杜利林, 楊崇輝, 路增龍, 趙 磊, 耿元生, 曹光躍,第五春榮, 郭春麗, 侯可軍

1)中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所, 北京 100037; 2)中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所, 北京 100029;

3)西北大學地質(zhì)系, 大陸動力學國家重點實驗室, 陜西西安 710069; 4)中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

五臺山蔣村地區(qū)四集莊組
——對滹沱群時代的再限定

杜利林1), 楊崇輝1), 路增龍1), 趙 磊2), 耿元生1), 曹光躍1),第五春榮3), 郭春麗4), 侯可軍4)

1)中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所, 北京 100037; 2)中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所, 北京 100029;

3)西北大學地質(zhì)系, 大陸動力學國家重點實驗室, 陜西西安 710069; 4)中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

滹沱群是華北最典型的古元古界地層之一, 限定其時代對建立早期地層年代格架和探討華北早前寒武紀地質(zhì)演化過程意義重大。本文對五臺山地區(qū)蔣村鎮(zhèn)附近的滹沱群地層進行了詳細研究, 從與蔣村礫巖中石英斑巖礫石相同的基巖中選取了 2件石英斑巖樣品, 并獲得其鋯石 U-Pb年齡結(jié)果分別為(2166±17) Ma和(2138±17) Ma。據(jù)此, 限定蔣村地區(qū)碎屑沉積巖時代應小于2138 Ma。結(jié)合四集莊組底部發(fā)育厚層的礫巖和區(qū)域內(nèi)2.2~2.1 Ga巖漿事件, 我們進一步認為滹沱群底界年齡為~2.2 Ga。由于滹沱群豆村亞群和東冶亞群經(jīng)歷了同期褶皺變形作用, 而侵入于蔣村四集莊組未變形正長花崗巖脈的鋯石 U-Pb年齡結(jié)果為(1816±18) Ma。因此, 本文限定豆村亞群、東冶亞群的時代為2.2~1.82 Ga。石英斑巖中鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果為176Lu/177Hf為 0.000717~0.002239,176Hf/177Hf為 0.281399~0.281563, 其176Hf/177Hfi為0.281315~0.281496和 εHf(t)為–3.37~4.11, 變化范圍較大, 初步認為其源自于新太古代早期上地殼的部分熔融并有地幔物質(zhì)添加。

五臺山; 蔣村; 滹沱群; 石英斑巖; 鋯石U-Pb年齡

地層是地質(zhì)歷史發(fā)展的真實記錄(王澤九等, 2014), 因而地層時代的準確限定對于構(gòu)建合理的地層年代格架和編制精確的地層年表意義重大。對于顯生宙含化石地層和(或)含有可用于測年的火山巖地層來說, 準確獲得并限定地層的時代并不十分困難。但對于一些無化石記錄、不發(fā)育中酸性火山巖的前寒武紀啞地層來說, 獲得地層時代十分困難。近年來, 通過沉積地層中碎屑鋯石與相關(guān)侵入(脈)體的地質(zhì)關(guān)系間接限定早期地層時代已取得了一些重要進展(杜利林等, 2003, 2011, 2013; 和政軍等, 2011a, b; 李懷坤等, 2011; Wan et al., 2003, 2010; Sun et al., 2008; Diwu et al., 2010; Liu et al., 2011; Peng et al., 2012a)。滹沱群作為華北保留最好的古元古界地層, 其形成時代一直未能很好地限定。而該套地層時代的確定, 對建立華北前寒武紀地層格架和探討華北早期地質(zhì)演化歷史具有重要意義。因此, 本文擬通過對與五臺山地區(qū)蔣村四集莊組礫巖中石英斑巖礫石成分相同的石英斑巖基巖和侵入地層中的正長花崗巖脈進行鋯石 U-Pb定年, 對滹沱群底界年齡和沉積時代做進一步的限定。

