遼北地區(qū)早-中二疊世變質(zhì)火山-碎屑巖年代學(xué)和地球化學(xué)特征：對(duì)華北板塊北緣東段構(gòu)造演化的啟示*

張麗 劉永江 張超 劉曉燕 李偉民 葛錦濤 梁琛岳 趙英利

1. 防災(zāi)科技學(xué)院地球科學(xué)學(xué)院，三河 065201 2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，沈陽(yáng) 110034 3. 河北省地震動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，三河 065201 4. 深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心，海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，青島 266100 5. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，青島 266237 6. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061

造山帶是由板塊邊界巖石圈劇烈構(gòu)造變動(dòng)導(dǎo)致地殼擠壓所形成的狹長(zhǎng)強(qiáng)烈構(gòu)造變形帶，由于巖漿活動(dòng)頻發(fā)、物質(zhì)組成豐富、變質(zhì)變形強(qiáng)烈、結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，使其成為研究區(qū)域構(gòu)造演化的重要場(chǎng)所(肖慶輝等，1995；張國(guó)偉等，2001，2002；馬文璞等，2002)。中亞造山帶作為一條巨大的增生造山帶，圍限于西伯利亞板塊、華北板塊和塔里木板塊之間(圖1a；Windleyetal.，2007；Xiaoetal.，2010，2015； Lietal.，2014，2017；Wilde，2015；Xuetal.，2015；Liuetal.，2017b)，其東段主體位于我國(guó)東北地區(qū)，傳統(tǒng)上被稱為興蒙造山帶(任紀(jì)舜，1991；Xiaoetal.，2004；Li，2006；張拴宏等，2010)，進(jìn)一步劃分為額爾古納地塊、興安地塊、松遼-錫林浩特地塊、佳木斯-布列亞地塊和最東部侏羅紀(jì)以來(lái)的陸緣增生帶，各地塊先后碰撞拼貼(葛文春等，2005；張興洲等，2006；劉永江等，2010，2019；徐備等，2014；Liuetal.，2017b)，并最終沿索倫-西拉木倫河-長(zhǎng)春-延吉縫合帶與華北板塊完成拼合(圖1b； Wuetal.，2000，2007，2011；Xiaoetal.，2003，2009，2015；Li，2006；Jianetal.，2008，2010；Wilde，2015；Liuetal.，2017b)。

華北板塊北緣東段位于興蒙造山帶的南緣，分布于索倫-西拉木倫河-長(zhǎng)春-延吉縫合帶和赤峰-開(kāi)原斷裂之間。近年來(lái)，華北板塊北緣東段相繼識(shí)別出“開(kāi)原”、“呼蘭群”、“色洛河群”、“青龍村群”和“開(kāi)山屯”等幾套構(gòu)造混雜巖(圖2；唐克東等，2004，2011；陳躍軍等，2006；Wuetal.，2007；李承東等，2007a，b；唐克東和趙愛(ài)林，2007；張春艷等，2007，2009；Lüetal.，2011；周建波等，2013；張超，2014；Yuanetal.，2016；Liuetal.，2017a；關(guān)慶彬，2018)，為研究古亞洲洋的閉合及中亞造山帶的形成與演化提供了寶貴的材料。

“下二臺(tái)巖群”處于華北板塊北緣東段陸緣增生帶內(nèi)，夾持于索倫-西拉木倫河-長(zhǎng)春-延吉縫合帶、赤峰-開(kāi)原斷裂、依蘭-伊通斷裂之間，“開(kāi)原”構(gòu)造混雜巖北側(cè)(圖2)，地理位置特殊，但其物質(zhì)組成、形成時(shí)代和構(gòu)造屬性一直存在爭(zhēng)議?！跋露_(tái)巖群”最初被命名為下二臺(tái)群，被認(rèn)為是一套具有正常層序(史密斯地層)的填圖單位，為一套片巖、大理巖為主的變質(zhì)巖系，進(jìn)一步劃分為盤嶺組、黃頂子組、燒鍋屯組和王相屯組(遼寧省第一區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)，1971(1)遼寧省第一區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì). 1971. 1:200000康平-四平幅地質(zhì)圖說(shuō)明書)；后來(lái)最上部的王相屯組被取消(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989)；但隨著地質(zhì)調(diào)查工作的開(kāi)展，發(fā)現(xiàn)該套地層并不具有史密斯地層層序，進(jìn)而將其更名為“下二臺(tái)巖群”，劃分為盤嶺巖組、黃頂子巖組和燒鍋屯巖組(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第九地質(zhì)大隊(duì)，2000(2)遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第九地質(zhì)大隊(duì). 2000. 1:50000下二臺(tái)子、威遠(yuǎn)堡幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告；沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，2006(3)沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所. 2006. 1:250000鐵嶺市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告)?！跋露_(tái)巖群”形成時(shí)代最初被認(rèn)為是奧陶紀(jì)-志留紀(jì)(遼寧省第一區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)，1971)；后來(lái)依據(jù)下二臺(tái)群盤嶺組的大理巖中含奧陶紀(jì)始海綿化石，又提出其形成時(shí)代為奧陶紀(jì)(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989；遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第九地質(zhì)大隊(duì)，2000)；王東方(1987)也報(bào)道袁家小嶺剖面盤嶺組角閃變粒巖Rb-Sr等時(shí)線年齡值為456±36Ma，認(rèn)為下二臺(tái)群時(shí)代為奧陶紀(jì)；沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所(2006)在原劃分黃頂子組中發(fā)現(xiàn)了海百合莖化石，又將“下二臺(tái)巖群”時(shí)代定為石炭紀(jì)；張麗等(2020)發(fā)現(xiàn)“下二臺(tái)巖群”是由不同時(shí)代、不同構(gòu)造環(huán)境下形成的地質(zhì)體組成，并受構(gòu)造作用改造強(qiáng)烈，表現(xiàn)為一系列構(gòu)造巖片，因此將其更名為“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖。該套雜巖中早石炭世變質(zhì)火山巖已經(jīng)被識(shí)別出，為一套活動(dòng)大陸邊緣弧火山巖(韓作振等，2016；張麗等，2020)，而另一套變質(zhì)火山-碎屑巖也被識(shí)別出，但其巖石組合、形成時(shí)代、巖漿成因、源區(qū)性質(zhì)和構(gòu)造背景仍需進(jìn)一步研究，將為“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖的確立和華北板塊北緣東段構(gòu)造演化研究提供重要依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

