內(nèi)蒙古中部烏拉山-大青山地區(qū)富鋁片麻巖年代學(xué)特征

夏正霞, 戴朝成*, 王琦, 黃成, 陳佩嘉

(1.東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 南昌 330000; 2.內(nèi)蒙古第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司, 呼和浩特 010000;3.西昌學(xué)院土木與水利工程學(xué)院, 西昌 615013)

孔茲巖系是指一套含石榴石英巖、石榴夕線片(麻)巖、石墨片巖和大理巖組成的富鋁變質(zhì)巖系[1]。內(nèi)蒙古烏拉山-大青山地區(qū)位于華北克拉通北緣孔茲巖帶中段,區(qū)內(nèi)分布大面積高級(jí)變質(zhì)巖,變質(zhì)地層發(fā)育齊全且保留較好,記錄了完好的古老地殼演信息,是探討早期大陸地殼的化學(xué)組成、巖石成因、大陸動(dòng)力學(xué)機(jī)制和構(gòu)造演化史的一個(gè)重要窗口[2]。早前寒武紀(jì)變質(zhì)地層(尤其是構(gòu)造復(fù)雜的高級(jí)變質(zhì)地區(qū)地層)的巖石組成及其劃分、對(duì)比和年代學(xué)的研究是認(rèn)識(shí)全球陸塊早期演化的關(guān)鍵[3-4]。

20世紀(jì)90年代的1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查以及多項(xiàng)區(qū)域地質(zhì)專題研究使區(qū)內(nèi)高級(jí)變質(zhì)地層研究取得了很大進(jìn)展[5-8],但由于研究區(qū)變質(zhì)地層具有十分復(fù)雜的巖貌,導(dǎo)致各學(xué)者對(duì)烏拉山-大青山某些地層的劃分、對(duì)比以及形成時(shí)代仍有不同的認(rèn)識(shí)[9-12]。孔茲巖系變質(zhì)沉積巖在全球均有出露,且在巖石組合、原巖系列、同位素年代學(xué)等各方面都有著極大的相似性[13]。近10年來(lái),有關(guān)華北孔茲巖帶的研究主要集中在其東西兩段,以同位素年代學(xué)展開(kāi)對(duì)孔茲巖帶東部的大青山-烏拉山變質(zhì)雜巖的研究[14]。

前人對(duì)大青山-烏拉山地區(qū)出露的高級(jí)變質(zhì)巖的原巖建造[15-18]及其變質(zhì)時(shí)代進(jìn)行了大量研究,積累了豐富的資料。目前,大部分學(xué)者研究認(rèn)為～1.95 Ga是孔茲巖帶碰撞拼合的時(shí)代,大量的孔茲巖帶變泥質(zhì)巖石所記錄的～1.95 Ga的變質(zhì)時(shí)代證實(shí)了這一觀點(diǎn)[19-21]。但Dong等[22]報(bào)道的大青山-烏拉山矽線石榴黑云片麻巖中變質(zhì)鋯石所記錄的年齡主要為～2.45 Ga,其少部分變質(zhì)微區(qū)記錄的鋯石年齡為1.95～1.85 Ga,與Ma等[23]在興和巖群的高精度同位素定年結(jié)果類(lèi)似,反映了復(fù)雜的地殼演化特征,表明華北克拉通變質(zhì)基底遭受了多期變質(zhì)事件。大青山-烏拉山變質(zhì)雜巖樣品鋯石不僅記錄了巖漿作用和相應(yīng)的地殼生長(zhǎng)事件的年齡(～2.50 Ga、1.95～1.85 Ga),還記錄了2.50～2.45 Ga的高級(jí)變質(zhì)事件年齡[24-26]。1978年內(nèi)蒙古地層表編寫(xiě)組將烏拉山地區(qū)的變質(zhì)雜巖全部歸入烏拉山群,前人將烏拉山巖群分為上、下兩個(gè)亞群,其時(shí)代歸屬于太古代,且為中新太古代[2,27-29]。王楫等[30]也將烏拉山巖群的形成時(shí)代歸屬于晚太古代;吳昌華等[31]基于當(dāng)時(shí)的同位素年齡認(rèn)為烏拉山巖群中的麻粒巖表殼巖的年齡不老于中太古代,英云閃長(zhǎng)-奧長(zhǎng)花崗巖-花崗閃長(zhǎng)質(zhì)(tonalite-trondhjemite-Granodiorite,TTG)片麻巖的年齡歸屬于新太古代。而當(dāng)代某些學(xué)者認(rèn)為烏拉山巖群形成時(shí)代應(yīng)歸于古元古代[32-35]。

