壹.主要火山地帶
根據新疆維吾爾自治區地質誌(1993)及相關研究資料(於學元等，1995；陳哲夫等，1997)將與剖面面積有關的主要火山地帶(從北到南)的概況歸納總結如下:
阿爾泰北部早古生代火山巖帶屬於阿爾泰北部早古生代大陸邊緣活動帶(包括克蘭泥盆世-石炭紀弧後盆地和卡巴-納雷姆石炭紀-二疊紀巖漿弧)，僅有晚奧陶世和中-晚誌留世火山巖。晚奧陶世火山巖在巖帶西部沿阿勒泰鎮-白哈巴線北部斷續出露，白哈巴地區厚度最大(達927m)。巖性為中性、中酸性和酸性安山巖-英安巖-流紋巖組合，局部有凝灰巖或含角礫凝灰巖。中-晚誌留世火山巖以夾層、透鏡狀或不規則巖株形式產於巖帶西中段北側的庫爾木圖群中。在可可托海-庫威-阿尤布拉克壹線，呈線狀分布有透鏡狀、不規則的似巖狀或巖枝狀的變質基性巖。這些巖石均已變質為角閃巖片麻巖或黑雲母角閃巖片麻巖，其原巖主要為基性和中性玄武巖-安山巖組合，火山巖累計厚度小於500m(新疆維吾爾自治區地質，1993；何等，1994)。晚奧陶世和中晚誌留世的火山巖壹般堿含量相對較低，後者的基性火山巖也具有極富MgO (4.56% ~ 12.73%)的特征。
南阿爾泰晚古生代火山巖帶屬於南阿爾泰晚古生代大陸邊緣活動帶，以泥盆紀火山巖為主，少量石炭紀火山巖，主要分布在東部的紅山嘴和富蘊巖帶。火山巖主要為中性、中酸性安山巖-英安巖-流紋巖組合。據於學元等(1995)研究，南阿爾泰火山帶西段泥盆紀火山巖呈北西-南東向分布於哈巴河兩岸，西延至哈薩克，主要由角閃石-應時角閃石熔巖和火山碎屑巖組成，含少量鋰雲母熔巖和火山碎屑巖；阿舍勒地區中泥盆統火山巖極為發育，主要由細碧巖熔巖和火山碎屑巖組成，局部地區還有多處角斑巖-應時角斑巖熔巖和火山碎屑巖。總的來說，南阿泰西剖面泥盆系火山巖呈條帶狀，自北向南依次為泥盆紀火山巖和中泥盆統火山巖，泥盆紀以中酸性火山巖為主，中泥盆統以基性火山巖為主，均屬細碧-角斑巖-石英角斑巖系列。
陳哲夫等(1997)將阿爾泰火山巖劃分為五個噴發旋回，即晚奧陶世早期、泥盆紀、中泥盆世、晚泥盆世和早石炭世。第壹次噴發旋回(晚奧陶世)底部以爆發角礫巖和集塊巖為主，含少量熔結凝灰巖，中部以安山巖和應時安山巖為主，上部以英安巖和流紋巖為主。第二次噴發旋回(泥盆紀)由細碧巖-角斑巖-石英角斑巖組成。它們的含量分別為15% ~ 20%，30% ~ 35%和45% ~ 65%，二氧化矽、氧化鈉和K2O的含量分別為47% ~ 53%，54% ~ 64%和64% ~ 75%，4.6% ~ 5.5%。1%和0.52 ~ 2.00%；第三次噴發旋回(中泥盆世早期)，不同剖面的巖石組合差異較大。阿舍勒地區以石英角斑巖為主，少量玄武巖和安山巖，大部分屬於拉斑系列火山巖。下部以噴發沈積相(火山碎屑巖+沈積巖)為主，溢流熔巖較少。向上，從爆炸相(集塊巖)+溢流相+沈積相，溢流相的熔巖和沈積相的碎屑巖逐漸增多。阿勒泰市附近的阿勒泰組下部碎屑巖中含有許多枕狀細碧巖，SiO 2、TiO 2、al2o 3和Na2O含量分別為44% ~ 52%、1.8% ~ 2.38%、16% ~ 17.72%和4.29% ~ 5.9%。