遼北下二臺(tái)地區(qū)位于華北板塊北緣東段陸緣增生帶內(nèi)，地處松遼盆地東南緣，其東南側(cè)為依蘭-伊通斷裂(圖1b)。區(qū)內(nèi)出露大面積中生代花崗巖和少量古生代變質(zhì)深成巖，中生代花崗巖時(shí)代為中三疊世-晚侏羅世，巖性以二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖為主，少見(jiàn)石英閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖；古生代變質(zhì)深成巖為中二疊世于家大背雜巖，呈條帶狀產(chǎn)出，巖性以花崗質(zhì)片麻巖為主。區(qū)內(nèi)還出露大面積“下二臺(tái)巖群”，根據(jù)1:5萬(wàn)昌圖等三幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查最新研究成果認(rèn)為，其物質(zhì)組成包括中泥盆世變質(zhì)陸源碎屑巖、變質(zhì)火山碎屑巖，其中變質(zhì)陸源碎屑巖主要為云母石英片巖、二長(zhǎng)變粒巖，變質(zhì)火山碎屑巖主要為斜長(zhǎng)變粒巖；早石炭世變質(zhì)火山巖，主要為變流紋巖、變英安巖、云母(二長(zhǎng))微晶片巖、云母石英片巖、(綠簾)角閃斜長(zhǎng)片巖、斜長(zhǎng)(綠簾)角閃片巖、斜長(zhǎng)淺粒巖、角閃斜長(zhǎng)變粒巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖，相當(dāng)于原“下二臺(tái)巖群”盤嶺巖組；晚石炭世變質(zhì)碳酸鹽巖夾碎屑巖，主要為方解石大理巖、石墨大理巖，夾云母斜長(zhǎng)變粒巖、斜長(zhǎng)淺粒巖、云母微晶片巖，相當(dāng)于原“下二臺(tái)巖群”黃頂子巖組；早-中二疊世變質(zhì)火山-碎屑巖，該套巖石以變質(zhì)碎屑巖為主，并夾變質(zhì)火山巖，二者在野外產(chǎn)出上混雜在一起，其中變質(zhì)火山巖主要為云母片巖、長(zhǎng)石二云片巖、斜長(zhǎng)角閃片巖、綠簾青磐巖(變安山巖)，變質(zhì)碎屑巖主要為云母石英片巖、綠簾石英片巖、石榴二長(zhǎng)變粒巖，相當(dāng)于原“下二臺(tái)巖群”燒鍋屯巖組；此外，還發(fā)育一套中三疊世淺變質(zhì)陸源碎屑巖，巖石類型主要為云母片巖、鈉長(zhǎng)云母片巖、變質(zhì)石英砂巖，遭受熱接觸變質(zhì)作用而形成，不整合于早-中二疊世變質(zhì)火山-碎屑巖之上。區(qū)內(nèi)松遼盆地和葉赫地塹內(nèi)還發(fā)育白堊系和第四系，總體產(chǎn)狀平緩(圖3)。本次研究對(duì)象為原“下二臺(tái)巖群”燒鍋屯巖組早-中二疊世變質(zhì)火山-碎屑巖。

2 樣品采集與分析方法

2.1 樣品采集

本次研究的樣品分別采集于下二臺(tái)地區(qū)丘石砬子?xùn)|(CT08YQ1/TW1：124°26′38″E、42°54′38″N)和邵家屯-艾家溝一帶(CT56YQ5/TW5、CT56YQ6/TW6：124°24′06″E、42°56′32″N；CT73YQ1/TW1：124°23′01″E、42°56′28″N； CT77YQ1：124°19′12″E、42°55′51″N；22-4YQ1：124°21′59″E、42°56′46″N；圖3)，共6組樣品。

皺紋狀白云母微晶片巖(CT08YQ1)：新鮮面灰色，風(fēng)化面灰褐色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造(圖4A)。礦物可見(jiàn)石英，他形粒狀，粒度小于0.5 mm，含量約35%；斜長(zhǎng)石，他形粒狀，表面弱絹云母化，粒度小于0.5 mm，含量約30%；白云母，無(wú)色，均勻細(xì)小片狀，含量約35%，略具定向構(gòu)成片理，局部片理彎曲，形成皺紋狀構(gòu)造(圖4a)。

角閃綠簾片巖(CT56YQ6)：新鮮面多為灰-灰綠色，風(fēng)化面灰褐色，柱狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，弱條帶狀構(gòu)造，暗色礦物角閃石綠簾石條帶與淺色礦物長(zhǎng)石石英條帶相間分布，構(gòu)成條帶狀構(gòu)造(圖4B)。礦物可見(jiàn)角閃石，半自形柱狀，粒度0.1～0.25mm，含量約10%；綠簾石，均勻他形粒狀，粒度0.05～0.15mm，含量約40%；斜長(zhǎng)石，他形粒狀，粒度0.05～0.15mm。含量約15%；石英，他形粒狀，粒度0.05～0.1mm，含量約30%；另見(jiàn)少量金屬礦物，粒度0.2～0.8mm，含量約5%(圖4b)。

變安山巖(CT77YQ1)：新鮮面灰綠色，風(fēng)化面褐色，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)柱狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖4C)。變余斑晶為斜長(zhǎng)石，半自形長(zhǎng)板狀，可見(jiàn)聚片雙晶，表面絹云母化，粒度0.4～2.8mm，含量約15%；基質(zhì)礦物可見(jiàn)陽(yáng)起石，綠色，針柱狀，粒度0.04～0.35mm，含量約25%，略具定向；斜長(zhǎng)石，細(xì)小粒狀，粒度0.02～0.1mm，含量約30%；石英，細(xì)小粒狀，粒度0.02～0.1mm，含量約30%(圖4c)。

斜長(zhǎng)角閃片巖(22-4YQ1)：新鮮面灰黑色，風(fēng)化面褐色，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)柱狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造(圖4D)。變余斑晶為斜長(zhǎng)石，半自形長(zhǎng)板狀，可見(jiàn)聚片雙晶，粒度0.4～2mm，含量約10%；基質(zhì)礦物可見(jiàn)石英，粒狀，波狀消光，粒度0.02～0.15mm，含量約15%；斜長(zhǎng)石，粒狀，表面絹云母化，粒度0.02～0.1mm，含量約20%；角閃石，長(zhǎng)柱狀，粒度0.03～0.5mm，含量約55%，連續(xù)定向排列組成片狀構(gòu)造(圖4d)。

二云石英片巖(CT56YQ5)：新鮮面灰黑色，風(fēng)化面灰褐色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造(圖4E)。礦物可見(jiàn)石英，他形粒狀，具微弱波狀消光，粒度0.04～0.1mm，含量約40%；斜長(zhǎng)石，多發(fā)生絹云母化，粒度0.03～0.1mm，含量約25%；云母，多為黑云母與白云母，鏡下常連續(xù)定向排列，含量約35%(圖4e)。

十字石榴二長(zhǎng)變粒巖(CT73YQ1)：新鮮面灰黑色，風(fēng)化面灰褐色，細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造(圖4F)。礦物可見(jiàn)石英，粒狀，波狀消光，粒度0.05～0.6mm，含量約45%；斜長(zhǎng)石，半自形板狀，他形粒狀，粒度0.15～0.2mm，含量約15%；石榴子石，粒狀，正極高突起，粒度0.15～1mm，含量約25%；白云母，片狀集合體，含量約8%；十字石，粒狀，粒度0.4～0.6mm，含量約7%(圖4f)。

2.2 分析方法

在自然資源部東北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成巖石主量、微量、稀土元素測(cè)試分析，測(cè)試過(guò)程均在無(wú)污染設(shè)備中進(jìn)行。主量元素采用X射線熒光光譜法(XRF)進(jìn)行分析，精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于5%；稀土、微量元素分析則采用電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)完成，精度和準(zhǔn)確度一般優(yōu)于10%。

