白云鄂博地區(qū)早前寒武紀(jì)基底巖漿作用和變質(zhì)作用：鋯石SHRIMP U-Pb定年和LA-MC-ICPMS Hf同位素分析*

董春艷 馬銘株 頡頏強 章雨旭 萬渝生**

1.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心，北京 1000372.中國地質(zhì)科學(xué)院，100037 北京

白云鄂博由于發(fā)育超大型REE-Nb-Fe礦床而倍受地質(zhì)學(xué)家關(guān)注，賦存REE-Nb-Fe礦的白云鄂博群不整合于早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底之上。范宏瑞等(2010)、劉健等(2011)對白云鄂博地區(qū)變質(zhì)基底進(jìn)行了研究，獲得新太古代和古元古代鋯石年齡，揭示出古元古代晚期構(gòu)造熱事件的存在。但是，該區(qū)基底巖石出露不多，已獲得變質(zhì)基底年代學(xué)數(shù)據(jù)很少，還未見鋯石Hf同位素分析結(jié)果報道，制約了對華北克拉通北緣早前寒武紀(jì)形成演化歷史及白云鄂博群與超大型REE-Nb-Fe礦形成背景的認(rèn)識。在前人工作基礎(chǔ)上，本文對白云鄂博地區(qū)變質(zhì)基底巖石開展了鋯石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素分析，并對有關(guān)問題進(jìn)行了討論。

1 地質(zhì)背景

陰山地塊是華北克拉通西部重要地質(zhì)單元，其南側(cè)與孔茲巖帶相鄰(Zhaoetal., 2005)。陰山地塊早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底主要由新太古代晚期表殼巖和TTG組成(簡平等，2005; Jianetal., 2012; Maetal., 2013a, b, 2014a, b)，此外，新太古代早期TTG巖石在局部地區(qū)也被識別出來(董曉杰等, 2012; 馬銘株等，2013)。雖然新太古代晚期構(gòu)造熱事件被廣泛識別出來，但古元古代晚期構(gòu)造熱事件僅有零星記錄(Jianetal., 2012; Maetal., 2013a; 馬銘株等，2013; 范宏瑞等，2010)。白云鄂博位于華北克拉通北緣，緊鄰中亞造山帶，是陰山地塊的主要組成部分。白云鄂博地區(qū)主要出露白云鄂博群、白堊系地層以及晚古生代巖漿巖。不整合于白云鄂博群之下的早前寒武紀(jì)基底巖石出露很少，主要分布在寬溝背斜核部、白云鄂博東南、東礦南側(cè)和西礦東南側(cè)等地(圖1b)，在南部黑腦包地區(qū)也有存在(圖1a)。早前寒武紀(jì)基底所見巖石主要包括糜棱巖化花崗質(zhì)片麻巖、片麻狀花崗閃長巖、片麻狀閃長巖、黑云片麻巖等，巖石遭受角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)，局部存在深熔作用改造。獲得巖漿鋯石年齡2.59Ga和2.03Ga，變質(zhì)鋯石年齡1.89～1.95Ga(Wangetal., 2002；范宏瑞等，2010；劉健等，2011)。

2 樣品特征

本文對5個早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底巖石樣品進(jìn)行了鋯石SHRIMP U-Pb定年，采樣位置見圖1a和圖1b。

2.1 古元古代中期片麻狀奧長花崗巖

樣品(BY1301，41°49′39.1″N、110°01′16.6″E)采自東礦東北～3km的寬溝背斜核部，該處片麻狀花崗巖的出露面積相對較大(圖1b)。巖石變形強，片麻理發(fā)育(圖2a, b)，片麻理走向近東西向，近于直立。巖石中存在較小的表殼巖包體。片麻狀奧長花崗巖主要由石英(50%)和斜長石(48%)組成，還有少量黑云母(2%)(圖3a)。石英大多呈條帶狀分布，具波狀消光，一些呈細(xì)粒集合體分布，為強烈變形及重結(jié)晶作用產(chǎn)物。斜長石普遍遭受強烈蝕變，僅局部有聚片雙晶殘余。存在少量黑云母，發(fā)生綠泥石化。

2.2 古元古代中期片麻狀英云閃長巖

樣品(BY1303，41°49′11.9″N、110°00′40.8″E)采自寬溝背斜核部，距離BY1301西南約1km(圖1b)。白云鄂博群與變質(zhì)基底巖石不整合接觸，樣品采自不整合面之下30m處。巖石野外特征與BY1301類似，但變形更弱(圖2c, d)。巖石由石英(47%)、斜長石(45%)和黑云母(8%)組成，與樣品BY1301相比，蝕變更弱，具有聚片雙晶的斜長石碎斑還有更多保留(圖3b)。黑云母呈細(xì)片狀集合體分布，綠色-淺黃色多色性，還有少量棕色無解理黑云母存在。

