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包含天山在内的中亚型造山带(CAOB)，由于复杂的造山和演化过程，近年来成为地学研究的热点地区之一。二叠纪强烈的玄武岩喷发、断陷作用、大面积具有正εNd(t)值特征的幔源花岗岩和超镁铁岩的侵位以及大规模的成矿作用，是中亚造山带重要的演化阶段。本文选择新疆东部-甘肃北山为研究区域，以二叠纪镁铁-超镁铁岩系为研究对象，通过对东准噶尔三塘湖盆地二叠纪粗面岩类和玄武岩，南天山东段红柳河地区二叠纪玄武岩以及甘肃北山柳园地区二叠纪玄武岩、超镁铁岩和辉长岩地质特征、年代学、岩石学以及地球化学特征对比研究，阐述二叠纪镁铁-超镁铁岩岩浆成因和壳幔作用过程，提出新疆东部-甘肃北山二叠纪构造动力学演化模型。
新疆东部-甘肃北山地区二叠纪从南向北发育了系列断陷带，位于不同的构造单元内，延伸方向近平行于相邻造山带。断陷带内发生强烈的岩浆作用，以大量二叠纪玄武岩喷发为主要特征，玄武岩岩浆喷发前期断陷带内都具有磨拉石沉积建造沉积；玄武岩多与灰岩互层，有的玄武岩呈大小不一的枕状，指示当时岩石圈伸展拉张成海盆，但没有形成典型洋壳。
三塘湖二叠纪粗面岩类和玄武岩具Rb、K、Sr和Ba等大离子亲石元素富集和Ta、Nb高场强元素相对于稀土元素强烈亏损，类似于和俯冲带相关的岩浆特征，都具轻稀土元素(LREE)相对重稀土元素富集(HREE)，和低的(878Sr/86Sr)i值、高的(143Nd/144Nd)i值和正的εNd(t)特征，分别为(87Sr/86Sr)i=0.7041～0.7048，(143Nd/144Nd)i=0.51252～0.51258，εNd(t)=+4.93～+6.13，和(87Sr/86Sr)i=0.7039～0.7040，(143Nd/144Nd)i=0.51267～0.51271，εNd(t)=+7.10～+7.99，Mg值分别为0.28～0.41和0.54～0.58。和早二叠世粗面岩类相比，晚二叠世玄武岩具有大离子亲石元素含量低，缺少Ti的负异常，具有Sr和P相对于Ce的正异常不同的地球化学特征。二叠纪粗面岩类岩浆主要源于受亏损软流圈地幔上涌底侵而部分熔融的前二叠纪的造山组分，虽然具有低的(87Sr/86Sr)i值和高的(143Nd/144Nd)i值，但岩浆不是直接来自于亏损地幔。二叠纪玄武岩岩浆主要源于亏损地幔的部分熔融，并受到二叠纪之前形成的造山组分的轻度混染。
红柳河二叠纪玄武岩主要表现为低全碱(Na2O+K2O)、高Fe和Ti的特征，微量元素Rb、K、Sr和Ba等大离子亲石元素富集，Mg值为0.40～0.59，LREE相对于HREE富集，其岩浆主要源于富集地幔，可能也有亏损地幔参与，受富集流体或是壳源的混染程度较低。
柳园二叠纪超镁铁岩和辉长岩具有低全碱(Na2O+K2O)(0.01～0.23％和1.01～1.75％)，高Mg值，(0.82～0.84和0.78～0.80)，高Ni和Cr含量(超镁铁岩Ni=985～1418ppm，Cr=2763～3663ppm；辉长岩Ni=160～361ppm，Cr=493～1215ppm)，大离子亲石元素不明显富集，Ta、Nb高场强元素相对亏损的特征。超镁铁岩LREE相对于HREE平坦，而辉长岩LREE相对于HREE亏损。超镁铁岩的(87Sr/86Sr)i=0.7082～0.7089，εNd(t)=-2.81～-1.49；辉长岩的(87Sr/86Sr)i=0.7030～0.7040，εNd(t)=+9.19～+9.76。玄武岩具有为低K到高K的特征，Mg值为0.53～0.81，大离子亲石元素从亏损到逐渐富集，Ba、Th、Nb和Ta明显负异常，Ti负异常，LREE相对于HREE从亏损到富集，(87Sr/86Sr)i=0.7034～0.7062，εNd(t)=-1.84～+8.85。地球化学特征指示二叠纪超镁铁岩和辉长岩岩浆主要源于亏损地幔，并受到Nb、Ta含量较低的陆壳或是与俯冲带相关的前期造山组分的混染，但辉长岩岩浆受壳源混染程度较低。二叠纪玄武岩岩浆则主要源于亏损地幔和富集地幔两个端元，其岩浆也经历了Nb、Ta含量较低的陆壳或是与俯冲带相关的前期造山组分的混染。
通过三塘湖盆地二叠纪玄武岩，红柳河地区二叠纪玄武岩、柳园地区二叠纪玄武岩、超镁铁岩和辉长岩的地球化学特征对比研究，可以看出新疆东部-甘肃北山地区及邻区二叠纪形成的系列断陷带内，同期产生的镁铁-超镁铁岩具有不同的地球化学特征和岩浆来源，其形成的统一动力学机制主要是由于造山带增厚的岩石圈大范围拆沉而导致的大范围亏损地幔部分熔融岩浆和源自上、下地幔边界的小型地幔柱岩浆的作用。这种地幔柱不是核幔边界深部地幔柱的成因，而是早期俯冲洋壳的分离掉落后，中亚造山带范围内可能在上、下地幔之间存在更广泛的部分熔融岩浆的原因。由造山带增厚岩石圈大范围拆沉作用而导致的大范围亏损地幔部分熔融岩浆和源自上、下地幔边界的小型地幔柱岩浆的作用，可能是中亚造山带二叠纪深部壳幔作用最壮观的表现方式，同时也以大范围玄武岩喷发、裂谷、大规模后造山幔源花岗岩和超镁铁岩的侵位以及大规模成矿作用而成为独特的“中亚型造山带”而有别于其它造山带。