在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成鋯石的分選，測(cè)年樣品經(jīng)過(guò)常規(guī)粉碎淘洗、磁選和重液分離后、再借助雙面鏡人工挑選鋯石(純度>99%)。在北京中興美科科技有限公司完成鋯石制靶和照相，先將鋯石顆粒用環(huán)氧樹(shù)脂固定并拋光，使其露出核部，再用體積分?jǐn)?shù)為3%的HNO3溶液清洗鋯石表面，以除去表面污漬，然后進(jìn)行透反射和陰極發(fā)光照相。在中國(guó)科學(xué)院海洋研究所大洋巖石圈與地幔動(dòng)力學(xué)超凈實(shí)驗(yàn)室完成樣品CT08TW1的鋯石U-Pb同位素測(cè)年，儀器是Photon-Machines公司193nm準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)和美國(guó)安捷倫公司7900型電感耦合等離子質(zhì)譜儀，激光束斑直徑35μm，激光能量密度3.98J/cm2，剝蝕頻率6Hz；在自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成樣品CT56TW5、CT56TW6和CT73TW1的鋯石U-Pb同位素測(cè)年，儀器是德國(guó)Coherent公司COMPExPro型ARF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)和美國(guó)安捷倫公司7500A型四極桿等離子質(zhì)譜儀，激光束斑直徑32μm，激光能量密度10J/cm2，剝蝕頻率8Hz。激光剝蝕過(guò)程均采用氦氣為載體，氬氣為輔助氣調(diào)節(jié)靈敏度。同位素比值校正以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)，監(jiān)控盲樣采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石PLE和GJ-1，元素含量以國(guó)際標(biāo)樣NIST610為外標(biāo)。采用ICP-MS-Datacal 10.8(Liuetal.，2010b)進(jìn)行同位素比值及元素含量的計(jì)算，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)程序Isoplot/Ex_ver3(Ludwig，2003)完成諧和年齡計(jì)算及圖像繪制。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 巖石地球化學(xué)

下二臺(tái)地區(qū)變質(zhì)火山巖樣品皺紋狀白云母微晶片巖(CT08YQ1)、角閃綠簾片巖(CT56YQ6)、變安山巖(CT77YQ1)、斜長(zhǎng)角閃片巖(22-4YQ1)的主量元素和稀土、微量元素分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 下二臺(tái)地區(qū)變質(zhì)火山巖主量元素(wt%)與微量元素(×10-6)組成Table 1 Major (wt%) and trace (×10-6) elements for meta-volcanic rocks in the Xia’ertai area

續(xù)表1Continued Table 1

樣品CT08YQ1的SiO2含量74.46%～76.00%，平均值75.26%，屬酸性巖類；巖石全堿(Na2O+K2O)含量5.64%～6.75%，平均值6.14%；K2O/Na2O為0.27～0.47，平均值0.40；Al2O3含量14.17%～14.85%，CaO含量1.22%～2.01%；MgO含量0.26%～0.48%；FeOT含量1.31%～2.06%；TiO2含量0.15%～0.20%。在TAS圖解(圖5a)和SiO2-Nb/Y圖解(圖5b)中，樣品均落入流紋巖區(qū)域；在K2O-SiO2圖解(圖5c)中，大部分樣品為鈣堿性系列；鋁飽和指數(shù)A/CNK值1.04～1.30，平均值1.22，屬于弱過(guò)鋁質(zhì)巖石(圖5d)。樣品稀土元素總量(ΣREE)為98.80×10-6～109.0×10-6，輕重稀土元素比值(LREE/HREE)為11.64～12.45，(La/Yb)N為12.26～13.69，稀土元素配分曲線右傾(圖6a)，表明相對(duì)富集輕稀土元素、虧損重稀土元素，輕重稀土元素分餾明顯；δEu為0.53～0.76，Eu弱負(fù)異常；所有樣品都相對(duì)富集Rb、K、Ba元素，虧損Nb、P、Ti元素(圖6b)。

樣品CT56YQ6的SiO2含量68.12%～69.08%，平均值68.55%，屬酸性巖類；巖石全堿(Na2O+K2O)含量0.85%～2.10%，平均值1.60%；K2O/Na2O為8.39～9.17，平均值8.67；Al2O3含量12.88%～13.67%；CaO含量8.20%～9.50%；MgO含量1.84%～2.89%；FeOT含量4.35%～4.43%；TiO2含量0.60%～0.65%。在TAS圖解(圖5a)中，樣品落入英安巖區(qū)域；在SiO2-Nb/Y圖解(圖5b)中，樣品落在了流紋英安巖或英安巖區(qū)域；在K2O-SiO2圖解(圖5c)中，大部分樣品為鈣堿性系列；鋁飽和指數(shù)A/CNK值0.74～0.77，平均值0.75，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石。樣品稀土元素總量為127.2×10-6～134.4×10-6，輕重稀土元素比值為3.85～4.09，(La/Yb)N為3.04～3.11，稀土元素配分曲線右傾(圖6a)，表明相對(duì)富集輕稀土元素、虧損重稀土元素，輕重稀土元素分餾較明顯；δEu為0.71～0.79，Eu弱負(fù)異常；所有樣品都相對(duì)富集Rb、K、Ba元素，虧損Nb、P、Ti元素(圖6b)。

樣品CT77YQ1的SiO2含量56.20%～57.61%，平均值56.91%，屬中性巖類；巖石全堿(Na2O+K2O)含量5.02%～5.55%，平均值5.28%；K2O/Na2O為0.23～0.25，平均值0.24；Al2O3含量17.72%～18.00%；CaO含量6.41%～6.98%；MgO含量3.50%～3.52%；FeOT含量7.53%～8.38%；TiO2含量0.89%～0.95%。在TAS圖解(圖5a)中，樣品落入玄武安山巖和安山巖區(qū)域；在SiO2-Nb/Y圖解(圖5b)中，樣品落在了安山巖區(qū)域；在K2O-SiO2圖解(圖5c)中，樣品為鈣堿性系列；鋁飽和指數(shù)A/CNK值均為0.88，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石(圖5d)。樣品稀土元素總量為87.53×10-6～91.81×10-6，輕重稀土元素比值為6.27～6.39，(La/Yb)N為6.25～6.54，稀土元素配分曲線右傾(圖6a)，表明相對(duì)富集輕稀土元素、虧損重稀土元素，輕重稀土元素分餾明顯；δEu為1.06～1.14，Eu弱正異常；所有樣品都相對(duì)富集Ba、K、Sr元素，虧損Nb、Ti元素(圖6b)。

樣品22-4YQ1的SiO2含量52.90%，屬基性巖類；巖石全堿(Na2O+K2O)含量4.89%；K2O/Na2O為0.16；Al2O3含量18.14%；CaO含量7.77%；MgO含量5.31%；FeOT含量8.73%；TiO2含量1.24%。在TAS圖解(圖5a)中，樣品落入玄武安山巖區(qū)域；在SiO2-Nb/Y圖解(圖5b)中，樣品落在了安山巖和亞堿性玄武巖交匯區(qū)域；在K2O-SiO2圖解(圖5c)中，樣品為鈣堿性系列。樣品稀土元素總量為82.14×10-6，輕重稀土元素比值為4.61，(La/Yb)N為5.33，稀土元素配分曲線右傾(圖6a)，表明相對(duì)富集輕稀土元素、虧損重稀土元素，輕重稀土元素分餾明顯；δEu為1.02，Eu弱正異常；所有樣品都相對(duì)富集Ba、K、Sr、Zr、Hf元素，虧損Nb、Ti元素(圖6b)。

下二臺(tái)地區(qū)變質(zhì)碎屑巖樣品二云石英片巖(CT56YQ5)和十字石榴二長(zhǎng)變粒巖(CT73YQ1)的主量元素和稀土、微量元素分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 下二臺(tái)地區(qū)變質(zhì)碎屑巖主量元素(wt%)與微量元素(×10-6)組成Table 2 Major (wt%) and trace (×10-6) elements for meta-clastic rocks in the Xia’ertai area

