賀蘭山北段古元古代 S 型花崗巖巖石地球化學、鋯石 U-Pb年代學及其地質意義

劉金科，張道涵， 魏俊浩，付樂兵， 譚俊， 王大釗，施海鵬，王藝龍(.中國地質大學 資源學院，湖北 武漢，430074；2.寧夏地質工程院，寧夏 銀川，75002)

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賀蘭山北段古元古代 S 型花崗巖巖石地球化學、鋯石 U-Pb年代學及其地質意義

劉金科1,2，張道涵1， 魏俊浩1，付樂兵1， 譚俊1， 王大釗1，施海鵬1，王藝龍1
(1.中國地質大學 資源學院，湖北 武漢，430074；2.寧夏地質工程院，寧夏 銀川，750021)

摘要：對賀蘭山北段似斑狀花崗巖進行巖相學、巖石地球化學及鋯石 U-Pb 年代學進行研究，探討其成因機制及其源巖性質。研究結果表明：似斑狀花崗巖具有高物質的量比即n(Al2O3)/n(Na2O+K2O)(記為A/CNK，為1.18～1.29)、低 FeOt和 MgO 質量分數比即 w(FeO t)/w(MgO)(小于10)、低 P2O5(質量分數為 0.15%～0.22%)和高 K2O(質量分數為 5.09%～5.86%)的地球化學特征，屬于典型的強過鋁質 S 型花崗巖。巖石輕稀土富集，輕重稀土分異明顯([w(La)/w(Yb)]N=10.4～153.6)，具有明顯的Eu負異常(δ(Eu)=0.19～0.49)；同時，巖體富集大離子親石元素(LILE)K 和Rb，虧損高場強元素(HFSE)Nb，Ta，Zr，Hf和Ti等。似斑狀花崗巖與孔茲巖具有相似的微量和稀土元素地球化學特征，推斷其應為孔茲巖部分熔融的產物。較低的w(CaO)/w(Na2O)、較高的w(Rb)/w(Sr)和w(Rb)/w(Ba)暗示孔茲巖的原巖應為泥質巖或是以泥質巖為主的、成熟度較高的沉積巖，反映其當時的沉積環境應為被動大陸邊緣，而非活動大陸邊緣。似斑狀花崗巖 LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb 年齡為(1922±31)Ma，與孔茲巖帶內所記錄的1.92～1.90 Ga期間的巖漿?變質事件相吻合，可能反映了構造體制由碰撞擠壓到伸展的轉變。

關鍵詞：S型花崗巖；孔茲巖帶；賀蘭山北段；古元古代；地球化學；華北克拉通

華北克拉通是世界上最古老的克拉通之一，有38.5 億年的演化史[1]。ZHAO 等[2]將華北克拉通分為東部陸塊、中央碰撞帶及西部陸塊，西部陸塊又可細分為陰山地塊、鄂爾多斯地塊及其間的孔茲巖帶。近東西走向的孔茲巖帶，沿集寧—大青山—烏拉山—千里山—賀蘭山一線分布，主要由古元古代孔茲巖系、TTG片麻巖和不同性質花崗巖組成，被認為是其南部鄂爾多斯地塊與北部陰山地塊于2.0～1.9 Ga期間碰撞拼合的產物[2?5]。孔茲巖系主要由一套富鋁片麻巖、麻粒巖，石榴子石石英巖、長英質副片麻巖、鈣鎂硅酸鹽巖及大理巖等組成，其原巖通常被認為形成于穩定的大陸邊緣[6]，而 BARBEY 等[7?8]則認為其原巖同樣可以沉積于活動大陸邊緣。以陰山地塊與鄂爾多斯地塊之間的孔茲巖帶為例，多數學者認為其原巖形成于克拉通或被動大陸邊緣型盆地[2,9]，而 WAN 等[10?11]則認為其原巖應形成于活動大陸邊緣。孔茲巖原巖的沉積環境爭議主要是對其原巖性質不確定導致。在板塊拼合造山的過程中，中—下地殼巖石通常會經歷多期次的高級變質作用和部分熔融事件，形成了各種類型的變質巖、花崗巖和混合巖。不同的源巖性質會引起熔體組成的差異[12]，反之，熔體的地球化學特征可以揭示源巖性質。孔茲巖帶內廣泛分布的S型花崗巖被認為是陰山地塊與鄂爾多斯地塊拼合的背景下，孔茲巖部分熔融的產物[3?4,13?15]。因此，深入分析S型花崗巖的地球化學特征，可以了解孔茲巖原巖的性質，進而揭示其沉積環境。本文作者選取位于華北克拉通內孔茲巖帶最西端賀蘭山北段的S型花崗巖為研究對象，進行巖相學、地球化學、鋯石U-Pb年代學研究，分析其成因機制，探討孔茲巖原巖性質，以便為研究該區古元古代構造?巖漿演化研究提供參考。