華北克拉通古元古界地層廣泛分布, 出露于五臺地區(qū)的滹沱群是其中最具代表性的地層之一。這套地層主要分布于五臺山南坡臺懷—四集莊(士集)一線以南, 石咀—定襄一線以北, 東起臺山河上游,西至原平奇村一帶。此外, 在五臺山北坡代縣灘上到原平白石、繁峙縣中臺等地也有少量分布?？偯娣e約1700 km2(圖1A; 白瑾, 1986)。滹沱群呈角度不整合覆蓋于新太古代五臺群和 TTG片麻巖之上,自下而上被劃分為豆村亞群、東冶亞群和郭家寨亞群(白瑾, 1986; 田永清, 1991; 苗培森, 1999; 郭進京等, 2011; 杜利林等, 2011; Du et al., 2012)。豆村亞群主體為礫巖、砂巖、板巖夾碳酸鹽巖, 頂部青石村組出現(xiàn)標志性的玄武巖; 東冶亞群下部為紫紅色砂板巖, 其上以碳酸鹽巖為主, 以普遍發(fā)育疊層石為特征, 中部河邊村組頂部出現(xiàn)厚層的玄武巖;上部郭家寨亞群出現(xiàn)粉砂巖、砂巖、礫巖組合?？傮w上, 滹沱群呈樞紐南西向傾伏的復式向斜構(gòu)造(白瑾, 1986; 苗培森等, 1999; 郭進京等, 2011), 其西北翼以豆村亞群為主, 而東南翼以東冶亞群為主。東南翼可能由于中元古界—古生界地層覆蓋而下部地層出露較少, 豆村亞群分布僅局限于定襄縣蔣村鎮(zhèn)和河邊村(現(xiàn)為河邊鎮(zhèn))一帶(圖1A, B)。

圖1 滹沱群分布簡圖及剖面圖Fig.1 Sketch map of the distribution of the Hutuo Group and the studied section

近年來的研究資料不斷揭示, 滹沱群沉積時代可能始于古元古代中期, 其底界年齡應為~2.2 Ga(杜利林等, 2011; Du et al., 2010, 2012), 而非古元古代早期(伍家善等, 1986; 王汝錚, 1997)或太古代末期(Li and Kusky, 2007)。但現(xiàn)有研究資料對滹沱群時代的約束多限于滹沱群復式向斜西北翼(杜利林等, 2011; Du et al., 2010, 2012; Liu et al., 2011), 而對東南翼的滹沱群底部地層缺乏研究。因此, 從客觀分析, 對于滹沱群的時代限定還缺少總體的認識。而對蔣村一帶滹沱群底部地層進行研究,并結(jié)合已有的資料, 可以對滹沱群底界及時限提供更為全面、客觀的認識。

圖2 蔣村地區(qū)四集莊組野外照片F(xiàn)ig.2 Outcrop photographs of Sijizhuang Formation in Jiangcun, Wutai Mountain

定襄縣蔣村鎮(zhèn)一帶出露有一套含礫巖的滹沱群地層, 1:20萬《盂縣幅》將該套地層命名為蔣村組(地質(zhì)部山西省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)隊, 1966), 可以與滹沱群底部的四集莊組地層對比。1:25萬《忻州幅》進一步將該套地層命名為四集莊組(山西省地質(zhì)調(diào)查院, 2002), 屬滹沱群底部地層。本次工作對該套地層進行了較詳細的野外地質(zhì)調(diào)查, 具體地層層序見剖面(圖1C)。蔣村一帶出露的滹沱群地層中也保留有斜層理和交錯層理等原生沉積構(gòu)造(圖 2a), 可以清晰地指示上下層序關(guān)系。該套地層整體呈現(xiàn)南老北新特征, 并已發(fā)生倒轉(zhuǎn)。巖性以變質(zhì)砂礫巖(含礫砂巖)為主, 局部夾礫巖層, 頂部見千枚巖和礫巖(圖 1C)。在蔣村礫巖中, 礫石以石英巖為主, 呈圓狀-次圓狀(圖 2b), 砂質(zhì)膠結(jié)。同時, 在該礫巖中可見少量的 BIF(圖 2b)和千枚巖礫石(圖 2c)。最為特殊的是, 在蔣村礫巖中出現(xiàn)許多石英斑巖礫石(圖2b, d), 該礫石呈棱角狀-次棱角狀, 具有近源沉積特征。該類斑巖礫石呈磚紅色, 其中斑晶主要為石英, 含量＜10%(圖2b, d), 局部見少量長石斑晶。這種礫石在殿頭(四集莊)、上王全莊和灘上等四集莊組礫巖典型分布區(qū)并未見報道。在蔣村附近, 可見與該石英斑巖礫石結(jié)構(gòu)和礦物組成完全相同的基巖出露。在1:20萬《盂縣幅》中, 該巖石被劃歸五臺群地層, 而1:25萬《忻州幅》將其歸為新太古代石英斑巖侵入體。石英斑巖與滹沱群砂礫巖的關(guān)系已經(jīng)歷后期的改造而呈構(gòu)造接觸關(guān)系(圖 2e)。石英斑巖露頭上呈磚紅色, 斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶主要為石英,含量5%~8%, 局部含少量鉀長石斑晶, 基質(zhì)為微晶石英和長石。另外, 本次工作在砂礫巖中還發(fā)現(xiàn)一條寬約8~10 m的未變形正長花崗巖脈斜切地層(圖2f)。正長花崗巖脈也呈磚紅色, 塊狀構(gòu)造, 中-細粒結(jié)構(gòu), 主要組成礦物為鉀長石(60%~65%)和石英(25%~30%), 同時含有少量的白云母。

