朱子璇，何艷紅，陳亮，徐可心

1)西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安，710069；2)西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安，710069；3)西安交通大學(xué)附屬中學(xué)，西安，710043

內(nèi)容提要: 金柳灘韌性剪切帶位于北祁連構(gòu)造帶東端山門鎮(zhèn)，是隴山巖群與葫蘆河巖群拼貼的構(gòu)造邊界。通過(guò)隴山巖群的黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖和金柳灘韌性剪切帶內(nèi)的花崗質(zhì)糜棱巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析發(fā)現(xiàn)：隴山巖群的黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖形成于461.9±7.0 Ma；金柳灘韌性剪切帶內(nèi)的花崗質(zhì)糜棱巖獲得了～460 Ma，～420 Ma和～380 Ma三組年齡。其中，～460 Ma的鋯石具清晰的振蕩環(huán)帶、高的Th/U值、左傾型的REE模式和顯著的Ce正異常以及Eu負(fù)異常的特征，表明了～460 Ma為原巖的形成年齡；～420 Ma和～380 Ma的鋯石雖然具有類似巖漿成因的REE模式，但是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示為弱環(huán)帶或者無(wú)環(huán)帶的特征，為變質(zhì)成因鋯石的特征?！?20 Ma鋯石的高Th/U值暗示其為超固相線變質(zhì)鋯石，富Th的礦物(如獨(dú)居石等)已經(jīng)熔融消失。～380 Ma鋯石顯示變化的Th含量和穩(wěn)定的U含量，明顯區(qū)別于～420 Ma鋯石，表明其生長(zhǎng)過(guò)程中有Th富集的礦物(如獨(dú)居石)同時(shí)晶出。金柳灘韌性剪切帶內(nèi)糜棱巖中發(fā)育條帶狀構(gòu)造，以及淺色糜棱巖發(fā)育條片狀暗色體，記錄了部分熔融作用。因此，～420 Ma和～380 Ma代表了兩期部分熔融的時(shí)限。綜合剪切帶南側(cè)葫蘆河巖群～440 Ma的最大沉積年齡，金柳灘韌性剪切帶形成時(shí)代限定于440～420 Ma。此外，隴山巖群黑云斜長(zhǎng)角閃片麻巖鋯石具有正的εHf(t)值(10.26～15.13)和487～790 Ma的tDM2年齡，記錄了強(qiáng)烈的早古生代陸殼生長(zhǎng)事件?；◢徺|(zhì)糜棱巖鋯石εHf(t)值和tDM2年齡分別為-4.02～4.46和1120～1660 Ma，指示其源區(qū)以中元古代或者更加古老的陸殼物質(zhì)為主。因此，北側(cè)隴山巖群和南側(cè)葫蘆河巖群均不可能是花崗質(zhì)糜棱巖的原巖，暗示其在440～420 Ma金柳灘韌性剪切帶形成過(guò)程中已被強(qiáng)烈消減，與早古生代碰撞抬升地質(zhì)作用過(guò)程一致。

寶雞—天水地區(qū)位于秦嶺與祁連造山帶結(jié)合部位(簡(jiǎn)稱秦祁結(jié)合部位)，是我國(guó)中央造山帶東西銜接的樞紐地區(qū)。已有研究表明北秦嶺構(gòu)造帶和北祁連構(gòu)造帶均為早古生代大洋盆地，且具有南側(cè)主大洋和北側(cè)弧后盆地的構(gòu)造格架(李王曄等，2007; Dong Yunpeng et al.， 2011; Cheng Hao et al.， 2012; Song Shuguang et al.， 2013; Li Yuan et al.， 2015; 王國(guó)強(qiáng)等，2018; 韓奎等，2019)。同時(shí)，巖漿巖記錄顯示北秦嶺和北祁連造山帶均經(jīng)歷了～530 Ma的洋盆裂解、510～440 Ma的俯沖消減和440～420 Ma的碰撞拼合階段(Wang Xiaoxia et al.， 2013; 張成立等，2013; Song Shuguang et al.， 2013; Chen Yuxiao et al.， 2014)。綜上，二者具有相似的構(gòu)造格局和演化歷史，很可能構(gòu)成了一個(gè)連通的原特提斯洋分支洋盆(徐學(xué)義等，2008; Tseng et al.， 2009; 孟祥舒等，2017)。但是，北祁連和北秦嶺造山帶的構(gòu)造線分別以NW和NWW向不同程度斜交于新陽(yáng)—元龍大型韌性走滑剪切帶(魏博等，2015)，致使兩側(cè)巖石單元的對(duì)比存在困難。347.95±2.17 Ma和325.70±1.72 Ma的黑云母40Ar-39Ar坪年齡代表了新陽(yáng)—元龍韌性剪切帶形成的頂界年齡(丁仨平等，2009)。花崗巖脈體中鋯石U-Pb年齡(403±3.5 Ma)限定了商丹縫合帶(商南—丹鳳縫合帶)西延的武山韌性剪切帶形成的頂界年齡(Liang Xiao et al.， 2017)。因此，北秦嶺—北祁連構(gòu)造結(jié)合部位的主要韌性剪切帶在早古生代時(shí)期已經(jīng)奠定了現(xiàn)今的構(gòu)造格架。但是，北祁連構(gòu)造帶東端內(nèi)斷層形成和活動(dòng)時(shí)限的研究尚未進(jìn)行，嚴(yán)重阻礙了對(duì)秦—祁結(jié)合部位俯沖—碰撞造山過(guò)程的全面認(rèn)識(shí)。

