大別山宿松變質(zhì)帶花崗片麻巖的鋯石U-Pb年齡和Hf同位素成分

李 遠(yuǎn)，劉貽燦*，楊 陽，鄧亮鵬

(1.中國科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點實驗室，安徽 合肥 230026； 2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球和空間科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230026)

0 引 言

造山帶通常包含不同來源的巖片或地體，經(jīng)過構(gòu)造作用拼合而成，因此，鑒別不同地體或巖片在拼合之前的巖石-地質(zhì)-構(gòu)造演化歷史對于研究造山帶形成和演化具有十分重要的意義。大別造山帶不僅出露大量巖石類型不同、變質(zhì)程度各異的變質(zhì)巖，而且經(jīng)歷了極其復(fù)雜的構(gòu)造演化過程及造山后的巖漿活動[1-7]，并且因含柯石英[8-9]和金剛石[10-11]超高壓變質(zhì)巖等與大陸深俯沖和折返過程相關(guān)且大規(guī)模分布的不同類型超高壓巖石而聞名于世。另外，大別造山帶超高壓正變質(zhì)巖的原巖為新元古代的雙峰式火成巖，對應(yīng)揚子板塊北緣大規(guī)模裂谷巖漿活動，并可能與Rodinia超大陸裂解有關(guān)[12-14]。因此，大別造山帶的地質(zhì)演化過程一直是大陸動力學(xué)研究的熱點，而對造山帶內(nèi)各構(gòu)造巖石單元的研究尤其是年代學(xué)研究，有助于深入認(rèn)識揚子板塊的裂谷演化、揚子板塊與華北板塊之間的碰撞過程以及造山后大規(guī)模巖漿作用等一系列地質(zhì)過程[15]。

大別造山帶由多個具有不同巖石類型、變質(zhì)等級與演化歷史的構(gòu)造單元組成。其中南大別、中大別和北大別地體因出露含榴輝巖等深俯沖陸殼巖石而受到廣泛關(guān)注，因而研究程度高，而對大別造山帶南部變質(zhì)等級相對較低的宿松變質(zhì)帶的形成和變質(zhì)演化研究程度相對較低，特別是對宿松雜巖帶的原巖性質(zhì)、形成時代以及形成和演化研究相對缺乏[15-18]。本文重點對宿松變質(zhì)帶中不同地點花崗片麻巖的鋯石進行了SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素分析，并據(jù)此探討了其可能的巖石成因、原巖形成時代和三疊紀(jì)變質(zhì)作用，從而為更全面地理解宿松變質(zhì)帶的巖石組成、形成時代和成因，以及大別造山帶的構(gòu)造演化過程提供了新的制約。

BZ為北淮陽變質(zhì)帶；NDZ為北大別高溫超高壓雜巖帶；CDZ為中大別中溫超高壓變質(zhì)帶；SDZ為南大別低溫榴輝巖帶；SZ為宿松變質(zhì)帶；HMZ為滸灣雜巖帶；HZ為紅安低溫榴輝巖帶；DC為角閃巖相大別雜巖；XMF為曉天—磨子潭斷裂；WSF為五河—水吼斷裂；HMF為花涼亭—彌陀斷裂；TSF為太湖—山龍斷裂；TLF為郯廬斷裂；SMF為商城—麻城斷裂；圖件引自文獻[14]，有所修改圖1 大別造山帶地質(zhì)圖Fig.1 Geological Map of the Dabie Orogen

