賀蘭山古元古代花崗巖年代學(xué)及地球化學(xué)特征：對華北克拉通西部孔茲巖帶形成和演化的制約*

甘保平 第五春榮王伯隆 王庭怡

西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安 710069

華北克拉通是世界上最古老的克拉通塊體之一，出露了大量的前寒武紀(jì)的巖石，且保留了3.85Ga的大陸地殼巖石(Liuetal., 1992; Songetal., 1996；Wanetal., 2005)，這些前寒武紀(jì)基底巖石在早前寒武紀(jì)時期(太古宙-古元古代)經(jīng)歷了廣泛的變質(zhì)變形-巖漿構(gòu)造熱事件(Zhaoetal., 2001, 2005，2006，2010；Santosh, 2010;耿元生等，2010；翟明國，2011)。因此，華北克拉通已成為研究早前寒武紀(jì)大陸地殼增生和演化的關(guān)鍵地區(qū)之一。按照Zhaoetal. (2001, 2005)的劃分方案，華北克拉通主要由西部陸塊、東部陸塊和二者之間近南北向的中部造山帶組成(圖1a)，并將西部陸塊進(jìn)一步劃分為北部的陰山地塊，南部的鄂爾多斯地塊及夾在二者之間近東西向的孔茲巖帶(圖1b)。其中，孔茲巖帶主要由古元古代孔茲巖系、少量的TTG片麻巖、紫蘇花崗巖和S型花崗巖組成，被認(rèn)為是由鄂爾多斯地塊和陰山地塊大約在～1.95Ga碰撞-拼貼-聚合形成的(Zhaoetal., 2005, 2010, 2012)。

圖1 華北克拉通基底構(gòu)造單元劃分圖(a, 據(jù)Zhao et al., 2005)、西部陸塊構(gòu)造位置略圖(b,據(jù)Zhao et al., 2005)及賀蘭山北段宗別立地區(qū)地質(zhì)簡圖(c，據(jù)周喜文等，2010；Yin et al., 2011修改)Fig.1 Basement tectonic subdivisions of North China Craton (a, modified after Zhao et al., 2005)； tectonic subdivision of the Western Block (b, modified after Zhao et al., 2005)and geologic map of the Zongbieli area in the northern Helanshan (c, modified after Zhou et al., 2010；Yin et al., 2011)

近年來，諸多學(xué)者對華北克拉通西部孔茲巖帶中的孔茲巖系巖石開展了研究工作，取得了大量的研究進(jìn)展，認(rèn)為賀蘭山地區(qū)孔茲巖的原巖沉積時代可能在2.0～1.95Ga，且經(jīng)歷了大約兩次變質(zhì)事件(～1.95Ga和～1.85Ga)，而東部烏拉山-千里山孔茲巖的變質(zhì)年齡峰值也主要集中在這兩個時期(Zhaoetal., 2005, 2006, 2010; Yinetal., 2009, 2011, 2015; Danetal., 2012; Guoetal., 2012; Dongetal., 2014; Pengetal., 2014; 蔡佳等，2015)。在華北克拉通西部賀蘭山-千里山地區(qū)也有大量年齡為2.0～1.85Ga的古元古代S型花崗巖出露(耿元生等，2009；Yinetal., 2011; Danetal., 2012)，其中一些研究者對孔茲巖帶西部賀蘭山地區(qū)～1.95Ga的S型花崗巖研究表明其形成與陰山地塊和鄂爾多斯地塊碰撞-拼合有關(guān)(Danetal., 2012; 劉金科等，2016；Lietal., 2017；Zhangetal., 2017)，認(rèn)為是孔茲巖系部分熔融的產(chǎn)物(Yinetal., 2011；張道涵，2017；余淳梅等，2019)。而年齡為～2.0Ga的S型花崗巖在華北克拉通西部賀蘭山地區(qū)亦有出露，主要分布在賀蘭山北段(宗別立地區(qū))(耿元生等，2009；Lietal., 2017)和中段(黃旗口、趙池溝地區(qū))(楊華本，2013；Lietal., 2018；余淳梅等，2019)。相對而言，對賀蘭山地區(qū)出露古元古代中期(～2.0Ga)的花崗質(zhì)巖石研究相對較少，并且S型花崗質(zhì)巖石作為華北克拉通早前寒武紀(jì)地質(zhì)體中最主要的巖石之一，對其進(jìn)行系統(tǒng)的巖石學(xué)，年代學(xué)和地球化學(xué)分析，可為深入探討華北克拉通西部孔茲巖帶古元古代的構(gòu)造演化提供更多的依據(jù)。

本文以華北克拉通西部賀蘭山地區(qū)的古元古代S型花崗巖為研究對象，通過詳細(xì)的巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)和Hf同位素研究，厘定S型花崗巖的侵位年齡，進(jìn)而探討其巖石成因機(jī)制及構(gòu)造意義。結(jié)合已有的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造熱事件，約束其華北克拉通西部陰山地塊和鄂爾多斯地塊俯沖碰撞的時限，為理解孔茲巖帶早前寒武紀(jì)構(gòu)造演化的過程提供重要的地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

孔茲巖帶位于華北克拉通西部陸塊的中部，其北側(cè)為陰山地塊，南側(cè)為鄂爾多斯地塊，呈近東西向線狀展布，寬約200km(圖1a)，主要由東部地區(qū)的集寧-涼城雜巖、中部地區(qū)的大青山和烏拉山雜巖以及西部地區(qū)千里山和賀蘭山變質(zhì)雜巖組成(圖1b)。孔茲巖帶的巖石主要由一套含石榴子石石英巖、含石墨富鋁片麻巖、長英質(zhì)副片麻巖、大理巖、鈣硅酸鹽巖和少量的斜長角閃巖組成。傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為這些巖石的原巖通常形成于穩(wěn)定大陸邊緣的構(gòu)造環(huán)境(盧良兆等，1996)，其變質(zhì)程度多達(dá)高角閃巖相，局部可達(dá)到高壓麻粒巖相(Zhouetal., 2010; Yinetal., 2014，2015)。