以上研究并未結(jié)束對(duì)烏拉山巖群時(shí)代歸屬的爭(zhēng)論。目前為止,有關(guān)烏拉山巖群的同位素年代學(xué)等方面的資料雖然不少,但對(duì)烏拉山巖群準(zhǔn)確的原巖時(shí)代與變質(zhì)時(shí)代的年代學(xué)框架并不完善,制約了烏拉山-大青山地區(qū)前寒武紀(jì)變質(zhì)基底形成、演化與構(gòu)造歸屬等的深入研究。

在詳細(xì)野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上,現(xiàn)對(duì)烏拉山地區(qū)富鋁片麻巖和變質(zhì)深成體之間接觸關(guān)系進(jìn)行厘定,結(jié)合烏拉山巖群中富鋁片麻巖和變質(zhì)深成體巖石學(xué)、巖相學(xué)和同位素年代學(xué)特征進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,確定變質(zhì)深成體和烏拉山巖群形成時(shí)代,以期為大青山-烏拉山地區(qū)富鋁片麻巖的形成時(shí)代、構(gòu)造演化特征提供重要的基礎(chǔ)資料,為進(jìn)一步完善烏拉山-大青山地區(qū)烏拉山巖群年代學(xué)框架提供新的、科學(xué)的巖石學(xué)和同位素年代學(xué)證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

內(nèi)蒙古烏拉山-大青山地區(qū)位于巴彥淖爾市、包頭市、呼和浩特市、烏蘭察布市內(nèi),處于華北克拉通北緣(圖1),橫跨三個(gè)不同的構(gòu)造單元。北部為陰山隆斷,南部為鄂爾多斯盆地北緣隆起帶。

圖1 大青山-烏拉山變質(zhì)雜巖地質(zhì)簡(jiǎn)圖及采樣位置圖Fig.1 Geological map and sampling location map of Daqingshan-Wulashan metamorphic complex

區(qū)內(nèi)主要出露中太古代興和巖群麻粒巖系、新太古代烏拉山巖群和古元古代美岱召巖群變質(zhì)表殼巖系、新太古代變質(zhì)深成體、古元古代花崗質(zhì)巖石。其中新太古代烏拉山巖群和太古代變質(zhì)深成體為主要研究對(duì)象。新太古代巖群在烏拉山地區(qū)分布廣泛,總體呈東西向展布,主要出露由斜長(zhǎng)角閃巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、石英巖、矽線榴云斜長(zhǎng)片麻巖、磁鐵石英巖、石榴淺粒巖、透輝角閃斜長(zhǎng)片麻巖和大理巖組成的一套變質(zhì)巖層。

太古宙變質(zhì)深成巖主要位于區(qū)內(nèi)中部和東部,主要巖性為紫蘇花崗質(zhì)片麻巖、石榴花崗質(zhì)片麻巖、眼球狀鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖和石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖,巖石化學(xué)成分富SiO2、Al2O3、Na2O、Ba、Sr、Mg和LREE(輕稀土元素),具有TTG巖系的特征。變質(zhì)深成巖在空間上與烏拉山變質(zhì)巖群榴云片麻巖巖組關(guān)系十分密切,野外見(jiàn)石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖侵入接觸黑云石榴斜長(zhǎng)片麻巖,侵入界面清晰[圖2(a)和圖2(b)]。

