王惠初 苗培森 康健麗 任云偉 張家輝 李建榮 相振群 肖志斌

1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 3001702. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局前寒武紀(jì)地質(zhì)研究中心，天津 3001703. 山西省地質(zhì)調(diào)查院，太原 030006

呂梁山區(qū)是華北克拉通經(jīng)典的前寒武紀(jì)變質(zhì)巖出露地區(qū)，在我國(guó)的前寒武紀(jì)研究中有著重要地位，著名的“呂梁運(yùn)動(dòng)”在這里命名，倍受前寒武紀(jì)地質(zhì)研究者所關(guān)注。呂梁地區(qū)前寒武紀(jì)巖石組成復(fù)雜，前人多稱之為呂梁變質(zhì)雜巖。大地構(gòu)造上位于“中部造山帶”中段西緣(圖1b, Zhaoetal., 2005)。呂梁變質(zhì)雜巖由多期次的變質(zhì)花崗質(zhì)侵入體和變質(zhì)火山-沉積地層組成，變質(zhì)花崗質(zhì)侵入體可以劃分為新太古代TTG片麻巖(殘留)、古元古代早期的蓋家莊期花崗巖(～2.37Ga)、古元古代中期的赤堅(jiān)嶺雜巖(2.2～1.9Ga)及古元古代晚期的關(guān)帝山花崗巖(云中山花崗巖，～1.8Ga)(耿元生等, 2000, 2003, 2006; Zhaoetal., 2008; Liuetal., 2012; 杜利林等, 2012; Santoshetal., 2015)。變質(zhì)地層則包括界河口群、呂梁群、野雞山群/嵐河群及黑茶山群等(圖1)。

分布于呂梁山區(qū)西側(cè)的界河口群(圖1)，早期被認(rèn)為是呂梁山區(qū)最老的沉積地層，時(shí)代歸屬于中太古代(山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989; 武鐵山, 1997; 表1)。界河口群主要由富鋁片麻巖-變質(zhì)砂巖-大理巖等組成，(高)角閃巖相變質(zhì)，富鋁片麻巖中常見(jiàn)含石墨，與孔茲巖系類似(吳昌華等, 1997; 萬(wàn)渝生等, 2000)。最近幾年從界河口群中解體出一些花崗質(zhì)侵入體，從這些花崗質(zhì)侵入體中獲得的鋯石U-Pb年齡為2.2～2.0Ga(Zhaoetal., 2008; 杜利林等, 2012; Santoshetal., 2015及筆者資料)，界河口群碎屑鋯石年齡譜也顯示存在大量2.3～1.9Ga的碎屑鋯石(萬(wàn)渝生等, 2000; Xiaetal., 2009; 劉超輝等, 2013; 田輝等, 2014; Santoshetal., 2015)，界河口群歸屬于古元古代已基本達(dá)成共識(shí)。

嵐河群、野雞山群和黑茶山群從東到西以三個(gè)各不相連的構(gòu)造片體分布于呂梁山區(qū)，其中嵐河群不整合在呂梁群和赤堅(jiān)嶺雜巖之上；野雞山群則夾于界河口群與赤堅(jiān)嶺雜巖之間，局部保存有與赤堅(jiān)嶺雜巖的不整合覆蓋關(guān)系；黑茶山群則局限在黑茶山頂部，與界河口群呈構(gòu)造(斷層)接觸(圖1)，三個(gè)群均歸屬古元古代，但它們之間的是否存在新老關(guān)系卻一直存在爭(zhēng)論。《山西省巖石地層》(武鐵山, 1997)將其與五臺(tái)山區(qū)滹沱群相對(duì)比，嵐河群、野雞山群和黑茶山群分別對(duì)應(yīng)于豆村亞群、東冶亞群和郭家寨亞群。張建中等(1997)在1:5萬(wàn)蓋家莊幅、馬坊幅區(qū)調(diào)工作基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)前人所建立的野雞山群以變質(zhì)基性火山巖為核，向斜兩翼巖性差異較大；嵐河群在寶塔山一帶呈倒轉(zhuǎn)向斜產(chǎn)出，且發(fā)育兩層基性火山巖；通過(guò)全區(qū)地層剖面分析、對(duì)比，認(rèn)為古元古界黑茶山群、野雞山群和嵐河群并非上下疊置關(guān)系，而是側(cè)向相變關(guān)系。

分布于呂梁山區(qū)中部的呂梁群以其豐富的鐵礦資源和重要的大地構(gòu)造位置而為眾多地質(zhì)學(xué)家所關(guān)注，但對(duì)其形成時(shí)代以及形成構(gòu)造背景長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議。在形成時(shí)代上，一種觀點(diǎn)認(rèn)為呂梁群屬新太古界，巖性可與五臺(tái)地區(qū)的五臺(tái)群高凡亞群對(duì)比(徐朝雷和徐友華, 1985; 張齊春等, 1988; 山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989; 武鐵山, 1997)。因此，學(xué)者認(rèn)為可用呂梁群上部火山巖的年齡來(lái)限定五臺(tái)群及呂梁群的頂界面，并根據(jù)2470Ma的Sm-Nd全巖等時(shí)線年齡值，確定五臺(tái)群以及呂梁群都形成于太古宙(張齊春等, 1988)，并把呂梁群的變質(zhì)作用歸結(jié)為五臺(tái)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。另一種觀點(diǎn)則把呂梁群歸屬于古元古代(Zhuetal., 1988; 于津海等, 1997a, b; 耿元生等, 2000)。20世紀(jì)80年代，主要依據(jù)呂梁群底部的鐵礦類型與世界上典型礦床對(duì)比以及變質(zhì)程度較淺的特點(diǎn)，將其歸屬于古元古代，但缺乏相應(yīng)的年代學(xué)依據(jù)。于津海等(1997b)在呂梁群上部的近周營(yíng)組基性火山巖和杜家溝組變流紋巖中首次獲得2051Ma和2099Ma的鋯石U-Pb年齡，據(jù)此認(rèn)為呂梁群火山巖形成于2100Ma左右。耿元生等(2000)報(bào)道了近周營(yíng)組基性火山巖所夾變質(zhì)火山凝灰?guī)r的微量鋯石化學(xué)法年齡為2360±95Ma和該組斜長(zhǎng)角閃巖的全巖Sm-Nd等時(shí)線年齡為2351±56Ma，也將呂梁群置于古元古代。近幾年，多位學(xué)者對(duì)呂梁群基性火山巖和變質(zhì)碎屑巖進(jìn)行年代學(xué)研究工作，獲得基性火山巖的鋯石U-Pb年齡集中在～2.18Ga(Liuetal., 2012, 2014a; 趙嬌等, 2017)。袁家村組中的沉積變質(zhì)型鐵礦床被認(rèn)為屬于蘇必利爾湖型鐵建造(沈其韓, 1998; 沈保豐等, 2005, 2010)，也是學(xué)術(shù)界多將呂梁群歸屬古元古代的重要原因。

