中國東北地區(qū)泛非造山巖漿活動(dòng)的記錄:來自扎蘭屯地區(qū)銅山組碎屑鋯石年代學(xué)和Hf同位素的證據(jù)

張佳明, 徐 備, 2*, 顏林杰, 王炎陽

中國東北地區(qū)泛非造山巖漿活動(dòng)的記錄:來自扎蘭屯地區(qū)銅山組碎屑鋯石年代學(xué)和Hf同位素的證據(jù)

張佳明1, 徐 備1, 2*, 顏林杰1, 王炎陽1

(1.北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院, 造山帶和地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100871; 2.河北地質(zhì)大學(xué) 區(qū)域地質(zhì)與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 河北 石家莊 050031)

本文報(bào)道了內(nèi)蒙古扎蘭屯地區(qū)銅山組的碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)和Hf同位素分析結(jié)果, 首次發(fā)現(xiàn)中國東北地區(qū)記錄了泛非造山巖漿事件, 并探討了中國東北微陸塊的構(gòu)造歸屬。年代學(xué)研究表明: (1)扎蘭屯地區(qū)銅山組碎屑巖最年輕鋯石年齡峰值為569 Ma, 與泛非造山巖漿活動(dòng)(東、西岡瓦納大陸碰撞?拼貼事件)的時(shí)代一致; 其他3個(gè)峰期年齡為873 Ma、1847 Ma和2073 Ma, 與興安?艾力格廟地塊東北部的基底年齡相對(duì)應(yīng)。(2)鋯石Hf同位素顯示興安?艾力格廟地塊與松遼?渾善達(dá)克地塊新元古代早期年齡峰值(~900 Ma)的Hf()值有正有負(fù), 二階段模式年齡反映其是古元古代地殼再造的產(chǎn)物; 額爾古納地塊新元古代(~800 Ma)巖漿巖的Hf()值為正高值, 二階段模式年齡與形成年齡相近, 為中元古代地殼物質(zhì)再造的產(chǎn)物, 與興安?艾力格廟和松遼?渾善達(dá)克地塊的新元古代早期基底存在明顯差異。(3)興安?艾力格廟地塊和松遼?渾善達(dá)克地塊均記錄了泛非造山巖漿事件, 揭示其與岡瓦納大陸東北部存在親緣性。

銅山組; 碎屑鋯石年齡; 泛非造山運(yùn)動(dòng); 岡瓦納大陸; 中國東北微陸塊

0 引 言

中亞造山帶(CAOB)泛指介于東歐克拉通、西伯利亞克拉通、塔里木和華北克拉通之間的巨大增生型造山帶, 記錄了一系列微陸塊、海山和島弧的碰撞拼貼過程(圖1a; Windley et al., 2007)。微陸塊的來源及構(gòu)造性質(zhì)對(duì)于恢復(fù)CAOB的演化歷史非常重要, 已有研究認(rèn)為微陸塊來源有三種可能: ①從西伯利亞克拉通分裂開來(Kuzmichev, 2004; Turkina et al., 2007); ②從岡瓦納大陸北部分裂出來(Mossakovsky et al., 1993; Khain et al., 2003; Yang et al., 2011);③裂解自塔里木克拉通(Rojas-Agramonte et al., 2011; Han et al., 2011)。

中國東北地區(qū)是中亞造山帶的重要組成部分(圖1a), 已經(jīng)識(shí)別出四個(gè)重要的微陸塊, 即額爾古納地塊(EB)、興安?艾力格廟地塊(XAB)、松遼?渾善達(dá)克地塊(SHB)和佳木斯地塊(JB)(Zhou et al., 2011a, 2011b; Wu et al., 2011; 徐備等, 2014; Xu et al., 2015)。然而這些微陸塊的來源仍存在爭議, 一些學(xué)者識(shí)別出EB和JB上廣泛發(fā)育~500 Ma晚泛非期孔茲巖和EB上大量新元古代巖漿作用, 并將其與西伯利亞南部的Sayang-Baikal造山帶和Tuva地塊相對(duì)比, 認(rèn)為它們均具有西伯利亞板塊親緣性(Zhou et al., 2010, 2011a; Zhang et al., 2014)。另一些學(xué)者指出在澳大利亞東北部也識(shí)別出晚泛非期變質(zhì)事件, 根據(jù)JB與岡瓦納大陸東北具有相同的晚泛非運(yùn)動(dòng)記錄, 認(rèn)為它們來自于岡瓦納大陸東北(Wilde et al., 1997, 2003)。上述對(duì)晚泛非期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)記錄的研究也引發(fā)了對(duì)泛非運(yùn)動(dòng)完整演化過程的思考。

