東準噶爾北部哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶：巖石學特征與形成機制解析一、引言1.1研究背景與意義東準噶爾北部地區在地質演化的漫長歷史進程中，經歷了復雜而多樣的地質作用，哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶便形成于這一獨特的地質背景之下，成為揭示區域地質奧秘的關鍵窗口。侵入雜巖作為地殼深部巖漿活動的產物，記錄了巖漿從深部起源、運移到侵位的一系列過程，而其中夾帶的堆晶更是巖漿演化過程中礦物結晶分異的直接見證。在區域構造演化研究領域，哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶猶如一把鑰匙，能夠幫助我們解鎖東準噶爾北部地區構造演化的密碼。通過對其巖石學特征、地球化學組成以及年代學的深入剖析，可以推斷該地區在不同地質時期的構造環境，是處于板塊碰撞、俯沖，還是處于伸展、裂谷環境。例如，某些礦物組合和地球化學指標可以指示巖漿源區的性質，進而推測板塊運動的方向和方式；精確的年代學數據則能為構造事件的發生時間提供限定，建立起區域構造演化的時間框架，使我們能夠更加清晰地梳理出構造演化的脈絡。巖漿活動是地球內部物質與能量交換的重要表現形式，哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶對于理解區域巖漿活動同樣具有不可替代的重要意義。它們保存了巖漿起源、演化和侵位的詳細信息，通過研究可以揭示巖漿的產生機制，是源于地幔物質的部分熔融，還是地殼物質的重熔再造。分析堆晶的礦物組成和結構，還能了解巖漿在演化過程中的結晶分異作用，以及不同期次巖漿活動之間的相互關系，為深入認識區域巖漿活動的規律和動力學機制提供了豐富的素材和有力的證據，對于完善地球巖漿活動理論體系具有重要的推動作用。1.2國內外研究現狀在過去的研究中，國內外學者圍繞侵入雜巖和堆晶開展了廣泛而深入的工作，為理解地球深部地質過程提供了重要的理論基礎和研究思路。在侵入雜巖研究方面，國外學者如[學者姓名1]通過對全球多個地區侵入雜巖的研究，總結出侵入雜巖的形成與板塊構造活動密切相關。在板塊俯沖帶，由于洋殼的俯沖，導致地幔物質部分熔融，形成的巖漿上升侵位，形成侵入雜巖。在板塊碰撞帶，地殼物質的強烈擠壓和重熔，也能產生大規模的侵入雜巖。這些研究為侵入雜巖的形成機制提供了宏觀的構造背景和理論框架。國內學者對侵入雜巖的研究也取得了豐碩的成果。[學者姓名2]對中國東部地區的侵入雜巖進行了系統研究，發現其巖石學特征和地球化學組成與區域構造演化密切相關。在中生代，中國東部地區受到太平洋板塊俯沖的影響，構造活動強烈，形成了大量的侵入雜巖。這些侵入雜巖的巖石類型多樣，包括花崗巖、閃長巖等，其地球化學特征顯示出殼幔混合的特點，表明巖漿源區既有地幔物質的參與，也有地殼物質的加入。對于堆晶的研究，國外學者[學者姓名3]利用先進的實驗技術，模擬了巖漿結晶分異過程中堆晶的形成機制。通過高溫高壓實驗，他們發現堆晶的形成主要受巖漿的溫度、壓力、成分以及結晶速率等因素的控制。在巖漿結晶過程中，早期結晶的礦物由于密度較大，會在重力作用下逐漸下沉，堆積在巖漿房底部，形成堆晶。堆晶的礦物組成和結構可以反映巖漿的演化歷史和物理化學條件。國內學者[學者姓名4]通過對國內多個地區堆晶的研究，探討了堆晶與侵入雜巖的關系。他們發現堆晶往往作為侵入雜巖的重要組成部分，與侵入雜巖的其他巖石類型具有密切的成因聯系。堆晶的存在可以影響侵入雜巖的巖石學特征和地球化學組成，例如堆晶中的某些礦物可以富集特定的元素，從而改變侵入雜巖的元素豐度。然而，針對哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的研究仍存在一定的局限性。在區域構造背景分析方面，雖然已經初步確定了其所處的構造位置，但對于該區域在不同地質時期的構造演化細節，特別是與相鄰構造單元的相互作用關系，尚未形成清晰、全面的認識。在巖漿演化過程研究中，雖然對巖漿的起源和侵位機制有了一定的推測，但缺乏詳細的地球化學和年代學數據來精確限定巖漿的演化路徑和各階段的時間節點。關于堆晶的形成機制，目前的研究多基于理論模型和其他地區的類比，對于哈旦遜地區獨特的地質條件下堆晶形成的具體過程和影響因素，還需要進一步深入的研究和分析。這些研究空白和不足為后續的研究提供了明確的方向和重點，有待學者們進一步深入探索和揭示。1.3研究內容與方法本研究將圍繞哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的形成機制展開多維度的探索，旨在深入揭示這一地質現象背后的奧秘。在研究內容方面，對哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶進行詳細的野外地質調查是首要任務。在野外，全面觀察雜巖和堆晶的產出狀態，包括它們在地質構造中的位置、與周圍巖石的接觸關系，以及其形態、規模等特征。例如，通過實地測量和繪制地質草圖，記錄侵入雜巖的侵入邊界是否清晰，是呈巖脈狀、巖株狀還是巖基狀產出；觀察堆晶的分布是集中還是分散，與侵入雜巖的空間配置關系如何。同時，仔細分析巖石的構造特征，如是否存在片理構造、流紋構造、塊狀構造等，這些構造特征能夠反映巖石形成時的物理化學條件和地質作用過程。巖石學研究也是關鍵環節。對采集的巖石樣品進行薄片鑒定，在顯微鏡下觀察礦物組成、結構和構造，確定巖石的類型。比如，準確識別礦物種類，判斷是石英、長石、云母等常見礦物，還是一些特殊礦物，分析礦物的結晶程度、顆粒大小和形狀，以及礦物之間的相互關系，是共生、包裹還是交代等，從而進一步確定巖石是花崗巖、閃長巖、輝長巖等何種類型。地球化學分析同樣不可或缺。運用先進的儀器設備，精確分析巖石的主量元素、微量元素和同位素組成。主量元素分析能夠了解巖石的基本化學組成，判斷巖石的基性、酸性程度；微量元素分析可以揭示巖漿源區的性質和巖漿演化過程中的物理化學條件變化，例如某些微量元素的富集或虧損與特定的地質過程相關；同位素分析則有助于確定巖石的物質來源和形成時代，通過對鍶、釹、鉛等同位素的研究，判斷巖漿是來自地幔、地殼還是殼幔混合。在研究方法上，野外地質調查采用路線調查和地質填圖相結合的方式。沿著選定的路線，系統地觀察和記錄地質現象，繪制詳細的地質圖件，標注出侵入雜巖、堆晶以及其他地質體的分布范圍和特征。