2.3 古元古代晚期片麻狀二長花崗巖

樣品(BY1327，41°47′02.5″N、109°59′0.6″E)采自東礦南側(cè)～2km一鐵軌邊(圖1b)。該處以片麻狀二長花崗巖為主，巖石遭受強烈變質(zhì)變形，呈條帶狀，局部具有深熔特征。樣品BY1327采自相對均勻的巖石露頭(圖2e, f)。巖石由斜長石(26%)、微斜長石(24%)、石英(46%)和少量黑云母(4%)組成(圖3c, d)。由于強烈變形和深熔作用改造，許多石英和石英+長石呈條帶狀細(xì)粒集合體分布。不但斜長石，微斜長石也遭受不同程度蝕變。一些斜長石碎斑中可見聚片雙晶。

2.4 新太古代早期片麻狀英云閃長巖

樣品(BY1331，41°45′37.6″N、109°59′39.26″E)采自白云鄂博東南～3km(圖1b)。巖石遭受強烈變形，局部發(fā)育深熔成因的淺色條帶(圖2g，h)。見細(xì)粒石榴黑云斜長片麻巖包體(圖2g)。片麻狀英云閃長巖由斜長石(45%)、石英(43%)和黑云(12%)母組成(圖3e, f)。巖石中存在石英+長石細(xì)粒集合體，與淺色條帶對應(yīng)；黑云母呈棕色，部分解理消失，以集合體形式呈團塊狀或長條狀分布，與其他礦物接觸界線彎曲。它們?yōu)樯钊圩饔卯a(chǎn)物。

圖1 白云鄂博地區(qū)地質(zhì)圖(a，據(jù)章雨旭等，2012；b，據(jù)范宏瑞等，2010修改)Fig.1 Geological map of Bayan Obo-Heinaobao area (a, modified after Zhang et al., 2012; b, modified after Fan et al., 2010)

2.5 新太古代晚期片麻狀閃長巖

樣品(BY1307，41°37′40.4″N、110°09′49.1″E)采自白云鄂博鎮(zhèn)東南～25km黑腦包地區(qū)(圖1a)。所采樣品均勻(圖2i)，但附近巖石遭受深熔作用改造或有外來物質(zhì)帶入而具條帶狀構(gòu)造(圖2j)。片麻理走向近東西，近于直立。片麻狀閃長巖由斜長石(40%)、石英(5%)、角閃石(40%)和黑云母(15%)組成(圖3g, h)。斜長石大多發(fā)生綠簾石化和絹云母化。角閃石具黃綠色-綠色多色性，黑云母具黃色-深綠色多色性，角閃石和黑云母定向分布，構(gòu)成片麻理。局部存在細(xì)粒鉀長石和石英，還有一些不透明礦物存在。

3 分析方法

SHRIMP U-Pb 鋯石定年在北京離子探針中心SHRIMP A 儀器上完成。測年方法和原理見Williams (1998)。鋯石定年為5 組掃描。一次離子流O2-強度為4nA，束斑為30μm。標(biāo)準(zhǔn)鋯石SL13 (U 含量為238×10-6) (Williams, 1998) 和TEMORA (年齡為417Ma) (Blacketal., 2003)用于未知樣品U 含量標(biāo)定和年齡校正。標(biāo)準(zhǔn)樣TEM 和待測樣之比為 1:3～1:4。數(shù)據(jù)處理采用SQUID 和ISOPLOT 程序(Ludwig, 2001) 。實測204Pb 用于普通鉛校正。單個數(shù)據(jù)點誤差為1σ，加權(quán)平均年齡誤差為95%置信度。

鋯石Lu-Hf同位素分析在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心實驗測試室完成，分析點位置與鋯石測年位置相同。儀器為Thermo Fisher Neptune 型多接受電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)和193nm氟化氬準(zhǔn)分子激光器(NEW WAVE 193nm FX)。分析時激光束斑直徑為 50μm，激光剝蝕時間為26s，激光能量密度為10～11J/cm2，頻率為8～10Hz。儀器運行條件、詳細(xì)分析流程和數(shù)據(jù)校正方法見耿建珍等(2011)。測定過程中，標(biāo)準(zhǔn)GJ-1的176Hf/177Hf平均值為0.281983±0.000014 (2σ，n=53)，與推薦的176Hf/177Hf值在誤差范圍內(nèi)一致(0.282008±0.000025；侯可軍等，2007)。