泛非運(yùn)動(dòng)是Kennedy (1964)提出的, 代表非洲大陸乃至整個(gè)岡瓦納大陸前寒武紀(jì)晚期?寒武紀(jì)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。其中岡瓦納大陸的匯聚包括三個(gè)階段, 分別為650~620 Ma的東非造山運(yùn)動(dòng)(Meert, 2003)、580~550 Ma 的Damara造山運(yùn)動(dòng)和550~530 Ma的Kuungan造山運(yùn)動(dòng)(Cawood et al., 2007; Gray et al., 2008)。雖然地質(zhì)和古地磁資料都支持東亞板塊與澳大利亞和/或印度板塊存在聯(lián)系, 但東亞地區(qū)中鮮有這三次造山運(yùn)動(dòng)的記錄(Zhao et al., 2018)。本文通過對(duì)內(nèi)蒙古扎蘭屯地區(qū)銅山組進(jìn)行的碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)和Hf同位素研究, 首次揭示興安?艾力格廟地塊泛非期(650~550 Ma)巖漿活動(dòng)的記錄, 并結(jié)合相鄰微陸塊的數(shù)據(jù), 討論了中國東北地區(qū)微陸塊的來源。

1 區(qū)域構(gòu)造背景與樣品

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

前人將中國東北地區(qū)自北向南劃分為額爾古納地塊(EB)、興安?艾力格廟地塊(XAB)和松遼?渾善達(dá)克地塊(SHB), 它們之間被兩條早?中古生代縫合帶所隔離(圖1b)。

額爾古納地塊位于中國東北地區(qū)西北側(cè), 基底由新元古代花崗巖和前寒武紀(jì)變質(zhì)巖組成。前寒武紀(jì)變質(zhì)巖包括興華渡口群和額爾古納河組。太平林場興華渡口群花崗質(zhì)片麻巖年齡為799±20 Ma(張麗等, 2013); 陸林林場興華渡口群兩個(gè)變質(zhì)巖的最小鋯石年齡峰值分別為767 Ma和794 Ma, 并且具有古元古代和中元古代的物源特征(Wu et al., 2012); 額爾古納河組形成于738~712 Ma, 碎屑鋯石年齡分布特征指示額爾古納地塊與西伯利亞克拉通存在親緣性(Zhang et al., 2014)。新元古代侵入體廣泛分布于額爾古納地塊, 大致可以分成四期, 分別是~851 Ma, ~792 Ma, ~762 Ma和~737 Ma, 形成于拉張伸展環(huán)境, 對(duì)應(yīng)于Rodinia超大陸裂解事件(Tang et al., 2013),包括碧水和滿歸地區(qū)927~792 Ma的花崗巖體(Wu et al., 2011), 太平川地區(qū)791.4±2.0 Ma的巨斑狀花崗巖(孫立新等, 2012), 滿洲里南部地區(qū)894~880 Ma的二長花崗巖(Gou et al., 2013)。

①據(jù)Xu et al., 2015及其引文; ②據(jù)Wu et al., 2018; ③據(jù)張超等, 2018。EB. 額爾古納地塊; XAB. 興安?艾力格廟地塊; SHB. 松遼?渾善達(dá)克地塊; NCC. 華北克拉通; XXS. 新林?喜桂圖縫合帶; AXHS. 艾力格廟?錫林浩特?黑河縫合帶; WJYS. 溫都爾廟?吉中?延吉縫合帶。