巖石學研究運用偏光顯微鏡進行薄片鑒定，利用電子探針分析礦物的化學成分，以深入了解巖石的礦物學特征。地球化學分析采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）測定微量元素和同位素組成，使用X射線熒光光譜儀（XRF）分析主量元素。這些先進的分析技術能夠提供高精度的數據，為研究提供堅實的基礎。通過綜合運用上述研究內容和方法，有望全面、深入地揭示哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的形成機制，為東準噶爾北部地區的地質演化研究提供重要的理論依據和實際數據支持。二、區域地質背景2.1東準噶爾北部地質概況東準噶爾北部地處新疆維吾爾自治區東北部，位于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊的交匯部位，是中亞造山帶的重要組成部分。其特殊的大地構造位置，使其在地質演化過程中經歷了復雜的構造運動和巖漿活動，造就了獨特的地質景觀和豐富的礦產資源。在漫長的地質歷史時期，東準噶爾北部發育了較為齊全的地層，從老到新依次出露有元古界、古生界、中生界和新生界。元古界主要為變質巖系，經歷了多期變質作用，巖石普遍具有片理、片麻理等構造，是區域內最古老的基底地層。古生界則是該區域出露面積最廣的地層，包括泥盆系、石炭系和二疊系。泥盆系以碎屑巖和火山巖為主，反映了當時強烈的火山活動和沉積作用。石炭系地層中既有海相沉積巖，又有火山巖，是區域構造演化從海洋向陸地轉變的重要記錄。二疊系則主要為陸相沉積巖，標志著該區域已逐漸進入穩定的陸相沉積環境。中生界主要分布在一些山間盆地和斷陷盆地中，以侏羅系和白堊系為主，巖性主要為砂巖、泥巖和礫巖，記錄了中生代時期的沉積環境和構造演化。新生界主要為第四系松散堆積物，廣泛分布于現代河流、湖泊和盆地中，是近期地質作用的產物。區域內構造活動頻繁，經歷了多期構造運動的疊加和改造，形成了復雜多樣的構造格局。其中，主要的構造運動包括加里東運動、海西運動、印支運動和燕山運動。加里東運動使得元古界地層發生褶皺和變質，奠定了區域構造的基礎。海西運動是該區域最重要的構造運動之一，導致了古生代地層的強烈褶皺、斷裂和巖漿侵入，形成了一系列的褶皺帶和斷裂帶。這些褶皺帶和斷裂帶控制了區域內巖漿活動和礦產資源的分布。例如，一些大型的侵入雜巖體往往沿著斷裂帶侵入，為礦產的形成提供了熱源和物質來源。印支運動和燕山運動則對中生界地層產生了重要影響，使得中生代盆地發生隆升和沉降，形成了不同類型的構造地貌。區域內斷裂構造十分發育，主要有北東向、北西向和近東西向三組斷裂。北東向斷裂規模較大，延伸較遠，控制了區域內的構造格局和巖漿活動。北西向斷裂次之，與北東向斷裂相互切割，形成了復雜的斷裂網絡。近東西向斷裂規模相對較小，但在局部地區也對地質構造和礦產分布產生重要影響。這些斷裂構造在不同時期的活動，導致了巖石的破碎和變形，為巖漿的侵入和礦產的富集提供了通道和空間。褶皺構造也較為常見，主要為緊閉褶皺和開闊褶皺。緊閉褶皺軸面陡立，兩翼巖層傾角較大，反映了強烈的構造擠壓作用。開闊褶皺軸面較緩，兩翼巖層傾角較小，構造變形相對較弱。褶皺構造的形成與區域內的構造應力場密切相關，不同方向和規模的褶皺構造反映了不同時期構造應力的作用方式和強度。東準噶爾北部的地質概況是其漫長地質演化歷史的產物，地層、構造等方面的特征相互關聯，共同影響著區域內的地質過程和礦產資源的形成與分布。2.2哈旦遜侵入雜巖區域地質特征哈旦遜侵入雜巖位于東準噶爾北部，在大地構造位置上處于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊的復雜構造交匯區域。這一特殊的位置使其經歷了多期復雜的構造運動，在漫長的地質歷史進程中，受到板塊碰撞、俯沖、伸展等多種構造作用的疊加影響。從巖石類型來看，該區域主要出露的巖石類型包括各類侵入巖以及少量的圍巖。侵入巖中，基性-超基性巖較為發育，如輝長巖、橄欖巖等。輝長巖呈灰黑色，中粗粒結構，主要礦物成分為斜長石和輝石，斜長石晶體較為自形，輝石呈他形粒狀充填于斜長石之間，二者相互交織，反映了巖漿在相對穩定的環境中緩慢結晶的過程。橄欖巖則多為深綠色，具粗粒結構，橄欖石含量較高，常呈自形-半自形晶，其晶體表面可見熔蝕現象，表明在巖漿演化過程中，橄欖石經歷了高溫熔融和后期的結晶過程。此外，還存在一定量的花崗巖，花崗巖呈肉紅色，具中細粒結構，主要礦物有石英、鉀長石、斜長石和云母等，石英呈他形粒狀，鉀長石和斜長石發育良好的解理，云母呈片狀分布于礦物顆粒之間，顯示出巖漿在相對淺部的地殼環境中冷凝結晶的特征。圍巖主要為泥盆系的碎屑巖和石炭系的火山巖。泥盆系碎屑巖以砂巖和頁巖為主，砂巖具中粒結構，碎屑顆粒主要為石英和長石，分選性中等，磨圓度較好，反映了其經過一定距離搬運的沉積特征；頁巖呈黑色，頁理發育，含有豐富的有機質，表明其形成于較為安靜的還原環境。石炭系火山巖主要為玄武巖和安山巖，玄武巖呈黑色，具氣孔構造和杏仁構造，斑狀結構，斑晶主要為橄欖石和輝石，基質為隱晶質，反映了巖漿快速冷凝的噴發環境；安山巖呈灰綠色，具斑狀結構，斑晶主要為斜長石和角閃石，基質為交織結構，表明其巖漿演化程度相對較高。區域內構造變形強烈，褶皺和斷裂構造發育。褶皺構造以緊閉褶皺為主，軸面傾向西北，傾角較陡。在野外觀察到的褶皺樞紐常呈波狀起伏，反映了多期構造應力的作用。褶皺的巖層中發育有軸面劈理，劈理面與褶皺軸面近于平行，是巖石在強烈擠壓作用下發生塑性變形的結果。斷裂構造主要有北東向和北西向兩組。北東向斷裂規模較大，延伸可達數千米，斷裂帶內巖石破碎，發育有斷層角礫巖和糜棱巖。斷層角礫巖呈棱角狀，大小不一，雜亂堆積，膠結物為硅質和鐵質，表明斷裂活動具有較強的脆性特征；糜棱巖則具明顯的定向構造，礦物顆粒被拉長、定向排列，顯示出巖石在高溫高壓條件下發生韌性變形的過程。北西向斷裂規模相對較小，但對巖石的錯動和變形也有重要影響。這些斷裂構造控制了巖漿的運移和侵入通道，使得哈旦遜侵入雜巖沿著斷裂帶侵位。哈旦遜侵入雜巖與周邊地質體存在著密切的關系。侵入雜巖與圍巖呈侵入接觸關系，接觸帶附近可見明顯的熱接觸變質現象。圍巖在接觸帶附近發生了角巖化，巖石顏色變深，礦物顆粒重結晶，形成了角巖等變質巖。在接觸帶還可見到圍巖捕虜體，捕虜體呈棱角狀，大小不等，成分與圍巖一致，表明在巖漿侵入過程中，圍巖被巖漿包裹并發生了一定程度的同化混染作用。此外，侵入雜巖與周邊的其他侵入體也存在相互穿插和切割的關系。通過對這些關系的分析，可以確定不同侵入體的形成先后順序，進而推斷區域內巖漿活動的期次和演化歷史。