本书已概略提及发育在红石山断裂带以北的雀儿山－英安山地区的钙碱性系列的火山岩。埃达克岩和TTG组合是一套较经典的岛弧类型火成组合，可为代表哈萨克斯坦板块向东天山－北山古陆系统之下俯冲的一种构造－岩石标志，归属上还应属东天山古陆系统陆缘增生地体的部分，而真正的板块构造缝合带还应在雀儿山－英安岛弧带以北的蒙古共和国境内。
对雀儿山－英安山或北山地区岛弧带位置问题，谢春林等（2009）曾专门撰文作过分析和讨论。主要论据和结论为：
（1）该地带不存在古老陆壳基底，主要由古生代一套活动型陆缘沉积相构成；
（2）中奥陶世－早石炭世的火山岩沉积岩系的地球化学特征，具板块俯冲带上的火山岛弧性质。含火山岩的重要时代地层可包括中奥陶世咸水湖组的安山岩、英安岩夹安山玄武岩和流纹岩组合，中－晚志留世公婆泉群的安山岩、流纹岩，英安岩夹少量玄武岩组合，早泥盆世大南湖组的英安岩和流纹岩组合，早－中泥盆世雀儿山群的安山玄武岩、安山岩－英安岩和同质凝灰岩组合，中泥盆世头苏泉组的安山岩流纹岩和少量玄武岩组合，早石炭世录条山组的安山岩、玻基玄武岩及流纹岩和少量玄武岩组合，早二叠世双堡塘组的基性火山岩组合等。总体上，发育在雀儿山－英安岩一带的火山作用相对以中酸性的安山岩、英安岩和流纹岩类为主，玄武岩类较少。
所见不同时代火山岩在岩石地球化学特征上（表2-7-1），除个别样品在AFM图中为拉斑玄武岩成分系列外，其余均落在钙碱性系列成分区内，并一致表现出一种从玄武岩（或安山玄武岩）－安山岩－英安岩－流纹岩向富碱低m/f 和B/S比值的成分演化趋势（图2-7-1）。这一特征在（Na2O+K2O)-SiO2-K20图解中，除中奥陶世咸水湖的玄武岩，泥盆纪的个别玄武岩或安山岩为碱性岩系或高钾－钾玄武岩成分系列外，其余不管是玄武岩、安山岩或是英安岩、流纹岩均在亚碱性岩系或低－中钾钙碱性成分系列范围（图2-7-2、2-7-3）。其成分特征完全与“岛弧火山岩有较多钙碱性火山岩，英安岩和流纹岩也可占相当数量”的特点相一致（张旗，1995）。
在稀土和微量元素地球化学特征上（表2-7-2）。所见从中奥陶世咸水湖组的玄武岩、英安岩组合到中泥盆世泥盆世头苏泉组的安山－流纹岩组合，其稀土与微量元素的丰度和球粒陨石标准化图式较一致地保持着一种逐渐过渡演变趋势是由一种具微弱正铕异常的平坦型到明显负铕异常的右倾富集型的稀土分配图式，一致的富Sr、K、Rb、Ba、Th等大离子亲石元素和相对亏损Zr、Hf、Y、Yb、er等高场强元素，以及一致的出现Nb、Ta谷等，完全展现出一种岛弧类型火山岩地球化学特征。
表2-7-1 北山雀儿山－英安山地区不同时代地层中火山岩主元素数据表 单位：%
图2-7-1 雀儿山－英安山地区不同时代火山岩w(Na2O+K2O)% -w(Ti-TFe-P2O5)%及m/f-B/s比值图解
（据1:25万红宝石幅区域地质调查报告，甘肃地调局，2004）
图2-7-2 甘肃北山雀儿山－英安山地区火山岩（Na2O+K2O)-SiO2图解（据Irvine etal,1971)
1—咸水湖组（O2）;2—公婆泉群（S1-2）;3—大南湖组（d1）;4—雀儿山群（d1-2）;5—头苏泉组（d2）
图2-7-3 雀儿山－英安岩地区不同时代火山岩REE分配模式（a）和微量元素蛛网图（b）（一）