關(guān)于呂梁群形成的構(gòu)造背景，先前的研究?jī)A向于陸內(nèi)裂谷或者大陸邊緣裂谷(于津海等, 1997a; 耿元生等, 2003)。近年來(lái)由于呂梁雜巖處于古元古代“中部造山帶”(Zhaoetal., 2005)，一些學(xué)者在研究了呂梁雜巖中的古元古代花崗巖和呂梁群近周營(yíng)組火山巖的地球化學(xué)性質(zhì)后認(rèn)為呂梁群形成于島弧或弧后盆地的構(gòu)造背景，約2.18～1.85Ga 期間可能發(fā)生了洋殼俯沖和碰撞事件(劉樹(shù)文等, 2009; Liuetal., 2012, 2014a, b; Zhaoetal., 2008; 杜利林等, 2012;趙嬌等, 2017)。

圖1 呂梁地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a)及其大地構(gòu)造位置(b, Zhao et al., 2005)

由于嵐河群與呂梁群存在角度不整合覆蓋關(guān)系，呂梁群與蓋家莊花崗巖的關(guān)系不協(xié)調(diào)。同時(shí)華北克拉通上的魯西濟(jì)寧鐵礦的形成時(shí)代被重新厘定為新太古代(王偉等, 2010; 萬(wàn)渝生等, 2012)，促使我們對(duì)呂梁袁家村鐵礦的形成時(shí)代也進(jìn)行反思。由此，作者等在寧家灣-蓋家莊一帶對(duì)呂梁群進(jìn)行了較詳細(xì)的野外調(diào)查，重點(diǎn)觀察了蓋家莊花崗巖與呂梁群的接觸關(guān)系和呂梁群中的基性侵入體。從寧家灣附近的變質(zhì)輝長(zhǎng)巖中獲得了～2.5Ga的巖漿鋯石年齡，為呂梁群的形成時(shí)代厘定提供了新證據(jù)。這不僅有助于解決呂梁群形成時(shí)代和構(gòu)造背景方面的爭(zhēng)議，而且對(duì)呂梁雜巖的形成演化乃至華北克拉通古元古代的構(gòu)造格局研究也具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

呂梁群最早由北京地質(zhì)學(xué)院山西實(shí)習(xí)大隊(duì)1961年創(chuàng)名，當(dāng)時(shí)稱為呂梁山群，僅指婁煩縣西川河以南角閃巖相變質(zhì)的片麻巖及其中的變質(zhì)沉積巖；1967～1972年山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)將呂梁群擴(kuò)大，以西老東新、北老南新的層序?yàn)榛A(chǔ)，共劃分出10個(gè)組，歸屬上太古界(山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì), 1972(1)山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì). 1972. 1:20萬(wàn)靜樂(lè)幅地質(zhì)圖及說(shuō)明書(shū))；1975年開(kāi)始的全國(guó)富鐵礦會(huì)戰(zhàn)，南京大學(xué)地質(zhì)系、天津冶金地質(zhì)研究所等科研、教學(xué)單位紛紛對(duì)呂梁群含鐵巖系開(kāi)展野外調(diào)查，發(fā)現(xiàn)裴家莊組石英巖交錯(cuò)層示頂構(gòu)造指示地層正倒與10組方案相反(張富生和朱金初, 1981)。1984年徐朝雷重新厘定呂梁山群層序，認(rèn)可南京大學(xué)東老西新的層序，并將它擴(kuò)展到南老北新上去，青楊溝組成為呂梁群的底部地層，呂梁群上部三個(gè)組劃入界河口群中，赤堅(jiān)嶺組改稱雜巖，使呂梁群地層由10個(gè)組減到6個(gè)組(徐朝雷和徐友華, 1985)；山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)(1992(2)山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì). 1992. 1:5萬(wàn)蓋家莊幅地質(zhì)圖及說(shuō)明書(shū))完成的1:5萬(wàn)蓋家莊幅認(rèn)為頂部杜家溝組為酸性淺成侵入體，寧家灣組亦為侵入成因片麻巖，同時(shí)將當(dāng)時(shí)的周家溝組與袁家村組等同，使呂梁群只保留了4個(gè)組：青楊溝組、袁家村組、裴家莊組及近周營(yíng)組。《山西省巖石地層》專題組在地層清理中確定呂梁群包括袁家村組-杜家溝組四個(gè)連續(xù)的地層組，加上層位不定的東水溝(巖)組、赤堅(jiān)嶺巖組(武鐵山, 1997)。1:25萬(wàn)岢嵐縣幅區(qū)調(diào)(山西省地質(zhì)調(diào)查院, 2004(3)山西省地質(zhì)調(diào)查院. 2004. 1:25萬(wàn)岢嵐縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告. 1-360)基本延用了1:5萬(wàn)蓋家莊幅(山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì), 1992)劃分方案(表1)。

表1 呂梁山區(qū)早前寒武紀(jì)巖石地層劃分沿革表

呂梁群主要分布于嵐縣的前祁家莊至婁煩的羅家岔一帶，在嵐縣的嵐城鎮(zhèn)附近也有少量出露(圖1)。為一套經(jīng)受中-低級(jí)變質(zhì)作用的含鐵碎屑巖-火山巖建造，主要由磁(赤)鐵石英巖、石英巖、千枚巖、綠泥鈉長(zhǎng)片巖、變質(zhì)粉砂巖等組成。整體呈向西南突出的弧形展布(圖1)，主體呈近南北走向、東老西新的倒轉(zhuǎn)層序產(chǎn)出(圖2)，巖層向東或北東傾斜，傾角變化較大，以中等傾角為主，局部陡傾(圖2b)；內(nèi)部褶皺構(gòu)造和韌性剪切帶發(fā)育。裴家莊組變質(zhì)碎屑巖中存在大量的原生沉積構(gòu)造(如交錯(cuò)層、粒序?qū)拥?指示地層倒轉(zhuǎn)。

圖2 呂梁蓋家莊地區(qū)地質(zhì)圖(a)和近周營(yíng)-車道坡地質(zhì)剖面(b)(據(jù)山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì), 1992修改)

1:25萬(wàn)岢嵐縣幅(山西省地質(zhì)調(diào)查院, 2004)根據(jù)巖石組合特征將呂梁群分為三個(gè)組，分別為：袁家村組、裴家莊組和近周營(yíng)組。

袁家村組：該組是呂梁山區(qū)主要工業(yè)鐵礦床的賦存層位，呈南北走向分布于寧家灣-寺頭-尖山一帶，下部與蓋家莊片麻狀花崗巖呈韌性斷層接觸，頂部與裴家莊組整合接觸；巖性主要為炭質(zhì)綠泥片巖、炭質(zhì)千枚巖、絹英片巖、菱鐵絹云綠泥片巖夾鐵英巖，具條帶狀、豆?fàn)?、紋層狀、鮞狀、交錯(cuò)層等原生沉積構(gòu)造。鐵礦建造在空間分布上受后期的褶皺構(gòu)造和剝蝕作用控制，受多期(至少是兩期)褶皺疊加(圖2b)。袁家村鐵礦雖然在地表總體呈南北向帶狀分布，但袁家村礦區(qū)和尖山礦區(qū)為早期褶皺的轉(zhuǎn)折端，因此礦層厚(疊加褶皺加厚)、礦層多(褶皺重復(fù))；而這兩個(gè)礦區(qū)之間的寺頭-寧家灣一帶因是早期褶皺的翼部，不僅礦層少、厚度薄，且不連續(xù)，呈透鏡狀產(chǎn)出。該組受后期改造影響，地層厚度不穩(wěn)定，中部厚度大，向南北兩端變薄至尖滅。鐵礦層位于該組頂部，與裴家莊組的底部石英巖呈整合接觸。