研究區(qū)位于賀蘭山北段宗別立地區(qū)，區(qū)內(nèi)孔茲巖系與變形花崗巖呈漸變或復(fù)雜的構(gòu)造接觸，所以把這些變質(zhì)表殼巖和花崗巖類統(tǒng)稱為賀蘭山變質(zhì)雜巖。區(qū)內(nèi)的變質(zhì)表殼巖主要以賀蘭山巖群(富鋁巖系)為主，出露面積約1000km2，是賀蘭山雜巖的主要組成之一。賀蘭山巖群主要由富鋁片麻巖、麻粒巖、變粒巖、夾大理巖和鈣硅酸鹽巖等變質(zhì)巖組成，其中變粒巖類和片麻巖是主體，約占變質(zhì)地層的90%以上(胡能高和楊家喜，1995；盧良兆等，1996)。根據(jù)野外巖石組合特征，將其劃分為上部的禿魯根變粒巖-大理巖巖組，中部的阿楞呼都格變粒巖巖組及下部的柳樹根富鋁片麻巖巖組(圖1c)(胡能高，1994)。這套雜巖普遍經(jīng)歷了中高級變質(zhì)作用，特征變質(zhì)礦物主要有石榴子石、夕線石和堇青石等，局部地區(qū)可見紫蘇輝石。其中，中部和下部巖層中的片麻巖整體變質(zhì)程度已達(dá)到了麻粒巖相(盧良兆等，1996)。此外，賀蘭山巖群中還出露一些古元古代輝綠巖和輝綠玢巖，走向以近東西向和北北東向為主，風(fēng)化面呈深灰色-深灰綠色，主要由普通輝石和斜長石組成，出露寬約4～15m不等，局部有少量的基性麻粒巖透鏡體出露(胡能高，1994)。

研究區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖石出露較為廣泛，巖石類型主要有含石榴黑云母花崗巖、石榴石花崗巖和似斑狀黑云母花崗巖等，其中以石榴石花崗巖出露最為廣泛。此外，在宗別立地區(qū)北部有變形花崗巖出露，形成年齡為2053±58Ma (耿元生等，2009)。本次研究樣品主要采自于賀蘭山北段宗別立地區(qū)(圖1c)，樣品采集GPS點位見后文。

片麻狀含石榴黑云母花崗巖出露面積較小，以蒙果特東北部分布居多，巖體東西向分布，巖石風(fēng)化嚴(yán)重，野外與圍巖接觸關(guān)系不明顯。新鮮面呈淺灰色-灰色，片麻狀構(gòu)造，斑狀變晶結(jié)構(gòu)(圖2c)。主要礦物為斜長石(～25%)，鉀長石(～30%)，石英(～35%)，黑云母(～5%)和石榴子石(<5%)。其中斜長石多發(fā)生絹云母化，石英呈他形粒狀，石榴子石呈大斑晶，粒徑多數(shù)為2～5mm。副礦物主要有鋯石、磷灰石和磁鐵礦等(圖2e, f)。

似斑狀石榴黑云母花崗巖主要分布在巴音恩德勒，扣笨和浩堯爾地區(qū)，出露規(guī)模較大，局部與片麻巖呈侵入接觸關(guān)系(圖2a)。新鮮面呈淺肉紅色，塊狀構(gòu)造，花崗變晶結(jié)構(gòu)(圖2b)。主要礦物組成為石英(～25%)，鉀長石(～20%)，斜長石(～25%)，微斜長石(～15%)，黑云母(～8%)，石榴子石(～7%)。副礦物主要由鋯石，榍石和磷灰石等。其中斑晶為鉀長石，多數(shù)呈半自形-他形，大多數(shù)斑晶粒度在0.2×0.6cm左右，可見簡單雙晶；斜長石呈板狀，半自形-他形，發(fā)育聚片雙晶；微斜長石具有明顯的格子雙晶；石榴子石顆粒呈大斑晶產(chǎn)出，一般粒徑約0.5～1cm，最大粒徑可達(dá)4～5cm左右(圖2d, g, h)。

2 樣品分析方法

鋯石單礦物分選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成。首先采用常規(guī)重力和磁選方法從巖石樣品中分選出鋯石顆粒，最后在雙目鏡下手工挑純。本次研究中的鋯石制靶、CL圖像拍攝、鋯石U-Pb、Lu-Hf同位素分析、主量和微量元素測定均在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成。

2.1 鋯石U-Pb和Lu-Hf同位素測定

首先將雙目鏡下挑選出來的代表性鋯石顆粒粘貼于環(huán)氧樹脂中，其次將其固化拋光，再利用超聲波在純凈水中將其表面的污染物除盡，洗凈，最后進(jìn)行透、反射光及CL圖像的拍攝。鋯石U-Pb同位素組成分析在激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)儀上完成。激光剝蝕系統(tǒng)為193nm ArF-excimer激光器(Geolas 2005)，ICP-MS為安捷倫公司的Agilent 7500a ICP-MS，分析時采用激光剝蝕斑束為32μm，激光脈沖為6Hz，能量為10mJ/cm2。年齡計算以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)進(jìn)行同位素比值進(jìn)行分餾校正，而元素濃度計算采用NIST610為外標(biāo)，29Si為內(nèi)標(biāo)，具體方法可見Liuetal. (2007)。

鋯石微區(qū)原位Lu-Hf同位素測定在英國Nu公司生產(chǎn)的型號為Nu Plasma HR多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)上完成，激光能量密度為6mJ/cm2, 頻率為5Hz，斑束為43μm，載氣為高純氦氣，流速為280mL/min。Lu-Hf同位素分餾校正采用指數(shù)法則計算，采用176Lu/175Lu=0.02656和176Yb/173Yb=0.78696比值扣除176Lu和176Yb對176Hf的干擾，最終獲得準(zhǔn)確的176Hf信號值。詳細(xì)的分析方法和儀器參數(shù)詳見Yuanetal. (2008)。

2.2 主量和微量元素測試

首先選擇新鮮的、均勻的代表性樣品，在小型顎式破碎機(jī)擊上將其碎成粒度約5～10mm的顆粒，再將其用瑪瑙研缽?fù)斜P在振動式碎樣機(jī)中碎至約200目，將細(xì)碎后的粉末樣品用來做化學(xué)成分分析測試。

全巖主量元素分析在XRF(Rugaku RIX 2100)儀器上測定。 微量元素分析在Agilent 7500a ICP-MS上完成，樣品測試中用國際標(biāo)樣BCR-2、BHVO-1和AGV-1作為外標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控及校正。所有元素的分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于5%，詳細(xì)的分析測試流程見劉曄等(2007)。

