天鎮(zhèn)-懷安地區(qū)新太古代末二長(zhǎng)花崗巖的成因及動(dòng)力背景

任云偉，張家輝，田輝，王惠初，施建榮，常青松，張闊

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局前寒武紀(jì)地質(zhì)研究中心，天津 300170；3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局華北科技創(chuàng)新中心，天津 300170）

地球早期大陸地殼的形成與演化一直是前寒武紀(jì)地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。在過去的20年中，地球早期演化歷史研究主要集中在兩個(gè)方面：（1）古大陸的增生與克拉通化過程；（2）板塊構(gòu)造起始過程[1]。華北克拉通作為地球早期陸殼的重要組成部分，與世界其他克拉通以～2.7 Ga的巖漿活動(dòng)為主要活動(dòng)期不同，華北克拉通～2.5 Ga 的巖漿活動(dòng)非常強(qiáng)烈[2,3]。對(duì)華北克拉通獨(dú)特和復(fù)雜的演化過程，不同學(xué)者存在不同認(rèn)識(shí)，但大致可歸納為以下兩種主要觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為華北克拉通于～2.5 Ga完成克拉通化，以微陸塊拼合的“五臺(tái)運(yùn)動(dòng)”為標(biāo)志[4-6]；另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為華北克拉通基底在太古宙末尚未完全固結(jié)，后期在古元古代存在古陸塊或弧陸碰撞[7-9]，～1.85 Ga東部陸塊和西部陸塊沿中部造山帶碰撞拼合，最終完成克拉通化[10]。顯然，有關(guān)華北克拉通基底拼合時(shí)間及方式仍是前寒武紀(jì)地質(zhì)研究的焦點(diǎn)問題，而～2.5 Ga的巖漿事件性質(zhì)的研究無疑會(huì)提供華北克拉通早前寒武紀(jì)地質(zhì)演化的重要信息。

華北克拉通～2.5 Ga的巖漿事件的一個(gè)顯著特點(diǎn)是TTG巖漿活動(dòng)的末期普遍伴有鉀質(zhì)花崗巖的侵位，如鞍山地區(qū)齊大山鉀質(zhì)花崗巖、冀東地區(qū)山海關(guān)鉀質(zhì)花崗巖、魯西地區(qū)四海山及魯山鉀質(zhì)花崗巖、嵩山地區(qū)路家溝鉀質(zhì)花崗巖、懷安地區(qū)鉀質(zhì)花崗巖以及贊皇雜巖中的菅等鉀質(zhì)花崗巖等[11，12]。鄧晉福等[4]認(rèn)為華北克拉通新太古代末期花崗巖類為T1T2G1G2組合，代表半成熟陸殼的組成。晉冀蒙交界一帶，沿山西繁峙縣北東一直至河北宣化縣分布一條鉀質(zhì)花崗巖帶，北東東向斷續(xù)延伸近200 km，被認(rèn)為是桑干構(gòu)造帶的重要組成部分。以往一般認(rèn)為該條巖漿巖帶具有碰撞和后碰撞花崗巖的特征[13]，是懷安古陸和恒山古陸之間碰撞帶中巖石部分熔融的產(chǎn)物，在古陸的拼合或大陸增長(zhǎng)中起著某種作用[14]。但也有研究者認(rèn)為，所謂懷安古陸和恒山古陸原來可能曾是一個(gè)古陸，目前的差異只是它們出露的深度不同，代表了不同的地殼水平，而桑干構(gòu)造帶以及其中的高壓變質(zhì)巖石和花崗巖帶是大陸地殼基底逆掩和大規(guī)?；撟饔玫漠a(chǎn)物，且?guī)r漿活動(dòng)可能從太古宙末（～2.5 Ga）一直持續(xù)到古元古代中期（～2.15 Ga）[15]。另外，張華鋒[16]等則獲得董家溝一帶黑云母二長(zhǎng)花崗巖巖與石榴正長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb 年齡分別為～2 440 Ma和～2 000 Ma，并認(rèn)為這兩期鉀質(zhì)花崗巖巖漿事件分別與新太古代末微陸塊拼合和古元古代板內(nèi)伸展或裂解有關(guān)。在懷安地區(qū)，近年來研究者們對(duì)～2.5 Ga 巖漿作用的研究更多的偏重于TTG 方面[17-19]，而對(duì)與TTG片麻巖密切伴生的二長(zhǎng)花崗巖的研究則相對(duì)薄弱。為此，本文對(duì)天鎮(zhèn)-懷安地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行了巖相學(xué)、地球化學(xué)、鋯石U-Pb定年等工作，探討其巖石成因、時(shí)代及構(gòu)造環(huán)境，以期對(duì)晉冀蒙一帶新太古代末期構(gòu)造演化提供約束。

