紅柳河地區下二疊統拉斑玄武巖，主要表現為低Mg和全堿（Na2O+K2O）以及高Fe和Ti的特征，微量元素Rb、K、Sr和Ba等大離子親石元素富集，輕稀土元素（LREE）相對富集。La/Yb=10.61～16.87，Th/Ta=1.03～1.99，Fe/Ti=5.30～6.39，Ti/P=5.61～7.30，Ti/Zr=38.83～46.30。另外，Zr=（254～328）×10-6，Zr/Y=5～10，Y/Nb=1.52～2.45。所有這些地球化學特征表明它們主要為板內玄武巖，其巖漿主要源於虧損地幔（DM）和富集地幔（EM）組分的混合，其中富集地幔（EM）為主要端元，且部分熔融程度低，受很低的地殼混染作用。
以天山為主的中亞型造山帶，石炭紀時主要洋盆都已經閉合，構造格局進入新的階段（Coleman，1989；Windley et al.，1990；Allen et al.，1992；馬瑞士等，1993；郭召傑等，1993；Seng?r et al.，1993；Carroll et al.，1995；Dobretsov et al.，1995；Gao et al.，1998；Jahn，2000a）。近年來的研究表明，在古生代晚期，天山造山帶伴隨大量花崗巖的侵位（Han et al.，1997；韓寶福等，1999；Hu et al.，2000；Jahn et al.，2000a，2000b；Chen和Jahn，2002）和中基性火山巖的噴發（林克湘等，1997；Wartes et al.，2002；袁明生等，2002；趙澤輝等，2003）。該期花崗巖與造山階段的巖漿活動明顯不同，被認為是造山期後陸殼垂向增生的產物（Han et al.，1997；韓寶福等，1999；Jahn et al.，2000a，2000b）。新疆東部——北山地區二疊紀發育張性斷陷盆地，盆地中發育厚層的中基性火山巖。對這些火山巖的研究，不僅對認識東天山的構造演化，而且對了解二疊紀時期該區的構造特征及其深部地質信息具有十分重要的意義。本書以紅柳河地區下二疊統玄武巖為研究對象（圖1-1-8），通過地球化學特征研究，闡述其形成的構造背景和動力學意義。
圖1-1-8 紅柳河地區構造地質簡圖
A—克拉美麗縫合帶；B—中天山北緣縫合帶；C—南天山縫合帶；1—元古宇；2—上震旦統；3—上誌留統；4—花崗巖；5—閃長巖；6—下二疊統火山巖；7—下二疊統礫巖；8—下二疊統砂巖；9—大理巖；10—超基性巖體；11—斷層；12—鐵路；13—第四系
壹、區域構造背景
新甘交界紅柳河地區位於古生代塔裏木地塊與中天山地塊匯聚縫合帶上（李錦軼等，1990；肖序常等，1992；馬瑞士等，1993；左國朝等，2003）（圖1-1-8）。紅柳河蛇綠巖是南天山弧後洋盆的殘骸，其縫合時間大致為晚泥盆世（郭召傑等，1993）。晚石炭世—早二疊世，新疆大部分地區的主要洋盆已經關閉（Coleman，1989；李錦軼等，1990；Windley et al.，1990；Allen et al.，1992；肖序常等，1992；Allen et al.，1993；馬瑞士等，1993；Carroll et al.，1995；Gao et al.，1998；Chen et al.，1999）。從早二疊世—晚二疊世，在區域上表現為不同斷陷帶或是斷陷盆地的形成，並伴隨強烈的火山作用，如三塘湖盆地、吐哈盆地以及北山柳園斷陷帶和紅柳河斷陷帶（Allen et al.，1991；Carroll et al.，1995；Wartes et al.，2002；趙澤輝等，2003）。
二、下二疊統巖石組合特征
紅柳河地區二疊系主要為下二疊統紅柳河組，角度不整合在早古生代地層之上，缺失上二疊統。下二疊統為壹套海陸交互相碎屑巖，其中紅柳河組下亞組下部為礫巖、砂巖及灰巖，最底部是壹套磨圓度中等至良好的紅褐色厚層狀底礫巖。灰巖中采得腕足類化石：Camarophoria cf.mutabilis，Spiriferella sp.，Rhynchopora sp.，Waagenoconcha sp.，Dic?tyoclostus sp.，Muirwoodia cf.mammata等，相當於下二疊統上部。紅柳河組下亞組上部為綠色、灰綠色玄武巖類巖石夾凝灰砂巖、泥質粉砂巖及碧玉巖透鏡體，並出現灰白色灰巖和灰綠色凝灰巖互層（圖1-1-9），其中有的玄武巖呈大小不壹的枕狀，枕間為灰巖充填（圖1-1-9）。本亞組在各處的出露厚度不壹，其最大厚度為2700m。紅柳河組中亞組整合覆蓋在下亞組之上，以砂巖或礫巖與下亞組上部的火山噴發巖清楚地分開，為壹套碎屑沈積巖，最大厚度為1000m。紅柳河上亞組整覆在中亞組之上，主要為灰色、灰綠色及褐紅色礫巖及厚層狀長石砂巖和復礦砂巖，夾極少量的粉砂巖透鏡體，厚2520m。於福生等（2000）在紅柳河車站西南紅柳河下亞組下部砂質灰巖中也發現了晚石炭-早二疊世生物群落化石，並在該下亞組上部的安山巖中的層狀生物碎屑灰巖中發現海百合莖等海相生物化石。本書主要選擇了該組中玄武巖做了系列的地球化學分析。
圖1-1-9 紅柳河枕狀玄武巖野外圖片
三、地球化學特征
本書選擇巖石較新鮮的11個玄武巖樣品進行了主要元素分析，並挑選5個代表性的樣品進行了微量和稀土元素分析。主要元素數據由中科院地質研究所（HL2～6）和北京大學地質學系研究試驗中心（HL7～12）使用X熒光光譜方法分析測試（表1-1-5），微量稀土元素數據由中科院地質研究所使用ICP-MS方法分析測試（表1-1-6）。
表1-1-5 紅柳河玄武巖的常量元素組成（wB/%）
註：Fe2O3T為全鐵。
（壹）主要元素特征