興安?艾力格廟地塊位于東北地區(qū)中部, 由東部的興安地塊和西部的艾力格廟地塊構(gòu)成。艾力格廟地塊東部為蘇尼特左旗和錫林浩特地區(qū), 向西與蒙古境內(nèi)的Hutag Uul地塊相連(Badarch et al., 2002)。Hutag Uul地塊已報(bào)道的兩個(gè)前寒武紀(jì)年齡為952± 8 Ma和916±8 Ma(Wang et al., 2001; Yarmolyuk et al., 2005)。最近, 在蘇尼特地區(qū)報(bào)道有中元古代花崗片麻巖年齡為1516±31 Ma和1391~1360 Ma, 在錫林浩特地區(qū)報(bào)道了1026~1005 Ma的變質(zhì)鋯石核部年齡。興安地塊位于黑河?嫩江一線以北, 其東北部報(bào)道了2個(gè)古元古代花崗巖(1837±5 Ma, 1741±30 Ma)、2個(gè)新元古代花崗巖(843±6 Ma, 767±4 Ma)和1個(gè)新元古代碎屑巖(949±7 Ma)。這些年代學(xué)結(jié)果顯示, 興安?艾力格廟地塊存在前寒武紀(jì)基底。

松遼?渾善達(dá)克地塊位于中國東北地區(qū)東南側(cè), 東部被松遼盆地覆蓋, 西部為渾善達(dá)克沙漠。在地塊南緣, 從鉆孔巖心中得到的變質(zhì)輝長巖、變質(zhì)閃長巖和火山角礫巖年齡分別為1808±21 Ma、1839± 7 Ma和1873±13 Ma(裴福萍等, 2006; 王穎等, 2006)。在東緣, 已經(jīng)識(shí)別出多期新元古代巖漿作用, 包括929~927 Ma、約917~911 Ma、~895 Ma、871 Ma和~841 Ma(Luan et al., 2017, 2019), 所報(bào)道的云母片巖碎屑鋯石年齡為821~720 Ma(權(quán)京玉等, 2013; 高福紅等, 2013; Wang et al., 2014)。在北緣, 齊齊哈爾地區(qū)具有新太古代晚期?古元古代早期和古元古代晚期的結(jié)晶基底, 包括1808±14 Ma的二長花崗巖(張超等, 2018)和2699±17 Ma的二長花崗巖(Wu et al., 2018)。而在西緣, 關(guān)于前寒武紀(jì)基底的證據(jù)比較少見。

研究區(qū)位于興安?艾力格廟地塊中部, 區(qū)內(nèi)發(fā)育泥盆系、奧陶系多寶山組和銅山組、前寒武系佳疙疸組及興華渡口群, 同時(shí)大面積分布晚古生代巖漿巖, 零星出露早古生代巖漿巖(圖2a)。銅山組呈NE-SW向斷續(xù)分布于扎蘭屯市西北部銅礦區(qū), 厚度約535 m, 可以分成上、下兩部分(圖2b)。下部以變質(zhì)粉砂巖為主, 夾變酸性熔巖, 上部以粉砂巖質(zhì)板巖為主, 夾大理巖(李仰春等, 2013)。

1.2 測試樣品

樣品(130912-02)采自扎蘭屯市西北部銅礦區(qū)銅山組底部的變質(zhì)粉砂巖, 坐標(biāo)為122°13′29″E, 48°17′20″N,具體位置見圖2a。樣品具塊狀構(gòu)造, 顆粒分選中等, 呈次圓狀?次棱角狀, 粒徑總體小于0.1 mm, 主要礦物成分為石英(50%)、長石(20%)、巖屑(10%)和基質(zhì)(20%), 具綠簾石化。

2 分析方法

2.1 鋯石U-Pb定年

樣品分選在廊坊誠信地質(zhì)技術(shù)服務(wù)有限公司完成。按照常規(guī)鋯石分選方法, 將原巖樣品破碎至100 μm左右, 先用磁法和重液分選, 然后在雙目顯微鏡下手工挑純鋯石顆粒, 制靶。測試前在北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和北京大學(xué)環(huán)境掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室完成透反射光和陰極發(fā)光(CL)照相。鋯石激光剝蝕等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)U-Pb同位素分析在北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成, 采用的激光束斑直徑為32 μm。采用Glitter軟件(ver.4.4.2, Macquarie University)處理數(shù)據(jù), Isoplot/Ex(3.0)(Ludwig, 2003)計(jì)算U-Pb諧和年齡, 制作圖表。