北祁連構(gòu)造帶東端主要變質(zhì)地層單元間互相以韌性逆沖斷層接觸，記錄了早古生代各個(gè)巖石單元的拼貼歷史。金柳灘韌性逆沖剪切帶位于北祁連東端山門鎮(zhèn)，為隴山巖群與葫蘆河巖群的構(gòu)造邊界(1∶25萬(wàn)天水市幅)。本文在野外踏勘的基礎(chǔ)上，選取了北側(cè)隴山巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖和剪切帶內(nèi)糜棱巖樣品，進(jìn)行了陰極發(fā)光(CL)、LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)以及Hf同位素分析測(cè)試，旨在厘定金柳灘韌性逆沖剪切帶形成及活動(dòng)的時(shí)限，為北秦嶺—北祁連的俯沖—碰撞造山過(guò)程提供限制。

1 地質(zhì)構(gòu)造背景和巖體特征

圖2 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶糜棱巖野外照片F(xiàn)ig. 2 Field photographs of granitic mylonite outcrops in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

北祁連造山帶東端東北部以固關(guān)—八渡斷裂為界與鄂爾多斯地塊相鄰，南部與北秦嶺造山帶以新陽(yáng)—元龍韌性剪切帶相接，西部被大面積新生代黃土覆蓋。該地區(qū)自北向南依次出露隴山巖群、陳家河巖群、紅土堡基性火山巖和葫蘆河巖群(圖1)。隴山巖群為一套角閃巖相中深變質(zhì)巖系，具有長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、富鋁質(zhì)片麻巖和大理巖的巖石組合。LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年顯示長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖形成于新太古代—古元古代(何艷紅等，2005b)，代表了前寒武紀(jì)結(jié)晶基底。陳家河巖群由低綠片巖相變質(zhì)中酸性火山巖和陸源碎屑巖組成。其中中酸性火山巖具有大離子親石元素富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損的地球化學(xué)特征，指示其形成于島弧環(huán)境(何世平等，2007b)。SHRIMP鋯石U-Pb分析獲得了447.4±8.5 Ma的形成年齡(Li Xiyao et al., 2018)。紅土堡火山巖主體為一套中—低鉀拉斑質(zhì)玄武巖，伴有少量輝長(zhǎng)(綠)巖和硅質(zhì)巖。拉斑質(zhì)玄武巖具有不同程度富集的輕稀土(LREE)和大離子親石元素(LILE)，以及相對(duì)虧損的高場(chǎng)強(qiáng)元素(HSFE)的地球化學(xué)特征，顯示島弧向洋中脊(MORB)過(guò)渡的弧間裂谷(或初始弧后盆地)特征(何世平等，2007b; Li Xiyao et al.， 2018)。枕狀玄武巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析給出443.4±1.7 Ma的形成年齡(何世平等，2007c)。葫蘆河巖群為一套低角閃巖相—綠片巖相變質(zhì)碎屑巖系，是一套早志留世447～434 Ma弧后盆地閉合期間的殘余海盆海相復(fù)理石沉積組合(裴先治等，2012)。綜上，陳家河群中酸性火山巖、紅土堡組變基性火山巖及葫蘆河群淺變質(zhì)碎屑巖系共同構(gòu)成了北祁連造山帶東端早古生代弧—盆體系。以上各巖石單元呈構(gòu)造透鏡體狀沿NW方向展布，彼此之間以斷層接觸或者被古生代和中生代巖體侵吞。

金柳灘韌性逆沖剪切帶出露于清水縣東山門鎮(zhèn)以南(圖1)，是分隔北側(cè)隴山巖群和南側(cè)葫蘆河巖群的構(gòu)造邊界，呈NW—SE向展布，寬約數(shù)百米至1 km左右，東段被中生代花崗巖侵吞，西段被第四紀(jì)黃土覆蓋。北側(cè)隴山巖群主要由黑云斜長(zhǎng)片麻巖組成，南側(cè)葫蘆河巖群主要由灰色—深灰色黑云母石英片巖和二云母石英片巖組成。據(jù)1∶25萬(wàn)天水市幅報(bào)道金柳灘韌性逆沖剪切帶糜棱面理產(chǎn)狀為35°～40°∠55°～65°，總體顯示具有自北東向南西方向韌性逆沖剪切特征。韌性剪切帶內(nèi)出露不同類型的糜棱巖。條帶狀糜棱巖中碎斑狀和眼球狀的長(zhǎng)石呈條帶狀分布(圖2a)。淺色花崗質(zhì)初糜棱巖中可見到條片狀暗色體，二者之間界限模糊(圖2b)，反映了塑性流動(dòng)的特征。以上特征指示了不同程度的混合巖化作用。