裴家莊組：巖性為含黃鐵礦千枚巖、含黃鐵礦變質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)千枚巖、變質(zhì)粉(細(xì))砂巖及含硬綠泥石絹云片巖、石英巖。該組以頂、底和中間發(fā)育三層石英巖為特征(圖2b)，具沖洗層理、波痕及粒序?qū)永淼仍练e構(gòu)造，為前濱沉積；向南變質(zhì)程度增高，出現(xiàn)含十字石二云片巖及含紅柱石二云片巖等，地層出露厚度達(dá)2000余米，其上與近周營(yíng)組呈整合接觸。

近周營(yíng)組：主要為一套發(fā)育氣孔、杏仁構(gòu)造的變質(zhì)基性火山巖，從北向南隨變質(zhì)程度的增高，巖性由含氣孔、杏仁的絹云綠泥片巖變?yōu)殁c長(zhǎng)陽(yáng)起片巖、鈉長(zhǎng)綠簾綠泥片巖，至羅家岔西的柳林寺一帶變成角閃片巖、斜長(zhǎng)角閃巖，局部夾有變質(zhì)凝灰質(zhì)火山巖。在近周營(yíng)西南的白化宇村附近見(jiàn)有炭質(zhì)千枚巖夾層，反映了基性噴發(fā)是多次完成的。近周營(yíng)組底部有一層不穩(wěn)定的變質(zhì)砂礫巖，礫石成分除大量石英巖外，尚有千枚巖、炭質(zhì)千枚巖，多為棱角狀，均來(lái)源于下伏地層?；鹕綆r厚度大于2000m。

呂梁群中最重要的礦產(chǎn)為沉積變質(zhì)型鐵礦，袁家村組鐵礦是呂梁山區(qū)最主要鐵礦層位，目前主要有袁家村、尖山兩個(gè)大型鐵礦，礦層厚達(dá)30～50m，礦體延伸可達(dá)700～800m；另有狐姑山鐵礦、東水溝鐵礦等中型鐵礦床，礦層厚4～10m，延伸約1km。

呂梁群為一缺失頂?shù)椎耐聘矘?gòu)造片體，東部與蓋家莊花崗巖呈韌性斷層接觸，其上被寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)地層角度不整合覆蓋；西部與古元古代石英斑巖(杜家溝變質(zhì)石英斑巖)呈韌性斷層接觸，其上被嵐河群角度不整合覆蓋，因后期構(gòu)造變形疊加，使嵐河群近直立產(chǎn)出(圖2b)；在嵐城水庫(kù)附近可見(jiàn)嵐河群變質(zhì)礫巖直接覆蓋在呂梁群絹云片巖之上。

分布在研究區(qū)(圖2a)東南部的蓋家莊花崗巖，1:5萬(wàn)蓋家莊幅區(qū)調(diào)將其從呂梁群地層中解體出來(lái)，厘定為新太古代晚期花崗巖(山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì), 1992)。耿元生等(2006)首次從中獲得2364±9Ma的鋯石U-Pb年齡，認(rèn)為其是呂梁山地區(qū)古元古代早期拉張階段的產(chǎn)物。此后多位研究者驗(yàn)證了蓋家莊花崗巖的形成時(shí)代為2.39～2.35Ga(Zhaoetal., 2008; 王璽, 2014; 趙嬌等, 2015; 龐菲等, 2019)，筆者從中也獲得了2350±14Ma的鋯石U-Pb年齡。蓋家莊花崗巖多認(rèn)為屬于“A”型花崗巖，產(chǎn)于伸展構(gòu)造背景(王璽, 2014; 趙嬌等, 2015); 龐菲等( 2019)則認(rèn)為蓋家莊(寧家灣)花崗巖屬于高分異I型花崗巖，可能形成于島弧構(gòu)造環(huán)境。

出露于研究區(qū)西部邊緣的石英斑巖，因遭受韌性變形而顯示出似流紋構(gòu)造，早先歸屬于呂梁群杜家溝組(表1)，稱之為“杜家溝組變質(zhì)流紋巖”，與近周營(yíng)組基性火山巖構(gòu)成雙峰式火山巖(于津海等, 1997a)。1:5萬(wàn)蓋家莊幅區(qū)調(diào)工作中，通過(guò)詳細(xì)的野外觀察將其厘定為石英斑巖侵入體(山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì), 1992; 表1)。劉樹(shù)文等(2009)也認(rèn)為呂梁群上部的流紋巖具有強(qiáng)烈的動(dòng)態(tài)重結(jié)晶的糜棱巖化特征和“σ”型、“δ”型長(zhǎng)石的眼球狀斑晶，說(shuō)明這些“流紋巖”不是變質(zhì)火山巖而是糜棱巖化的花崗巖。杜利林等(2012)對(duì)其研究后也認(rèn)為是淺成酸性侵入體，在弱變形域保存了較好的花崗結(jié)構(gòu)，稱之為杜家溝長(zhǎng)石斑巖，屬于A型花崗巖。于津海等(1997b)從中獲得了2099±41Ma的單顆粒鋯石U-Pb年齡，杜利林等(2012)對(duì)杜家溝長(zhǎng)石斑巖進(jìn)行SHRIMP鋯石U-Pb測(cè)年獲得的年齡為2186±3Ma和2189±6Ma，年齡數(shù)據(jù)與赤堅(jiān)嶺花崗巖的年齡相當(dāng)(耿元生等, 2006; Zhaoetal., 2008)。

研究區(qū)西北角的嵐河群，不整合于呂梁群的不同層位及杜家溝變質(zhì)石英斑巖之上。嵐河群底部為一套淺變質(zhì)礫巖，礫石成分除大量磨圓較好的石英巖外，還有變質(zhì)石英斑巖、千枚巖、變質(zhì)基性火山巖及條帶狀磁鐵石英巖等，均呈棱角狀-次棱角狀，分選差，來(lái)源于下伏呂梁群和變質(zhì)石英斑巖。變質(zhì)礫巖的砂巖夾層中見(jiàn)有交錯(cuò)層理；變質(zhì)礫巖之上的變質(zhì)砂巖、長(zhǎng)石石英巖中發(fā)育有板狀交錯(cuò)層、平行層理及粒序?qū)永恚甘鞠蛭鞯恼驅(qū)有颉?/p>

2 樣品地質(zhì)特征

呂梁群中的基性侵入體可以分為三期，最早一期是灰綠色變質(zhì)輝長(zhǎng)巖，其次為灰黑色變質(zhì)輝綠巖，最晚一期為未變質(zhì)的輝綠巖墻或小侵入體(圖2)。

在寧家灣附近出露的變質(zhì)輝長(zhǎng)巖脈寬約200m，北北東向近直立產(chǎn)出，北端被寒武紀(jì)底部的砂巖-礫巖(俗稱碾溝礫巖)覆蓋。在寧家灣北側(cè)的碾溝附近，可見(jiàn)變質(zhì)輝長(zhǎng)巖與圍巖接觸，圍巖主要為袁家村組的絹云石英片巖和千枚巖，塊狀構(gòu)造的變質(zhì)輝長(zhǎng)巖邊界切割了絹云石英片巖的片理，侵入關(guān)系明顯(圖3)。在寧家灣北東山邊變質(zhì)輝長(zhǎng)巖東側(cè)與圍巖呈韌性剪切接觸，變質(zhì)輝長(zhǎng)巖韌性變形較強(qiáng)烈，發(fā)育一組傾向線理(糜棱面理產(chǎn)狀95°∠64°，拉伸線理100°∠60°)。