文本采集了 2個石英斑巖樣品(HT58-3和HT66-3)和1個正長花崗巖脈(HT59-2)樣品, 通過對其進行鋯石 U-Pb年齡測試, 共同限定區(qū)域內(nèi)滹沱群底界年齡和沉積時代。另外, 對其中 1件石英斑巖樣品(HT58-3)完成了鋯石 Lu-Hf同位素分析, 并對該巖石的成因進行了初步探討。

1 分析方法

鋯石 U-Pb年齡測定在西北大學大陸動力學國家重點實驗室完成, 具體測試方法和流程見Diwu等(2011)。將德國 MicroLas公司生產(chǎn)的GeoLas 200M型193nmArF準分子激光器與ICP-MS儀器連接。ICP-MS為美國Agilent公司生產(chǎn)的Agilent7500a。采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣。激光束斑直徑為32 μm, 頻率為6 Hz時, 用美國國家標準技術(shù)研究院的人工合成硅酸鹽玻璃NIST SRM610進行儀器最佳化, 使儀器達到最大的靈敏度(238U靈敏度>460 cps/×10-6)、最小的氧化物產(chǎn)率(ThO/Th<1%)。激光采樣方式為單點剝蝕。ICP-MS數(shù)據(jù)采集模式為 Time-resolved Analysis, 采用每個質(zhì)量峰采集一點的跳峰方式, 單點滯留時間分別設(shè)定為6 ms(Si、Ti、Nb、Ta及REE)、20 ms(204Pb、206Pb、207Pb及208Pb)和10 ms(232Th、238U)。每個分析點的氣體背景采集時間為20 s, 信號采集時間為40 s。數(shù)據(jù)處理采用GLITTER(ver 4.0)程序,207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U(235U=238U/137.88),208Pb/232Th的比值采用標準鋯石 91500為外部標準進行校正。元素濃度計算以 Si為內(nèi)標, 采用NIST610為外標。鋯石諧和圖采用 Isoplot程序(Ludwig, 2000)。

鋯石 Lu-Hf同位素分析在中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所MC-ICP-MS實驗室完成。分析儀器為德國GeoLas 200M型193 nmArF準分子激光剝蝕系統(tǒng)和美國 Bruker公司生產(chǎn)的 Bruker aurora M90 ICP-MS, 分析方法和流程參見侯可軍等(2007)。分析過程中, 激光束斑直徑為60 μm或44 μm, 信號采集時間為26.2 s。為消除176Lu和176Yb對176Hf的質(zhì)量干擾, 利用176Lu/175Lu=0.02658和176Yb/172Yb= 0.5887(Chu et al., 2002)進行質(zhì)量干擾校正。利用179Hf/177Hf＝0.7325對 Lu同位素比值進行指數(shù)歸一化質(zhì)量歧視校正, 采用173Yb/172Yb=1.35274對Yb同位素比值進行指數(shù)歸一化質(zhì)量歧視校正(Wu et al., 2006; 侯可軍等, 2007)。實驗過程中, GJ-1鋯石作為參考標準鋯石, 23個GJ-1標準鋯石的176Hf/177Hf平均值為 0.282006±8, 與 Elhlou等(2006)的分析結(jié)果0.282013±19在誤差范圍內(nèi)一致。