樣品CT56YQ5的SiO2含量67.94%～71.55%，平均值70.11%；K2O含量2.35%～3.74%，平均值3.25%；Na2O含量0.62%～1.78%，平均值0.94%；K2O/Na2O為1.32～5.64，平均值4.33；TiO2含量0.60%～0.76%；Al2O3含量14.32%～15.01%；FeOT含量5.14%～6.31%；MnO含量0.09%～0.14%；MgO含量1.25%～2.74%；CaO含量2.13%～3.57%；P2O5含量0.05%～0.06%。樣品稀土元素總量為116.0×10-6～141.1×10-6，其中，輕稀土元素總量為93.30×10-6～113.2×10-6，重稀土元素總量為22.35×10-6～27.87×10-6，輕重稀土元素比值為4.06～4.44，(La/Yb)N值為3.02～3.30，稀土元素配分曲線明顯左傾(圖7a)，表明相對(duì)虧損輕稀土元素，富集重稀土元素，輕重稀土元素分餾較明顯；δEu值為0.96～1.07，平均值為1.02，Eu異常不明顯。樣品相對(duì)富集Rb、K、Ba等元素，相對(duì)虧損Nb、P、Ti等元素(圖7b)。

樣品CT73YQ1的SiO2含量65.30%～67.85%，平均值66.13%；K2O含量0.07%～0.22%，平均值0.66%；Na2O含量1.57%～1.83%，平均值1.68%；K2O/Na2O為0.04～0.14，平均值0.10；TiO2含量1.00%～1.05%；Al2O3含量15.63%～17.57%；FeOT含量8.32%～9.63%；MnO含量0.28%～0.34%；MgO含量1.71%～1.80%；CaO含量2.65%～2.96%；P2O5含量0.06%～0.09%。樣品稀土元素總量為112.5×10-6～125.8×10-6，其中，輕稀土元素總量為88.07×10-6～100.6×10-6，重稀土元素總量為23.37×10-6～25.21×10-6，輕重稀土元素比值為3.60～4.04，(La/Yb)N值為2.30～3.20，稀土元素配分曲線明顯左傾(圖7a)，表明相對(duì)虧損輕稀土元素，富集重稀土元素，輕重稀土元素分餾較明顯；δEu值為1.06～1.25， 平均值為1.15，Eu弱正異常。樣品相對(duì)富集Th、U等元素，相對(duì)虧損Ba、K、Sr、P、Ti等元素(圖7b)。

3.2 鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡

下二臺(tái)地區(qū)變質(zhì)火山巖樣品皺紋狀白云母微晶片巖(CT08TW1)、角閃綠簾片巖(CT56TW6)和變質(zhì)碎屑巖樣品二云石英片巖(CT56TW5)、十字石榴二長(zhǎng)變粒巖(CT73TW1)的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 下二臺(tái)地區(qū)變質(zhì)火山-碎屑巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡數(shù)據(jù)Table 3 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data for metamorphic volcano-clastic rocks in the Xia’ertai area

續(xù)表3Continued Table 3測(cè)點(diǎn)號(hào)元素含量(×10-6)PbUThTh/U同位素比值年齡(Ma)206Pb/238U1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ207Pb/235U1σ241452241020.460.48310.008310.3010.37182350*68246233255008454190.500.43070.00899.01530.36412307*7423403726201442480.110.42660.00728.81550.30892294*6623193227361220.360.04570.00150.32930.0380288928929287105750.710.04700.00130.33920.0289296829722294007443950.530.41000.00518.84590.24182366*502322253098151730.490.46600.007610.4850.33092435*59247929CT56TW5二云石英片巖1172062151.040.04930.00120.35680.024831073101937131500.380.04820.00110.35110.0263304730620410175760.440.04670.00100.33620.02032946294155232833051.080.04410.00090.31140.02042786275166294692710.580.04710.00100.33870.01752976296137162121380.650.05210.00120.38050.0269327832720810136870.640.05280.00160.38490.0293332103312110162052331.140.04490.00100.32130.023528362831811283883720.960.04280.00080.30790.015727052731212172281910.840.04850.00130.35250.0236305830718136110520.480.04540.00160.32900.0264286102892014492320.350.04610.00150.33510.027129192932115484250.300.04260.00160.30410.0480269102703716131691500.890.04800.00140.34670.025230293021917472320.440.04660.00180.33450.0377293112932918686610.700.05120.00220.37250.0492322143213619364325101.180.04910.00200.35880.02213091231117207113830.730.04670.00130.34360.029829483002321694670.710.04550.00160.32910.0290287102892222573480.660.05240.00180.38670.0470329113323423588370.410.04610.00140.33240.023229092911824486290.340.04610.00390.33120.0432291242913325142511210.480.04690.00100.34120.017129562981326283513961.130.04430.00100.31670.021527962791727595300.310.04550.00140.32370.028728792852228152671590.590.04230.00090.30360.018826762691530473330.460.04590.00150.32880.0297289102892331897660.680.05300.00150.39750.0274333934020326103600.590.04280.00100.31070.0210270627516337123650.530.04570.00090.33650.020428852951634357170.310.04620.00120.33600.025829172942035172242231.000.04500.00060.32150.013628342831036212922480.850.04560.00070.33800.0141288429611379149760.510.04370.00080.32270.019527652841538162341520.650.05010.00190.37560.0258315123241939354195411.290.04400.00070.31170.012127842769

樣品CT08TW1中鋯石多為自形柱狀，長(zhǎng)徑50～80μm，長(zhǎng)寬比1.5:1～2:1，具有明顯的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖8)，Th/U比值為0.49～0.92，具有典型巖漿鋯石特征。鋯石測(cè)點(diǎn)中19個(gè)測(cè)點(diǎn)的同位素年齡集中落在諧和線上及其附近，鋯石測(cè)點(diǎn)206Pb/238U年齡介于270～275Ma，加權(quán)平均值為272±2Ma(MSWD=0.14)(圖9a)。

樣品CT56TW6中鋯石多為半自形柱狀，長(zhǎng)徑60～100μm，長(zhǎng)寬比1:1～1.5:1，均具有明顯的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖8)，Th/U比值0.06～2.16，其中08、13、14測(cè)點(diǎn)Th/U比值分別為0.06、0.09、0.09，應(yīng)為變質(zhì)鋯石，其余為巖漿鋯石。樣品鋯石測(cè)點(diǎn)中30個(gè)測(cè)點(diǎn)的同位素年齡集中落在諧和線上及其附近，3個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)(08、13、14)207Pb/206Pb年齡分別為2352Ma、 2443Ma、 2367Ma， 應(yīng)為變質(zhì)事件年齡，20個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)207Pb/206Pb年齡介于2177～2518Ma，應(yīng)為捕獲巖漿鋯石年齡，7個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)206Pb/238U年齡介于280～298Ma，加權(quán)平均值為288±7Ma(MSWD=1.6)(圖9b)。

樣品CT56TW5中鋯石多為半自形柱狀，略具磨圓，長(zhǎng)徑50～100μm，長(zhǎng)寬比1:1～1.2:1，具有明顯的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖8)，Th/U比值0.30～2.08，表現(xiàn)出典型巖漿鋯石特征。鋯石測(cè)點(diǎn)中77個(gè)測(cè)點(diǎn)的同位素年齡集中落在諧和線上及其附近，鋯石測(cè)點(diǎn)206Pb/238U年齡集中在267～347Ma(圖10a)，年齡頻譜圖(圖10b)顯示兩個(gè)年齡峰值，分別為293Ma和330Ma：其中，峰值為293Ma的年齡區(qū)間為267～315Ma(n=69)，加權(quán)平均值為290±2Ma(MSWD=2.6)；峰值為330Ma的年齡區(qū)間為322～347Ma(n=8)，加權(quán)平均值為334±7Ma(MSWD=0.72)；表明可能存在兩期巖漿熱事件，沉積下限年齡為267Ma。