1 區(qū)域地質(zhì)背景

秦嶺—大別—蘇魯造山帶位于中國揚子板塊與華北板塊之間，是兩大板塊在三疊紀(jì)發(fā)生陸-陸碰撞形成的[10,19]。其中，東大別地區(qū)自北向南可以劃分為5個主要構(gòu)造巖石單元[11,14,20-22]：北淮陽變質(zhì)帶、北大別高溫超高壓雜巖帶、中大別中溫超高壓變質(zhì)帶、南大別低溫榴輝巖帶和宿松變質(zhì)帶，它們分別以曉天—磨子潭、五河—水吼、花涼亭—彌陀、太湖—山龍斷裂帶為界(圖1)。這些構(gòu)造單元含有不同的巖石類型并具有不同的變質(zhì)等級和變質(zhì)演化過程。北淮陽變質(zhì)帶由以綠簾角閃巖相為主的廬鎮(zhèn)關(guān)雜巖和以綠片巖相為主的佛子嶺變質(zhì)復(fù)理石組成[15]；北大別高溫超高壓雜巖帶的巖石主要包括條帶狀英云閃長質(zhì)和花崗質(zhì)片麻巖以及少量的變質(zhì)橄欖巖、角閃巖、麻粒巖、榴輝巖等[4,14]；中大別中溫超高壓變質(zhì)帶和南大別低溫榴輝巖帶主要由片麻巖組成，含有大量的榴輝巖透鏡體以及少量的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖石、大理巖和硬玉石英巖[2-3,23-26]。北大別高溫超高壓雜巖帶、中大別中溫超高壓變質(zhì)帶和南大別低溫榴輝巖帶是3個含榴輝巖的巖石單位，都經(jīng)歷了三疊紀(jì)大陸深俯沖，并且超高壓正變質(zhì)巖的原巖年齡主要集中在700～800 Ma[4,12-14,21,27-30]。

宿松變質(zhì)帶，又稱宿松變質(zhì)雜巖(帶)，屬于大別造山帶中揚子俯沖板塊的后緣部分[1,3],以太湖—山龍斷裂為界，北側(cè)為南大別低溫榴輝巖帶(圖1)。其主要巖石有石榴云母片巖、石榴黑云母片麻巖、石榴斜長角閃巖、大理巖、變質(zhì)磷塊巖、角閃巖、石墨片巖、滑石片巖、淺粒巖和基性—超基性巖塊等[2-3,17,31-32]。本文研究工作主要涉及3個花崗片麻巖樣品，其樣品編號及采樣位置經(jīng)緯度分別為1112PH14(30°18.667′N,115°58.288′E)、11TZL1(30°17.936′N,116°0.138′E)和1303WJH(30°22.266′N,116°07.346′E)(圖1)。

圖2 宿松變質(zhì)帶花崗片麻巖野外照片F(xiàn)ig.2 Photographs Showing the Field Occurrences of Granitic Gneisses from the Susong Metamorphic Zone

2 樣品描述和分析方法

野外照片(圖2)顯示，大別山宿松變質(zhì)帶花崗片麻巖表現(xiàn)為強烈的構(gòu)造變形和面理化，并常常包裹變基性巖構(gòu)造透鏡體。樣品11TZL1的主要礦物為斜長石、石英、多硅白云母、石榴石、角閃石、方解石、黑云母和少量不透明礦物等[圖3(a)、(b)]；樣品1303WJH的主要礦物為斜長石、石英、多硅白云母、石榴石、方解石、鉀長石和黑云母等[圖3(c)、(d)]；樣品1112PH14的主要礦物為斜長石、石英、多硅白云母和鉀長石等[圖3(e)、(f)]。3個樣品都含有類似的長英質(zhì)礦物(斜長石、鉀長石和石英等)，結(jié)合其全巖化學(xué)成分(未發(fā)表數(shù)據(jù))，指示其原巖可能為花崗巖(這也與其鋯石年代學(xué)和Hf同位素分析研究結(jié)果一致，見后文)。此外，礦物大多數(shù)都呈定向排列，進一步指示其經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造變形作用以及變質(zhì)作用。其中，方解石常沿面理分布[圖3(b)、(c)]，指示晚期變質(zhì)變形過程中由含碳酸鹽流體結(jié)晶而形成。由于樣品經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造變形甚至糜棱巖化作用，造成一些長英質(zhì)礦物(特別是斜長石和石英)的細(xì)粒化和定向排列，而鉀長石常表現(xiàn)為眼球狀斑晶[圖3(e)、(f)]。根據(jù)石榴石、角閃石、多硅白云母、斜長石和綠簾石等變質(zhì)礦物，結(jié)合石永紅等對該帶花崗片麻巖、云母片巖和石榴斜長角閃巖的巖相學(xué)觀察和溫壓條件估算[17,32]，推斷宿松變質(zhì)帶峰期變質(zhì)作用主體表現(xiàn)為綠簾角閃巖相，局部巖片可能達(dá)到高壓榴輝巖相。