2 分析結(jié)果

2.1 鋯石U-Pb年齡

2.1.1 石英斑巖

石英斑巖鋯石主要呈柱狀、粒狀, 粒度多為100~150 μm。通常柱面發(fā)育, 而錐面不發(fā)育。陰極發(fā)光圖像中, 多數(shù)鋯石發(fā)育震蕩環(huán)帶, 具有巖漿鋯石特征。

對于 HT58-3石英斑巖樣品, 我們選擇了其中21粒鋯石進行 U-Pb同位素測試, 其中分析結(jié)果見表1。鋯石U、Th含量分別為20×10-6~102×10-6和15×10-6~94×10-6, Th/U比值為0.46~1.0(表1)。在鋯石U-Pb年齡諧和圖中, 除一個分析點(14)具有鉛丟失外, 其余測點都位于諧和線上或附近(圖 3a)。20個 分 析 點 獲 得207Pb/206Pb加 權(quán) 平 均 年 齡 為(2166±17) Ma(MSWD=0.31)。

從另一個石英斑巖樣品(HT66-3)選擇了 29粒鋯石完成了U-Pb同位素分析, 具體結(jié)果見表1。鋯石U、Th含 量 分 別 為20×10-6~162×10-6和15×10-6~356×10-6, Th/U比值為0.61~3.23(表1)。根據(jù)鋯石U-Pb年齡結(jié)果分析(圖3b), 部分測試結(jié)果位于諧和線上, 還有一部分具有較強烈的鉛丟失。所有分析點擬合的不一致線上交點年齡為(2147±17) Ma, 而利用19個位于諧和線上的分析結(jié)果 獲 得207Pb/206Pb加 權(quán) 平 均 年 齡 結(jié) 果 為(2138±17) Ma(MSWD=0.85), 與上交點年齡在誤差范圍一致。

通過兩個石英斑巖的鋯石 U-Pb年齡結(jié)果, 本文可以限定該巖體的時代為2138~2166 Ma。

2.1.2 正長花崗巖脈

正長花崗巖脈(HT59-2)鋯石多呈短柱狀, 少數(shù)為粒狀和長柱狀, 粒度多為100~200 μm。通常保留較好的巖漿鋯石晶面。陰極發(fā)光圖像中, 鋯石普遍發(fā)育韻律環(huán)帶, 顯示巖漿鋯石特征。

從該樣品鋯石中選擇了30粒鋯石進行了U-Pb同位素年齡測試。鋯石的 U、Th含量分別為25×10-6~165×10-6和 18×10-6~83×10-6, Th/U 比值為0.36~1.77(表2)。在鋯石U-Pb年齡諧和圖中, 多數(shù)分析點位于諧和線上, 個別分析結(jié)果具有較強烈的鉛丟失(圖 3c)。去除強烈鉛丟失和年齡偏低或偏高的分析點外, 其余18個測點獲得207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡結(jié)果為(1816±18) Ma(MSWD=0.2), 應代表正長花崗巖脈的侵位年齡。

表1 蔣村地區(qū)石英斑巖 LA-ICMPS 鋯石U-Pb 年齡分析Table 1 LA-ICPMS zircon U-Pb analyses of quartz porphyries in Jiangcun area

續(xù)表1

表2 蔣村地區(qū)正長花崗巖脈 LA-ICPMS 鋯石U-Pb 年齡分析Table 2 LA-ICPMS zircon U-Pb analyses of syenogranite vein in Jiangcun area