樣品CT73TW1中鋯石多為自形短柱狀，略具磨圓，長(zhǎng)徑60～110μm，長(zhǎng)寬比1:1～1.2:1，具有明顯的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖8)，Th/U比值0.27～1.17，表現(xiàn)出典型巖漿鋯石特征。鋯石測(cè)點(diǎn)中75個(gè)測(cè)點(diǎn)的同位素年齡集中落在諧和線上及其附近，其中，72個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)206Pb/238U年齡集中在269～339Ma，1個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)206Pb/238U年齡為436Ma，1個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)207Pb/206Pb年齡為1847Ma，1個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)207Pb/206Pb年齡為2429Ma(圖10c)，年齡頻譜圖(圖10d)顯示一個(gè)年齡峰值為292Ma，年齡區(qū)間為269～318Ma(n=71)，加權(quán)平均值為293±3Ma(MSWD=3.5)，表明可能存在一期巖漿熱事件，沉積下限年齡為269Ma。

4 討論

4.1 形成時(shí)代

“下二臺(tái)巖群”最初被認(rèn)為是一套正常沉積序列地層，形成時(shí)代為奧陶紀(jì)(王東方，1987；遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989；遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第九地質(zhì)大隊(duì)，2000)；沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所(2006)在原下二臺(tái)群劃分的黃頂子組中發(fā)現(xiàn)了海百合莖化石，又將“下二臺(tái)巖群”時(shí)代定為石炭紀(jì)；近年來(lái)，隨著鋯石U-Pb同位素精確定年技術(shù)的發(fā)展，新的年齡證據(jù)又被提出，Wangetal.(2015)報(bào)道了盤嶺巖組變流紋巖和變玄武安山巖原巖年齡為342Ma和347Ma，韓作振等(2016)報(bào)道下二臺(tái)群盤嶺組角閃變粒巖原巖年齡為348±5Ma，時(shí)代均為早石炭世。張麗等(2020)通過(guò)對(duì)“下二臺(tái)巖群”對(duì)詳細(xì)研究，提出其物質(zhì)組成存在多時(shí)代的特征，且分別為不同構(gòu)造環(huán)境下形成的產(chǎn)物，其中包括早石炭世變質(zhì)火山巖，原巖年齡為341～348Ma，為一套活動(dòng)大陸邊緣弧火山巖。本文中變質(zhì)火山-碎屑巖為“下二臺(tái)巖群”重要物質(zhì)組成部分，變質(zhì)火山巖鋯石具有巖漿鋯石特征，代表了變質(zhì)火山巖原巖結(jié)晶年齡，其中皺紋狀白云母微晶片巖206Pb/238U加權(quán)平均年齡為272±2Ma，角閃綠簾片巖206Pb/238U加權(quán)平均年齡為288±7Ma，表明變質(zhì)火山巖原巖形成于早二疊世；變質(zhì)碎屑巖鋯石也具有巖漿鋯石特征，其中二云石英片巖206Pb/238U年齡集中在267～347Ma，沉積下限年齡為267Ma，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖206Pb/238U年齡主要集中在269～339Ma，沉積下限年齡為269Ma，表明下二臺(tái)地區(qū)變質(zhì)碎屑巖原巖沉積下限時(shí)代為中二疊世。

4.2 變質(zhì)火山巖巖石成因與源區(qū)性質(zhì)

巖石在變質(zhì)過(guò)程中會(huì)發(fā)生元素的遷移。早二疊世變質(zhì)火山巖燒失量(LOI)的值為0.70%～2.72%，δCe為0.93～1.02，表明其遭受了蝕變作用。然而，蝕變作用對(duì)稀土元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素含量的影響較小(Polatetal.，2002)，這些元素幾乎不發(fā)生遷移，因此，我們采用這些元素判別巖石成因和源區(qū)性質(zhì)更為可靠。

根據(jù)巖相學(xué)和地球化學(xué)特征可將早二疊世變質(zhì)火山巖劃分為變質(zhì)酸性火山巖和變質(zhì)中-基性火山巖。稀土元素配分圖(圖6a)顯示二者稀土元素總量和特征明顯不同；微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6b)也顯示二者具有明顯差異，主要體現(xiàn)在變質(zhì)酸性火山巖相對(duì)虧損P、Ti元素，這些元素在巖石變質(zhì)過(guò)程中幾乎不發(fā)生遷移，可見(jiàn)，兩者原巖來(lái)源于不同巖漿；于此同時(shí)，哈克圖解(圖略)也未顯示二者高場(chǎng)強(qiáng)元素之間具有規(guī)律性的線性變化關(guān)系；綜上認(rèn)為，變質(zhì)酸性火山巖與變質(zhì)中-基性火山巖原巖不是同一巖漿分異的產(chǎn)物。

早二疊世變質(zhì)酸性火山巖中，角閃綠簾片巖(CT56TW6)與皺紋狀白云母微晶片巖(CT08TW1)輕稀土元素含量基本相同，但重稀土元素含量明顯不同，這可能是角閃綠簾片巖捕獲大量圍巖遭受混染所致。二者均具有高SiO2含量(平均值72.38%)特點(diǎn)、但低FeOT/MgO比值(平均值3.68)，低10000×Ga/Al比值(平均值1.98)，較低含量Zr、Nb、Ce和Y的特點(diǎn)，都與A型花崗巖明顯不同(Whalenetal.，1987)，根據(jù)全巖-鋯飽和溫度計(jì)公式，計(jì)算出變質(zhì)酸性火山巖飽和溫度TZr=751～776℃，平均762℃，與A型花崗巖高溫(>900℃)的特點(diǎn)矛盾(Clemensetal.，1986)，Nb-10000×Ga/Al圖解(圖11a)顯示樣品都落在了I和S型花崗巖區(qū)域；低P2O5含量(平均0.15)的特點(diǎn)，且P2O5-SiO2哈克圖解(圖11b)顯示SiO2與P2O5的負(fù)相關(guān)特征，又表明其特征不同于S型花崗巖(Chappell，1999)；綜上，早二疊世變質(zhì)酸性火山巖原巖巖石類型應(yīng)與I型花崗巖相似。

早二疊世變質(zhì)酸性火山巖具有高SiO2、低TiO2、FeOT和MgO含量的特點(diǎn)，表明其與地?；瘜W(xué)成分明顯不同(Sun and McDonough，1989)，而與大陸地殼平均化學(xué)成分(Rudnick and Gao，2003)相似；K2O-SiO2圖解(圖5c)顯示樣品應(yīng)為鈣堿性系列巖石；微量元素方面，Nb元素的明顯虧損和Zr、Hf元素的明顯富集也說(shuō)明其原始巖漿和殼源巖漿相似(Sun and McDonough，1989；Rudnick and Gao，2003)；La/Yb值為4.24～19.09，平均值12.35，也與地幔來(lái)源的巖漿不同(La/Yb≈0.96)(肖慶輝等，2002)；綜上認(rèn)為，變質(zhì)酸性火山巖原始巖漿應(yīng)該來(lái)源于地殼物質(zhì)的部分熔融。