1 地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

晉冀蒙交界地區(qū)是華北克拉通典型的高級(jí)變質(zhì)巖區(qū)，早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底大致以大同-興和一線為界劃分為兩套高級(jí)變質(zhì)巖系，南東一側(cè)為太古代懷安雜巖，北西一側(cè)為古元古代孔茲巖系。研究區(qū)位于懷安雜巖中的天鎮(zhèn)縣一帶，主體地質(zhì)體為新太古代變質(zhì)深成片麻巖，出露面積約占變質(zhì)基底總面積的80%以上，主要由包括閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖、英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖、奧長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖的TTG組合以及少量的二長(zhǎng)花崗巖組成，原巖年齡介于2.45～2.55 Ga，變質(zhì)年齡為1.82～1.85 Ga[16-18,20,21]。此外，區(qū)內(nèi)出露少量新太古代硅鐵建造、榴云片麻巖以及古元古代高壓基性麻粒巖-大理巖、富鋁片麻巖等表殼巖組合[22]。還見大量古元古代變質(zhì)基性巖墻，侵入新太古代TTG片麻巖雜巖中（圖1）。

圖1 晉冀蒙交界地區(qū)（b）和天鎮(zhèn)-懷安地區(qū)（c）早前寒武紀(jì)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及華北克拉通構(gòu)造分區(qū)圖（a）（圖b、c據(jù)參考文獻(xiàn)[22]修改，圖a據(jù)參考文獻(xiàn)[20]修改）Fig.1 Precambrain geological sketch of the border area of Shanxi,Heibei and Inner Mongolia Provinces(b)and Tianzhen-Huai’an area(c)and tectonic subdivision of the North China Craton（a）

區(qū)內(nèi)的二長(zhǎng)花崗巖出露面積有限，但分布較為廣泛，以天鎮(zhèn)東南石廠溝-白家煙一帶和懷安縣南部趙家窯-太平溝一帶出露規(guī)模相對(duì)較大，多呈不規(guī)則小巖株?duì)睢⒚}狀或枝脈狀侵入TTG片麻巖中，片麻狀構(gòu)造不明顯（圖2a），內(nèi)部見有基性麻粒巖呈“夾層”狀產(chǎn)出（圖2b）；在一些構(gòu)造變形較強(qiáng)的區(qū)域，則見二長(zhǎng)花崗巖與英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖彼此交互產(chǎn)出，二者接觸界線平直，產(chǎn)狀與英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖片麻理協(xié)調(diào)一致，表現(xiàn)出深熔混合巖化的特征。

二長(zhǎng)花崗巖巖性整體均勻，片麻理不發(fā)育，巖石呈肉紅色，中細(xì)?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)，塊狀-弱片麻狀構(gòu)造（圖2c、d）。主要由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英及少量暗色礦物黑云母組成。斜長(zhǎng)石呈它形粒狀，粒度一般為0.5～3.0 mm，雜亂分布，含量30%～35%。鉀長(zhǎng)石呈它形粒狀，主要為條紋長(zhǎng)石，部分巖石含微斜長(zhǎng)石，粒度一般為1.0～3.0 mm，雜亂分布，少部分與石英呈文象結(jié)構(gòu)，部分粒內(nèi)嵌布少量斜長(zhǎng)石、石英等顆粒，含量35%～40%。石英呈它形粒狀，粒度一般為1.0～2.0 mm，雜亂分布，部分與鉀長(zhǎng)石呈文象結(jié)構(gòu)，粒內(nèi)具輕微波狀消光，含量20%～25%。暗色礦物多被綠泥石、次閃石等交代呈假像，局部殘留為黑云母，星散分布，含量一般在5%以下，局部含量較高，可達(dá)5%～10%。