圖3 寧家灣村變質(zhì)輝長(zhǎng)巖侵入?yún)瘟喝航佋剖⑵瑤r

在神堂溝北東也出露一個(gè)較大規(guī)模的變質(zhì)輝長(zhǎng)巖體(圖2)，侵入近周營(yíng)組變質(zhì)火山巖中。在S50高速公路寶塔山隧道勘查過(guò)程中，曾在巖體南部邊緣施工了一個(gè)鉆孔，從鉆孔巖芯觀察，變質(zhì)輝長(zhǎng)巖具有不均勻的弱片麻理構(gòu)造，局部也顯示較強(qiáng)的韌性變形而呈條紋狀構(gòu)造。但遺憾的是采自巖芯的輝長(zhǎng)巖樣品分選出的鋯石極少。

寧家灣變質(zhì)輝長(zhǎng)巖新鮮面灰綠色，變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部見(jiàn)弱片麻狀構(gòu)造。主要礦物為斜長(zhǎng)石(45%)和輝石(50%)，存在少量角閃石(5%)。鏡下觀察，除輝石、斜長(zhǎng)石、角閃石外，還見(jiàn)黝簾石、透閃石、綠泥石、石英和少量不透明礦物(圖4)。輝石蝕變較強(qiáng)，呈半自形柱狀至他形粒狀，粒徑0.5～1.3mm，無(wú)色，正高突起，可見(jiàn)一組極完全解理，最高干涉色二級(jí)橙黃，部分可見(jiàn)簡(jiǎn)單雙晶，含量約45%～50%；斜長(zhǎng)石呈半自形柱狀至他形粒狀，粒徑0.2～0.4mm，表面渾濁已發(fā)生強(qiáng)烈的土化、絹云母化和鈉黝簾石化，僅有少部分保留有原來(lái)特征，無(wú)色，正低突起，干涉色一級(jí)灰，斜消光，含量約20%；角閃石呈半自形柱狀至他形粒狀，粒徑0.2～1mm，淺黃至黃褐色，正中突起，可見(jiàn)一組完全解理，干涉色二級(jí)藍(lán)綠，斜消光，含量約3%～5%；鈉黝簾石呈半自形柱狀或他形粒狀，粒徑0.05～0.1mm，無(wú)色，正高突起，具灰藍(lán)異常干涉色，平行消光，含量約20%，由斜長(zhǎng)石蝕變而成；透閃石呈纖維狀，大小0.1～0.25mm，無(wú)色，正中突起，可見(jiàn)一組完全解理，干涉色二級(jí)藍(lán)綠，斜消光，含量5%～7%，透閃石由輝石退變而來(lái)。綠泥石呈葉片狀，大小0.05～0.2mm，無(wú)色，正低突起，干涉色一級(jí)黃白，系后期蝕變礦物，含量4%～5%；不透明礦物呈他形粒狀，粒徑0.2～0.4mm，零星分布。另有少量石英。

3 測(cè)試方法及結(jié)果

3.1 測(cè)試方法

本次工作在寧家灣北側(cè)的碾溝村附近(坐標(biāo)：38°7.8′N、111°37′E)采集了1件同位素年齡樣品(16JL26)；2018為驗(yàn)證樣品與測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性，在寧家灣村北東側(cè)山邊(坐標(biāo)： 38°7.2′N、111°36.5′E)重新對(duì)該變質(zhì)輝長(zhǎng)巖取樣(樣品號(hào)18LL07)，2個(gè)采樣位置相距約1.2km。在野外采集分析測(cè)試樣品時(shí)，盡量選擇成分較均一的巖石。

圖5 寧家灣變質(zhì)輝長(zhǎng)巖(樣品16JL26)的鋯石陰極發(fā)光圖像(a)和U-Pb諧和圖(b)

本文樣品的鋯石分選均由河北省廊坊市宇能巖礦公司加工完成。樣品16JL26的鋯石制靶、陰極發(fā)光(CL)以及透、反射照相均由北京鋯年領(lǐng)航有限公司完成。鋯石U-Pb定年和Hf同位素分析測(cè)試分析在天津地質(zhì)調(diào)查中心同位素實(shí)驗(yàn)室完成。測(cè)試前認(rèn)真觀察鋯石CL圖像，結(jié)合反射光和透射光照片，選擇鋯石測(cè)年點(diǎn)位，避開(kāi)鋯石中的裂隙、包裹體和雜質(zhì)。分析所用的LA-ICP-MS由New Wave的193nm激光剝蝕系統(tǒng)和Thermo Fisher 的Neptune多接收等離子體質(zhì)譜儀組成。測(cè)試方法見(jiàn)李懷坤等(2010)。分析時(shí)采用GJ-1作為外部標(biāo)準(zhǔn)校正鋯石中U、Th和Pb同位素分餾；同時(shí)采用NIST610玻璃作為標(biāo)樣計(jì)算鋯石中U、Th、Pb含量；采用208Pb校正法進(jìn)行普通鉛校正(Andersen, 2002)。最后利用ICPMSDataCal程序(Liuetal., 2010)和Isoplot3.0程序(Ludwig, 2003)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。鋯石Lu-Hf同位素分析利用LA-MC-ICPMS進(jìn)行微區(qū)原位同位素測(cè)定。分析儀器為澳大利亞科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的Resolution-LR激光器和Thermo Fisher公司制造的Neptune多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，分析方法參見(jiàn)耿建珍等(2011)。鋯石Hf同位素分析點(diǎn)與鋯石U-Pb定年測(cè)試點(diǎn)相同或接近。采用176Hf/177Hf=0.7325對(duì)Hf同位素比值進(jìn)行指數(shù)歸一化質(zhì)量歧視校正，采用173Yb/172Yb=1.35274對(duì)Yb同位素比值進(jìn)行指數(shù)歸一化質(zhì)量歧視校正。在εHf(t)計(jì)算時(shí)，球粒隕石的176Hf/177Hf比值為0.282772，176Lu/177Hf比值為0.332。計(jì)算單階段Hf模式年齡時(shí)虧損地幔的176Hf/177Hf比值和176Lu/177Hf比值分別為0.28325和0.03842。176Lu的衰變常量選用1.867×10-11y-1；相關(guān)計(jì)算中鋯石的U-Pb年齡選擇單點(diǎn)207Pb/206Pb年齡。

樣品18LL07的鋯石制靶在北京離子探針中心完成。鋯石樣品送至實(shí)驗(yàn)室后，在雙目顯微鏡下挑選晶形完好的鋯石顆粒與標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM粘貼在環(huán)氧樹(shù)脂表面，拋光后制成樣靶，在進(jìn)行測(cè)試前首先對(duì)待測(cè)鋯石進(jìn)行透射光、反射光以及陰極發(fā)光顯微照相。然后將樣品靶清洗、鍍金后在SHRIMP Ⅱ離子探針上根據(jù)實(shí)驗(yàn)室規(guī)范程序進(jìn)行測(cè)定(宋彪等, 2002)。一次離子流強(qiáng)度為4nA，束斑為30μm。標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500(U=81.2×10-6)用于未知鋯石U、Th含量修正(Williams, 1998)。標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM(年齡=417Ma)用于未知鋯石年齡修正(Blacketal., 2003)。標(biāo)準(zhǔn)鋯石和樣品定年均由5組掃描獲得。樣品數(shù)據(jù)與圖形處理分別采用SQUID(Ludwig, 2001)和ISOPLOT(Ludwig, 2003)軟件處理。根據(jù)實(shí)測(cè)204Pb進(jìn)行普通鉛校正。加權(quán)平均年齡計(jì)算采用207Pb/206Pb年齡，單個(gè)數(shù)據(jù)年齡誤差為1σ，加權(quán)平均年齡誤差為95%置信度。