Rb-Sr等時線年齡(6個樣品擬合相關系數為0.989)為380±27ma，87sr/86sr初始比值為0.70741 ~ 0.70906，表明巖漿中加入了地殼物質，接近島弧玄武巖Sr初始比值；第四次噴發旋回(晚泥盆世)僅出露於阿泰西剖面阿舍勒村以北地區。下部為應時角閃石或英安巖或石英角閃石，中部以安山巖(或角閃石)為主，上部以基性玄武巖為主，夾少量中性玄武巖，似有逆序特征。在總堿矽圖中，屬於高鋁(鈣堿)系列。噴發旋回多為近源火山巖，由多次噴發溢流組成，形成重復韻律；第五次噴發旋回(早石炭世)主要發育在Noerte疊合盆地，為壹套酸性火山巖。主要巖性為殘留斑巖、流紋巖、英安巖、石英斑巖和長英質巖，上部為泥質粉砂巖和矽質板巖，夾少量灰巖和鈣質砂巖。火山巖大多屬於堿性系列。
薩吾爾晚古生代火山巖帶屬於準噶爾北緣古生代陸緣構造帶，以泥盆紀和石炭紀火山巖為主。是新疆晚古生代火山活動時間最長、強度最大、火山巖分布最廣的地區。準噶爾北緣西段薩吾爾島弧區中泥盆統至中石炭統均有火山巖分布，泥盆系火山巖為玄武巖-安山巖-英安巖-流紋巖組合；石炭紀火山巖為玄武巖-安山巖-英安巖組合；早二疊世火山巖分布在吉木乃、烏爾蘇等地。壹般下部為玄武巖、安山巖、中酸性火山角礫巖、凝灰巖，上部為安山巖、英安巖、流紋巖、火山角礫巖、凝灰巖，形成玄武巖-安山巖-流紋巖組合。本區在二疊紀時已發生褶皺隆起，火山巖為陸相火山巖。
Borocco的Nu古生代火山巖帶分布於早古生代奧陶紀和誌留紀，晚古生代泥盆紀和石炭紀，其中石炭紀最為發育。中奧陶世火山巖較少，為典型的玄武巖-流紋巖(長英質)組合；中泥盆世火山巖為相對簡單的玄武巖和鈉長石玄武巖；石炭紀火山巖主要為鈣堿性系列(玄武安山巖-安山巖-應時安山巖-流紋巖-英安巖-流紋巖)，占80%以上，少量堿性系列(堿性玄武巖+玄武粗安巖+粗安巖)，約占15%。博羅科努火山巖屬鉀質火山巖系列，是不同構造環境的產物。它們在早古生代(奧陶紀-誌留紀)屬於壹個擴張的裂陷槽，在泥盆紀聚集於裂陷槽，從石炭紀開始發展為島弧(陳哲夫等，1997)。
石炭-二疊紀陸內裂谷火山巖帶中的伊犁盆地是天山地區早石炭世火山巖的主要分布區。盆地下部由安山巖、英安巖、流紋巖和火山碎屑巖組成，偶見玄武巖，厚度可達4543m，火山碎屑巖與熔巖之比為1:1至1:5，屬海裂-中心噴發。火山巖在中石炭世的分布在早石炭世明顯減少，集中在伊犁盆地中部。主要巖石有安山巖、英安巖、橄欖玄武巖和火山碎屑巖。火山碎屑巖與熔巖之比為1:1 ~ 5:1，其爆發強度明顯大於早石炭世，屬於淺海裂隙噴發。早二疊世火山巖仍廣泛分布於伊犁盆地。壹般下部為酸性熔巖、英安巖夾安山巖和熔結凝灰巖，上部為玄武巖、安山巖夾英安巖、石英斑巖和火山碎屑巖。火山巖厚度為4211m，火山碎屑巖與熔巖之比為1:2，屬於大陸火山噴發環境。晚二疊世火山巖分布明顯減少，下部為流紋巖，中部為拉斑玄武巖，上部為安山巖碎屑巖，屬於大陸中心噴發。根據巖石化學判別，伊犁盆地巖帶石炭、二疊紀火山巖主要為鈣堿性系列，部分為拉斑玄武巖系列和堿性系列。火山巖組合以玄武巖-安山巖-英安巖-流紋巖組合為主，少量玄武巖-安山巖-英安巖組合(中石炭世)。石炭紀火山巖具有大陸裂谷和島弧構造環境，二疊紀火山巖屬於後造山階段的大陸火山噴發。