4 鋯石定年結(jié)果

4.1 古元古代中期片麻狀奧長花崗巖(BY1301)

鋯石多呈長柱狀，部分為等軸狀，陰極發(fā)光下具有核-邊結(jié)構(gòu)(圖4a, b)。核部鋯石具振蕩環(huán)帶，由于遭受不同程度重結(jié)晶，部分核部鋯石的環(huán)帶變得模糊或消失。邊部變質(zhì)鋯石無環(huán)帶或具微弱環(huán)帶。共對14顆鋯石進(jìn)行了16個數(shù)據(jù)點分析(表1)。7個位于震蕩環(huán)帶成分域的數(shù)據(jù)點的U含量和Th/U比值分別為104×10-6～455×10-6和0.24～1.49。數(shù)據(jù)點靠近和諧線分布，但207Pb/206Pb年齡值范圍存在較大變化，為2009～2200Ma(圖5a)。我們傾向于認(rèn)為，207Pb/206Pb年齡最大的數(shù)據(jù)點(8.1MA)的年齡(2200Ma，圖5a)最接近于巖漿鋯石年齡，其余數(shù)據(jù)點年齡變年輕與后期構(gòu)造熱事件改造有關(guān)，盡管鋯石的巖漿環(huán)帶結(jié)構(gòu)仍有保留。9個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的U含量和Th/U比值分別為234×10-6～807×10-6和0.00～0.27，其中8個集中分布數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為1937±9Ma (MSWD=1.4)(圖5a)。

表1 白云鄂博地區(qū)早前寒武紀(jì)基底巖石的鋯石SHRIMP U-Pb年齡

續(xù)表1

圖2 白云鄂博地區(qū)早前寒武紀(jì)基底巖石野外照片(a、b)古元古代中期片麻狀奧長花崗巖(BY1301)，寬溝背斜；(c、d)古元古代中期片麻狀英云閃長巖(BY1303)，寬溝背斜；(e、f)古元古代晚期片麻狀二長花崗巖(BY1327)，東礦南側(cè)～2km；(g、h)新太古代早期片麻狀英云閃長巖(BY1331)，白云鄂博東南～3km；(i、j)新太古代晚期片麻狀閃長巖(BY1307)，黑腦包Fig.2 Field photos of rocks from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area(a, b) Middle Paleoproterozoic gneissic trondhjemite (BY1301), Kuangou anticline; (c, d) Middle Paleoproterozoic gneissic tonalite (BY1303), Kuangou anticline; (e, f) Late Paleoproterozoic gneissic monzogranite (BY1327), ～2km south of the Eastern Orebody; (g, h) Early Neoarchean gneissic tonalite (BY1331), ～3km southeast of Bayan Obo town; (i, j) Late Neoarchean gneissic diorite (BY1307), Heinaobao

4.2 古元古代中期片麻狀英云閃長巖(BY1303)

鋯石呈柱狀或等軸狀，陰極發(fā)光下具有核-邊結(jié)構(gòu)(圖4c, d)。大部分核部鋯石具有振蕩環(huán)帶或板狀環(huán)帶，遭受不同程度重結(jié)晶作用改造。邊部鋯石組成均勻。共在17顆鋯石上分析了20個數(shù)據(jù)點(表1)。12個核部巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的U含量和Th/U比值分別為82×10-6～266×10-6和0.24～0.72，207Pb/206Pb年齡值范圍為1942～2072Ma，年齡偏低與重結(jié)晶改造有關(guān)。其中8個集中分布的數(shù)據(jù)點207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2034±13Ma (MSWD=1.4)(圖5b)。8個邊部變質(zhì)鋯石分析，U含量和Th/U比值分別為270×10-6～506×10-6和0.01～0.18，由于一次流部分打到核部鋯石，數(shù)據(jù)點13.1ME+MA的Th/U比值(0.18)偏高，其他數(shù)據(jù)點的Th/U比值均小于0.05。其中6個數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為1929±11Ma (MSWD=0.41)(圖5b)。

4.3 古元古代晚期片麻狀二長花崗巖(BY1327)