3.2 鋯石U-Pb測(cè)年

從樣品(16JL26)中分選出的鋯石較多，但多數(shù)晶型不完整，部分蝕變較嚴(yán)重，鋯石顆粒大小不均，多呈寬板狀或柱狀，粒徑50～200μm。陰極發(fā)光圖像顯示出板狀條紋，無(wú)中酸性巖漿巖中鋯石的震蕩環(huán)帶，具有典型的輝長(zhǎng)巖巖漿結(jié)晶鋯石特征(圖5a)(Rubatto and Gebauer, 2000)，部分鋯石邊部有不完整的窄的變質(zhì)生長(zhǎng)亮邊。對(duì)該樣品選擇24顆鋯石進(jìn)行了同位素年齡測(cè)試(表2)，Th/U比值為0.62～2.01，年齡數(shù)據(jù)集中，諧和程度較高，207Pb/206Pb年齡介于2470～2530Ma之間，得到較好的諧和年齡為2518±7Ma(圖5b)，代表了輝長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡。

從樣品(18LL07)中分選出鋯石80余粒，確定屬于輝長(zhǎng)巖的結(jié)晶鋯石50余粒，鋯石呈板狀晶型，部分鋯石具不完整生長(zhǎng)邊。測(cè)試后對(duì)部分鋯石進(jìn)行了高清晰陰極發(fā)光照相，顯示出良好的輝長(zhǎng)巖鋯石結(jié)構(gòu)特征(圖6a, b)。共測(cè)試了15個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(表3)，除1號(hào)點(diǎn)鉛丟失較嚴(yán)重外，其他14個(gè)數(shù)據(jù)均落在諧和線附近(圖6c)，14個(gè)數(shù)據(jù)的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2530±10Ma(圖6d)。

2個(gè)樣品采用不同的測(cè)年方法獲得的鋯石U-Pb年齡在誤差范圍內(nèi)一致，說(shuō)明寧家灣輝長(zhǎng)巖的形成年齡為2.52～2.53Ga，由此制約了呂梁群的形成時(shí)限。

3.3 鋯石Hf同位素

對(duì)碾溝變質(zhì)輝長(zhǎng)巖樣品(16JL26)的鋯石進(jìn)行了Hf同位素測(cè)試，共13個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(表4)。由于鋯石中具有較高的Hf含量，而Lu含量極低，從而使其176Lu/177Hf有非常低的比值，由Lu衰變形成的176Hf很少，因此鋯石在形成后基本沒(méi)有明顯的放射性成因Hf積累，所測(cè)定樣品中的176Hf/177Hf基本可以代表其形成時(shí)體系的Hf同位素組成(李獻(xiàn)華等, 2003)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，樣品中鋯石的176Hf/177Hf初始值較低(0.281420～0.281574)，加權(quán)平均值為(0.281483±0.000029)。εHf(t)為4.26～9.69(平均為6.06)，均為正值；εHf(t)值除1個(gè)點(diǎn)落在虧損地幔演化線上方外，其它均落在虧損地幔演化線和球粒隕石演化線之間(圖7)。計(jì)算的tDM=2448～2646Ma，平均值為2588Ma，略大于鋯石年齡，指示輝長(zhǎng)巖來(lái)源于虧損地幔源區(qū)。

表2 寧家灣變質(zhì)輝長(zhǎng)巖(樣品16JL26)鋯石U-Pb測(cè)年(LA-ICPMS)數(shù)據(jù)表

表3 寧家灣輝長(zhǎng)巖(樣品18LL07)鋯石SHRIMP U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)表

表4 寧家灣變質(zhì)輝長(zhǎng)巖(樣品16JL26)鋯石Lu-Hf同位素測(cè)試數(shù)據(jù)表

圖6 寧家灣變質(zhì)輝長(zhǎng)巖(樣品18LL07)的鋯石陰極發(fā)光圖像(a、b)和U-Pb年齡(c、d)

圖7 寧家灣變質(zhì)輝長(zhǎng)巖鋯石的εHf(t)-207Pb/206Pb年齡圖(底圖據(jù)吳福元等，2007)

4 討論

4.1 鋯石年齡對(duì)呂梁群形成時(shí)代的制約

前人對(duì)呂梁群進(jìn)行過(guò)較多測(cè)年工作(于津海等, 1997b; 耿元生等, 2000; Liuetal., 2012, 2014a; 趙嬌等, 2017)，幾乎均得出呂梁群屬于古元古代的認(rèn)識(shí)。測(cè)年對(duì)象包括近周營(yíng)組變基性火山巖、變質(zhì)碎屑巖及原“杜家溝組變酸性火山巖”。前文已述“杜家溝組變酸性火山巖”實(shí)為變質(zhì)變形的花崗質(zhì)巖石，不能作為確定呂梁群時(shí)代的依據(jù)。

而對(duì)選自呂梁群近周營(yíng)組基性火山巖的鋯石，不同研究者均獲得古元古代的測(cè)年數(shù)據(jù)(耿元生等, 2000; Liuetal., 2012, 2014a; 趙嬌等, 2017)。如于津海等(1997b)獲得2051±68Ma的單顆粒鋯石U-Pb年齡；耿元生等(2000)獲得2351±56Ma 的Sm-Nd等時(shí)年齡及在近周營(yíng)組中酸性火山凝灰?guī)r夾層中獲得2360±95Ma的單顆粒鋯石U-Pb年齡；Liuetal. (2012)獲得2213±47Ma的巖漿結(jié)晶年齡和1832±56Ma的變質(zhì)年齡；Liuetal. (2014a)獲得2209±20Ma和2178±6Ma的火山巖結(jié)晶鋯石年齡(鋯石εHf(t)值為-0.8～+3.6)；趙嬌等(2017)獲得的2180±9Ma的火山巖形成年齡。

基性火山巖中的鋯石成因較為復(fù)雜，變質(zhì)基性火山巖中分選出的鋯石多以捕獲鋯石和變質(zhì)鋯石為主；基性火山巖因硅不飽和，通常巖漿鋯石極少(堿性玄武巖除外)，即使有也多具長(zhǎng)條狀或針狀晶型特征，具有較大的長(zhǎng)寬比(比值可以高達(dá)12)(Hoskin and Schaltegger, 2003)，且鋯石的粒度相對(duì)均勻。Rubatto and Gebauer (2000)指出，巖漿鋯石一般具有特征的巖漿結(jié)晶振蕩環(huán)帶，振蕩環(huán)帶的寬度和形態(tài)可能與鋯石寄主巖石的成分及鋯石結(jié)晶時(shí)巖漿的溫度有關(guān)；花崗巖的結(jié)晶溫度較低，元素的擴(kuò)散速度也相對(duì)較慢，晶體與熔漿界面處的微量元素會(huì)相對(duì)快地在缺失和富集間振蕩，因而形成細(xì)密的韻律生長(zhǎng)環(huán)帶；基性巖漿(如輝長(zhǎng)巖)的結(jié)晶溫度較高，元素?cái)U(kuò)散速度也相對(duì)較快，晶體與熔漿界面處的微量元素不容易在缺失和富集間振蕩，因而形成較寬的環(huán)帶。