二、火山巖組合特征
根據火山噴發的特征，火山巖主要包括噴發熔巖和火山碎屑巖，以及壹些淺成-超淺成侵入次火山巖。火山熔巖壹般代表直接來自源區、汙染較少的巖漿。這裏研究的地學剖面中出露的火山巖主要是熔巖相火山巖。我們通過對火山熔巖的分類和命名，研究其來源和成因演化，並討論其結構屬性和板塊活動特征。由於火山巖結晶度較差，我們收集了800多份已發表的新疆古生代火山巖分析資料(新疆維吾爾自治區區域地質，1993；何等，1994；於學元等，1995；張向兵等，1996；塗光池，1993)，結合當地地質剖面火山巖分析資料(表3-1)，對新疆古生代火山巖進行了統壹分類命名。
由於火山時代、火山巖發育程度和研究程度的不同，火山巖資料在各火山區和帶的分布是不均勻的，但都具有代表性。圖3-2至圖3-4顯示了西伯利亞板塊區和哈薩克斯坦-準噶爾板塊區古生代火山巖的化學成分和巖石類型分布的總體趨勢。可以看出，兩個板塊區不同巖漿巖帶中的古生代火山巖涵蓋了基性-中性-中酸性火山巖的所有類型，但各火山巖帶又有差異。如圖3-2所示，阿爾泰北部火山巖分別位於玄武巖和流紋巖區，具有雙峰式火山巖分布特征。額爾齊斯-布爾根板塊構造縫合帶火山巖主要位於基性和中基性火山巖中，缺乏中酸性和酸性火山巖。馬來西亞達爾布特-克拉美裏泥盆紀-石炭紀裂陷槽火山巖主要集中在基性-中基性火山巖中，有少量中酸性火山巖(圖3-3)。過去新疆古生代火山巖命名為玄武巖、玄武安山巖、安山巖、英安巖和流紋巖(均屬正常系列)，但在TAS地圖上可以找到半數以上的古生代火山巖屬於堿性粗面巖、玄武粗面巖、粗面巖和堿性流紋巖。
火山巖總堿(Na2O+K2O)的增加主要反映K2O的增加。在SiO _ 2-K2O圖上(圖3-5至圖3-7)，可以看到火山巖從低鉀拉斑巖系列向高鉀鈣堿系列的演化趨勢，少數已進入奧利萬粗巖系列，大部分屬於鈣堿系列和高鉀鈣堿系列，額爾齊斯-布爾根板塊構造縫合帶和達爾布特的火山巖。從FAM圖(圖3-8至圖3-10)可以清楚地看出，其主要系列為鈣堿性火山巖系列，但沒有明顯的演化關系，相當數量的火山巖屬於拉斑玄武巖系列。以上顯示了火山巖與大陸邊緣和島弧環境的親和性。我們還在阿爾泰南部江居勒克村發現了苦橄巖(表3-1，XJ97014)，只有41.09%的SiO2和24.87%的MgO。
三。稀土元素和微量元素