圖2 賀蘭山北段宗別立地區(qū)花崗巖的野外照片(a-d)及顯微鏡下照片(e-h) (a)花崗巖與圍巖(含榴片麻巖)的野外接觸關(guān)系；(b)似斑狀石榴黑云母花崗巖；(c)片麻狀含石榴黑云母花崗巖；(d)似斑狀石榴黑云母花崗巖中的石榴子石； (e、f)片麻狀含石榴黑云母花崗巖(其中e為單偏光照片); (g、h)似斑狀石榴黑云母花崗巖. 礦物縮寫據(jù)沈其韓(2009):Kfs-鉀長石；Pl-斜長石；Mc-微斜長石；Bt-黑云母；Qtz-石英；Grt-石榴子石Fig.2 Field (a-d) and microscopic (e-h) photos of the granites from the Zongbieli area in the northern Helanshan (a) field photograph of the contact relationship between granite and wall rock (garnet-bearing gneiss); (b) porphyritic garnet biotite granite; (c) gneissic bearing-garnet biotite granite; (d) garnet photographs in porphyritic garnet biotite granite; (e, f) microscopic photos of gneissic bearing-garnet biotite granite (e under plane-polarized light); (g, h) microscopic photos of porphyritic garnet biotite granite. Mineral abbreviation after Shen (2009): Kfs-K-feldspar; Pl-plagioclase; Mc-picrocline; Bi-biotite; Qtz-quartz; Grt-garnet

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

對賀蘭山雜巖中的片麻狀含石榴黑云母花崗巖(08HL93和08HL100)和似斑狀石榴黑云母花崗巖(08HL95)進(jìn)行鋯石U-Pb年齡測試分析，其結(jié)果列于表1，鋯石CL圖像如圖3所示。

片麻狀含石榴黑云母花崗巖(08HL93)中鋯石大部分為無色透明，多數(shù)呈半自形-自形長柱狀，鋯石粒度約50～150μm，長寬比約為2:1～3:1，鋯石的CL圖像中顯示其陰極發(fā)光性相對較差，韻律環(huán)帶不明顯(圖3a)。對16粒鋯石進(jìn)行測試分析，其中8、9和15號測點的207Pb/206Pb年齡值約為～2.06Ga, 通過觀察CL圖像，這3粒鋯石可能為繼承鋯石。其余13顆鋯石的Th、U含量分別為10.7×10-6～375×10-6、171×10-6～983×10-6，Th/U比值除了13和14號測點小于0.1外，其余測點均大于0.1(0.11～0.84)，表明這些鋯石為巖漿成因(Belousovaetal., 2002; Williamsetal., 2009)。這13粒鋯石的測試結(jié)果構(gòu)成了一條線性較好的不一致線，表明這些鋯石在后期的地質(zhì)演化過程中經(jīng)歷了不同程度Pb丟失，其207Pb/206Pb上交點年齡值為2032±39Ma (MSWD=2.7，n=13；圖3b)，該年齡應(yīng)解釋為此片麻狀含石榴黑云母花崗巖的侵位年齡。

表1 賀蘭山北段古元古代花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb定年分析結(jié)果

Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of the Paleoproterozoic granites in the northern Helanshan

測點號ThU(×10-6)Th/U 同位素比值年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ08HL93 片麻狀含石榴黑云母花崗巖-012515510.460.119280.003084.308890.060460.262070.00340194645169512150017 -0266.63420.190.120920.003165.169420.075610.310150.00406197046184812174220 -031079830.110.101090.002592.306960.031550.165550.0021316444712141098812 -0465.24680.140.122130.003174.842120.069530.287590.00374198846179212163019 -0595.95450.180.114480.002933.762080.051730.238370.00307187246158511137816 -061563570.440.116400.002993.588560.049670.223620.00288190245154711130115 -071815120.350.116070.002954.253890.057050.265810.00341189745168511152017 -0818.735.60.530.127730.003666.372700.119550.361840.00509206750202916199124 -0935.463.70.560.127220.003505.695570.096420.324680.00441206048193115181321 -101742630.660.115920.003094.298810.066890.268930.00355189447169313153518 -113755060.740.117200.003004.177850.057260.258510.00332191445167011148217 -121441710.840.125000.003236.030720.085880.349870.00454202945198012193422 -1310.77390.010.113130.002883.975190.053780.254780.00326185045162911146317 -1416.68230.020.105540.002722.489920.035060.171070.00220172447126910101812 -151671770.940.127470.003366.036780.091690.343390.00452206346198113190322 -162797730.360.115370.002933.509900.047690.220540.0028118864515291112851508HL100 片麻狀含石榴黑云母花崗巖-012831232.310.123080.003396.050790.112150.356210.00515200148198316196425 -021642760.600.121450.003055.661730.081420.337850.00445197844192612187621 -0365.81560.420.118860.003045.713100.086510.348400.00466193945193313192722 -042443800.640.120840.003084.197140.062090.251790.00332196945167412144817 -0584.41800.470.121640.003125.987470.090160.356890.00477198045197413196723 -061902710.700.111950.002883.045040.045510.197240.00259183146141911116114 -0791.41150.790.120850.003255.714640.096000.342990.00475196947193415190123 -081782920.610.120500.003185.758840.091570.346660.00471196446194014191923 -091512020.750.117350.003235.650340.100290.349270.00493191649192415193124 -1055.61940.290.123050.003365.009910.086620.295360.00412200148182115166820 -112293320.690.124840.003335.441160.087920.316230.00431202747189114177121 -1258.63040.190.115500.003073.812490.060080.239500.00321188847159513138417 -136807180.950.112060.003003.347200.053900.216730.00291183348149213126515 -141072320.460.121420.003135.863460.084400.350400.00461197745195612193722 -153241841.760.123050.003445.595060.101380.329960.00469200149191516183823 -1682.13080.270.121560.003154.929400.071510.294260.0038719794518071216631908HL95 似斑狀石榴黑云母花崗巖-011213130.390.122820.003794.078290.065460.240910.00360199854165013139119 -0296.82920.330.125200.003864.502630.072540.260920.00391203254173213149520 -0363.23740.170.122740.003784.189720.066770.247660.00370199654167213142619 -0492.52000.460.117060.003644.494410.074510.278560.00421191255173014158421 -0573.13790.190.127330.003924.767790.076180.271670.00408206153177913154921 -0645.181.30.550.122930.004105.944550.121650.350870.00567199958196818193927 -0778.21690.460.120570.003906.450920.121580.388210.00613196557203917211528 -0875.22450.310.125150.003874.681940.075870.271430.00411203154176414154821 -0961.694.80.650.124620.004066.107720.117470.355600.00566202357199117196127 -1070.95600.130.123460.003913.961480.069220.232810.00359200755162614134919 -1136.62620.140.119570.003785.999490.104970.364050.00564195055197615200127 -121493360.440.123580.003885.442180.092980.319510.00492200955189215178724 -1346.04010.110.119550.003764.937090.084450.299630.00461195055180914169023 -1432.72650.120.119990.003755.062880.085240.306150.00470195655183014172223 -1543.82230.200.120720.003866.090010.110670.366020.00575196756198916201127