SiO2含量為45.14%～49.60%，主要為基性玄武巖。MgO的含量為2.94%～7.80%，顯示為Mg偏低的特征。全堿的含量（Na2O+K2O）為2.31%～4.36%，為壹種低堿特征，其中K的含量變化較大，為0.21%～1.51%。TiO2的含量為1.70%～2.19%，P2O5的含量範圍為0.21%～0.50%，表現為壹種高Ti、P的特征。在AFM圖（圖1-1-10）上，該區玄武巖落在拉斑玄武巖區（Irvine和Baragar，1971）。
圖1-1-10 紅柳河玄武巖的AFM圖解
（據Irvine和Baragar，1971）
表1-1-6 紅柳河玄武巖的微量稀土元素豐度（wB/10-6）
註：（La/Yb）N為球粒隕石標準化。
（二）微量元素特征
微量元素特征：Rb、K、Sr和Ba等大離子親石元素富集（圖1-1-11），其中有兩個樣品的Rb和K異常富集，可能是玄武巖樣品中含有富集Rb和K的杏仁體或氣孔充填物所致。La/Yb比值為10.61～16.87，Th/Ta比值為1.03～1.99，Fe/Ti比值為5.30～6.39，Ti/P比值為5.61～7.30，Ti/Zr比值為38.83～46.30。另外，Zr=254～328，Zr/Y比值5～10，Y/Nb=1.52～2.45。
圖1-1-11 紅柳河玄武巖N-MORB標準化的蜘蛛圖解
（標準化值據Sun和McDonough，1989）
（三）稀土元素特征
輕稀土元素（LREE）相對於重稀土元素（HREE）富集（圖1-1-12），REE配分模式圖類似於洋島玄武巖的特征，表明玄武巖巖漿主要源於EM。球粒隕石標準化的（La/Yb）N的範圍為7.78～12.16，說明LREE和HREE之間有明顯的分餾作用。
四、討論
（壹）巖石成因討論
紅柳河下二疊統玄武巖的TiO2和P2O5含量較高，Y/Nb的比值較低（1.52～2.45），表現為類似大陸拉斑玄武巖的特征（Floyd和Winchester，1975）。另外Zr的含量較高，Zr/Y的比值範圍為5～10之間。從Zr和Zr/Y的判別圖解上可以看出（圖1-1-13），該區玄武巖和典型的板內玄武巖特征壹致（Pearce和Norry，1979）。紅柳河下二疊統玄武巖的Th/Ta比值為1.03～1.99，La/Yb比值為10.61～16.87。在Th/Ta對La/Yb圖（圖1-114）中，樣品主要分布在虧損地幔（DM）和富集地幔（EM）之間的連線上，反映該玄武巖巖漿主要源於DM和EM兩個端元組分的混合成因，其中EM約占為70%～80%的成分，並且部分熔融程度較低，受殼源混染的程度也很低（Condie，2001）。Fe/Ti比值為5.30～6.39，Ti/P比值為5.61～7.30，Ti/Zr比值為38.83～46.30。從Fe/Ti、Ti/P和Ti/Zr對Zr的圖（圖1-1-15）中可以看出，玄武巖巖漿表現為富集的特征，且部分熔融程度低，可能主要源於EM（La Flèche et al.，1998；Caprarelli和Leitch，2001）。其中Fe/Ti比值主要反映地幔源的部分熔融程度，Ti/P和Ti/Zr主要指示地幔源的富集程度（La Flèche et al.，1998）。
圖1-1-12 紅柳河玄武巖球粒隕石標準化的REE模式圖
（標準化值據Sun和McDonough，1989）
圖1-1-13（Zr/Y）-Zr玄武巖判別圖解
（據Pearce和Norry，1979）
A區是火山弧玄武巖；B區是大洋中脊玄武巖；C區為大洋中脊玄武巖和火山弧玄武巖；D區為板內玄武巖
（二）構造背景
從巖石組合特征來看，從早二疊世早期沈積的以礫巖為主的海相碎屑巖和碳酸鹽巖，隨後以玄武巖為主的火山巖噴發，晚期上亞組的灰色礫巖和紅褐色砂巖互層，其間並出現灰白色灰巖和灰綠色凝灰巖互層，其中有的玄武巖呈大小不壹的枕狀，枕間為灰巖充填。總的來說，下二疊統發生在造山期後的山間坳陷中，屬磨拉石建造。其特點是與下伏地層具有明顯的不整合，屬於海陸交互相沈積，厚度巨大，以碎屑巖為主，並伴有基性火山噴發巖，灰巖從下到上由多到少以至消失。以上特征說明紅柳河地區早二疊世早期是壹種伸展拉張的構造背景，隨著不斷的拉張斷陷，伴隨源於幔源的基性巖漿的噴發，隨後被灰色礫巖和紅褐色砂巖填充。從沈積地層的特征來看，在整個拉張斷陷過程中，紅柳河地區已經拉張為深度較淺的並伴有基性巖漿的噴發的海盆，但未出現典型的洋殼。
圖1-1-14 紅柳河玄武巖Th/Ta對La/Yb圖解
（據Condie，2001）
圖1-1-15 紅柳河玄武巖Ti/Zr、Ti/P和Fe/Ti比值對Zr含量的圖解
（據La Flèche et al.，1998）
據前所述，天山、準噶爾和阿爾泰等地區多處發育有指示後碰撞幔源巖漿活動的花崗巖的侵位，其時代介於330～250Ma之間，普遍具有正εNd（t）的特征（Hopson et al.，1989；趙振華等，1996；周泰禧等，1996；Han et al.，1997；韓寶福等，1999；Hu et al.，2000；Jahn et al.，2000a；Jahn et al.，2000b；Chen和Jahn，2002），反映了該區域可能從晚石炭世造山的擠壓環境轉化為造山後伸展拉張的構造背景。
五、結論
以上特征表明，紅柳河下二疊統拉斑玄武巖噴發於深度較淺的海盆之中，是壹種板內裂谷玄武巖，其巖漿主要源於虧損地幔和富集地幔成分的混合，其中富集地幔為主要端元，且部分熔融程度低，受很低的地殼混染作用。
參考文獻
郭召傑，馬瑞士，郭令智等.1993.新疆東部三條蛇綠混雜巖帶的比較研究.地質論評，39（3）：236～247
韓寶福，何國琦，王式洸.1999.後碰撞幔源巖漿活動、底墊作用及準噶爾盆地基底的性質.中國科學（D輯），29（1）：16～21
