新疆西天山阿吾拉勒西段群吉萨依地区大量出露早二叠世乌郎组火山岩,是铜铁矿床的重要赋矿围岩,查明火山岩的岩性特征和空间分布特征,对乌郎组火山岩的形成年代、形成过程、构造背景和演化机制等开展研究就显得格外重要,通过该套火山岩的研究可为该地区晚古生代构造演化以及相关矿床成因的研究提供基础资料。本文在前人研究工作的基础上,在阿吾拉勒西段群吉萨依地区选取合适的地质剖面对乌郎组火山岩开展系统的野外地质观察、岩相学研究,并在此基础上进行系统的主微量元素及Sr-Nd同位素和锆石LA-ICP-MS U-Pb定年分析,探讨火山岩岩石源区及成因,阐明伊犁板块北缘早二叠世火山岩形成的构造背景及岩石圈深部动力学机制。(1)阿吾拉勒西段下二叠统乌郎组(P1w)为一套陆相中基性、酸性火山岩及碎屑岩建造,岩性为安山岩、英安岩、流纹岩、橄榄玄武岩、霏细岩、火山角砾岩、熔结凝灰岩、凝灰岩等非连续的一套火山岩系列,钙碱性为主,部分拉斑岩系列,具有典型的双峰式火山岩特征,为火山热液型铜矿赋矿层位(2)对乌郎组火山岩进行精确的锆石测年,乌郎组安山岩B504-7的LA-ICP-MS U-Pb锆石年龄为300±18Ma,两件流纹岩样品B203-2和B016-2的LA-ICP-MS U-Pb锆石年龄分别为290.9±3.3Ma和296.3±3.1Ma,而玄武岩B204-1并没有得出一个相对协和的年龄,根据野外观察和层位描述,这套双峰式火山岩大概是喷发于291-300Ma左右。(3)岩石学和地球化学数据表明群吉萨依玄武岩为亚碱性拉斑系列,而粗面安山岩和流纹岩属于高钾钙碱性系列,火山岩形成于后碰撞环境。双峰式火山岩系列中的中基性镁铁质岩浆很可能来源于受俯冲板块流体交代的岩石圈地幔,而流纹岩则来自新生下地壳上部角闪岩相条件下重熔玄武质岩浆,经过不同程度的分离结晶作用。(4)群吉萨依玄武岩的εNd(t)值为(+5.1-+6.9),而粗面安山岩的εNd(t)值为(+4.5-+4.9),流纹岩的εNd(t)值为(+1.8-+5.8),表明了相似的亏损岩浆源区,但是岩石地球化学性质显示粗面安山岩与玄武岩为同一源区,而与流纹岩源区不同,具有不同的Nd模式二阶段年龄。(5)群吉萨依双峰式火山岩可以被认为指示了后碰撞岩浆活动产物,前人研究认为北天山洋壳南向伊犁板块之下俯冲过程中,很可能在300-291Ma发生板片尾部的断离并导致上覆岩石圈板块处于伸展背景。笔者认为板片断离事件可以用来解释阿吾拉勒地区早二叠世乌郎组火山岩形成的深部机制,板片断离事件触发的幔源岩浆底侵作用一方面导致受俯冲板块流体交代的岩石圈地幔发生熔融,喷发出地表形成群吉萨依玄武岩和粗面安山岩,另一方面幔源岩浆底侵导致下地壳上部或中地壳下部玄武质岩石发生重熔,形成中-酸性岩浆,喷溢出地表形成群吉萨依流纹岩,造成研究区同期发生的双峰式火山岩的喷发。(6)阿吾拉勒西段群吉萨依地区乌郎组火山岩为来自地幔的岩浆,含有一定的Cu金属,火山岩本身不可能直接形成的矿床,但是通过后期构造岩浆-热液的作用会使得这些富矿地层中的金属元素发生迁移沉积成矿,在阿吾拉勒西段就有很多这种类型的后期热液矿床。同时,矿区内辉绿岩和石英钠长斑岩的矿体也说明本区来自地幔的岩浆在晚期形成了富集金属的岩浆。