樣品11TZL1、1303WJH和1112PH14經(jīng)破碎、篩選、磁選及重液分選分離出鋯石，而后在鏡下對鋯石顆粒進行手選，再將其和標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEMORA(年齡為417 Ma)一起制成樣品靶,并在北京離子探針中心進行透射光、反射光和陰極發(fā)光(CL)顯微照相。鋯石的分選工作由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成；鋯石微區(qū)U-Pb同位素測定在北京離子探針中心SHRIMPⅡ離子探針儀器上進行,詳細(xì)測定程序見文獻[33]～[35]。測試時所用的標(biāo)準(zhǔn)鋯石為SL13 和TEMORA，前者用于標(biāo)定U、Th含量,后者用于校正年齡,詳細(xì)數(shù)據(jù)處理過程見文獻[15]。

樣品11TZL1和1303WJH的鋯石原位Lu-Hf同位素分析在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所以及南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院完成，分析儀器為LA-MC-ICPMS。儀器參數(shù)和數(shù)據(jù)采集方法參見文獻[36]，具體分析過程見文獻[37]。初始Hf同位素比值參照鋯石結(jié)晶時代所對應(yīng)的球粒隕石儲庫(CHUR)的Hf同位素比值。176Lu衰變常數(shù)為每年1.865×10-11[38]；球粒隕石N(176Hf)/N(177Hf)值和n(176Lu)/n(177Hf)值分別為0.282 772和0.033 2[39]。單階段模式年齡(TDM1)的計算參照虧損地幔，其當(dāng)前的N(176Hf)/N(177Hf)值為0.283 25，類似洋中脊玄武巖(MORB)的平均值[40]，n(176Lu)/n(177Hf)值為0.038 4[41]。

3 結(jié)果分析

3.1 鋯石U-Pb年齡

圖3 宿松變質(zhì)帶花崗片麻巖顯微照片F(xiàn)ig.3 Photomicrographs of Granitic Gneisses from the Susong Metamorphic Zone

在陰極發(fā)光圖像上，樣品11TZL1中的鋯石大多數(shù)都具有核-邊結(jié)構(gòu)，核部具有明顯的巖漿結(jié)晶環(huán)帶和規(guī)則的外形，邊部一般較窄且呈灰色，二者之間具有截然的界限[圖4(a)～(d)]。該樣品鋯石分析點為19個[圖5(a)]。巖漿鋯石核的206Pb/238U年齡大多數(shù)為(730±12)～(771±5)Ma(僅分析點11TZL1-16.1年齡為(490±12)Ma，可能為Pb丟失的結(jié)果)，5個巖漿鋯石(分析點11TZL1-2.1、8.1、14.1、15.1、17.1)給出較老的206Pb/238U諧和年齡加權(quán)平均值為(768±5)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為0.42)。鋯石增生邊包括兩類，即新元古代和三疊紀(jì)變質(zhì)增生；3個新元古代變質(zhì)增生邊(分析點11TZL1-5.1、10.1、19.1)給出的206Pb/238U諧和年齡加權(quán)平均值為(749±5)Ma(MSWD值為2.1)[圖5(b)]；而三疊紀(jì)變質(zhì)增生邊的年齡為(205±11)Ma，具有較低的w(Th)/w(U)值(分析點11TZL1-2.1的w(Th)/w(U)值為0.08)(表1)。

根據(jù)陰極發(fā)光圖像[圖4(e)～(h)]和鋯石U-Pb年齡分析結(jié)果(表1)，樣品1303WJH中的鋯石發(fā)育典型的核-邊結(jié)構(gòu)，其中核部有巖漿結(jié)晶環(huán)帶或弱環(huán)帶，邊部無環(huán)帶且呈灰色[圖4(e)～(h)]，即表現(xiàn)為巖漿核和變質(zhì)增生邊，二者具有截然的界限[圖4(h)]。15顆鋯石的16個分析點獲得的鋯石U-Pb年齡在年齡諧和曲線上構(gòu)成兩條不一致線[圖5(c)]：第一條由7個巖漿核(除分析點1303WJH-10.1外)與4個近于諧和的變質(zhì)增生邊(分析點1303WJH-12.1、4.1、9.1、13.1)分析結(jié)果限定，其不一致線的上、下交點年齡分別為(2 643±130)Ma和(1 989±140)Ma；第二條由8個鋯石變質(zhì)增生邊分析結(jié)果限定，其不一致線的上、下交點年齡分別為(1 982±21)Ma和(245±120)Ma。第二條不一致線的上交點年齡與第一條不一致線下交點年齡在誤差范圍內(nèi)一致。