圖2 石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖和黑云石榴斜長(zhǎng)片麻巖野外接觸關(guān)系Fig.2 Field contact relationship between quartz diorite gneiss and biotite garnet plagioclase gneiss

古元古代巖漿巖主要分布于區(qū)內(nèi)西部,巖體構(gòu)造方向與本區(qū)一致,呈北西-南東向分布,出露面積為196.19 km2。鋯石U-Pb年齡介于1.85～1.99 Ga,巖石化學(xué)成分以富Al2O3為特征,輕稀土富集,重稀土虧損,總體特征與S型花崗巖(sediment type granite)相似,為華北克拉通北緣呂梁期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。

2 巖相學(xué)特征

烏拉山巖群根據(jù)巖相組合、顏色、化學(xué)特征等特征劃分為上、下兩個(gè)亞群。下亞群由角閃片麻巖巖組(Ar3W.hg)和黑云片麻巖巖組(Ar3W.bg)組成,角閃片麻巖巖組巖石組合為:深灰-灰黑色角閃斜長(zhǎng)片麻巖[圖3(a)]、黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖夾斜長(zhǎng)角閃巖,局部發(fā)育黑云斜長(zhǎng)片麻巖、云母片巖、黑云角閃二長(zhǎng)片麻巖和輝石角閃斜長(zhǎng)片麻巖,斜長(zhǎng)角閃巖[圖3(b)]為該巖組標(biāo)志層。

圖3 下亞巖群野外巖貌地質(zhì)特征Fig.3 The field geological characteristics of the lower sub-rock group

黑云片麻巖巖組多以條帶狀、布丁狀、透鏡狀獨(dú)立產(chǎn)出于弱片麻狀正長(zhǎng)花崗巖中,部分呈包體產(chǎn)出。受多期花崗質(zhì)脈體貫入或深熔作用影響,巖性多具混合巖化特征[圖3(c)]。巖石組合以黑云二長(zhǎng)片麻巖、黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖[圖3(d)]、角閃二長(zhǎng)片麻巖夾黑云斜長(zhǎng)片麻巖為主,以出露連續(xù)穩(wěn)定的巨厚灰白-煙灰色石英巖為特征。

烏拉山巖群上亞群由榴云片麻巖巖組(Ar3W.sg)、石榴淺粒巖巖組(Ar3W.lti)和大理巖巖組(Ar3W.mg)組成,榴云片麻巖巖組主要分布于烏拉山-大青山中部,呈北西向展布,分布范圍廣且連續(xù),巖組中常見(jiàn)有條帶狀磁鐵石英巖。榴云片麻巖巖組巖石組合較為復(fù)雜,包括淺灰色、灰褐色石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖[圖4(a)]、黑云石榴斜長(zhǎng)片麻巖夾含矽線石榴黑云二長(zhǎng)片麻巖、石榴黑云二長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、磁鐵石英巖[圖4(b)],巖石組合較復(fù)雜。磁鐵石英巖在區(qū)內(nèi)較為發(fā)育,是該巖組的標(biāo)志層。

圖4 上亞巖群野外巖貌地質(zhì)特征Fig.4 Field geological characteristics of the upper sub-rock group

石榴淺粒巖巖組與榴云片麻巖巖組相鄰,但兩者在巖性組合上存在明顯差異,該巖組主要出露于研究區(qū)西部小廟子溝和達(dá)拉蓋溝,出露面積較小,巖性組合為淺褐色、灰白色石榴二長(zhǎng)變粒巖夾石榴淺粒巖[圖4(c)]、黑云石榴二長(zhǎng)變粒巖、矽線石榴變粒巖。該巖組巖性單一,且石榴淺粒巖中的長(zhǎng)英質(zhì)含量高。石榴淺粒巖巖組—榴云片麻巖巖組的原巖建造為一套由砂巖、頁(yè)巖組成的以細(xì)碎屑巖為主的沉積建造。