續(xù)表1

Continued Table 1

測點號ThU(×10-6)Th/U 同位素比值年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ-1672.03330.220.123070.003855.229590.087900.308300.00475200154185814173223 -1746.04780.100.120470.003834.438040.078590.267270.00417196356172015152721 -1828.63090.090.120370.003744.821020.079450.290580.00446196254178914164422 -1972.12830.250.118300.003775.894820.106120.361520.00568193156196116198927 -2082.73970.210.125780.003915.092220.083720.293730.00451204054183514166022 -2140.86130.070.117760.003704.417460.075410.272130.00422192355171614155221 -2242.73900.110.122640.003855.572060.094820.329600.00513199555191215183625 -231211690.710.120650.003896.169610.114390.370950.00591196656200016203428 -2460.43070.200.121040.003836.257510.109450.375040.00589197255201315205328 -2538.13430.110.121480.003815.620510.095990.335630.00523197855191915186625

表2 賀蘭山北段古元古代花崗巖鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果

Table 2 Zircon Lu-Hf isotope compositions of the Paleoproterozoic granites in the northern Helanshan

測點號Age(Ma)176Yb177Hfσ176Lu177Hfσ176Hf177HfσεHf(0)εHf(t)tDM1(Ma)tDM2(Ma)fLu/Hf08HL100 片麻狀含石榴黑云母花崗巖-01-02-03-05-07-08-09-10-11-14-1519910.0140160.00034600.0004250.0000120.2815100.000016-44.63-0.724002651-0.990.0156000.00050200.0004630.0000150.2816030.000016-41.342.622762452-0.990.0313990.00065500.0008870.0000190.2815150.000020-44.45-1.124222679-0.970.0197460.00005100.0006790.0000050.2815650.000017-42.681.023412552-0.980.0296210.00071400.0009270.0000250.2815510.000020-43.180.123752603-0.970.0422010.00016900.0012270.0000040.2815650.000016-42.680.223742598-0.960.0376020.00068400.0010170.0000200.2815620.000016-42.790.423662587-0.970.0259190.00015400.0008980.0000070.2815820.000018-42.081.323312533-0.970.0228160.00024100.0007060.0000060.2815740.000016-42.371.223302535-0.980.0196420.00012100.0006190.0000020.2815800.000023-42.151.623172515-0.980.0226210.00004900.0006040.0000010.2815220.000018-44.21-0.523942640-0.9808HL95 似斑狀石榴黑云母花崗巖-06-07-19-11-12-14-15-16-19-20-22-23-24-2519730.0233780.00015600.0006650.0000040.2815360.000018-43.71-0.523792625-0.980.0462130.00114000.0012850.0000300.2816320.000018-40.322.122862467-0.960.0167710.00012700.0004660.0000030.2816160.000014-40.882.622592434-0.990.0274100.00029400.0007760.0000090.2816230.000015-40.632.522682445-0.980.0655820.00190000.0016800.0000450.2815280.000018-43.99-2.124552726-0.950.0217040.00005400.0006350.0000020.2816200.000016-40.742.622632440-0.980.0226780.00006600.0006590.0000030.2815850.000014-41.981.323122518-0.980.0309310.00042800.0008710.0000120.2815880.000016-41.871.123212529-0.970.0266500.00011900.0007340.0000040.2816190.000015-40.772.422712450-0.980.0299250.00008400.0008010.0000030.2815770.000016-42.260.823322547-0.980.0408050.00023400.0011500.0000070.2816160.000017-40.881.722992491-0.970.0267800.00032900.0007280.0000080.2815060.000017-44.77-1.624242696-0.980.0246470.00003000.0006860.0000010.2816570.000018-39.433.822162363-0.980.0392880.00017400.0010900.0000070.2815770.000017-42.260.423492571-0.97

注：176Lu的衰變常數(shù)為1.867×10-11yr-1(Albarèdeetal., 2006); (176Lu/177Hf)CHUR=0.0332±0.0002, (176Hf/177Hf)CHUR=0.0282772±0.000029 (Bouvieretal., 2008); (176Lu/177Hf)DM=0.0384, (176Hf/177Hf)DM=0.28325(Griffinetal., 2000)；εHf(0)=((176Hf/177Hf)s/(176Hf/177Hf)CHUR,0-1)×10000；εHf(t)=((176Hf/177Hf)s-(176Lu/177Hf)s×(eλt-1))/((176Hf/177Hf)CHUR,0-(176Lu/177Hf)CHUR×(eλt-1))-1)×10000;tDM1=1/λ×ln[1+((176Hf/177Hf)s-(176Hf/177Hf)DM)/((176Lu/177Hf)s-(176Lu/177Hf)DM)]；tDM2=tDM1-(tDM1-t)((fcc-fs)/(fcc-fDM))；fLu/Hf=(176Lu/177Hf)s/(176Lu/177Hf)CHUR-1; 其中，兩階段Hf模式年齡(tDM2)計算時，采用地殼平均值176Lu /177Hf=0.015 (Rudnick and Gao, 2003)

圖3 賀蘭山北段花崗巖鋯石CL圖像(a、c、e)和U-Pb年齡諧和圖(b、d、f)Fig.3 Cathodoluminescence (CL) images of representative zircons (a, c, e) and zircon U-Pb concordia diagrams (b, d, f) for the granites from the northern Helanshan area