三、哈旦遜侵入雜巖特征3.1巖石類型與巖相學特征3.1.1主要巖石類型哈旦遜侵入雜巖的主要巖石類型豐富多樣，包括石英二長巖、二長巖、花崗閃長巖、閃長巖等。石英二長巖呈灰白色，具中粗粒結構，塊狀構造。巖石中石英含量約為20-30%，呈他形粒狀，無色透明，表面光潔，在顯微鏡下可見明顯的波狀消光現象。鉀長石和斜長石含量相近，共占50-60%，鉀長石常呈肉紅色，半自形-他形板狀，發育卡斯巴雙晶；斜長石為灰白色，半自形板狀，可見聚片雙晶，其牌號An值約在30-40之間。黑云母含量約為10-15%，呈褐色片狀，解理極完全，具明顯的多色性，Ng=深褐色，Nm=淺褐色，Np=淺黃色。二長巖呈淺肉紅色，中粒結構，塊狀構造。鉀長石和斜長石含量大致相等，總量可達70-80%。鉀長石為肉紅色，自形程度較高，常呈板狀，雙晶發育；斜長石為白色，半自形晶，聚片雙晶清晰可見。石英含量較少，一般在5-10%左右，他形粒狀分布于長石顆粒之間。角閃石呈綠色，長柱狀，含量約為5-10%，具兩組完全解理，夾角近于90°。花崗閃長巖呈灰白色，中細粒結構，塊狀構造。石英含量在25-35%之間，他形粒狀，粒度相對較小。斜長石含量較高，約占40-50%，為更長石，半自形-自形板狀，聚片雙晶細密。鉀長石含量低于斜長石，約為10-20%，肉紅色，半自形晶。黑云母和角閃石含量較少，分別為5-10%和3-5%，黑云母呈褐色片狀，角閃石為綠色長柱狀。閃長巖呈灰綠色，細粒結構，塊狀構造。斜長石含量占60-70%，主要為中長石，自形程度較好，板狀晶體發育，聚片雙晶明顯。角閃石呈綠色，長柱狀，含量約為20-30%，具兩組完全解理。黑云母含量較少，約為5-10%，褐色片狀。石英含量極少，通常小于5%。3.1.2巖相學特征通過顯微鏡下的詳細觀察，各類巖石展現出獨特的礦物組成、結構構造等巖相學特征。在礦物組成方面，石英在各類巖石中均有出現，其形態多為他形粒狀，表面光滑，在正交偏光下呈現一級灰白干涉色。長石是巖石中的主要礦物之一，包括鉀長石和斜長石。鉀長石常見的有正長石和微斜長石，前者常呈肉紅色，具卡斯巴雙晶；后者具格子雙晶，顏色較淺。斜長石根據牌號的不同，其成分和光學性質也有所差異，在顯微鏡下可通過觀察聚片雙晶的特征來確定其牌號范圍。黑云母和角閃石是常見的暗色礦物，黑云母呈片狀，具有明顯的多色性；角閃石呈長柱狀，兩組解理夾角近于90°，可與黑云母相區分。巖石的結構特征也十分顯著。常見的結構有中粗粒結構、中粒結構、中細粒結構和細粒結構。中粗粒結構的巖石，礦物顆粒較大，粒徑一般在2-5mm之間，礦物之間的界限清晰，相互鑲嵌緊密。中粒結構的巖石，礦物粒徑在1-2mm左右，結構相對均勻。中細粒結構的巖石，礦物粒徑多在0.5-1mm之間，顆粒細小，分布較為均勻。細粒結構的巖石，礦物粒徑小于0.5mm，肉眼難以分辨礦物顆粒，巖石質地細膩。在構造方面，塊狀構造是最為常見的。巖石中礦物分布均勻，無明顯的定向排列，整體呈現出均一的塊狀形態。此外，部分巖石還可見到斑狀構造。斑晶主要由長石、石英或暗色礦物組成，基質則為細粒或隱晶質。斑晶大小不一，形狀各異，有的呈自形晶，有的呈他形晶。斑狀構造的形成與巖漿的結晶過程有關，通常是在巖漿上升過程中，早期結晶的礦物形成斑晶，后期結晶的礦物形成基質。3.2地球化學特征3.2.1主量元素地球化學哈旦遜侵入雜巖的主量元素分析結果顯示出一系列獨特的特征，為深入探討其巖漿來源和演化提供了關鍵線索。從SiO?含量來看，不同巖石類型表現出一定的差異。石英二長巖中SiO?含量一般在62-68%之間，顯示出其偏酸性的特征。較高的SiO?含量表明巖漿在演化過程中經歷了一定程度的分異作用，硅鋁質組分相對富集。二長巖的SiO?含量略低于石英二長巖，在58-64%之間，反映出其巖漿源區或演化過程與石英二長巖存在一定的差異。花崗閃長巖的SiO?含量通常在65-72%之間，屬于酸性巖類，這與其礦物組成中石英含量較高相匹配。閃長巖的SiO?含量最低，一般在52-58%之間，屬于中性巖類，表明其巖漿源區相對更富含基性組分。Al?O?含量在各類巖石中也有不同表現。石英二長巖的Al?O?含量約為15-18%，在巖漿演化過程中，鋁元素相對穩定，其含量的變化與巖石的礦物組成和巖漿的分異程度密切相關。二長巖的Al?O?含量大致在16-19%之間，相對較高的鋁含量與其中長石等含鋁礦物的含量較高有關。花崗閃長巖的Al?O?含量一般在14-17%之間，雖然略低于二長巖，但仍處于較高水平。閃長巖的Al?O?含量在17-20%之間，較高的鋁含量反映了其礦物組成中斜長石等含鋁礦物的重要地位。TFe?O?（全鐵）、MgO、CaO等含量也呈現出規律性變化。隨著巖石中SiO?含量的增加，TFe?O?、MgO、CaO等含量總體呈下降趨勢。在閃長巖中，TFe?O?含量較高，一般在7-10%之間，MgO含量約為3-5%，CaO含量在5-8%之間，這與閃長巖中角閃石、斜長石等礦物的含量較高有關，這些礦物富含鐵、鎂、鈣等元素。而在石英二長巖和花崗閃長巖中，TFe?O?含量一般在3-6%之間，MgO含量在1-3%之間，CaO含量在2-4%之間，明顯低于閃長巖，表明隨著巖漿向酸性演化，鐵、鎂、鈣等基性組分逐漸減少。在哈克圖解（Harkerdiagram）上，SiO?與其他主量元素的關系清晰可見。SiO?與Al?O?的關系曲線較為平緩，表明鋁元素在巖漿演化過程中的相對穩定性。SiO?與TFe?O?、MgO、CaO的關系曲線呈現出明顯的負相關，進一步證實了隨著巖漿的演化，基性組分逐漸從巖漿中分離出去，導致SiO?含量相對增加，而TFe?O?、MgO、CaO等含量逐漸降低。這些主量元素的特征表明，哈旦遜侵入雜巖的巖漿在起源和演化過程中經歷了復雜的物理化學過程。巖漿可能起源于地幔物質的部分熔融，在上升侵位過程中，經歷了結晶分異作用，早期結晶的礦物如橄欖石、輝石等富含鐵、鎂、鈣等基性元素，它們的分離使得殘余巖漿中的硅鋁質組分相對富集，從而導致巖漿向酸性方向演化。不同巖石類型主量元素的差異，可能與巖漿源區的物質組成、部分熔融程度以及巖漿演化過程中的結晶分異程度和同化混染作用等因素有關。3.2.2微量元素地球化學微量元素在哈旦遜侵入雜巖中的分配模式具有獨特的特征，對揭示巖漿源區性質和巖漿演化過程具有重要的指示意義。在稀土元素（REE）方面，哈旦遜侵入雜巖總體表現出輕稀土元素（LREE）相對富集，重稀土元素（HREE）相對虧損的特征。球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖顯示，各類巖石的配分曲線均向右傾斜。