24個剖面區代表性火山巖中稀土元素和微量元素的儀器中子活化分析結果見表3-2，其分布模式見圖3-11 ~圖3-13。根據稀土元素和微量元素的含量和分布模式，基本可分為基性玄武巖、中性安山巖、中酸性英安巖和流紋巖三種類型。玄武巖中稀土元素含量壹般小於50μ g/g (22 ~ 45μ g/g)，是球粒隕石的10 ~ 20倍。其中，卡爾巴-納雷姆石炭紀-二疊紀巖漿弧帶的兩種玄武巖(壹種為大洋玄武巖)的稀土元素含量最低，僅為球粒隕石的10倍左右，具有大洋玄武巖。壹般玄武巖顯示略正或無Eu異常，除大洋玄武巖顯示明顯的負Eu異常外，可能與少量斜長石晶體分異有關。個別玄武巖的稀土含量可高達101 μ g/g，安山巖的稀土元素含量壹般小於100μ g/g (73 ~ 99μ g/g)，是球粒隕石的40 ~ 60倍，表現為中等分離的稀土元素分布模式，不同程度地表現出EU和Ba的負異常。個別安山巖(YX97057)的稀土元素含量達到145 μg/g/g，英安巖和流紋巖中稀土元素含量最高，變化很大，為(74 ~ 177) μ g/g，壹般是球粒隕石的50 ~ 100倍。稀土元素和微量元素的分布模式具有明顯的EU和Ba負異常。細碧巖(YX97002)的稀土元素含量(765，438+0 μ g/g)和分布模式與中基性玄武巖-安山巖相似，不顯示負Eu異常。壹種石英角斑巖(YX97005)的稀土含量(129μg/g)相當於球粒隕石的100倍，其稀土分布模式與酸性流紋巖相似，顯示明顯的負Eu異常。玄武巖的稀土元素和微量元素特征表明，它主要是上地幔部分熔融產生的。而安山巖-英安巖-流紋巖都經歷了不同程度的斜長石結晶分離。
表3-1地質剖面火山巖常量元素分析結果(wB/%)
方法:X射線熒光光譜；分析師:中國科學院地質研究所；XJ是本題的分析樣本，YX是本題楊準恩的分析樣本，下同。
圖3-2西伯利亞板塊古生代火山巖TAS分類圖
圖3-3哈薩克斯坦-準噶爾板塊區火山巖TAS分類圖(壹)
圖3-4哈薩克斯坦-準噶爾板塊區火山巖TAS分類圖(二)
圖3-5西伯利亞板塊區域的火山巖
圖3-6哈薩克斯坦-準噶爾板塊區火山巖SiO _ 2-K2O圖(壹)
圖3-7哈薩克斯坦-準噶爾板塊區火山巖SiO _ 2-K2O圖(壹)
圖3-8西伯利亞板塊地區古生代火山巖的AFM圖
圖3-9哈薩克斯坦-準噶爾板塊區古生代火山巖的AFM圖(壹)
圖3-10哈薩克斯坦-準噶爾板塊區古生代火山巖AFM圖(二)
圖3-西伯利亞板塊區域古生代火山巖稀土元素分布模式+01
表3-2地學斷面火山巖微量元素分析結果(wB/10-6)
分析方法:儀器中子活化；分析師:中國科學院高能物理研究所。
繼續的
分析方法:儀器中子活化；分析師:中國科學院高能物理研究所。
圖3-12哈薩克斯坦-準噶爾板塊區古生代火山巖稀土元素分布模式
第四，火山巖的構造環境
俯沖帶位於板塊閉合邊緣，是海洋向大陸的轉換區，也是褶皺造山區和巖漿活動區。它們以鈣堿性火山巖為特征。俯沖帶包括島弧和大陸邊緣(活動大陸邊緣)兩種環境，島弧和活動大陸邊緣的典型火山巖組合特征、成分和伴生侵入巖不同(Jakes等，1972；Con-die，1976；Pearce，1984)，島弧火山巖:低鉀(K2O平均為1.60%)安山巖，SiO 250% ~ 66%，K2O/Na2O；0.6(K2O壹般在0.6-1.1之間變化)，伴生的侵入巖主要由石英二長巖和花崗巖組成。