1　區域地質背景

圖1所示為研究區大地構造位置和地質圖。孔茲巖帶位于華北克拉通西部陸塊，南北兩側分別為鄂爾多斯地塊和陰山地塊(圖1(a))。賀蘭山則位于孔茲巖帶最西端，是華北克拉通西北部典型的孔茲巖系出露區(圖1(b))，以出現大面積富鋁巖系(即賀蘭山群)和S型花崗巖為特征[2]。賀蘭山群主要由富鋁片麻巖、變粒巖組成，夾少量大理巖和鈣鎂硅酸鹽巖夾層，部分地段有基性麻粒巖透鏡體[16]。自下而上包括4個巖組，即禿魯根變粒巖?大理巖組、阿楞呼都格變粒巖組、柳樹溝片麻巖組和柳條溝組變粒巖組。這套巖石普遍經歷了中高級變質改造，黑云母、石榴子石、矽線石等特征變質礦物廣泛出現，局部地區可見紫蘇輝石，變質程度普遍達到角閃麻粒巖相，局部達到麻粒巖相。多數變質巖經歷了混合巖化改造，使巖石形成淺色礦物和暗色礦物各自集中的條帶，或出現大量不規則的淺色脈體[17]。

區內花崗質巖石出露廣泛，分布面積占1/3以上。耿元生等[17]將賀蘭山北段地區出露的花崗巖分為石榴子石花崗巖、斑狀—似斑狀花崗巖、片麻狀黑云母花崗巖、片麻狀變質閃長巖和黑云母花崗巖。石榴子石花崗巖是該區出露最廣的花崗巖，以中粗粒粒狀結構為主，塊狀至弱片麻狀構造，主要由斜長石、石英、微斜長石、黑云母和石榴子石組成。該類花崗巖相當于前人所稱的扣笨溝單元[16]。片麻狀黑云母花崗巖與變粒巖等變質表殼巖間層產出，許多地區均有出露。斑狀?似斑狀花崗巖主要出露在該地區的西部和東部，以較多的長石斑晶為特征，主要由斜長石、石英、微斜長石、黑云母和少量角閃石組成，部分地區含有一定數量的石榴子石。該類花崗巖相當于前人所稱的浩堯爾單元[16]。黑云母花崗巖主要出露在該區西部，多為片麻狀，主要由斜長石、微斜長石(條紋長石)、石英和黑云母組成，不含石榴子石和長石斑晶。片麻狀變質閃長巖主要在蒙果特一帶，曾被劃為蒙果特單元[16]。片麻狀閃長巖經過變質改造已成為黑云角閃斜長片麻巖，其變形較強，片麻理發育。

此外，該區還出露大量的輝綠巖脈侵入到孔茲巖和花崗巖中，走向以北西、近東西向為主，少數為近北東走向。具輝綠結構，主要有斜長石和普通輝石構成。該區輝綠巖的形成時代為約1.86 Ga。

圖1　研究區大地構造位置和地質圖(據文獻[2]修改)Fig.1　Tectonic location and geological map of study area

2　樣品描述

本文5件花崗巖樣品均為似斑狀花崗巖，采自牛頭溝東4～6 km范圍內(圖1(c))。圖2所示為研究區花崗巖野外地質特征及鏡下特征。似斑狀花崗巖與相鄰賀蘭山群(孔茲巖)之間呈漸變過渡關系(圖2(a))，暗示其屬原地或半原地重熔型花崗巖。似斑狀花崗巖呈灰?灰白色，塊狀—片麻狀構造，似斑狀結構。主要由石英、斜長石、鉀長石、黑云母、微斜長石和少量矽線石等組成(圖2(b)，2(c)和2(d))。其中斜長石占30%～ 35%(體積分數，下同)，主要呈大小不等的斑晶產出，多數斑晶粒度在5～15 mm，個別粒度可達3Cm左右。鉀長石為條紋長石，占10%～15%，粒度為0.5～3mm，半自形；石英占40%～45%，多呈粒狀，粒度為1～4 mm，他形結構；黑云母占 5%～10%，片狀，在單偏光下為鐵褐色。