大理巖巖組主要分布于研究區(qū)中部,巖石組合特征為一套白色、淺綠色中、粗粒大理巖[圖4(d)]、蛇紋石化大理巖、灰綠色透輝角閃斜長(zhǎng)片麻巖夾黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、淺肉紅色鉀長(zhǎng)片麻巖,主要為一套高級(jí)變質(zhì)的化學(xué)沉積-碎屑沉積的原巖建造。

3 樣品采集與分析方法

本次采樣點(diǎn)位于內(nèi)蒙古中部烏拉山-大青山地區(qū)富鋁片麻巖和變質(zhì)深成巖中(圖1),其中3件副變質(zhì)巖樣品包括:矽線石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖(TWB19)、黑云斜長(zhǎng)片麻巖(TWB20)和含橄欖石方解石大理巖(TWB18);3件變質(zhì)深成巖樣品是紫蘇花崗質(zhì)片麻巖(TW7)、石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖(TWB6)和花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖(D1227)。

上述6件同位素地質(zhì)年代學(xué)樣品的處理、鋯石挑選及制靶由河北廊坊宇能巖石礦物分選公司進(jìn)行。鋯石U-Pb同位素在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究進(jìn)行,測(cè)定方法為激光剝蝕-等離子體質(zhì)譜儀(laser ablation-inductive coupled plasma-mass spectrometer, LA-ICP-MS)法[36]。193 nm的Neptune激光剝蝕系統(tǒng)由Thermo Fisher公司制造。以He為剝蝕物質(zhì)的載氣,斑束直徑為35 μm對(duì)鋯石進(jìn)行剝蝕;TEMORA鋯石作為外標(biāo),NIST612為外標(biāo)標(biāo)定。所測(cè)得的鋯石相關(guān)數(shù)值用ICP MS DataCal程序和Isoplot程序進(jìn)行處理,對(duì)普通鉛進(jìn)行208Pb校正法校正[37-38]。

4 分析結(jié)果

4.1 矽線石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖TWB19

由圖5(a)可見(jiàn),鋯石晶體長(zhǎng)度介于50～200 μm,鋯石陰極發(fā)光(cathodoluminescene,CL)顏色不均一,總體顯示灰白-灰黑色,鋯石晶形多以渾球粒狀為主,部分長(zhǎng)柱狀,棱角基本不發(fā)育。鋯石呈弱分帶、面狀分帶環(huán)帶、以及扇形環(huán)帶,其中部分晶體具巖漿鋯石內(nèi)核和變質(zhì)邊,且?guī)r漿環(huán)帶常被變質(zhì)環(huán)帶切割而呈弱分帶或面狀分帶。鋯石具有多源性,但以變質(zhì)鋯石為主,只在部分鋯石晶體核部余留有少量巖漿鋯石的碎屑。

對(duì)矽線石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖TWB19共計(jì)分析28個(gè)點(diǎn)。U-Pb年齡結(jié)果如表1所示,207Pb/206Pb年齡值介于(1 904±19)～(2 498±14) Ma,將測(cè)試數(shù)值分為1.9～2.1 Ga和2.3～2.5 Ga兩組年齡,多數(shù)集中分布于2.3～2.5 Ga。所測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都大致落在諧和曲線上或是附近[圖6(a)],表明晶體形成過(guò)程中,成巖體系基本保持封閉。根據(jù)測(cè)定結(jié)果,將這些鋯石的結(jié)晶年齡最大限定在2.5 Ga左右。

