華北陸塊北緣東段舊廟地區(qū)變質基性巖墻群LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及其地質意義

閆曉明　黃紹博

（1.東北煤田地質局一二八勘探隊，遼寧沈陽　110122；2.東北煤田地質局勘察設計研究總院，遼寧沈陽　110013）

華北陸塊北緣東段舊廟地區(qū)變質基性巖墻群LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及其地質意義

閆曉明1黃紹博2

（1.東北煤田地質局一二八勘探隊，遼寧沈陽110122；2.東北煤田地質局勘察設計研究總院，遼寧沈陽110013）

華北板塊北緣東段舊廟地區(qū)晚太古代結晶基底內發(fā)育眾多變質基性巖墻群，應用LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測年獲得的13個測點數(shù)據(jù)顯示，該變質基性巖墻群結晶年齡值為1801±17Ma，MSWD=2.7。這表明，變質基性巖墻群的原巖形成于中元古代初，是華北板塊經古元古代呂梁運動匯入Columbia超大陸之后于中元古代初發(fā)生伸展裂解而侵位的基性巖體。同已發(fā)現(xiàn)的中元古代魏家溝巖群一起，表明了華北板塊北緣東段中元古代造山帶的演化始于中元古代初。

基性巖墻群華北陸塊北緣LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年大陸裂解中元古代造山帶

對華北板塊北緣的區(qū)域構造研究一直以來是眾多地質學者的研究重點。近年來，在華北板塊北緣陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多中元古代變質沉積地層、變質火山沉積地層、蛇綠混雜巖、同碰撞花崗巖等［1-3］。一些學者認為華北板塊北緣東段相比白云鄂博、渣爾泰山一帶裂解更晚，初始裂解始于中元古代末期，但沒有精確的年代學證據(jù)。筆者通過近年來參與25萬阜新幅區(qū)調項目，在遼西舊廟地區(qū)（即華北板塊北緣東段）發(fā)現(xiàn)了以構造巖片或包體存在的中元古代魏家溝巖群、中元古代同碰撞花崗巖及中元古代韌性剪切帶等，證實了華北板塊北緣東段中元古代造山帶的存在。

1　區(qū)域地質背景

研究區(qū)位于華北陸塊北緣東段中元古代造山帶內，緊鄰古生代興蒙造山帶，赤峰—開原斷裂從研究區(qū)穿過。區(qū)內太古宙結晶基底出露廣泛，由變質深成巖和變質表殼巖組成。區(qū)內出露地層主要有中元古界魏家溝巖群、石炭系、白堊系和第四系，其中魏家溝巖群以構造巖片形式逆沖推覆于太古宙變質深成巖之上或以包體形式存在于中元古代侵入巖和中生代侵入巖中。區(qū)內侵入巖時代以中元古代、海西期和燕山期為主，其中中元古代侵入巖巖性多樣，主要為輝長巖、閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖。魏家溝巖群上巖組以變粒巖為主，夾有淺粒巖，巖石化學分析及原巖恢復表明，變粒巖與淺粒巖原巖類型相當于為鈣堿性系列的安山巖、英安巖等中酸性火山巖，形成于活動大陸邊緣環(huán)境。

2　巖石學及地球化學特征

四家子變質基性巖墻群巖石類型以變質輝綠巖為主，含少量變質輝長巖。巖石灰黑色，變余輝長-輝綠結構，塊狀-弱片麻狀構造。主要巖石成分為斜長石和輝石。輝石呈它形-半自形柱狀充填于斜長石間隙中，為綠色，大部分晶粒已蝕變?yōu)楹谠颇?、綠泥石、磁鐵礦，粒度0.2-0.5mm，含量60%-70%。巖石中的斜長石多為基性斜長石，呈半自形板柱狀，聚片雙晶發(fā)育，晶粒大部分蝕變?yōu)榫G簾石及絹云母，粒度0.5-1mm，含量30%-40%。