早二疊世變質(zhì)中-基性火山巖具有高Al2O3含量(>15%)，低MgO含量(<5%)特點(diǎn)，F(xiàn)eOT/MgO比值1.64～2.38(>1.5)，富集Rb、Th、U和K等元素，虧損Nb、Ti等元素，均表明其原巖和島弧火山巖的特征相似。樣品SiO2含量平均55.57%，表現(xiàn)出幔源巖石的成分特征；Zr/Hf比值為31.1～38.1，與大陸地殼的相應(yīng)比值(18.75；Taylor and McLennan，1985)不同，而接近MORB的相應(yīng)比值(36.25；Sun and McDonough，1989)，暗示其巖漿來(lái)源于地幔源區(qū)；變質(zhì)中-基性火山巖相對(duì)富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，也表明其來(lái)源于巖石圈地幔(Sklyarovetal.，2003； Zhao and Zhou，2007)；同時(shí)，Nb/Y-Zr/Y圖解(圖12a)也顯示其原始巖漿應(yīng)該來(lái)源于巖石圈地幔。變質(zhì)中-基性火山巖(La/Nb)PM比值為2.85～3.37(>1)，(Th/Ta)PM比值為1.68～2.36(>1)，La/Nb與La/Sm比值的正相關(guān)性，均表明其原始巖漿在上升過(guò)程中遭受了地殼物質(zhì)的混染，但其La/Nb比值為2.75～3.25，遠(yuǎn)低于典型地殼巖石(>12)，表明混染作用不明顯。La/Sm比值和La含量變化趨勢(shì)指示微量元素的變化主要受控于部分熔融，結(jié)晶分異作用較弱。Nb、Ti元素的明顯虧損，被視為俯沖帶巖漿作用的典型標(biāo)志(Briqueuetal.，1984)；在Rb/Y-Nb/Y圖解(圖12b)中，樣品主要沿Rb/Y軸分布，表現(xiàn)出俯沖帶富集或混染的趨勢(shì)，說(shuō)明變質(zhì)中-基性火山巖原始巖漿形成于與俯沖消減作用有關(guān)的地幔源區(qū)。因此，變質(zhì)中-基性火山巖原始巖漿來(lái)源于巖石圈地幔(俯沖帶附近)，并遭受了地殼物質(zhì)的混染。

4.3 變質(zhì)碎屑巖原巖恢復(fù)及物質(zhì)來(lái)源

在變質(zhì)巖原巖恢復(fù)[(al+fm)-(c+alk)]-Si圖解(al=Al/∑×100，fm=Fm/∑×100，c=C/∑×100，alk=Alk/∑×100，si=Si/∑×100，其中Al為Al2O3的分子數(shù)，F(xiàn)m為FeO+2Fe2O3+MgO+MnO的分子數(shù)，C為CaO的分子數(shù)，Alk為Na2O+K2O的分子數(shù)，Si為SiO2的分子數(shù)，∑為Al+Fm+C+Alk的分子數(shù))中顯示二云石英片巖原巖為泥砂質(zhì)沉積巖，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖原巖為砂泥質(zhì)沉積巖(圖13a)，富含泥質(zhì)成分導(dǎo)致二者原巖在變質(zhì)過(guò)程中分別生成大量云母和石榴石，巖相學(xué)特征也印證了這一點(diǎn)(圖4e, f)；在La/Yb-REE圖解中，二者均落在了頁(yè)巖和粘土巖區(qū)和斜長(zhǎng)角閃巖區(qū)(圖13b)。

泥質(zhì)巖被認(rèn)為是最適合進(jìn)行地球化學(xué)物源研究的碎屑巖(閆臻等，2007)。根據(jù)Roser and Korsch(1988)提出的主量元素多變量物源區(qū)環(huán)境判別F1-F2圖解(F1=-1.7725×TiO2+0.6069×Al2O3+0.7597×Fe2O3T-1.4994×MgO+0.6158×CaO+0.5087×Na2O-1.2235×K2O-9.0898，F(xiàn)2=0.4455×TiO2+0.0698×Al2O3-0.2501×Fe2O3T-1.1423×MgO+0.4378×CaO+1.4753×Na2O+1.4261×K2O-6.8605)，二云石英片巖散落在長(zhǎng)英質(zhì)火成物源區(qū)-中性巖火成物源區(qū)-石英巖沉積物源區(qū)，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖落入了鎂鐵質(zhì)火成物源區(qū)(圖14a)；在風(fēng)化、剝蝕以及沉積后作用過(guò)程中，巖石中的La、Th、Sc元素較為穩(wěn)定，元素含量基本不受影響，因此常應(yīng)用La/Th、La/Sc比值判別碎屑沉積巖物源屬性(Cullers，2000)。在La/Th-Hf圖解中，二云石英片巖落入了長(zhǎng)英質(zhì)物源區(qū)附近，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖落入了長(zhǎng)英質(zhì)/基性混合物源區(qū)附近(圖14b)；砂巖和泥巖中的Al2O3/TiO2比值一般與其母巖保持一致，當(dāng)Al2O3/TiO2比值為19～28時(shí)，沉積物的母巖可能來(lái)源于長(zhǎng)英質(zhì)巖石，當(dāng)Al2O3/TiO2比值<14時(shí)，沉積物的母巖可能來(lái)源于鎂鐵質(zhì)巖石(Girtyetal.，1996)。二云石英片巖Al2O3/TiO2比值為18.99～24.42，平均值22.73，指示其沉積物的母巖可能來(lái)源于長(zhǎng)英質(zhì)巖石，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖Al2O3/TiO2比值為15.26～16.89，平均值16.22，指示其沉積物的母巖可能主要來(lái)源于鎂鐵質(zhì)巖石，并有部分長(zhǎng)英質(zhì)巖石混入。

微量元素比值對(duì)判別碎屑物源也具有良好的指示作用。沉積巖在再循環(huán)過(guò)程中，U4+和U6+會(huì)受到氧化，以可溶的狀態(tài)從沉積巖中流失掉，進(jìn)而導(dǎo)致Th/U比值的增高，因此，Th/U比值可判別物源類型。當(dāng)Th/U值約為6時(shí)，其物源主要是再旋回沉積巖，Th/U比值約為4.5時(shí)，主要為沉積巖，可能有島弧火山巖混入，Th/U比值為2.5～3.0時(shí)，物源主要為島弧火山巖(Bhatia and Taylor，1981；Bhatia，1983)；二云石英片巖Th/U比值為7.4～9.7，平均值8.4，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖Th/U比值為5.2～7.2，平均值6.0，表明二者物源為再旋回沉積巖。結(jié)合前文所述，認(rèn)為二云石英片巖原巖可能來(lái)源于再旋回的以長(zhǎng)英質(zhì)巖石為母巖的沉積巖，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖原巖可能來(lái)源于再旋回的以長(zhǎng)英質(zhì)和鎂鐵質(zhì)巖石為母巖的沉積巖。

4.4 構(gòu)造背景

早二疊世變質(zhì)火山巖原巖類型包括流紋巖、英安巖、安山巖和玄武安山巖，為一套活動(dòng)大陸邊緣弧環(huán)境下形成的火山巖。變質(zhì)酸性火山巖原巖巖石類型和I型花崗巖相似，來(lái)源于地殼物質(zhì)的部分熔融；變質(zhì)中-基性火山巖原巖表現(xiàn)出弧火山巖特征，原始巖漿來(lái)源于巖石圈地幔(俯沖帶附近)，并遭受了地殼物質(zhì)的混染，這些均表明早二疊世變質(zhì)火山巖原巖的形成與俯沖作用有關(guān)。構(gòu)造環(huán)境判別Rb-Y+Nb圖解(圖15a)、La/Yb-Sc/Ni圖解(圖15b)和Hf/3-Th-Nb/16圖解(圖15c)均表明該套變質(zhì)火山巖原巖形成于火山弧環(huán)境，在Th/Yb-Nb/Yb圖解(圖15d)中，所有樣品落入大陸弧區(qū)域內(nèi)，因此，早二疊世變質(zhì)火山巖原巖形成于活動(dòng)大陸邊緣火山弧環(huán)境。