3　分析方法

本文樣品的測試分析均在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室(GPMR)完成。主微量、U-Pb年齡分析結果分別如表1[18]和表2所示。

圖2研究區花崗巖野外地質特征及鏡下特征Fig.2Geological feature and photomicrographs of porphyritic granite from study area

表1　賀蘭山北段似斑狀花崗巖主量元素和微量元素分析結果Table1　Major and trace elementsCompositions of the porphyroid granite in Helanshan region

表2樣品B2127 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年數據Table1　LA-ICP-MS zircon U–Pb dating data for the sample B2127

本研究所用常量和微量元素分析樣品均經表面去皮清洗粉碎至粒徑為0.075 mm。全巖主量元素的分析根據國標GZB/T 4506—2010，采用濕化學方法進行分析。微量元素采用Agilent 7500a ICP-MS(電感耦合等離子體質譜)分析，樣品處理如下：先稱取粒徑為0.075 mm 巖石粉末 50 mg 于 Teflon 溶樣器中，然后采用Teflon 溶樣彈將樣品用 HF+HNO3在195 ℃條件下消解48 h，最后將120 ℃條件下蒸干除Si后的樣品用質量分數為2%的HNO3稀釋2 000倍定容于干凈的聚酯瓶。詳細的樣品消解處理過程分析精密度和準確度見文獻[19]。

鋯石樣品在廊坊區域地質礦產調查研究所實驗室利用標準技術進行分選。鋯石制靶后磨蝕至鋯石核部出露然后進行鋯石陰極發光(CL)照相以觀察鋯石的內部結構。鋯石U-Pb同位素定年利用LA-ICP-MS(激光剝蝕電感耦合等離子體質譜)同時分析完成。激光剝蝕系統為GeoLas 2005，ICP-MS為Agilent 7500a。具體儀器靈敏度、檢出限和分析精密度見文獻[20]。每個時間分辨分析數據包括20～30 s的空白信號和50 s的樣品信號。對分析數據的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件 ICPMSDataCal[19]完成。詳細的儀器操作條件和數據處理方法見文獻[19]。

4　分析結果

4.1主、微量元素地球化學

賀蘭山北段似斑狀花崗巖具有高 SiO2(質量分數為72.28%～75.97%)、 富Al2O3(質量分數為12.26%～14.43%)的特征(表1)。圖3所示為研究區似斑狀花崗巖TAS，n(Al2O3)/n(Na2O+K2O)?n(Al2O3)/n(CaO+Na2O+K2O)(記為 A/CNK?A/NK)和 w(K2O)?w(SiO2)圖解[21?22]，n為物質的量。K2O質量分數較高(5.09%～5.86%)，Na2O，CaO和P2O5質量分數相對較低，屬于亞堿性過鋁質系列花崗巖(圖3(a)和3(b))。在w(K2O)?w(SiO2)圖解中(圖3(c))，樣品落入鉀玄巖系列與高鉀鈣堿性系列分界線附近，反 映出明顯富K(w(K2O)=5.09%～5.86%)的特征。此外，巖 石TiO2質量分數在0.12%～0.24%之間，F e2O3t質量分數在1.22%～2.63%之間，MgO 質量分數在0.38%～0.58%之間。

圖4所示為賀蘭山北段似斑狀花崗巖稀土元素球粒隕石標準化配分圖和微量元素地幔標準化蛛網圖[23]。賀 蘭山似斑狀花崗巖具有較高的稀土含量(質量分數)(∑w(REE)=99.6×10?6～ 136.4×10?6)，輕 重稀土分異明顯([w(La)/w(Yb)]N=10.4～153.6)，具有明顯的 Eu負異常(δ(Eu)=0.19～0.49)(圖4(a))。在 微量元素原始地幔標準化圖解中(圖 4(b))，表現出富集大離子親石元素(LILE)K和Rb，虧損高場強元素(HFSE)Nb，Ta，Zr，Hf和Ti的特征。