李錦軼，肖序常，朱寶清等.1990.新疆東準噶爾克拉麥裏地區晚古生代板塊構造的基本特征.地質評論，36（4）：305～316
李伍平，王濤，李金寶等.2001.東天山紅柳河地區海西期花崗巖的巖石學地球化學及其構造環境.地質論評，47（4）：268～376
林克湘，閆春德，龔文平.1997.新疆三塘湖盆地早二疊世火山巖地球化學特征與構造環境分析.礦物巖石地球化學通報，16（1）：39～42
馬瑞士，王賜銀，葉尚夫.1993.東天山構造格架及地殼演化.南京：南京大學出版社，225
肖序常，湯耀慶，馮益民，等.1992.新疆北部及其鄰區大地構造.北京：地質出版社，169
於福生，王濤，李伍平等.2000.甘新交界紅柳河地區海西期構造演化特征.西安工程學院學報，2000，22（1）：18～22
袁明生，張映紅，韓寶福等.2002.三塘湖盆地火山巖地球化學特征及晚古生代大地構造環境.石油勘探與開發，29（6）：32～34
趙澤輝，郭召傑，張臣等.2003.新疆東部三塘湖盆地構造演化及其石油地質意義.北京大學學報（自然科學版），39（2）：219～228
趙振華，王中剛，鄒天人等.1996.新疆烏倫古富堿花崗巖成因討論.地球化學，25：205～220
周泰禧，陳江峰，李學明.1996.新疆阿拉套山花崗巖類高εNd值的成因探討.地質科學，31：69～71
左國朝，劉義科，劉春燕.2003.甘新蒙北山地區構造格局及演化.甘肅地質學報，12（1）：1～15
Allen M B，Windley B F，Zhang Chi，et al..1993.Evolution of the Turfan basin，Chinese central Asia.Tectonics，12（4）：889～896
Allen M B，Windley B F，Zhang Chi.1992.Paleozoic collisional tectonics and magmatism of the Chinese Tian Shan，central Asia.Tectonophysics，220：89～115
Capparelli G and Leitch E C.2001.Geochemical evidence from Lower Permian volcanic rocks of northeast New South Wales for asthenospheric upwelling following slab breakoff.Australian Journal of Earth Sciences，48：151～166
Carroll A R，Graham S A，Hendrix M S，et al..1995.Late Paleozoic tectonic amalgamation of northwestern China：Sedimentary record of the northern Tarim，northwestern Turpan，and southern Junggar Basins.GSA Bulletin，107（5）：571～594
Chen B and Jahn B M.2002.Geochemical and isotopic studies of the sedimentary and granitic rocks of the Altai orogen of northwest China and their tectonic implications.Geol.Mg.，129：1～13
Chen Chuming，Lu Huafu，Jia Dong，et al..1999.Closing history of the southern Tianshan oceanic basin，western China：an oblique collisional orogeny.Tectonophysics，302：23～40
Coleman R G.1989.Continental growth of Northwest China.Tectonics，8（3）：621～635
Condie K C.2001.Mantle Plumes and Their Record in Earth History.Cambridge：Cambridge University Press，306
Dobrestsov N L，Berzin N A，Buslov M M.1995.Opening and tectonic evolution of the Paleo-Asian.International Geology Review，37：335～360
Floyd P A and Winchester J A.1975.Magma-type and tectonic setting discrimination using immobile elements.Earth Planet.Sci.Lett.，27：211～218
Gao Jun，Li Maosong，Xiao Xuchang et al..1998.Paleozoic tectonic evolution of the Tianshan Orogen，northwestern China.Tectonophysics，287：213～231