2 分析方法

測(cè)年樣品鋯石分選工作由廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成。樣品按照常規(guī)粉碎淘洗，經(jīng)磁選和重液分離，然后在雙目鏡下人工挑選純度在99%以上的鋯石。其中一件測(cè)年樣品的鋯石制靶和透射光、反射光、陰極發(fā)光照相及樣品測(cè)年工作在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心完成，采用LAMC-ICP-MS 進(jìn)行鋯石U-Pb 同位素定年測(cè)試，ICPMS為Agilent 7500a，分析中采用的激光束斑直徑為35 μm，頻率為8 Hz，能量為5 mJ。分析時(shí)采用GJ-1作為年齡外標(biāo)，NIST610作為元素含量外標(biāo)，分析流程見文獻(xiàn)[23]。最終測(cè)試數(shù)據(jù)的離線處理采用軟件ICPMASDataCal[24]，U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用ISOPLOT3.0程序[25]；另外一件樣品的鋯石制靶和透射光、反射光、陰極發(fā)光照相在北京離子探針中心實(shí)驗(yàn)室完成，鋯石U-Pb定年在北京離子探針中心SHRIMP Ⅱ上完成，詳細(xì)分析方法見文獻(xiàn)[26]。測(cè)試時(shí)一次流O2-強(qiáng)度為3～5 nA，束斑直徑為25 μm。標(biāo)樣M257（U=840×10-6）[27]和TEM（年齡為417 Ma）[28]分別用于鋯石U 含量和年齡校正。TEM與未知樣品測(cè)定比例為1/3～1/4。對(duì)于樣品和標(biāo)準(zhǔn)鋯石數(shù)據(jù)點(diǎn)測(cè)定均由5組掃描給出。數(shù)據(jù)處理采用SQUID和ISOPLOT程序[25]。

樣品主微量元素測(cè)試分析在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素用X射線熒光光譜法（XRF）測(cè)試，F(xiàn)eO應(yīng)用氫氟酸-硫酸溶樣、重鉻酸鉀滴定的容量法，分析精度優(yōu)于2%，微量元素使用ICP-MS測(cè)試，分析精度優(yōu)于5%。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

本次工作選擇兩件二長(zhǎng)花崗巖樣品進(jìn)行了年代學(xué)測(cè)定，樣品巖性特征見圖2a、b。其中，樣品17DMTS-1采用LA-MC-ICPMS 鋯石U-Pb測(cè)年；樣品PM08TW53-1采用SHRIMP 鋯石U-Pb定年，測(cè)試分析結(jié)果見表1、表2。

表1 二長(zhǎng)花崗巖樣品（17DMTS-1）LA-MC-ICPMS 鋯石U-Pb 測(cè)年分析結(jié)果Table 1 LA-MC-ICPMS Zircon U-Pb dating results of the monzonitic granite（17DMTS-1）

表2 二長(zhǎng)花崗巖樣品（PM08TW53-1）鋯石SHRIMP U-Pb 測(cè)年分析結(jié)果Table 2 SHRIMP Zircon U-Pb dating results of the monzonitic granite（PM08TW53-1）

圖2 天鎮(zhèn)-懷安地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖野外露頭及顯微照片F(xiàn)ig.2 Field outcrop and microphotographs of the monzogranites in the Tianzhen-Huai’an area

樣品17DMTS-1 分選鋯石自形程度相對(duì)較高，多呈長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)寬比一般在2/1～3/1之間。鋯石CL影像多具核邊結(jié)構(gòu)，核部結(jié)晶環(huán)帶保留較好，為巖漿成因，變質(zhì)邊相對(duì)較窄，顏色較為均勻（圖3a）。樣品共分析32 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中，核部結(jié)晶環(huán)帶較好的鋯石207Pb/206Pb 表面年齡多在2 400～2 500 Ma 之間（Th/U比值均＞0.1），部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)可能受變質(zhì)作用影響，測(cè)試數(shù)據(jù)為混合年齡，結(jié)果偏?。贿€有部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)存在Pb丟失，落在諧和線下方（圖4a）。選擇在諧和線上方相對(duì)集中的17個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)平均，獲得的成巖年齡為2 472±10 Ma。另外，樣品中4個(gè)鋯石變質(zhì)邊分析點(diǎn)的Th/U小于0.07，207Pb/206Pb表面年齡在1 891～1 833 Ma之間，代表古元古代變質(zhì)事件的年齡。