根據(jù)陰極發(fā)光圖像[圖4(i)～(l)]和鋯石U-Pb年齡分析結(jié)果(表1)，樣品1112PH14中的鋯石可以分為兩類：第一類鋯石具有明顯的震蕩環(huán)帶和/或規(guī)則的外形，是典型的巖漿鋯石[圖4(i)、(k)]；第二類鋯石表現(xiàn)為典型的核-邊結(jié)構(gòu)，其中核部有巖漿結(jié)晶環(huán)帶或弱環(huán)帶，邊部無環(huán)帶且呈灰色[圖4(j)、(l)]。巖漿鋯石的年齡包括晚太古代(如分析點1112PH14-1.1、2.1、15.1)和新元古代(如分析點1112PH14-4.1、5.1、6.1、8.1、11.1、12.1、13.1、16.1、17.1、19.1)，而鋯石增生邊(如分析點1112PH14-7.1、9.1)的年齡為(740±8)～(757±6)Ma，因此，巖漿鋯石的主體形成時代為新元古代，而年齡較老的分析點1112PH14-1.1、2.1、14.1、15.1來自繼承鋯石。由繼承鋯石(分析點1112PH14-1.1、2.1、15.1)與新元古代巖漿鋯石(分析點1112PH14-4.1、5.1、6.1、8.1、11.1、12.1、13.1、16.1、17.1、19.1)限定的不一致線上、下交點年齡為(2 444±52)Ma和(787±47)Ma[圖5(d)]，上交點年齡在誤差范圍內(nèi)與分析點1112PH14-1.1的諧和年齡((2 471±26)Ma)一致。另外，3個新元古代巖漿鋯石(分析點1112PH14-5.1、17.1、19.1)給出較老的206Pb/238U諧和年齡加權(quán)平均值為(834±9)Ma(MSWD值為0.51)，2個鋯石增生邊給出的206Pb/238U諧和年齡加權(quán)平均值為(751±10)Ma(MSWD值為2.9)[圖5(e)]。

3.2 Hf同位素成分

樣品11TZL1、1303WJH的Hf同位素分析結(jié)果見表2和圖6。在樣品11TZL1的8個分析點中，分析點11TZL1-4.1為變質(zhì)增生鋯石，其余7個分析點來自新元古代巖漿鋯石(表1)。由于鋯石中的Hf同位素比值不會受到后期重結(jié)晶作用的影響[42]，所以這8個點的Hf同位素分析結(jié)果都能夠反映鋯石從巖漿中結(jié)晶時的信息。εHf(750 Ma)值為-6.8～-4.3，對應(yīng)的單階段模式年齡為1 482～1 593 Ma，兩階段模式年齡為1 915～2 072 Ma。樣品1303WJH的6個鋯石為4個巖漿鋯石和2個變質(zhì)鋯石，它們的εHf(2 700 Ma)值為2.0～7.5，對應(yīng)的單階段模式年齡為2 696～2 904 Ma,兩階段模式年齡為2 817～3 153 Ma。巖漿鋯石和變質(zhì)鋯石具有類似的Hf同位素成分，一方面指示巖漿鋯石具有單一的成因，表明該樣品為正變質(zhì)巖，而不是變質(zhì)沉積巖，另一方面說明變質(zhì)鋯石的Zr主要由巖漿鋯石的熔融或溶解提供。