表3 蔣村地區(qū)石英斑巖 La-MC-ICPMS 鋯石Lu-Hf 同位素分析Table 3 La-MC-ICPMS zircon Lu-Hf isotopic analyses of quartz porphyry in Jiangcun area

圖3 石英斑巖和正長花崗巖脈鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3 U-Pb concordia diagrams of zircon from quartz porphyries and syenogranite vein

2.2 鋯石Lu-Hf同位素

對已完成鋯石U-Pb同位素分析的HT58-3樣品進行了Lu-Hf同位素測試, 結(jié)果見表3。176Lu/177Hf為0.000717~0.002239,176Hf/177Hf為0.281399 ~0.281563。利用每個鋯石年齡結(jié)果(有鉛丟失的分析點14用 2166 Ma)對應點計算后獲得176Hf/177Hfi為 0.281315~0.281496, εHf(t)為–3.37~4.11; 單階段和兩階段模式年齡分別為 2398~2661 Ma和2453~2786 Ma(表3)。

3 討論

3.1 滹沱群底界與時代限定

滹沱群是中國早前寒武紀關(guān)鍵地層之一, 因而限定其時代對建立華北古元古代地層年代格架、探討華北早期地質(zhì)演化過程具有重要意義。伍家善等(1986)首次從青石村組變質(zhì)玄武巖中獲得單顆粒鋯石 U-Pb年齡為(2366+103/–94) Ma, 同時王汝錚(1997)也報道青石村組和河邊村組中分別獲得(2450±10) Ma和(2400±20) Ma的年齡。這些結(jié)果指示滹沱群形成時代應為古元古代早期。而李江海等(2006)根據(jù)侵入于四集莊組—大石嶺組中西溝花崗巖的時代((2514±22) Ma, 白瑾等, 1992), 提出豆村亞群的沉積時代應早于(2514±22) Ma。但從滹沱群變質(zhì)玄武安山巖和砂、礫巖鋯石年齡資料綜合限定,滹沱群的初始沉積時代可能在~2.2 Ga(Wilde et al., 2003; Du et al., 2010, 2012; 杜利林等, 2011; Liu et al., 2011)。

本文野外工作中發(fā)現(xiàn), 蔣村地區(qū)的滹沱群地層主體為砂礫巖或含礫砂巖, 礫巖分布較為局限, 與礫巖為主的典型四集莊組下部地層有很大差別。因此, 本文認為, 蔣村地區(qū)的碎屑巖可能相當于豆村亞群四集莊組上部(或南臺組下部?)層位。本次獲得兩個石英斑巖樣品的年齡結(jié)果為(2138±17) Ma和(2166±17) Ma, 可以限定該套地層的沉積時代應小于2138 Ma。該結(jié)果與七圖附近四集莊組中玄武安山巖的鋯石U-Pb年齡結(jié)果((2140±14) Ma; Du et al., 2010)相近?？紤]滹沱群底部存在厚層的礫巖, 同時結(jié)合區(qū)域內(nèi)發(fā)育2.2~2.1 Ga的巖漿事件, 我們進一步認為滹沱群的底界應為~2.2 Ga。