圖3　研究區似斑狀花崗巖TAS，A/CNK?A/NK和w(K2O)?w(SiO2)圖解Fig.3　TAS,A/CNK-A/NK and w(K2O)?w(SiO2)diagrams for porphyritic granite in study area

圖4賀蘭山北段似斑狀花崗巖稀土元素球粒隕石標準化配分圖和微量元素地幔標準化蛛網圖Fig.4Chondrite-normalized REE distribution and primitive mantle-nonroalized trace element patterns for the porphyritic granite in Helanshan region

4.2鋯石U-Pb年齡

圖5所示為賀蘭山似斑狀花崗巖鋯石陰極發光圖像及U-Pb年齡諧和圖。鋯石分選自樣品B2127，多為自形長柱狀，長度為100～250 μm，長寬比為3:1～1.5:1，少量鋯石為半自形結構。陰極發光圖像表明鋯石具有較明顯的巖漿型震蕩環帶結構(圖5(a))，表明鋯石為巖漿結晶成因。所有分析點的 w(Th)/w(U)(0.18～0.67)均大于0.10，也支持其巖漿成因。

利用 LA-ICP-MS 對鋯石核部分析獲得 20 個點的年齡(表2)。除點14 外，其余鋯石的同位素年齡均落在諧和線上及其附近(圖 5(b))，獲得上交點年齡為(1957±38)Ma，下交點年齡為(355±230)Ma(平均標準權重偏差 MSWD=1.4)。除 03、06、14 和17 這4個點外，其余16 個較諧和分析點的 w(206 Pb)/w(207 Pb)加權平均年齡為(1922±31)Ma(MSWD=1.6)，與上交點年齡在誤差范圍內一致，代表了賀蘭山北段地區似斑狀花崗巖的侵位年齡。

圖5　賀蘭山似斑狀花崗巖鋯石陰極發光圖像及U-Pb年齡諧和圖Fig.5　Cathodoluminescence images and U-PbConcordia diagrams for zircons of sample B2127 from the porphyritic granite in Helanshan region

5　討論

5.1似斑狀花崗巖源區性質及形成機制

研究區花崗巖 A/CNK＞1.1，為強過鋁質巖石(圖3(b))，且具有低w(FeO t)/w(MgO)(小于10)、 低P2O5(質量分數為 0.15%～0.22%)和高 K2O(質量分數為5.09%～5.86%)等地球化學特征，顯示出典型S型花崗巖的特點。圖6所示為A(即Al-Na-K)+C(即Ca)+F(即Fe 2++Mg)的物質的量(n)圖解。在n(A)?n(C)?n(F)圖解中(圖6)，似斑狀花崗巖樣品均投在S型花崗巖區域，且其主微量特征與賀蘭山地區S型花崗巖的特征相似(圖 3(b)，3(c)，圖 4和圖 6)，進一步指示其為 S 型花崗巖。BARBARIN[24?25]將過鋁質花崗巖(S 型花崗巖)細分為含白云母花崗巖(MPG)和含堇青石富黑云母花崗巖(CPG)2種類型。MPG富含大量的原生白云母，貧黑云母；而CPG可含有堇青石，富含黑云母。研究區似斑狀花崗巖富含黑云母而無白云母(圖 2(b)，2(c)和 2(d))，且具有較高的鋯飽和溫度(高達 804°C，表1)，顯示出典型CPG的特征。巖石中未發現堇青石，這可能與巖體的形成深度有關(≥25 km，GREEN[26])。