本文對(duì)北側(cè)的隴山巖群黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖(16LS02-1)和金柳灘韌性剪切帶糜棱巖(16LS01-1和16LS06-2)分別進(jìn)行了采樣。16LS02-1為黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖，片麻狀構(gòu)造，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物有斜長(zhǎng)石(35%～40%)、石英(15%～20%)、角閃石(30%～40%)和黑云母(5%～10%)，副礦物有磷灰石、鋯石和不透明礦物(圖3a、b)。16LS01-1為花崗質(zhì)糜棱巖，糜棱結(jié)構(gòu)，碎斑含量為70%左右，主要是斜長(zhǎng)石(70%)和鉀長(zhǎng)石(30%)組成。斜長(zhǎng)石可見簡(jiǎn)單雙晶，絹云母化明顯，邊部可以見到交代蠕英結(jié)構(gòu)，指示了鉀長(zhǎng)石對(duì)斜長(zhǎng)石的交代作用；鉀長(zhǎng)石較干凈；微細(xì)粒石英、長(zhǎng)石和黑云母和綠泥石構(gòu)成了基質(zhì)，含量約為30%。副礦物有磷灰石、榍石、鋯石以及不透明礦物(圖3c、d)。16LS06-2為花崗質(zhì)糜棱巖，糜棱結(jié)構(gòu)。碎斑含量為35%左右，主要有鉀長(zhǎng)石(45%)、斜長(zhǎng)石(25%)和石英(30%)。鉀長(zhǎng)石呈他形粒狀，發(fā)育條紋結(jié)構(gòu)和格子雙晶；斜長(zhǎng)石具有核幔結(jié)構(gòu)，發(fā)育變形紋；石英發(fā)育波狀消光，部分呈絲帶狀圍繞著長(zhǎng)石碎斑分布，顯示明顯的塑性流動(dòng)構(gòu)造?；|(zhì)含量為65%，主要為絲帶狀石英、微細(xì)粒石英、長(zhǎng)石、黑云母和綠泥石的集合體。副礦物有磷灰石、榍石、鋯石以及不透明礦物(圖3e、f)。

圖3 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖和花崗質(zhì)糜棱巖鏡下照片: (a) 16LS02-1單偏光；(b) 16LS02-1正交偏光；(c) 16LS01-1單偏光；(d) 16LS01-1正交偏光；(e) 16LS06-2單偏光；(f) 16LS06-2正交偏光Fig. 3 Microscopic photographs of biotite amphibole plagiogneiss and granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt: (a) 16LS02-1， single-polarized light；(b) 16LS02-1， cross-polarized light；(c) 16LS01-1， single-polarized light；(d) 16LS01-1， cross-polarized light；(e) 16LS06-2， single-polarized light；(f) 16LS06-2， cross-polarized lightAmp—角閃石；Pl—斜長(zhǎng)石；Bi—黑云母；Q—石英；Chl—綠泥石；Kfs—鉀長(zhǎng)石Amp—amphibole; Pl—plagioclase; Bi—biotite; Q—quartz; Chl—Chlorite; Kfs—K feldspar

圖4 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖和花崗質(zhì)糜棱巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及測(cè)試位置: (a) 樣品16LS02-1; (b) 樣品16LS01-1; (c) 樣品16LS06-2Fig. 4 Cathodoluminescence(CL) images and test positions of zircons from biotite amphibole plagiogneiss and granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt: (a) Sample16LS02-1; (b) Sample16LS01-1; (c) Sample16LS06-2

2 分析方法

2.1 鋯石U-Pb同位素分析

本文樣品的鋯石分選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，鋯石陰極發(fā)光(CL)照相和LA-ICP-MS法單顆粒鋯石微區(qū)U-Pb同位素測(cè)定在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。鋯石的CL圖像分析使用Gatan公司生產(chǎn)的MonoCL3陰極熒光探測(cè)儀的電子顯微掃描電鏡；微量元素和U-Pb年齡使用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)同時(shí)測(cè)定，分析儀器為Hewlett Packard公司帶有Shield Torch的Agilient 7500a ICP-MS，激光剝蝕系統(tǒng)由MicroLas公司生產(chǎn)的光學(xué)系統(tǒng)所組成的GeoLas 200M以及德國(guó)Lambda Physik公司生產(chǎn)的ComPex102Excimer激光器聯(lián)機(jī)進(jìn)行，激光器為193nmArF準(zhǔn)分子激光器，單脈沖能量210 mJ，最高重復(fù)頻率20 Hz，平均功率4 W。