2.2 鋯石Hf同位素分析

鋯石Hf同位素分析在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心用激光剝蝕多接收器等離子質(zhì)譜(LA- MC-ICPMS)測定。儀器為美國Thermo Fisher公司生產(chǎn)的NEPTUNE, 配有9個(gè)法拉第杯接收器和4個(gè)離子計(jì)數(shù)器接收器。測試過程見耿建珍等(2011)。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

銅山組樣品鋯石U-Pb年齡測試結(jié)果見表1, 代表性鋯石顆粒的CL圖像見圖3。

樣品130912-02中鋯石均呈自形?半自形, 粒徑在50~150 μm, 鋯石長寬比介于1∶1~2∶1之間, Th/U值介于0.13~3.84之間, 多發(fā)育振蕩環(huán)帶, 為巖漿結(jié)晶鋯石(圖3)。樣品共選取75個(gè)測試點(diǎn)進(jìn)行U-Pb年代學(xué)分析, 所有測試點(diǎn)均分布在諧和線上及其附近(圖4a), 年齡范圍在435±7 Ma~2586±15 Ma, 主要有3個(gè)年齡組: 第一組532~640 Ma(=35), 峰值569 Ma; 第二組822~960 Ma(=20), 峰值873 Ma; 第三組1748~2077 Ma(=17), 峰值1847 Ma, 次級(jí)峰值2073 Ma(圖4b)。此外還有一顆435 Ma鋯石、一顆2277 Ma鋯石和一顆2586 Ma鋯石。

圖2 扎蘭屯地區(qū)地質(zhì)簡圖(a, 據(jù)1: 25萬扎蘭屯市幅地質(zhì)圖)和銅山組巖性柱狀圖(b, 據(jù)李仰春等, 2013)

表1 扎蘭屯地區(qū)銅山組變質(zhì)粉砂巖(130912-02)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果

續(xù)表1:

續(xù)表1:

實(shí)線圓表示年齡測試點(diǎn)位, 虛線圓表示Hf同位素測點(diǎn)位置。

圖4 扎蘭屯銅山組變質(zhì)粉砂巖中鋯石U-Pb年齡諧和圖(a)和年齡頻譜圖(b)

3.2 鋯石Hf同位素

選取扎蘭屯銅山組變質(zhì)粉砂巖(130912-02)中57顆碎屑鋯石進(jìn)行Hf同位素分析, 分析結(jié)果見表2。

年齡為1799~2586 Ma的碎屑鋯石, 其176Hf/177Hf值介于0.281006~0.281701之間,Hf()值為–6.2~ +1.9, 二階段模式年齡為2609~3801 Ma; 年齡為822~960 Ma的碎屑鋯石, 其176Hf/177Hf值介于0.282199~0.282399之間,Hf()值有正有負(fù), 介于–2.5~+6.2之間, 二階段模式年齡為1585~2321 Ma; 年齡為532~640 Ma的碎屑鋯石, 其176Hf/177Hf值介于0.282194~0.282816,Hf()值有兩種類型, 一種是有正有負(fù), 介于–8.4~+3.0之間, 二階段模式年齡為1656~2658 Ma; 另一種都為高的正值, 介于+6.6~ +13.4之間, 二階段模式年齡為708~1347 Ma(圖5a)。

表2 扎蘭屯地區(qū)銅山組變質(zhì)粉砂巖(130912-02)中碎屑鋯石Hf同位素組成

續(xù)表2:

圖5 扎蘭屯地區(qū)銅山組變質(zhì)粉砂巖(130912-02)中碎屑鋯石的εHf(t)-年齡(a)和tDM2-年齡(b)圖解

4 討 論

4.1 碎屑鋯石源區(qū)及特征

對(duì)扎蘭屯銅山組粉砂巖的75顆碎屑鋯石的年齡頻譜圖(圖4b)顯示, 樣品具有3個(gè)特征年齡組: 第一年齡組為古元古代晚期, 年齡在1748~2077 Ma; 第二年齡組為新元古代早期, 年齡在822~960 Ma; 第三年齡組為新元古代晚期, 年齡在532~640 Ma。