鋯石呈柱狀，陰極發(fā)光下具有核-邊結(jié)構(gòu)(圖4e, f)。核部鋯石具振蕩環(huán)帶或板狀環(huán)帶，個別核部巖漿鋯石中包有外來鋯石(繼承或捕獲鋯石，圖4f中的顆粒7)。邊部變質(zhì)鋯石普遍較窄。共在13顆鋯石上進(jìn)行了14個數(shù)據(jù)點分析(表1)。10個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的U含量和Th/U比值分別為347×10-6～819×10-6和0.15～0.37，其中7個集中分布數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為1890±13Ma (MSWD=2.0)(圖5c)。4個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的U含量和Th/U比值分別為575×10-6～1527×10-6和0.04～0.15，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為1870±10Ma (MSWD=1.6)(圖5c)。外來鋯石7.1C的U含量和Th/U比值分別為721×10-6和0.45，207Pb/206Pb年齡為2103Ma(圖5c)。

4.4 新太古代早期片麻狀英云閃長巖(BY1331)

鋯石呈柱狀或近等軸狀，陰極發(fā)光下具核-邊結(jié)構(gòu)(圖4g, h)。核部巖漿鋯石具密集振蕩環(huán)帶或板狀環(huán)帶，但遭受不同程度重結(jié)晶改造。由于流體作用影響，一些核部鋯石中有白色網(wǎng)脈體形成，從相互關(guān)系看，流體作用發(fā)生在邊部變質(zhì)鋯石形成之前，并表明邊部變質(zhì)鋯石為新生變質(zhì)鋯石，它們無環(huán)帶或具有微弱環(huán)帶。共在15顆鋯石上進(jìn)行了15個數(shù)據(jù)點分析(表1)。7個核部巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的U含量和Th/U比值分別為65×10-6～693×10-6和0.23～1.00，其中3個位于或接近諧和線的年齡最大數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2627±12Ma (MSWD=2.5)(圖5d)。數(shù)據(jù)點5.1ME的成分域顯示重結(jié)晶特征(圖4g中的顆粒5)，其U含量和Th/U比值分別為199×10-6和0.14，207Pb/206Pb年齡為2514Ma。其他7個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的U含量和Th/U比值分別為257×10-6～943×10-6和0.00～0.06，207Pb/206Pb年齡值范圍為1843～1884Ma，它們構(gòu)成不一致線的上交點年齡為1864±12Ma (MSWD=1.3)(圖5d)。數(shù)據(jù)點14.1ME位于具板狀環(huán)帶的成分域(圖4h)，但Th/U比值和年齡與其他古元古代晚期變質(zhì)鋯石十分類似，很可能，變質(zhì)鋯石域只位于表面(現(xiàn)在所磨出的面)巖漿鋯石域之下很小的距離，一次流實際剝蝕出的是變質(zhì)鋯石成分域物質(zhì)。

4.5 新太古代晚期片麻狀閃長巖(BY1307)

鋯石呈短柱狀或等軸狀。陰極發(fā)光下鋯石具核-邊結(jié)構(gòu)(圖4i, j)。核部鋯石普遍具有扇形結(jié)構(gòu)或組成均勻，具有遭受高級變質(zhì)作用改造的鋯石的結(jié)構(gòu)特征。部分核部鋯石仍保留不同程度的振蕩環(huán)帶，但U-Pb同位素體系已不同程度重置。一些核部鋯石存在白色鑲邊。邊部鋯石組成均勻。共在11顆鋯石上進(jìn)行了13個數(shù)據(jù)點分析(表1)。所有數(shù)據(jù)點的Th/U比值都很低 (0.02～0.17)，與許多變質(zhì)鋯石組成特征類似。諧和圖上數(shù)據(jù)點大致可劃分為兩組(圖5e)。一組年齡為古元古代早期，鋯石大都存在不同程度鉛丟失，位于諧和線上1個數(shù)據(jù)點(1.1ME)的207Pb/206Pb年齡為2469±6Ma。另一組年齡為古元古代晚期， 其中2個位于諧和線上的數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為1893±12Ma (MSWD=0.0) (圖5e)。數(shù)據(jù)點2.1ME位于鋯石核部，附近成分域顯示環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖4i)，但其組成和年齡都與古元古代晚期變質(zhì)鋯石類似，顯示了鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)在三維空間上的復(fù)雜性。數(shù)據(jù)點5.1ME位于具環(huán)帶結(jié)構(gòu)的成分域(圖4j中的顆粒5)，207Pb/206Pb年齡為1996Ma，盡管數(shù)據(jù)點位于諧和線上，但該年齡無地質(zhì)意義，為原巖漿鋯石U-Pb同位素體系部分重置的結(jié)果。由于遭受兩次構(gòu)造熱事件強烈改造，未能獲得該巖石樣品的巖漿鋯石年齡。