樣品PM08TW53-1分選鋯石多呈長(zhǎng)柱狀，其長(zhǎng)寬比一般在2/1～3/1之間，在CL圖像上，鋯石具有窄的變質(zhì)邊，但核部保留較好的環(huán)帶構(gòu)造，顯示巖漿成因（圖3b）。樣品通過SHRIMP 鋯石U-Pb定年，共分析19個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中的10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)集中的落在諧和線同一位置附近（圖4b），鋯石207Pb/206Pb表面年齡多在2 414～2 520 Ma之間（Th/U比值均＞0.1），選擇其中6個(gè)諧和度較高的數(shù)據(jù)點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為2 448±9 Ma，代表巖石形成時(shí)代。

圖3 二長(zhǎng)花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 CL images of selected zircons of the monzogranites

圖4 二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams of the monzogranites

3.2 巖石地球化學(xué)特征

對(duì)所采集的巖石樣品進(jìn)行了主量元素、稀土及微量元素的測(cè)試，詳細(xì)分析結(jié)果及各類參數(shù)見表3。

表3 二長(zhǎng)花崗巖主量元素（%）、微量元素（×10-6）分析結(jié)果Table 3 Major（%）and trace（×10-6）elements result of the monzonitic granite

3.2.1 主量元素特征

二長(zhǎng)花崗巖樣品SiO2含量在70.55%～74.29%之間，平均為73.18%。Al2O3含量在13.78%～15.35%之間，平均為14.23%。Na2O 含量在3.04%～4.58%之間，平均為3.54%。K2O含量在4.26%～5.74%之間，平均為5.18%。除一個(gè)樣品K2O/Na2O 小于1 外（0.93），其余樣品K2O/Na2O在1.39～1.89之間，平均為1.60，屬鉀質(zhì)巖石系列。CaO 含量在1.02%～1.37%之間，平均為1.24%。MgO 含量低，介于0.15%～0.47%之間，平均為0.33%，Mg#值介于26～37之間，平均值為31。TiO2含量在0.16%～0.32%之間，平均為0.20%。巖石整體相對(duì)富Si、Na、K、Al，貧Ca、Ti、Mg。樣品的A/NCK在1.01～1.09之間，平均為1.04，屬過鋁質(zhì)巖石；分異指數(shù)（DI）為88.19～92.35，分異程度高；里特曼指數(shù)（σ43）為2.27～2.8，為鈣堿性巖。

在侵入巖TAS圖解中（圖5），樣品投點(diǎn)均落于花崗巖區(qū)內(nèi)，屬亞堿性系列；在SiO2-K2O圖解中（圖6），樣品主要落在高鉀鈣堿性系列中。

圖5 二長(zhǎng)花崗巖TAS圖解（底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[29]）Fig.5 TAS diagram of the monzogranites

圖6 二長(zhǎng)花崗巖SiO2-K2O圖解（底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[30]）Fig.6 SiO2-K2O diagram of the monzogranites

3.2.2 稀土、微量元素特征

二長(zhǎng)花崗巖的稀土總量變化較大，ΣREE 在52.02×10-6～243.23×10-6之間，平均值為152.30×10-6，含量整體偏低。LREE 為49.23×10-6～238.37×10-6，平均值148.06×10-6，HREE 為2.44×10-6～7.09×10-6，平均值4.24×10-6。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖中（圖7a），稀土配分曲線整體呈輕稀土相對(duì)富集、重稀土虧損的右傾分布形式，LREE/HREE為17.64 × 10-6～49.03 × 10-6，（La/Yb）N 為44.20～237.39。銪異常變化較大，其中的4件樣品具弱的負(fù)銪異常，δEu介于0.63～0.85之間；另外3件樣品為正銪異常，δEu介于1.19～1.65之間。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中（圖7b），樣品整體顯示富集Rb、Ba、K、Sr等大離子親石元素，虧損U、Nb、Ta、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素的特點(diǎn)。另外，樣品Sr含量變化較大，在110×10-6～382×10-6之間（平均值240.86×10-6）；Y、Yb含量低，其中Y含量在1.98×10-6～7.36×10-6之間（平均值3.23×10-6）；Yb含量在0.19×10-6～0.8×10-6（平均值0.31×10-6）。過渡元素中Cr、Ni 含量低，分別為2.2×10-6～7.3×10-6（平均值4.55×10-6）、1.79×10-6～5.72×10-6（平均值3.45×10-6）。