圖4 賀蘭山北段花崗巖(Na2O+K2O)-SiO2圖解(a，據(jù) Middlemost, 1994)、 A/CNK-A/NK圖解(b，據(jù) Maniar and Piccoli, 1989)、 SiO2-K2O圖解(c，據(jù) Peccerillo and Taylor, 1976)及 (Al2O3-(K2O+Na2O))-CaO-(FeOT+MgO) 圖解(d，據(jù) Chappell and White，1974)Fig.4 Na2O+K2O vs. SiO2 classification diagram(a, after Middlemost, 1994), A/CNK vs. A/NK diagram(b, after Maniar and Piccoli, 1989), SiO2 vs. K2O diagram(c, after Peccerillo and Taylor, 1976)and (Al2O3-(K2O+Na2O))-CaO-(FeOT+MgO) diagram(d, after Chappell and White，1974)for the granites in the northern Helanshan

片麻狀含石榴黑云母花崗巖(08HL100)中的鋯石呈短柱狀，鋯石粒度約30～100μm，長寬比約為1:1～3:1。CL圖像顯示鋯石陰極發(fā)光性較差，大部分鋯石顯示模糊的韻律環(huán)帶(圖3c)。鋯石的Th、U含量分別為55.6×10-6～680×10-6、123×10-6～718×10-6，Th/U比值主要在0.27～2.31之間，均大于0.1，具有典型的巖漿成因鋯石的特征。選取16粒鋯石進(jìn)行測試分析(表1)，獲得其207Pb/206Pb上交點年齡為1991±29Ma(MSWD=3.5，n=16；圖3d)，該結(jié)果解釋為此片麻狀含石榴黑云母花崗巖的侵位年齡。

似斑狀石榴黑云母花崗巖(08HL95)中的鋯石呈半透明，半自形-自形長柱狀，磨圓度相對較差，鋯石粒度約為50～200μm，長寬比約為2:1～4:1。CL圖像顯示鋯石呈暗灰色，成分環(huán)帶模糊，部分鋯石顆粒顯示較好的韻律環(huán)帶(圖3e)。鋯石的Th、U含量分別為28.6×10-6～149×10-6、81.3×10-6～613×10-6，Th/U比值除了18和21號測點小于0.1之外，其余測點的Th/U比值均大于0.1(0.10～0.71)，結(jié)合鋯石CL圖像，判斷為巖漿成因的鋯石(Belousovaetal., 2002; Williamsetal., 2009)。選取25粒鋯石進(jìn)行測試分析，獲得其207Pb/206Pb上交點年齡為1973±23Ma(MSWD=3.4，n=25；圖3f)，該年齡應(yīng)代表了似斑狀石榴黑云母花崗巖的結(jié)晶年齡。

3.2 鋯石Lu-Hf同位素特征

片麻狀含石榴黑云母花崗巖(08HL100)和似斑狀石榴黑云母花崗巖(08HL95)中鋯石原位Hf同位素分析結(jié)果見表2。

對片麻狀含石榴黑云母花崗巖樣品中完成鋯石U-Pb測試分析的11顆鋯石進(jìn)行原位Hf同位素測試分析。結(jié)果顯示：鋯石的176Lu/177Hf的比值為0.000425～0.001227，176Hf/177Hf的值為0.281510～0.281603，利用上交點年齡(t=1991Ma)計算獲得其εHf(t)值為-1.1～+2.6(平均值為+0.6)，單階段Hf模式年齡為(tDM1)2.28～2.42Ga，兩階段模式年齡(tDM2)為2.45～2.68Ga。

圖5 賀蘭山北段花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a、c)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b、d)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.5 Chondrite-normalized REE pattern diagrams (a, c) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (b, d) for the granites in the northern Helanshan area (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

對似斑狀石榴黑云母花崗巖樣品中完成鋯石U-Pb年齡分析的14顆鋯石進(jìn)行原位Hf同位素測試分析。獲得其176Lu/177Hf的比值為0.000466～0.001685，176Hf/177Hf的值為0.281506～0.281657，利用上交點年齡(t=1973Ma)計算獲得其εHf(t)值為-2.1～+3.8(平均值為+1.2)，單階段Hf模式年齡為(tDM1)2.22～2.46Ga，兩階段模式年齡(tDM2)為2.36～2.73Ga。

3.3 巖石地球化學(xué)特征

3.3.1 主量元素特征

選取6件代表性的樣品進(jìn)行主量、微量元素分析測試，其結(jié)果見表3。片麻狀含石榴黑云母花崗巖具有低SiO2(60.88%～65.42 %), 高Al2O3(16.84%～19.35 %)、 Fe2O3T(5.94%～6.14%)和K2O(3.25%～5.10%)，K2O/Na2O=1.33～4.47，相對較高的Mg#(47～51)。而似斑狀石榴黑云母花崗巖具有相對較高的SiO2(71.93%～74.98%)、K2O(4.58%～6.98%)、Al2O3(13.25%～14.79%)和NaO2(3.13%～3.94%)， K2O/Na2O=1.16～2.23，相對富鉀，中等Mg#值(17～43)。在(Na2O+K2O)-SiO2圖解中(圖4a)，片麻狀含榴黑云母花崗巖樣品點落入閃長巖-花崗閃長巖區(qū)域內(nèi)，其余樣品點落入花崗巖區(qū)域內(nèi)，賀蘭山花崗巖與涼城花崗巖具有相類似的硅堿含量特征。在A/CNK-A/NK圖解(圖4b)賀蘭山花崗巖的鋁飽和指數(shù)A/CNK=1.08～2.34，剛玉含量(C)相對較大(1.11～12.5)，表明樣品屬于過鋁質(zhì)。里特曼指數(shù)σ=1.45～3.53，平均為2.44，在SiO2-K2O圖解中(圖4c)，樣品位于高鉀鈣堿性-鉀玄質(zhì)系列區(qū)域。在(Al2O3-(K2O+Na2O))-CaO-(FeOT+MgO)圖解中(圖4d)，賀蘭山花崗巖樣品落入S型花崗巖區(qū)域內(nèi)。以上特征顯示，本文研究的賀蘭山兩類花崗巖屬于過鋁質(zhì)S型花崗巖。

3.3.2 稀土及微量元素特征

研究區(qū)內(nèi)的片麻狀含石榴黑云母花崗巖具有較高的稀土元素含量(∑REE=262×10-6～290×10-6)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖上(圖5a)，樣品顯示右傾型的模式，輕、重稀土分異較為明顯((La/Yb)N=11.6～14.5)，且Eu負(fù)異常明顯(δEu=0.30～0.55)，表明源區(qū)斜長石殘留或在巖漿演化中經(jīng)歷了較為顯著的斜長石結(jié)晶分異。似斑狀石榴黑云母花崗巖具有相對較低的稀土元素總量(∑REE=35.3×10-6～127×10-6)，中等輕、重稀土分異程度((La/Yb)N=1.79～13.6)，且具有明顯的Eu負(fù)異?；蛘惓?δEu=0.07～3.58)(圖5c)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素模式圖上(圖5b，d)，賀蘭山早期花崗巖和晚期花崗巖均顯示明顯富集大離子親石元素(如Rb、K、U等)，虧損高場強(qiáng)元素 (如Nb、 Ta等) 的特征，但早期片麻狀含石榴黑云母花崗巖中具有相對高的Zr、Hf元素。