LA-ICP-MS激光剝蝕采樣方式為單點(diǎn)剝蝕，激光束直徑為30 μm，剝蝕深度為20～40 μm。實(shí)驗(yàn)中采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣，用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST SRM610進(jìn)行儀器最佳化。鋯石年齡采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，元素含量采用NIST SRM610作為外標(biāo)，29Si作為內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行主量(P、Ca)、微量(Th、U、Pb)、稀土及高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、Hf、Ti)的含量計(jì)算和校正。數(shù)據(jù)采集選用跳峰方式，每測(cè)定6個(gè)未知樣品點(diǎn)后插入1次標(biāo)樣測(cè)定。樣品的同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用法參見文獻(xiàn)(Yuan Honglin et al.， 2004, 2008)。

2.2 鋯石Hf同位素分析

鋯石原位Hf同位素分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。采用Nu Plasma HR MC-ICP-MS系統(tǒng)，選取U-Pb年齡諧和度90%～110%的分析點(diǎn)，在相同位置進(jìn)行了Lu-Hf同位素測(cè)定。測(cè)試的激光斑束直徑為44 μm，激光的脈沖頻率為8 Hz，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的背景采集時(shí)間為30 s，樣品剝蝕時(shí)間為50 s，吹掃時(shí)間為40 s，剝蝕厚度為20～30 μm。在分析過(guò)程中，將標(biāo)準(zhǔn)鋯石樣品91500和Mudtank為監(jiān)控樣品。本文模式年齡的計(jì)算以球粒隕石n(176Hf)/n(177Hf)=0.282772，n(176Lu)/n(177Hf)=0.0332(Blichert-Toft and Albarède, 1997)，虧損地幔Hf模式年齡(tDM1)采用n(176Hf)/n(177Hf)=0.28325，n(176Lu)/n(177Hf)=0.0384計(jì)算(Griffin et al.， 2000)。εHf(t)計(jì)算采用的176Lu的衰變常數(shù)為1.867×10-11a-1(S?derlund et al.， 2004)，二階段Hf模式年齡(tDM2)采用平均大陸殼n(176Lu)/n(177Hf)=0.015計(jì)算(Griffin et al.， 2002)。

表2(b) 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶花崗質(zhì)糜棱巖(16LS06-2)鋯石微量元素?cái)?shù)據(jù)分析結(jié)果 Table 2(b) Analytical results of trace element data of zircons from granitic mylonite(16LS06-2) in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

3 結(jié)果

3.1 樣品16LS02-1

3.2 樣品16LS01-1

圖5 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖(16LS02-1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)試結(jié)果(a)和鋯石稀土元素配分圖解(b)Fig. 5 LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram (a) and REE patterns (b) of the zircons from biotite amphibole plagiogneiss in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

圖6 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖16LS02-1(a)和花崗質(zhì)糜棱巖16LS01-1(b)鋯石εHf(t)—年齡圖解Fig. 6 Illustration of εHf(t)—age of zircons from biotite amphibole plagiogneiss(a) and granitic mylonite(b) in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

3.3 樣品16LS06-2

花崗質(zhì)糜棱巖(16LS06-2)的鋯石為無(wú)色，半自形—自形長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)寬比介于1∶1～3∶1之間。CL圖像顯示大部分鋯石發(fā)光較弱，具有模糊的振蕩環(huán)帶核部和不發(fā)光的、無(wú)結(jié)構(gòu)的邊部(圖4c)。對(duì)該樣品的23個(gè)鋯石顆粒進(jìn)行了24個(gè)分析點(diǎn)，分析結(jié)果見表1。因?yàn)镻b丟失的影響，本次測(cè)試未得到諧和年齡。本文選取諧和度((207Pb/235U)/(206Pb/238U)*100)在100～113范圍左右的16個(gè)測(cè)試點(diǎn)投Tera-Wasserburg諧和圖。測(cè)試點(diǎn)(6、7、24)構(gòu)成一條不一致線，其交點(diǎn)年齡為452±19 Ma(MSWD=0.097)(圖8a)。Th/U值為0.31～0.62。REE球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖顯示為左傾型曲線(圖8b)，具有輕稀土元素虧損、重稀土元素富集和明顯的Eu負(fù)異常等特征，與巖漿成因的鋯石特征一致。除點(diǎn)21較為分散外，其余12個(gè)測(cè)試點(diǎn)構(gòu)成了另外一條不一致線。它們的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為381.1±8.7 Ma(MSWD=0.36)(圖8a)，Th/U值為0.17～1.03。REE模式圖雖然顯示為左傾型配分曲線(圖8c)，明顯的Ce正異常和Eu負(fù)異常等特征，但輕稀土含量變化較大，反映了變質(zhì)成因的特征。因此，452±19 Ma和381.1±8.7 Ma應(yīng)該分別代表了鋯石核部結(jié)晶年齡和邊部變質(zhì)年齡，與花崗質(zhì)糜棱巖16LS01-1巖漿鋯石和變質(zhì)鋯石的年齡在誤差范圍內(nèi)一致，表明～460 Ma和～380 Ma是具有地質(zhì)意義的。