四家子變質輝綠巖的常量元素與中國輝長巖值（黎彤、1962）相比，具有高SiO2、TiO2、CaO，低Al2O3、K2O、Na2O、MgO的特點。該變質輝綠巖的里特曼指數(shù)σ為2.05，屬鈣堿系列；鋁質指數(shù)A/CNK值為0.53，屬過堿型；巖漿分異指數(shù)DI值為34.57，分異值較低，巖漿基性程度較高，分異較差，具鈣堿系列演化特征。

四家子變質輝綠巖中稀土為輕稀土富集，重稀土虧損型，輕稀土經歷了較強的分餾，而重稀土分餾較弱；四家子變質輝綠巖的物質來源局部可能與上地殼物質有關，其稀土配分曲線呈右傾，銪無負異常，為輕稀土富集重稀土虧損型。

3　LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年

鋯石測年應用193nm的ComPex102型ArF準分子激光器和Agilent 7500a型ICP-MS儀器，從鋯石顆粒的CL圖像可以看出該變質輝綠巖的鋯石晶形多不規(guī)則狀。對樣品中挑選出的石顆粒進行U-Pb同位素年齡測定，鋯石U-Pb同位素比值。鋯石的Th/U比值均大于0.1（介于0.27-0.95之間，個別大于1.0，平均值0.58），說明測試鋯石為巖漿成因。將鉛丟失嚴重的數(shù)據(jù)（7、10、12點）剔除后，四家子變質輝綠巖的206Pb/238U表面年齡介于1767-1834Ma之間，其加權平均年齡為1801±17Ma，MSWD=2.7，代表結晶年齡，表明四家子輝綠巖墻群形成時代為中元古代初期。

4　構造意義

過去普遍認為華北板塊北緣在中元古代發(fā)生裂解，但西段明顯早于東段，即西段白云鄂博一帶于中元古代早期即發(fā)生裂解，而東段遼西地區(qū)則于中元古代末期才發(fā)生裂解。近年來的研究則表明，華北板塊北緣東段（研究區(qū)）亦存在著中元古代造山帶，由代表大陸邊緣沉積的魏家溝巖群、造山帶各演化階段的基-中-酸性侵入巖及EW向展布的韌性剪切帶組成。對于華北板塊北緣東段陸塊初始裂解的時間尚未有可靠的年代學依據(jù)。本次工作新發(fā)現(xiàn)的中元古代早期變基性巖墻群則代表了華北板塊北緣東段大陸初始裂解的基性巖漿活動，表明華北板塊北緣東段Columbia超大陸的裂解始于中元古代初，與華北板塊北緣西段的裂解是同步的。

至此，華北板塊北緣東段的構造演化輪廓基本厘清，即中元古代初Columbia超大陸裂解形成大陸裂谷，至中元古代末期經歷了被動大陸邊緣-活動大陸邊緣-碰撞造山的演化過程。

5　結語

（1）本次工作發(fā)現(xiàn)的四家子變質輝綠巖巖墻群年齡值為1801± 17Ma（U-Pb），是工作區(qū)存在中元古代初伸展裂解事件的直接證據(jù)，同大陸裂谷型沉積的魏家溝巖組一起證實了工作區(qū)北部也存在著一條中元古代初期的拗拉谷或裂陷槽。

（2）四家子變質輝綠巖巖墻群的發(fā)現(xiàn)，在工作區(qū)及鄰區(qū)內尚屬首次，它證實了華北陸塊北緣東段呂梁運動后克拉通的伸展裂解在中元古代初就已經開始了。改變了以往普遍認為華北陸塊北緣東段的伸展裂解事件應晚于白云鄂博地區(qū)，始于中元古代中后期的觀點。

［1］邵濟安，張履橋，李大明.華北克拉通元古代的三次伸展事件［J］.巖石學報，2002，18（02）：152-160.

［2］李江海，穆劍.我國境內格林維爾期造山帶的存在及其對中元古代末期超大陸再造的制約［J］.地質科學，1999，34（3）：260-272.

［3］高坪山，劉新秒.試論中國古大陸中-新元古代匯聚與裂解的地質記錄［J］.前寒武紀研究進展，1999，22（1）：47-53.

閆曉明（1986—），男，工程師，學士，從事煤田地質勘查工作。