主要分布于伊犁盆地及博羅科努山一帶，為一套海相的灰綠－紫紅色流紋斑巖、霏細(xì)斑巖、鈉長(zhǎng)斑巖、安山玢巖、玄武玢巖、英安斑巖及同質(zhì)火山碎屑巖。阿吾拉勒地區(qū)的伊什基里克組呈NE走向分布，上部被二疊系烏郎組地層不整合覆蓋，主要由火山熔巖和火山碎屑巖組成。熔巖以玄武巖、流紋巖為主夾有少量安山巖。

二、地球化學(xué)特征

研究區(qū)伊什基里克組火山巖主、微量元素分析數(shù)據(jù)見附表3。所測(cè)大部分樣品為英安巖和流紋巖，部分樣品為玄武巖，在Si O2－K2O＋Na2O圖 ［圖3－22（a）］及Nb／Y－Zr／Ti O2圖 ［圖3－22（b）］中，這些火山巖組分均表現(xiàn)出雙峰式分布的特征。玄武巖化學(xué)成分較為均勻，硅含量較低，Si O2含量在42．6％～45．8％之間，并含有較高的TFe2O3（11．1％～11．2％）、Al2O3（15．2％～15．3％）和中等含量的Mg O（4．13％～5．22％）、Ca O、Ti O2及較高的K2O＋Na2O和P2O5。

圖3－22 伊什基里克組火山巖硅堿圖 （a）（據(jù)Le Maitre，1989）和Nb／Y－Zr／Ti O2分類圖 （b）（據(jù)Winchesterand Floyd，1976）

玄武巖略富集輕稀土元素，La的含量為球粒隕石的41．0～49．8倍，重稀土元素 （Gd－Lu）含量集中在10倍球粒隕石值水平。（La／Yb）N＝4．2～5．0，（Gd／Lu）N為1．6～2．0，在稀土配分圖上表現(xiàn)為平坦型 ［圖3－23（a）］，幾乎不具Eu異常 ［Eu／Eu＊＝Eu N／（Sm N× Gd N）1／2＝0．85～1．00］。在微量元素蛛網(wǎng)圖上 ［圖3－23（c）］，表現(xiàn)為中度富大離子親石元素 （LILE，如Th、U），而虧損Nb、Ta和Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素、以及變化較大的堿金屬和堿土金屬元素 （如Rb、Ba和K）。

酸性巖樣品屬高鉀鈣堿性系列，為偏鋁質(zhì)到過鋁質(zhì)，A／CNK為1．03～1．40，A／NK為1．05～1．57，Si O2含量在64．2％～72．1％之間，大部分樣品超過70％，Al2O3和Ca O的含量變化較大，分別為10．6％～14．3％和0．49％～5．5％，并含有低－中等的堿含量，K2O＋Na2O為3．01％～8．15％，大部分樣品鉀含量高于鈉。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分圖上，酸性巖樣品稀土總含量較高 （∑REE＝53．0～173），并表現(xiàn)出較強(qiáng)的輕稀土富集 （La N／Yb N＝1．1～7．6），重稀土元素 （Gd－Lu）含量集中在22倍球粒隕石值水平 ［圖3－23（b）］，（Gd／Lu）N＝0．74～1．02，在稀土配分圖上表現(xiàn)為平坦型，具有強(qiáng)烈的負(fù)Eu異常 （Eu／Eu＊＝0．22～0．52）。在微量元素蛛網(wǎng)圖上 ［圖3－23（d）］，巖石均富大離子親石元素Rb、K、Th、U，而虧損Ba、Sr、Nb、Ta、P、Ti。