图2-7-3 雀儿山－英安岩地区不同时代火山岩REE分配模式（a）和微量元素蛛网图（b）（二）
1—中奥陶统咸水湖组火山岩；2—中上志留统公婆泉群火山岩；3—下中泥盆统雀儿山群玄武岩、安山玄武岩；4—下中泥盆统雀儿山群安山岩；5—中泥盆统头苏泉组火山岩；6—下泥盆统大南湖组火山岩；7—下中泥盆统雀儿山群流纹岩
发育有俯冲消减洋壳有关的TTG 和埃达克岩的岛弧特征的火成构造组合。相对而言，所见这类岩石形成时代一般滞后于火山沉积作用。最早为早石炭世红石山北坡序列的角闪石英闪长岩、角闪英云闪长岩、角闪二长花岗岩和钾长花岗岩，最晚为三叠纪马鞍山、小草湖序列的石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩组合，其间还有晚石炭世－早二叠世的大鱼山、双沟山、四顶黑山系列和二叠纪干河梁序列。其中的大鱼山序列由闪长岩、角闪石英闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩和钾长花岗岩等岩石单元构成；双沟山序列为闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩组合；四顶黑山为石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩系列岩石组合；而二叠纪干河梁序列由石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩、钾长花岗岩等岩石单元构成（图2-7-4）。
另外，刘明强等（2007）研究的埃达克岩主要涉及晚石炭世到二叠纪的双沟山南、四顶黑山和干河梁序列的石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩；三叠纪的马鞍山、小草湖序列的二长花岗岩、花岗闪长岩，英云闪长岩和石英闪长岩等。实际上，具埃达克质成分的岩石还可包括部分火山岩类，如中奥陶世咸水湖组中的英安岩、中－晚志留世公婆泉群中的英安岩，以及中泥盆世头苏泉组中的安山岩等。这说明与俯冲洋壳板块有关的埃达克质岩石可从中奥陶世连续发育到三叠纪。
表现岩石地球化学特征上，最明显的特征是该区几乎缺少碰撞造山带中常见的S型花岗岩类，且除较晚时代（干河梁、马鞍山、小草湖）中少量的钾长花岗岩核二长花岗岩类的成分为高钾钙碱性的A型花岗岩类外（表2-7-3，图2-7-5、2-7-6），其余均为中钾钙碱Ⅰ型花岗岩（图1-7-5(a）、1-7-5(b）类，并大体与不同时代地层中的火山岩相似。稀土元素丰度和图式是一致的从平坦型到轻稀土富集的右倾型，负铕异常越来越明显；微量元素也以相对亏损高场强元素，而富集大离子亲石元素及出现Nb-Ta谷等（图2-7-7），显示出发育在该地域内的火山岩和中酸性侵入岩有相似源区成分特性，或者说，二者都源于同一成分源区岩石的局部熔融。这点，从Na-K-Ca成分图解中也可较清楚地表现出来（图2-7-8）。除部分二长花岗岩和钾长花岗岩的成分有向富钾方向演化趋势外，其余的闪长岩和石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和石炭－二叠纪序列的二长花岗岩，与不同时代地层中的安山岩、英安岩和流纹岩几乎都落于TTTG组合或奥长花岗岩成分范围。
