3.7.1 铅同位素
诺尔特地区石炭纪火山岩铅同位素组成如表3-7所示，具有如下特点：①火山信昌宴岩的铅同位素组成变化较大，206Pb/204Pb为18.124～20.088,207Pb/204Pb为15.487～15.591,208Pb/204Pb为37.909～39.888。②在铅同位素构造模式图中火山岩铅同位素组成均位于造山带铅与地幔铅演化线之间（图2-6）。③计算得到的铅同位素模式年龄，在阿克提什坎地区为负值，反映出异常铅的特点；而在托格尔托别地区，火山岩铅同位素模式年龄为267.62Ma，与成岩年龄相近，反映出具有正常铅演化的特点。
表3-7 诺尔特地区石炭纪火山岩铅同素组成
表3-7 诺尔特地区石炭纪火山岩铅同素组成
测试单位：中国地质科学院地质研究所。
上述火山岩铅同位素组成特点反映了本区火山岩铅同位素演化的复杂性。但是铅的来源应以壳源为主，同时有幔源铅的影响。反映火山岩成岩物质来源以壳源物质为主，又有幔源物质的参与。
3.7.2 锶同位素
诺尔特地区石炭纪火山岩的初始87Sr/86Sr为0.70896～0.71012（表3-8），锶初始比值较高而变化范围略小。其值范围在大陆火山岩的高值范围内，并且大于大陆火山岩锶初始比值的平均值0.70577（Faure,1986）。
表3-8诺尔特地区石炭纪火山岩Sr、Nd同位素组成
表3-8诺尔特地区石炭纪火山岩Sr、Nd同位素组成
测试单位：中国地质科学院地质研究所。
大陆火山岩，特别是长英质火山岩的初始87Sr/86Sr不仅明显高于大洋火山岩和岛弧火山岩的初始87Sr/86Sr，而且变化范围也较大。大陆火山岩的形成，一方面可以是原始母岩浆受到地壳物质不同程度的混染，另一方面也可以是地壳岩石经部分熔融形成的。诺尔特地区滑银火山岩的成岩作用是以部分熔融迅模作用为主，在锶同位素演化图解中（Faure,1986）（图2-8），本区石炭纪火山岩投影于“玄武岩源区”与大陆壳增长线之间的区域，反映其物质来源中既有地壳成分又有地幔成分，而这主要取决于母岩浆源区的性质。
根据公式（Faure,1986）计算的区内石炭纪火山岩的地壳Sr组分百分含量fA值为52.1%～59.4%，平均56%，反映出壳幔混源的特点。
3.7.3 钕同位素
诺尔特地区石炭纪火山岩的147Sm/144Nd比值较小，范围在0.1042～0.1378;143Nd/144Nd值较大且变化范围小，为0.512347～0.512481；εNd（t）值范围在－1.79～＋0.19之间，多为接近于零值的负值，一方面反映了岩浆来源于陆壳，同时在ENd（t）-t图解中（图2-9）又接近于球粒陨石地幔线，与区内花岗岩的特点相似，说明εNd（t）值的这种特征是由于壳源与幔源物质混合的结果，同时也说明了火山岩与花岗岩源区物质性质的相似性。
计算得区内火山岩的钕模式年龄tDM范围在1082～1342Ma（表3-8），与区内花岗岩计算得到的钕模式年龄相似，同样的，这个年龄不能代表地壳的形成年龄，只能反映本区地壳形成年龄的最小值或壳幔组分的加权平均年龄。
对于不同类型的火山岩，其εNd（t）值是不相同的。大洋玄武岩，其平均εNd（t）值为10左右，其源区与整个地球的平均值（球粒陨石值）比较，强烈亏损大离子亲石元素，而且Nd、Sr同位素呈明显的负相关（White和Hofmann,1982）。A型岛弧火山岩εNd（t）值大于或等于6.0，平均为8.1，这种类型的岛弧火山岩来源于大离子亲石元素亏损的源区，在A型岛弧火山岩浆形成过程中，所卷入的地壳和地幔是大洋性质的，而大陆物质较少（Nohda,1984）;B型岛弧火山岩的钕同位素组成变化大，εNd（t）值为－9.1～＋9.1，这种类型岩浆是两个端元组分按不同比例的混合物，一个端元组分的钕同位素组成与大洋玄武岩的钕同位素组成相似，在化学成分上，亏损大离子亲石元素，另一个端元组分是富集大离子亲石元素，并具有负εNd（t）值的大陆壳物质，在不同的岛弧火山岩形成过程中，卷入的大陆壳物质的年龄、成分和数量是不同的。而大陆火山岩的平均εNd（t）值接近于零，与球粒陨石的εNd（t）相似。显然，本区火山岩的钕同位素组成特征与大陆火山岩相似。
根据钕同位素组成（表3-8）计算得本区石炭纪火山岩地壳Nd组分所占百分数fc值范围在46%～55.3%，平均为49%，反映在火山岩物质来源中既有地壳组分又有地幔组分。
3.7.4 氧同位素
诺尔特地区石炭纪火山岩的δ18O值较高，范围在12.0‰～13.1‰（表3-9）.各样品间δ18O值的差异较小，小于1.1‰。石炭纪火山岩主要为陆相酸性火山岩，属高18O火山岩，这种较高的δ18O值火山岩的形成主要与地壳物质的部分熔融作用有关。Matsuhisa等（1973）认为，如果火山岩的氧同位素组成的变化是由岩浆结晶分异作用引起的，那么其全岩δ18O值与岩浆固化系数SI值应呈明显的正相关。本区石炭纪火山岩的这种相关关系是不明显的。另外，对区内石炭纪火山岩的成岩机制的研究也证实其为地壳物质部分熔融作用的产物，火山岩的高18O值不是由于岩浆结晶分异或同化混染作用造成的，而在于源区物质的氧同位素组成。
表3-9 诺尔特地区石炭纪火山岩氧同位素组成
表3-9 诺尔特地区石炭纪火山岩氧同位素组成
测试单位：中国地质科学院矿床地质研究所。
另外，蚀变碎斑熔岩的δ18O（12.0‰）明显低于未蚀变的碎斑熔岩（12.2‰～13.1‰），是部分火山岩形成后与低180的大气降水热液发生晚期同位素交换的结果。
3.7.5 火山岩源岩成分的模拟
取Nd、Sr同位素计算的壳幔比值的平均值，本区石炭纪火山岩的源岩中地壳组分占51.1%，地幔组分占48.9%。取北阿尔泰震旦－寒武系中基性火山岩代表地幔端元，取砂岩平均成分（Wedepohl,1981）代表地壳端元，计算得到本区石炭纪火山岩源区岩石的成分（表3-10）。模拟计算结果表明本区石炭纪火山岩的源岩与区内花岗岩的源岩具有相似的特点，即源岩为地壳物质与先存地幔火山岩的混合物，岩浆由源岩经部分熔融作用形成。
表3-10 诺尔特地区石炭纪火山岩源岩成分的模拟计算结果 wB/%
表3-10 诺尔特地区石炭纪火山岩源岩成分的模拟计算结果 wB/%
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