從Liuetal. (2014a)、趙嬌等(2017)文中展示的近周營(yíng)組基性火山巖中的鋯石陰極發(fā)光圖像看，前者的鋯石顆粒大小懸殊，后者的鋯石多具中酸性巖漿巖中鋯石結(jié)晶生長(zhǎng)的同心環(huán)狀振蕩環(huán)帶。這些鋯石的結(jié)晶特征與典型基性巖漿巖的結(jié)晶鋯石有較大差異，獲得的年齡數(shù)據(jù)也與附近的赤堅(jiān)嶺雜巖(杜家溝石英斑巖)的鋯石年齡相當(dāng)。因此這些年齡數(shù)據(jù)是否可以代表呂梁群的形成時(shí)代值得商榷。有可能是～2.18Ga前后強(qiáng)烈的酸性巖漿活動(dòng)改造的產(chǎn)物，具體原因有待進(jìn)一步研究。

從區(qū)域地質(zhì)分析，蓋家莊巖體與呂梁群多呈韌性變形關(guān)系，沿接觸帶追索，未找到呂梁群與蓋家莊花崗巖的沉積接觸關(guān)系，也未見(jiàn)典型的蓋家莊花崗巖侵入?yún)瘟喝旱默F(xiàn)象，但可見(jiàn)糜棱巖化花崗巖呈巖枝狀順層產(chǎn)于呂梁群中，這種順層狀的產(chǎn)狀有可能是侵入的花崗巖巖枝遭受后期變形變質(zhì)改造的結(jié)果，前人曾將糜棱巖化花崗巖作為袁家村組中的夾層或是直接稱為寧家灣組。而蓋家莊花崗巖的形成時(shí)代已經(jīng)明確，形成時(shí)代為2.39～2.35Ga(耿元生等, 2006; Zhaoetal., 2008; 王璽, 2014; 趙嬌等, 2015; 龐菲等, 2019)。呂梁群的碎屑鋯石測(cè)年極少有來(lái)自蓋家莊花崗巖的2.35～2.40Ga的碎屑鋯石年齡信息(Liuetal., 2014a)，因此蓋家莊花崗巖與呂梁群為侵入關(guān)系的可能性極大，也不支持呂梁群形成于2.2Ga之后的認(rèn)識(shí)。

實(shí)際上，呂梁群的碎屑鋯石年齡多在2.45～2.75Ga之間，出現(xiàn)～2.5Ga、2.53Ga、2.6Ga的峰值，2.2Ga左右的年齡數(shù)據(jù)較少(圖8, Liuetal., 2014a)，不同于野雞山群和嵐河群的碎屑鋯石年齡譜，以1.85～2.4Ga的碎屑鋯石為主，存在1.87Ga、2.09Ga、2.18Ga、2.4Ga多個(gè)古元古代的峰值年齡以及新太古代晚期的年齡信息(Wangetal., 2017; Liuetal., 2011a, 2016)，與蓋家莊花崗巖時(shí)代相似的2.39～2.35Ga的碎屑鋯石較常見(jiàn)(圖8)。從另一個(gè)側(cè)面反映出呂梁群與野雞山群/嵐河群不屬于形成時(shí)代相近的產(chǎn)物，呂梁群應(yīng)老于野雞山群/嵐河群，這與野外直接觀察到的野雞山群/嵐河群與呂梁群的角度不整合接觸關(guān)系一致。

圖8 呂梁群與野雞山群碎屑鋯石年齡對(duì)比圖

但是也應(yīng)該看到袁家村組的炭質(zhì)板巖中存在～2.2Ga碎屑鋯石，這種鋯石的成因也許與基性火山巖中的鋯石相似，后期巖漿作用和流體可能是重要影響因素。如果以碎屑鋯石最小峰值來(lái)限定沉積巖的下限，則野雞山群/嵐河群應(yīng)形成于～1.92Ga之后。

此外，呂梁群中發(fā)育變質(zhì)基性巖墻，袁家村組多個(gè)鐵礦采坑邊見(jiàn)有產(chǎn)狀大致與鐵礦層平行的寬度不等的變質(zhì)輝綠巖墻，在寧家灣和南岔村與神堂溝過(guò)崗處附近出露有兩個(gè)規(guī)模較大的變質(zhì)輝長(zhǎng)巖體。變質(zhì)基性巖脈的存在也是呂梁群與嵐河群/野雞山群的重要區(qū)別標(biāo)志，說(shuō)明在嵐河群沉積之前存在一次伸展背景下的基性巖漿侵入事件。

本次工作從寧家灣侵入?yún)瘟喝涸掖褰M的輝長(zhǎng)巖中獲得了較精確的鋯石U-Pb年齡(2.52～2.53Ga)，鋯石陰極發(fā)光圖像顯示其為基性巖漿結(jié)晶的鋯石特征(Rubatto and Gebauer, 2000)，輝長(zhǎng)巖的成巖年齡可靠。鋯石的εHf(t)為+4.26～+9.69，tDM為2448～2646Ma，平均值為2588Ma，與形成年齡基本一致，說(shuō)明輝長(zhǎng)巖來(lái)源于新太古代虧損地幔，受地殼物質(zhì)混染極為有限。這一年齡數(shù)據(jù)制約了呂梁群的形成時(shí)代，結(jié)合呂梁群的碎屑鋯石年齡譜(圖8)，呂梁群應(yīng)形成于新太古代晚期。

4.2 呂梁群形成的構(gòu)造背景

關(guān)于呂梁群形成的構(gòu)造背景，先前的研究?jī)A向于陸內(nèi)裂谷或者大陸邊緣裂谷(于津海等, 1997a; 耿元生等, 2003)，關(guān)鍵性證據(jù)是近周營(yíng)組基性火山巖和杜家溝組流紋斑巖構(gòu)成雙峰式火山巖組合，同時(shí)也指出呂梁群火山巖與野雞山群火山巖略有不同，前者具有大陸邊緣弧火山巖的微量元素特征(耿元生等, 2003)。近年來(lái)由于呂梁變質(zhì)雜巖被劃歸古元古代中部造山帶(Zhaoetal., 2005)，一些研究者在研究了呂梁雜巖中的古元古代花崗巖和呂梁群近周營(yíng)組火山巖的地球化學(xué)性質(zhì)后認(rèn)為呂梁群形成于島弧或弧后盆地的構(gòu)造背景，～2.18Ga到1.85Ga期間可能發(fā)生了洋殼俯沖和碰撞事件(Liuetal., 2009, 2012, 2014a; Zhaoetal., 2008;趙嬌等, 2017)。杜利林等(2012)研究認(rèn)為呂梁群近周峪組中基性火山巖具有島弧火山巖的地球化學(xué)特征，呂梁雜巖中的惡虎灘片麻巖也具有島弧巖漿巖特征，綜合分析華北克拉通2.2～2.0Ga的巖漿巖構(gòu)造性質(zhì)，認(rèn)為呂梁地區(qū)巖漿性質(zhì)的復(fù)雜性可能與所處的構(gòu)造位置有關(guān)，古元古代時(shí)期呂梁地區(qū)可能位于華北克拉通古陸塊邊緣，其2.2～2.0Ga的巖漿巖可能受島弧和裂谷兩種體制的共同制約(杜利林等, 2012)。