島弧玄武巖(主要是拉斑玄武巖)和大陸邊緣玄武巖(主要是鈣堿性巖石)是在板塊碰撞和俯沖過程中產生的。隨著地殼成熟度的增加，巖漿的化學成分由拉斑玄武巖向鈣堿性巖石轉變。新疆古生代火山巖是壹套島弧-陸緣玄武-安山巖巖漿及其演化產物，因而往往表現出過渡性特征，其巖石學和地球化學判別也表現出雙重特征和過渡性特征。它們的主要系列是具有大陸邊緣特征的鈣質堿性火山巖，其次是具有島弧特征的拉斑玄武巖和安山巖。
圖3-13哈薩克斯坦-準噶爾板塊區古生代火山巖稀土元素分布模式
陳哲夫等(1997)基於戈蒂埃(1968)的T指數((Al2O3-Na2O)/TiO2)>:在10處，為造山型火山組合，阿爾泰火山巖的戈蒂利指數[T]均大於10，約30%火山巖的戈蒂利指數在20%-45%之間。認為阿爾泰古生代火山巖起源於大陸邊緣造山帶。
何等(1990)將阿爾泰的火山巖劃分為拉斑玄武巖系列(英安巖-流紋巖組合)、高鋁(鈣堿)系列(安山巖-英安巖-流紋巖組合)、堿性系列(玄武巖(細碧巖)-安山巖(角閃石)-英安巖(石英角閃石)。韓等(1991)對阿爾泰山南緣泥盆紀火山巖帶進行了研究，並與現代太平洋兩側的安第斯大陸邊緣弧和日本島弧的火山巖進行了對比，指出阿爾泰山南緣泥盆紀火山巖具有大陸邊緣火山巖帶的性質。高堿拉斑系列火山巖主要發育於安第斯大陸邊緣的火山弧區，堿性拉斑系列和低堿拉斑系列火山巖較少。日本島弧絕大多數火山巖屬於高堿拉斑系列和低堿拉斑系列，堿性玄武巖系列火山巖很少。阿爾泰山南緣泥盆紀陸緣火山巖帶主要以堿性玄武巖系列和高堿拉斑玄武巖系列火山巖發育為特征，特別是堿含量高，與安第斯陸緣弧火山巖和日本島弧火山巖不同。
在1gι-1gσ(圖3-14至圖3-16)圖上，幾乎所有的火山巖都集中在俯沖帶(造山帶)的火山巖區，只有哈薩克斯坦-準噶爾板塊區的薩吾爾島弧和舍米斯塔-庫蘭卡茲甘島弧的部分樣品進入c區，在Th-Ta-Hf/3構造環境判別圖上， 我們分析的剖面區內的玄武質火山巖均位於玄武巖和分異巖在板塊邊緣匯聚的D區(圖3-17)，這與俯沖帶上方地幔中Th的選擇性富集有關，使這壹組分向Th角移動，進入D區。 島弧火山巖最突出的地球化學特征是th >與北MORB相比，島弧火山巖的李樂豐度較高，全巖的Th >為100%；Ta、Nb和Ta相對於Th和La是虧損的，這歸因於俯沖帶物質的加入，主要是葉蠟石和鈣堿性玄武巖。
圖3-14西伯利亞板塊地區古生代火山巖Rietmann-Gottignies圖
圖3-15哈薩克斯坦-準噶爾板塊區古生代火山巖Rietmann-Gottignies圖(壹)
圖3-16哈薩克斯坦-準噶爾板塊區古生代火山巖Rietmann-Gottignies圖(二)
圖3-17剖面區玄武質火山巖Hf-Th-Ta(木材，1980)。
稀土元素有明顯的Nb、Ta負異常，顯示島弧或活動大陸邊緣火山巖特征，Hf-Th-Ta圖反映與會聚板塊邊緣有關的環境。