白云鄂博地區早前寒武紀基底巖漿作用和變質作用：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.中國地質科學院地質研究所北京離子探針中心，北京 1000372.中國地質科學院，100037 北京

白云鄂博由于發育超大型REE-Nb-Fe礦床而倍受地質學家關注，賦存REE-Nb-Fe礦的白云鄂博群不整合于早前寒武紀變質基底之上。范宏瑞等(2010)、劉健等(2011)對白云鄂博地區變質基底進行了研究，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造熱事件的存在。但是，該區基底巖石出露不多，已獲得變質基底年代學數據很少，還未見鋯石Hf同位素分析結果報道，制約了對華北克拉通北緣早前寒武紀形成演化歷史及白云鄂博群與超大型REE-Nb-Fe礦形成背景的認識。在前人工作基礎上，本文對白云鄂博地區變質基底巖石開展了鋯石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素分析，并對有關問題進行了討論。

1 地質背景

陰山地塊是華北克拉通西部重要地質單元，其南側與孔茲巖帶相鄰(Zhaoetal., 2005)。陰山地塊早前寒武紀變質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造熱事件被廣泛識別出來，但古元古代晚期構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、東礦南側和西礦東南側等地(圖1b)，在南部黑腦包地區也有存在(圖1a)。早前寒武紀基底所見巖石主要包括糜棱巖化花崗質片麻巖、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，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個早前寒武紀變質基底巖石樣品進行了鋯石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，一些呈細粒集合體分布，為強烈變形及重結晶作用產物。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～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，局部發育深熔成因的淺色條帶(圖2g，h)。見細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+長石細粒集合體，與淺色條帶對應；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。它們為深熔作用產物。

圖1 白云鄂博地區地質圖(a，據章雨旭等，2012；b，據范宏瑞等，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)采自白云鄂博鎮東南～25km黑腦包地區(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帶入而具條帶狀構造(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，構成片麻理。局部存在細粒鉀長石和石英，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。標準鋯石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 含量標定和年齡校正。標準樣TEM 和待測樣之比為 1:3～1:4。數據處理采用SQUID 和ISOPLOT 程序(Ludwig, 2001) 。實測204Pb 用于普通鉛校正。單個數據點誤差為1σ，加權平均年齡誤差為95%置信度。

鋯石Lu-Hf同位素分析在中國地質調查局天津地質調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譜儀(MC-ICP-MS)和193nm氟化氬準分子激光器(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、詳細分析流程和數據校正方法見耿建珍等(2011)。測定過程中，標準GJ-1的176Hf/177Hf平均值為0.281983±0.000014 (2σ，n=53)，與推薦的176Hf/177Hf值在誤差范圍內一致(0.282008±0.000025；侯可軍等，2007)。

4 鋯石定年結果

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

表1 白云鄂博地區早前寒武紀基底巖石的鋯石SHRIMP U-Pb年齡

續表1

圖2 白云鄂博地區早前寒武紀基底巖石野外照片(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～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，陰極發光下具有核-邊結構(圖4c, d)。大部分核部鋯石具有振蕩環帶或板狀環帶，遭受不同程度重結晶作用改造。邊部鋯石組成均勻。共在17顆鋯石上分析了20個數據點(表1)。12個核部巖漿鋯石數據點的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，年齡偏低與重結晶改造有關。其中8個集中分布的數據點207Pb/206Pb加權平均年齡為2034±13Ma (MSWD=1.4)(圖5b)。8個邊部變質鋯石分析，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，數據點13.1ME+MA的Th/U比值(0.18)偏高，其他數據點的Th/U比值均小于0.05。其中6個數據點的207Pb/206Pb加權平均年齡為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，陰極發光下具有核-邊結構(圖4e, f)。核部鋯石具振蕩環帶或板狀環帶，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)。邊部變質鋯石普遍較窄。共在13顆鋯石上進行了14個數據點分析(表1)。10個巖漿鋯石數據點的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個集中分布數據點的207Pb/206Pb加權平均年齡為1890±13Ma (MSWD=2.0)(圖5c)。4個變質鋯石數據點的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，陰極發光下具核-邊結構(圖4g, h)。核部巖漿鋯石具密集振蕩環帶或板狀環帶，但遭受不同程度重結晶改造。由于流體作用影響，一些核部鋯石中有白色網脈體形成，從相互關系看，流體作用發生在邊部變質鋯石形成之前，并表明邊部變質鋯石為新生變質鋯石，它們無環帶或具有微弱環帶。共在15顆鋯石上進行了15個數據點分析(表1)。7個核部巖漿鋯石數據點的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據點的207Pb/206Pb加權平均年齡為2627±12Ma (MSWD=2.5)(圖5d)。數據點5.1ME的成分域顯示重結晶特征(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個變質鋯石數據點的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，它們構成不一致線的上交點年齡為1864±12Ma (MSWD=1.3)(圖5d)。數據點14.1ME位于具板狀環帶的成分域(圖4h)，但Th/U比值和年齡與其他古元古代晚期變質鋯石十分類似，很可能，變質鋯石域只位于表面(現在所磨出的面)巖漿鋯石域之下很小的距離，一次流實際剝蝕出的是變質鋯石成分域物質。