圖6　n(A):n(C):n(F)圖解Fig.6　n(A):n(C):n(F)diagram

CHAPPELL[27]認為S型花崗巖是源自于經歷一定程度風化的表殼巖石的部分熔融，因此，S 型花崗巖的物源主要來自沉積巖。據野外觀察，似斑狀花崗巖與孔茲巖(變沉積巖)呈漸變過渡接觸(圖2(a))，暗示其可能為孔茲巖部分熔融的產物。S 型花崗巖物質來源判別圖解表明，研究區似斑狀花崗巖源區可能為變泥質巖(圖 7)，而孔茲巖的原巖正是泥質巖和泥質粉砂巖[28]。似斑狀花崗巖與孔茲巖一致的微量和稀土元素地球化學特征也指示孔茲巖可能為似斑狀花崗巖的源巖(圖4(a)和4(b))。此外，鋯石的Hf模式年齡(主要集中在2.2～2.4 Ga之間)與Nd模式年齡(2.2～2.6 Ga)與研究區出露的孔茲巖中碎屑鋯石的 Hf 模式年齡(2.1～2.5 Ga，YIN等[3?4,11])相吻合，進一步證實研究區S型花崗巖應為廣泛出露的孔茲巖系部分熔融的產物。

然而，人們對變質沉積巖的部分熔融機制還有一定的爭議。BARBARIN[24?25]曾提出CPG 可以由來自地幔的巖漿涌入或底侵引起變質沉積巖熔融而成。PENG 等[14?15]也提出類似觀點，認為孔茲巖帶東部涼城地區同時代(約1.9 Ga)的 S 型花崗巖應是幔源巖漿底侵背景下的產物，即深部巖漿底侵時的高溫導致孔茲巖部分熔融而形成 S 型花崗巖。DOUCE 等[12,29]認為，底侵的鎂鐵質巖漿與陸殼的相互作用不僅會導致熱量的傳遞，同樣也會促進化學成分的交換。但泥質巖熔體與玄武巖的混合模擬結果表明，研究區花崗巖雖投在混合線之間，但主體上應以泥質巖熔體端元為主(圖7(c)和7(d))，而涼城地區S型花崗巖更靠近玄武巖組分端元。這些特征表明在似斑狀花崗巖的形成過程中可能沒有幔源物質的加入。此外，似斑狀花崗巖極低的地質樣品與球粒隕石均一庫(CHUR)在t時刻的143Nd/144 Nd 同位素的相對大小 εNd(t)(?15.5～?19.7)也不支持幔源物質加入的觀點。因此，賀蘭山地區 S型花崗巖的形成可能與深部巖漿底侵作用關系不大。

相反，在板塊匯聚碰撞過程中，地殼通常會增厚，當增厚到大于50 km，由于K，U和Th 等元素衰變釋放大量的熱，會引起增厚的地殼部分熔融，所形成的花崗巖溫度通常小于875 ℃[30]。賀蘭山地區孔茲巖在變質峰期階段,以出現“藍晶石+條紋長石+石榴石”組合為特征，變質溫度為 850～870 ℃，壓力達到1.4～1.5 GPa,地殼深度相當于50～60 km[5]，具有增厚熔融的基本條件。同時，區內S型花崗巖相對低的鋯飽和溫度(小于810 ℃，表1)也進一步印證了這一結論。

因此，區內巖體屬典型的強過鋁質 S 型花崗巖，可能為板塊匯聚碰撞背景下孔茲巖系部分熔融的產物。

圖7　研究區似斑狀花崗巖物源判別圖Fig.7　Source discrimination diagrams for porphyritic granite in study area

5.2孔茲巖原巖性質及其形成背景

對于華北克拉通西北部的孔茲巖系的原巖，通常被認為沉積于穩定大陸邊緣環境[2?6,9,31]。然而，近年來所獲得大量孔茲巖碎屑鋯石年齡顯示，其原巖主要來自古元古代(2.2～2.0 Ga，YIN 等[3?4,11])物源區，應沉積于2.0～1.95 Ga之間[3?4,9,11]，經 過短暫的沉積，便經歷了約1.95 Ga陰山地塊與鄂爾多斯地塊碰撞拼合，大規模的區域變質作用，局部達到麻粒巖相。由于其較短的沉積時間(小于50 Ma)，WAN等[10?11]認為孔茲巖的原巖應形成于活動大陸邊緣背景。很明顯，2 種不同構造背景下形成的孔茲巖系原巖會具有明顯的差異，即成熟度高的泥質巖或成熟度低的雜砂巖。