表3 賀蘭山北段花崗巖樣品位置及其主量(wt%)、微量(×10-6)元素分析結(jié)果

Table 3 Major (wt%) and trace (×10-6) elements of the granites in the northern Helanshan and sample locations

樣品號08HL9308HL10008HL8808HL9108HL9608HL101巖性片麻狀含石榴黑云母花崗巖似斑狀石榴黑云母花崗巖GPS39°13'23.75″N105°58'47.52″E39°20'25″N106°15'54″E39°15'30.76″N106°02'19″E39°15'25.86″N106°05'14.79″E39°16'04.42″N106°03'03.50″E39°21'07″N106°15'20″ESiO260.8865.4271.9373.2974.9872.78TiO20.810.650.020.070.040.07Al2O319.3516.8414.7914.4713.2514.37Fe2O3T5.946.140.810.691.141.39MnO0.040.080.010.030.010.03MgO2.632.350.260.160.100.30CaO0.491.140.560.700.460.69Na2O1.142.453.133.943.423.16K2O5.103.256.984.585.386.08P2O50.090.080.220.170.050.12LOI3.261.530.831.740.680.58Total99.7399.9399.5499.8499.5199.57Mg#514743351734A/CNK2.341.751.081.141.081.10C12.58.031.632.221.111.66σ2.181.453.532.402.422.87K2O/Na2O4.471.332.231.161.571.92Li51.547.55.976.976.059.36Be2.7916.50.631.5811.50.98Sc9.7910.82.722.489.096.13V94.079.32.552.981.968.47Cr89.591.51.131.971.5013.0Co28.854.345.046.739.654.8Ni27.836.82.281.691.847.25Cu3.318.452.371.802.432.39Zn77.281.56.568.6916.710.8Ga27.522.713.116.120.214.1Ge1.551.631.362.002.491.33Rb175115179145451156Sr56.517310153.312.0159Y29.937.24.4810.318.417.0Zr40630611.433.951.2116Nb23.616.30.313.4641.91.89Cs3.562.271.250.6730.00.63Ba59976251312334.8673La59.355.09.698.107.1733.0Ce12511415.817.817.555.7Pr15.413.51.441.991.905.61Nd55.646.84.357.155.8318.1Sm10.17.800.661.502.172.81Eu0.901.300.730.240.051.13Gd8.446.750.591.321.972.37Tb1.121.040.090.240.460.36Dy5.806.490.671.582.942.51Ho1.021.300.150.330.580.59Er2.903.750.491.081.912.03Tm0.440.540.080.190.360.35Yb2.933.390.511.382.882.46Lu0.470.520.070.210.470.41

續(xù)表3

Continued Table 3

樣品號08HL9308HL10008HL8808HL9108HL9608HL101巖性片麻狀含石榴黑云母花崗巖似斑狀石榴黑云母花崗巖GPS39°13'23.75″N105°58'47.52″E39°20'25″N106°15'54″E39°15'30.76″N106°02'19″E39°15'25.86″N106°05'14.79″E39°16'04.42″N106°03'03.50″E39°21'07″N106°15'20″EHf11.48.370.391.442.723.39Ta1.590.960.150.306.200.26Pb9.2922.432.825.733.835.1Th22.416.30.751.783.894.74U3.842.230.642.107.451.10δEu0.300.553.580.510.071.33(La/Yb)N14.511.613.64.211.799.62∑REE29026235.343.146.2127

圖6 賀蘭山地區(qū)古元古代巖漿年齡(a)和變質(zhì)年齡(b)頻率分布圖(數(shù)據(jù)來自表 4) Fig.6 Histogram diagrams of Paleoproterozoic magmatic (a) and metamorphic (b) ages from the Helanshan area (data from Table 4)

4 討論

4.1 巖漿期次

近年來，很多學(xué)者對華北克拉通西部的孔茲巖系進(jìn)行了高精度鋯石U-Pb年代學(xué)的研究，結(jié)果表明孔茲巖系原巖中的碎屑物質(zhì)主要以2.2～2.0Ga的物質(zhì)為主，源區(qū)物質(zhì)的峰期年齡為2.03Ga，其中最小的碎屑鋯石年齡約為～2.00Ga，變質(zhì)時代約為1.95～1.92Ga，推測其孔茲巖系原巖沉積時間在2.0～1.95Ga之間,屬于古元古代的產(chǎn)物(Zhaoetal., 2005, 2010; Xiaetal., 2006; 董春艷等，2007；Wanetal., 2009; Yinetal., 2009，2011; Danetal., 2012；李黎明等，2014；Qiaoetal., 2016)，而不是之前所認(rèn)為的新太古代(沈其韓等, 1990；胡能高和楊家喜，1995；Qian and Li, 1999)。鋯石U-Pb年代學(xué)研究表明，孔茲巖帶東段烏拉山-大青山孔茲巖系變質(zhì)年齡峰值主要集中在～1.95Ga 和～1.86Ga(Zhaoetal., 2010; Dongetal., 2014; 蔡佳等，2015)?？灼潕r帶西段賀蘭山群峰期變質(zhì)年齡大約為～1.95Ga，此外，還記錄了1.92～1.90Ga的變質(zhì)年齡，此年齡解釋為變質(zhì)峰期后降壓變質(zhì)作用的時代(Yinetal., 2009, 2011；Qiaoetal., 2016)。

耿元生等(2009)將華北克拉通北緣古元古代晚期花崗巖帶劃分為三個主要時段：大于2.0Ga、2.0～1.87Ga和1.85～1.80Ga。已有的研究表明，賀蘭山地區(qū)的巖漿活動主要集中在～2.05Ga、～1.95Ga和～1.85Ga(李俊建等，2004; 耿元生等，2009; Yinetal., 2011; Danetal., 2012; Lietal., 2017, 2018; Zhangetal., 2017; 張道涵，2017)，而1.85～1.80Ga的巖漿活動在賀蘭山-千里山地區(qū)記錄相對較少(Yinetal., 2009，2011)，反而在孔茲巖帶東部較為發(fā)育 (王惠初等，2005; Zhaoetal., 2008; 馬銘株等，2012; Liuetal., 2013; Wanetal., 2013; 陳佩嘉等，2017)。

