膠北地區(qū)粉子山群碎屑鋯石U-Pb年齡、Hf同位素及其對(duì)膠-遼-吉帶構(gòu)造演化的制約

陶鵬 謝士穩(wěn) 王舫 劉倩 李強(qiáng) 高嘉敏 龍濤

華北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,其地質(zhì)歷史悠久,構(gòu)造演化復(fù)雜多變。該克拉通保存有大量早前寒武紀(jì)基底,其上覆蓋古元古代變質(zhì)沉積巖,后者記錄了較為廣泛的前寒武紀(jì)地質(zhì)事件,包括TTG片麻巖的廣泛發(fā)育、新太古代條帶狀鐵建造型鐵礦的形成、大氧化事件等(Chen and Zhao, 1997;Chenetal., 1998;Tangetal., 2007, 2013a, b;翟明國(guó),2011;王惠初等,2015;Chen and Tang, 2016;Zouetal., 2019)?，F(xiàn)已獲得的大量鋯石U-Pb年代學(xué)數(shù)據(jù)表明,華北克拉通在新太古代末期(約2.5Ga)發(fā)生了一次重要的構(gòu)造熱事件(Polatetal., 2006;Yangetal., 2008;Diwuetal., 2011;Wanetal., 2012),并且多個(gè)地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)新太古代早期的巖漿巖(Polatetal., 2006;楊長(zhǎng)秀等,2008;Wanetal., 2010;第五春榮等,2010;Diwuetal., 2011;Gengetal., 2012)。華北克拉通存在兩期主要的變質(zhì)作用,其時(shí)代分別為～2.5Ga和1.95～1.80Ga。圍繞這兩期構(gòu)造熱事件,前人開(kāi)展了大量的研究,并對(duì)華北克拉通早前寒武紀(jì)演化歷史進(jìn)行了深入探討。然而,對(duì)于華北克拉通化的時(shí)代和及其拼合方式的認(rèn)識(shí)至今尚有分歧,目前主要存在兩種觀點(diǎn):一種觀點(diǎn)認(rèn)為東部陸塊和西部陸塊在～2.5Ga開(kāi)始相互靠近,直到古元古代晚期(～1.85Ga)才發(fā)生碰撞,最終完成克拉通化(Zhaoetal., 1998, 1999a, b, 2001, 2005;Kr?neretal., 2006);另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為華北克拉通主體在太古宙結(jié)束時(shí)(～2.5Ga)就已基本形成,隨后又經(jīng)歷了一次基底陸塊的拉伸-破裂事件(Zhai and Liu, 2003;翟明國(guó)和彭澎,2007;Zhai and Santosh, 2011)。重建華北克拉通新太古代晚期至古元古代晚期的演化歷史,對(duì)認(rèn)識(shí)華北克拉通化的時(shí)代和拼合方式具有重要的指示意義。

膠-遼-吉構(gòu)造帶位于華北克拉通的東南緣,總體呈北東-南西向展布,被渤海分割為北部的遼吉地區(qū)以及南部的膠北地區(qū)(圖1)。帶內(nèi)廣泛分布古元古代變質(zhì)(火山)沉積巖系,主要包括膠北地區(qū)的粉子山群和荊山群,遼東地區(qū)的南遼河群和北遼河群以及吉南地區(qū)的老嶺群和集安群,這些地層為探討華北克拉通新太古代晚期到古元古代晚期之間的構(gòu)造演化過(guò)程提供了重要的研究對(duì)象。

前人對(duì)于遼吉地區(qū)的變沉積巖碎屑鋯石開(kāi)展了大量的研究,并提出多種構(gòu)造演化模式(Luoetal., 2004, 2008;Wangetal., 2017;Zhangetal., 2018)。Luoetal.(2004,2008)發(fā)現(xiàn)南遼河群、北遼河群變沉積巖中碎屑鋯石具有相似的年齡分布特征和Hf同位素組成,指示南、北遼河群之下的基底很可能發(fā)育在同一太古宙陸塊之上,進(jìn)而支持陸內(nèi)裂谷打開(kāi)-閉合模式,即膠-遼-吉帶由同一陸塊經(jīng)歷了古元古代裂谷作用打開(kāi)(可能打開(kāi)至形成洋盆)并再閉合而形成。最近,Wangetal.(2017)通過(guò)對(duì)遼吉地區(qū)南遼河群不同組變沉積巖中碎屑鋯石和變質(zhì)鋯石的深入研究探討了其沉積時(shí)代、物源以及構(gòu)造環(huán)境,并提出了陸-弧碰撞模式。同樣的,Zhangetal.(2018)通過(guò)對(duì)吉南地區(qū)集安群和老嶺群碎屑鋯石的研究認(rèn)為膠-遼-吉帶經(jīng)歷了弧后伸展,并且沉積了巨量的陸源碎屑巖系。

與遼吉地區(qū)相比,膠-遼-吉帶南段膠北地體上的相關(guān)研究則十分薄弱,特別是對(duì)古元古代變沉積巖系荊山群和粉子山群碎屑鋯石的年代學(xué)、物源特征以及形成構(gòu)造背景等方面的研究程度較低,這也制約了遼吉地區(qū)和膠北地體古元古代構(gòu)造演化的對(duì)比研究以及對(duì)膠-遼-吉帶構(gòu)造總體演化過(guò)程的綜合認(rèn)識(shí),急需加強(qiáng)這方面的研究。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)粉子山群變沉積巖中碎屑鋯石的U-Pb測(cè)年和Hf同位素研究,更加精確地限定了粉子山群變質(zhì)和沉積時(shí)代,并探討了其物源特征,為深入認(rèn)識(shí)膠-遼-吉帶古元古代構(gòu)造演化過(guò)程提供一些新的制約。