圖3 白云鄂博地區(qū)早前寒武紀(jì)基底巖石巖相學(xué)照片(a)古元古代中期片麻狀奧長花崗巖(BY1301)，寬溝背斜；(b)古元古代中期片麻狀英云閃長巖(BY1303)，寬溝背斜；(c、d)古元古代晚期片麻狀二長花崗巖(BY1327)，東礦南側(cè)～2km；(e、f)新太古代早期片麻狀英云閃長巖(BY1331)，白云鄂博東南～3km；(g、h)新太古代晚期片麻狀閃長巖(BY1307)，黑腦包. Qtz-石英；Pl-斜長石；Bt-黑云母；Hbl-角閃石；Mic-微斜長石Fig.3 Photomicrographs showing petrographic features of rocks from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area(a) Middle Paleoproterozoic gneissic trondhjemite (BY1301), Kuangou anticline; (b) Middle Paleoproterozoic gneissic tonalite (BY1303), Kuangou anticline; (c, d) Late Paleoproterozoic gneissic monzogranite (BY1327), ～2km south of the Eastern Orebody; (e, f) Early Neoarchean gneissic tonalite (BY1331), ～3km southeast of Bayan Obo town; (g, h) Late Neoarchean gneissic diorite (BY1307), Heinaobao. Qtz-quartz; Pl-plagioclase; Bt-biotite; Hbl-hornblende; Mic-miclocline

圖4 白云鄂博地區(qū)早前寒武紀(jì)基底巖石鋯石陰極發(fā)光圖像

圖5 白云鄂博地區(qū)早前寒武紀(jì)基底巖石的鋯石SHRIMP U-Pb諧和圖(a)古元古代中期片麻狀奧長花崗巖(BY1301)，寬溝背斜；(b)古元古代中期片麻狀英云閃長巖(BY1303)，寬溝背斜；(c)古元古代晚期片麻狀二長花崗巖(BY1327)，東礦南側(cè)～2km；(d)新太古代早期片麻狀英云閃長巖(BY1331)，白云鄂博東南～3km；(e)新太古代晚期片麻狀閃長巖(BY1307)，黑腦包Fig.5 Concordia diagrams of SHRIMP U-Pb data of zircons from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area(a) Middle Paleoproterozoic gneissic trondhjemite (BY1301), Kuangou anticline; (b) Middle Paleoproterozoic gneissic tonalite (BY1303), Kuangou anticline; (c) Late Paleoproterozoic gneissic monzogranite (BY1327), ～2km south of the Eastern Orebody; (d) Early Neoarchean gneissic tonalite (BY1331), ～3km southeast of Bayan Obo town; (e) Late Neoarchean gneissic diorite (BY1307), Heinaobao

5 鋯石Hf同位素分析結(jié)果

鋯石Hf同位素分析結(jié)果見表2和圖6。

表2 白云鄂博地區(qū)早前寒武紀(jì)基底巖石的鋯石Hf同位素

續(xù)表2

圖6 白云鄂博地區(qū)早前寒武紀(jì)基底巖石的鋯石年齡-εHf圖解(a)古元古代中期片麻狀奧長花崗巖(BY1301)，寬溝背斜；(b)古元古代中期片麻狀英云閃長巖(BY1303)，寬溝背斜；(c)古元古代晚期片麻狀二長花崗巖(BY1327)，東礦南側(cè)～2km；(d)新太古代早期片麻狀英云閃長巖(BY1331)，白云鄂博東南～3km；(e)新太古代晚期片麻狀閃長巖(BY1307)，黑腦包；(f)所有樣品數(shù)據(jù)點Fig.6 Age vs. εHfdiagrams for zircons from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area(a) Middle Paleoproterozoic gneissic trondhjemite (BY1301), Kuangou anticline; (b) Middle Paleoproterozoic gneissic tonalite (BY1303), Kuangou anticline; (c) Late Paleoproterozoic gneissic monzogranite (BY1327), ～2km south of the Eastern Orebody; (d) Early Neoarchean gneissic tonalite (BY1331), ～3km southeast of Bayan Obo town; (e) Late Neoarchean gneissic diorite (BY1307), Heinaobao; (f) data from all samples

古元古代中期片麻狀奧長花崗巖(BY1301)的7個巖漿鋯石Hf同位素分析，εHf(t)(t=2200Ma)為0.52～8.06(圖6a)，tDM2(CC)(Hf)(兩階段模式年齡)為2274～2738Ma。9個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的εHf(t)(t=1937Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為-1.83～1.93(圖6a)和2256～2393Ma。