第一個(gè)年齡組(1748~2077 Ma)和第二個(gè)年齡組(822~960 Ma)與興安?艾力格廟地塊東北段的特征年齡相符(圖6a、b)。興安?艾力格廟地塊東北部十七站地區(qū)出露新元古代和古元古代基底, 其主要年齡范圍在767~949 Ma和1741~1837 Ma(Wu et al., 2011; Zhou et al., 2011b; 孫立新等, 2013), 指示銅山組粉砂巖中這兩個(gè)年齡組來源于興安?艾力格廟地塊東北部基底巖石。這兩組碎屑鋯石的Hf()值有正有負(fù), 第一組Hf()為–3.3~+1.9, 二階段模式年齡為2609~3049 Ma, 第二組Hf()為–2.5~+6.2, 二階段模式年齡為1585~2321 Ma(圖5), 說明XAB東北段基底物質(zhì)是太古代和古元古代地殼再造的產(chǎn)物。

扎蘭屯銅山組數(shù)據(jù)引自本文和李仰春等, 2013; 興安–艾力格廟地塊(XAB)東北數(shù)據(jù)引自Zhou et al., 2011b; 孫立新等, 2013; 岡瓦納東北數(shù)據(jù)引自Rojas-Agramonte et al., 2011。

第三年齡組(532~640 Ma,=35)鋯石的CL圖像及其Th/U值(Th/U>0.2)特征均顯示其為巖漿結(jié)晶鋯石, 這在東北地區(qū)較為特殊, 因?yàn)樵搮^(qū)的幾個(gè)微陸塊(包括額爾古納地塊、興安?艾力格廟地塊和松遼?渾善達(dá)克地塊)并未發(fā)現(xiàn)此年齡段的巖體。而該年齡段的碎屑鋯石廣泛分布于岡瓦納陸塊(例如印度、以色列、非洲、澳大利亞、新西蘭、南美洲和南極洲), 對(duì)應(yīng)的巖漿活動(dòng)代表東、西岡瓦納陸塊匯聚的泛非造山運(yùn)動(dòng)(Kemp et al., 2006; Squire et al., 2006; Ravikant et al., 2011; Dhuime et al., 2012)。因此, 我們認(rèn)為該年齡組可能記錄了泛非造山運(yùn)動(dòng)事件的巖漿活動(dòng), 也暗示興安?艾力格廟地塊與岡瓦納陸塊可能存在關(guān)聯(lián)。該組碎屑鋯石的Hf()值可分成兩種類型: 一種Hf()值有正有負(fù), 為–8.4~+3.0, 與球粒隕石的Hf同位素組成類似, 二階段模式年齡為1656~2658 Ma; 另一種Hf()值為高的正值, 為+6.6~+13.4, 基本靠近虧損地幔演化線, 且與二階段模式年齡相近(表2), 表明其母巖既有新生地殼來源, 也有古元古代地殼再造的產(chǎn)物。

4.2 構(gòu)造意義

本次研究可以對(duì)中國東北微陸塊來源的爭議提出某種制約。大量數(shù)據(jù)表明, 550~650 Ma為東、西岡瓦納陸塊匯聚時(shí)期, 形成泛非造山帶, 該年齡的鋯石廣泛分布于岡瓦納大陸, 是特征年齡峰值(Squire et al., 2006; Kemp et al., 2006; Veevers and Saeed, 2008, 2011; Ravikant et al., 2011; Dhuime et al., 2012)。此外, 岡瓦納東北地區(qū)還具有900~1200 Ma的峰值和少量古元古代、太古代年齡峰值(圖7c)。