1 地質(zhì)背景與樣品采集

膠北地體位于華北克拉通東南緣,屬于膠遼地塊南部的元古代活動(dòng)帶,西側(cè)以郯廬斷裂為界與魯西新太古代花崗-綠巖地體相鄰,東南以五蓮-煙臺(tái)斷裂為界與蘇魯造山帶相鄰,北側(cè)通過(guò)渤海海峽與遼東元古代活動(dòng)帶相望(圖1)。膠北地體出露的巖石類(lèi)型主要有前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系、中生代花崗質(zhì)巖石和中-新生代火山-沉積巖系。前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系可劃分為中-新太古代基底巖系、古元古代變質(zhì)巖系和中-新元古代淺變質(zhì)巖系(圖1)。中-新太古代基底巖系主要分布于棲霞一帶,由中-新太古代花崗質(zhì)片麻巖、變質(zhì)表殼巖系夾少量變基性巖類(lèi)(基性火山巖或輝長(zhǎng)巖)所組成。前人研究表明,太古宙花崗質(zhì)片麻巖及表殼巖的原巖形成于～2.9Ga、～2.7Ga和～2.5Ga,其變質(zhì)鋯石還不同程度地記錄了～2500Ma 和1950～1800Ma兩期變質(zhì)事件(Tangetal., 2007;Jahnetal., 2008;Zhouetal., 2008a;劉建輝等,2011;頡頏強(qiáng)等,2013;Wangetal., 2014;Wuetal., 2014;Xieetal., 2014;謝士穩(wěn)等,2015;趙磊等,2023)。古元古代變質(zhì)巖系主要由變沉積巖系(荊山群與粉子山群)與變質(zhì)巖漿巖所組成。其中古元古代變質(zhì)巖漿巖的原巖由花崗巖和少量閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖組成。鋯石U-Pb定年結(jié)果表明,本區(qū)古元古代變質(zhì)巖漿巖原巖形成時(shí)代主要為2.19～2.05Ga與1.87～1.80Ga(劉建輝等,2011;董春艷等,2012;劉平華等,2013;Liuetal., 2014a, b, 2017a, 2018;Lanetal., 2015;王惠初等,2015;Chengetal., 2017;Lietal., 2017;田瑞聰?shù)?2017;肖志斌等,2017;謝士穩(wěn)等,2022)。

古元古代變沉積巖系在區(qū)內(nèi)廣泛分布,是膠北變質(zhì)基底的重要組成。其中,荊山群主要分布于棲霞復(fù)背斜南側(cè)的平度-萊西-萊陽(yáng)地區(qū),西延至昌邑、安丘一線(xiàn),它們相當(dāng)一部分被中生界萊陽(yáng)群所覆蓋。按巖石組合,荊山群自下而上可分為祿格莊組、野頭組和陡崖組。其巖性主要為夕線(xiàn)石榴黑云片巖-片麻巖、大理巖、石墨片巖-片麻巖、長(zhǎng)石石英巖、黑云變粒巖等,大多經(jīng)歷了高角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)作用,局部可見(jiàn)高壓麻粒巖(周喜文等,2003,2004,2007;王舫等,2010;Liuetal., 2017b)。粉子山群主要分布在棲霞廟后、蓬萊和萊州粉子山等地,自下而上被劃分為小宋組、祝家夼組、張格莊組、巨屯組和崗崳組。巖性主要為大理巖、黑云變粒巖、夕線(xiàn)黑云片巖片麻巖、長(zhǎng)石石英巖等,變質(zhì)作用為綠片巖相-角閃巖相,其變質(zhì)程度明顯低于荊山群(劉平華等,2011a;Tametal., 2012a;謝士穩(wěn)等,2014;張連祥,2021)。荊山群與粉子山群的巖石組合表明,二者具有相同的原巖類(lèi)型,但經(jīng)歷了不同的變質(zhì)級(jí)別。在膠北地區(qū),粉子山群總體分布于荊山群的西北側(cè),并與荊山群一起呈北東向展布(圖1)。

本文樣品采自萊州、棲霞、福山等地的5個(gè)露頭(圖1),這些露頭位于公路旁、菜地旁或采石場(chǎng)(表1)。樣品包括2件小宋組樣品(JD1571、JD1574)、3件張格莊組樣品(JD1515、JD1592、JD1598)和1件巨屯組樣品(JD1516)。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 鋯石U-Pb年齡和微量元素

鋯石U-Pb測(cè)年在北京離子探針中心和南京聚譜檢測(cè)科技有限公司兩家實(shí)驗(yàn)室完成。其中,在南京聚譜檢測(cè)科技有限公司開(kāi)展鋯石測(cè)年的同時(shí),還測(cè)定了其微量元素組成。

北京離子探針中心SHRIMP U-Pb測(cè)年方法: 實(shí)驗(yàn)儀器為SHRIMP Ⅱ,測(cè)試時(shí)一次流O-2強(qiáng)度為3～5nA,束斑直徑為25～30μm。標(biāo)樣M257(U=840×10-6, Nasdalaetal., 2008)和TEM(年齡為417Ma, Blacketal., 2003)分別用于鋯石U含量和年齡校正。每分析3～4個(gè)未知樣品數(shù)據(jù),分析1次標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM。每個(gè)分析點(diǎn)采用5組掃描。數(shù)據(jù)處理采用SQUID和ISOPLOT程序。根據(jù)實(shí)測(cè)204Pb含量校正普通鉛,采用207Pb/206Pb年齡為鋯石年齡,同位素比值和單點(diǎn)年齡誤差均為1σ。詳細(xì)分析方法見(jiàn)Williams(1998)。

南京聚譜檢測(cè)科技有限公司LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年和微量元素測(cè)試方法:193nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)由Australian Scientific Instruments制造,型號(hào)為RESOlution LR。四極桿型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)由安捷倫科技(Agilent Technologies)制造,型號(hào)為Agilent 7700x。準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生的深紫外光束經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面,能量密度為4.5J/cm2。先收集20s氣體本底,隨后以33μm束斑、6Hz頻率剝蝕40s,氣溶膠由氦氣送出剝蝕池,與氬氣混合后進(jìn)入ICP-MS。各核素積分時(shí)間如下:207Pb為20ms,206Pb 與208Pb各15ms,232Th與238U各10ms,202Hg、204Pb與其他微量元素積分時(shí)間8ms。測(cè)試過(guò)程中以標(biāo)物鋯石91500(1062Ma)為外標(biāo),校正儀器質(zhì)量歧視與元素分餾;以標(biāo)物鋯石GJ-1(600Ma)與Ple?ovice(337Ma)為盲樣,檢驗(yàn)U-Pb定年數(shù)據(jù)質(zhì)量;以NIST SRM 610為外標(biāo)、Si為內(nèi)標(biāo),標(biāo)定鋯石中的微量元素含量。原始的測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)ICPMSDataCal軟件離線(xiàn)處理完成(Liuetal., 2010)。