Liuetal. (2014b)認(rèn)為呂梁群中存在富鈮玄武巖、安山巖和鎂質(zhì)安山巖，相伴的花崗質(zhì)巖石中發(fā)現(xiàn)有埃達(dá)克巖。其中，鈣堿性玄武巖和安山巖顯示出典型的正?；』鹕綆r的地球化學(xué)特征，εNd(t)值為-2.69～+2.14；富Nb玄武巖和安山巖的Nb、Zr和TiO2含量較高，Nb/Ta(14.4～19.3)和Nb/U(20.6～23.2)比值高于大多數(shù)弧玄武巖和安山巖，且εNd(t)值變化在-1.54～+3.02；鎂安山巖具有異常高的MgO、Cr和Ni含量，其εNd(t)值為-3.90～+1.17；埃達(dá)克巖具有高Na2O/K2O比值，弱的Eu異常，Sr、Ba正異常和Nb、Ti負(fù)異常，εNd(t)值聚集在零值附近等特征。因此認(rèn)為呂梁雜巖中存在類似于現(xiàn)代島弧帶以洋板塊俯沖為特征的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。

趙嬌等(2017)也認(rèn)為呂梁群火山巖屬鈣堿性系列，微量元素特征與典型消減帶弧巖漿產(chǎn)物一致，火山巖的εNd(t)=1.0～2.6，εHf(t)=1.8～9.2，指示來(lái)源于略微虧損地幔源區(qū)，低Ti/Y(246～385)和Ce/Y(0.99～1.77)說(shuō)明地幔源區(qū)受到俯沖流體的交代和沉積物的參與，推斷呂梁群形成時(shí)已演化至活動(dòng)大陸邊緣弧的構(gòu)造環(huán)境。

綜上所述，近年來(lái)的研究均認(rèn)為呂梁群是2.2～2.0Ga期間形成于與大陸邊緣島弧相關(guān)的構(gòu)造背景。但與之共生的同期花崗巖和基性巖墻研究則表明，“華北中部帶”在2.2～2.0Ga期間為伸展構(gòu)造背景(杜利林等, 2012, 2018; Duetal., 2010, 2013, 2015; Wangetal., 2014; Peng, 2015; Pengetal., 2005)，華北克拉通存在廣泛的2.2～2.0Ga期間裂解事件記錄(如膠遼吉帶中大量的2.2～2.0Ga“A”型花崗巖及基性巖墻)。相互矛盾的地質(zhì)背景信息同時(shí)存在給相關(guān)研究帶來(lái)了困惑。呂梁群歸屬新太古代，則上述矛盾迎刃而解。

初步的巖石化學(xué)分析結(jié)果表明寧家灣變質(zhì)輝長(zhǎng)巖具有N-MORB的地球化學(xué)特征，屬低鉀拉斑系列，結(jié)合呂梁群的巖石組合，可以初步判斷形成于新太古代晚期弧后盆地構(gòu)造背景，可能處于五臺(tái)山新太古代島弧的弧后盆地環(huán)境。呂梁山區(qū)2.2～2.0Ga期間的伸展背景則是在太古宙基底(晉冀地塊)上發(fā)育的一次大陸裂解事件的反映，野雞山群、嵐河群與滹沱群一樣都是陸內(nèi)或陸緣盆地的沉積物。而界河口群及其相伴的變質(zhì)深成巖則可能是在古元古代造山過(guò)程中拼貼在呂梁雜巖上的外來(lái)地體(巖片)。

4.3 BIF成礦作用

Gross (1980)根據(jù)沉積構(gòu)造環(huán)境將條帶狀鐵建造(BIF)劃分為阿爾戈瑪型(Algoma type)和蘇必利爾湖型(Lake Superior type)：阿爾戈瑪型BIF主要發(fā)育于綠巖帶中，規(guī)模相對(duì)較小，經(jīng)常與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)的火山巖或者火山碎屑巖及雜砂巖相關(guān)聯(lián)，常產(chǎn)出于類似現(xiàn)代島弧/弧后區(qū)域構(gòu)造背景；蘇必利爾湖型BIF 規(guī)模較大且連續(xù)性好，通常與被動(dòng)大陸邊緣的大陸架淺海沉積序列密切共生，常見(jiàn)巖性為臺(tái)地碳酸鹽巖、炭質(zhì)頁(yè)巖和石英砂巖等。呂梁群中袁家村組鐵建造長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是中國(guó)較典型的蘇必利爾湖型BIF，時(shí)代置于古元古代(沈其韓, 1998; 沈保豐等, 2005, 2010; 張連昌等, 2012)，俗稱袁家村式鐵礦。呂梁群厘定為新太古代，則呂梁群中袁家村鐵礦的沉積構(gòu)造背景和成礦類型也需要重新審視。呂梁群中存在大量的基性-中基性火山巖，含有鐵礦的袁家村組本身也含一定量的火山物質(zhì)。據(jù)婁煩尖東鐵礦勘探報(bào)告，鐵礦產(chǎn)于呂梁群袁家村組中部，含礦巖石為含鐵石英巖、含鐵石英片巖、含鐵鐵閃片巖、含鐵鐵閃巖。礦體頂、底板圍巖主要為石英巖(石英片巖)、石英云母片巖、鐵閃片巖(或鐵閃巖)及角閃片巖(或斜長(zhǎng)角閃巖)等，與礦層接觸界線清楚。礦體間夾層多為斜長(zhǎng)角閃巖(或斜長(zhǎng)角閃片巖)、鐵閃片巖(或鐵閃巖)，與礦層同受褶皺。說(shuō)明含礦建造中存在較多的基性火山物質(zhì)，不屬于典型的蘇必利爾湖型鐵礦床。前文已述，呂梁群產(chǎn)于弧后盆地構(gòu)造背景，也與蘇必利爾湖型BIF的構(gòu)造背景有一定差異。因此，袁家村組含鐵建造應(yīng)屬于阿爾戈瑪型與蘇必利爾湖型的過(guò)渡類型。

華北克拉通上，魯西地區(qū)原歸屬古元古代的濟(jì)寧群鐵建造被重新厘定為新太古代(王偉等, 2010; 萬(wàn)渝生等, 2012)，膠東原古元古代粉子山群底部小宋組鐵建造被厘定為新太古代早期(王惠初等, 2015)，本次工作將袁家村鐵建造也厘定為新太古代，這將改寫古元古代時(shí)期華北克拉通BIF鐵礦的成礦歷史。袁家村鐵礦將與古元古代早期的大氧化事件無(wú)關(guān)。

4.4 呂梁雜巖與五臺(tái)雜巖的關(guān)系及早前寒武紀(jì)地殼演化

本次工作從呂梁雜巖中獲得了變質(zhì)輝長(zhǎng)巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為2530±10Ma，結(jié)合碎屑鋯石年齡譜，將呂梁群的形成時(shí)代限定在新太古代晚期，與五臺(tái)群的形成時(shí)代相當(dāng)(王凱怡等, 2000; Wildeetal., 2004)。

