中亚造山带是世界上最大的显生宙增生型造山带，其增生方式不仅有侧向增生，也有明显的垂向增生。垂向增生的表现形式主要为大量的幔源岩浆活动，对幔源岩浆活动的时空分布、成分特征及其变化规律的研究是认识中亚造山带增生演化过程的重要手段，也是了解在造山带演化过程中地幔源区成分变化的重要窗口。东天山和北山地区与幔源岩浆有关的晚古生代镁铁-超镁铁岩体颇为发育，且已构成我国继金川之后最重要的镍铜矿产基地，这已成为研究该区的垂向增生过程和地幔源区性质的重要解剖对象。

地质与地球物理研究所固体矿产资源研究室造山带与成矿作用课题组博士后苏本勋与合作导师秦克章研究员对东天山和北山地区的晚古生代镁铁-超镁铁杂岩体进行了系统的年代学总结（图1）和Sr-Nd-Hf-O同位素填图工作（图2）。研究结果显示：(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i在中天山最低，其南北两侧的觉罗塔格和北山均较高；ε_Nd(t)值则是中天山最高，向南北两侧逐渐变低，并具有亏损地幔和富集地幔II混合的趋势；从北向向由觉罗塔格经中天山到北山，锆石的ε_Hf(t)和δ¹⁸O值分别表现为降低和升高的趋势；锆石的Hf模式年龄也显示自北向南变老的特征。这些同位素变化特征表明东天山和北山地区晚古生代时期的地幔成分具有高度不均一性。详细的岩石学和地球化学研究表明这种地幔成分的不均一性是由俯冲作用的改造所引起的，且在不同地区改造程度不同。他们认为北山地区的地幔源区遭受了南天山洋俯冲作用的改造，觉罗塔格地区的地幔经历了来自准噶尔洋向南俯冲作用的改造，而中天山地区的地幔则先后经历了南天山洋和准噶尔洋俯冲作用的改造。这种俯冲作用引起地幔成分不均一性的现象可能在整个中亚造山带都很普遍。

 图1：东天山-北山晚古生代镁铁-超镁铁岩体的时空分布

图2：东天山-北山晚古生代镁铁-超镁铁岩体的Sr-Nd-Hf-O同位素填图

该研究成果近期已发表在国际知名的岩石学期刊Lithos上（Su et al. Subduction-induced mantle heterogeneity beneath Eastern Tianshan and Beishan: Insights from Nd-Sr-Hf-O isotopic mapping of Late Paleozoic mafic-ultramafic complexes. Lithos. 2012, 134-135: 41-51）。

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