2.2 鋯石Hf同位素

LA-MC-ICP-MS鋯石Hf同位素測(cè)試在南京聚譜檢測(cè)科技有限公司完成。193nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)由Australian Scientific Instruments制造,型號(hào)為RESOlution LR。多接收器型號(hào)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)由英國(guó)Nu Instruments公司制造,型號(hào)為Nu Plasma II。準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生的深紫外光束經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面,能量密度為4.5J/cm2。先收集20s氣體本底,隨后以50μm束斑、9Hz頻率剝蝕40s,氣溶膠由氦氣送出剝蝕池,與氬氣混合后進(jìn)入MC-ICP-MS。MC-ICP-MS單次積分時(shí)間為0.3s,40s內(nèi)剝蝕時(shí)間內(nèi)約有133組數(shù)據(jù)。測(cè)試過(guò)程中每隔15顆樣品鋯石,同時(shí)交替測(cè)試了3顆鋯石標(biāo)樣(包括GJ-1、91500、Ple?ovice、Mud Tank、Penglai),以檢驗(yàn)鋯石Hf同位素測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3 鋯石U-Pb定年結(jié)果及其稀土元素特征

3.1 小宋組

小宋組黑云斜長(zhǎng)變粒巖(JD1571)采自萊州市交通管理局東約200m北苑路旁,該處露頭被挖掘成直徑約30m的孤島,出露巖石為強(qiáng)變形的黑云斜長(zhǎng)變粒巖,變粒巖片麻理傾向342°,傾角60°,風(fēng)化較嚴(yán)重(圖2a)。分選自該樣品的碎屑鋯石多呈自形-半自形長(zhǎng)柱狀,部分鋯石顆粒呈半自形橢球狀,長(zhǎng)度主要為40～100μm。從CL圖像上看,大多數(shù)鋯石具有明顯的核-邊結(jié)構(gòu),核部呈灰白色,其內(nèi)顯示出巖漿成因的振蕩環(huán)帶,其外則被一圈黑暗的變質(zhì)增生邊所包圍(圖3a)。在此樣品中選取了29個(gè)點(diǎn)進(jìn)行SHRIMP U-Pb分析(電子版附表1、圖4a)。除測(cè)試點(diǎn)2.1的不諧和度為12%外,其他所有測(cè)試點(diǎn)的不諧和度均<10%。其余28個(gè)具諧和年齡的測(cè)試點(diǎn)中有22個(gè)位于具有振蕩環(huán)帶的鋯石核部,其Th、U含量分別為11.2×10-6～543×10-6、33.1×10-6～474×10-6,Th/U比值為0.28～1.36,為巖漿成因,測(cè)得的207Pb/206Pb年齡分布在2406～2546Ma之間,峰值為～2.53Ga(圖4a);6個(gè)測(cè)試點(diǎn)位于無(wú)結(jié)構(gòu)鋯石的變質(zhì)增生邊部,其Th、U含量分別為32.0×10-6～71.2×10-6和1541×10-6～2454×10-6,Th/U比值為0.02～0.03,為變質(zhì)成因,207Pb/206Pb年齡分布在1842～1856Ma之間,加權(quán)平均年齡為1849±4.4Ma(MSWD=1.04,n=6,圖4a)。

圖2 膠北粉子山群小宋組、張格莊組和巨屯組變質(zhì)沉積巖野外照片F(xiàn)ig.2 Field photographs of metasedimentary rocks in the Xiaosong, Zhanggezhuang, and Jutun formations of the Fenzishan Group from the Jiaobei Terrane

圖3 膠北粉子山群小宋組、張格莊組和巨屯組變質(zhì)沉積巖中碎屑鋯石陰極發(fā)光圖像圖中白色橢圓、黃色圓形和綠色圓形分別代表SHRIMP U-Pb年齡、LA-ICP-MS U-Pb年齡和Hf同位素測(cè)試點(diǎn)位;數(shù)據(jù)代表分析點(diǎn)號(hào)、年齡和εHf(t)值Fig.3 Cathodoluminescence images of detrial zircons from metasedimentary rocks in the Xiaosong, Zhanggezhuang and Jutun formations of the Fenzishan Group from the Jiaobei TerraneThe white ellipses, yellow circles and green circles represent the analyzed domains of the zircon SHRIMP U-Pb age, the LA-ICP-MS U-Pb age and the Hf isotope value, respectively. Numbers near zircon denote spot numbers, U-Pb ages and εHf(t) values

圖4 膠北粉子山群小宋組、張格莊組和巨屯組變質(zhì)沉積巖中變質(zhì)鋯石和碎屑鋯石U-Pb年齡諧和圖和年齡分布直方圖Fig.4 U-Pb concordia diagrams and age histograms of metamorphic and detrial zircons from metasedimentary rocks in the Xiaosong, Zhanggezhuang, and Jutun formations of the Fenzishan Group from the Jiaobei Terrane

小宋組長(zhǎng)石石英片巖(JD1574)與黑云斜長(zhǎng)變粒巖(JD1571)采自同一露頭(圖2b)。分選自該樣品的碎屑鋯石多呈自形-半自形、短柱狀-橢球狀,少數(shù)鋯石顆粒呈他形粒狀,長(zhǎng)度主要為30～110μm。從CL圖像上看,大多數(shù)鋯石顯示清晰或較清晰的振蕩環(huán)帶,部分鋯石為均一、無(wú)環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3b)。大多數(shù)鋯石外圍發(fā)育狹窄的變質(zhì)增生邊,但由于寬度過(guò)小(通常小于10μm),故未對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。在此樣品中選取了74個(gè)點(diǎn)進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb分析(附表2、圖4b)。所有測(cè)試點(diǎn)的不諧和度皆<10%。其中大部分測(cè)試點(diǎn)分析在振蕩環(huán)帶區(qū)域,小部分分析在結(jié)構(gòu)均勻的區(qū)域。它們的Th、U含量分別為14.8×10-6～550×10-6和35.3×10-6～1056×10-6,Th/U比值為0.09～1.78(除測(cè)試點(diǎn)25.1的Th/U比值為0.09外,其余皆>0.10,且絕大多數(shù)>0.40)。結(jié)合CL圖像和Th/U比值判斷這些諧和鋯石為巖漿成因。74個(gè)測(cè)點(diǎn)所測(cè)得的207Pb/206Pb年齡在2169～3663Ma之間,主峰值為～2.50Ga,次峰值為～2.19Ga(圖4b)。此外,4顆鋯石年齡>3.0Ga,分別3322±23.5Ma(點(diǎn)11.1)、3361±20.4Ma(點(diǎn)55.1)、3619±18.8Ma(點(diǎn)4.1)、3663±28.1Ma(點(diǎn)22.1)。74個(gè)具有諧和LA-ICP-MS年齡的鋯石測(cè)點(diǎn)同時(shí)給出稀土元素組成(附表3、圖5a)。它們的稀土總量∑REE為141×10-6～3471×10-6,LREE/HREE為0.01～0.55。

