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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。古生代晚期强烈的玄武岩喷发、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。在古生代造山阶段向中新生代陆内阶段转换过程中，壳幔相互作用特征及其演化，是探索中亚造山带演化过程的关键科学问题。本文选取新甘交界红柳河地区火山岩及碳酸盐岩为研究对象，进行了地质特征、年代学、岩石学以及地球化学特征等方面的研究，阐述古生代晚期北山地区镁铁一超镁铁岩岩浆演化和壳幔相互作用过程，并通过对沉积于频繁的火山活动事件间歇的碳酸盐岩进行碳氧稳定同位素分析，来讨论北山地区古生代晚期火山作用对外生环境造成的影响与响应。
新疆东部一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。
新甘交界红柳河地区二叠纪火山岩主要以与灰岩互层的形式产出，局部发育枕状玄武岩。研究剖面属于红柳河群红柳村组，其玄武岩的激光Ar-Ar年龄为280-300Ma，主要岩石地球化学特征为低全碱(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，LREE相对于HREE富集。其中SiO2含量为44.71％～49.27％，Mg＃为42.4～52.4，(87Sr/86Sr)i为0.703834～0.706819，(143Nd/144Nd)i为0.518861～0.5121220，εNd(t)为-3.01～3.67。玄武岩微量元素、稀土元素和Sr-Nd同位素均显示出与OIB性质相似的特征。其弱富集的不相容元素和轻稀土元素，显示出源区富集的特点。而Zr/Nb(14.63)和Th/U(2.83)则指示岩浆中可能有少量循环原始地幔和亏损地幔物质的加入。综合对比北山南部柳园地区二叠纪玄武岩源区特征，认为红柳河地区早二叠世OIB型玄武岩主要来源于晚古生代裂谷带下伏已被不同程度改造的富集地幔。
红柳河剖面大部分碳酸盐岩以与玄武岩互层的形式产出，少量充填于枕状玄武岩间的空隙中。碳酸盐岩样品的δ13C值变化于-2.8‰～4.0‰之间，δ18O值变化于-20.6‰～-10.3‰之间；其中与玄武岩互层的灰岩δ13C和δ18O平均值分别为3.2‰和-14.2‰；枕状玄武岩间充填的灰岩δ13C和δ18O平均值分别为-0.7‰和-18.2‰。可见相对于火山活动平静时期，火山爆发时期形成的碳酸盐岩的碳氧同位素组成明显偏负，表明强烈的火山爆发所产生的大量幔源低值碳，是使同期沉积的碳酸盐岩碳氧同位素组成偏负的主要原因。因此，通过对沉积于火山活动平静期和火山活动激烈期的碳酸盐岩碳氧同位素的研究，提出海盆火山作用是古生代晚期北山地区区域环境变化的主要控制因素。