由于滹沱群主體為沉積巖, 其時代的限定存在很大困難。杜利林等(2011)通過滹沱群不同亞群中砂巖碎屑鋯石年齡結(jié)果, 同時結(jié)合郭家寨亞群和下伏東冶亞群的角度不整合關(guān)系, 認為豆村亞群和東冶亞群與郭家寨亞群可能代表不同的地質(zhì)過程。郭家寨亞群沉積時代可能在 1.95 Ga之后, 與華北的最終克拉通化過程有關(guān)。由于東冶亞群上部以碳酸鹽巖為主, 因而其頂界時代難以限定(杜利林等,2011)。Liu等(2011)根據(jù)東冶亞群建安村組中 1粒碎屑鋯石年齡結(jié)果為 1877 Ma, 限定東冶亞群中上部(該文稱為上東冶亞群)和郭家寨亞群的時代為1.88 Ga之后。根據(jù)已有資料和我們詳細的野外調(diào)查發(fā)現(xiàn), 滹沱群豆村亞群和東冶亞群共同發(fā)生過一期褶皺變形作用, 而建安村組和下伏河邊村組之間為平行不整合關(guān)系。從巖性分析, 河邊村組與建安村組主體以白云巖為主, 同時發(fā)育有大量疊層石。所以, 我們推測兩者的沉積環(huán)境相似, 之間的不整合面并非大的構(gòu)造間斷面。因此, 將建安村組與下伏地層分割, 而與上覆郭家寨亞群歸為同一時段是明顯不合適的。本文發(fā)現(xiàn), 侵入于蔣村四集莊組中的正長花崗巖脈并未發(fā)生變形, 呈塊狀構(gòu)造, 顯然其侵位于豆村和東冶亞群變形之后。因此, 本文可以進一步限定豆村和東冶亞群的時代可能為 2.2~ 1.82 Ga之間, 其變質(zhì)變形應發(fā)生于1.82 Ga之前。由于郭家寨亞群與下伏地層的構(gòu)造變形明顯不同,但其與正長花崗巖脈之間無直接關(guān)系, 難以確定兩者的先后, 因而也無法對郭家寨亞群時代做進一步的約束。

3.2 石英斑巖成因與區(qū)域2.2~2.0 Ga巖漿巖

石英斑巖樣品(HT58-3)鋯石εHf(t)變化范圍較大(–3.37~4.11), 表明巖漿源區(qū)可能存在地殼和地幔兩種端元組分或由新太古代—古元古代不同時代的地殼物質(zhì)組成。在εHf(t)與鋯石207Pb/206Pb年齡相關(guān)圖中(圖4), 所有的分析點基本位于2.8 Ga上地殼和虧損地幔演化線之間; 同時, 五臺地區(qū)缺少古元古代早期的巖石記錄。因此, 我們推測石英斑巖很可能是具有新太古代早期源區(qū)特征的上地殼巖石發(fā)生部分熔融, 同時有大量虧損地幔物質(zhì)的加入形成的。區(qū)域上, 同期基性火山巖的存在也為石英斑巖殼-?；旌铣梢蛱峁┝俗糇C(杜利林等, 2009; Du et al., 2010)。

五臺地區(qū)2.2~2.0 Ga巖漿巖分布較廣。最早報道的王家會粉色相花崗巖和大洼梁花崗巖時代分別為(2117±18) Ma(王凱怡等, 2000)和(2176±12) Ma(王凱怡和Wilde, 2002)。Du等(2013)獲得黃金山花崗斑巖的年齡結(jié)果為((2137±9) Ma)。此外, 區(qū)域內(nèi)同期的酸性侵入體還有蓮花山花崗巖(杜利林等未發(fā)表資料)。一些學者認為這些巖體為非造山性質(zhì)的花崗巖(王凱怡等, 2000; 牛向龍和李江海, 2006; Du et al., 2013), 而一些研究認為可能與碰撞后伸展向擠壓轉(zhuǎn)變的過程有關(guān)(王月然等, 2005)。從現(xiàn)有的資料來看, 2.2~2.0 Ga巖漿巖在華北克拉通“中部帶”(孫大中等, 1991; 于津海等, 1997; 耿元生等, 2000, 2006; 楊崇輝等, 2011; 趙瑞幅等, 2011; 杜利林等, 2012; 李寧波等, 2013; Zhao et al., 2002, 2008; Wang et al., 2010; Zhang et al., 2011; Huang et al., 2012; Liu et al., 2012; Peng et al., 2012b; Zhou et al., 2014)、“東部陸塊”(除魯西地區(qū))和“西部陸塊”(文獻略)出露非常廣泛。但對該期事件性質(zhì)爭議很大,有待于進行更細致深入的研究。

圖4 石英斑巖鋯石207Pb/206Pb年齡與εHf(t)關(guān)系圖解Fig.4 Plots of zircon207Pb/206Pb ages versus εHf(t) in quartz porphyry