鑒于稀土元素和部分微量元素(如Th、Sc、Zr等)在巖石中的穩(wěn)定性，它們也被廣泛地應(yīng)用到判別物源區(qū)構(gòu)造背景(Floyd and Leveridge，1987；Bhatia and Crook，1986)。中二疊世變質(zhì)碎屑巖在Th-Hf-Co圖解(圖16a)中落在了長(zhǎng)石砂巖-雜砂巖區(qū)域附近，這與其物源判別為再旋回的沉積巖相吻合，指示其原巖物源為砂巖-雜砂巖；在La-Th-Sc圖解(圖16b)中，二云石英片巖樣品落在了大陸島弧內(nèi)及其附近，該環(huán)境下產(chǎn)出的長(zhǎng)英質(zhì)巖石為其原巖的母巖提供物源，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖樣品落在了大洋島弧內(nèi)，該環(huán)境下產(chǎn)出的鎂鐵質(zhì)巖石為其原巖的母巖提供物源；結(jié)合前文所述，中二疊世變質(zhì)碎屑巖原巖的母巖應(yīng)形成于活動(dòng)大陸邊緣大陸島弧和大洋島弧環(huán)境下。

4.5 地質(zhì)意義

“下二臺(tái)巖群”同已報(bào)道的“開(kāi)原”、“呼蘭群”、“色洛河群”、“開(kāi)山屯”和“青龍村群”等幾套構(gòu)造混雜巖同處華北板塊北緣東段陸緣增生帶內(nèi)(圖2)，最新的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)其物質(zhì)組成包括中泥盆世變質(zhì)火山巖、變質(zhì)陸源碎屑巖，形成于活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境；早石炭世變質(zhì)火山巖原巖形成于341～349Ma(Wangetal.，2015；韓作振等，2016；張麗等，2020)，應(yīng)為活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境下形成的弧火山巖；晚石炭世變質(zhì)碳酸鹽巖夾碎屑巖，該套巖石形成于洋陸過(guò)渡帶的海相環(huán)境中；本文報(bào)道的早二疊世變質(zhì)火山巖原巖形成于272～288Ma，表現(xiàn)出活動(dòng)大陸邊緣弧火山巖特征，中二疊世變質(zhì)碎屑巖兩件樣品碎屑鋯石年齡沉積下限分別為267Ma和269Ma，二云石英片巖可能來(lái)源于以長(zhǎng)英質(zhì)巖石為母巖的沉積巖，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖可能來(lái)源于長(zhǎng)英質(zhì)巖石和鎂鐵質(zhì)巖石為母巖的沉積巖，原巖的母巖構(gòu)造環(huán)境為活動(dòng)大陸邊緣大陸島弧和大洋島弧。綜上所述，下二臺(tái)巖群是由不同時(shí)代(中泥盆世、早石炭世、晚石炭世、早-中二疊世)、不同構(gòu)造環(huán)境(活動(dòng)大陸邊緣、大陸弧、弧前-弧后盆地、大陸弧、大洋弧)下形成的地質(zhì)體組成的構(gòu)造雜巖；在古亞洲洋板塊南向俯沖過(guò)程中，各地質(zhì)體陸續(xù)就位，并依次側(cè)向拼貼增生在一起，再共同遭受后期構(gòu)造變形和變質(zhì)作用改造；野外地質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)各地質(zhì)體多為構(gòu)造接觸，很難劃分出“巖塊”和“基質(zhì)”，因此，將“下二臺(tái)巖群”定義為“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖比較合理。

目前，華北板塊北緣尚未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模志留紀(jì)-泥盆紀(jì)巖漿活動(dòng)的記錄，有些學(xué)者推測(cè)華北板塊北緣在這一時(shí)期可能處于被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境(李錦軼等，2009)。Shietal.(2019)報(bào)道法庫(kù)地區(qū)石英閃長(zhǎng)巖與花崗閃長(zhǎng)巖侵位結(jié)晶年齡分別為432±1Ma和437±1Ma，為一套與俯沖作用有關(guān)的埃達(dá)克質(zhì)巖石，表明志留紀(jì)時(shí)期華北板塊北緣東段古亞洲洋板塊已經(jīng)向華北板塊俯沖；泥盆系八當(dāng)山組火山-沉積巖中變質(zhì)流紋質(zhì)凝灰?guī)r鋯石U-Pb同位素年齡加權(quán)平均值為404±1Ma(劉建峰等，2013)，白云母石英片巖碎屑鋯石年齡集中在364～410Ma(王興安，2014)，“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖中變質(zhì)陸源碎屑巖碎屑鋯石年齡集中在384～411Ma(待發(fā)表)，變質(zhì)火山巖原巖年齡為385±2Ma(待發(fā)表)，表明從早泥盆世就已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)巖漿活動(dòng)了，并在中泥盆世達(dá)到高峰，且可能持續(xù)了整個(gè)泥盆紀(jì)；早石炭世，下二臺(tái)地區(qū)變質(zhì)火山巖原巖年齡集中在341～349Ma，原巖形成于活動(dòng)大陸邊緣弧環(huán)境，這表明古亞洲洋仍在持續(xù)俯沖；晚石炭世，俯沖導(dǎo)致弧后發(fā)生伸展，發(fā)育弧前和弧后盆地，為“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖中變質(zhì)碳酸鹽巖夾碎屑巖提供沉積環(huán)境。

華北板塊北緣東段早二疊世巖漿活動(dòng)相對(duì)于泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)更為強(qiáng)烈(圖17、表4)。Zhangetal.(2004)報(bào)道延邊地區(qū)英云閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb同位素年齡為285±9Ma，形成于活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境；曹花花等(2012)報(bào)道樺甸地區(qū)大河深組中酸性火山巖為活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境下形成的弧火山巖，鋯石U-Pb同位素年齡為279±3Ma、286±2Ma、293±2Ma；于介江等(2008)報(bào)道延邊地區(qū)五道溝群變質(zhì)英安巖鋯石U-Pb同位素年齡為274±7Ma，也是晚古生代大陸邊緣火山弧的組成部分；“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖早二疊世變質(zhì)火山巖中皺紋狀白云母微晶片巖鋯石U-Pb同位素年齡為272±2Ma，角閃綠簾片巖鋯石U-Pb同位素年齡為288±7Ma，二者原巖均為活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境下形成的一套鈣堿性系列火山巖；古地磁學(xué)證據(jù)表明古亞洲洋板塊可能在早二疊世期間開(kāi)始迅速向華北板塊下俯沖(李朋武等，2006)。綜上所述，早二疊世，加速俯沖的古亞洲洋板塊導(dǎo)致早石炭世的火山弧與華北板塊北緣碰撞拼貼，弧后洋盆消失，并在華北板塊北緣東段形成新的大陸邊緣弧，“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖中早二疊世變質(zhì)火山巖原巖為該環(huán)境下的產(chǎn)物。

表4 華北板塊北緣東段晚古生代巖漿事件數(shù)據(jù)表Table 4 Late Paleozoic magmatic events data table of the eastern segment of the northern margin of the NCC