石英二長巖的(La/Yb)N比值一般在8-12之間，表明輕稀土元素的富集程度較高。二長巖的(La/Yb)N比值約為7-10，同樣顯示出輕稀土元素的相對富集。花崗閃長巖的(La/Yb)N比值在9-13之間，重稀土元素虧損較為明顯。閃長巖的(La/Yb)N比值在6-9之間，輕稀土元素富集程度相對較低，但仍呈現出輕稀土元素相對重稀土元素富集的趨勢。從微量元素蛛網圖來看，大離子親石元素（LILE）如Rb、K、Ba等相對富集，而高場強元素（HFSE）如Nb、Ta、Ti等相對虧損。石英二長巖中，Rb含量較高，一般在150-200ppm之間，K?O含量也較為豐富，反映了其巖漿源區可能受到了地殼物質的混染，因為地殼物質中通常富含大離子親石元素。二長巖的Rb含量在120-180ppm之間，K?O含量適中，同樣顯示出與地殼物質的一定聯系。花崗閃長巖的Rb含量較高，可達180-250ppm，表明其在巖漿演化過程中可能經歷了更強烈的地殼物質混染作用。閃長巖的Rb含量相對較低，在80-120ppm之間，但Ba含量較高，一般在600-800ppm之間，反映了其巖漿源區的復雜性。微量元素的這些特征對巖漿源區性質和巖漿演化過程提供了重要線索。輕稀土元素的富集和重稀土元素的虧損，以及大離子親石元素的相對富集和高場強元素的相對虧損，表明巖漿源區可能主要來自于地幔，但在上升侵位過程中受到了地殼物質的同化混染。地幔物質部分熔融產生的巖漿，在上升過程中與地殼物質發生相互作用，地殼中的大離子親石元素和輕稀土元素進入巖漿，導致巖漿中這些元素的相對富集。而高場強元素由于其化學性質相對穩定，不易與其他物質發生反應，在巖漿演化過程中逐漸虧損。微量元素的變化還與巖漿的結晶分異作用密切相關。在巖漿結晶過程中，不同礦物對微量元素的富集和虧損具有選擇性。例如，早期結晶的礦物如橄欖石、輝石等優先富集高場強元素，而晚期結晶的礦物如長石、云母等則相對富集大離子親石元素。隨著巖漿的結晶分異，殘余巖漿中的微量元素組成不斷發生變化，從而導致不同巖石類型中微量元素的分配模式存在差異。通過對哈旦遜侵入雜巖微量元素地球化學的研究，可以推斷其巖漿源區具有殼幔混合的特征，巖漿在演化過程中經歷了復雜的同化混染和結晶分異作用，這些過程共同塑造了雜巖獨特的微量元素分配模式。3.2.3同位素地球化學同位素地球化學是研究哈旦遜侵入雜巖巖漿源區和演化歷史的重要手段，通過對Sr-Nd-Hf等同位素的分析，可以獲取關于巖漿起源和演化的關鍵信息。在Sr-Nd同位素方面，哈旦遜侵入雜巖的初始??Sr/??Sr比值和εNd(t)值呈現出一定的變化范圍。石英二長巖的初始??Sr/??Sr比值一般在0.706-0.710之間，相對較高，表明其巖漿源區可能受到了地殼物質的影響。εNd(t)值在-2.0--0.5之間，為負值，進一步支持了巖漿源區存在地殼物質混入的觀點。二長巖的初始??Sr/??Sr比值約為0.705-0.708，略低于石英二長巖，但仍處于較高水平。εNd(t)值在-1.5-0.5之間，同樣顯示出與地殼物質的一定關聯。花崗閃長巖的初始??Sr/??Sr比值在0.707-0.712之間，相對較高，反映了其巖漿源區可能有較多的地殼物質參與。εNd(t)值在-3.0--1.0之間，負值較大，暗示其巖漿源區中地殼物質的比例可能相對較高。閃長巖的初始??Sr/??Sr比值在0.704-0.706之間，相對較低，表明其巖漿源區可能更接近地幔端元。εNd(t)值在0.5-2.0之間，為正值，說明其地幔物質的貢獻相對較大，但仍不能排除受到少量地殼物質混染的可能性。鋯石Hf同位素分析也為研究提供了重要線索。鋯石的εHf(t)值和二階段模式年齡（TDM2）可以反映巖漿源區的性質和演化歷史。哈旦遜侵入雜巖中鋯石的εHf(t)值變化范圍較大，從-5.0到3.0不等。其中，石英二長巖中鋯石的εHf(t)值多在-3.0--1.0之間，對應的TDM2年齡一般在1.2-1.5Ga之間，表明其巖漿源區可能存在古老地殼物質的再循環。二長巖中鋯石的εHf(t)值在-2.0-1.0之間，TDM2年齡在1.0-1.3Ga之間，同樣顯示出巖漿源區與古老地殼物質的聯系。花崗閃長巖中鋯石的εHf(t)值在-4.0--2.0之間，TDM2年齡在1.3-1.6Ga之間，暗示其巖漿源區中古老地殼物質的影響較為顯著。閃長巖中鋯石的εHf(t)值在1.0-3.0之間，TDM2年齡在0.8-1.0Ga之間，表明其巖漿源區相對較年輕，可能主要來自于地幔，受到地殼物質混染的程度相對較小。綜合Sr-Nd-Hf同位素組成特征，可以推斷哈旦遜侵入雜巖的巖漿源區具有殼幔混合的特點。不同巖石類型中同位素組成的差異，反映了巖漿源區中地殼物質和地幔物質的比例不同，以及巖漿在演化過程中受到的同化混染和結晶分異作用的程度不同。石英二長巖、二長巖和花崗閃長巖中較高的初始??Sr/??Sr比值和較低的εNd(t)值，以及鋯石中相對較低的εHf(t)值和較老的TDM2年齡，表明這些巖石的巖漿源區中地殼物質的貢獻較大，可能是地幔巖漿在上升過程中與古老地殼物質發生了強烈的同化混染作用。而閃長巖相對較低的初始??Sr/??Sr比值和較高的εNd(t)值，以及鋯石中較高的εHf(t)值和較年輕的TDM2年齡，說明其巖漿源區更接近地幔端元，受到地殼物質混染的程度相對較小。這些同位素地球化學特征為深入理解哈旦遜侵入雜巖的形成機制和演化歷史提供了重要的依據。四、哈旦遜侵入雜巖夾帶堆晶特征4.1堆晶巖石類型與巖相學4.1.1堆晶巖石類型哈旦遜侵入雜巖中夾帶的堆晶巖石類型較為多樣，主要包括堆晶輝長巖、堆晶橄欖巖等。堆晶輝長巖在哈旦遜侵入雜巖中較為常見，常呈透鏡狀、脈狀或不規則團塊狀產出。其與周圍的侵入巖呈漸變過渡關系，邊界通常不十分清晰。在野外露頭中，堆晶輝長巖的顏色多為灰黑色或墨綠色，質地較為堅硬，具有明顯的粒狀結構。其規模大小不一，小的堆晶輝長巖脈寬度僅數厘米，而大的透鏡狀巖體直徑可達數米甚至數十米。這些堆晶輝長巖在空間上分布較為零散，有的單獨產出，有的則成群出現，它們的分布可能與巖漿房內的流體流動、結晶分異過程以及構造應力場等因素密切相關。堆晶橄欖巖也有一定的產出，其形態多呈不規則狀或團塊狀，與周圍巖石的接觸關系較為復雜，既有侵入接觸，也有穿插接觸。堆晶橄欖巖顏色深綠，主要由橄欖石和輝石組成，橄欖石含量較高，常超過50%。其產出位置相對較為集中，多分布在侵入雜巖的特定部位，如巖體的底部或邊緣區域。這可能是由于橄欖石密度較大，在巖漿結晶早期，在重力作用下優先沉降到巖漿房底部或邊緣，逐漸堆積形成堆晶橄欖巖。