三、結(jié)晶分異作用對(duì)巖石成分的影響

阿吾拉勒地區(qū)石炭系伊什基里克組玄武巖的Mg＃較低，僅42．1～48．2，表明巖石并不代表原生巖漿的成分，而是原生巖漿發(fā)生過較大的結(jié)晶分異作用后形成的。另外巖石中的Co（20．0×10－6～37．0×10－6）、Cr（11．0×10－6～28．7×10－6）、Ni（10．0×10－6～13．0×10－6）含量很低。地幔二輝橄欖巖在1％～20％的部分熔融時(shí)原始巖漿中過渡族相容元素Co、Ni含量分別為27×10－6～80×10－6和90×10－6～670×10－6（Frey et al．1987），其含量隨熔融程度的增大而增大。許多學(xué)者提出了鑒別與地幔橄欖巖平衡的原生巖漿的標(biāo)志：Mg＝0．63～0．73（Green，1975）；Ni＝235×10－6～400×10－6（Sato，1977）；Mg＝0．68～0．73（Freg et al．，1978）；Mg＞0．68，Ni＝300×10－6～400×10－6（Hess，1992）。按照上述標(biāo)準(zhǔn)，阿吾拉勒地區(qū)伊什基里克組玄武巖在上升過程中發(fā)生過分異作用。

圖3－23 伊什基里克組火山巖稀土元素配分及微量元素蛛網(wǎng)圖（a），（c）玄武巖；（b），（d）英安巖和流紋巖

（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Boynton，1984，微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Mc Donough et al．，1992）

四、構(gòu)造環(huán)境分析

雙峰式巖漿作用形成于典型的伸展構(gòu)造背景，如大陸裂谷帶 （Pin et a1．，1993）和弧后盆地 （Hochstaedter et al．，1990）。劉靜等 （2006）認(rèn)為阿吾拉勒地區(qū)伊什基里克火山巖形成于大陸板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境。伊什基里克組的基性巖呈堿性，部分樣品具有較低的Si O2含量 （如CS06將燒失組分扣除后的值為46．2％），與一般的成熟島弧火山巖主要以安山巖為主不同，后者的基性端元成分通常為安山巖，似乎不大可能形成于島弧環(huán)境。但研究表明，在島弧演化晚期由擠壓轉(zhuǎn)化為伸展過程中，在不穩(wěn)定的應(yīng)力場(chǎng)及構(gòu)造減壓、熔融過程中完全可能造成上地幔不同程度的部分熔融，常形成基性至酸性火山巖 （Andrew et a1．，2005）。成熟島弧可發(fā)生周期性伸展－裂谷作用，在弧間伸展階段形成中酸性火山巖噴發(fā)或溢流，伸展末期形成酸性熔結(jié)凝灰?guī)r噴發(fā)；弧間裂谷階段形成大規(guī)模巖脈和強(qiáng)烈基性火山巖噴發(fā) （Busby，2004）。Th－Hf－Ta三角判別圖解中［圖3－24（a）］，伊什基里克組火山熔巖的投影點(diǎn)相對(duì)集中，均落投在D區(qū)下半部，反映了一致的匯聚 （島弧）大地構(gòu)造背景，也反映了巖石具有島弧鈣堿性火山巖的特征（Doebrich et al．，2007）。玄武巖在Ti O2－Mn O－P2O5圖解中落于島弧鈣堿性玄武巖區(qū) ［圖3－24 （b）］，對(duì)研究區(qū)的構(gòu)造環(huán)境的判斷也可以通過另一套巖石 （酸性巖）來加以佐證。酸性巖的Y－Nb判別圖上［圖3－25（a）］，樣品落在火山弧及同碰撞區(qū)，進(jìn)一步通過Y＋Nb－Rb圖解 ［圖3－25（b）］發(fā)現(xiàn)，所有樣品均落在火山弧區(qū)，與通過另一組玄武巖得出的結(jié)論一致。因此可以認(rèn)為伊什基里克組火山巖形成于弧后盆地背景。

圖3－24 伊什基里克組玄武巖Th－Hf－Ta（a）及Mn O－Ti O2－P2O5（b）圖解

圖3－25 伊什基里克組酸性火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