4.2 黑云斜長(zhǎng)片麻巖樣品TWB20

黑云斜長(zhǎng)片麻巖的同位素鋯石樣品的CL圖[圖5(b)]中顯示,鋯石晶形以自形較規(guī)則狀、渾球狀、短柱狀為主,鋯石晶體長(zhǎng)度在100～150 μm,部分中部見(jiàn)明顯包裹體,陰極發(fā)光顯示鋯石多具環(huán)帶結(jié)構(gòu)的巖漿鋯石內(nèi)核和變質(zhì)邊,巖漿環(huán)帶常被變質(zhì)邊切割而呈現(xiàn)無(wú)分帶、弱分帶或面狀分帶。總體表現(xiàn)為亞固態(tài)的重結(jié)晶鋯石。

對(duì)黑云斜長(zhǎng)片麻巖TWB20共計(jì)分析30個(gè)點(diǎn),詳細(xì)的U-Pb年齡如表2所示,除1 993 Ma和2 013 Ma兩個(gè)異常點(diǎn)外,其余點(diǎn)均在2 272～2 529 Ma,所有年齡基本落在諧和曲線上或曲線附近[圖6(b)],說(shuō)明體系在固態(tài)重結(jié)晶過(guò)程中基本保持封閉。根據(jù)測(cè)定數(shù)值,將這些鋯石的結(jié)晶年齡的最大范圍值限定在2.3～2.5 Ga。

表2 TWB20鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡

4.3 含橄欖石方解石大理巖樣品TWB18

含橄欖石方解石大理巖鋯石顆粒長(zhǎng)度在為40～150 μm,呈短柱狀晶形為主,極少晶體有裂隙。CL圖[圖5(c)]表明,鋯石晶體呈環(huán)帶、弱環(huán)帶、面狀分帶。且多在100 μm以下,鋯石大小差異懸殊,形態(tài)及結(jié)構(gòu)復(fù)雜,測(cè)試分析點(diǎn)數(shù)值差異大且分散,明顯具有多元多期變質(zhì)成因特征。

對(duì)橄欖石方解石大理巖TWB18共計(jì)分析11個(gè)點(diǎn),詳細(xì)的U-Pb年齡如表3所示,所測(cè)年齡分散且多數(shù)落于諧和曲線上[圖6(c)],其地質(zhì)意義難以辨析。

表3 TWB18鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡

4.4 紫蘇花崗質(zhì)片麻巖TW7

紫蘇花崗質(zhì)片麻巖巖石的結(jié)構(gòu)為中細(xì)粒花崗變晶結(jié)構(gòu)、片麻狀-塊狀構(gòu)造,主要礦物為:斜長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、條紋長(zhǎng)石、石英、紫蘇輝石、黑云母,副礦物為磁鐵礦、鋯石。紫蘇輝石多呈撕裂狀、透鏡狀,或不規(guī)則粒狀。鋯石晶體長(zhǎng)度介于100～200 μm,自形短柱狀晶形為主,長(zhǎng)寬比為2∶1～3∶1。從圖5(d)可見(jiàn),部分鋯石巖漿環(huán)帶結(jié)構(gòu)明顯,表明這些鋯石為巖漿鋯石;大部分鋯石呈面狀分布,晶體重結(jié)晶特征明顯,表面年齡數(shù)值相對(duì)較小。

對(duì)紫蘇花崗質(zhì)片麻巖TW7共分析25個(gè)點(diǎn),詳細(xì)的U-Pb年齡如表4所示,其中12個(gè)分析點(diǎn)位于諧和線上或附近,其余13個(gè)分析點(diǎn)沿不一致線分布,原因可能是后期不同程度變質(zhì)作用影響,導(dǎo)致鋯石重結(jié)晶作用疊加造成的。從圖6(d)可知,諧和鋯石的加權(quán)平均年齡為(2 464±13) Ma,指示巖巖體實(shí)際形成于新太古代晚期。