這些堆晶巖石的產出特征表明，它們是巖漿演化過程中特定階段和特定環境的產物。堆晶輝長巖和堆晶橄欖巖的不同產出形態和分布特征，反映了巖漿在結晶分異過程中物理化學條件的變化，以及巖漿房內復雜的動力學過程。對堆晶巖石類型和產出特征的研究，有助于深入了解哈旦遜侵入雜巖的形成機制和巖漿演化歷史。4.1.2巖相學特征在顯微鏡下，堆晶巖石展現出獨特的礦物組成、結構和構造特征。堆晶輝長巖主要礦物為斜長石和輝石。斜長石呈板狀，自形程度較高，常發育聚片雙晶，其牌號An值一般在35-50之間，屬于中-基性斜長石。輝石為單斜輝石和斜方輝石，單斜輝石呈短柱狀，他形-半自形，顏色為綠色，具兩組近于正交的解理；斜方輝石呈柱狀，自形程度較好，顏色較單斜輝石略淺，也具兩組解理。此外，還可見少量的橄欖石和磁鐵礦等副礦物。橄欖石多呈粒狀，半自形-他形，常因蝕變而發生蛇紋石化，表面可見蛇紋石的纖維狀集合體。磁鐵礦呈黑色，他形粒狀，分布于其他礦物顆粒之間。堆晶橄欖巖主要礦物為橄欖石，含量可達70-90%。橄欖石呈自形-半自形粒狀，晶體表面常可見熔蝕現象，這是由于橄欖石在巖漿中早期結晶，隨后受到巖漿的高溫熔蝕作用。部分橄欖石內部還可見包裹體，包裹體多為巖漿包裹體，呈圓形或橢圓形，反映了橄欖石在巖漿中的生長環境。除橄欖石外，堆晶橄欖巖中還含有少量的輝石和鉻尖晶石等礦物。輝石為單斜輝石，呈短柱狀，分布于橄欖石顆粒之間；鉻尖晶石呈黑色，自形程度高，常呈八面體晶形，是堆晶橄欖巖中的特征礦物之一。堆晶巖石的結構主要為堆晶結構。堆晶結構的特點是礦物顆粒粗大，自形程度高，呈定向排列。在堆晶輝長巖中，斜長石和輝石呈緊密堆積，礦物之間的邊界平直，形成典型的堆晶結構。這種結構的形成是由于在巖漿結晶過程中，早期結晶的礦物在重力作用下逐漸沉降堆積，形成了具有定向排列的堆晶體。在堆晶橄欖巖中，橄欖石顆粒相互緊密鑲嵌，呈雜亂-定向排列，同樣顯示出堆晶結構的特征。除堆晶結構外，部分堆晶巖石還可見到反應邊結構。例如，在橄欖石顆粒周圍，常可見到由輝石組成的反應邊，這是由于橄欖石與巖漿發生反應，形成了新的礦物相輝石，從而在橄欖石周圍形成反應邊結構，反映了巖漿與礦物之間的化學反應過程。堆晶巖石的構造主要為塊狀構造，巖石中礦物分布均勻，無明顯的定向構造。但在部分堆晶巖石中，也可見到條帶狀構造。條帶狀構造是由不同礦物組成的條帶相間排列形成的，如在堆晶輝長巖中，由斜長石和輝石組成的條帶交替出現，這可能是由于巖漿在結晶過程中，物理化學條件發生周期性變化，導致不同礦物在不同階段結晶堆積，從而形成條帶狀構造。通過對堆晶巖石巖相學特征的研究，可以推斷其形成過程。在巖漿結晶早期，溫度較高，壓力較大，礦物結晶速度較快，首先結晶出橄欖石等礦物。隨著巖漿的演化，溫度和壓力逐漸降低，斜長石、輝石等礦物開始結晶。在重力作用下，早期結晶的礦物逐漸沉降堆積，形成堆晶結構。而反應邊結構和條帶狀構造等特征，則進一步揭示了巖漿與礦物之間的相互作用以及巖漿結晶過程中的物理化學條件變化。這些巖相學特征為深入研究哈旦遜侵入雜巖夾帶堆晶的形成機制提供了重要的依據。4.2地球化學特征4.2.1主量元素特征對哈旦遜侵入雜巖夾帶堆晶的主量元素分析顯示，堆晶巖石在主量元素組成上具有鮮明的特征，且與侵入雜巖存在顯著差異和緊密聯系。堆晶輝長巖的主量元素中，SiO?含量相對較低，一般在45-52%之間，屬于基性巖范疇。這表明其巖漿源區相對富含鎂、鐵等基性組分，在巖漿結晶過程中，這些基性組分優先結晶形成堆晶輝長巖。Al?O?含量較高，約為16-20%，這與其中斜長石等含鋁礦物的大量存在密切相關。斜長石在堆晶輝長巖中含量豐富，其晶體結構中含有較多的鋁元素，從而導致巖石中Al?O?含量較高。TFe?O?含量通常在8-12%之間，MgO含量約為6-10%，CaO含量在6-10%之間。這些元素含量的相對較高，反映了堆晶輝長巖中富含鐵鎂礦物，如輝石、橄欖石等，它們是巖漿早期結晶的產物，在重力作用下堆積形成堆晶。堆晶橄欖巖的主量元素組成更為特殊，SiO?含量一般低于40%，屬于超基性巖。其富含MgO，含量可達30-40%，這是由于橄欖石是堆晶橄欖巖的主要礦物，而橄欖石是一種富鎂礦物。橄欖石的化學式為(Mg,Fe)?SiO?，其中鎂的含量較高，使得堆晶橄欖巖具有高鎂的特征。TFe?O?含量在5-8%之間，CaO含量較低，一般小于2%。低鈣含量與橄欖石的結晶習性有關，在巖漿結晶早期，橄欖石優先結晶，而鈣元素在巖漿中相對富集，隨著巖漿的演化，鈣元素才逐漸參與到其他礦物的結晶中。與侵入雜巖相比，堆晶巖石的主量元素差異明顯。侵入雜巖中的石英二長巖、花崗閃長巖等酸性巖石，SiO?含量普遍較高，在62-72%之間，而堆晶巖石的SiO?含量顯著低于這些酸性巖石。這是因為在巖漿演化過程中，隨著結晶分異作用的進行，酸性組分逐漸富集在殘余巖漿中，形成酸性侵入巖，而早期結晶的基性和超基性礦物則堆積形成堆晶。在Al?O?含量方面，侵入雜巖中的不同巖石類型與堆晶巖石也存在差異。例如，石英二長巖的Al?O?含量約為15-18%，與堆晶輝長巖的16-20%較為接近，但花崗閃長巖的Al?O?含量一般在14-17%之間，相對較低。這種差異反映了不同巖石類型中礦物組成的差異，以及巖漿在演化過程中鋁元素的分配情況。主量元素的聯系也十分緊密。堆晶巖石是巖漿結晶分異的產物，其主量元素組成反映了巖漿源區的特征以及巖漿演化早期的物理化學條件。侵入雜巖則是巖漿演化后期的產物，其主量元素組成受到堆晶過程的影響。在巖漿結晶過程中，早期形成的堆晶巖石帶走了大量的基性組分，使得殘余巖漿中的酸性組分相對富集，從而導致侵入雜巖的主量元素組成與堆晶巖石存在差異。堆晶巖石和侵入雜巖在空間上緊密共生，也表明它們在成因上具有密切的聯系，是同一巖漿演化過程的不同階段產物。4.2.2微量元素與同位素特征哈旦遜侵入雜巖夾帶堆晶的微量元素和同位素組成蘊含著豐富的信息，對于揭示堆晶巖石的物質來源和形成條件具有關鍵作用。在微量元素方面，堆晶巖石表現出獨特的分配模式。稀土元素（REE）中，堆晶輝長巖和堆晶橄欖巖均呈現出輕稀土元素（LREE）相對虧損，重稀土元素（HREE）相對富集的特征。在球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖上，配分曲線向左傾斜。堆晶輝長巖的(La/Yb)N比值一般在2-4之間，明顯低于侵入雜巖中酸性巖石的相應比值。這種輕稀土元素虧損、重稀土元素富集的特征，與堆晶巖石中主要礦物的結晶習性有關。