圖5 膠北粉子山群小宋組、張格莊組和巨屯組變質(zhì)沉積巖中變質(zhì)鋯石和諧和碎屑鋯石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns of metamorphic zircons and concordant detrial zircons from metasedimentary rocks in the Xiaosong, Zhanggezhuang, and Jutun formations of the Fenzishan Group from the Jiaobei Terrane (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

3.2 張格莊組

張格莊組不純大理巖(JD1515)采自棲霞市廟后鎮(zhèn)北百間觀村加油站北邊菜地旁的露頭,局部大理巖中可見(jiàn)粒度較大的定向排列的透閃石(約2～3cm,圖2c)。分選自該樣品的碎屑鋯石多呈自形長(zhǎng)柱狀或半自形橢球狀,少數(shù)鋯石顆粒呈他形粒狀,長(zhǎng)度主要為50～150μm。從CL圖像上看,絕大多數(shù)鋯石顯示清晰或較清晰的振蕩環(huán)帶,少數(shù)幾顆鋯石為均一、無(wú)環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3c)。在此樣品中選取了103個(gè)點(diǎn)進(jìn)行U-Pb分析,其中測(cè)試點(diǎn)1.1～53.1由SHRIMP分析得來(lái)(附表1、圖4c),點(diǎn)54.1～103.1由LA-ICP-MS分析得來(lái)(附表2、圖4c)。103個(gè)測(cè)試點(diǎn)中共有25個(gè)測(cè)試點(diǎn)的不諧和度>10%;其余78個(gè)具諧和年齡的測(cè)試點(diǎn)絕大多數(shù)分布在振蕩環(huán)帶區(qū)域,少數(shù)幾個(gè)分析點(diǎn)位于結(jié)構(gòu)均勻區(qū)域。諧和鋯石的Th、U含量分別為22.7×10-6～338×10-6和44.2×10-6～512×10-6,Th/U比值為0.22～1.26。結(jié)合CL圖像和Th/U比值判斷這些諧和鋯石為巖漿成因。78個(gè)測(cè)試點(diǎn)所測(cè)得的207Pb/206Pb年齡在2181～3461Ma之間,主峰值為～2.52Ga,次峰值為～2.70Ga(圖4c)。此外,3顆鋯石年齡>3.0Ga,分別為3351±15Ma(點(diǎn)2.1)、3461±8.4Ma(點(diǎn)30.1)和3248±13Ma(點(diǎn)44.1)。35個(gè)諧和鋯石LA-ICP-MS測(cè)試點(diǎn)同時(shí)給出稀土元素組成(附表3、圖5b)。它們的稀土總量∑REE為203×10-6～1430×10-6,LREE/HREE為0.02～0.74。

張格莊組不純大理巖(JD1592)采自棲霞市桃村鎮(zhèn)徐家村北側(cè)省道S210旁廢棄的大型大理石采場(chǎng),采場(chǎng)長(zhǎng)約100m,高約30m,主要出露大理巖,其中含有不純大理巖夾層,不純大理巖厚約5m,上未見(jiàn)頂(圖2d)。分選自該樣品的碎屑鋯石多呈半自形橢球狀,長(zhǎng)度主要為50～110μm。從CL圖像上看,絕大多數(shù)鋯石顯示清晰或較清晰的振蕩環(huán)帶,少數(shù)鋯石發(fā)育核-邊結(jié)構(gòu)(圖3d)。在此樣品中選取了66個(gè)點(diǎn)進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb分析(附表2、圖4d)。其中23個(gè)測(cè)試點(diǎn)的不諧和度>10%,其余43個(gè)為具諧和年齡的測(cè)試點(diǎn)。其中,42個(gè)分析在具有振蕩環(huán)帶的核部,它們的Th、U含量分別為22.5×10-6～512×10-6和51.7×10-6～665×10-6,Th/U比值為0.17～1.03,為巖漿成因,207Pb/206Pb年齡分布在2022～3512Ma之間,主峰值為～2.47Ga,次峰值為～2.68Ga;另有1顆古老鋯石(點(diǎn)34.1),其年齡為3512±19Ma(圖4d)。這些諧和鋯石稀土總量變化較大,∑REE為106×10-6～1801×10-6,LREE/HREE為0.01～0.54(附表3、圖5c)。此外,一個(gè)測(cè)試點(diǎn)(點(diǎn)20.1)位于無(wú)結(jié)構(gòu)鋯石的變質(zhì)增生邊部,Th、U含量分別為123×10-6和701×10-6,Th/U比值為0.17,為變質(zhì)成因,207Pb/206Pb年齡為1876±25.9Ma(圖4d);其∑REE為170×10-6,LREE/HREE為0.03,稀土總量較巖漿成因鋯石低(附表3),重稀土元素富集,指示其形成時(shí)沒(méi)有石榴子石與之共存(圖5c)。

張格莊組不純大理巖(JD1598)采自棲霞市桃村鎮(zhèn)甲格莊村南約200m的露頭,出露約30m的不純大理巖,走向復(fù)雜多變(圖2e)。分選自該樣品的碎屑鋯石多呈半自形短柱狀或橢球狀,長(zhǎng)度主要為40～120μm。從CL圖像上看,絕大多數(shù)鋯石顯示清晰或較清晰的振蕩環(huán)帶,少數(shù)幾顆鋯石發(fā)育核-邊結(jié)構(gòu)(圖3e)。在此樣品中選取了48個(gè)點(diǎn)進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb分析(附表2、圖4e)。該樣品中多數(shù)測(cè)試點(diǎn)發(fā)生顯著的Pb丟失(28個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的不諧和度>10%)。其余20個(gè)具諧和年齡的測(cè)試點(diǎn)中有17個(gè)在具有振蕩環(huán)帶的核部,它們的Th、U含量分別為0.4×10-6～309×10-6和39.6×10-6～547×10-6,Th/U比值為0.01～0.99,為巖漿成因,207Pb/206Pb年齡分布在2015～2946Ma之間,主峰值為～2.91Ga, 次峰值為～2.45Ga(圖4e)。這些諧和鋯石稀土總量變化較大,∑REE為59.6×10-6～1134×10-6,LREE/HREE為0.01～0.37(附表3、圖5d)。3個(gè)測(cè)試點(diǎn)在無(wú)環(huán)帶的變質(zhì)增生邊部,其Th、U含量分別為27.3×10-6～66.0×10-6和276×10-6～668×10-6,Th/U比值為0.05～0.10,為變質(zhì)成因,207Pb/206Pb年齡分布在1857～1932Ma之間,它們與其他3個(gè)位于變質(zhì)增生邊部的不諧和測(cè)試點(diǎn)沿不一致線(xiàn)分布,給出的上交點(diǎn)年齡為1877±26Ma(MSWD=2.1,n=6,圖4e)。這3顆鋯石REE為77.5×10-6～169×10-6,LREE/HREE為0.02～0.03,稀土總量較巖漿成因鋯石低(附表3),與上一個(gè)樣品類(lèi)似,重稀土元素相對(duì)富集,說(shuō)明其結(jié)晶時(shí)未與石榴子石共存(圖5d)。