表4 TW7鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡

4.5 石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖TWB6

巖石呈灰綠色,以塊狀構(gòu)造為主,礦物主要由斜長(zhǎng)石、角閃石、石英、黑云母組成,少量微斜長(zhǎng)石。樣品鋯石晶體長(zhǎng)度介于50～100 μm,渾圓狀晶形為主[圖5(e)],多數(shù)鋯石陰極發(fā)光強(qiáng)度中等,鋯石無(wú)分帶或具弱的云霧狀分帶,顯示變質(zhì)鋯石特征。部分鋯石中心具有不規(guī)則的小的核。

30個(gè)點(diǎn)分析結(jié)果顯示年齡數(shù)值較分散(表5),其樣品數(shù)值較分散,19個(gè)分析點(diǎn)位于諧和線上或附近[圖6(e)],11個(gè)分析點(diǎn)沿不一致線分布,可能是后期不同程度變質(zhì)熔融,再重結(jié)晶造成的,指示巖漿鋯石形成約2 400 Ma,變質(zhì)年齡為2 200 Ma和1 900 Ma,顯示出該巖體經(jīng)歷了呂梁期變質(zhì)事件的影響。結(jié)合該變質(zhì)深成巖與圍巖侵入關(guān)系及鋯石U-Pb年齡,可以推斷出烏拉山巖群榴云片麻巖組形成時(shí)間應(yīng)該大于(2 444.4±7.2) Ma。

表5 TWB6鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡

4.6 花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖D1227

鋯石顆粒長(zhǎng)度介于100～250 μm,晶形以混球狀、長(zhǎng)柱狀、短柱狀混雜,鋯石晶體裂隙較多,鋯石顆粒較為破碎,部分棱角發(fā)育。CL圖像[圖5(f)]顯示多數(shù)鋯石呈無(wú)分帶、弱分帶,部分巖漿環(huán)帶被變質(zhì)環(huán)帶切割。

對(duì)花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖D1227共做了25個(gè)點(diǎn),測(cè)試結(jié)果如表6所示,除6個(gè)分析點(diǎn)不在諧和線上,其余測(cè)定點(diǎn)分布在U-Pb諧和線上[圖6(f)],19個(gè)分析點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為(2 512±24)Ma,表明巖體形成于新太古代。

表6 D1227鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡

5 討論

5.1 原巖形成時(shí)代與變質(zhì)時(shí)代

烏拉山地區(qū)從元古宙到印支期發(fā)育了多期巖漿活動(dòng)[39],多期巖漿活動(dòng)疊加改造影響研究區(qū)變質(zhì)巖系的時(shí)代劃分。李樹(shù)勛[5]認(rèn)為烏拉山巖群屬于太古宙時(shí)期的中新太古代,但截至目前,年齡較大的數(shù)據(jù)很少有獲得,前人認(rèn)為這可能是受后期構(gòu)造熱事件的影響所導(dǎo)致的;而金魏等[40]則認(rèn)為烏拉山巖群鋯石年齡值主要分布于2.2～2.0 Ga,如果以最年輕的碎屑鋯石年齡為限定,則其沉積年齡小于2.0 Ga,應(yīng)屬于古元古代后期的沉積巖。有研究表明,烏拉山-大青山變質(zhì)雜巖與孔茲巖帶東段集寧地區(qū)的構(gòu)造演化相似[41]。