中二疊世，華北板塊北緣東段巖漿活動(dòng)加劇，形成石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖-正長(zhǎng)花崗巖的侵入巖巖石組合，夾少量角閃輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖(圖17、表4；張曉暉等，2005；Liuetal.，2010a；Wuetal.，2011；曹花花，2013；王子進(jìn)，2016；時(shí)溢，2020)，具有典型活動(dòng)大陸邊緣巖石組合特征。“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖中二疊世變質(zhì)碎屑巖中二云石英片巖原巖的母巖來(lái)源于大陸島弧環(huán)境下形成的長(zhǎng)英質(zhì)巖石，十字石榴二長(zhǎng)變粒巖原巖的母巖可能來(lái)源于大洋島弧環(huán)境下形成的鎂鐵質(zhì)巖石，并混入少量大陸島弧環(huán)境下形成的長(zhǎng)英質(zhì)巖石。由此可見(jiàn)，中二疊世，華北板塊北緣東段仍處于活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境，古亞洲洋板塊持續(xù)南向俯沖，導(dǎo)致洋內(nèi)弧與大陸邊緣弧發(fā)生碰撞，兩者同為中二疊世變質(zhì)碎屑巖原巖提供物源。

晚二疊世，華北板塊北緣東段巖漿活動(dòng)達(dá)到高峰(圖17a)，以閃長(zhǎng)巖-石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖為主，也有少量的輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、角閃輝長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖(圖17、表4；Wuetal.，2011；曹花花，2013；王子進(jìn)，2016；Songetal.，2018；關(guān)慶彬，2018)，巖石組合主體上為中鉀-高鉀鈣堿性系列，表明華北板塊北緣東段在晚二疊世期間仍然處于活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境(張炯飛和祝洪臣，2000；Zhangetal.，2004；Caoetal.，2011；Wuetal.，2011；關(guān)慶彬等，2016)。李承東等(2007b)提出色洛河群混雜巖內(nèi)晚二疊世的安山巖-粗安巖-英安巖巖石組合(252Ma)形成于活動(dòng)大陸邊緣弧環(huán)境；張春艷(2009)提出青龍村群混雜巖中也存在形成于晚二疊世具有俯沖性質(zhì)的變火山巖；Songetal.(2018)報(bào)道大黑山地區(qū)晚二疊世具有大陸邊緣弧的安山巖-流紋英安巖-流紋巖(254～255Ma)火山巖巖石組合；這些也印證了晚二疊世華北板塊北緣東段仍處于活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境。Liuetal.(2017a)發(fā)現(xiàn)開(kāi)原構(gòu)造混雜巖內(nèi)變質(zhì)玄武巖中的捕獲鋯石和海相地層照北山巖組內(nèi)碎屑鋯石同時(shí)來(lái)源于華北板塊和松嫩-錫林浩特地塊，表明晚二疊世兩地塊已經(jīng)處于相對(duì)較近的位置。

綜上所述，二疊紀(jì)古亞洲洋板塊持續(xù)南向俯沖，華北板塊北緣東段一直處于活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境。早二疊世，洋殼加速俯沖，導(dǎo)致早石炭世的火山弧與華北板塊北緣發(fā)生碰撞拼貼，形成少量侵入巖和“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖中早二疊世變質(zhì)火山巖，標(biāo)志著新的大陸邊緣弧的形成；中二疊世，洋殼持續(xù)俯沖導(dǎo)致大陸弧和大洋弧發(fā)生碰撞，并在大陸弧與大洋弧之間沉積了一套碎屑巖，部分碎屑巖物質(zhì)主要來(lái)源于大陸弧長(zhǎng)英質(zhì)巖石，部分碎屑巖物質(zhì)主要來(lái)源于大洋弧鎂鐵質(zhì)巖石，并混入少量長(zhǎng)英質(zhì)巖石，二者共同為“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖中二疊世變質(zhì)碎屑巖原巖提供物源；晚二疊世，華北板塊北緣東段巖漿活動(dòng)達(dá)到高峰，形成大量中鉀-高鉀鈣堿性系列侵入巖和火山巖，華北板塊北緣與北部松嫩-錫林浩特地塊已經(jīng)處于相對(duì)較近的位置(圖18)；晚二疊世-中三疊世，洋殼逐漸消失，古亞洲洋最終閉合(崔軍平等，2013；徐增連等，2014；Guanetal.，2019)。

5 結(jié)論

(1)變質(zhì)火山巖原巖為流紋巖、英安巖、安山巖、玄武安山巖，為一套鈣堿性火山巖，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過(guò)鋁質(zhì)巖石，可分為變質(zhì)酸性火山巖和變質(zhì)中-基性火山巖；二者均相對(duì)富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，輕重稀土元素分餾明顯，Eu負(fù)異常不明顯，但變質(zhì)酸性火山巖明顯虧損P、Ti元素，結(jié)合高場(chǎng)強(qiáng)元素相關(guān)性特征，二者不是同一基性巖漿分異的產(chǎn)物；變質(zhì)酸性火山巖原始巖漿來(lái)源于地殼物質(zhì)的部分熔融，變質(zhì)中基性火山巖原始巖漿來(lái)源于巖石圈地幔(俯沖帶附近)，并遭受了地殼物質(zhì)的混染，二者均形成于活動(dòng)大陸邊緣火山弧環(huán)境。變質(zhì)火山巖鋯石U-Pb年齡為272～288Ma，代表其原巖結(jié)晶年齡，時(shí)代為早二疊世。

(2)變質(zhì)碎屑巖原巖為泥砂質(zhì)沉積巖和砂泥質(zhì)沉積巖，相對(duì)虧損輕稀土元素，富集重稀土元素，輕重稀土元素分餾較明顯，Eu異常不明顯；泥砂質(zhì)沉積巖可能來(lái)源于再旋回的以長(zhǎng)英質(zhì)巖石為母巖的沉積巖，砂泥質(zhì)沉積巖可能來(lái)源于再旋回的以長(zhǎng)英質(zhì)和鎂鐵質(zhì)巖石為母巖的沉積巖，二者母巖分別形成于活動(dòng)大陸邊緣大陸島弧和大洋島弧環(huán)境下。鋯石U-Pb年齡主要介于267～347Ma，沉積下限為267Ma和269Ma，均為中二疊世。

(3)下二臺(tái)地區(qū)早-中二疊世變質(zhì)火山-碎屑巖為“下二臺(tái)”構(gòu)造雜巖重要組成部分，它表明二疊紀(jì)華北板塊北緣東段經(jīng)歷了三個(gè)演化階段：早二疊世古亞洲洋加速俯沖，形成新的大陸弧階段；中二疊世古亞洲洋持續(xù)俯沖，大陸弧和大洋弧碰撞階段；晚二疊世陸-陸碰撞前階段。

謹(jǐn)以此文慶祝“沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心”成立60周年。

致謝感謝中國(guó)科學(xué)院海洋研究所大洋巖石圈與地幔動(dòng)力學(xué)超凈實(shí)驗(yàn)室王曉紅和自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郝宇杰在鋯石U-Pb同位素測(cè)年過(guò)程中給予的幫助；感謝自然資源部東北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心趙愛(ài)林、鐘輝、王洋洋、劉欣和伍月在實(shí)驗(yàn)測(cè)試和薄片鑒定方面給予的幫助；感謝匿名審稿專家和本刊編輯對(duì)本文提出的修改意見(jiàn)。