Guo Zhaojie，Ma Ruishi，Guo Lingzhi，et al..1993.A comparative study on three ophiolitic mélange belts in eastern Xinjiang.Geological review，39（3）：236～247（in Chinese with English abstract）
Han B F，Wang S G，Jahn B M，et al..1997.Depleted-mantle magma source for the Ulungur River A-type granites from north Xinjiang，China：geochemistry and Nd-Sr isotopic evidence，and implication for Phanerozoic crustal growth.Chemical Geology，138：135～159
Han Baofu，He Guoqi，Wang Shiguang.1999.Postcollisional mantle-derived magmatism，underplating and implications for basement of the Junggar Basin.Science in China（Series D），29：16～27
Hopson C，Wen J，Tilton G，et al..1989.Paleozoic plutonism in East Junggar，Bogdashan，and eastern Tianshan，NW China.EOS Trans Am Geophys Union，70：1403～1404
Hu A Q，Jahn B M，Zhang G X，et al..2000.Crustal evolution and Phanerozoic crustal growth in Northern Xinjiang：Nd-Sr isotopic evidence.PartⅠ：Isotopic characterization of basement rocks.Tectonophysics，328：15～51
Irvine T N and Baragar W R A.1971.A guide to the chemical classification of the common volcanis rocks.Canad.J.Earth Sci.，8：523～548
Jahn B M，Wu F Y，Chen B.2000a.Granitoids of the Central Asian Orogenic Belt and continental growth in the Phanerozoic.Trans.Royal Soc.Edinburgh：Earth Sci.，91：181～193
Jahn B M，Wu F Y，Chen B.2000b.Massive granitoid generation in Central Asia：Nd isotope evidence and implication for continental growth in the Phanerozoic.Episodes，23：82～92
La Flèche M R，Camiré G，Jenner G A.1998.Geochemistry of post-Acadian，Carboniferous continental intraplate basalts from the Maritimes Basin，Magdalen Islands，Québec，Canada.Chemical Geology，148：115～136
Li Jinyi，Xiao Xuchang，Tang Yaoqing，et al..1990.Main characteristics of late Paleozoic plate tectonics in the southern part of east Junggar，Xinjiang.Geological Review，36（4）：305～316（in Chinese with English abstract）
Li Wuping，Wang Tao，Li Jinbao，et al..2001.Petrology，geochemistry of Hercynian granites of Hongliuhe area and its tectonic setting in eastern Tianshan mountains，western China.Geological review，47（4）：368～376（in Chinese with English abstract）
Lin Kexiang，Yan Chunde，Gong Wenping.1997.The geochemical characteristics and analysis of tectonic settings of early Permian volcanic rocks in Santanghu basin，Xinjiang.Bulletin of Mineralogy，Petrology and Geochemistry，16（1）：39～42（in Chinese with English abstract）
Ma Ruishi，Wang Ciyin，Ye Shangfu.1993.Tectonic framework and crustal evolution of eastern Tianshan mountains.Nanjing：Publishing House of Nanjing University，225（in Chinese）