古元古代中期片麻狀英云閃長巖(BY1303)的12個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的εHf(t)(t=2034Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為-17.20～8.58(圖6b)和2112～3697Ma，6個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的εHf(t)(t=1929Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為-4.99～0.87(圖6b)和2509～2870Ma。

古元古代晚期片麻狀二長花崗巖(BY1327)的9個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的εHf(t)(t=1890Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為 -5.47～-3.76(圖6c)和2764～2870Ma；4個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的εHf(t)(t=1870Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為-6.04～-1.59(圖6c)和2615～2890Ma。

新太古代早期片麻狀英云閃長巖(BY1331)的7個巖漿鋯石Hf同位素分析，εHf(t)(t=2627Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為3.57～8.36(圖6d)和2587～2881Ma。變質(zhì)鋯石分為兩期，1個新太古代晚期變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的εHf(t)(t=2514Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為-2.47和3163Ma，7個古元古代晚期變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的εHf(t)(t=1864Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為-11.57～-5.27(圖6d)和2838～3225Ma。

新太古代晚期片麻狀閃長巖(BY1307)無巖漿鋯石，但記錄了兩期變質(zhì)鋯石年齡。4個古元古代早期變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的εHf(t)(t=2469Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為0.67～3.80(圖6e)和2745～2936Ma，5個古元古代晚期變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的εHf(t)(t=1893Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為-7.33～-0.27(圖6e)和2551～2987Ma。

6 討論

6.1 新太古代巖漿作用

采自白云鄂博東南的片麻狀英云閃長巖(BY1331)巖漿鋯石年齡為2627±12Ma，代表了原巖形成時代。該樣品距范宏瑞等(2010)的糜棱巖化花崗片麻巖樣品(06B196)北約200m。在06B196樣品中，LA-ICP-MS方法獲得206Pb/238U加權(quán)平均年齡2588±15Ma，被解釋為變質(zhì)熱事件年齡記錄。不過，盡管鋯石遭受變質(zhì)重結(jié)晶作用強烈改造，但巖漿環(huán)帶仍有保留，數(shù)據(jù)點沿諧和線有較大范圍分布，使得加權(quán)平均年齡的MSWD高達(dá)45。此外，LA-ICP-MS技術(shù)對結(jié)構(gòu)和成因復(fù)雜鋯石的定年存在一定局限性。由于激光剝蝕程度較深，雖然在所觀察的面上定年位置具有巖漿鋯石的結(jié)構(gòu)特征，但其下部很短距離可能就成為變質(zhì)鋯石域，所獲得的年齡為混合年齡(Kr?neretal., 2014)。我們推測范宏瑞等(2010)報道的糜棱巖化花崗片麻巖(06B196)的原巖形成年齡與本文的片麻狀英云閃長巖樣品的一致，鋯石年齡大的變化很可能是不同構(gòu)造熱事件疊加的緣故?！?.6Ga巖漿作用僅在華北克拉通中部和東部的中條、鶴壁和魯西等地區(qū)被識別出來(陸松年等，2008； Zhengetal., 2012；張瑞英等，2012；Wanetal., 2014)。它們在白云鄂博地區(qū)的發(fā)現(xiàn)，擴大了在華北克拉通的分布范圍，對于探討華北克拉通新太古代階段地質(zhì)演化具有重要意義。片麻狀閃長巖(BY1307)取自黑腦包地區(qū)，由于遭受后期強烈改造，未獲得巖漿鋯石年齡，但存在2.47Ga變質(zhì)鋯石年齡記錄，而變質(zhì)鋯石具有較低的εHf(t)值，所以，巖石應(yīng)形成于新太古代，很可能形成于新太古代晚期。這一研究不僅豐富了新太古代巖石類型，還擴大了研究區(qū)新太古代巖石分布區(qū)?！?.5Ga不同類型侵入巖在南部固陽地區(qū)廣泛分布(簡平等，2005; Jianetal., 2012; Maetal., 2013a, b, 2014a, b)。該區(qū)古元古代中晚期變質(zhì)花崗質(zhì)巖石中存在～2.5Ga和～2.9Ga外來鋯石(劉健等，2011)，蓋層白云鄂博群和腮林忽洞群中存在大量～2.5Ga碎屑鋯石，最古老碎屑鋯石年齡為3.1Ga(馬銘株等，2014；Liuetal., 2017)，也表明研究區(qū)及鄰區(qū)早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底中太古宙(包括中太古代)物質(zhì)的廣泛存在。新太古代晚期巖漿作用在華北克拉通西部地區(qū)(包括陰山地塊、孔孔茲巖帶和鄂爾多斯地塊)普遍存在(Maetal., 2012; Maetal., 2013a; Zhangetal., 2015; 徐仲元等，2015)，實際上，新太古代晚期巖漿構(gòu)造熱事件在整個華北克拉通都十分強烈，是華北克拉通不同于其他許多克拉通的一個重要標(biāo)志(Zhai and Santosh, 2011; Zhao and Zhai, 2013; Wanetal., 2015)。