4 討 論

4.1 兩類花崗片麻巖的原巖形成時代及其地質(zhì)意義

樣品11TZL1中的鋯石核部為典型的巖漿鋯石，而邊部為變質(zhì)增生鋯石[圖4(a)～(d)]。5個巖漿鋯石的206Pb/238U諧和年齡加權(quán)平均值((768±5)Ma)代表其形成時代；相對年輕的新元古代年齡(730～740 Ma)可能反映后期Pb丟失的結(jié)果，不能參與形成時代的計算。另外，3個新元古代鋯石增生邊的206Pb/238U諧和年齡加權(quán)平均值((749±5)Ma)類似于中大別碧溪嶺超高壓花崗片麻巖[43]和北淮陽變質(zhì)帶變質(zhì)花崗巖或花崗片麻巖[18,44]的形成時代。也就是說，約750 Ma的鋯石變質(zhì)增生邊可能與揚子板塊北緣一期新元古代巖漿作用有關(guān)。因此，樣品11TZL1的原巖年齡與大別造山帶超高壓正變質(zhì)巖的原巖形成時代[12-14,21,45]一致，表明樣品11TZL1的原巖形成于揚子板塊北緣的新元古代裂谷巖漿作用。此外，樣品11TZL1的鋯石Hf同位素成分提供了源區(qū)信息。鋯石εHf(t)值與大別造山帶超高壓巖石及其他低級變質(zhì)巖(李遠(yuǎn)等，未發(fā)表資料)[30,46]一致(圖6)。對于具有負(fù)εHf(t)值的鋯石,兩階段模式年齡比單階段模式年齡能更好地反映其物質(zhì)來源，即樣品11TZL1的主要源區(qū)為約2.0 Ga的古元古代地殼。

表1 鋯石U-Pb年齡分析結(jié)果Tab.1 Analysis Results of Zircon U-Pb Ages

續(xù)表1

注：w(·)為元素或化合物含量;N(·)/N(·)為同一元素同位素比值，N(·)為該元素的原子豐度；n(·)/n(·)為不同元素同位素比值，n(·)為元素的物質(zhì)的量；誤差為1σ；分析點以11TZL1開頭的為樣品11TZL1，分析點以1303WJH開頭為樣品1303WJH，分析點以1112PH14開頭為樣品1112PH14；年齡用實測的204Pb 值進行普通鉛校正；“—”表示沒有檢出數(shù)據(jù)。

表2 鋯石Hf同位素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of Zircon Hf Isotope

注：εHf(t)值為年齡t對應(yīng)的εHf值；樣品11TZL1、1303WJH的εHf(t)值分別以t=750 Ma和t=2 700 Ma進行計算,誤差為2σ；fLu/Hf為Hf富集系數(shù)。

樣品LJG、06MC01、01SH07分別為中大別低級變質(zhì)巖(李遠(yuǎn)等，未發(fā)表資料)、紅安超高壓片麻巖[46]和雙河超高壓片麻巖[30]；樣品1303WJH、11TZL1為本文樣品圖6 鋯石Hf同位素圖解Fig.6 Diagram of Zircon Hf Isotope

樣品1303WJH的鋯石U-Pb年齡諧和曲線中有兩條不一致線。其中一條不一致線的上交點年齡與分析點1303WJH-1.1(巖漿鋯石核)的206Pb/238U諧和年齡((2 691±13)Ma)在誤差范圍內(nèi)一致，代表巖石的原巖形成時代；另一條不一致線的上交點年齡與第一條不一致線下交點年齡以及一個變質(zhì)增生邊(分析點1303WJH-2.1)的206Pb/238U諧和年齡((1 960±13)Ma)在誤差范圍內(nèi)一致，指示變質(zhì)時代約為2.0 Ga。第二條不一致線的下交點年齡可能與三疊紀(jì)變質(zhì)作用有關(guān)，但因變質(zhì)程度較低而沒有發(fā)生明顯的鋯石增生和對應(yīng)的年齡記錄(見后文)。因此，樣品1303WJH的原巖形成于晚太古代(約2.7 Ga)，并經(jīng)歷了古元古代(約2.0 Ga)的變質(zhì)作用。此外，樣品1303WJH的鋯石Hf同位素成分也提供了源區(qū)信息。樣品1303WJH落在虧損地幔演化線附近(圖6)，而單階段模式年齡與鋯石U-Pb年齡接近，表明該樣品的主要物質(zhì)來源為虧損地幔并有地殼物質(zhì)的加入。