本次同位素鋯石樣品年齡(TW7、TWB19、D1227、TWB20)年齡都主要集中在2.3～2.5 Ga,部分年齡偏小的原因可能與后期構(gòu)造熱事件強(qiáng)烈改造有關(guān),其真實(shí)年齡應(yīng)更大一些,其中,TW7和D1227的同位素年齡與徐仲元等[42]研究的大青山地區(qū)新太古代晚期變質(zhì)深成巖的鋯石高靈敏度離子探針(sensitive high resolution Ion micro probe,SHRIMP)年齡約2.5 Ga近似,張琳等[43]認(rèn)為大青山-烏拉山巖群可能包括了新太古代晚期的表殼巖,這表明新太古代晚期巖漿作用在空間上分布廣泛,且?guī)r漿作用發(fā)育。早期部分學(xué)者認(rèn)為新太古代晚期-古元古代早期兩期變質(zhì)事件先后發(fā)生在烏拉山地區(qū)基底,而后又受到古元古代晚期高級(jí)變質(zhì)事件的疊加改造[44-47]。同位素鋯石U-Pb年齡協(xié)和圖(圖6)顯示,除TW7以外的5個(gè)樣品的同位素年齡都落在諧和曲線上或是在曲線附近,造成TW7部分同位素?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)偏離協(xié)和曲線的原因有兩種,一種可能是作為本次研究對(duì)象的鋯石結(jié)構(gòu)復(fù)雜,鋯石遭受多期變質(zhì)作用改造,使得鋯石的形成時(shí)間偏離了諧和曲線,一種是某些晶粒的重結(jié)晶或環(huán)帶模糊導(dǎo)致的誤差。石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖(TWB6)雖未獲得鋯石加權(quán)年齡,但根據(jù)鋯石LA-ICP MS U-Pb年齡和該變質(zhì)深成巖與榴云片麻巖巖組的黑云石榴斜長(zhǎng)片麻巖侵入接觸關(guān)系,可以推斷出烏拉山巖群榴云片麻巖組形成時(shí)間應(yīng)該早于(2 444.4±7.2)Ma。因此烏拉山巖群榴云片麻巖巖組原巖形成時(shí)代限定為新太古代晚期。

Dong等[48]對(duì)大青山的部分孔茲巖系巖石的年代學(xué)研究結(jié)果限定了2.40～2.45 Ga和1.90～1.95 Ga兩期變質(zhì)事件。劉平華等[49]根據(jù)狼山地區(qū)烏拉山巖群變質(zhì)巖地質(zhì)特征,提出烏拉山巖群遭受了新太古代晚期變質(zhì)作用改造,且變質(zhì)時(shí)代為新太古代。段瑞涵[50]報(bào)道了孔茲巖帶在古元古代末期間發(fā)育一期變質(zhì)級(jí)別達(dá)角閃巖相-麻粒巖相的變質(zhì)作用,該期變質(zhì)作用在大青山、烏拉山巖體也曾有報(bào)道,其變質(zhì)時(shí)代在1.82～1.96 Ga。本文研究對(duì)烏拉山巖群變質(zhì)深成巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石測(cè)年;其中,D1227得到了具有重結(jié)晶特征的巖漿鋯石加權(quán)年齡為(2 515±24) Ma,TW7的LA-ICP-MS鋯石加權(quán)年齡為(2 464±13) Ma,TWB6的變質(zhì)鋯石年齡為2.20 Ga和1.90 Ga。本次同位素年代數(shù)據(jù)大致分為兩組,第一組年齡值為1.90～2.10 Ga,第二組年齡值為2.30～2.50 Ga,以上兩組數(shù)值均與大青山-烏拉山地區(qū)的兩次較強(qiáng)的熱事件相吻合,相當(dāng)于新太古代和古元古代末期的熱事件,表明烏拉山巖群形成于新太古代晚期,后期又遭受古元古代晚期高級(jí)變質(zhì)事件影響。