3.3 巨屯組

巨屯組淺色變粒巖(JD1516)采自福山區(qū)高疃鎮(zhèn)西宋洲村西南約500m公路旁,露頭不大,北側(cè)為巨屯組淺色變粒巖,南側(cè)為侵入其中的未變形的花崗巖,露頭沿公路延伸約20～30m,出露巖石相對(duì)新鮮(圖2f)。分選自該樣品的碎屑鋯石多呈半自形短柱狀或他形渾圓狀,長(zhǎng)度主要為50～100μm。從CL圖像上看,大多數(shù)鋯石顯示清晰或較清晰的振蕩環(huán)帶,少部分鋯石為均一、無(wú)環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3f)。在此樣品中選取了124個(gè)點(diǎn)進(jìn)行U-Pb分析。其中測(cè)試點(diǎn)1.1～40.1由SHRIMP分析得來(lái)(附表1、圖4f),點(diǎn)41.1～120.1由LA-ICP-MS分析得來(lái)(附表2、圖4f)。124個(gè)測(cè)試點(diǎn)中共有20個(gè)測(cè)試點(diǎn)的不諧和度>10%,其余的104個(gè)具諧和年齡的測(cè)試點(diǎn)幾乎全部位于振蕩環(huán)帶區(qū)域,它們的Th、U含量分別為25.8×10-6～634×10-6和20.4×10-6～572×10-6,Th/U比值為0.06～1.63。結(jié)合CL圖像和Th/U比值判斷這些諧和鋯石為巖漿成因。104個(gè)測(cè)試點(diǎn)所測(cè)得的207Pb/206Pb年齡在2039～3623Ma之間,年齡峰值為～2.48Ga(圖4f)。此外,3顆鋯石年齡>3.0Ga,分別為3623±26Ma(點(diǎn)6.1)、3328±9.2Ma(點(diǎn)14.1)和3099±19.9Ma(點(diǎn)107.1)。76個(gè)諧和鋯石LA-ICP-MS測(cè)試點(diǎn)同時(shí)給出稀土元素組成(附表3、圖5e),其稀土總量∑REE為177×10-6～1977×10-6,LREE/HREE為0.01～0.53。

4 Hf同位素分析結(jié)果

由于本次研究的粉子山群碎屑鋯石顆粒普遍偏小,僅對(duì)顆粒足夠大且具有諧和年齡的81個(gè)鋯石顆粒進(jìn)行了原位Hf同位素分析,分析結(jié)果見(jiàn)附表4和圖6。結(jié)果表明,除三個(gè)測(cè)試點(diǎn)176Lu/177Hf比值為0.002139～0.002492,其他測(cè)試點(diǎn)的176Lu/177Hf比值均小于0.002,指示鋯石形成之后未有顯著的放射成因Hf積累(Patchettetal., 1982;Knudsenetal., 2001;Kinny and Mass, 2003;吳福元等,2007;第五春榮等,2012)。

圖6 膠北粉子山群小宋組、張格莊組和巨屯組變質(zhì)沉積巖和早前寒武紀(jì)巖漿巖的鋯石εHf(t)與年齡的關(guān)系圖膠北早前寒武紀(jì)巖漿巖數(shù)據(jù)引自:謝士穩(wěn),2012;Liu et al., 2013a, 2014b;Wan et al., 2014;Wang et al., 2014;Wu et al., 2014;Xie et al., 2014;Zhang et al., 2014;Lan et al., 2015;Cheng et al., 2017;田瑞聰?shù)?2017;肖志斌等,2017Fig.6 Plot of εHf(t) vs. ages for zircons from metasedimentary rocks in the Xiaosong, Zhanggezhuang and Jutun formations of the Fenzishan Group and Early Precambrian magmatic rocks from the Jiaobei terraneData sources of the Early Precambrian magmatic rocks in the Jiaobei Terrane: Xie, 2012;Liu et al., 2013a, 2014b;Wan et al., 2014;Wang et al., 2014;Wu et al., 2014;Xie et al., 2014;Zhang et al., 2014;Lan et al., 2015;Cheng et al., 2017;Tian et al., 2017;Xiao et al., 2017

4.1 小宋組

從樣品JD1574中挑選了8顆鋯石進(jìn)行Lu-Hf同位素分析(附表4、圖6)。1顆古太古代鋯石(JD1574-22.1,年齡為3663±28.1Ma)的176Hf/177Hf比值、εHf(t)值分別為0.280484和-0.45; 3顆新太古代鋯石的εHf(t)值均>0,與膠北～2.5Ga和～2.7Ga 巖漿巖的鋯石εHf(t)值一致(圖6);3顆～2.2Ga鋯石具有演化的Hf同位素組成,εHf(t)值為-2.9～-0.05;1顆～2.4Ga鋯石(點(diǎn)37.1,年齡為2365±22.8Ma)的εHf(t)值較低,為-7.3。

4.2 張格莊組

從樣品JD1515、JD1592、JD1598中分別挑選了26、5、5顆鋯石(共計(jì)36顆)進(jìn)行Lu-Hf同位素分析(附表4、圖6)。1顆古太古代鋯石(JD1515-2.1,年齡為3351±15Ma)的176Hf/177Hf比值、εHf(t)值分別為0.280554和-4.05;2顆2.2～2.1Ga鋯石的176Hf/177Hf比值、εHf(t)值分別為0.281451～0.281510和0.12～3.05;其他33顆太古宙鋯石根據(jù)年齡大致可分為～2.5Ga、～2.7Ga和～2.9Ga三組,除1顆鋯石的εHf(t)值(-0.57)較低外,其他鋯石的εHf(t)值均為正值,與膠北太古宙巖漿巖相應(yīng)的鋯石εHf(t)值吻合。