樣品1112PH14中含有(2 471±26)、(2 184±15)、(909±5)、(2 344±27)Ma等古老的繼承鋯石年齡，其余分析結(jié)果大多數(shù)顯示新元古代年齡[表1，圖4(i)～(l)和圖5(d)、(e)]。樣品1112PH14的鋯石U-Pb年齡諧和曲線中不一致線的上交點年齡在誤差范圍內(nèi)與分析點1112PH14-1.1的諧和年齡((2 471±26)Ma)一致，指示該樣品的源區(qū)巖石可能為晚太古代(約2.5 Ga)。另外，3個新元古代巖漿鋯石的206Pb/238U諧和年齡加權(quán)平均值((834±9)Ma)代表該樣品的形成時代，其余較為年輕的新元古代巖漿鋯石年齡可能是后期Pb丟失造成的；2個鋯石增生邊的206Pb/238U諧和年齡加權(quán)平均值((751±10)Ma)與樣品11TZL1鋯石的新元古代增生邊年齡一致，即約750 Ma。中大別中溫超高壓帶中低級變質(zhì)花崗巖具有與該樣品一致的原巖年齡((838±18)Ma)(李遠(yuǎn)等，未發(fā)表資料)，并且這些巖石與Rodinia超大陸聚合和裂解有關(guān)。

樣品1112PH14、11TZL1的原巖形成時代為新元古代(分別為約770 Ma和約830 Ma)，其源區(qū)分別為晚太古代(約2.5 Ga)和古元古代(約2.0 Ga)的地殼巖石；樣品1303WJH的原巖形成時代為晚太古代((2 691±13)Ma)并經(jīng)歷了古元古代((1 960±13)Ma)的變質(zhì)作用，但該樣品沒有新元古代的年齡記錄，類似于北大別西南部“羅田穹窿”中黃土嶺長英質(zhì)麻粒巖(原巖形成時代約為2.7 Ga，并經(jīng)歷了約2.0 Ga的麻粒巖相變質(zhì)作用)[47]。另外，新元古代巖漿侵位形成的花崗片麻巖(如樣品1112PH14)原巖的鋯石中含有晚太古代繼承鋯石，類似于樣品1303WJH的原巖形成時代，證明前者是由后者在新元古代大陸裂解過程中發(fā)生部分熔融作用形成的。而且，這些年齡與揚子板塊特征性的晚太古代(2.5～2.7 Ga)和古元古代(約2.0 Ga)的陸殼生長和/或再造歷史[48-53]，以及其北緣經(jīng)歷的新元古代大規(guī)模裂谷巖漿活動時代[13-14,16,54-56]一致，指示這3個樣品都具有揚子板塊的屬性。結(jié)合大別山不同巖石單位的新元古代變質(zhì)火成巖以及晚太古代巖石的Hf同位素成分和相互關(guān)系(圖6)，證明研究區(qū)晚太古代巖石在新元古代因大陸裂解而發(fā)生部分熔融，形成了花崗質(zhì)和基性巖漿巖，并構(gòu)成了揚子前寒武紀(jì)陸殼基底的一部分。

此外，前人對大別山宿松變質(zhì)帶不同地點、不同類型巖石進行了鋯石U-Pb定年：石永紅等報道過石榴云母片巖鋯石U-Pb年齡集中于2 380～2 560、1 970～2 190和780～900 Ma[17]；李俊輝等則從片巖和片麻巖中得到了類似的新元古代原巖年齡及晚太古代和古元古代繼承鋯石年齡[57]。這些巖石具有與本文報道的新元古代形成的巖石一致的鋯石年齡記錄，進一步證明了揚子板塊晚太古代—早古元古代的陸殼生長和/或再造歷史，以及新元古代的大規(guī)模巖漿作用。然而，前人的研究中因分析樣品(大多為變沉積巖)和定年方法(LA-ICPMS)等造成晚太古代和古元古代年齡數(shù)據(jù)過于分散，并缺乏有效的巖石學(xué)和年代學(xué)意義方面制約，尤其缺乏有關(guān)新元古代巖漿作用之前的揚子板塊陸殼巖石形成的信息，而本文報道的晚太古代巖石及含晚太古代繼承鋯石的新元古代巖石則為揚子板塊晚太古代巖漿作用以及新元古代巖漿作用的源區(qū)和巖石成因提供了新的年代學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)等方面的制約，首次證明該帶存在晚太古代基底巖石。