5.2 巖石成因與構(gòu)造環(huán)境

巖石在變質(zhì)作用過(guò)程中壓力(P)和溫度(T)隨時(shí)間(t)而變化的軌跡即為P-T-t軌跡(P-T-tpath)。變質(zhì)作用演化的P-T-t軌跡具有反映地殼演化及其與變質(zhì)作用關(guān)系和動(dòng)力學(xué)機(jī)制的意義[51]。劉濤濤等[18]研究表明烏拉山巖群孔茲巖系中富鋁片麻巖原巖主要形成于大洋島弧環(huán)境。蔡佳[13]對(duì)石拐地區(qū)富鋁片麻巖研究發(fā)現(xiàn),該區(qū)巖石具有典型的近等溫減壓的順時(shí)針P-T演化軌跡。Lu等[52]也同樣發(fā)現(xiàn)了大青山-烏拉山變泥質(zhì)巖同樣具有了典型的順時(shí)針P-T軌跡。劉福來(lái)等[53]在對(duì)冀西北麻粒巖相帶中富鋁片麻巖開(kāi)展的研究中,根據(jù)富鋁片麻巖在變質(zhì)過(guò)程中礦物組合的演化特征,亦得到典型的近等溫減壓的順時(shí)針P-T軌跡。賈和義等[54]也報(bào)道了烏拉山巖群變質(zhì)作用P-T軌跡為典型的順時(shí)針形式,其峰期變質(zhì)溫度為830～948 ℃,壓力為0.94 GPa。許亞鑫等[55]在研究烏拉山巖群榴云片麻巖巖組中的泥質(zhì)片麻巖時(shí)也表明,烏拉山巖群泥質(zhì)片麻巖也具有順時(shí)針P-T演化軌。這種順時(shí)針的P-T-t軌跡是大陸碰撞造山帶的P-T-t軌跡典型特征,反映了古老造山帶由地殼沉降并發(fā)生變質(zhì),到地殼抬升并結(jié)束變質(zhì)且趨于穩(wěn)定的完整演化過(guò)程,再現(xiàn)了造山作用旋回由發(fā)生、發(fā)展演化到結(jié)束的全部歷史。

徐仲元等[56]提出,內(nèi)蒙古大青山—烏拉山地區(qū)的烏拉山巖群孔茲巖系至少經(jīng)歷了兩個(gè)造山旋回。根據(jù)年代學(xué)分析,石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖(TWB6)的鋯石U-Pb同位素年齡為(2 444.4±7.2) Ma和紫蘇花崗質(zhì)片麻巖(TW7)的加權(quán)平均年齡為(2 464±13) Ma,再結(jié)合野外石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖侵入和紫蘇花崗質(zhì)片麻巖侵入接觸包括黑云片麻巖巖組-榴云片麻巖巖組在內(nèi)的高級(jí)變質(zhì)雜巖,且石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖中含有榴云片麻巖殘留體,兩種變質(zhì)巖中片麻理方向不一致,這說(shuō)明在老于2.5 Ga時(shí)期區(qū)域發(fā)生了一次變質(zhì)作用,在該時(shí)間段華北克拉通也許在空間上已經(jīng)形成了一個(gè)整體;于～1.9 Ga又遭受一期變質(zhì)事件改造,該時(shí)期北部陰山陸塊與南部鄂爾多斯陸塊發(fā)生俯沖并拼合在一起,最終形成華北克拉通西部陸塊。

6 結(jié)論

(1)根據(jù)巖相學(xué)特征,烏拉山巖群分上、下兩個(gè)亞巖群。下亞群由角閃片麻巖巖組和黑云片麻巖巖組組成;上亞群由榴云片麻巖巖組和石榴淺粒巖巖組和大理巖巖組組成。研究區(qū)出露紫蘇花崗質(zhì)片麻巖和石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖變質(zhì)深成體侵入黑云石榴斜長(zhǎng)片麻巖中,侵入界面清晰。

(2)紫蘇花崗質(zhì)片麻巖、花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖樣品的鋯石U-Pb 定年研究結(jié)果表明,烏拉山富鋁片麻巖原巖形成時(shí)代最晚在2.5 Ga。

(3)根據(jù)年代學(xué)研究結(jié)果顯示,烏拉山巖群富鋁片麻巖經(jīng)歷或至少了兩期變質(zhì)作用疊加。一期變質(zhì)年齡為2.5 Ga左右,在該時(shí)間段華北克拉通也許在空間上已經(jīng)形成了一個(gè)整體;二期變質(zhì)年齡約1.9 Ga,該時(shí)期北部陰山陸塊與南部鄂爾多斯陸塊發(fā)生俯沖并拼合在一起,最終形成華北克拉通西部陸塊。