新太古代早期片麻狀英云閃長巖(BY1331)巖漿鋯石的εHf(t)值為3.57～8.36，具新生陸殼Hf同位素組成特征。新太古代晚期片麻狀閃長巖(BY1307)無巖漿鋯石，年齡為2469Ma的變質(zhì)鋯石的εHf(t)值為0.67～3.80，如果它們繼承了原巖漿鋯石的Hf同位素組成特征，表明其形成過程中可能遭受到新太古代早期陸殼物質(zhì)影響。

6.2 古元古代中晚期(1.9～2.2Ga)巖漿作用

范宏瑞等(2010)和劉健等(2011)在寬溝背斜變質(zhì)基底的正片麻巖中獲得2018±15Ma和2029±54Ma巖漿年齡。在范宏瑞等(2010)的06B170樣品中，巖漿鋯石遭受變質(zhì)重結(jié)晶作用改造，數(shù)據(jù)點沿諧和線有一定分布范圍，看來也與古元古代晚期構(gòu)造熱事件影響有關(guān)，巖漿鋯石的真實年齡可能還要更大一些。我們在寬溝背斜獲得2個片麻狀英云閃長巖-奧長花崗巖樣品(BY1301和BY1303)巖漿鋯石年齡分別為～2200Ma和2034±13Ma，在東礦南側(cè)獲得1個片麻狀二長花崗巖樣品(BY1327)巖漿鋯石年齡為1890±13Ma，所以，白云鄂博地區(qū)廣泛存在古元古代中晚期巖漿作用。

古元古代中晚期片麻狀花崗質(zhì)巖石(BY1301、BY303)巖漿鋯石的εHf(t)存在較大變化(-17.20～8.58；圖6)，變質(zhì)鋯石與巖漿鋯石Hf同位素組成類似，表明巖石形成過程中地幔添加和殼內(nèi)再循環(huán)都起了重要作用。古元古代晚期片麻狀二長花崗巖(BY1327)巖漿鋯石εHf(t)為-5.47～-3.76，變質(zhì)鋯石與巖漿鋯石Hf同位素組成類似，表明二長花崗巖為殼內(nèi)再循環(huán)產(chǎn)物。

6.3 新太古代晚期-古元古代早期(2.47～2.51Ga)變質(zhì)作用

從CL圖上看，片麻狀英云閃長巖(BY1331)中5.1ME的成分域由巖漿鋯石變質(zhì)重結(jié)晶形成，Th/U比值為0.14，207Pb/206Pb年齡為2514Ma，該年齡有可能為新太古代晚期構(gòu)造熱事件的年齡記錄，也可能是古元古代晚期變質(zhì)作用使其U-Pb同位素體系不完全重置造成的。片麻狀閃長巖(BY1307)記錄了2469Ma和1893Ma變質(zhì)鋯石年齡，這是白云鄂博地區(qū)首次在同一樣品中獲得新太古代晚期-古元古代早期和古元古代晚期兩個不同時代的構(gòu)造熱事件年齡記錄。馬銘株等(2014)在白云鄂博地區(qū)白云鄂博群和腮林忽洞群的碎屑鋯石中分別獲得了2.48～2.49Ga和2.46～2.58Ga的源區(qū)變質(zhì)年齡。所以，白云鄂博及鄰區(qū)也發(fā)育新太古代晚期-古元古代早期構(gòu)造熱事件，與華北克拉通其它許多地區(qū)十分類似(Wanetal., 2012及其中參考文獻(xiàn))。由于古元古代晚期構(gòu)造熱事件強烈影響，古元古代早期(2469Ma)變質(zhì)鋯石年齡也可能是新太古代晚期鋯石U-Pb同位素體系部分重置的結(jié)果(萬渝生等，2020)。