4.3 巨屯組

從樣品JD1516中挑選了36顆鋯石進(jìn)行Lu-Hf同位素分析(附表4、圖6)。2顆年齡>3.0Ga的鋯石(JD1516-6.1,3623±26Ma;JD1516-107.1,3099±26Ma)的176Hf/177Hf比值、εHf(t)值分別為0.280304、-5.99和0.280756、-1.98。其他為新太古代鋯石,可分成～2.5Ga和～2.7Ga兩組,大多數(shù)鋯石εHf(t)值為正值(圖6)。值得注意的是,該樣品中6顆～2.5Ga鋯石具有明顯偏低的εHf(t)值(-5.79～-2.44),分布在膠北～2.9Ga和～2.7Ga巖漿巖沿平均大陸地殼演化至～2.5Ga時(shí)Hf同位素組成的范圍內(nèi)(圖6)。

5 討論

5.1 粉子山群變質(zhì)時(shí)代

膠北地體早前寒武紀(jì)基底普遍經(jīng)歷了古元古代晚期(1.95～1.80Ga)的變質(zhì)作用,太古宙基底巖石、荊山群變沉積巖以及古元古代中期的變質(zhì)巖漿巖均記錄了該期變質(zhì)作用(Wanetal., 2006;Zhouetal., 2008a;Tametal., 2011;Liuetal., 2013a, 2017a, 2018;頡頏強(qiáng)等,2013;Wuetal., 2014;謝士穩(wěn)等,2022)。由于變質(zhì)程度較低,作為膠北地體早前寒武紀(jì)基底重要組成部分的粉子山群古元古代變質(zhì)作用時(shí)限的確定一直較為困難。王惠初等(2015)通過(guò)對(duì)萊州-昌邑地區(qū)原歸屬于粉子山群底部小宋組的變質(zhì)沉積型鐵礦進(jìn)行研究,在一件斜長(zhǎng)角閃巖樣品中獲得了～1.85Ga的變質(zhì)年齡。但通過(guò)系統(tǒng)研究,這些含鐵建造應(yīng)形成于新太古代早期(～2.7Ga),而不應(yīng)歸屬于粉子山群。Wanetal.(2006)對(duì)一件粉子山群石榴云母片巖中28顆鋯石的變質(zhì)邊部進(jìn)行了SHRIMP測(cè)年,但這些變質(zhì)邊均發(fā)生強(qiáng)烈的Pb丟失,未獲得可靠的變質(zhì)年齡。謝士穩(wěn)等(2014)也嘗試限定粉子山群的變質(zhì)時(shí)代,對(duì)廟后地區(qū)粉子山群下部祝家夼組長(zhǎng)石石英片巖中碎屑鋯石進(jìn)行了SHRIMP定年,但鋯石邊部也發(fā)生強(qiáng)烈的Pb丟失,未給出準(zhǔn)確的變質(zhì)作用年齡。本次研究,采自萊州地區(qū)的小宋組黑云斜長(zhǎng)變粒巖(JD1571)中的鋯石發(fā)育較寬的變質(zhì)邊部,通過(guò)SHRIMP測(cè)年,6個(gè)變質(zhì)邊部給出1842～1856Ma變質(zhì)年齡。此外,采自廟后鎮(zhèn)北的兩件張格莊組大理巖中的鋯石發(fā)育較窄的變質(zhì)邊,其中樣品JD1592一個(gè)變質(zhì)邊給出的變質(zhì)年齡為1876±25.9Ma,樣品JD1598中6個(gè)變質(zhì)邊部發(fā)生弱的Pb丟失,在諧和圖中,這幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)沿不一致線(xiàn)分布,給出的上交點(diǎn)年齡為1877±26Ma(圖4e)。這些結(jié)果與張連祥(2021)在粉子山群中獲得的1909～1841Ma變質(zhì)年齡基本一致,指示粉子山群古元古代晚期變質(zhì)作用的時(shí)代為1.88～1.84Ga,與荊山群變質(zhì)作用時(shí)代一致。

5.2 粉子山群沉積時(shí)代

針對(duì)膠北地區(qū)古元古代變沉積巖的沉積時(shí)代,前人開(kāi)展了一些有益的研究。例如,早期鋯石單顆粒蒸發(fā)法U-Pb年齡指示荊山群和粉子山群沉積于2.48～2.38Ga之間(紀(jì)壯義,1993;王沛成,1995)。Wanetal.(2006)對(duì)荊山群和粉子山群碎屑鋯石進(jìn)行SHRIMP U-Pb定年,將其沉積時(shí)代限定在2.2～1.9Ga。謝士穩(wěn)等(2014)則將粉子山群祝家夼組的沉積時(shí)代進(jìn)一步限定在2.1～1.9Ga之間。近年的一些研究認(rèn)為萊州-昌邑地區(qū)部分粉子山群可能沉積于新太古代,應(yīng)從粉子山群中解體出來(lái)(王惠初等,2015;肖志斌等,2017)。例如小宋組含鐵建造中識(shí)別出2726±10Ma的變火山巖,指示含鐵建造可能沉積于新太古代早期(王惠初等,2015)。與祝家夼組中碎屑鋯石年齡分布不同,昌邑山陽(yáng)村小宋組石英巖中不含2.2～2.0Ga的碎屑鋯石,且最年輕的鋯石年齡峰值為～2.5Ga,認(rèn)為該套石英巖可能沉積于新太古代(肖志斌等,2017)。值得注意的是,本次研究報(bào)道的黑云斜長(zhǎng)變粒巖(JD1571)中也未識(shí)別古元古代中期的碎屑鋯石,最年輕的碎屑鋯石年齡峰值也是～2.5Ga(圖4a)。而采自同一露頭的長(zhǎng)石石英片巖(JD1574)中的碎屑鋯石年齡次峰為2194Ma。兩件樣品之間未見(jiàn)斷層、不整合等接觸關(guān)系,應(yīng)為同一時(shí)期沉積產(chǎn)物,因此不能簡(jiǎn)單地將不含2.2～2.0Ga碎屑鋯石做為判別形成于新太古代的依據(jù)。例如青白口系長(zhǎng)龍山組石英巖中僅有一個(gè)新太古代的碎屑鋯石年齡峰(第五春榮等,2011)。本文報(bào)道的小宋組長(zhǎng)石石英片巖(JD1574)最年輕的碎屑鋯石年齡峰值為～2190Ma(圖4b)。結(jié)合相鄰地區(qū)黑云二長(zhǎng)淺粒巖最年輕的碎屑鋯石年齡峰為～2.1Ga,小宋組最大沉積時(shí)代應(yīng)晚于～2.1Ga。其他張格莊組和巨屯組樣品中僅零星的含有2.2～2.1Ga的碎屑鋯石,例如,張格莊組不純大理巖(JD1592)中最年輕的兩顆碎屑鋯石207Pb/206Pb年齡為2087±28Ma(點(diǎn)30.1,不諧和度為-1)和2124±26Ma(點(diǎn)40.1,不諧和度為-3)。巨屯組淺色變粒巖(JD1516)中最年輕的一顆碎屑鋯石207Pb/206Pb年齡為2113±26Ma(點(diǎn)70.1,不諧和度為0)。由此可見(jiàn)張格莊組和巨屯組最大沉積時(shí)代也晚于～2.1Ga。根據(jù)前人研究結(jié)果,結(jié)合本次我們獲得的變質(zhì)年齡和區(qū)域的變質(zhì)時(shí)代,除萊州-昌邑地區(qū)分布的含有鐵建造的層位應(yīng)解體為新太古代表殼巖外,粉子山群主體應(yīng)沉積于2.1～1.9Ga,與前人認(rèn)識(shí)(Wanetal., 2006;謝士穩(wěn)等,2014;劉福來(lái)等,2015)相似。