泥質巖和雜砂巖在變質熔融的過程中所產生的熔體有較大的差別[29?30]。 由于雜砂巖富長石貧黏土，其產生的熔體往往具有較高的 w(CaO)/w(Na2O)(大于0.3)，與之相反，泥質巖貧長石富黏土，其產生的熔體具有較低的 w(CaO)/w(Na2O)(小于 0.3)[30]。同理，Sr和Ba是斜長石的相容元素，而 Rb則為不相容元素，因此，雜砂巖產生的熔體常具有較低的 w(Rb)/w(Sr)和 w(Rb)/w(Ba)，而由泥質巖產生的熔體2個比值較高[30]。

研究區似斑狀花崗巖樣品具有較低的 w(CaO)/w(Na2O)(0.18～0.24)(圖7(c))，較高的w(Rb)/w(Sr)(2.2～ 4.1)和 w(Rb)/w(Ba)(0.52～1.18)(圖 7(d))，靠近泥質巖熔體單元，暗示孔茲巖的原巖應為泥質巖。而且賀蘭山地區孔茲巖以長石、石英等礦物為主，富含富鋁礦物石榴子石、堇青石、矽線石等特征礦物組合，反映其原巖為泥質巖和泥質粉砂巖[28]，也支持這一觀點。此外，李江海等[31]通過分析華北克拉通中部孔茲巖系的地球化學特征，發現孔茲巖具有 w(Th)/w(U)較高，相對富集Rb，Th，U，Pb和K，相對虧損Sr，Ca和Na的特征，認為孔茲巖原巖以泥質巖、頁巖為主。孔茲巖系中大多數碎屑鋯石都顯示出較好的磨圓度[3?4,32]，也反映了其原巖經歷較長距離搬運的特點。

綜上所述，孔茲巖原巖應是泥質巖或是以泥質巖為主的、成熟度較高的沉積巖，而該套巖性反映當時的沉積環境應為被動大陸邊緣，而非活動大陸邊緣。火山巖活動通常被認為是活動大陸邊緣的重要標志，而在孔茲巖帶，至今未有關于古元古代(2.2～2.0 Ga)火山巖的文獻報道，也進一步排除了活動大陸邊緣的可能。考慮到鄂爾多斯地塊是孔茲巖的物源區[32]，因此，可以認為鄂爾多斯地塊北緣具有被動大陸邊緣的特征[3]。而與之對應的是，在陰山地塊南緣大青山和烏拉山地區出露晚太古代至古元古代的 TTG 片麻巖和鎂鐵質麻粒巖[33]，反映其南緣島弧、陸弧發育，具有活動大陸邊緣的特點。

5.3花崗巖構造意義

近年來，大量的高精度年代學研究發現孔茲巖普遍記錄了兩期區域變質事件，分別為1.97～1.94 Ga和1.87～1.82 Ga[2?4,10]。前者被認為是陰山地塊與鄂爾多斯地塊碰撞拼合的時代[2?4,10]，而后者反映了板塊折返或伸展作用所引起的巖漿熱事件[3?4]。然而，關于構造體制由碰撞轉入到伸展環境的時限討論較少。SANTOSH 等[34]在孔茲巖帶東部獲得了含假藍寶石麻粒巖超高溫(UHT)變質事件的年齡為1.92 Ga。GUO 等[35]則進一步發現這些麻粒巖常與未變質或弱變質的輝長巖脈接觸，且輝長巖的w(207 Pb)/w(206 Pb)加權平均年齡為1.92 Ga，與含假藍寶石麻粒巖的變質年齡一致，暗示孔茲巖帶東部的 UHT 變質事件與軟流圈地幔上涌、鎂鐵質巖漿底侵有關，暗示伸展體制已開始。在孔茲巖帶東部地區，由于軟流圈上涌或玄武質巖漿的底侵，勢必引起部分地殼發生深熔作用，形成大量1904～1921Ma 的 S 型花崗巖[15]。且大青山地區孔茲巖中部分碎屑鋯石記錄了該期變質事件，變質年齡為1.90～1.92 Ga[10]。而在孔茲巖帶西部，除本文所報道的該期巖漿事件外，耿元生等[17]也曾報道賀蘭山地區片麻狀閃長巖的侵位年齡為1.92 Ga，亦為該期巖漿活動的產物。此外，千里山地區孔茲巖碎屑鋯石(變質年齡為(1921±16)Ma，YIN等[3])、巴彥烏拉山地區片麻狀花崗巖(變質年齡為(1923±28)Ma；董春艷等[36])也同樣記錄了該期變質事件。因此，結合前人研究成果，構造體制由碰撞擠壓到伸展作用的轉換可能發生在1.92～1.90 Ga 之間，并引發一定規模的構造熱事件，而本文所報道的似斑狀花崗巖應是該期事件的產物。