4 討論

4.1 金柳灘韌性剪切帶的形成年齡

韌性剪切帶內(nèi)糜棱巖樣品的鋯石形態(tài)復(fù)雜，發(fā)育殘余的巖漿成因核、改造的幔部和變質(zhì)成因的邊部。樣品16LS01-1非常清晰地記錄了～460 Ma、～420 Ma和～380 Ma三組鋯石的U-Pb年齡。～460 Ma鋯石顆粒具有清晰的振蕩環(huán)帶、高的Th/U值、左傾型的REE模式、顯著的Ce正異常和Eu負(fù)異常，為典型的巖漿成因鋯石。因此，～460 Ma被解釋為巖漿鋯石的結(jié)晶年齡；樣品16LS06-2的鋯石U-Pb體系雖然已經(jīng)被～380 Ma熱事件強(qiáng)烈重置，但依然保留了452±19 Ma的不一致線年齡。所以，～460

表3 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖(16LS02-1)和花崗質(zhì)糜棱巖(16LS01-1)鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果Table 3 Zircon Lu-Hf isoplot data of biotite amphibole plagiogneiss and granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

Ma應(yīng)該代表了花崗質(zhì)糜棱巖原巖的形成年齡。

樣品16LS01-1中～420 Ma鋯石具有弱環(huán)帶或者無(wú)環(huán)帶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，清晰地指示本組鋯石的晶格經(jīng)歷了改造作用(Rubatto, 2017)。微量元素分析(表2)顯示其Yb/SmN的值相比～460 Ma巖漿鋯石升高，說(shuō)明晶格中大半徑的LREE相對(duì)小半徑的HREE逐漸被優(yōu)化出晶格(圖10a)，指示了鋯石的重結(jié)晶過(guò)程(Hoskin et al.， 2000; Tomaschek et al.， 2003; Nardi et al.， 2013)。其高的Th/U值(0.23～2.23)與超固相線變質(zhì)鋯石一致(Yakymchuk et al.， 2018)。研究區(qū)內(nèi)糜棱巖中發(fā)育的條帶狀構(gòu)造，以及淺色糜棱巖的條片狀暗色體表明了部分熔融作用的發(fā)生。因此，～420 Ma鋯石的高Th/U值很可能是在超固相線變質(zhì)峰期時(shí)富Th的礦物(如獨(dú)居石等)熔融消失導(dǎo)致熔體Th富集以后的結(jié)果。所以，本研究將～420 Ma解釋為了花崗質(zhì)糜棱巖原巖發(fā)生部分熔融的時(shí)限。

圖7 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶花崗質(zhì)糜棱巖(16LS01-1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)試結(jié)果(a)和鋯石稀土元素配分圖解:～460 Ma(b); ～420 Ma(c); ～380 Ma(d)Fig. 7 LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram (a) and REE patterns of the zircons from granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt: ～460 Ma(b); ～420 Ma(c); ～380 Ma(d)

圖8 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性韌性剪切帶花崗質(zhì)糜棱巖(16LS06-2)鋯石Tera-Wasserburg 諧和圖(a)和鋯石稀土元素配分圖解：～460 Ma(b)； ～380 Ma(c)Fig. 8 Tera-Wasserburg concordia diagram (a) and REE patterns for the zircon from granite mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt： ～460 Ma(b)； ～380 Ma(c)