4.2 三疊紀(jì)變質(zhì)作用及其地質(zhì)意義

大別山宿松變質(zhì)帶花崗片麻巖鋯石U-Pb定年結(jié)果表明，除了原巖形成時代為晚太古代和新元古代及古元古代變質(zhì)鋯石年齡以外，不同樣品的鋯石中都偶有三疊紀(jì)變質(zhì)增生邊的年齡記錄。通常，變質(zhì)鋯石的生長除了受溫、壓條件控制外，還需要有一定的熔流體活動和Si是否飽和等條件的制約[58-59]。一方面由于宿松變質(zhì)帶是在陸殼深俯沖初始階段被拆離解耦的，變質(zhì)程度相對低(綠簾角閃巖相)；另一方面，在較低的變質(zhì)條件下，缺乏明顯的熔流體活動等，因而造成宿松變質(zhì)帶巖石中鋯石大多數(shù)沒有明顯發(fā)生增生或增生邊較薄，而大多數(shù)小于20 μm的增生邊又不能進行U-Pb定年。類似情況在北淮陽變質(zhì)帶西段新元古代變質(zhì)火成巖[15,18]和中大別變質(zhì)花崗巖[60]中已有報道。第一類巖石樣品中還有少量更年輕的不諧和變質(zhì)年齡：分析點1112PH14-10.1的w(Th)/w(U)值為0.11，206Pb/238U年齡為(305±8)Ma；分析點11TZL1-3.1、4.1、20.1具有低于0.2的w(Th)/w(U)值，206Pb/238U年齡分別為(562±65)、(263±66)、(205±11)Ma，其中年齡為(205±11)Ma的變質(zhì)增生邊具有較低的w(Th)/w(U)值(0.08)，為典型的變質(zhì)鋯石。另外，樣品1303WJH中變質(zhì)鋯石年齡的不一致線給出下交點年齡為(245±120)Ma[圖5(c)]。這些年齡信息充分表明巖石經(jīng)歷了三疊紀(jì)改造與變質(zhì)作用，結(jié)合大別造山帶的三疊紀(jì)超高壓變質(zhì)時代[19,61]，推斷大別山宿松變質(zhì)帶花崗片麻巖參與了三疊紀(jì)俯沖并發(fā)生了綠簾角閃巖相變質(zhì)[2-3,17,32]。

本文研究的鋯石中三疊紀(jì)變質(zhì)增生邊較薄(大多數(shù)低于20 μm)而不能進行定年分析，只有個別鋯石可以測定出三疊紀(jì)諧和年齡，而大多數(shù)為不一致年齡。這種年齡通常是低級變質(zhì)作用(溫度低于650 ℃)[62]造成鋯石部分Pb丟失的結(jié)果，或者是由于在鋯石SHRIMP測試過程中，分析點打到了核-邊混合區(qū)域。在本文的SHRIMP測試過程中，鋯石邊部的分析點都盡可能選擇較厚的區(qū)域，或位置盡量靠外，從而基本排除打到混合區(qū)域的情況。由此可以推斷，本文中花崗片麻巖在三疊紀(jì)的變質(zhì)程度較低，對應(yīng)的俯沖深度較小。魏春景等對該地區(qū)花崗片麻巖的研究表明，宿松變質(zhì)雜巖的主期變質(zhì)溫壓條件為520 ℃～580 ℃、1.2～1.4 GPa[32]，其變質(zhì)溫度與鋯石Pb丟失暗示的溫度(低于650 ℃)相吻合。這一變質(zhì)溫度和壓力明顯低于南大別榴輝巖的峰期變質(zhì)條件(670 ℃、3.3 GPa)[25]，反映其相對較淺的俯沖深度，即這些巖石在三疊紀(jì)并沒有參與深俯沖，而是在較淺深度發(fā)生并折返。