Pearce J A and Norry M J.1979.Petrogenetic implications of Ti，Zr，Y and variations in volcanic rocks.Contrib.Mineral.Petral.，69：33～47
Seng?r A M C，Natalin B A，Burtman V S.1993.Evolution of the Altaid tectonic collage and Paleozoic crustal growth in Eurasia.Nature，364：299～307
Sun S S and McDonough W F.1989.Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts：implications for mantle composition and processes.In：Saunders A D and Norry M J（eds），Magmatism in ocean basins.Geol.Soc.London Spec.Pub.，42：313～345
Wartes M A，Carroll A R，Greene T J.2002.Permian sedimentary record of the Turpan-Hami basin and adjacent regions，northwest China：Constraints on postamalgamation tectonic evolutin.GSA Bulletin，114（2）：131～152
Windley B F，Allen M B，Zhang C，et al..1990.Paleozoic accretion and Cenozoic redeformation of the Chinese Tien Shan Range，central Asia.Geology，18：128～131
Xiao Xuchang，Tang Yaoqing，Feng Yimin，et al..1992.Tectionic evolution of northern XinJiang and its adjacent regions.Beijing：Geological Publishing House，169（in Chinese）
Yu Fusheng，Wang Tao，Li Wuping，et al..2000.The feature of tectonic evolution within Hercynian period in Hongliuhe area located in the boundary between Gansu and Xinjiang.Journal of Xian Engineering University，22（1）：18～22（in Chinese with English abstract）
Yuan Mingsheng，Zhang Yinghong，Han Baofu，et al..2002.The geochemical features of volcanic rocks and architectonic environment.Petroleum Exploration and Development，22（1）：18～22（in Chinese with English abstract）
Zhao Zehui，Guo Zhaojie，Zhang Chen，et al..2003.Tectnic evolution of the Santanghu basin，east Xinjiang and its implication for the hydrocarbon accumulation.Acta Scientiarum Naturalium Unversitatis，39（2）：219～228（in Chinese with English abstract）
Zhao Zhenhua，Wang Zhongguang，Zou Tianren，et al..1996.Study on petrogenesis of alkali-rich intrusive rocks of Ulungur，Xinjiang.Geochimica，25：205～220（in Chinese with English abstract）
Zhou Taixi，Chen Jiangfeng，Li Xueming.1996.Origin of highεNd（t）granites from Alatao mountain，Xinjiang.Scientia Geological Sinica，31：71～69（in Chinese with English abstract）
Zuo Guochao，Liu Yike，liu Chunyan.2003.Framework and evolution of the tectonic structure in Beishan area across Gansu province，Xinjiang autonomous region and Innermongolia automomousregion.Acta Geologica Gansu，12（1）：1～15（in Chinese with English abstract）
（趙澤輝，郭召傑，張誌誠，史宏宇，田傑）