呂梁雜巖與五臺(tái)雜巖之間通過(guò)云中山地區(qū)相連，云中山地區(qū)的研究表明，云中山北段與五臺(tái)雜巖相似，而云中山南段則與呂梁雜巖相似(康健麗等, 2017; 王惠初等, 2018)。云中山南段發(fā)育一套原歸屬于“界河口群”的變質(zhì)表殼巖建造，最近的工作將其解體為古元古代的三交組和新太古代的云中山表殼巖(王惠初等, 2018)，三交組的巖石組合和碎屑鋯石年齡譜與嵐河群和野雞山群相似(田輝等, 2014)，而不同于五臺(tái)地區(qū)的滹沱群。從云中山表殼巖組合的石英巖中獲得的碎屑鋯石年齡介于2.45～2.76Ga之間，兩組峰值分別為2504±16Ma和2655±13Ma。在婁煩東南的杜交曲鎮(zhèn)附近的原“界河口群”石英巖中獲得的碎屑鋯石年齡譜與之相似，碎屑鋯石年齡介于2.47～2.74Ga之間，最大峰值為2520±7Ma，另有一組～2.7Ga的弱峰值。

呂梁雜巖與五臺(tái)雜巖在新太古代之后經(jīng)歷了不同的演化過(guò)程。呂梁雜巖在2.39～2.35Ga期間發(fā)生了一次裂解事件，形成了以蓋家莊花崗巖為代表的一期伸展型侵入體。在云中山南段也發(fā)現(xiàn)了多個(gè)～2.37Ga的侵入體(未刊資料)。在2.2～2.0Ga期間，五臺(tái)雜巖和呂梁雜巖共同遭受了又一次裂解事件，伴隨有“A”型花崗巖和基性巖墻群發(fā)育，形成了多個(gè)裂陷盆地，也有可能是同一個(gè)大型裂陷盆地因后期構(gòu)造變形被分割成不同的構(gòu)造片體。滹沱群、嵐河群和野雞山群中的基性火山巖的形成構(gòu)造背景雖有不同認(rèn)識(shí)(耿元生等, 2003; 劉樹(shù)文等, 2009; Liuetal., 2011a, 2016; Duetal., 2015; Wangetal., 2017)，但不可否認(rèn)這些火山巖具有類似的地球化學(xué)性質(zhì)。2.0～1.85Ga，呂梁雜巖和五臺(tái)雜巖均有豐富的碰撞造山到伸展抬升的地質(zhì)記錄，但對(duì)碰撞造山的時(shí)限是～1.95Ga還是～1.85Ga仍有爭(zhēng)議；作者等最近從云中山地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的霞石正長(zhǎng)巖中獲得了1.93～1.91Ga的鋯石U-Pb年齡(王惠初等, 2019(4)王惠初, 胥勤勉, 康健麗, 袁桂邦, 張家輝, 施建榮, 滕菲, 任云偉, 相振群, 滕飛, 彭麗娜, 常青松, 田輝, 肖志斌, 初航. 2019. 燕山-太行成礦帶豐寧和天鎮(zhèn)地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查成果報(bào)告. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心, 1-759)，支持呂梁-五臺(tái)地區(qū)古元古代碰撞造山的時(shí)限為～1.95Ga的觀點(diǎn)(Zhai and Liu, 2003; 翟明國(guó), 2004; 翟明國(guó)和彭澎, 2007; Zhai and Santosh, 2011; Weietal., 2014)。古元古代末期，呂梁雜巖和五臺(tái)雜巖均發(fā)育～1.80Ga的后造山花崗巖，五臺(tái)地區(qū)以蓮花山巖體為代表，而呂梁山地區(qū)則有云中山花崗巖、關(guān)帝山花崗巖和蘆芽山紫蘇花崗巖等。由此可見(jiàn)，呂梁山區(qū)古元古代的巖漿作用比五臺(tái)山區(qū)要強(qiáng)烈得多，既表現(xiàn)在活動(dòng)期次上也體現(xiàn)在巖漿規(guī)模上，這意味著呂梁雜巖與五臺(tái)雜巖在古元古代造山過(guò)程中所處的構(gòu)造位置有所不同。

古元古代碰撞造山華北克拉通最終形成之后，中元古代伊始，華北克拉通伸展裂解，五臺(tái)地區(qū)和呂梁地區(qū)均發(fā)育中元古代早期的基性巖墻群，五臺(tái)變質(zhì)雜巖之上被長(zhǎng)城系高于莊組以來(lái)的沉積蓋層覆蓋。呂梁變質(zhì)雜巖之上則局部被中元古代漢高山組和小兩嶺組覆蓋，從小兩嶺組獲得的鋯石同位素年齡(Yangetal., 2019)表明呂梁山地區(qū)的中元古代裂陷盆地發(fā)育時(shí)間早于五臺(tái)山地區(qū)，呂梁山地區(qū)屬于熊耳裂陷盆地邊緣，五臺(tái)山地區(qū)則處于燕遼裂陷盆地邊緣。

5 結(jié)論

(1)在山西呂梁袁家村礦區(qū)侵入袁家村組的變質(zhì)輝長(zhǎng)巖中獲得了2530±10Ma(SHRIMP)和2518±7Ma(LA-ICPMS)的鋯石U-Pb年齡，鋯石具有輝長(zhǎng)巖中結(jié)晶鋯石的典型特征，鋯石Hf同位素測(cè)試顯示εHf(t)為4.26～9.69，tDM=2448～2646Ma(平均值為2588Ma)與鋯石U-Pb年齡相近，指示輝長(zhǎng)巖來(lái)源于虧損地幔，可以確定輝長(zhǎng)巖的形成時(shí)代為2520～2530Ma，結(jié)合袁家村組的碎屑鋯石年齡信息，將呂梁群的形成時(shí)代厘定為新太古代晚期。

(2)綜合呂梁群前人研究成果和本次鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果及輝長(zhǎng)巖的N-MORB特征，呂梁群應(yīng)形成于新太古代弧后盆地構(gòu)造背景。呂梁群袁家村組含鐵建造不屬于典型蘇必利爾湖型BIF，應(yīng)是蘇必利爾湖型與阿爾戈馬型的過(guò)渡類型。華北克拉通上繼魯西濟(jì)寧群含鐵建造和膠東原粉子山群底部的小宋組含鐵建造被重新厘定為新太古代之后，袁家村組含鐵建造也被厘定為新太古代，這將改寫華北克拉通古元古代時(shí)期BIF的成礦歷史。

(3)呂梁群的形成時(shí)代與五臺(tái)群的形成時(shí)代相近，均屬新太古代晚期，兩者可能是同一太古宙陸塊的組成部分，新太古代晚期五臺(tái)地區(qū)處于島弧背景，而呂梁地區(qū)則屬于弧后盆地環(huán)境。古元古代期間呂梁雜巖與五臺(tái)雜巖的地質(zhì)演化歷史有所不同，呂梁山區(qū)古元古代的巖漿作用比五臺(tái)山區(qū)強(qiáng)烈，既表現(xiàn)在巖漿活動(dòng)的期次上也體現(xiàn)在規(guī)模上。

致謝本文成文過(guò)程中得到了耿元生研究員和萬(wàn)渝生研究員的熱情幫助和指導(dǎo)，在此深表謝意。

謹(jǐn)以此文祝賀楊振升先生九十壽辰暨從事地質(zhì)工作七十周年。