表2-7-2 甘肃北山雀儿山－英安山地区不同时代地层中火山岩微量元素数据表 单位：×10-6
图2-7-4 甘肃北山雀儿山－英安山地区地质构造略图（据1:250000红宝石幅区调报告，2004修编）
1—第四系—新近系；2—白垩系—侏罗系；3—下二叠统双堡塘组；4—下石炭统白山组；5—下石炭统扫子山组：6—下石炭统绿条山组；7—中泥盆统头苏泉组：8—下中泥盆统雀儿山群；9—下泥盆统大南湖组；10 —中上志留统公婆泉群；11—中奥陶统咸水湖组；12—前长城系小红山片麻岩套；13—早三叠世小草湖序列；14—早三叠世马鞍山序列 15—中二叠世干河粱序列：16—晚石炭世—早二叠世四顶黑山序列：17—晚石炭—早二叠世双沟山南序列：18—晚石炭—早二叠世大鱼山序列；19—早石炭世红石山北坡序列；20—基性杂岩（辉长岩）体；21—超基性岩体：22—不整合接触界线；23—地质界线；24 断层（F1、F2—红石山断裂带；F2—四顶黑山—双沟山断裂）；Ⅰ—北山岛弧带；Ⅱ—白山晚古生代弧后盆地。
表2-7-3 甘肃北山雀儿山－英安山地区不同时代地层中火山岩主元素数据表 单位：×10-6
图2-7-5 雀儿山－黑鹰山地区中酸性火山岩和中酸性侵入岩成分
（a）雀儿山－黑鹰山地区中酸性火山岩和中酸性侵入岩wSiO2% -wK2O%成分图解（据Rober和Clemen,s1993)（b）雀儿山－英安山地区中酸性侵入岩Na2O-K2O成分图解（据Irvine etal.1971)1—二长花岗岩；2—钾长花岗岩；3 —英云闪长岩；4—花岗闪长岩；5—石英闪长岩；6—闪长岩
Pitcher(1983）曾提出过“Ⅰ型花岗岩产于火山弧（岛弧、活动陆缘）与壳－幔岩浆作用有关”的结论。而对TTG组合，目前认为它可以发育在岛弧环境，也可发育在大陆边缘环境。两者的差别主要是前者伴生有较多石英二长闪长岩和少量二长花岗岩，后者却相反（邓晋福，2004）。Johannes等（1996）汇总了众多有角闪岩脱水熔融产生的熔体组成（在0.69,0.8,1.0,1.5,1.6,2.0Ga条件下）得出“他们大体上为T1T2，有少量G1G2，……，但亦有少量石英标准矿物＜20，而相当于石英闪长岩和闪长岩，因此，自然界TTG常与石英闪长岩和闪长岩共生在一起”。按雀儿山－英安山地区所见不同时代中的中酸性侵入岩序列（石炭－三叠纪）中普遍存在或有较多数量的二长花岗岩和钾长花岗岩类岩石组合分析，更多方面同大陆边缘弧环境较近似。Condie(1982）也曾提到过“大陆边缘弧（科迪勒拉型）主要由TTG组合的大量安山岩和英安岩或Ⅰ型花岗岩类构成”。但不管是岛弧或大陆边缘弧的TTTG，它们都应源于一种玄武岩源，而且这种玄武岩源既可以是底侵的玄武岩类，也可以是俯冲洋壳板片的玄武岩（邓晋福等，2004）。不过，前已知该区是缺少古老陆壳基底的，这也就排除底侵玄武岩源的可能性。
图2-7-6 雀儿山—英安山地区中酸性侵入岩SiO2-K2O成分图解 （据Irvin eT al,1971)
1—红石山北坡序列；2 —大鱼山序列；3—双沟山南序列；4—四顶黑山序列；5—干河梁序列；6—马鞍山序列；7—小草湖序列