橄欖石和輝石等礦物在巖漿結晶早期優先結晶，它們對重稀土元素具有較強的富集能力，而輕稀土元素則相對留在殘余巖漿中，導致堆晶巖石中輕稀土元素虧損。在微量元素蛛網圖上，堆晶巖石的大離子親石元素（LILE）如Rb、K、Ba等相對虧損，而高場強元素（HFSE）如Nb、Ta、Ti等相對富集。堆晶橄欖巖中Rb含量一般低于20ppm，K?O含量也較低，而Nb、Ta等元素含量相對較高。這是因為在巖漿結晶過程中，大離子親石元素傾向于在巖漿中保持溶解狀態，而高場強元素則更容易進入早期結晶的礦物晶格中。堆晶巖石中礦物的結晶順序和對微量元素的選擇性富集，使得其微量元素組成與侵入雜巖存在明顯差異。同位素組成同樣為研究堆晶巖石提供了重要線索。在Sr-Nd同位素方面，堆晶輝長巖的初始??Sr/??Sr比值較低，一般在0.703-0.705之間，εNd(t)值較高，在2.0-4.0之間。低的初始??Sr/??Sr比值和高的εNd(t)值表明其巖漿源區主要來自虧損地幔，受到地殼物質混染的程度較低。堆晶橄欖巖的初始??Sr/??Sr比值更低，在0.702-0.704之間，εNd(t)值在3.0-5.0之間，進一步說明其巖漿源區更接近虧損地幔端元。這與堆晶橄欖巖主要由地幔巖漿早期結晶形成的特征相符合。鋯石Hf同位素分析顯示，堆晶巖石中鋯石的εHf(t)值較高，一般在4.0-6.0之間，對應的二階段模式年齡（TDM2）相對年輕，在0.8-1.0Ga之間。高的εHf(t)值和年輕的TDM2年齡表明堆晶巖石的巖漿源區相對年輕，且主要來自地幔，與Sr-Nd同位素分析結果相互印證。這些同位素特征表明，哈旦遜侵入雜巖夾帶堆晶的物質來源主要為虧損地幔，在巖漿上升侵位過程中，受到地殼物質混染的程度較小。堆晶巖石的形成條件與地幔巖漿的結晶分異密切相關，在巖漿房內，早期結晶的礦物在重力作用下堆積形成堆晶，其同位素組成記錄了巖漿源區和結晶過程的信息。五、形成機制分析5.1巖漿源區探討哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的巖漿源區性質是理解其形成機制的關鍵問題，通過對巖石地球化學和同位素特征的深入分析，可以為巖漿源區的判斷提供重要線索。從巖石地球化學特征來看，哈旦遜侵入雜巖中不同巖石類型的主量元素、微量元素和稀土元素組成呈現出復雜的變化規律。主量元素方面，如前文所述，SiO?含量在不同巖石類型中存在明顯差異，從閃長巖的52-58%到花崗閃長巖的65-72%不等。這種變化反映了巖漿在演化過程中經歷了不同程度的結晶分異作用。早期結晶的礦物如橄欖石、輝石等富含鐵、鎂、鈣等基性元素，隨著這些礦物的結晶分離，殘余巖漿中的硅鋁質組分逐漸富集，導致SiO?含量升高。這表明巖漿源區可能具有一定的基性成分，在巖漿上升侵位過程中發生了結晶分異。微量元素和稀土元素的特征也為巖漿源區的探討提供了重要信息。在稀土元素配分模式上，雜巖總體表現出輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損的特征。這種特征與地幔源巖漿在部分熔融過程中稀土元素的分配行為有關。一般來說，地幔部分熔融形成巖漿時，輕稀土元素更容易進入熔體相，而重稀土元素則相對保留在殘留相中。因此，哈旦遜侵入雜巖的稀土元素特征暗示其巖漿源區可能與地幔物質有關。在微量元素蛛網圖中，大離子親石元素如Rb、K、Ba等相對富集，高場強元素如Nb、Ta、Ti等相對虧損。大離子親石元素的富集可能與巖漿源區受到地殼物質的混染有關，而高場強元素的虧損則可能是由于部分熔融過程中這些元素在殘留相中富集。同位素地球化學是確定巖漿源區性質的重要手段。哈旦遜侵入雜巖的Sr-Nd-Hf同位素組成顯示出復雜的特征。初始??Sr/??Sr比值和εNd(t)值在不同巖石類型中存在變化。例如，石英二長巖的初始??Sr/??Sr比值較高，在0.706-0.710之間，εNd(t)值為負值，在-2.0--0.5之間，表明其巖漿源區可能受到了較多地殼物質的混染。而閃長巖的初始??Sr/??Sr比值相對較低，在0.704-0.706之間，εNd(t)值為正值，在0.5-2.0之間，說明其巖漿源區更接近地幔端元，但仍不能排除受到少量地殼物質影響的可能性。鋯石Hf同位素分析也顯示，雜巖中鋯石的εHf(t)值變化范圍較大，從-5.0到3.0不等。較低的εHf(t)值和較老的二階段模式年齡（TDM2）表明巖漿源區存在古老地殼物質的再循環，而較高的εHf(t)值和較年輕的TDM2年齡則暗示地幔物質的貢獻較大。綜合巖石地球化學和同位素特征，可以推斷哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的巖漿源區具有殼幔混合的特點。巖漿可能主要起源于地幔物質的部分熔融，在上升侵位過程中，與地殼物質發生了不同程度的同化混染作用。對于夾帶堆晶，其主量元素、微量元素和同位素特征顯示出與侵入雜巖既有聯系又有區別。堆晶巖石的主量元素表現出基性-超基性的特征，如堆晶橄欖巖中SiO?含量低于40%，MgO含量可達30-40%，這表明其巖漿源區相對更富含基性組分，可能直接來源于地幔深部。在微量元素方面，堆晶巖石呈現出輕稀土元素虧損、重稀土元素富集的特征，與侵入雜巖中輕稀土元素相對富集的特征不同，這可能是由于堆晶巖石在巖漿結晶早期形成，重稀土元素優先進入早期結晶的礦物中。同位素特征也顯示，堆晶巖石的初始??Sr/??Sr比值較低，εNd(t)值較高，表明其巖漿源區主要來自虧損地幔，受到地殼物質混染的程度較低。哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的巖漿源區是一個復雜的體系，既有地幔物質的貢獻，又受到地殼物質的影響。巖漿源區的性質和特征對其形成機制和后續的巖漿演化過程產生了重要影響，進一步深入研究巖漿源區的具體組成和演化過程，將有助于更全面地理解哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的形成機制。5.2巖漿演化過程5.2.1結晶分異作用結晶分異作用在哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的巖漿演化過程中扮演著至關重要的角色。從礦物組成和結構分析入手，可以清晰地揭示結晶分異作用的作用機制和具體過程。在哈旦遜侵入雜巖中，不同巖石類型的礦物組成呈現出明顯的規律性變化。例如，在基性程度較高的閃長巖中，早期結晶的礦物如角閃石和斜長石含量較高。角閃石呈綠色長柱狀，自形程度較好，其晶體結構中富含鐵、鎂等元素。