圖7 賀蘭山北段花崗巖源區(qū)判別圖解(a) (Na2O+K2O+MgO+TiO2+FeO)-(Na2O+K2O)/(MgO+TiO2+FeO) (據(jù) Patio Douce，1999)；(b) Al2O3/TiO2-CaO/Na2O;(c)Rb/Sr-Rb/Ba(b, c 據(jù) Sylvester，1998)；圖例同圖4Fig.7 Discrimination diagrams of granites source area in the northern Helanshan area

4.2 巖石成因與物質(zhì)來源探討

研究區(qū)內(nèi)出露的S型花崗巖在空間上與大面積出露的孔茲巖系呈復(fù)雜構(gòu)造接觸關(guān)系，并且一些研究者認(rèn)為該區(qū)古元古代時期的花崗巖(～1.95Ga)是孔茲巖系部分熔融的結(jié)果(Yinetal., 2009；Danetal., 2014；Zhangetal., 2017)。賀蘭山孔茲巖具有較高的∑REE含量(162×10-6～337×10-6)，Eu負(fù)異常明顯(δEu=0.30～0.65)，輕、重稀土強(qiáng)烈分異，相對富集K、Rb等大離子親石元素，具有較低的Ti、Cr、Sr、Y等元素(胡能高和楊家喜，1995)。如圖5所示，本文所研究的S型花崗巖稀土和微量元素配分模式演化特征與上地殼演化特征相類似，而與賀蘭山孔茲巖的稀土、微量元素特征明顯不同。需要指出的是：賀蘭山花崗巖稀土元素含量與孔茲巖類似，甚至更低，特別是晚期花崗巖具有較低的稀土含量(圖5c)。總體來講，賀蘭山兩期花崗巖相對富集輕稀土元素和大離子親石元素(如：K、Rb、Sr等)，虧損高場強(qiáng)元素(如：Nb、Ta等)，但是早期片麻狀黑云母花崗巖相對富集Zr和Hf元素。Zr和Hf均屬于高場強(qiáng)元素，它們具有相類似的離子半徑和相同的離子價態(tài)，并且被認(rèn)為具有相類似的地球化學(xué)特征。研究表明由于基性-堿性巖漿中具有較高的Zr溶解度和熔融溫度，所以在這些巖漿巖中幾乎不含繼承鋯石(趙子福等，2013; Mengetal., 2019)。但是在非堿性、花崗質(zhì)巖漿中，Zr 的溶解度較低(Watson and Harrison, 1983)，尤其是對于粒度較大的鋯石晶體(>50～100μm)，在地殼物質(zhì)受部分熔融過程時可能得以保存并最終進(jìn)入到花崗質(zhì)巖漿中(Watson, 1996)，特別是在S型花崗巖中，繼承鋯石較為常見(趙子福等，2013)，所以賀蘭山早期花崗巖微量元素中Zr和Hf輕微富集可能是由于鋯石中存在一些繼承鋯石所致。

巖石學(xué)和地球化學(xué)特征表明，S型花崗巖通常是由地殼物質(zhì)部分熔融所形成的(Barbarin, 1999; Chappell, 1999)，其源巖主要為變泥質(zhì)巖和雜砂巖(Sylvester, 1998; Clemens, 2003)。實驗巖石學(xué)表明，過鋁質(zhì)的S型花崗巖CaO/Na2O比值可能與斜長石/粘土礦物的比值有關(guān)，若CaO/Na2O>0.3，則源區(qū)為雜砂巖的部分熔融；反之，則源區(qū)為泥質(zhì)巖石的部分熔融(Sylvester，1998)。在花崗巖源區(qū)判別圖解中(圖7a)，片麻狀含石榴黑云母花崗巖樣品點靠近變質(zhì)雜砂巖區(qū)域，似斑狀石榴黑云母花崗巖樣品點主要落入長英質(zhì)泥質(zhì)巖區(qū)域內(nèi)。在Al2O3/TiO2-CaO/Na2O圖解中(圖7b)，片麻狀含石榴黑云母花崗巖樣品點落入砂礫巖源區(qū)，而似斑狀石榴黑云母花崗巖樣品點落入泥質(zhì)巖源區(qū)。本文中的花崗巖樣品除了08HL96樣品具有高的Rb/Sr和Rb/Ba比值外，其余樣品均具有低Rb/Sr(0.67～3.18)和Rb/Ba(0.15～0.30)，其源區(qū)主要為粘土質(zhì)源區(qū)(Sylvester，1998；圖7c)。以上地球化學(xué)特征表明賀蘭山花崗巖原巖是由地殼泥質(zhì)巖夾部分雜砂巖部分熔融形成的。

圖8 εHf(t)-鋯石U-Pb年齡圖解Fig.8 U-Pb age vs. εHf(t) diagram

賀蘭山兩期花崗巖中所測鋯石的176Lu/177Hf比值均小于0.002，表明由176Lu衰變形成的放射性成因177Hf同位素的積累很小，可忽略不計。所以實際測得176Hf/177Hf的比值代表了鋯石形成時的初始Hf同位素組成。賀蘭山兩期S型花崗巖具有較低的176Hf/177Hf比值(0.281506～0.281657)，其εHf(t)值分別為-1.1～+2.6和-2.1～+3.8，Hf兩階段模式年齡分別為2.45～2.68Ga和2.36～2.73Ga，明顯老于巖石的形成年齡(圖8；表2)。在εHf(t)-t圖解中(圖8)，賀蘭山兩期花崗巖中鋯石的εHf(t)值明顯低于同時期虧損地幔的值，主要分布在球粒隕石演化線附近，表明這些花崗巖的源區(qū)主要是以古老地殼物質(zhì)部分熔融為主，可能有少量的新生地殼物質(zhì)加入。由于賀蘭山副變質(zhì)巖碎屑鋯石的εHf(t)變化較大(-2.9～+8.9)，鋯石大多數(shù)具有正的εHf(t)值，指示其源區(qū)性質(zhì)可能以虧損地幔物質(zhì)為主。此外，這些碎屑鋯石的δ18O 的峰值為6.6‰和8.2‰，進(jìn)一步表明孔茲巖的碎屑物質(zhì)源區(qū)以新生的地殼物質(zhì)為主，并有少量古老地殼物質(zhì)加入，指示其可能形成于活動大陸邊緣的構(gòu)造環(huán)境(Yinetal., 2009, 2011; 但衛(wèi)，2011；Danetal., 2012)。同時，如上所述賀蘭山花崗巖稀土元素含量與孔茲巖類似，甚至更低，由此推斷賀蘭山北部宗別立地區(qū)的片麻狀含石榴黑云母花崗巖和似斑狀石榴黑云母花崗巖可能并不是由孔茲巖部分熔融的而成，而是古老變沉積巖部分熔融的產(chǎn)物。