6.4 古元古代晚期(1.86～1.94Ga)變質(zhì)作用

古元古代晚期變質(zhì)作用與變形作用、深熔作用、巖漿作用一道，構(gòu)成華北克拉通重要的早前寒武紀(jì)構(gòu)造熱事件，導(dǎo)致華北克拉通最終克拉通化。在白云鄂博變質(zhì)基底中，范宏瑞等(2010)在2個巖石樣品中獲得1.89～1.91Ga變質(zhì)鋯石年齡，本文的5個巖石樣品均記錄了古元古代晚期(1.86～1.94Ga)變質(zhì)鋯石年齡。古元古代晚期變質(zhì)鋯石在白云鄂博群和腮林忽洞群的碎屑沉積巖中也被廣泛識別出來(馬銘株等, 2014; Zhongetal., 2015; Liuetal., 2017)。無疑，白云鄂博及鄰區(qū)早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底普遍遭受了古元古代晚期構(gòu)造熱事件強烈改造。陰山地塊在古元古代晚期完成最終克拉通化，剛性化的變質(zhì)基底在中元古代進(jìn)入伸展構(gòu)造體制，沉積白云鄂博群，形成超大型REE-Nb-Fe礦。

6.5 與孔茲巖帶對比

白云鄂博為陰山地塊的重要組成部分。陰山地塊的南側(cè)為呈近東西向分布的孔茲巖帶(Zhaoetal., 2005)。陰山地塊與孔茲巖帶早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底對比對于認(rèn)識西部早期地質(zhì)歷史具有重要意義。在陰山地塊，存在～2.5Ga表殼巖系和不同類型侵入巖(簡平等，2005; Jianetal., 2012; Maetal., 2013a, b, 2014a, b)，發(fā)育新太古代晚期-古元古代早期和古元古代晚期變質(zhì)作用(范宏瑞等, 2010; 劉健等, 2011; Jianetal., 2012)，這些都與孔茲巖帶十分類似。最為重要的是，與孔茲巖帶一樣，陰山地塊本身(至少是局部)也卷入了古元古代晚期構(gòu)造熱事件，顯示出類似的早前寒武紀(jì)地質(zhì)演化特征，所以，用來劃分孔茲巖帶和陰山地塊的下濕濠斷裂對于早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底可能并不具有重要的分區(qū)意義，但是，相對于陰山地塊，孔茲巖帶遭受了古元古代晚期構(gòu)造熱事件更強烈改造，地殼抬升也更高。

古元古代中晚期巖漿作用近年來在華北克拉通越來越多的地區(qū)(包括大青山、集寧、涼城、呂梁、懷安、五臺山、阜平、贊皇、魯山、膠東、遼南等)被識別出來(Liuetal., 2012; Pengetal., 2012a, b及其中參考文獻(xiàn))，古元古代晚期構(gòu)造熱事件在華北克拉通廣泛存在(Kr?neretal., 2006; Wanetal., 2006, 2013; 翟明國和彭澎, 2007; Zhaoetal., 2010; Huetal., 2012; Maetal., 2012; Dongetal., 2014; Liuetal., 2014)。在有關(guān)華北克拉通古元古代晚期構(gòu)造格局的研究中，這些都需要得到考慮。

7 結(jié)論

(1)白云鄂博地區(qū)存在～2.6Ga巖漿事件，這是除中條、鶴壁和魯西外，在華北克拉通發(fā)現(xiàn)的又一個存在新太古代早期巖漿事件的地區(qū)。與華北克拉通許多地區(qū)一樣，白云鄂博地區(qū)發(fā)育古元古代中晚期(1.9～2.2Ga)巖漿作用。

(2)新太古代TTG巖石的巖漿鋯石具新生陸殼Hf同位素組成特征。古元古代中晚期片麻狀花崗質(zhì)巖石的巖漿鋯石Hf同位素組成表明，巖石形成過程中地幔添加和殼內(nèi)再循環(huán)都起了重要作用。

(3)白云鄂博地區(qū)早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底經(jīng)歷了新太古代晚期-古元古代早期(2.47～2.51Ga)和古元古代晚期(1.86～1.94Ga)構(gòu)造熱事件。后者是華北克拉通早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底特征之一。

(4)陰山地塊與孔茲巖帶具有類似的早前寒武紀(jì)地質(zhì)演化歷史。

致謝楊淳和甘偉林制作了鋯石樣品靶，周麗芹和車曉超進(jìn)行了鋯石陰極發(fā)光照相，劉建輝和李寧保障了SHRIMP儀器正常工作；鋯石標(biāo)準(zhǔn)由Ian Williams 和Lance Black博士提供；研究過程中得到了范宏瑞研究員的多方面支持和幫助；范宏瑞研究員和一個匿名評審人提出的修改意見對論文質(zhì)量的提高起了重要作用；在此一并對他們深表感謝。

謹(jǐn)以此文敬祝沈其韓院士百歲大壽，祝先生健康長壽！