塔里木克拉通在~800 Ma時(shí)發(fā)育與大陸裂解相關(guān)的巖漿活動(dòng)(Xu et al., 2005; Zhang et al., 2006; Lu et al., 2008; Long et al., 2011), ~800 Ma是塔里木克拉通的特征年齡峰值(Han et al., 2011), 并含少量中元古代和古元古代年齡峰值(圖7e)。西伯利亞克拉通以具有太古代、而缺少中?新元古代鋯石為特征(圖7f; Gladkochub and Donskaya, 2009; Rojas-Agramonte et al., 2011)。

中國東北微陸塊雖然都發(fā)育新元古代年齡峰值, 但興安?艾力格廟地塊與松遼?渾善達(dá)克地塊的Hf()值有正有負(fù), 二階段模式年齡反映其為古元古代地殼再造的產(chǎn)物, 而額爾古納地塊的Hf()值為正高值(圖8a), 二階段模式年齡反映其代表中元古代地殼物質(zhì)再造的產(chǎn)物。此外, 興安?艾力格廟地塊與松遼?渾善達(dá)克地塊均發(fā)育古元古代基底, 而額爾古納地塊僅發(fā)育新元古代基底。上述特征說明興安?艾力格廟地塊、松遼?渾善達(dá)克地塊與額爾古納地塊存在明顯差異。

額爾古納地塊早前寒武紀(jì)巖漿巖和沉積巖鋯石年齡數(shù)據(jù)引自Zhou et al., 2011a; 孫立新等, 2012; Wu et al., 2012; 張麗等, 2013; Gou et al., 2013; Tang et al., 2013; Zhang et al., 2014。興安?艾力格廟地塊碎屑鋯石年齡數(shù)據(jù)引自本文(130912-02)和李仰春等, 2013。松遼?渾善達(dá)克地塊碎屑鋯石年齡數(shù)據(jù)引自Xu et al., 2013。塔里木克拉通前寒武紀(jì)巖漿巖和沉積巖鋯石年齡數(shù)據(jù)和西伯利亞克拉通南部巖漿巖和變質(zhì)巖鋯石年齡數(shù)據(jù)引自Rojas-Agramonte et al., 2011。岡瓦納大陸東北早古生代碎屑鋯石年齡數(shù)據(jù)引自Squire et al., 2006; Veevers and Saeed, 2008, 2011; Ravikant et al., 2011。藍(lán)色柱代表550~650 Ma特征年齡; 綠色柱代表~800 Ma特征年齡。

鋯石年齡譜圖對(duì)比顯示興安?艾力格廟地塊和松遼?渾善達(dá)克地塊明顯發(fā)育550~650 Ma年齡峰值, 以及少量新元古代早期和古元古代年齡峰值(圖7a、b), 與岡瓦納大陸東北部地區(qū)一致(圖7c)。Squire et al. (2006)通過碎屑鋯石研究認(rèn)為東、西岡瓦納匯聚后, 550~650 Ma巖漿鋯石通過沉積搬運(yùn)廣泛分布于岡瓦納東北部。同時(shí), 興安?艾力格廟地塊前寒武紀(jì)鋯石Hf同位素組成也與岡瓦納東北部相符(圖8b)。因此, 本文認(rèn)為興安?艾力格廟地塊和松遼?渾善達(dá)克地塊與岡瓦納東北陸塊一起記錄了泛非造山巖漿事件, 具有岡瓦納東北部親緣性; 而額爾古納地塊則僅顯示~800 Ma的峰值, 與塔里木克拉通一致(圖7d、e), 指其與塔里木克拉通密切關(guān)聯(lián)。

額爾古納地塊(EB)巖漿巖的Hf同位素?cái)?shù)據(jù)引自Tang et al., 2013; 興安?艾力格廟地塊(XAB)碎屑鋯石Hf同位素?cái)?shù)據(jù)引自本文樣品130912-02; 松遼?渾善達(dá)克地快(SHB)巖漿巖的Hf同位素?cái)?shù)據(jù)引自Luan et al., 2017; 張超等, 2018; 岡瓦納東北部(包括澳大利亞、南極洲和印度)沉積巖的數(shù)據(jù)引自Kemp et al., 2006; Ravikant et al., 2011; Dhuime et al., 2012及其文中所引文獻(xiàn)。