圖7 二長(zhǎng)花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分模式圖（a）和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（b）（標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)參考文獻(xiàn)[31]）Fig.7 Chondrite-normalized REE distribution patterns(a)and primitive mantle-normalized trace element patterns(b)of the monzogranites

4 討論

4.1 成巖時(shí)代

前人對(duì)懷安雜巖中TTG片麻巖開展了大量同位素年代學(xué)工作，Zhao等[20]獲得蔓菁溝一帶英云閃長(zhǎng)巖、奧長(zhǎng)花崗巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為2 515±20 Ma、2 499±19 Ma；劉富等[17]獲得天鎮(zhèn)瓦窯口一帶英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為2 502±11 Ma，懷安東洋河一帶奧長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為2 506±13 Ma；Wang 等[21]獲得蔓菁溝一帶英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖LAICP-MS 鋯石U-Pb 年齡2 503±17 Ma。而有關(guān)懷安雜巖中新太古代末期鉀質(zhì)花崗巖鋯石年齡的報(bào)道相對(duì)要少，Zhang 等[16]獲得董家溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為2 437±10 Ma，本次工作獲得天鎮(zhèn)大饅頭山一帶二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS和SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為2 472±10 Ma、2 448±9 Ma。由上述測(cè)年結(jié)果結(jié)合野外地質(zhì)關(guān)系看，懷安地區(qū)新太古代末鉀質(zhì)花崗巖成巖年齡略晚于TTG片麻巖，二者應(yīng)是同一地質(zhì)事件不同階段巖漿作用的產(chǎn)物。

4.2 巖石成因

研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖富Si、高K，且樣品K2O/Na2O基本都大于1，屬鉀質(zhì)巖石，A/NCK介于1.01～1.09之間，屬過鋁質(zhì)巖石。樣品富集LREE且多數(shù)Th含量高，并具有與中、上部地殼非常相似的微量元素蛛網(wǎng)圖曲線，顯示出明顯的地殼重熔特征。另外，樣品低Mg（MgO 含量介于0.15%～0.47%之間，平均為0.33%，Mg#值介于26～37之間，平均值為31），Cr、Ni 含量低（分別為2.2×10-6～7.3×10-6、1.79×10-6～5.72×10-6），樣品的Rb/Sr 比值≥0.36，接近或高于地殼平均值（0.35）[32]，而樣品強(qiáng)烈虧損Nb、Ta，且Nb/Ta比值高，在18.13～108.71 之間，平均為50.05，高于地幔平均值（約17.5）[31]，說明巖漿源區(qū)以殼源物質(zhì)為主，無明顯地幔物質(zhì)混入。同時(shí)，樣品Sr含量變化大，在110×10-6～382×10-6，平均為240.86×10-6，但Y、Yb 含量很低，分別在1.98×10-6～7.36×10-6、0.19×10-6～0.8×10-6之間，在Sr-Yb判別圖解中（圖8），樣品落在Ⅱ區(qū)（低Sr低Yb型）內(nèi)，指示形成于中高壓力條件下，相應(yīng)的地殼深度大致在40～50 km。綜合上述認(rèn)識(shí)，區(qū)內(nèi)二長(zhǎng)花崗巖應(yīng)是加厚下地殼部分熔融的產(chǎn)物，而無明顯幔源組分的加入。

圖8 二長(zhǎng)花崗巖Sr-Yb分類圖解（底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[33]）Fig.8 Sr-Yb diagram of the monzogranites

區(qū)內(nèi)二長(zhǎng)花崗巖產(chǎn)出形態(tài)主要呈兩種樣式：一種產(chǎn)出形態(tài)是呈小型侵入體侵入于TTG片麻巖中，巖石一般具很弱的片麻理；另一種產(chǎn)出形態(tài)是在強(qiáng)變形帶處呈順層脈狀與TTG片麻巖交互產(chǎn)出，這些順層脈體寬度從幾厘米到幾米不等，或者在TTG 片麻巖中呈幾毫米的紅色細(xì)窄脈體與暗色基體相間分布，使TTG片麻巖表現(xiàn)出明顯深熔混合巖化的特征。對(duì)比混合巖化TTG片麻巖中脈體與二長(zhǎng)花崗巖礦物組成，基本可以確定區(qū)內(nèi)二長(zhǎng)花崗巖主要是由TTG 巖石重熔形成。另外，大量高溫高壓實(shí)驗(yàn)成果表明TTG的局部熔融產(chǎn)生鉀質(zhì)花崗巖的上地殼[34]，多數(shù)研究者也認(rèn)為華北克拉通2.5～2.45 Ga 的鉀質(zhì)花崗巖可能是由先期侵入下地殼的TTG發(fā)生重熔形成[16,35-38]。在懷