5.3 物源分析

如前文所述,得益于近年來(lái)積累的大量年代學(xué)資料,膠北地體及周邊地區(qū)早前寒武紀(jì)巖漿作用的年代格架越來(lái)越清晰,這也為識(shí)別粉子山群的源區(qū)提供了基礎(chǔ)?，F(xiàn)有資料顯示,盡管粉子山群不同組之間碎屑鋯石年齡分布存在差異(圖7),但值得注意的是,年齡分布的差異僅與不同年齡段碎屑鋯石所占的比例有關(guān),而年齡峰值幾乎未變(圖7)。粉子山群中碎屑鋯石的年齡峰與膠北地區(qū)早前寒武紀(jì)巖漿活動(dòng)的期次一致(圖8),表明粉子山群碎屑物質(zhì)很可能來(lái)自膠北地體,不同組之間年齡分布的差異,可能是由其沉積時(shí)源區(qū)基底巖石出露的不同比例所造成。粉子山群中不同年齡段碎屑鋯石的εHf(t)值也大多與已發(fā)表的早前寒武紀(jì)巖漿巖一致(圖6),這也支持早前寒武紀(jì)巖漿巖為粉子山群提供碎屑物質(zhì)的認(rèn)識(shí)。值得注意的是,巨屯組樣品JD1516中約17%(6顆)的鋯石具有明顯偏低的εHf(t)值(-5.79～-2.44),Hf模式年齡(tDM2)為3125～3347Ma,與膠北～2.9Ga和～2.7Ga巖漿巖的鋯石Hf模式年齡(tDM2)相當(dāng)(圖6)。在圖6中它們落在膠北～2.9Ga和～2.7Ga巖漿巖沿平均大陸地殼演化至～2.5Ga時(shí)Hf同位素組成的范圍內(nèi),指示其可能由早期巖漿巖部分熔融而成,這也暗示膠北新太古代晚期不僅發(fā)生大規(guī)模的初生地殼生長(zhǎng),還存在早期地殼的重熔。

圖7 膠北粉子山群不同組碎屑鋯石的年齡分布直方圖數(shù)據(jù)來(lái)源:本次研究;謝士穩(wěn)等,2014;肖志斌等,2017;張連祥,2021Fig.7 Detrial zircon age histogram diagram for different formations of the Fenzishan Group from the Jiaobei TerraneData sources: this study; Xie et al., 2014; Xiao et al., 2017; Zhang, 2021

圖8 膠北早前寒武紀(jì)巖石的鋯石年齡分布直方圖(a)粉子山群變質(zhì)沉積巖(本次研究;謝士穩(wěn)等,2014;肖志斌等,2017;張連祥,2021);(b)荊山群變質(zhì)沉積巖(Wan et al., 2006;劉平華等,2011a;Liu et al., 2018;張連祥,2021;張連祥等,2021);(c)膠北太古宙基底-古元古代巖漿巖(Tang et al., 2007;Jahn et al., 2008;Zhou et al., 2008a;劉建輝等,2011;Wan et al., 2011;劉平華等,2011b,c,2013,2014;Liu et al., 2013a, b, 2014b;頡頏強(qiáng)等,2013;Wang et al., 2014;Wu et al., 2014;Xie et al., 2014;Shan et al., 2015;謝士穩(wěn)等,2015,2022;Jiang et al., 2016;Cheng et al., 2017;田瑞聰?shù)?2017)Fig.8 Zircon age histograms for Early Precambrian rocks from the Jiaobei Terrane(a) metasedimentary rocks of the Fenzishan Group (this study;Xie et al., 2014;Xiao et al., 2017;Zhang, 2021); (b) metasedimentary rocks of the Jingshan Group (Wan et al., 2006;Liu et al., 2011a;Liu et al., 2018;Zhang, 2021;Zhang et al., 2021); (c) Archean basement and Paleoproterozoic magmatic rocks from the Jiaobei Terrane (Tang et al., 2007;Jahn et al., 2008;Zhou et al., 2008a;Liu et al., 2011;Wan et al., 2011;Liu et al., 2011b,c,2013,2014;Liu et al., 2013a, b, 2014b;Xie et al., 2013;Wang et al., 2014;Wu et al., 2014;Xie et al., 2014;Shan et al., 2015;Xie et al., 2015,2022;Jiang et al., 2016;Cheng et al., 2017;Tian et al., 2017)