～380 Ma鋯石基本無(wú)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為典型的變質(zhì)鋯石結(jié)構(gòu)。其左傾型REE分配模式和高的Th/U值(0.32～2.38)與～420 Ma的變質(zhì)鋯石類似，暗示著二者的相似成因。但是，～380 Ma鋯石顯示相對(duì)穩(wěn)定的U含量和變化的Th含量(圖9a)，明顯區(qū)別于～420 Ma鋯石，表明其生長(zhǎng)過(guò)程中有Th富集的礦物(如獨(dú)居石)同時(shí)晶出?！?20 Ma無(wú)獨(dú)居石的結(jié)晶到～380 Ma獨(dú)居石的晶出表明～380 Ma深熔巖漿具有較低的溫度(Yakymchuk et al.， 2017)。樣品16LS06-2的～380 Ma鋯石顯示了與樣品16LS01-1中～380 Ma鋯石具有基本一致的微量元素特征，即具有類似巖漿成因的左傾型REE分配模式和高的Th/U值。同樣地，該組鋯石～380 Ma依然顯示相對(duì)穩(wěn)定的U含量和顯著變化的Th含量(圖9b)，指示變質(zhì)鋯石生長(zhǎng)的同時(shí)獨(dú)居石已經(jīng)開始晶出。綜上，花崗質(zhì)糜棱巖原巖均形成于～460 Ma，而～420 Ma和～380 Ma為糜棱巖發(fā)生部分熔融的時(shí)限。韌性剪切帶北側(cè)461.9±7.0 Ma隴山巖群黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖(16LS02-1)和南側(cè)葫蘆河巖群～440 Ma最大沉積年齡(裴先治等，2012; Zhao Shujuan et al.， 2020)限定了金柳灘韌性剪切帶形成于～440 Ma之后。同時(shí)，～440 Ma陳家河巖群中酸性島弧巖漿和紅土堡巖群中弧后裂解作用有關(guān)的基性火山巖表明北祁連東端早古生代為島弧—弧后體系，中祁連陸塊還未和華北克拉通拼貼碰撞(何世平等，2007b,c; Zhang Hongfu et al.， 2006; 陳雋璐等，2007; Li Xiyao et al.， 2018)。華北克拉通南緣和北祁連構(gòu)造帶東端碎屑鋯石U-Pb譜值對(duì)比研究顯示二者于晚奧陶世—早志留世拼貼，形成了一系列碰撞—擠壓的逆沖斷層和緊閉褶皺(Zhao Shujuan et al.， 2020)。糜棱巖中鉀長(zhǎng)石、黑云母單礦物40Ar/39Ar同位素測(cè)年結(jié)果及與地層和巖漿活動(dòng)的關(guān)系表明北祁連南緣右行韌性走滑剪切帶形成于440～380 Ma(戚學(xué)祥等，2004)。412～417 Ma的變質(zhì)年齡峰值指示了北祁連造山帶東段的碰撞造山作用(徐學(xué)義等，2008)。418±3.2 Ma閻家店高鍶低釔質(zhì)(adakitic)巖石指示北祁連東端已經(jīng)進(jìn)入碰撞后伸展階段(孟祥舒等，2017)。此外，北側(cè)隴山巖群和南側(cè)葫蘆河巖群均未見～420 Ma巖漿或者變質(zhì)鋯石的報(bào)道，暗示～420 Ma是受金柳灘韌性剪切帶活動(dòng)誘發(fā)的部分熔融巖漿的記錄。因此，金柳灘韌性剪切帶很可能形成于440～420 Ma北祁連東端俯沖結(jié)束后的碰撞拼合階段。

4.2 金柳灘韌性剪切帶糜棱巖源區(qū)巖石的屬性

花崗質(zhì)糜棱巖16LS01-1樣品中～460 Ma鋯石具有非常一致的n(176Hf)/n(177Hf)值，對(duì)應(yīng)的εHf(t)和tDM2年齡分別為-0.16～0.15和1430～1445 Ma(表3)，指示其來(lái)自于中元古代的地殼物質(zhì)。～420 Ma的鋯石具有分散的n(176Hf)/n(177Hf)值，其對(duì)應(yīng)的εHf(t)和tDM2年齡分別變化于-4.02～4.46和1120～1660 Ma之間(圖10b)。這些變化的n(176Hf)/n(177Hf)值既可能是不同程度古老物質(zhì)混合的產(chǎn)物(Kemp et al.， 2007; Yang Jinhui et al.， 2007)，也有可能是均勻源區(qū)深熔或變質(zhì)作用過(guò)程中非鋯石Hf參與的結(jié)果(Maki et al.， 2014; Chen Yixiang et al.， 2015)。深熔/變質(zhì)作用過(guò)程中新生鋯石不僅會(huì)繼承原有鋯石的Hf同位素組成，也會(huì)吸收其他礦物分解釋放出的放射性成因Hf。因?yàn)殇喪静痪哂蟹派湫猿梢騂f的積累，所以非鋯石Hf的參與只會(huì)造成n(176Hf)/n(177Hf)值的升高。本文數(shù)據(jù)顯示大部分～420 Ma鋯石繼承了～460 Ma巖漿鋯石的Lu-Hf特征，顯示與巖漿鋯石具有一致的n(176Hf)/n(177Hf)值和tDM2年齡。但分析點(diǎn)21具有較高的n(176Hf)/n(177Hf)(0.282659)和較年輕的tDM2年齡(1120 Ma)。結(jié)合其高的MREE含量，εHf(t)的增加以及較年輕的tDM2年齡推測(cè)是變質(zhì)作用過(guò)程中熔融的角閃石為熔漿提供了非鋯石Hf的結(jié)果，并不指示新生地殼物質(zhì)的添加。低的n(176Hf)/n(177Hf)(0.282404)值和1647～1660 Ma的tDM2年齡既可能繼承自古老的源區(qū)物質(zhì)，也可能是部分熔融階段中元古代或者更加古老的陸殼物質(zhì)卷入深熔巖漿的結(jié)果。無(wú)論如何，北祁連東端新太古代—古元古代的結(jié)晶基底(何艷紅等，2005a,b)、紅土堡基性火山巖1782±34 Ma的捕擄鋯石(何世平等，2007b)和1765 Ma±57 Ma長(zhǎng)寧驛花崗質(zhì)片麻巖(王銀川等，2012)的存在均為本地區(qū)古老物質(zhì)的混入提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