另一方面，所见埃达克岩类，除少数样品的岩石成分和特征值与王焰等（2000）报道的SL Helens山埃达克岩稍有差别外，同Defant等（1999）研究提出的“埃达克岩系指地球化学特征不同于正常弧安山岩－英安岩类，它是热的俯冲板片熔融产生的安山岩－英安岩－钠质流纹岩类的集合名词，并相当于高Al2O3的TTG组合”的基本特征相一致。王焰等（2000）也指出“埃达克岩不是地幔楔的部分熔融产生，而是消减板片直接部分熔融形成的：……，而消减板片主要具MORB特征的洋壳及少量深海沉积物组成。因此埃达克岩成分是中酸性的，不可能出现玄武岩”，并认为“它是俯冲作用开始的一种标志”。实验岩石学资料证明，蚀变玄武岩在高压（>IGPa）下经脱水并发生部分熔融可形成埃达克质岩浆（Srem,et al,1978;Ellis et al,1986;Rapp et al,1991;Holloway et al,1972）。这方面说明埃达克岩形成源区的MORB洋壳属性，另一方面提示，它确实是消减带上岛弧环境的一种特殊类型岩石组合。根据形成时限，这种随板块俯冲消减的MORB洋壳部分熔融作用，或者说被消减的洋壳残余，可从中奥陶世一致存在到三叠纪。这可由早石炭世红石山北坡序列一套富有角闪石类矿物的岩石出现所说明（Barbarin,1999）。
因此，雀儿山－英安山区不同时代火山岩和中酸性侵入岩类都应源于一种俯冲洋壳板片玄武岩的部分熔融。或者说，二者本来就是相同成分系列岩石的不同集合名词，它们都代表着一种与洋壳俯冲消减作用有关的岛弧带存在重要的岩石标志。
图2-7-7 北山雀儿山－英安山地区中酸性侵入岩（一）（a)REE分配模式
图2-7-7 北山雀儿山－英安山地区中酸性侵入岩（二）（b）和微量元素蛛网图
1—早石炭世红石山北坡序列；2 晚石炭－早二叠世大鱼山序列、3—晚石炭世－早二叠世双沟山南序列；4—晚石炭－早二叠世四顶黑山序列：5—中二叠世干河梁超单元；6—三叠纪马鞍山超单元；7—三叠纪小草湖超单元
图2-7-8 雀儿山－黑鹰山地区中酸性火山岩、侵入岩Na-Ca-K成分图解（图例同图2-5）
δ闪长岩；石英闪长岩；δr 英云闪长岩；δr 花岗闪长岩；ro斜长花岗岩；ηr二长花岗岩；r花岗岩；ξr钾长花岗岩；○英安岩和流纹岩；△安山岩
图2-7-9 甘肃北山地区构造单元划分（1-2级）示意图
Ⅰ—东天山古陆构造系统；I1—雀儿山－英安山岛弧带；Ⅰ2—白山晚古生代弧后盆地裂陷带；Ⅰ3—北山中央古陆断隆带；Ⅱ—塔里木古陆构造系统：Ⅱ1塔里木古陆缘裂谷裂陷带；Ⅱ2红柳园－大奇山－天纹晚古生代裂谷带；Ⅱ3—塔里木前陆基地带
表2-7-4 甘肃北山雀儿山－英安山地区不同时代地层中火山岩微量元素数据表 单位：×10-6
所见火山岩和中酸性侵入岩有随时代变新出现一种从不成熟岛弧－成熟岛弧－成熟大陆边缘弧的岩石类型组合和成分的演化趋势。有关这方面，按Miyashiro(1974）对岛弧和大陆边缘弧的火山岩系列的详细对比研究所得出的“不成熟岛弧以玄武岩和玄武安山岩（AB）为主，成熟岛弧以安山岩（A）和英安岩（D）为主，而成熟大陆岛弧则以安山岩（A）、英安岩（D）和流纹岩为主”的结论。所见雀儿山－英安岩地区的火山岩和中酸性侵入岩，似乎既有不成熟岛弧，也有成熟岛弧和成熟大陆边缘弧的综合性特征。