4.3 成因意義

近年來，高精度年代學(xué)工作研究表明華北克拉通西部陸塊孔茲巖帶中的孔茲巖原巖沉積時間為2.0～1.95Ga(Xiaetal., 2009; Yinetal., 2011；校培喜等，2011；Qiaoetal., 2016; Lietal., 2017)，變質(zhì)作用時限約為1.95～1.92Ga(周喜文和耿元生，2009；Yinetal., 2009，2011，2014，2015；Zhaoetal., 2010；但衛(wèi)，2011； Danetal., 2012；Guoetal., 2012；Jiaoetal., 2013)。一些學(xué)者對華北克拉通西部孔茲巖帶東部的千里山群，烏拉山群和集寧群中的孔茲巖及賀蘭山地區(qū)高壓泥質(zhì)麻粒巖進(jìn)行了變質(zhì)演化過程的研究，結(jié)果顯示都具有相類似的順時針PT軌跡演化的特征，指示了一個陸-陸碰撞，之后又快速折返并抬升到地殼的動力學(xué)過程(周喜文等，2010；Wangetal., 2011；Yinetal., 2014, 2015；Caietal., 2015)，這從巖石學(xué)的角度進(jìn)一步表明了華北克拉通西部孔茲巖帶是由陰山地塊和鄂爾多斯地塊在～1.95Ga期間碰撞所形成的(趙國春，2009；周喜文等，2010；Yinetal., 2011)。

賀蘭山地區(qū)古元古代晚期的巖漿活動以發(fā)育S型花崗巖為主?？墒?，諸多研究者對這些不同時期花崗巖形成環(huán)境的解釋不盡相同。一些研究者認(rèn)為賀蘭山北段～2.0Ga的S型花崗巖(張道涵，2017)和中段小口子花崗巖(Lietal., 2018)的地球化學(xué)特征可能反映了一個與俯沖相關(guān)的陸緣弧環(huán)境。另外一些研究者發(fā)現(xiàn)賀蘭山北部～1.95Ga的S型花崗巖具有較高的鋯石δ18O 值(8.7‰～10.6‰)，變化范圍較小的εHf(t)值(-1.0～+0.8)，相對應(yīng)的二階段Hf模式年齡(tDM2)為2.41～2.66Ga，這些S型花崗巖的成因模式可用俯沖板片-斷離的構(gòu)造機(jī)制來解釋(Danetal., 2014)。還有一些研究者基于孔茲巖帶中記錄了～1.92Ga的超高溫變質(zhì)作用事件和發(fā)現(xiàn)了同時期的輝長蘇長巖(Pengetal., 2010; Guoetal., 2012)，認(rèn)為該區(qū)～1.92Ga的地質(zhì)事件可能是由碰撞造山后拉伸所引起的地幔巖漿上涌底侵所形成的(趙國春，2009；Zhaoetal., 2012；Zhangetal., 2017)。綜合已有的區(qū)域地質(zhì)資料，推測華北克拉通西部賀蘭山地區(qū)在古元古代晚期可能處于活動大陸邊緣的構(gòu)造環(huán)境(Wanetal., 2009; Yinetal., 2009; Danetal., 2012; Zhangetal., 2015, 2017; Lietal., 2017, 2018)。賀蘭山北部宗別立地區(qū)的片麻狀含石榴黑云母花崗巖和似斑狀石榴黑云母花崗巖是古元古代晚期碰撞造山相關(guān)的兩期巖漿作用的產(chǎn)物，是由變沉積巖部分熔融形成的，且片麻狀含石榴黑云母花崗巖的侵位年齡(～2.0Ga)明顯早于孔茲巖的峰期變質(zhì)時間(～1.95Ga)，其巖漿活動形成于陸陸碰撞之前，推測這次巖漿事件可能是由洋殼俯沖所引起的；而晚期似斑狀石榴黑云母花崗巖(～1.97Ga)的侵位時間與區(qū)內(nèi)孔茲巖峰期變質(zhì)時間大致相同或稍早，可能為同碰撞階段巖漿作用的產(chǎn)物，反映兩個微陸塊碰撞時限可能稍早于～1.95Ga?？傊疚乃芯康膬善诨◢弾r記錄了華北克拉通陰山地塊和鄂爾多斯地塊從初始俯沖-碰撞到同碰撞的重要信息，這為理解華北克拉通西部陸塊的拼合碰撞演化時限提供了新的約束。

5 結(jié)論

(1)華北克拉通西部賀蘭山地區(qū)出露的片麻狀含石榴黑云母花崗巖和似斑狀石榴黑云母花崗巖侵位年齡分別為～2.0Ga 和～1.97Ga，為賀蘭山地區(qū)古元古代不同階段巖漿作用的產(chǎn)物。

(2)地球化學(xué)特征顯示賀蘭山兩期花崗巖屬于過鋁質(zhì)S型花崗巖。Hf同位素結(jié)果表明它們的原巖主要來自于古老變沉積巖，并非為孔茲巖部分熔融產(chǎn)物。

(3)賀蘭山地區(qū)在古元古代晚期可能為陸緣弧的構(gòu)造環(huán)境，早期片麻狀含石榴黑云母花崗巖和晚期似斑狀石榴黑云母花崗巖分別形成于陰山地塊和鄂爾多斯地塊俯沖-碰撞前和同碰撞的構(gòu)造環(huán)境。

致謝 耿元生研究員、杜利林研究員、王洛娟博士、張華鋒副教授及匿名審稿人對本文進(jìn)行了詳細(xì)的評審和指導(dǎo)，并提出了寶貴的修改建議，在此表示衷心感謝！