～380 Ma鋯石n(176Hf)/n(177Hf)值(0.282479～0.282623)與～420 Ma鋯石的比值(0.282404～0.282659)基本一致，表明前者的Hf同位素組成繼承于后者。因此，其具有與～420 Ma鋯石一致的εHf(t)和tDM2年齡。綜上，1120～1660 Ma的tDM2年齡指示花崗質(zhì)糜棱巖主要為中元古代陸殼物質(zhì)或者更加古老的陸殼物質(zhì)在～460 Ma熔融再造的產(chǎn)物。

圖9 北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶花崗質(zhì)糜棱巖鋯石U—Th圖解: (a) 16LS01-1; (b) 16LS06-2Fig. 9 Diagrams of U—Th of the zircon from granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt: (a) 16LS01-1; (b) 16LS06-2

圖10 北祁連構(gòu)造帶東段金柳灘韌性剪切帶花崗質(zhì)糜棱巖鋯石(16LS01-1)Yb/SmN—n(206Pb)/ n(238U)(a)和tDM2—n(206Pb)/ n(238U)(b)圖解Fig. 10 Yb/SmN—n(206Pb)/ n(238U) (a) and tDM2—n(206Pb)/ n(238U) (b) diagrams of the zircons from the granitic mylonite(16LS01-1) in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

相比之下，隴山巖群黑云斜長(zhǎng)角閃片麻巖(16LS02-1)中～460 Ma鋯石具有正的εHf(t)值(10.26～15.13)，接近于同時(shí)期的虧損地幔組成。因此，金柳灘韌性剪切帶內(nèi)花崗質(zhì)糜棱巖和隴山巖群黑云斜長(zhǎng)角閃片麻巖來(lái)自于不同的巖漿源區(qū)。同時(shí)，韌性剪切帶南側(cè)的葫蘆河群最大沉積年齡為～440 Ma(裴先治等，2012; Zhao Shujuan et al.， 2020)，表明葫蘆河群碎屑巖亦不可能是花崗質(zhì)糜棱巖的原巖。所以，～460 Ma花崗質(zhì)糜棱巖的原巖在～440 Ma紅土堡弧后盆地俯沖—碰撞過(guò)程中已經(jīng)被破壞消減了(Li Xiyao et al.， 2018)。

4.3 金柳灘韌性剪切帶對(duì)北祁連構(gòu)造帶東端早古生代演化歷史的響應(yīng)