实际上，按该地带恰处于古亚洲大洋南缘的特殊位置，它们分别恰好记录着古亚洲大洋从开始到消亡（寒武纪—二叠、三叠纪的整个发育和演化过程。具体说，中奥陶世的玄武岩、安山岩和部分英安岩组合，志留纪的安山岩、英安岩和部分玄武岩组合，可代表古亚洲大洋发育其间或开始闭合消亡的一种不成熟岛弧产物。特别中奥陶世咸水泉组中的碱性玄武岩的出现以及英安岩的埃达克质成分，似乎标志着开始闭合和初期消减的洋壳，还处于不成熟状态，而且还有深海沉积物同时被消减，从而出现具海山性质和富大离子活动性元素的碱性玄武岩和埃达克质的英安岩（李昌年，1992）。对这方面，Pearce等（1982）曾利用元素的活动性判别过不同构造环境的玄武岩，提出“岛弧处于板块消减带，大洋板块俯冲必然带着活动性元素的离子进入岛弧带下的地幔，使得该环境下形成的玄武岩较其它环境下形成的玄武岩更富活动性元素”。进入泥盆到早石炭世，所形成的是TTG组合和埃达克质的安山岩和英安岩为主，部分含玄武岩、流纹岩组合，显示一种古亚洲大洋发育晚期进入俯冲消亡阶段成熟岛弧的岩浆作用特性；至晚石炭－三叠纪，大洋闭合消亡进入大陆边缘弧演化过程，这由TTG和埃达克质中酸性侵入岩发育情况可说明。对含角闪石类矿物的钙碱性花岗岩（低钾高钙），Barbarin(1999）曾明确提出“与俯冲作用有关”的结论。
所见中酸性侵入岩在产出和分布上，有从北往南时代逐渐变新和岩石成分向高SiO2和K2O演化趋势，即从石炭－二叠纪的红石山北坡序列的闪长岩－石英闪长岩－英云闪长岩－花岗闪长岩－二长花岗岩为主的组合，到三叠纪马鞍山小草湖序列的花岗闪长岩－二长花岗岩为主的组合；成分从低－中钾钙碱性I型花岗岩类到高钾钙碱的A型花岗岩类等。在这方面，Pitcher(1993）曾总结过太平洋东岸科迪勒拉（包括安第斯）活动大陆边缘的火成组合成因，得出“向大洋一侧分布辉长岩－闪长岩－英云闪长岩－花岗闪长岩组合（主要是与地幔有关的源、包括洋壳），陆内一侧分布花岗闪长岩－花岗岩组合”，这同雀儿山－英安山地区岛弧带中的中酸性侵入岩的岩石类型组合和成分演化趋势有某些相似性。这就更加说明，雀儿山－英安山地区实属古亚洲大洋向南朝东天山古陆系统之下俯冲而发育在消减带上的岛弧带。
至于中酸性侵入岩的岩浆作用滞后俯冲作用的现象，邓晋福等（2004）认为“由于在俯冲阶段源区发育产生岩浆的热条件，俯冲洋壳和上覆地幔楔都比较（冷），地温达不到源岩的固相线温度（即起始熔融温度……在停止俯冲。洋壳闭合碰撞拼合一段时间后，由于某种原因（诸如陆内汇聚、软流圈上隆、断裂诱发等），改变了源区热状态，将地温提高到源区的初始熔融温度以上，使之部分熔融产生岩浆。这种岩浆在形成时间上滞后于俯冲作用，喷发于大陆环境，但在成分上却含有古俯冲洋壳和大洋岩石圈信息或称（俯冲带组分SZC），是古洋壳和古活动陆缘的历史见证）”。事实上，在雀儿山－英安山地区所见的这种中酸性岩浆侵入滞后于板块俯冲的现象，恰好是古亚洲大洋在南缘俯冲消亡过程中从岛弧转变为大陆边缘弧的最好例证。且按古陆系统隶属关系，该岛弧带应属东天山古陆系统北部陆缘增生地体的部分。这也就是说，哈萨克斯坦板块和东天山古陆系统的分界或缝合带，还应在雀儿山－英安山岛弧带以北的外蒙境内，其位置应紧贴岛弧带不远。