安雜巖中獲得鉀質(zhì)花崗巖的Nd同位素單階段模式年齡為2 587～2 596 Ma[16]，與懷安雜巖中TTG片麻巖中獲得的Nd同位素2.5～2.6 Ga的單階段模式年齡一致[17]，這也反映二者Nd 同位素方面的繼承性。因此，可以推測(cè)懷安地區(qū)新太古代末鉀質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖也是由TTG巖石重熔而成。

續(xù)表3

4.3 構(gòu)造環(huán)境及形成機(jī)制

TTG片麻巖與二長(zhǎng)花崗巖共同構(gòu)成了懷安雜巖的主體，二者相近的形成時(shí)代以及成因上的密切聯(lián)系也就限定了需要在同一構(gòu)造模式下討論新太古代末期的這期巖漿事件。雖然目前對(duì)TTG的成因尚存爭(zhēng)議，但多數(shù)研究者認(rèn)為華北克拉通新太古代末期TTG 巖石是與板塊俯沖有關(guān)的巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物[20，37，39，40]。目前，一些研究也認(rèn)為懷安地區(qū)的TTG巖石系可能來自新太古代俯沖板塊的熔融[16-19]，但對(duì)于區(qū)內(nèi)的鉀質(zhì)花崗巖，則認(rèn)為其形成機(jī)制是由俯沖板片斷裂引起軟流圈物質(zhì)上涌，導(dǎo)致先期侵入下地殼的TTG發(fā)生重熔而成[16,19]。但研究區(qū)的二長(zhǎng)花崗巖相對(duì)較高的Sr含量與極低的Yb、Y含量指示形成壓力條件較高，屬低Sr、低Yb 的喜馬拉雅型花崗巖[33]，不太可能形成于與底侵有關(guān)的伸展背景下，而更可能是地殼加厚階段下地殼TTG 巖石熔融的產(chǎn)物。同時(shí)，在Rb/10-Hf-Ta×3圖解中，樣品投點(diǎn)落在碰撞大地背景上的花崗巖區(qū)域內(nèi)（圖9a），在Rb-（Y+Nb）圖解中，樣品投點(diǎn)基本都落在同碰撞花崗巖（Syn-COLG）區(qū)域內(nèi)（圖9b）。

圖9 二長(zhǎng)花崗巖Rb-Hf-Ta圖解（底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[41]）與Rb-Y＋Nb圖解（底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[42]）Fig.9 Rb-Hf-Ta（a）and Rb-Y＋Nb（b）diagram of the monzogranites

綜合上述分析，區(qū)內(nèi)新太古代TTG片麻巖形成與俯沖板片的熔融有關(guān)，而二長(zhǎng)花崗巖形成則可能與碰撞導(dǎo)致的地殼加厚引發(fā)的下地殼TTG巖石重熔有關(guān)。由此本文認(rèn)為，天鎮(zhèn)-懷安地區(qū)新太古代末期經(jīng)歷了由洋殼俯沖到陸塊碰撞的構(gòu)造演化過程，也標(biāo)志著華北克拉通新太古代末期（約2.5～2.45 Ga）克拉通化的完成。

5 結(jié)論

（1）天鎮(zhèn)-懷安地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡為2 472±10 Ma，SHRIMP鋯石U-Pb年齡為2 448±9 Ma，是新太古代末期巖漿活動(dòng)結(jié)束的標(biāo)志。

（2）二長(zhǎng)花崗巖具有富Si、高K、貧Fe、Mg等常量元素特征，屬鉀質(zhì)花崗巖，微量元素上富集Rb、Ba、K、Sr等大離子親石元素，虧損U、Nb、Ta、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素，同時(shí)Cr、Ni含量低，具有明顯的地殼重熔特征。

（3）天鎮(zhèn)-懷安地區(qū)TTG片麻巖和二長(zhǎng)花崗巖是新太古代末期板塊俯沖-碰撞不同階段的產(chǎn)物，代表華北克拉通一次重要的陸殼水平增生事件。