此外，對于宿松變質(zhì)帶中不同類型巖石，學(xué)者們也測定出了不同的三疊紀(jì)變質(zhì)年齡：Chen等對宿松地區(qū)的變質(zhì)花崗巖和石英巖進行了單顆粒鋯石蒸發(fā)法U-Pb定年，得到了205～214 Ma的變質(zhì)年齡[16]; 江來利等根據(jù)石榴斜長角閃巖的角閃石Ar-Ar定年結(jié)果，認(rèn)為宿松雜巖的變質(zhì)年齡約為228 Ma[63]; 石永紅等對該地區(qū)石榴云母片巖的鋯石U-Pb定年工作揭示其變質(zhì)年齡為(251±4)Ma[17]；Li等則報道了宿松雜巖帶異剝鈣榴巖和變質(zhì)蛇紋巖中的變質(zhì)鋯石年齡(約220 Ma)[64]。在上述巖石類型中，異剝鈣榴巖僅在宿松變質(zhì)帶中出露而在大別造山帶其他變質(zhì)帶中沒有報道，因此，其約220 Ma的變質(zhì)年齡可能代表了宿松變質(zhì)帶主體的俯沖變質(zhì)時代，晚于北大別高溫超高壓雜巖帶(222～227 Ma)、中大別中溫超高壓變質(zhì)帶(225～238 Ma)、南大別低溫榴輝巖帶(240～245 Ma)及北淮陽變質(zhì)帶(約240 Ma)的峰期變質(zhì)年齡[4,15,22],表明宿松變質(zhì)帶位于揚子俯沖板塊的后緣。而宿松變質(zhì)帶出露的其他具有較老三疊紀(jì)變質(zhì)年齡((251±4)Ma)的巖石[17]可能是揚子板塊俯沖最早期被拆離、折返的巖片[15,65]，但經(jīng)過碰撞造山后構(gòu)造作用推覆于宿松變質(zhì)帶之上。類似的相對低級變質(zhì)的新元古代火成巖在北淮陽變質(zhì)帶和中大別中溫超高壓變質(zhì)帶都有出露[66]。Liu等報道了北淮陽變質(zhì)帶西段具有726～758 Ma原巖年齡和約240 Ma變質(zhì)年齡的變質(zhì)花崗巖及變玄武巖，這些巖石經(jīng)歷了綠簾角閃巖相變質(zhì)作用，并被認(rèn)為屬于俯沖初始階段最早被拆離解耦并折返的巖石[15,18]。最新的中大別中溫超高壓變質(zhì)帶龍井關(guān)地區(qū)出露的低級變質(zhì)花崗巖和變玄武巖的巖石學(xué)及鋯石SHRIMP U-Pb定年結(jié)果也表明[43]，這些巖石具有相似的新元古代原巖年齡及古元古代(約2.0 Ga)繼承鋯石年齡，它們被認(rèn)為與北淮陽變質(zhì)帶西段的變質(zhì)花崗巖和變玄武巖同樣來自于俯沖陸殼最早被拆離解耦的巖片，并在后期的構(gòu)造過程中被推覆于中大別中溫超高壓變質(zhì)帶之上。鑒于宿松變質(zhì)帶中包含不同原巖性質(zhì)(如灰?guī)r、砂巖、花崗巖、玄武巖、輝長巖和洋殼殘片等)、形成時代(晚太古代和新元古代)和成因(陸殼和洋殼)的巖石，甚至不同三疊紀(jì)變質(zhì)時代，因此，該帶又常被稱為宿松雜巖帶。然而，宿松變質(zhì)帶的確切三疊紀(jì)峰期變質(zhì)時代與地質(zhì)意義尚需要更多不同巖石類型樣品的定年數(shù)據(jù)和巖石學(xué)研究來制約。

5 結(jié) 語

(1)大別山宿松變質(zhì)帶花崗片麻巖的原巖形成時代主要包括兩類，即晚太古代(2.5～2.7 Ga)和新元古代(770～830 Ma)。

(2)宿松變質(zhì)帶新元古代花崗片麻巖的原巖是由經(jīng)歷了約2.0 Ga變質(zhì)作用的晚太古代基底巖石在新元古代大陸裂解過程中發(fā)生重熔作用形成的，這為大別山超高壓變質(zhì)花崗片麻巖的原巖性質(zhì)和巖石成因解釋提供了新的證據(jù)與制約。

(3)宿松變質(zhì)帶花崗片麻巖參與了揚子板塊的三疊紀(jì)俯沖(主體屬于俯沖板塊的后緣部分)，并發(fā)生了綠簾角閃巖相變質(zhì)作用，局部可能達(dá)到高壓榴輝巖相變質(zhì)作用。

北京離子探針中心宋彪研究員和楊淳女士等、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所楊岳衡研究員和南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院孫盼女士在分析測試過程中給予了幫助，在此一并表示衷心感謝！

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