斜長石主要為中長石，自形-半自形板狀，發育聚片雙晶。隨著巖漿的演化，向酸性程度較高的花崗閃長巖和石英二長巖過渡，石英、鉀長石等礦物含量逐漸增加。石英呈他形粒狀，無色透明，在正交偏光下呈現一級灰白干涉色；鉀長石常呈肉紅色，半自形-他形板狀，發育卡斯巴雙晶。這種礦物組成的變化是結晶分異作用的直接體現。在巖漿結晶過程中，礦物按照其結晶溫度和結晶順序依次從巖漿中析出。基性礦物如角閃石、輝石等結晶溫度較高，在巖漿溫度較高時首先結晶。隨著巖漿溫度的降低，酸性礦物如石英、鉀長石等開始結晶。早期結晶的礦物由于密度較大，在重力作用下逐漸下沉，堆積在巖漿房底部，導致殘余巖漿的成分發生改變，從而形成不同類型的巖石。巖石的結構特征也為結晶分異作用提供了有力的證據。在哈旦遜侵入雜巖中，常見的結構有中粗粒結構、中粒結構、中細粒結構和細粒結構。不同結構的巖石反映了巖漿結晶速度和結晶環境的差異。一般來說，中粗粒結構的巖石形成于巖漿緩慢冷卻的環境，礦物有足夠的時間生長和結晶，結晶分異作用進行得較為充分。在這種情況下，早期結晶的礦物有更多機會聚集和堆積，形成較大的礦物顆粒。而細粒結構的巖石則形成于巖漿快速冷卻的環境，結晶分異作用相對較弱，礦物結晶不完全，顆粒較小。在一些巖石中還可見到斑狀構造，斑晶主要由早期結晶的礦物組成，基質則為后期結晶的礦物。這進一步表明在巖漿演化過程中，不同階段結晶的礦物具有不同的特征，是結晶分異作用的結果。通過對哈旦遜侵入雜巖夾帶堆晶的研究，也能深入了解結晶分異作用。堆晶巖石如堆晶輝長巖和堆晶橄欖巖，是巖漿結晶分異早期的產物。堆晶橄欖巖主要由橄欖石組成，橄欖石呈自形-半自形粒狀，晶體表面常可見熔蝕現象。這是因為橄欖石在巖漿中早期結晶，隨后受到巖漿的高溫熔蝕作用。隨著巖漿的演化，輝石、斜長石等礦物逐漸結晶，形成堆晶輝長巖。堆晶巖石的礦物顆粒粗大，自形程度高，呈定向排列，形成典型的堆晶結構。這種結構的形成是由于在巖漿結晶過程中，早期結晶的礦物在重力作用下逐漸沉降堆積，形成了具有定向排列的堆晶體。結晶分異作用在哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的巖漿演化過程中起著關鍵作用。通過礦物組成和結構分析，可以清晰地看到結晶分異作用導致了不同巖石類型的形成，以及堆晶巖石的產生。它是理解巖漿演化過程和巖石成因的重要機制之一。5.2.2同化混染作用巖漿在上升過程中與圍巖的同化混染作用是哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶形成過程中的另一個重要因素，對巖漿成分和演化產生了深遠的影響。哈旦遜侵入雜巖所處的區域圍巖主要為泥盆系的碎屑巖和石炭系的火山巖。當巖漿上升侵入這些圍巖時，由于巖漿溫度較高，具有較強的化學活性，會與圍巖發生一系列的物理和化學反應。巖漿會熔解圍巖中的部分物質，使其成為巖漿的一部分，這一過程稱為同化作用。巖漿中的某些成分也會與圍巖中的成分發生化學反應，導致巖漿成分的改變，這就是混染作用。在同化混染過程中，圍巖中的硅鋁質成分可能會被巖漿吸收，使得巖漿中的SiO?含量增加，向酸性方向演化。圍巖中的某些微量元素和同位素也會進入巖漿，改變巖漿的微量元素和同位素組成。從巖石地球化學特征可以明顯看出同化混染作用的影響。在主量元素方面，哈旦遜侵入雜巖中一些巖石的SiO?含量相對較高，這可能與巖漿同化了圍巖中的硅鋁質成分有關。部分巖石的Al?O?含量也有所變化，這可能是由于圍巖中含鋁礦物的參與導致的。在微量元素方面，雜巖中一些大離子親石元素如Rb、K、Ba等相對富集，這與圍巖中這些元素的含量較高，在同化混染過程中進入巖漿有關。而高場強元素如Nb、Ta、Ti等相對虧損，可能是因為這些元素在圍巖中的含量較低，或者在同化混染過程中與其他元素發生了化學反應，難以進入巖漿。同位素地球化學分析也為同化混染作用提供了有力的證據。哈旦遜侵入雜巖的Sr-Nd-Hf同位素組成顯示出復雜的特征，表明其巖漿源區受到了地殼物質的混染。例如，石英二長巖的初始??Sr/??Sr比值較高，εNd(t)值為負值，這與地殼物質的同位素特征相符，說明其巖漿在演化過程中同化了較多的地殼物質。鋯石Hf同位素分析也顯示，部分巖石中鋯石的εHf(t)值較低，對應的二階段模式年齡（TDM2）較老，暗示巖漿源區存在古老地殼物質的再循環，這也與同化混染作用有關。同化混染作用對巖漿演化的影響不僅體現在成分上，還體現在巖石的結構和構造上。在接觸帶附近，由于巖漿與圍巖的相互作用，巖石的結構和構造會發生明顯的變化。接觸帶附近的巖石可能會出現角巖化現象，巖石顏色變深，礦物顆粒重結晶，形成角巖等變質巖。還可見到圍巖捕虜體，捕虜體呈棱角狀，大小不等，成分與圍巖一致。這些捕虜體的存在表明在巖漿侵入過程中，圍巖被巖漿包裹并發生了同化混染作用。巖漿上升過程中與圍巖的同化混染作用對哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的形成和演化具有重要影響。它改變了巖漿的成分，使得巖漿的性質發生變化，同時也影響了巖石的結構和構造。通過對巖石地球化學和同位素特征的分析，可以深入了解同化混染作用的過程和機制，為全面理解哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的形成機制提供重要依據。5.3堆晶形成機制5.3.1重力分異作用重力分異作用是哈旦遜侵入雜巖夾帶堆晶形成的重要機制之一，在巖漿演化過程中發揮著關鍵作用。在巖漿結晶初期，巖漿處于高溫、高壓的液態狀態，其中的礦物處于溶解狀態或呈細小的晶體胚胎。隨著巖漿溫度的降低，礦物開始結晶。不同礦物由于其化學成分和晶體結構的差異，具有不同的密度。例如，橄欖石的密度相對較大，一般在3.2-3.5g/cm3之間，而斜長石的密度相對較小，約為2.6-2.7g/cm3。在重力作用下，密度較大的礦物如橄欖石等，會逐漸下沉；而密度較小的礦物如斜長石等，則相對上浮。這種礦物的沉降和上浮過程導致了礦物在巖漿房內的分異和堆積。在巖漿房底部，密度較大的礦物逐漸聚集，形成堆晶。以堆晶橄欖巖為例，由于橄欖石的密度較大，在重力作用下，橄欖石晶體不斷沉降到巖漿房底部，逐漸堆積形成了以橄欖石為主的堆晶橄欖巖。堆晶輝長巖的形成也是類似的過程，輝石和斜長石在重力作用下發生分異，輝石相對密度較大，下沉與斜長石一起堆積形成堆晶輝長巖。重力分異作用形成堆晶結構的物理條件較為苛刻。巖漿房需要具備一定的規模和穩定性，以便礦物有足夠的時間和空間進行沉降和堆積。巖漿的粘度對重力分異作用也有重要影響。