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。陰極發光下鋯石具核-邊結構(圖4i, j)。核部鋯石普遍具有扇形結構或組成均勻，具有遭受高級變質作用改造的鋯石的結構特征。部分核部鋯石仍保留不同程度的振蕩環帶，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顆鋯石上進行了13個數據點分析(表1)。所有數據點的Th/U比值都很低 (0.02～0.17)，與許多變質鋯石組成特征類似。諧和圖上數據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個數據點(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據點的207Pb/206Pb加權平均年齡為1893±12Ma (MSWD=0.0) (圖5e)。數據點2.1ME位于鋯石核部，附近成分域顯示環帶結構(圖4i)，但其組成和年齡都與古元古代晚期變質鋯石類似，顯示了鋯石內部結構在三維空間上的復雜性。數據點5.1ME位于具環帶結構的成分域(圖4j中的顆粒5)，207Pb/206Pb年齡為1996Ma，盡管數據點位于諧和線上，但該年齡無地質意義，為原巖漿鋯石U-Pb同位素體系部分重置的結果。由于遭受兩次構造熱事件強烈改造，未能獲得該巖石樣品的巖漿鋯石年齡。

圖3 白云鄂博地區早前寒武紀基底巖石巖相學照片(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～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 白云鄂博地區早前寒武紀基底巖石鋯石陰極發光圖像

圖5 白云鄂博地區早前寒武紀基底巖石的鋯石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～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同位素分析結果

鋯石Hf同位素分析結果見表2和圖6。

表2 白云鄂博地區早前寒武紀基底巖石的鋯石Hf同位素

續表2

圖6 白云鄂博地區早前寒武紀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～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)所有樣品數據點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個變質鋯石數據點的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個巖漿鋯石數據點的εHf(t)(t=2034Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為-17.20～8.58(圖6b)和2112～3697Ma，6個變質鋯石數據點的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個巖漿鋯石數據點的εHf(t)(t=1890Ma)和tDM2(CC)(Hf)分別為 -5.47～-3.76(圖6c)和2764～2870Ma；4個變質鋯石數據點的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。變質鋯石分為兩期，1個新太古代晚期變質鋯石數據點的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鋯石數據點的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，但記錄了兩期變質鋯石年齡。4個古元古代早期變質鋯石數據點的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鋯石數據點的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加權平均年齡2588±15Ma，被解釋為變質熱事件年齡記錄。不過，盡管鋯石遭受變質重結晶作用強烈改造，但巖漿環帶仍有保留，數據點沿諧和線有較大范圍分布，使得加權平均年齡的MSWD高達45。此外，LA-ICP-MS技術對結構和成因復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構特征，但其下部很短距離可能就成為變質鋯石域，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造熱事件疊加的緣故。～2.6Ga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的發現，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演化具有重要意義。片麻狀閃長巖(BY1307)取自黑腦包地區，由于遭受后期強烈改造，未獲得巖漿鋯石年齡，但存在2.47Ga變質鋯石年齡記錄，而變質鋯石具有較低的εHf(t)值，所以，巖石應形成于新太古代，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，還擴大了研究區新太古代巖石分布區。～2.5Ga不同類型侵入巖在南部固陽地區廣泛分布(簡平等，2005; Jianetal., 2012; Maetal., 2013a, b, 2014a, b)。該區古元古代中晚期變質花崗質巖石中存在～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)，也表明研究區及鄰區早前寒武紀變質基底中太古宙(包括中太古代)物質的廣泛存在。新太古代晚期巖漿作用在華北克拉通西部地區(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，巖漿鋯石遭受變質重結晶作用改造，數據點沿諧和線有一定分布范圍，看來也與古元古代晚期構造熱事件影響有關，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再循環都起了重要作用。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再循環產物。

6.3 新太古代晚期-古元古代早期(2.47～2.51Ga)變質作用

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重結晶形成，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造熱事件的年齡記錄，也可能是古元古代晚期變質作用使其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變質鋯石年齡，這是白云鄂博地區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造熱事件年齡記錄。馬銘株等(2014)在白云鄂博地區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的源區變質年齡。所以，白云鄂博及鄰區也發育新太古代晚期-古元古代早期構造熱事件，與華北克拉通其它許多地區十分類似(Wanetal., 2012及其中參考文獻)。由于古元古代晚期構造熱事件強烈影響，古元古代早期(2469Ma)變質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果(萬渝生等，2020)。

6.4 古元古代晚期(1.86～1.94Ga)變質作用

古元古代晚期變質作用與變形作用、深熔作用、巖漿作用一道，構成華北克拉通重要的早前寒武紀構造熱事件，導致華北克拉通最終克拉通化。在白云鄂博變質基底中，范宏瑞等(2010)在2個巖石樣品中獲得1.89～1.91Ga變質鋯石年齡，本文的5個巖石樣品均記錄了古元古代晚期(1.86～1.94Ga)變質鋯石年齡。古元古代晚期變質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，白云鄂博及鄰區早前寒武紀變質基底普遍遭受了古元古代晚期構造熱事件強烈改造。陰山地塊在古元古代晚期完成最終克拉通化，剛性化的變質基底在中元古代進入伸展構造體制，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變質基底對比對于認識西部早期地質歷史具有重要意義。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)，發育新太古代晚期-古元古代早期和古元古代晚期變質作用(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造熱事件，顯示出類似的早前寒武紀地質演化特征，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變質基底可能并不具有重要的分區意義，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(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)，古元古代晚期構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)。在有關華北克拉通古元古代晚期構造格局的研究中，這些都需要得到考慮。

7 結論

(1)白云鄂博地區存在～2.6Ga巖漿事件，這是除中條、鶴壁和魯西外，在華北克拉通發現的又一個存在新太古代早期巖漿事件的地區。與華北克拉通許多地區一樣，白云鄂博地區發育古元古代中晚期(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再循環都起了重要作用。

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

(4)陰山地塊與孔茲巖帶具有類似的早前寒武紀地質演化歷史。

致謝楊淳和甘偉林制作了鋯石樣品靶，周麗芹和車曉超進行了鋯石陰極發光照相，劉建輝和李寧保障了SHRIMP儀器正常工作；鋯石標準由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量的提高起了重要作用；在此一并對他們深表感謝。

謹以此文敬祝沈其韓院士百歲大壽，祝先生健康長壽！