北祁連構(gòu)造帶東端陳家河島弧火山巖—紅土堡弧后火山巖構(gòu)成了早古生代島弧—弧后建造(Li Xiyao et al.， 2018)。454.7±1.7 Ma的王家岔石英閃長(zhǎng)巖體、447.7±5.4 Ma的新街花崗質(zhì)片麻巖和～440 Ma的閻家店閃長(zhǎng)巖體侵入于新太古代—古元古代結(jié)晶基底巖系隴山巖群中(何艷紅等，2005a; Zhang Hongfu et al.， 2006; 陳雋璐等，2007; 裴先治等，2007; 魏方輝等，2012)，指示北祁連造山帶東端為早古生代大陸邊緣弧。443.4±1.7 Ma的紅土堡基性火山巖和436.0±3.8 Ma的掃帚灘基性巖墻表明北祁連構(gòu)造帶東端從島弧巖漿階段向弧后伸展的構(gòu)造背景轉(zhuǎn)換(陳雋璐等，2006; 何世平等，2007; 李桐等，2017; Li Xiyao et al.， 2018)。434±10 Ma的草川鋪二長(zhǎng)花崗巖體具有高Sr、低Y以及富集Nd同位素的特征，指示其為加厚下地殼的部分熔融，暗示了紅土堡弧后盆地的關(guān)閉(Zhang Hongfu et al.， 2006)。因此，北祁連構(gòu)造帶東端大量發(fā)育的460～430 Ma巖漿作用詳細(xì)地展示了其俯沖—弧后裂解—碰撞的地質(zhì)過(guò)程?！?18 Ma高M(jìn)g高鍶低釔中酸性巖(高鎂 adakite)的發(fā)現(xiàn)指示了加厚地殼開始減薄，北祁連構(gòu)造帶東端開始由碰撞擠壓向造山后伸展轉(zhuǎn)變(孟祥舒等，2017)。但是，晚志留世至早泥盆世的巖漿記錄在秦嶺—祁連結(jié)合部位僅零星分布(徐學(xué)義等，2008)，限制了造山后構(gòu)造過(guò)程的探討。420～400 Ma HP—UHP巖石的退變質(zhì)年齡和造山后巖漿作用的發(fā)育表明早泥盆世北秦嶺—北祁連構(gòu)造帶已經(jīng)進(jìn)入碰撞后抬升—伸展的構(gòu)造階段(張成立等，2013; Song Shuguang et al.， 2013; Liu Liang et al.， 2016)。泥盆紀(jì)碎屑巖和磨拉石沉積更是明確指示北秦嶺—北祁連構(gòu)造帶已經(jīng)全面碰撞抬升(Song Shuguang et al.， 2013; Dong Yunpeng et al.， 2013, 2016)。武山韌性剪切帶的形成年齡(420～403 Ma)記錄了北秦嶺商丹洋的閉合過(guò)程(Dong Yunpeng et al.， 2016; Liang Xiao et al.， 2017)。金柳灘韌性剪切帶形成年齡介于440～420 Ma之間，記錄了隴山巖群與早志留世葫蘆河巖群拼貼的地質(zhì)過(guò)程，暗示了北祁連構(gòu)造帶東端紅土堡弧后盆地于早—中志留世已經(jīng)閉合。綜上可知，北祁連構(gòu)造帶東端紅土堡弧后盆地的閉合碰撞時(shí)限可能早于北秦嶺商丹洋的閉合。新陽(yáng)—元龍韌性剪切帶的～350 Ma黑云母40Ar-39Ar坪年齡反映了在早石炭世之前北祁連和北秦嶺構(gòu)造帶已經(jīng)發(fā)生了走滑拼貼作用(丁仨平等，2009)。

5 結(jié)論

(1)北祁連構(gòu)造帶東端清水縣山門鎮(zhèn)地區(qū)的隴山巖群黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖(16LS02-1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結(jié)果顯示其形成于461.9±7.0 Ma(MSWD=2.5，n=27)。鋯石Lu-Hf同位素分析顯示其εHf(t)為10.26～15.13，tDM2為487～790 Ma，是新生地殼部分熔融的產(chǎn)物。

(2)北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶內(nèi)花崗質(zhì)糜棱巖(16LS01-1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年得到了3組年齡：462.9±9.4 Ma(MSWD=0.024，n=3)、420.8±4.3 Ma(MSWD=0.23，n=9)和383.4±5.1 Ma(MSWD=0.63，n=15)。REE配分模式、Th/U值和微量元素分析顯示462.9±9.4 Ma為典型的巖漿鋯石結(jié)晶年齡，420.8±4.3 Ma為超固相線獨(dú)居石熔融消失條件下變質(zhì)鋯石的年齡，而383.4±5.1 Ma為亞固相線獨(dú)居石晶出條件下變質(zhì)鋯石的年齡；鋯石Lu-Hf同位素分析顯示花崗質(zhì)糜棱巖(16LS01-1)的原巖為中元古代的陸殼物質(zhì)。

(3)北祁連構(gòu)造帶東端金柳灘韌性剪切帶內(nèi)花崗質(zhì)糜棱巖(16LS06-2)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年得到了2組年齡：452±19 Ma(MSWD=0.097，n=3)和381.1±8.7 Ma(MSWD=0.36，n=12)，與樣品16LS01-1的年代學(xué)測(cè)試結(jié)果基本一致；REE配分模式、Th/U值和微量元素分析表明452±19 Ma代表了原巖的形成年齡，381.1±8.7 Ma代表了獨(dú)居石晶出的變質(zhì)作用時(shí)間。

(4)北側(cè)圍巖隴山巖群黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖和南側(cè)葫蘆河巖群的鋯石年齡限定了金柳灘韌性剪切帶可能形成于440～420 Ma。

(5)金柳灘韌性剪切帶內(nèi)花崗質(zhì)糜棱巖具有～460 Ma形成年齡和低的n(176Hf)/n(177Hf)值(0.282485～0.282493)，暗示隴山巖群與葫蘆河巖群拼貼過(guò)程存在物質(zhì)的消減。

注 釋/Note

? 裴先治，李勇，丁仨平，蘇春乾，郭俊鋒，李永軍，陳淑娥，趙欣，張駿，李佐臣，楊家喜. 2005. 天水市幅(I48C002003)1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告. 西安： 長(zhǎng)安大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院.