4 結(jié)論

在蔣村地區(qū)獲得與礫巖中石英斑巖礫石完全相同的 2個石英斑巖年齡結(jié)果為(2166±17) Ma和(2138±17) Ma, 間接限定蔣村四集莊組形成年齡應小于2138 Ma。結(jié)合四集莊組底部發(fā)育厚層的礫巖和區(qū)域內(nèi)2.2~2.1 Ga巖漿巖, 本文進一步限定滹沱群初始沉積時代為~2.2 Ga。侵入于蔣村碎屑巖中的正長花崗巖脈年齡為(1816±18) Ma。結(jié)合滹沱群豆村亞群和東冶亞群整體經(jīng)歷了同期褶皺變形作用,本文限定豆村和東冶亞群的時代為2.2~1.82 Ga, 其變質(zhì)變形應早于1.82 Ga。石英斑巖鋯石Hf同位素結(jié)果表明, 其主要為新太古代早期上地殼巖石部分熔融, 并有大量地幔物質(zhì)添加。

致謝:實驗過程中, 西北大學大陸動力學國家重點實驗室柳小明老師和弓化棟給予了很多幫助, 中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所博士研究生周新勝協(xié)助完成分析工作。兩位審稿專家對初稿提出了非常寶貴的修改建議。在此表示衷心感謝！

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China (No.41172171), China Geological Survey (No.12120114021501) and China Scholarship Council (No.201409110015).

白瑾, 王汝錚, 郭進京.1992.五臺山早前寒武紀重大地質(zhì)事件及其年代[M].北京: 地質(zhì)出版社.

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The Sijizhuang Formation at Jiangcun Area of Wutai Mountains: Further Constraints on the Age of the Hutuo Group

DU Li-lin1), YANG Chong-hui1), LU Zeng-long1), ZHAO Lei2), GENG Yuan-sheng1), CAO Guang-yue1), DIWU Chun-rong3), GUO Chun-li4), HOU Ke-jun4)
1) Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 2) Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029; 3) State Key Laboratory of Continental Dynamics, Department of Geology, Northwest University, Xi'an, Shaanxi 710069; 4) Institute of Mineral Resource, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037

The Hutuo Group is one of the classic Paleoproterozoic strata in North China, and its age is important for building the stratigraphy framework and investigating the early Precambrian evolution process in the North China Craton.In this paper, we probed into the stratigraphy of Hutuo Group at Jiangcun, Wutai Mountains area, and obtained the zircon U-Pb ages of (2166±17) Ma and (2138±17) Ma from two quartz porphyries, which are identical with the ages of quartz porphyry pebbles in conglomerates of the Hutuo Group.Therefore, we infer that the clastic rocks in Jiangcun were deposited after 2138 Ma.Considering the distribution of a large amount of conglomerates at the base of Sijizhuang Formation and the existence of 2.2~2.1 Ga magmatism in WutaiMountains area, we further deduce that the initial deposition of Hutuo Group took place at ca.2.2 Ga.In combination with the fact that Doucun and Dongye Subgroups underwent the similar deformation, and undeformed syenogranite vein of 1816±18Ma intruded into the Sijizhuang Formation, we hold that the deposition age of Doucun and Dongye Subgroup should be 2.2~1.82 Ga.A sample of quartz porphyry yielded the zircon176Lu/177Hf of 0.000717~0.002239 and176Hf/177Hf of 0.281399~0.281563.Based on the large variation of176Hf/177Hfiand εHf(t) in zircons, we propose that the quartz porphyry mainly originated from the upper crust with the addition of the depleted mantle.

Wutai Mountain; Jiangcun; Hutuo Group; quartz porphyry; zircon U-Pb ages

P534.3; P597.1

A

10.3975/cagsb.2015.05.09

本文由國家自然科學基金項目(編號: 41172171)、中國地質(zhì)調(diào)查項目(編號: 12120114021501)、全國地層委員會項目(編號: 1212011120142)和國家留學基金(編號: 201409110015)聯(lián)合資助。

2015-05-03; 改回日期: 2015-06-17。責任編輯: 閆立娟。

杜利林, 男, 1973年生。研究員。主要從事早前寒武紀地質(zhì)研究。通訊地址: 100037, 北京阜外百萬莊26號中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所。電話: 010-68999709。E-mail: dulilin7310@cags.ac.cn。