5.4 對(duì)膠-遼-吉帶構(gòu)造演化的制約

如前文所述,膠-遼-吉帶古元古代的構(gòu)造演化過(guò)程一直存在爭(zhēng)議。前人對(duì)遼吉帶北段遼東地區(qū)南遼河群、北遼河群和吉南地區(qū)集安群、老嶺群碎屑鋯石開(kāi)展了大量的研究,獲得了一些新的認(rèn)識(shí)(Luoetal., 2004, 2008;劉福來(lái)等,2015;Wangetal., 2017;Zhangetal., 2018)。遼吉地區(qū)變沉積巖中碎屑鋯石最主要的年齡峰為～2.5Ga和2.2～2.0Ga,與遼吉帶內(nèi)廣泛發(fā)育的古元古代花崗巖以及遼吉帶兩側(cè)龍崗、狼林地塊強(qiáng)烈活動(dòng)的新太古代巖漿巖時(shí)代一致,指示這些變沉積巖碎屑物質(zhì)來(lái)自帶內(nèi)及遼吉帶兩側(cè)的巖漿巖(Luoetal., 2004, 2008; Wangetal., 2017)。由于龍崗和狼林地塊均發(fā)育強(qiáng)烈的新太古代晚期(～2.5Ga)巖漿事件(Yangetal., 2008;Wanetal., 2012, 2015;趙磊等,2016;王偉等,2017),導(dǎo)致很難區(qū)分膠-遼-吉帶兩側(cè)基底哪一側(cè)為這些變沉積巖提供碎屑物質(zhì)。與遼吉地區(qū)不同,膠北地體發(fā)育特征的～2.9Ga和～2.7Ga的巖漿巖(Tangetal., 2007;Jahnetal., 2008;劉建輝等,2011;頡頏強(qiáng)等,2013;Wangetal., 2014;Wuetal., 2014;Xieetal., 2014;謝士穩(wěn)等,2015),為判別古元古代基底碎屑物質(zhì)的來(lái)源提供了可能。

由圖7可見(jiàn),粉子山群由底到頂,不同組變沉積巖中均含有～2.7Ga或～2.9Ga的年齡峰,或兩者兼有,表明膠北地體持續(xù)為其提供碎屑物質(zhì),沉積過(guò)程中二者未被島弧或洋盆等隔離。與之相似,荊山群中也含有這兩個(gè)年齡峰(圖8)。這兩期碎屑鋯石應(yīng)來(lái)自膠北相應(yīng)年齡的巖漿巖(本文;謝士穩(wěn)等,2014;劉福來(lái)等,2015)。具有順時(shí)針P-T-t軌跡的高壓泥質(zhì)和基性麻粒巖指示膠北地體經(jīng)歷了古元古代晚期的板塊俯沖碰撞作用(Zhouetal., 2008b;劉平華等,2010;王舫等,2010;Tametal., 2012a, b;Liuetal., 2017b)。粉子山群和荊山群碎屑鋯石年齡分布特征基本一致(圖8),表明二者具有相似的源區(qū),它們可能分別沉積于具有相似基底的兩個(gè)地塊之上,暗示膠北地區(qū)可能經(jīng)歷了裂谷打開(kāi)-閉合的過(guò)程。但是,如果二者沉積于兩個(gè)地塊之上,在俯沖-碰撞過(guò)程中,荊山群所處地塊向下俯沖(荊山群變質(zhì)程度較高),而粉子山群所處地塊向上仰沖。該過(guò)程很難解釋粉子山群經(jīng)歷與荊山群同時(shí)代、且順時(shí)針的P-T-t軌跡(劉福來(lái)等,2015)。盡管在板塊碰撞造山過(guò)程中,上盤(pán)物質(zhì)可隨俯沖盤(pán)向下俯沖,但規(guī)模十分有限(Liuetal., 2014b, 2018;曹匯等,2016;李廣旭等,2016),與膠北大面積出露的粉子山群相矛盾(圖1)。

關(guān)于荊山群和粉子山群碎屑鋯石年齡一致,本文認(rèn)為可能還存在另一種解釋,二者沉積于同一陸塊的同一邊緣。根據(jù)粉子山群和荊山群的空間分布關(guān)系,推測(cè)膠北地體可能是向東南俯沖,形成分布在膠北地體東南部荊山群中的高壓麻粒巖,而變質(zhì)作用級(jí)別相對(duì)較低的粉子山群分布在荊山群西北(圖1)。該過(guò)程可以解釋粉子山群和荊山群變質(zhì)作用時(shí)代一致,均具有順時(shí)針P-T-t軌跡以及粉子山群大規(guī)模出露的問(wèn)題。如果膠-遼-吉帶(至少南端)由不同演化過(guò)程的地塊拼合而成,粉子山群和荊山群均含有膠北特征的年齡峰,支持它們可能都沉積于膠北地體一側(cè)。對(duì)比基底性質(zhì),膠北地體被認(rèn)為與華北克拉通南緣具有親緣性(謝士穩(wěn)等,2014,2015,2016;劉超輝和蔡佳,2017)。與膠北地體具有親緣性的荊山群經(jīng)歷了古元古代晚期的高壓麻粒巖相變質(zhì)作用,也支持膠北地體向東南俯沖的認(rèn)識(shí)。

6 結(jié)論

(1)在小宋組黑云斜長(zhǎng)變粒巖(JD1571)與兩件張格莊組大理巖(JD1592、JD1598)的13個(gè)變質(zhì)邊中獲得了1842～1877Ma的變質(zhì)年齡,指示粉子山群古元古代晚期變質(zhì)作用的時(shí)代為1.88～1.84Ga,與荊山群變質(zhì)作用時(shí)代一致。

(2)根據(jù)前人研究結(jié)果,結(jié)合本次研究獲得的2.2～2.1Ga的碎屑鋯石、1.88～1.84Ga的變質(zhì)年齡和區(qū)域的變質(zhì)時(shí)代,除萊州-昌邑地區(qū)分布的含有鐵建造的層位應(yīng)解體為新太古代表殼巖外,粉子山群主體應(yīng)沉積于2.1～1.9Ga。

(3)粉子山群碎屑鋯石的年齡峰和εHf(t)值與膠北地區(qū)早前寒武紀(jì)巖漿巖的一致性表明其碎屑物質(zhì)很可能來(lái)自膠北地體早前寒武紀(jì)巖漿巖。值得注意的是,巨屯組樣品JD1516中約17%(6顆)的鋯石具有明顯偏低的εHf(t)值,可能由早期巖漿巖部分熔融而成,這也暗示膠北新太古代晚期不僅發(fā)生大規(guī)模的初生地殼生長(zhǎng),還存在早期地殼的重熔。

(4)粉子山群和荊山群碎屑鋯石年齡分布特征基本一致,均含有膠北地體特征的年齡峰(～2.7Ga和～2.9Ga),結(jié)合二者的空間分布、一致的變質(zhì)作用時(shí)代以及順時(shí)針的P-T-t軌跡,我們推測(cè)粉子山群和荊山群可能均沉積于膠北地體同側(cè),并隨膠北地體向東南俯沖。

致謝感謝兩位匿名審稿專(zhuān)家對(duì)文章提出的寶貴意見(jiàn),使本文認(rèn)識(shí)更加深刻。