6　結論

1)賀蘭山地區似斑狀花崗巖具有高 A/CNK 值、低 w(FeO t)/w(MgO)、低 P2O5(質量分數為 0.15%～ 0.22%)和高 K2O(質量分數為 5.09%～5.86%)的地球化學特征，屬于典型的強過鋁質S型花崗巖，為廣泛出露的孔茲巖部分熔融的產物。

2)似斑狀花崗巖具有較低的 w(CaO)/w(Na2O)，較高的 w(Rb)/w(Sr)和 w(Rb)/w(Ba)，表明孔茲巖的原巖應為泥質巖或是以泥質巖為主的、成熟度較高的沉積巖，反映其當時的沉積環境應為被動大陸邊緣，而非活動大陸邊緣。

3)似斑狀花崗巖 LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb 年齡為(1922±31)Ma，與孔茲巖帶內所記錄的1.92～1.9 Ga期間的巖漿?變質事件相吻合，可能反映了構造體制由碰撞擠壓到伸展的轉變。

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(編輯 羅金花)

Zircon U-Pb age and geochemicalCharacteristics of the Paleoproterozoic S-type granite in the northern part of Helanshan and its geological significance

LIU Jinke1,2,ZHANG Daohan1, WEI Junhao1,FU Lebing1,TAN Jun1,WANG Dazhao1,SHI Haipeng1,WANG Yilong1
(1.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China 2.Ningxia Institute of Geological Engineering,Yinchuan 750021,China)

Abstract:Petrographic,geochemical and zircon U-Pb geochronological studies were performed on porphyritic granite in northern part of Helanshan area to discuss its formation mechanism and the nature of its source rocks.The results show that porphyritic granite has high n(Al2O3)/n(Na2O+K2O)(i.e.,A/CNK,1.18?1.29),low w(FeO t)/w(MgO)ratios(less than10),low P2O5(mass fraction ranging from 0.15% to 0.22%)and high K2O(mass fraction varying between 5.09% and 5.86%)Contents,indicating that it belongs to peraluminous S-type granite.It is enriched in light rare earth elements(LREE)with significant differentiation between LREE and heavy rare earth elements(HREE),and shows markedly negative Eu anomalies(δ(Eu)=0.19?0.49).It is also enriched in large ion lithophile elements(LILE),e.g.K and Rb,and depleted in high field strength elements(HFSE),such as Nb,Ta,Zr,Hf and Ti.The porphyritic granite has similar traceand rare earth elementCharacteristics to those of khondalites,suggesting itCould be derived from the partial melting of khondalites.Low w(CaO)/w(Na2O),high w(Rb)/w(Sr)and w(Rb)/w(Ba)suggest that the protolith of khondalitesCould be pelite,or high mature sedimentary rocks with predominant proportion of pelite,indicating they are deposited in a passive rather than an activeContinental margin.LA-ICP-MS zircon U-Pb age of porphyritic granite is(1922±31)Ma,which isContemporaneous with1.92?1.90 Ga magmatic and metamorphic events in Khondalite Belt,and that reflects the tectonic transformation fromCompression to extension.

Key words:S-type granite? Khondalite Belt? northern part of Helanshan? Paleoproterozoic? geochemistry? NorthChinaCraton

中圖分類號：P611.1

文獻標志碼：A

文章編號：1672?7207(2016)01?0187?11

DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2016.01.026

收稿日期：2015?01?06；修回日期：2015?03?01

基金項目(Foundation item)：國家自然科學基金資助項目(41302065，41102047)；中央高校基本科研業務費專項資金資助項目(CUG120702，CUG120842)(Projects(41302065,41102047)supported by the National Natural Science Foundation ofChina? Projects(CUG120702,CUG120842)supported by the Fundamental Research Founds for National University,China University of Geosciences(Wuhan))

通信作者：張道涵，博士研究生，從事礦產普查與勘探研究；E-mail: zhangdaohan163@163.com