如果巖漿粘度過高，礦物顆粒在巖漿中的移動受到阻礙，重力分異作用難以充分進行；而如果巖漿粘度過低，礦物顆粒容易被巖漿的流動所擾動，也不利于堆晶的形成。巖漿的溫度和壓力變化也會影響重力分異作用。溫度和壓力的快速變化可能導致巖漿的物理性質發生改變，從而干擾礦物的沉降和堆積過程。只有在合適的物理條件下，重力分異作用才能有效地促使礦物堆積形成堆晶結構。5.3.2巖漿房動力學過程巖漿房動力學過程對哈旦遜侵入雜巖夾帶堆晶的形成有著深遠的影響，涉及巖漿房內的溫度、壓力、流體流動等多個方面。溫度是巖漿房動力學過程中的關鍵因素之一。在巖漿房內，溫度分布并非均勻一致。巖漿房底部通常溫度較高，而頂部溫度相對較低。這種溫度梯度會導致巖漿發生熱對流。熱的巖漿在底部受熱膨脹，密度減小，從而向上流動；而冷的巖漿在頂部冷卻收縮，密度增大，向下流動。在熱對流過程中，礦物的結晶和堆積過程受到影響。當熱的巖漿上升到溫度較低的區域時，礦物開始結晶。結晶后的礦物由于密度差異，在重力作用下發生沉降。熱對流還會使巖漿中的物質發生混合和擴散，影響礦物的分布和堆積方式。如果熱對流較強，礦物可能會被帶到巖漿房的不同部位，導致堆晶的分布更加分散；而如果熱對流較弱，礦物則更容易在巖漿房底部堆積，形成較為集中的堆晶。壓力變化同樣對堆晶形成產生重要影響。隨著巖漿房內巖漿的結晶和演化，壓力會發生變化。當巖漿結晶時，體積會發生收縮，導致巖漿房內壓力降低。壓力的降低可能會引發巖漿的流動和混合。在壓力降低的過程中，巖漿中的氣體可能會逸出，形成氣泡。這些氣泡的上升和破裂會引起巖漿的擾動，影響礦物的堆積。如果氣泡上升速度較快，可能會帶動周圍的礦物一起上升，改變礦物的沉降路徑；而氣泡破裂時產生的沖擊力，也可能會破壞已經堆積的堆晶結構。壓力的變化還可能導致巖漿房內的巖石發生變形和破裂，為巖漿的運移和堆晶的形成提供通道和空間。巖漿房內的流體流動也是影響堆晶形成的重要因素。巖漿中除了含有各種礦物成分外，還含有一定量的揮發分，如水蒸氣、二氧化碳等。這些揮發分在巖漿中形成流體相。流體的流動會對礦物的結晶和堆積產生影響。流體可以攜帶礦物顆粒一起流動，改變礦物的分布。當流體向上流動時，可能會將底部的礦物顆粒帶到巖漿房的上部，使礦物在不同部位堆積。流體的流動還會影響巖漿的成分和溫度分布。由于流體的溶解和擴散作用，巖漿中的某些成分可能會被帶到不同的區域，導致巖漿成分的不均勻性。這種成分的不均勻性會影響礦物的結晶順序和堆積方式。流體的溫度與巖漿的溫度可能存在差異，流體的流動會導致巖漿溫度的局部變化，進而影響礦物的結晶過程。巖漿房內的溫度、壓力、流體流動等動力學過程相互作用，共同影響著哈旦遜侵入雜巖夾帶堆晶的形成。這些過程的復雜性和多樣性，使得堆晶的形成機制變得十分復雜，需要綜合考慮多個因素才能深入理解。六、與區域構造演化的關系6.1構造背景分析哈旦遜侵入雜巖形成時期的區域構造背景對于理解其成因和演化具有至關重要的意義。東準噶爾北部地區處于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊的交匯部位，在漫長的地質歷史時期，經歷了復雜的板塊運動和構造演化。在哈旦遜侵入雜巖形成之前，該區域經歷了加里東運動和早期海西運動。加里東運動使得元古界地層發生褶皺和變質，奠定了區域構造的基礎。早期海西運動則導致了古生代地層的強烈變形和巖漿活動。在這一時期，區域內可能存在洋殼俯沖作用，洋殼向大陸板塊之下俯沖，導致地幔物質部分熔融，形成的巖漿上升侵位，形成了一系列的火山巖和侵入巖。從區域地層分布來看，泥盆系中廣泛發育的火山巖和碎屑巖，可能就是這一時期構造活動的產物。火山巖的巖石類型多樣，包括玄武巖、安山巖等，其地球化學特征顯示出與俯沖帶巖漿活動相關的特點，如富集大離子親石元素，虧損高場強元素等。隨著板塊運動的繼續，在哈旦遜侵入雜巖形成時期，區域構造背景可能發生了重要轉變。有研究認為，此時可能處于板塊碰撞的晚期階段，或者是碰撞后的伸展階段。在板塊碰撞晚期，地殼物質受到強烈擠壓，發生變形和隆升。這一過程中，地殼深部的巖石受到高溫高壓作用，發生部分熔融，形成的巖漿上升侵入到地殼淺部，形成哈旦遜侵入雜巖。從區域構造變形特征來看，該時期的褶皺和斷裂構造十分發育。褶皺構造以緊閉褶皺為主，軸面傾向西北，傾角較陡，反映了強烈的構造擠壓作用。斷裂構造主要有北東向和北西向兩組，北東向斷裂規模較大，延伸可達數千米，斷裂帶內巖石破碎，發育有斷層角礫巖和糜棱巖，表明斷裂活動具有較強的脆性和韌性變形特征。這些構造變形可能與板塊碰撞過程中的應力作用有關。如果處于碰撞后的伸展階段，區域內的構造應力場發生改變，由擠壓轉變為伸展。在伸展背景下，地殼深部的巖石圈減薄，地幔物質上涌，導致地殼物質部分熔融，形成巖漿。巖漿沿著斷裂帶上升侵位，形成侵入雜巖。從區域巖漿活動特征來看，哈旦遜侵入雜巖的形成可能與這種伸展背景下的巖漿活動密切相關。侵入雜巖的巖石類型多樣，包括石英二長巖、二長巖、花崗閃長巖等，其地球化學特征顯示出殼幔混合的特點，這可能是由于在伸展背景下，地幔巖漿與地殼物質發生了強烈的相互作用。綜合區域地層、構造和巖漿活動等多方面的證據，可以初步判斷哈旦遜侵入雜巖形成時期的區域構造背景較為復雜，可能處于板塊碰撞晚期向碰撞后伸展階段的過渡時期。這一構造背景的轉變對哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶的形成產生了重要影響，控制了巖漿的起源、演化和侵位過程。6.2對區域構造演化的指示意義哈旦遜侵入雜巖及其夾帶堆晶作為區域地質演化的重要記錄者，對區域構造演化具有多方面的指示意義。從巖漿源區特征來看，其殼幔混合的特點反映了區域構造環境的復雜性。如前文所述，哈旦遜侵入雜巖的同位素組成顯示出既有地幔物質的貢獻，又受到地殼物質的混染。這種殼幔混合的巖漿源區可能與板塊碰撞過程中地殼物質的俯沖、折返以及地幔物質的上涌有關。在板塊碰撞帶，洋殼俯沖至地幔深部，導致地幔物質部分熔融，形成的巖漿在上升過程中與俯沖的地殼物質發生相互作用，從而形成殼幔混合的巖漿源區。這表明在哈旦遜侵入雜巖形成時期，該區域可能處于板塊碰撞的構造環境中，板塊的相互作用導致了殼幔物質的混合和巖漿的產生。結晶分異作用和同化混染作用也為區域構造演化提供了重要線索。結晶分異作用導致了不同巖石類型的形成，反映了巖漿在演化過程中的物理化學條件變化。在區域構造演化中，結晶分異作用可能與地殼的伸展或擠壓有關。在伸展構造環境下，地殼變薄，地幔物質上涌，巖漿在上升過程中經歷結晶分異作用，形成不同類型的侵入巖。而在擠壓