5 結(jié) 論

(1) 扎蘭屯銅山組碎屑鋯石年齡譜主要分為三期: 第一期古元古代晚期為1748~2077 Ma, 有兩個(gè)峰期年齡, 分別為1847 Ma和2073 Ma; 第二期新元古代早期為822~960 Ma, 峰期年齡為873 Ma, 這兩期碎屑鋯石來源于興安–艾力格廟地塊東北段; 第三期新元古代晚期為532~640 Ma, 峰期年齡為569 Ma, 可能記錄了東、西岡瓦納大陸碰撞–拼貼事件的巖漿活動(dòng), 即泛非造山運(yùn)動(dòng)。

(2) 鋯石Hf同位素顯示興安?艾力格廟地塊與松遼?渾善達(dá)克地塊新元古代早期年齡峰值(~900 Ma)的Hf()值有正有負(fù), 二階段模式年齡反映其是由古元古代地殼再造的產(chǎn)物, 而額爾古納地塊新元古代(~800 Ma)巖漿巖的Hf()值為正高值, 二階段模式年齡顯示其應(yīng)為中元古代地殼物質(zhì)再造的產(chǎn)物, 二者新元古代早期基底存在明顯差異。

(3) 通過與微陸塊潛在來源地區(qū)的對(duì)比, 興安?艾力格廟地塊與松遼–渾善達(dá)克地塊與岡瓦納東北部具有親緣性, 而額爾古納地塊與塔里木克拉通相關(guān)聯(lián)。

致謝:北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馬芳老師在鋯石年齡測試工作中提供了幫助, 感謝中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所郭鋒研究員和匿名審稿人提出了很多寶貴的修改意見, 在此表示衷心感謝！本文屬于IGCP 662項(xiàng)目的系列出版物。

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Magmatic Records of the Pan-African Orogeny in Northeast China: Evidence from Detrital Zircon Chronology and Hf Isotope of the Tongshan Formation in the Zhalantun Area

ZHANG Jiaming1, XU Bei1, 2*, YAN Linjie1and WANG Yanyang1

(1. MOE Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution, School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871, China; 2. Key Laboratory of Regional Geology and Mineralization, Hebei GEO University, Shijiazhuang 050031, Hebei, China)

This paper reports detrital zircon U-Pb dating and Hf isotopic compositions of the Tongshan Formation in Zhalantun, ??Inner Mongolia, and discusses the affinity of the microcontinents in the northeastern China. The chronological results show that: (1) the youngest zircon age peak of the Tongshan Formation clastic rocks is 569 Ma, which is consistent with the age of the Pan-African magmatism (the amalgamation of West and East Gondwana); the other three age peaks are 873 Ma, 1847 Ma and 2073 Ma, corresponding to the basement ages of the northeast Xing’an-Airgin Sum block (XAB). (2) The Early Neoproterozoic (. 900 Ma) zircon grains from the XAB and Songliao-Hunshandake block (SHB) have similarHf() values of –4.7 to +6.2, which reveals that the Neoproterozoic rocks in the two blocks were derived from the reworked Paleoproterozoic crust. In contrast, the Early Neoproterozoic (. 800 Ma) magmatic rocks in the Erguna block (EB) with positiveHf() values and young Hf model ages (1161 – 1735 Ma) were the products of the reworked Mesoproterozoic crust, which suggests that the early Neoproterozoic basement of the EB is significantly different from those of the XAB and SHB. The XAB and SHB recorded the Pan-African magmatic events, implying an affinity with the NE Gondwana continent.

Tongshan Formation; detrital zircon ages; Pan-African Orogeny; Gondwana continent; microcontinents of NE China

2019-09-26;

2020-02-03

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41672214)和中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(DD20189612、DD20190004)聯(lián)合資助。

張佳明(1994–), 男, 博士研究生, 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)。Email: jmzhang@pku.edu.cn

徐備(1954–), 男, 教授, 從事區(qū)域大地構(gòu)造方向研究。Email: bxu@pku.edu.cn

P597

A

1001-1552(2021)02-0356-014

10.16539/j.ddgzyckx.2021.02.007